中石化固井设计.docx
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中石化固井设计
HH74P78井
生产套管固井设计
设计单位
：
长庆固井公司第二固井工程项目部
设计人
：
叶雪松
设计时间
:
2013年11月22日
初审人
:
蒋敏
初审时间
:
2013年11月22日
审核人
：
冯文革
审核时间
：
2013年11月22日
川庆钻探工程有限公司长庆固井公司
审批意见
同意按此施工设计组织固井施工
审批人：
王政庆
2013-11-22
一、基本情况
1、井别：
开发井井型：
水平井
2、地理位置：
甘肃省镇原县中原乡武亭村前庄组
3、构造位置：
鄂尔多斯盆地天环坳陷南端。
4、施工井队：
川庆40002钻井队
5、完钻井深：
3782m，垂深：
2379.05m，造斜点：
1921m。
6、套管尺寸：
φ139.7mm生产套管
7、套管下深：
3781.76m
8、阻位：
3749.17m
9、水泥返高：
返至地面
10、油气层位置：
-
11、井径数据
该井平均井径：
井段（m）
井径（cm）
井径扩大率（%）
1410-1965
23.34
8.1
1965-2220
23.26
7.7
2220-3621
23.26
7.7
二、主要依据
1.设计主要依据
《HH74P78井钻井工程设计（二级井身结构）》、《HH74P78井钻井工程轨迹调整设计》、实际钻井数据、测井数据。
2.钻井复杂情况描述
无。
3.固井难点
一次性封固3782米井段，水平段有1165米的裸眼段，容易造成水平段底部混浆；下套管摩阻大、封固段较长，该井所在区块承压能力低，普遍渗漏，固井时容易发生漏失。
4.技术措施
填充段采用低密高强水泥浆体系，减少目的层所受压力；注灰过程中，保证水泥浆密度均匀，稳定；替泥浆过程中防止排量忽高忽低，减少激动压力。
5.承压实验
打压3MPa，稳压15min，压力未降，由钻井监督确认。
三、井身结构与固井方法
1、井身结构图
井底位置斜深3782m，入窗斜深2617m，垂深2379.05m。
（φ222.3+φ215.9mm）×3782m
φ139.7mm×3781.76m
φ311.2mm×331m
φ273.1mm×331m
造斜点1921m
2、固井方法
该井采用一次注水泥全井段封固的固井工艺，领浆（密度1.30-1.33g/cm3）封固地面－1965m，中浆（1.75-1.80g/cm3）封固1965-2220m，尾浆（密度1.85-1.90g/cm3）封固2220-3782m井段，封固段总长3782m。
3、固井前钻井液性能要求
钻井液性能在固井前不做大的调整，由于钻井液性能对固井质量有很大的影响，固井前对钻井液性能的调整要求在保证井壁稳定的前提下降低粘度、切力和失水，便于提高顶替效率，防止发生窜槽现象。
固井前泥浆性能要求如下表：
密度
（g/cm3）
马氏粘度
（S）
滤失量
（ml）
泥饼
（mm）
切力（Pa）
含砂量
%
塑性粘度
动切力
PH值
初切
终切
1.15
100
5
0.5
＜3
＜5
0.3
＜15
＜7
8
四、压力计算
1、地层压力、破裂压力
地层压力：
21.35MPa（当量密度：
0.91g/cm3）
2、环空静液柱压力
Psh=0.00981*（1959.74*1.33+239.64*1.80+179.67*1.90）=33.15（MPa）当量密度：
1.42g/cm3
3、压稳计算
常规水泥浆井底静液柱压力当量密度为：
1.46g/cm3大于该井地层压力，浆柱能很好的压稳地层。
4、防漏计算
陇东区域主要漏失层位为洛河组，该井洛河底界深度为1494m，承压试验显示，该井打压3MPa，稳压15min，压降0，稳压。
现承受泥浆压力为16.85MPa，最大承压19.85MPa，未漏。
施工过程中，水泥浆静液柱压力为19.49MPa。
综上所述，理论上该井固井过程不会发生漏失，但应做好固井防漏准备，因此注替过程应适当控制排量防止激动压力憋漏地层。
五、套管设计
1、表层套管设计数据
表套尺寸
（mm）
螺纹类型
表套下深
（m）
钻井液密度（g/cm3）
237.1
短圆扣
331
1.03
2、生产套管柱设计数据
井号
套管
外径
mm
井段
m
钢级
壁厚
mm
扣型
每米
重量
kg/m
段重
t
安全系数
泥浆
密度
g/cm3
抗拉
抗挤
抗内压
HH74P78
139.7
0-3782
N80
7.72
长圆
25.3
95.68
2.27
1.60
2.34
1.15
3、管柱结构
管串结构：
浮鞋+2根套管+浮箍+1根套管+关井阀（浮箍）+套管串+水泥头
套管N-80（7.72）上扣扭矩最大5.9kN·m，最小3.54kNm，最佳4.72kN·m。
该井扶正器的安放位置和数量设计见表
井段m
类型
规格
加放方法
扶正器数量
0.00~331
刚扶
51/2″×81/2″
1只/10根套管
5只
331~1921
弹扶
51/2″×81/2″
1只/8根套管
25只
1921~2617
弹扶
51/2″×81/2″
1只/5根套管
14只
2617~3782
树脂旋流刚性（滚轮）扶正器
51/2″×81/2″
1只/2根套管
58只
注：
尾浆段扶正器必须采用刚性（滚轮）扶正器安放。
六、水泥量计算
1.水泥浆量设计
2.前置液设计
类型
密度（g/cm3）
设计长度（m）
基液
液量（m3）
CXY+清水
1.02
350
清水
10
3.备水量计算
前置液（m3）
配浆水（m3）
替浆水（m3）
洗车（m3）
用水总量（m3）
备水150%（m3）
10
100
46
10
166
249
七、水泥浆设计及性能
1、水泥浆体系
领浆：
大样灰+100%水
中浆：
大样灰+50%水
尾浆：
大样灰+44%水
2、水泥浆小样性能检测结果
性能
领浆
中浆
尾浆
密度（g/cm3）
1.33
1.80
1.88
稠化时间（60℃×30MPa）min
440
190
126
稠化过渡时间min
50
11
4
可泵时间min
390
176
122
失水（6.9MPa×60℃）ml
33
3
2
抗压强度（60℃×24h）MPa
5.3
20.4
25.1
自由水ml
0.5
0.1
0
流动度mm
260
190
180
相容性
相容性良好
稳定性
没有分层、结晶和早凝现象
八、套管内顶替量计算
注：
替浆量根据实际入井套管数据现场重新校核。
九、顶替终了最高泵压计算
十、井底静止温度计算和水泥浆最高受热温度
井眼垂深（m）
井口温度（℃）
井底静止温度（℃）
水泥浆最高受热温度（℃）
2379.05
25
65
65
十一、施工程序
1、试压：
地面连接的所有管线试压不低于20MPa。
2、注前置液：
水泥车注前置液10m3。
3、水泥车注领浆78m3，密度要求控制在1.33±0.03g/cm3，注中浆18m3，密度控制1.80±0.03g/cm3，注尾浆36m3，密度控制1.90±0.03g/cm3，水泥浆密度控制应由低到高。
4、替浆：
总替浆量46.4m3，替浆过程分为以下步骤：
⑴水泥车压塞1.0m3，压塞液类型为清水+压塞液，排量控制在500l/min；
⑵水泥车双车替清水43.4m3，替浆排量控制在2000-1400l/min；
⑶最后用单车替浆2m3（清水），排量控制在500-800l/min。
5、要求注替平稳连续，避免压力过高压漏地层。
6、碰压结束后，稳压2～3min后放回水检查回压凡尔关闭情况，若关井候凝，憋压的压力值为管内外静液柱压差附加2MPa左右，注意观察井口压力变化情况，及时放压。
7、48小时后测固井质量，然后试压。
十二、施工时间计算
十三、施工技术措施
1、井眼准备
⑴根据电测井径情况对小井眼段和遇阻段要反复认真通井、划眼和循环洗井，做到起下钻顺畅无阻卡，为顺利下套管创造良好的井眼条件；
⑵通井过程中要大排量洗井，要求排量不小于钻井排量的1.2倍，并进行分段循环泥浆，水平段及大斜度井段每150m循环一周，使井内无沉砂；
⑶泥浆性能的调整必须确保井眼畅通，井壁稳定，同时尽量满足固井施工的要求；
⑷通井时，认真做好遇阻遇卡记录，要求在阻卡段进行短程起下钻，直至畅通，钻具下到井底后要充分循环至振动筛上无岩屑返出方可起钻；
⑸下套管前井队组织人力对所有设备进行一次检查，发现问题及时解决，重点岗位定人定岗，责任落实到人。
固井时确保两台泥浆泵上水良好；
⑹要求井队必须更换51/2＂闸板芯子，井口防喷器开关正常。
2、套管准备及下套管要求
⑴送井套管按入井顺序排放，由录井队、钻井队认真丈量、编号，按照完井方案要求编排，经核对数据一致方可入井；
⑵对送井套管的钢级、壁厚、产地要逐根复查；
⑶按照API标准对送井的套管进行逐根通径，检查套管丝扣是否完好，上扣时要做好余扣记录；
⑷用清洗液对套管进行逐根清洗，严禁浆油污洒落在套管的本体上；
⑸下套管时要安排专人进行监督，防止下错或者位置误差，在下入10根套管后钻井队接好循环接头，通过泥浆循环对入井工具的关闭情况进行检查，在确定没有问题的情况下继续下套管；
⑹灌浆要求：
每20根套管灌满一次，可以通过测量泥浆罐液面的下降来核对灌入量是否到位；
⑺浮鞋、浮箍和扶正器在场地要严格检查，确定完好时再入井，每根套管使用耐高温螺纹密封脂，最下部连续5根套管必须用丝扣胶粘接，扶正器的销钉固定要牢靠，防止脱落；
⑻套管上扣扭矩必须按API标准执行，用双吊卡下套管，严禁使用卡瓦；
⑼套管上钻台要戴套管帽公护丝，起吊要有专人指挥，防碰伤，对扣要平稳严禁错扣；
⑽下套管过程中修设备或灌泥浆时要活动套管，严防套管粘卡；
⑾下套管过程中，泥浆出口要安排专人坐岗，观察返浆情况，遇有异常及时汇报；
⑿套管下放速度控制在＞90-120s/根；
⒀套管到位后，复核入井根数、定位短节及附件深度无误后循环泥浆，同时，清理井场以满足固井施工车辆摆放的要求；
⒁固井前以合理的钻井液密度，压稳地层流体，确保下套管及固井过程中不发生井漏等复杂情况。
对于存在漏失的井段，下套管前应进行堵漏，使地层有足够承压能力保证固井施工时不发生漏失；
⒂下完套管后以不低于钻井时排量的1.2倍循环2-3周，确保井眼干净直到振动筛上无岩屑时方可进行固井施工；
⒃固井队的技术人员在钻井队下套管时必须到现场进行技术指导，防止附件错扣；
⒄下套管时严禁井口落物。
3、施工设备
设备名称
数量
设备名称
数量
水泥车
3台
压风机
0台
工具车
1台
运灰车
12台
立式灰罐
0个
指挥车
1台
潜水泵
4台
以上设备施工前都要经过认真检查、保养，运转良好，必须满足本次固井施工的要求。
4、前置液性能
失水（60℃，常压）：
0.68T比重：
1.02紊流临界排量：
22l/s
粘度：
六速流变：
5、入井工具附件
名称
尺寸（mm）
型号
钢级
数量（只）
备注
浮鞋
Φ139.7
强制复位式
N80
1
浮箍
Φ139.7
强制复位式
N80
1
关井阀
Φ139.7
N80
1
双弧扶正器
Φ139.7
40
刚性扶正器
Φ139.7
旋流式
45
含备用
滚珠扶正器
Φ139.7
旋流式
70
含备用
胶塞
Φ139.7
2
含备用
6、固井施工要求
⑴固井前固井监督组织召开由钻井队长、录井队长和固井队长参加的协调会；
⑵固井前固井队召开施工交底会，要求分工明确；
⑶固井施工单位负责上井总灰量及顶替量的计算复核，钻井队下套管数据的现场校核；
⑷固井队现场全面指挥，各协作单位密切配合，保证固井施工的连续性；
⑸施工要连续进行，做到管线不刺不漏；
⑹水泥浆密度按要求均匀稳定，操作平稳；
⑺化验员负责水泥浆大样的复核及混灰均匀程度的检测。
7、施工注意事项
⑴水泥浆密度达到设计要求，应泵入不低于设计数量的水泥量；
⑵替浆计量数据准确，误差不超过0.5m3；
⑶水泥车流量计各级浆体注替后应及时清零，以避免重复计量；
⑷为保证固井施工的安全，水泥浆密度控制要求：
领浆密度不超过1.35g/cm3，中浆密度不超过1.85g/cm3，尾浆密度不超过1.90g/cm3；
⑸为防止井底压力过大压漏地层，整个替浆过程中严格控制替浆排量在设计范围，双车替浆期间控制井口压力不超过15Mpa；如果在双车替浆期间出现压力异常，采用降低排量的方式继续替浆，或者改用单车小排量顶替。
⑹本次施工需要钻井队备配浆清水不低于249m3，水泥车替浆用清水。
十四、井控注意事项
1、下套管作业前，钻井队需提供可建立正常循环，不涌、不漏、不垮塌的合格井眼；
2、下套管作业前，钻井队应更换与所下套管相匹配的防喷器密封胶芯，以便于出现异常情况时可以实施关井；
3、下套管过程中，应及时进行套管内灌浆，观察钻井液返出情况，进行池体积监测，发现溢流、井涌等情况及时关井；
4、套管到位后循环洗井及固井作业期间，安排专人进行井控坐岗，观察钻井液返出情况，发现异常及时报告，以便采取有效措施；
十五、HSE管理
1、健康管理
油气勘探开发作业在野外，设备多、工种多、工艺复杂，常伴随有各种职业危害。
健康管理就是要消除或尽可能降低职业危害，保证职工身心健康。
（1）粉尘危害。
在固井过程中常有较多的粉尘，要尽可能避免粉尘飞扬。
（2）毒物防护。
井喷时喷出的原油及天然气中，常含有硫化氢等有害物质，一部分钻井液处理剂也含有一定的毒性。
施工现场应配备必要的防毒急救设备等。
（3）预防职业性多发病。
由于野外作业，不良环境及气象条件差，关节炎、肠胃病、冻伤等成为多发病。
应加强预防措施，改善职工工作和休息条件，定期进行体检，加强个人防护，搞好卫生保健。
2、安全管理
（1）固井作业中安全工作的重点是针对高压作业、高压容器及高压流体、有毒物质侵害、火灾危害等主要危险源采取相应的措施，保证人身和生产安全。
（2）电线、电器的安装和使用应符合有关安全用电的规程和规范。
（3）在井场需动火时，要按照动火级别申请动火，动火时要按规定做好防火措施。
（4）在施工过程中，所有人员必须穿戴劳保用品，远离高压区，在高压区设立明显警示标志，保证人身和生产安全。
3、环境管理
（1）必须遵守国家及当地环保法律、法规。
（2）施工过程中禁止污水、废弃水泥浆等外溢，以免破坏农田和草场，保护植被不受损害。
（3）现场施工后剩余的水泥、药品及包装袋等必须清理干净，剩余药品及未入井的水泥浆排放到指定的排污池内，严禁污染井场及其它地方，禁止车辆行驶途中排放废弃液体。
十六、HH74P78井固井作业应急预案
为了保证HH74P78井生产套管固井施工有序地进行，最大限度地防止事故的发生，根据镇泾区块油气田固井施工作业的特点，特制定本井固井施工应急预案。
1.适用期间：
进入该井场，施工作业开始至施工作业结束。
2.作业地点：
镇泾工区HH74P78井井场。
3.预案实施单位：
长庆固井公司第二固井工程项目部GJ12215队。
4.事故因素：
影响该井固井施工的各种突发事件。
5.应急准备
5.1技术保障：
由固井队队长（施工指挥）、HSE管理员等负责制定应急技术方案和相关技术咨询。
5.2信息保障：
调度室保持24小时值班，做好各种信息记录，及时上传下达。
6.报警及内容
6.1报警程序：
公司第二固井工程项目部
现场作业班（车）组→现场指挥→本队应急小组
6.2报警内容：
（1）井号、固井类别、套管结构；
（2）出现的紧急情况及现场处理详情；
（3）人员伤亡情况；
（4）后续处理的难点及要点；
（5）需求援的其他事宜。
6.3应急事件类别
（1）作业中高压管线、闸门连接刺漏
（2）作业设备突发故障，造成施工间断
（3）行驶途中发生设备故障、交通事故
（4）落地油、水泥粉尘、固井液外溢造成环境污染
（5）现场施工过程中发生的人身事故
7.应急行动
7.1本队应急小组接到固井险情报告后，迅速制定处置方案并立即向华北分公司应急指挥部和大队应急指挥部汇报。
7.2材料员根据处置方案中的工具、物资材料需求，迅速组织并以最快的速度送往现场。
7.3应急小组指定负责人指挥实施。
7.4当涉及其它紧急事宜时，在应急小组的统一指挥下，立即启动相应的应急预案。
7.5因设备故障造成施工中断时采取以下应急措施：
（1）若固井车发生故障时，应立即关闭井口，迅速组织备用车辆到位，最大限度缩短中断时间；
（2）若压风机发生故障时，应立即接通备用压风机管线及时补气；
（3）若供水突然中断时，应通知固井车降低排量，迅速查明原因，排除故障或启动备用供水设备和电器设施；
（4）若替浆过程因井队泥浆泵故障造成中断时，应立即改用固井车替浆，以保证设计排量，使施工顺利进行。
7.6固井施工过程中若出现管线破裂应立即关闭井口，更换备用管线、试压后再继续施工；现场如有人员受伤，应立即对受伤人员进行现场救护，同时准备交通工具送往附近医院急救。
现场救护时应做好以下工作：
（1）尽快将受伤人员转移到安全地带，护送人员要掌握急救知识和技能，并随时向应急指挥部报告受伤人员情况。
（2）判断伤员受伤部位和伤势，采取有针对性的急救措施。
（3）短时间内急救措施无效时，不要放弃，继续施救。
（4）送往医院的途中施救人员要跟随伤员，途中继续进行急救观察；到达医院后负责向主治医生介绍伤员病情。
7.7在车辆行驶途中若发生突发事件，应立即上报应急小组，组织备用车辆及时赶往施工现场，并上报交通管理部门对事故进行处理；
7.8对施工中出现的油污泄漏或废液应及时清理，以免渗入地层污染环境；
7.9发生下列事件，现场指挥人员应及时报告应急小组，组织现场人员立即采取如下措施：
（1）如果属环境污染事件，本队应急小组或现场指挥应立即控制污染源继续扩散；
（2）如果属环境破坏事件，本队应急小组或现场指挥立即下令制止破坏行为；
（3）对当地生活环境因素造成严重影响时，及时通知地方行政主管部门，采取措施，防止对人身和动植物造成伤害或毁坏；
（4）采取具体措施，清除污染物，或对污染物进行处理，降低危险性；
（5）对造成的环境污染或环境破坏进行评估，如果属重大环境破坏事件，超出本队应急能力时，应即上报上级应急机构，启动相应的应急程序；
（6）如有必要，请求地方政府支援。
8.应急关闭
以下情况现场指挥宣布应急关闭：
8.1当险情得到有效控制，确认不会再次发生时，
8.2若发生轻微人身伤害，并进行妥善处置后，
8.3轻微污染得到有效措施控制后，
8.4设备故障得到及时排除后
8.5超出本队应急能力的事件，应急关闭由上级应急机构宣布，应急解除。
十七、附件（稠化曲线图）
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