井钻井工程设计终稿.docx

1、井钻井工程设计终稿钻井工程设计2井钻井工程设计编 写 单 位： 编 写 人： 某地区2井钻井工程设计中国地质大学勘查二队二一一年六月某地区2井钻井工程设计编 写 单 位：中国地质大学勘查设计二队编 写 人：闫雪峰 李霞颖 文彬 余挺 袁青松 刘江园 王岩 王亮 石会田审 核 人：姚爱国教授技术 负责人：窦斌教授单位 负责人：余 挺施 工 井 队：中国地质大学勘查二队井 队 长：李霞颖井队技术负责：文 彬 中国地质大学勘查二队二一一年六月2井钻井工程设计设计人： 日期： 设计单位初审意见：审核人： 日期： 提交单位审核意见： 审核人： 日期： 4 井身质量 115 钻具组合设计与强度校核 126

2、 钻头选型、钻井参数 138 固井设计 1910 各井段施工要求与复杂情况处理 3112 职业健康、安全、环保（即HSE）要求 3313 完井井口装置要求 351 井位及地质概况1.1 井位地理位置：位于某区域（位于2井井口160方位160m）构造位置：凹陷中央隆起带文留构造8块井口坐标：X：39 35 908.4 Y：203 40 224(初测)设计坐标：X：39 35 985 Y：203 40 245地面海拔：53.7m 1.2 井别：开发井（油井）1.3 井型：斜直井1.4 钻探目的：完善8块DD5-6注采井网1.5 设计井深：3590m1.6井位移动井口相对设计坐标195方位移79m，

3、要求现井口打斜直井， 34503570m斜回原设计坐标。1.7 完钻原则：钻穿DD6油层留30m口袋完钻。1.8 完井方式：套管完井方式。1.9 自然地理概况1.9.1 地理特征本区属于AA平原南部，地势平坦，海拔在50m左右，土壤肥沃，地下水丰富，人口稠密，交通便利，由于XX河泛滥，也是主要的滞洪区。1.9.2气候特征本区属于暖温带季风气候，温度适宜，雨量丰沛，光照充足，年平均气温13.5，年平均降水量658mm，冬季受蒙古高压控制气候干冷，雨雪量较少，夏季受副热带高压控制带来大量雨水，降雨量占到全年的65%以上，形成汛期，有内涝发生，还会形成一段高温难耐的酷暑天气。1.10 钻遇地层预测表

4、1-1 2井钻遇地层预测表层位深度（m）钻井液密度（g/cm3）预测压力系数地层倾向（）地层倾角()岩性描述故障提示平原组3001.05防塌防漏防斜防盐膏侵防掉块防油气侵防水侵防喷防卡防漏明化镇组12901.031.08馆陶组15701.10东营组23301.15沙一段上24601.2016011灰色泥岩与灰色泥质粉砂岩，灰色白云质泥岩互层，底部见灰色粉砂质泥岩。中247016011以灰色泥岩与灰色泥质粉砂岩互层为主，顶、底部见灰色粉砂质泥岩下262016011以灰色泥岩与灰白色盐岩互层为主，灰薄层灰色粉砂岩，灰色盐质泥岩沙二段上29901.151.301.101.2016011紫红色泥岩与灰

5、色含膏泥岩呈不等厚互层，顶部见灰色泥岩，底部见灰色泥岩与灰色含膏泥岩互层，紫红色泥岩与灰色泥质粉砂岩互层。下30101.351.501.301.4016014紫红色泥岩与灰色粉砂岩呈不等厚互层，本段荧光4层14m。沙三段上321013016灰色泥岩与灰色粉砂岩呈不等厚互层，本段荧光3层9m。中35901.651.801.601.7013016灰色泥岩与灰色粉砂岩呈不等厚互层，夹深灰色页岩，上部发育一套灰色含膏泥岩，本段油迹13层40m，荧光28层64m。备注1、位移要求：相对设计坐标油中（3450m）位移小于20m，油底（3570m）位移小于20m。2、8-7井DD6底3525m；8-16井D

6、D6底3486m。3、阻流环位置待完井讨论后定。2 钻井设备2.1钻机选择依据完钻井深3590m，244.5mm技套封沙二下至井深3030m，139.7mm油套下至井底；技术套管悬重最大，最大重量为：Qmax=0.81.8q套L套=0.81.8（64.742420）+69.94（3010-2420）10-39.8=2793.26KN。ZJ45型钻机额定载荷为2930KN，据以上计算结果，此井选择ZJ45型钻机。(1) 钻机型号：ZJ45 (2) 最大施工深度：4500m (3) 最大起升重量：2930kN 2.2主要设备配置表1-2 ZJ45钻机钻井主要设备表名称型号规范或特征载荷(kN)数量

7、钻机井架天车游车大钩水龙头转盘井架底座钻井泵动力机防喷器控制系统振动筛除砂器除泥器除气器储备罐ZJ45TJ300/43ATC-350YC-350DG-350SL-450ZP-5203NB-1300PZ12V190B-1FZ、FH系列FKQ6406ZS2400*1200ZCT300*2LCH-50ZXZ*45高 45 米七 轮六 轮中心管内径75mm通孔 520mm高 4.5 m956kw882kw2930293034303430343044102940111111112311211143 井身结构设计3.1邻区、邻井钻井情况该地区可借鉴的主要邻井有8-7井、新8、8-40井和8-41井。图3.

8、1 井位分布图3.1.1邻井实钻井井身结构统计表3-1 邻井实钻井井身结构统计表井 号开钻程序层 位钻头直径(mm)深度(m)开钻时间/完钻时间套管直径(mm)下深(m)水泥返深(m)8-7 一开P444.5327.611992.05.301992.09.25339.7322.66地面二开S2上311.22981.46244.52976.362012.2三开S3下215.93855.80139.73851.368-41 一开P444.5162.52008.01.132008.03.02339.7162.03地面二开S1下311.22730244.52727.14地面三开S3下215.93623

9、139.73617.6416408-40一开P444.53002007.07.062007.08.25339.7299.9地面二开S1下311.22721244.52719.02地面三开S3中215.93783139.73781.0220023.1.2邻井钻头使用情况表3-2 邻井钻头使用情况分析表井号开次钻头类型数量(只)总进尺(m)平均钻速(m/h)总纯钻时间(h)8-41一开444.5P2116327.176二开311.2GA1141136130.5867二开311.2SFMP116112067.29160三开215.9ZYFMP-512684.1265三开215.9GP526L1348

10、1.74169三开215.9HJ517G1400.8945三开215.9B1965J11531.6790三开215.9GA114180.2630.25三开215.9B1966J1531.06508-40一开444.5GA1141300.542.937二开311.2GA11411295.541.7931二开311.2B1956G111258.59131三开215.9GA114141.004三开215.9GB584X14144.9983三开215.9GP54517012.233143.1.3 邻井钻井主要技术指标统计表3-3 邻井钻井主要技术指标统计井 号井深(m)完钻层位钻井/完井周期(d)钻机

11、月钻机月速(m/台月)平均机械钻速(m/h)纯钻时效(%)8-413623S3中49.27/56.211.871937.435.4948.918-403840S3中50.04/58.381.941979.386.7440.66平均3731.549.66/57.301.911958.416.1246.793.1.4 邻井地层压力检测情况表3-4 邻井实测压力统计表井 号日 期层 位井深（m）地层压力（MPa）压力系数备 注8-412008.03.05沙三上3162.5936.561.18DD3223.6945.251.433257.543.731.373337.2950.301.543369.5

12、32.460.983470.037.01.093479.7947.621.403486.035.641.043522.031.940.923524.2931.890.923533.3941.01.18注:本井周围有1口对应注水井，根据邻井近期完井的8-41井的实钻资料分析,注水对地层压力影响不大。工程在设计本井钻井液密度时，按原始压力系数设计。(地质设计)3.1.5 邻井钻井液使用情况表3-5 邻井钻井液性能一览表井号井段(m)层位密度(g/cm3)粘度(s)钻井液类型8-400300.50P1.0329搬土浆1600G1.061.083537低固相聚合物泥浆2721S1下1.111.2837

13、72聚合物钻井液3626S3上1.281.934994聚磺钾盐钻井液3840S3中1.901.9175908-4101620P1.011.046366聚合物搬土浆1622730S1下1.041.274555聚合物抑制钻井液27303623S3中1.271.885587聚磺防塌钻井液3.1.6邻井井身质量控制情况表3-6 邻井井身质量数据表井号井段(m)地 层钻头直径(mm)平均井径(mm)井径扩大率(%)最大井斜（0）/测深（m）8-4027503800S2上-S3中215.9221.812.7410.52/2476.078-411622730P-S1下311.1326.404.922.59/

14、272027303623S1下-S3中215.9237.149.849.45/3105.258-727503450S2上- S3中215.92254.212.41/255034503840S3中215.9215.8-0.053.1.7邻井钻井复杂及事故情况表3-7 邻井井下复杂情况井号复杂类型复杂经过、原因及处理措施8-7掉钻具井深2718.24m掉钻具,落鱼长87.60m全部捞出。8-26卡钻井深3554.94m卡钻,井深3748m漏失1.88g/cm3钻井液21.3m3。8-40电测遇阻、溢流井深2705m电测遇阻, 钻至井深2861.13m发生溢流，溢出钻井液2m3，钻井液密度1.471

15、.17g/cm3，放压后注入密度1.92 g/cm3的重泥浆120m3，循环后恢复正常钻进。新8卡钻、井涌井深3124m卡钻井深3336.40m井喷,钻井液密度1.64g/cm3加重至1.74g/cm3恢复正常。3.1.8邻井注水井情况注 水井 号距新井距离(m)注水层位注水井段(m)注水压力(MPa)日注水量(m3)累积注水量(m3)有无回水管线新井钻达下列井深时对应注水井停注（m）卸压要求期限( d)压力降至(MPa)8-7230DD5-63429.23519.5268056891有三开-井底315.03.2 井身结构及套管程序设计根据本井地层特点、地层压力情况及目前钻井工艺技术状况、参考

16、邻井实钻井身结构应用效果，依据有利于安全、优质、高效钻井和保护油气层的原则进行设计。3.2.1 井身结构设计依据(1) 依据2井钻井地质设计。(2) 依据1990年石油工业出版社出版的钻井手册（甲方）井身结构设计原则和SY/T 5431-2008 井身结构设计方法和其它有关设计标准。3.2.2 设计参数抽吸压力系数Sb：0.06 激动压力系数Sg：0.06井涌条件系数Sk：0.06 安全附加系数Sf：0.024正常压力段压差允许值：16.66MPa 异常压差允许值：21.66MPa3.2.3井身结构和套管设计数据表开钻顺序钻头尺寸mm井深m套管外径mm套管下深m水泥封固段m一开444.5301

17、339.73000301二开311.23031244.5303003031三开215.93591139.73590200035913.2.4 井眼轨迹设计井深井斜角 方位角 03001.261530015001.2615150025001.2615250035901.2615注：该井为斜直井，井斜角方位角不随井深变化而变化。3.2.4井身结构示意图图3.1 井身结构垂直剖面图图3.4 地层压力预测图3.2.5 井身结构说明（1）一开采用444.5mm钻头钻深301m，下入339.7mm表层套管，封隔第四系，水泥浆返至地面，建立二开井口；（2）二开采用311.2mm钻头钻进，设计钻至沙二层底界以

18、下20m结束，即3031m，下入244.5mm技术套管；（3）三开采用215.9mm钻头钻进，进入靶区，靶区半径80m设计钻至DD6油层底之下30m结束，即3591m，下入139.7mm油层套管，进行套管完井。3.3 工程要点（1）第四系地层欠压实，该地层存在较严重的坍塌、漏失现象，钻进过程中应重视与加强钻井液的护壁、固壁及井下清洁，做好防漏、堵漏准备工作；（2）该井沙一段上、中层地层以灰色泥岩、灰色泥质粉砂岩与灰色白云质泥岩为主，注意防盐膏侵；下层以以灰色泥岩与灰白色盐岩互层为主，严防掉块发生井下事故；（3）组钻至沙二段下层和沙三段上中层时，将会出思安油气显示，注意套、立管压力，防止发生油侵

19、、气侵，严防井喷的事故的发生；（4）钻进过程中严格控制钻压、排量在设计范围之内，严禁“抢进尺，盲目加压，大幅度提高排量”现象发生。4 井身质量4.1井身质量要求 该井为斜直径，要求井斜角和方位角不随井深变化而变化，井斜角为1.26，方位角为15，井斜角变化率0.00042/30m,方位角变化率0.0084/30m4.2井身质量控制措施（1）各开次开钻之前必须严格进行井口找正、校正工作。（2）按设计要求的钻具组合进行施工。一开采用塔式钻具组合，用小钻压，高转速，大排量开直井眼。其它各次开钻先用小钻压低转速将钻铤钻出套管后，再逐渐加压至设计值。（3）钻井过程中严格按设计参数施工，根据设计要求进行实

20、钻监测，视井眼轨迹及时调整施工参数与措施，有效预防和控制井斜。（4）易斜井段要加密测斜点数并及时调整钻井参数、钻具组合和施工措施，将井斜控制在要求范围之内。（5）均匀送钻，处理好地层交接面，及时校正指重表，保证钻压准确。（6）下套管前，根据测井数据及时分析井底水平位移、方位，确认井身质量满足要求方可下套管。否则，应立即请示主管部门及时采取措施。（7）维护好钻井液性能，提高钻井液的防塌能力和造壁封堵能力，控制好失水。不得在易垮塌井段循环处理钻井液。控制好起下钻速度，防止因压力波动造成井壁失稳。5 钻具组合设计与强度校核5.1 钻柱组合开钻次序井眼尺寸钻进井段钻具组合一开444.50-301444

21、.5mmBit+228.6mmDC3根+203.2mmDC5根+177.8mmDC4根+127mmDP+133mmKL二开311.15301-3030311.2mmBit+311mm扶正器1+203mmDC1根+311mm扶正器2+203mmDC3根+311mm扶正器3+177.8mmDC3根+203mmDC8根+177.8mmDC2根+177.8mm随钻震击器+177.8mmDC3根+127mmDP+133mmKL(包括无磁钻铤)三开215.93030-3590215.9mmBit+177.8mmDC9根+158.8mmDC9根+155.8mm随钻震击器+158.8mmDC9根+127mmD

22、P+133mmKL注：Bit钻头 DC钻铤 DP钻柱 KL方钻杆 5.2 工具要求（1）实钻过程中根据需要使用随钻震击器组合，震击器安装于钻具钻进中和点以上，上部钻铤和加重钻杆重量3t。（2）一开及三开时，下部钻具采用光钻铤组合；二开时，采用满眼钻具组合，使用3个扶正器，扶正器1安装在靠近钻头处，扶正器2安装在离钻头约6米处，扶正器3安装在离钻头约30米处。（3）钻具必须有检测定级报告，所用钻具等级应符合行业有关标准、规范及监督、管理部门的有关规定。5.3 钻具使用要求（1）按照石油工业标准SY/T 5369-94第6.2.5条规定，每钻完一口超深井或遇到重大卡钻故障的井，要对钻具全面检查、探

23、伤。（2）定期倒换钻具，防止钻具疲劳损坏。（3）使用前对钻具的台肩、丝扣、外观必须严格检查，钻具上下钻台时必须对钻具丝扣进行保护。（4）必须使用符合API标准的钻具丝扣油，所用的丝扣油不允许稀释后使用。（5）钻杆上、卸扣，大钳必须卡到接头上，严禁大钳卡钻杆本体。（6）钻具入井前必须认真清洗，暂不入井的钻具也要进行保养。（7）定期更换保护接头，经常检查钻具的磨损情况。（8）应配备液压大钳，必须按标准扭矩上扣。5.4钻柱强度设计结果开钻程序钻杆钻铤尺寸mm钢级单位重量N/m最小抗拉强度kN井段m尺寸mm单位重量N/m长度m1127E284.781760.31030122828031102127E2

24、84.781760.31030302032194.321833127E284.781760.3103590177.816012456 钻头选型与钻井参数及水力参数设计6.1 钻头选型、钻井参数设计6.1.1 设计依据 根据预测地层岩性及邻井钻头使用情况，参考钻头厂家推荐进行设计。表6.1.1.1 钻头设计使用统计表编号型号尺寸（mm）井段m进尺m一开GA114444.50301301二开1GA114311.1530115701269二开2SFMP1161311.15157026201050二开3GB584X1311.1526203031411三开GP5451215.9303135905596.

25、1.1.1牙轮钻头使用要求根据使用经验，牙轮钻头机械参数的确定应遵循如下原则：软地层采用低钻压 高转速；硬及中硬地层 深部地层采用高钻压低转速；钻头安全承载能力一般取0.60.8Kn/mm；密封滑动轴承不宜采用高转速根据钻井与完井工程牙轮钻头钻压转速应取虚线ab内工作（P171）来获得最优经济效果 6.1.1.2 PDC钻头使用要求（1）PDC钻头的装卸必须采用专用的井口装卸工具。（2）PDC钻头首次入井采用40kN钻压钻30m领眼，井底造型结束后正常钻压控制在4080kN，做到均匀送钻。钻进过程中及时监控井斜变化。必须坚持200300m短提一次的技术措施。（3）加强地质预测与邻井对比，及时预

26、测岩性变化，指导钻头的选择、使用。（4）严格避免落物，保证井下清洁。（5）每趟钻到底前开泵循环钻井液，缓慢下放接触井底，轻压修磨井底后再逐渐加至正常参数钻进。（6）保证井眼通畅，使用优质钻井液，严格按照设计要求控制钻井液粘、切、固相含量，防止钻头泥包，避免使用PDC钻头划眼。（7）作好PDC钻头的使用与评价工作，为钻井工艺优化提供参考。（8）此地层为软地层，钻头主要通过剪切破碎岩石，增加转速可以明显提高钻速；而钻压对钻速的影响则不十分显著，而且钻压过大可能导致钻头泥包，使机械钻速骤减。因此最佳钻压应在较低的范围。6.2 水利参数设计6.2.1 排量排量首先要满足环形空间的最低返回速度的要求，同时又要保证满足钻头清除岩屑和冷却钻头