多莱古伊1井2508尾管悬挂+2445尾管回接套管固井设计.docx
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多莱古伊1井2508尾管悬挂+2445尾管回接套管固井设计
构造名称：
土库曼斯坦古诺尔塔·尤拉屯
井别：
探井
井号：
多莱古伊-1井
井型：
直井
Φ250.8mm尾管悬挂+Φ244.5mm套管回接
固井施工设计
川庆钻探土库曼分公司井下项目部
2011年03月03日
设计人：
李波日期：
2011.03.03校核人：
日期：
井下项目部审核意见：
审核人:
（签名）日期:
工程部审批意见：
审批人:
（签名）时间:
分公司领导审批意见：
审批人:
（签名）时间:
前言
多莱古伊-1井位于土库曼斯坦尤拉屯气田。
由中石油川庆钻探公司土库曼分公司CCDC-06钻井队承担的一口天然气探井钻探任务。
固井工程设计按多莱古伊-1井地质技术任务书与钻井工程设计完成，三开套管封隔J3km-tt的天然气和石油、盐岩石膏地层，套管鞋坐在第八层上部的硬地层。
主要技术难点在于此井段属高温高压盐水层，地层蠕变严重，极易造成阻卡，套管挤毁等情况发生；在套管设计时，选用厚壁、高抗挤强度的套管（97/8"壁厚15.88mm抗挤强度98.35MPa），防止挤毁套管的情况发生。
采取环空憋压候凝确保压稳气层，防止气窜发生，保证盐膏层固井质量。
水泥浆设计：
两凝G级抗盐降失水水泥浆，裸眼段设计密度2.05g/cm3，套管重合段设计2.00g/cm3；回接固井水泥浆设计：
两凝G级常规密度水泥浆，快干设计密度1.88g/cm3，缓凝设计密度1.80g/cm3
为搞好该井的Φ250.8mm尾管悬挂+Φ250.8mm套管回接固井，确保施工质量，施工各方应严格按审批后的设计要求作好施工前的各项准备工作，施工工程技术人员到现场后，根据钻井实际情况进行校核数据、相关内容的补充，确保固井施工的顺利完成。
1钻井资料
1.1基本数据
钻井队:
川庆钻探公司CCDC-06钻井队
钻机类型:
70D
三开设计井深:
三开完钻井深:
4575m
1.2井身结构
说明：
悬挂器上部为φ244.5mm回接套管，下部为250.8mm尾管套管。
尾管固井采用G级高密度抗盐降失水体系，回接固井采用纯水泥浆体系
1.2钻井液性能
完钻泥浆性能
密度（g/cm3）
粘度（s）
失水（ml）
泥饼（mm）
初切（Pa）
终切（Pa）
含砂（%）
PH值
出口温度（℃）
1.96
65
0.5
2
3
12
0.2
9
2.地质资料
2.1地质分层及岩性
地 质 分 层
埋藏深度
m
倾角
岩 性 描 述
下白
垩纪
阿里伯
K1a1
2925
250
灰岩，砂质泥岩，粉砂质石膏和砂岩互层
阿普特
K1ap
3215
290
下层为砂质灰岩,粉砂岩和泥岩。
上层为泥岩,粉砂岩和深灰色砂岩
巴列姆
K1br
3325
110
灰岩，厚层泥岩和粉砂质泥岩互层
果杰列夫
K1g
3490
165
下部为灰岩，泥岩和硬石膏层，中层为砂岩（沙特雷氏岩层），上层为泥岩，粉砂岩，砂质泥岩和灰岩
瓦拉热
K1B-v
3565
75
灰岩和泥岩与硬石膏层
上侏
罗纪
基东
J3tt
3660
95
厚层泥岩，红色粉砂岩和砂质泥岩
克里米德氏
J3km-tt
4400
740
2
下为泥岩与灰岩和硬石膏层；中为岩盐与硬石膏层；上为岩盐，硬石膏，白云岩和灰岩混合层
中上牛津
J3o
4575
10-20
灰岩带少量硬石膏和泥岩层
2.2井温
该井段属于高温高压盐水层，井底温度要依据测井真实数据得出；4556m电测井温为150℃，固井按照川庆固井标准取水泥浆实验温度为130℃，（系数0.85）回接固井实验温度取90℃。
2.3电测井眼
1、电测井径及容积、返速计算
序号
井段（深）（m）
厚度（m）
井径（mm）
每米环容（l/m）
分段容积（L）
累计容积（L）
2.5m3/min环空返速（m/s）
1
3748
-
3758
10
349
46.260
462.603
462.603
0.90
2
3758
-
3790
32
316
29.025
928.792
1391.395
1.44
3
3790
-
3885
95
320
31.023
2947.166
4338.561
1.34
4
3885
-
3930
45
360
52.386
2357.355
6695.916
0.80
5
3930
-
4010
80
355
49.578
3966.230
10662.146
0.84
6
4010
-
4190
180
330
36.128
6503.022
17165.168
1.15
7
4190
-
4290
100
318
30.021
3002.063
20167.230
1.39
8
4290
-
4440
150
313
27.543
4131.403
24298.634
1.51
9
4440
-
4556
116
310
26.075
3024.674
27323.308
1.60
10
4556
-
4575
44
310
26.075
1147.290
28470.598
1.60
2.3.1环容计算
环容
回接
0
-
3550m
平均环容
30.3
L/m
悬挂
3550
-
3750m
平均环容
27.8
L/m
3750
-
4575m
平均环容
33.5
L/m
3固井目的及方法
3.1固井目的
封固高温、高压盐膏层井段及上部高压层，为产层钻井的安全钻进做好铺垫。
3.2固井方法
采用Φ250.8mm尾管悬挂+Φ244.5mm套管回接方式固井。
尾管固井：
喇叭口位置3550m，重合段长200m，悬挂井段3550m～4575m，采用抗高温、抗盐抗钙降失水高密度两凝水泥浆体系，裸眼段密度设计2.05g/cm3；重合段及喇叭口上设计密度2.0g/cm3。
回接固井：
封固0～3550m井段，采用规纯水泥两凝体系封固，快干设计密度1.88g/cm3，缓凝设计1.80g/cm3。
4固井难点及主要技术措施
4.1固井难点
1.盐膏层蠕变严重，下套管易遇卡；
2.对固井工具及附件在高温、高压下的可靠性要求非常高；
3.水泥浆密度高，在配注过程中很难达到密度均一。
4.注水泥浆、顶替、候凝过程有发生井漏的可能。
5.盐膏层井段温度、压力高，水泥浆体系要具有抗高温、抗盐等性能，水泥浆各项指标既要满足施工安全，又必须满足强度要求；
6.97/8"尾管悬重大，悬挂器的顺利座挂存在一定的风险性。
4.2固井主要技术措施
本次97/8"悬挂+95/8"回接固井，固井周期长，盐膏层施工难度大，为了保证固井施工顺利完成，决定采取如下措施：
1.做好盐膏层通井钻具组合，在缩径井段反复划眼，并调节好泥浆性能，认真做好静止观察，掌握盐膏层蠕变周期，确保尾管的一次性顺利下到位。
2.选用性能可靠、稳定的套管串工具附件，要求附件钢级壁厚与入井套管保持一致，并做好必要的地面检查。
3.采用批量混浆撬配注密度均匀的18m3水泥浆，确保井底套管脚以上300-400m的封固质量，确保生产层的顺利钻进。
4.合理设计液柱压力，采取环空憋压弥补水泥浆失重时的压力损失，压稳地层，有效防止高压盐水窜，憋压侯凝时压力涨到8-10MPa要及时卸压，以免压力过大压漏地层。
5.盐膏层固井采用G级高密度抗盐降失水体系，优化水泥浆配方，要求做到抗盐抗高温、零析水、低失水、近直角稠化，并配置优质性能隔离液：
TY≥35Pa，UP：
40-180mPa，失水≤100ml；有效隔离钻井液，冲刷井壁，调节液住压力，达到平衡压力固井。
6.认真做好尾管称重、回缩距、方余等数据的计算，按操作规程认真操作悬挂器，确保尾管顺利座挂；并认真做好5"钻杆通径，保证顶替时钻杆胶塞顺利于尾管胶塞重合。
5套管柱设计校核与扶正器加法
5.1管串组合
5.1.1Φ250.8mm尾管管串组合
强制复位可钻浮鞋+1根套管+强制复位可钻浮箍+1根套管+强制复位可钻浮箍+1根套管+球座+套管串+转换短节+悬挂器（带回接筒3550m）+送井钻具
5.1.2Φ244.5mm回接套管管串组合
回接插入装置＋2根套管+自灌式浮箍+套管串
5.2套管强度校核
5.2.1Φ250.8mm尾管强度校核
套管
名称
井段
m
钢级
外径
mm
接箍
外径
mm
内径
mm
通径
mm
壁厚
mm
扣型
累重
T
抗拉
系数
抗挤
系数
抗挤强度
Mpa
抗内压
系数
抗内压强度Mpa
尾管
3550-4674
TP140V
250.8
277
219.1
215.1
15.88
TP-CQ
95.8
10.8
1.07
98.35
1.30
85.6
1.套管设计按高温井设计
2.套管强度按等安全系数法校核,安全系数:
抗拉:
1.8;抗挤:
1.0;抗内压:
1.1；
3.抗挤强度按全掏空计算,抗拉不考虑浮力,抗内压按有效内压力计算；
4.钻井液密度：
2.1g/cm3；
5.2.2Φ244.5mm回接套管强度校核
套管
名称
井段
m
钢级
外径
mm
接箍
外径
mm
内径
mm
通径
mm
壁厚
mm
扣型
累重
T
抗拉
强度
KN
抗拉
系数
抗挤
强度
Mpa
抗挤
系数
抗内压
系数
抗内压
强度
Mpa
回接
套管
0-3550
P110
244.5
269.9
220.5
216.5
11.99
TP-CQ
238
623
2.62
36.54
1.54
1.14
65.09
1.套管强度按等安全系数法校核,安全系数:
抗拉:
1.8;抗挤:
1.0;抗内压:
1.1；
2.回接套管全部在上层套管内，抗挤强度按40％掏空计算,抗拉不考虑浮力,抗内压按最大内压力计算；
3.钻井液密度：
1.7g/cm3；
5.3扶正器加法
5.3.1Φ250.8尾管扶正器加放
悬挂器下加放1只刚性扶正器，出上层套管前加放1只刚性扶正器，裸眼段不加扶正器。
螺纹密封脂选用耐高温、高压的CATTS101，附件及附件以上5根套管全部用CATTS102密封脂固化。
5.3.2Φ244.5回接套管扶正器加放
回接插入装置上连续加放2只刚性扶正器，0-2000米每10根套管加放1只弹性扶正器，井口第3根套管加1只刚性扶正器，共计3只刚性扶正器，20只弹性扶正器。
螺纹密封脂选用耐高温、高压的CATTS101，附件全部用CATTS102密封脂固化。
6固井工艺设计
6.1注替水泥浆量计算
6.1.1水泥浆、水泥与施工用水量:
a．尾管固井
项目
基本数据
容积（m3）
附加量（%）
密度（g/cm3）
容积（m3）
环空
裸眼段
825
33.5
5
2.1
29.5
重合段
200
5.5
5
2.05
6
管内
水泥塞长
40
1.5
5
2.1
2.5
折合干灰
65T（造浆率0.6）
总计
38
注：
高密度水泥浆封固裸眼段3750～4575m，套管重合段3550～3750m，尾管水泥塞长度为40m
b．回接固井
项目
基本数据
容积（m3）
水泥浆类型
密度
容积附加5%（m3）
环空
纯水泥
3550
107
纯水泥
1.80-1.88
114
管内
水泥塞长
20
0.8
折合水泥
155T
水泥浆总容积
115m3
注：
纯水泥水泥浆封固段为0～3550m
c．固井施工用水量
配置水泥
所需配浆水（m3）
隔离液与前置液用水
备用
尾管（T）
50
20
20
回接（T）
70
20
20
总计
一级用水量：
90m3
二级用水量：
110m3
6.1.2隔离液、后置液设计
a）具有良好触变性、悬浮钻屑及固体颗粒能力；
b）在120-150℃/60Mpa条件下，TY≥35Pa，UP：
40-180mPa，失水≤100ml；
c）密度1.7g/cm3；
液体名称
液体类型
密度（g/cm3）
用量（m3）
备注
尾管
隔离液
GLY隔离液
1.7
10
后置液1m3水泥浆+1m3配液水
后置液
水泥浆+配液水
2.1+1.1
2
回接
前置液
井场水
1.05
20
后置液
井场水
1.88
2
6.1.3顶替量计算
6.1.3.1尾管固井替量计算
管柱类型
外径（mm）
壁厚（mm）
段长（m）
每米容积
（l/m）
分段容积
（m3）
压缩系数
2%
钻杆
127
9.19
3550
9.3
33.0
33.6
尾管
250.8
15.88
1000
37.68
37.68
38.4
总容积
72.0
顶替量先按设计计算，实际替量根据尾管串和送入钻具内径计算
6.1.3.2回接固井替量计算
管柱类型
外径（mm）
壁厚（mm）
段长（m）
每米容积
（l/m）
分段容积
（m3）
压缩系数
2%
套管
244.5
11.99
3530
38.19
135
138
总容积
138
6.2施工工艺流程
6.2.1尾管悬挂固井工艺流程
顺序
操作内容
用量
密度
排量
压力
预计时间
累计时间
m3
g/cm3
m3／min
（MPa）
min
min
1
调整泥浆性能及循环
1.92
2
地面管线及水泥头试压
1.0
25
3
大泵送GLY隔离液体系
10
1.7
1
4-8
10
4
批混撬地面配水泥浆18m3
2.05
60
5
水泥泵车注水泥浆
6
2.0
1.0
4-6
6
6
6
水泥泵车注水泥浆
14
2.05
1.0
4-6
14
20
7
注批混撬水泥浆
18
2.05
1.0
4-6
20
40
8
倒闸门开挡销释放小胶塞
5
45
9
泵送压塞液（1m3水泥浆+1m3配液水）
2
0.8
4-6
5
50
10
顶替泥浆
70
2.1
2.5-3.0
2-8
35
85
11
放压检查回流
5
95
12
拆卸水泥头，
10
105
13
拔出中心管，正循环
230
3.0
80
185
14
起钻15柱，环空憋压候凝
4MPa
6.2.2回接套管固井工艺流程
顺序
操作内容
用量
密度
排量
压力
预计时间
累计时间
m3
g/cm3
m3／min
（MPa）
min
min
1
下放套管试回接，憋压5MPa
2
泄压拔出插入筒
3
冲管线试压
1.8
1
20
4
注前置液
12
1.05
1
8-10
5
泵注缓凝水泥浆
84
1.80
2
4-8
45
45
6
泵注快干水泥浆
30
1.88
2
3-6
15
60
7
开挡销、倒闸门
3
63
8
车注后置液压胶塞
2
1
2
65
9
泵替钻井液
136
1.7
3.0
2-6
50
115
10
下放套管插入，下压20-30T
11
放压,检查回流，如果无回流，说明插头密封良好。
若有回流，关井候凝。
6.3施工压力计算
6.3.1Ф250.8尾管悬挂固井
a．管内外流动阻力：
P1=8.3MPa（依据流变模式、雷诺数计算）
b．环空静液柱压力P外
1）起钻拔出插入管前管外液柱压力
P外1=0.00981×（3400×1.96+150×1.7+200×2.0+825×2.05）
＝88.4MPa
井底当量密度ρ1=1.97g/cm3
2）倒扣、上提钻杆循环后管外液柱压力
P外2=0.00981×（3550×1.96+200×2.0+825×2.05）
=88.8MPa
井底当量密度ρ2=1.98g/cm3
3）尾浆失重后管外液柱压力
P外3=0.00981×（3550×1.96+200×2.0+825）
=80.2MPa
井底当量密度ρ3=1.79g/cm3
备注：
为了弥补候凝时压力损失，采取井口憋压方式，初始憋压值为4MPa。
c．替浆完管内液柱内压力
P内=0.00981×（4505×1.96+30×1.1+40×2.05）
＝87.7MPa
d．施工最高泵压
P最高＝P1+P外1-P内+5＝8.3+1.1+5=14.4MPa（附加5MPa）
e．拔出中心管，喇叭口上部管内外压差
P=0.00981×（3550×1.96-3400×1.96-150×1.7）=0.38MPa
6.3.2Ф244.5mm回接固井
a．管内外流动阻力：
P1=0.001×3550＋1.6=5.1MPa.
b．环空静液柱压力P外
P外=0.00981×（2770×1.8+780×1.88）=63.3MPa
c．管内钻井液液柱压力P内
P内=0.00981×3550×1.7＝59.2MPa
d．施工最高泵压
P最高＝P1+P外-P内+5＝5.1+4.1+3=12.2MPa（附加3～5MPa）
7水泥试验实验数据
7.1尾管水泥浆实验数据（大样灰+小样液体）
化验日期
密度
g/cm3
API
失水
（ml）
稠化时间
水泥石强度
温度
（℃）
压力
MPa
升温
时间
（min）
初始稠度
（Bc）
稠化时间
min
温度
（℃）
期令
（h）
强度
（MPa）
2.26
2.1
23
130
45
55
19.8
236
130
48
14.8
2.28
2.05
23
130
45
55
16.7
255
3.1
2.0
23
130
45
55
14.3
289
3.2
2.05
升温至130℃试验60min后，试验温度降到105℃，7小时未稠。
7.2回接固井水泥浆复核实验
化验日期
密度
g/cm3
API
失水
（ml）
稠化时间
水泥石强度
温度
（℃）
压力
MPa
升温
时间
初始
稠度
稠化时间
温度
期令
强度
（min）
（Bc）
min
（℃）
（h）
（MPa）
02．20
1.80
47
90
30
50
11.3
267
90
24
20.1
02．20
1.88
47
90
30
50
14.8
212
90
24
21.3
7.4水泥浆污染实验
7.4.1尾管水泥浆污染实验
污染试验养护条件:
130（℃）×0.1（MPa）×7:
00（h）
污染试验数据：
钻井液
100%
----
----
50%
30%
70%
1/3
20%
70%
----
----
水泥浆
----
100%
----
50%
70%
30%
1/3
70%
20%
5%
95%
隔离液
----
----
100%
----
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----
1/3
10%
10%
95%
5%
常流（cm）
≥18
≥18
≥18
20
18
22
23
≥18
21
≥18
≥18
高流（cm）
≥12
≥12
≥12
14
14
16
16
≥12
14
≥12
≥12
8施工技术要求
8.1Ф250.8mm尾管固井施工技术要求
8.1.1通井作业
a）加强通井措施，起钻前注清扫液清洁井底沉砂及钻屑，适当控制循环时间，确保井眼畅通及井下安全。
b）针对盐膏层特性，必须通井、静置，观察盐膏层蠕变速率（测井井径），不可盲目下套管，确保盐膏层蠕变时间≥1.5倍下套管及固井时间。
8.1.2下套管作业
a）针对深井及盐膏层固井特殊性及难点，选用性能优越、质量可靠的固井工具及管串附件，确保现场施工正常、顺利、安全，要求固井附件抗外挤、抗内压性能与套管保持一致，并在地面进行必要的检查和测试。
b）严格按照下套管操作规程进行下套管作业，认真检查固井工具及管串附件，合理加放扶正器，确保套管居中度，必须使用套管钳、扭矩仪及螺纹密封脂（CASTTA101、CASTTA102），螺纹扭矩必须符合要求（扭矩值套管厂家提供）,确保丝扣的密封性。
c）套管柱强度、管串结构、套长、下深及管串附件位置认真计算核实,满足钻井设计及地质设计。
d）悬挂器的附件（钻杆胶塞、密封件、丝扣、中心管、送入工具等）必须由专人进行严格检查，确保井下工作正常。
e）套管长度准确丈量,取小数点后两位数，精度掌握在2mm内,入井套管顺序号及长度与记录本原始数据核对无误，尾管送入钻杆入井前必须用通径规通径。
f）在井眼畅通、井下安全,不存在漏失、垮塌、缩径及循环正常的情况下方能进行下套管作业。
g）下套管时必须平稳，一般情况下在15～20秒/根，不准猛提、猛放、猛刹，应保证井眼稳定，避免井涌、井喷、井漏和井塌。
h）下套管过程中应及时灌浆，一般灌浆每15～20根灌一次，较长时间的灌浆要上下活动套管。
在浮箍浮鞋入井后，应开泵低排量顶通，并检查井口返出情况。
i）接入悬挂器：
悬挂器吊上钻台时应系尾绳，注意防止磕碰；先用链钳将悬挂器引扣，确认无误后将悬挂器接入尾管串；向回接筒里灌满准备好的混合油，压紧并固定好防砂罩；记录称重，下放悬挂器时注意井口是否居中，必要时用绳子拉至居中位置。
接
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