1、精選優質文檔-傾情為你奉上精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業專心-專注-專業精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業鄂爾多斯盆地彬長區塊JH2P17井鉆井工程設計中國石油化工股份有限公司華北分公司二零一四年五月鄂爾多斯盆地彬長區塊JH2P17井鉆井工程設計設計單位：華北分公司工程技術研究院設計人：初審人： 審 批 單 位：華北分公司審核人： 審批人：中國石油化工股份有限公司華北分公司二零一四年五月設 計 審 批 意 見原則上同意該單井設計，同時提出以下意見和要求，請一并執行。1、鉆井隊要認真地進行設計的技術交底，提前做好鄰井資料的收集與對比，根據實鉆情況做好各種復雜情況應急預案與處理

2、措施或方案。2、本井部分層段存在井漏風險，實鉆過程中請參考鄰井資料，長8層有斷層發育，做好防漏、堵漏預案。堵漏要做到早發現早處理，堵漏結束要做承壓試驗，不留后患。3、定向作業和井眼軌跡控制由定向技術服務方負責，鉆井隊要積極搞好配合。實鉆過程中，鉆具組合、鉆井參數及鉆頭類型的選擇可根據實際情況進行適當調整，確保井身質量和井眼軌跡符合設計要求。4、實鉆中要加強鉆井液管理，特別是延安組煤層、長7炭質泥巖段的防塌問題。正常鉆進期間，要密切注視振動篩巖屑返出情況，同時加強短起下鉆清除巖屑床。水平段鉆遇泥巖，純泥巖段超出10m且沒有原油溢流情況下，鉆井液密度可提高至1.10-1.15g/cm3 。5、加強

3、鉆具管理和探傷，定期倒換鉆具，防止鉆具事故。6、強化鉆井液失水控制，確保井壁穩定井眼暢通。下技術套管時，下部井段可適當減少套管扶正器數據，保證技術套管順利下入，技術套管盡量下至井底，原則上口袋不大于2米。7、技術套管全返固井，管串中短套管位置要同時滿足油開處下套管通知和三等分水平段要求，便于完井階段油層定位。替漿時注意注漿壓力控制防止壓漏地層。8、其它要求執行鉆井工程總體方案要求。華北分公司工程技術處 2014年5月8日目 錄 TOC o 1-1 h z u 1.設計依據1.1 設計依據本設計的主要依據是JH2P17井鉆井地質設計及鄰井鄰區實鉆資料。1.2主要的引用標準本設計主要的引用標準名稱

4、如下：(1) SY/T 5431-2008 井身結構設計方法(2) SY/T 5088-2008 鉆井井身質量控制規范(3) SY/T 5234-2004 優選參數鉆井基本方法及應用(4) SY/T 5964-2006 鉆井井控裝置組合配套安裝調試與維護(5) SY/T 6426-2005 鉆井井控技術規程(6) SY/T 5480-2007 固井設計規范(7) Q/SY 0069-2001 下套管及注水泥施工安全操作規程(8) SY/T 5412-2005 下套管作業規程(9) SY/T 5374-2000 油氣井注水泥前置液使用方法(10)SY/T 5955-2004 定向井井身軌跡質量(

5、11)SY/T 6276-2010 石油天然氣工業 健康、安全與環境管理體系(12)SY/T 6592-2004 固井質量評價方法(13)SY/T 5435-2003 定向井軌道設計與軌道計算(14)SY/T 5172-2007 直井井眼軌跡控制技術規范(15)Q/SH 0082-2007 水平井鉆井工程設計要求(16)井控管理規定與實施細則(2011年修訂)(17)鉆井井控實施細則(2011年修訂)(18)中國石油化工集團公司石油與天然氣井井控管理規定1.3 鉆井復雜情況提示及鄰井鉆井資料第四系地層疏松，易漏易塌；志丹群巖性變化大，水層發育，需防斜、防涌水、防漏；安定組和直羅組防泥巖，易掉塊

6、，易卡鉆；延安組夾多段煤層，易縮徑、坍塌；延長組鉆遇泥巖夾層，防泥巖剝落，長8層有斷層發育，防井漏。2.地質概況2.1 鉆井性質:評價井(水平井)2.2 井口位置2.2.1 地理位置：寧縣中村鄉大戶曹村二組2.2.2 構造位置：鄂爾多斯盆地伊陜斜坡南部。2.3 坐標：井口、A靶點、B靶點坐標，見表1表1 JH2P17井井口、水平段A、B靶點設計表XY井口：.83.27A靶點：.99.74B靶點：.73.69*井口海拔高度1215.62m(放樣)2.4 設計井深：井深2304.51m；井底垂深：1386.62m2.5 設計方位：3452.6 目的層：三疊系延長組長811油層組。2.7 完鉆層位三

7、疊系延長組長811油層組。2.8 完鉆原則鉆達設計B靶點，目的層水平段長800m。2.9 完井方式139.7mm套管固井+射孔2.10 地層壓力與溫度預測根據涇河油田鄰井涇河67井壓力溫度測試資料，壓力系數取0.91，屬常壓壓力系統，預測本井鉆遇長811目的層地層壓力為12.38M Pa。地溫梯度預測為2.94/100m，井底溫度40.77。2.11 井控風險提示根據中石化石油與天然氣井井控管理規定和華北石油局、華北分公司井控管理規定與實施細則(2011年修訂)的有關規定的要求:(1)本井為水平井,井控風險分級為中風險井；(2)根據周圍井資料，本井壓力系數取0.91，高于0.9，地層壓力系數分

8、級為常壓井，但在鉆井過程中要注意防范井底壓力突然大幅增加所帶來的風險。(3)在彬長區塊延安組有一定的天然氣產出，且埋藏淺井底壓力易失去平衡，因此在鉆井過程中要注意有害氣體檢測和防范由于淺層氣引起的局部井段的異常高壓所造成的井漏、井塌、管外竄等復雜情況，井控風險分級為高風險井。通過分析鄰井、鄰區數據，及本區內有鉆井的情況，預測本井、本層屬于流體常壓、中-高風險、危害井。3.鉆井主要設備ZJ-40鉆機及相應的配套設備。4.井身結構根據本井鉆井地質設計及井身結構設計方法(SY/T5431-2008)進行本井井身結構和套管程序設計。一開采用311.2mm鉆頭鉆至301m，下244.5mm套管封固第四系

9、黃土層和志丹群上部地層，滿足鉆達A靶點后測井一次對接要求。表層套管推薦采用井常規固井工藝，要求水泥漿返至地面，保證固井質量。二開采用215.9mm鉆頭鉆至設計B靶點，下139.7mm生產套管固井，采用一次注水泥雙凝水泥漿體系全井封固固井工藝，尾漿返至油層頂界以上200.0m，低密度水泥漿返至井口。井身結構數據表(見表2)表2 井身結構數據表 開數井眼尺寸井深套管尺寸下深水泥返高一開311.2mm301m244.5mm300m地面二開215.9mm2304.51m139.7mm2302.51m地面圖1JH2P17井井身結構設計圖5.井眼剖面設計5.21 JH2P17井井身剖面設計JH2P17井井

10、身剖面設計，見表3，表4，表5。井眼軌跡設計以有利于提高機械鉆速、有利于降低摩阻、有利于著陸點的控制和水平段井眼軌跡調整為原則，兼顧后期施工作業。實際鉆井過程中，根據施工情況施工隊可對造斜點井深，造斜段造斜率做適當調整，保證井眼軌跡平滑，保證A點符合地質設計和補充地質設計要求。表3 JH2P17井軌跡參數井號：JH2P17軌道類型：直-增-平井深：2304.51m井底垂深 m井底閉合距 m井底閉合方位 造斜點 m最大井斜角 1386.621030.00345.001141.1589.14磁傾角 磁場強度 T磁偏角 收斂角 方位修正角 53.9352.93-3.420.00-3.42井口：X=.

11、83 Y=.27靶A X=.99 Y=.74垂深:1374.62m閉合距:230m閉合方位:345靶半高:1m靶半寬:10m靶A1 X=.59 Y=.86垂深:1376.12m閉合距:330m閉合方位:345靶半高:1m靶半寬:10m靶A2 X=.18 Y=.98垂深:1377.62m閉合距:430m閉合方位:345靶半高:1m靶半寬:10m靶A3 X=.77 Y=.1垂深:1379.12m閉合距:530m閉合方位:345靶半高:1m靶半寬:10m靶A4 X=.36 Y=.22垂深:1380.62m閉合距:630m閉合方位:345靶半高:1m靶半寬:10m靶A5 X=.96 Y=.33垂深:1

12、382.12m閉合距:730m閉合方位:345靶半高:1m靶半寬:10m靶A6 X=.55 Y=.45垂深:1383.62m閉合距:830m閉合方位:345靶半高:1m靶半寬:10m靶A7 X=.14 Y=.57垂深:1385.12m閉合距:930m閉合方位:345靶半高:1m靶半寬:10m靶B X=.73 Y=.69垂深:1386.62m閉合距:1030m閉合方位:345靶半高:1m靶半寬:10m備注：本井地磁參數計算時間2014年5月8日，計算軟件為IDDS3.1表4 JH2P17井井身剖面設計井深m井斜角方位角垂深m水平位移m南北m東西m造斜點/30m靶點0.000.0000.000.0

13、00.000.000.001141.150.00345.001141.150.000.000.000.001504.4289.14345.001374.62230.00222.16-59.537.36A1604.4489.14345.001376.12330.00318.76-85.410.00A11704.4589.14345.001377.62430.00415.35-111.290.00A21804.4689.14345.001379.12530.00511.94-137.170.00A31904.4789.14345.001380.62630.00608.53-163.050.00A4

14、2004.4989.14345.001382.12730.00705.13-188.940.00A52104.5089.14345.001383.62830.00801.72-214.820.00A62204.5089.14345.001385.12930.00898.31-240.700.00A72304.5189.14345.001386.621030.00994.90-266.580.00B表5 JH2P17井井眼軌道各點數據井深m井斜角方位角閉合方位垂深m閉合距m南北m東西m造斜率/30m備注0.000.00345.000.000.000.000.000.000.001141.150.

15、00345.000.001141.150.000.000.000.00造斜點1171.157.36345.00345.001171.061.921.86-0.507.361201.1514.72345.00345.001200.497.677.41-1.987.361231.1522.08345.00345.001228.9317.1316.55-4.437.361261.1529.45345.00345.001255.9330.1629.13-7.817.361291.1536.81345.00345.001281.0446.5544.96-12.057.361321.1544.17345.

16、00345.001303.8466.0163.76-17.097.361351.1551.53345.00345.001323.9688.2485.23-22.847.361381.1558.89345.00345.001341.07112.86109.01-29.217.361411.1566.25345.00345.001354.88139.47134.71-36.107.361441.1573.61345.00345.001365.16167.63161.91-43.397.361471.1580.97345.00345.001371.76196.87190.16-50.967.3615

17、01.1588.34345.00345.001374.55226.72218.99-58.687.361504.4289.14345.00345.001374.62230.00222.16-59.537.36A1534.4289.14345.00345.001375.07259.99251.13-67.290.001564.4289.14345.00345.001375.52289.99280.11-75.060.001594.4289.14345.00345.001375.97319.99309.08-82.820.001604.4489.14345.00345.001376.12330.0

18、0318.76-85.410.00A11634.4489.14345.00345.001376.57360.00347.73-93.180.001664.4489.14345.00345.001377.02390.00376.71-100.940.001694.4489.14345.00345.001377.47419.99405.68-108.710.001704.4589.14345.00345.001377.62430.00415.35-111.290.00A21734.4589.14345.00345.001378.07460.00444.32-119.060.001764.4589.

19、14345.00345.001378.52489.99473.30-126.820.001794.4589.14345.00345.001378.97519.99502.27-134.590.001804.4689.14345.00345.001379.12530.00511.94-137.170.00A31834.4689.14345.00345.001379.57559.99540.91-144.940.001864.4689.14345.00345.001380.02589.99569.89-152.710.001894.4689.14345.00345.001380.47619.995

20、98.86-160.470.001904.4789.14345.00345.001380.62630.00608.53-163.050.00A41934.4789.14345.00345.001381.07659.99637.50-170.830.001964.4789.14345.00345.001381.52689.99666.48-178.590.001994.4789.14345.00345.001381.97719.99695.45-186.350.002004.4989.14345.00345.001382.12730.00705.13-188.940.00A52034.4989.

21、14345.00345.001382.57760.00734.10-196.710.002064.4989.14345.00345.001383.02790.00763.08-204.470.002094.4989.14345.00345.001383.47819.99792.05-212.240.002104.5089.14345.00345.001383.62830.00801.72-214.820.00A62134.5089.14345.00345.001384.07860.00830.69-222.590.002164.5089.14345.00345.001384.52889.998

22、59.67-230.360.002194.5089.14345.00345.001384.97919.99888.64-238.120.002204.5089.14345.00345.001385.12930.00898.31-240.700.00A72234.5089.14345.00345.001385.57959.99927.28-248.470.002264.5089.14345.00345.001386.02989.99956.26-256.240.002294.5089.14345.00345.001386.471019.99985.23-264.000.002304.5189.1

23、4345.00345.001386.621030.00994.90-266.580.00B根據鉆遇層位情況,調整軌跡,并經地質確認進行A靶點著陸及水平段施工，JH2P17井設計垂直剖面圖和水平投影圖(圖2，圖3)。圖2 JH2P17井垂直剖面圖 圖3 JH2P17井水平投影圖6.專用工具及儀器設備專用工具配套由定向服務方根據井身結構和工藝要求自行配置。7.鉆具組合、鉆進參數及主要措施7.1 開鉆前要求：7.1.1 嚴格按要求安裝設備，達到平、穩、正、全、靈、牢，調整轉盤、天車、井口中心在同一鉛垂線上，偏差小于10mm，正常試運轉2h，并經驗收合格后，方可正式開鉆。7.1.2 開鉆前要認真貫徹設

24、計，對地質、工程、鉆井液、固井、完井等設計進行技術交底，貫徹重點技術措施，并按設計要求做好開鉆前的各項準備工作。7.1.3 要求地面四級凈化設備配備齊全，包括振動篩2臺、除砂器1臺、除泥器1臺。7.1.4 開鉆前挖好一個深2.53m直徑2m的圓井，下入0.508m2.5m(直徑下深)的鐵桶，環空用水泥混凝土固好，鉆臺底至沉砂池的排漿循環坑要用水泥抹好。鉆臺底四周要用水泥抹平，保證一開排漿暢通，以防基礎坍塌，不均勻下沉。7.2一開井段：7.2.1 井 段：0.00301m7.2.2 地 層：第四系、白堊系志丹群上部7.2.3 井斜角：17.2.4 推薦鉆具組合：直井段推薦采用復合鉆進模式，該鉆具

25、組合防斜打直效果較好。311.2mm鉆頭+203.2mm無磁鉆鋌1根+203.2mm鉆鋌8根+177.8mm鉆鋌9根+127mm鉆桿。7.2.5 推薦鉆進參數：鉆壓20150 kN，轉速 5070 r/min,排量 4550 L/s7.2.6 主要措施：(1)為了保證井身質量,開孔吊打,輕壓鉆進,逐漸加深后轉入正常鉆進,每鉆完一個單根洗井23分鐘,修整井壁。(2)上部地層松軟,鉆時快,易垮塌,防止沉砂卡鉆,接單根時要不斷開轉盤活動鉆具。(3)鉆達設計井深后,加重泥漿維持井壁穩定,下套管前大排量循環洗井兩周以上,進行短起下鉆,確保井眼暢通,順利下套管、固井。(4)起鉆投測電子多點，計算井眼軌跡數

26、據。7.3 直井段：7.3.1 井 段：301m-1141.15m7.3.2 地 層：志丹群、安定組、直羅組、延安組、延長組7.3.3 井斜角：2，直井段水平位移小于30m。7.3.4 推薦鉆具組合(可做適當調整)(1)塔式鉆具組合：215.9mm鉆頭+178mm無磁鉆鋌9m+177.8mm鉆鋌72m+158.8mm鉆鋌27m127.0mm 鉆桿。(2)鐘擺鉆具組合：215.9mm鉆頭+178mm無磁鉆鋌9m+178mm鉆鋌9m+214m扶正器+158.8mm鉆鋌18m+127.0mm加重鉆桿30根127.0mm 鉆桿。(3)“PDC鉆頭+螺桿+MWD”鉆具組合(推薦使用)：215.9mmPD

27、C+197mm1螺桿178mm無磁鉆鋌(1根)MWD定向接頭213扶正器+158.8mmDc(12根)127mm加重鉆桿20根+127mm鉆桿。7.3.5 鉆進參數：塔式及鐘擺組合：鉆壓 150200 kN， 轉速 50-65 r/min， 排量 30-40L/s。“PDC+螺桿+MWD”組合：鉆壓 80-150 kN，轉速50-60 r/min +螺桿，排量35-45L/s。7.3.6 主要措施：(1)開眼要直,鉆水泥與地層交界面時容易打斜，鉆壓一定要小，待鉆鋌全部進入新地層后再正常加壓鉆進。二開后的第一只鉆頭開始50m鉆進要求用小于80kN鉆壓鉆進。(2)上部地層易吸水膨脹,形成厚泥餅阻卡

28、,必須堅持短程起下鉆制度,保證起下鉆暢通。每鉆進20030Om(或純鉆時間3540h),短程起下鉆一次。起鉆過程中如有遇阻要反復拉井壁或劃眼,直到暢通無阻后再下鉆到井底繼續鉆進。每鉆完一個單根先上提劃眼一次后再接單根。(3)鉆進時,要求送鉆均勻,鉆壓和轉速在設備能力允許范圍內盡量按設計要求執行,不能猛增猛減。如有蹩跳等情況時,應優選合適的鉆壓、轉速。(4)嚴格控制起下鉆速度,防止抽吸壓力或激動壓力造成井涌、井塌、井漏等井下復雜事故。(5)鉆進時,要做到早開泵、慢開泵、晚停泵,每次起鉆前充分循環鉆井液,保持井眼干凈,以減少井下復雜情況。(6)起鉆時應連續向環空灌漿,若灌入量大于或小于應灌入量,均

29、應停止起鉆作業,進行觀察,如有溢流,應及時關井求壓。下鉆時若井口返出鉆井液異常,應立即停止作業,先小排量開泵循環,待正常后再繼續下鉆。起完鉆要及時下鉆,檢修設備時必須保持井眼內有一定數量的鉆具。(7)為確保直井段井身質量,堅持按要求進行單點測斜監控。監測要求：每鉆進10m測斜一次，計算井眼軌跡。(8)加強鉆具管理,建立健全鉆具記錄,嚴禁帶傷鉆具入井,接頭在井下工作300h,必須更換。起鉆時應錯扣檢查鉆具。凡下井鉆具、接頭、工具,井隊技術員應做好記錄,繪好草圖。(9)起鉆前，要充分調整好泥漿性能，并循環好為定向造斜鉆進作好井眼準備。(10)為了提速提效，二開直井段采用復合鉆進組合。7.4二開主井

30、眼斜井段7.4.1 井段：1141.151504.42m7.4.2 地層：延長組7.4.3 井斜角： 0-89.14,增斜率：7.36/30m，7.4.4 推薦鉆具組合(1)定向鉆具組合：215.9mm鉆頭+172mm1.5單彎動力鉆具+MWD +158.8mm無磁鉆鋌9m+4A11*410+127mm加重鉆桿60m+127mm斜臺階鉆桿+127mm加重鉆桿180m+127mm斜臺階鉆桿。(2)轉盤鉆具組合：215.9mm鉆頭+214mm穩定器+MWD+158.8mm無磁鉆鋌9m+158.8mm鉆鋌9m+214mm扶正器+158.8mm鉆鋌27m+127mm加重鉆桿200m+127mm斜臺階鉆

31、桿+127mm鉆桿。7.4.5 推薦鉆進參數：(1)轉盤鉆進：鉆壓 140 160kN 轉速：螺桿+ 30 r/min 排量 30L/s (2)定向鉆進：泵壓 1012 MPa 壓差 11.5MPa 排量 30L/s7.4.6 主要措施：(1)下鉆遇阻不超過l00kN,禁止硬砸硬壓,以沖通為主,特別是下鉆到造斜點時,嚴格控制下鉆速度，防止把鉆頭和穩定器塞入小井眼中,造成卡鉆事故。(2)調整和維護好鉆井液性能，使流動性、潤滑性、攜巖性、抑制性、防塌性都達到最佳狀態。并嚴格使用四級凈化裝置，堅持使用離心分離機。(3)若井下情況復雜，需要進行通井和劃眼時，原則上采用上一趟鉆具結構，如因實際情況必須改

32、變鉆具結構時，鉆具的鋼性必須小于上趟鉆具的鋼性，且有正、倒劃眼的能力。(4)每150-200m或鉆進時間超過48小時進行短起下一次，確保井眼干凈、暢通；(5)設計鉆具組合及鉆進措施和參數，由定向井工程師現場根據軌跡控制的實際需要確定或調整。(6)主井眼每鉆進1個單根測量一次井斜和方位，及時預算井身軌跡，做到垂深、位移、井斜、方位四到位；導眼控制可依據實際情況適當放寬。(8)旋轉鉆進時，可根據現場施工情況，調整鉆進參數，改變增斜率，以增加旋轉鉆進的井段，提高施工速度。(9)鉆進中必須加強對井身質量，特別是全角變化率的控制。7.5 二開水平段7.5.1 井 段：1504.422304.51m7.5

33、.2 地 層：延長組7.5.3 井斜角： 89.14 7.5.4推薦鉆具組合：215.9mm鉆頭+172mm1單彎動力鉆具+MWD +158.8mm無磁鉆鋌9m+4A11*410+127mm加重鉆桿30m+127mm斜臺階鉆桿+127mm加重鉆桿250m+127mm斜臺階鉆桿。7.5.5 鉆進參數： 鉆壓140160kN 轉速：螺桿+40r/min 排量 30L/s主要措施：(1)每鉆進一個單根測斜一次井斜和方位，及時進行軌跡預測，確保井眼按地質要求的層位和工程要求鉆進。(2)調整下入旋轉或復合鉆具組合時，既要滿足井身軌跡的需要，又要滿足巖屑床清除的要求。(3)根據扭矩和摩阻的情況，判斷巖屑床

34、問題，配合短起下鉆，清除巖屑床。(4)每鉆進100200m，短起下鉆一次，短起下鉆井段長度100500m，短起下鉆過程中，視情況可采用倒劃眼的措施，清除巖屑床。(5)實施儲層保護措施保護好油氣藏，具體見二開鉆井液設計。(6)泥漿性能優良，四級凈化設備運轉良好，確保井下安全。(7)鉆進中，根據地質導向測取的地質參數的變化，分析地層情況，及時調整井眼軌跡。(8)完井前應取全取準全部井眼的井斜、方位數據，計算出實鉆軌跡的全部數據。8.推薦鉆頭及水力參數設計依據優選參數鉆井基本方法及使用SY/T5234-2004，推薦鉆頭及水力參數(見表6)，實際施工中，施工方根據地層情況優選鉆頭、優化鉆井參數和水力

35、參數，提高機械鉆速。表6 推薦鉆頭及水力參數設計井 深m鉆 頭鉆 井 參 數水 力 參 數直徑mm型號噴嘴當量直徑mm鉆壓kN排量l/s泵壓MPa轉速r/min壓耗MPa比水功率W/mm2沖擊力kN環空返速m/s0301311.2HJ517G20150455050700.791141.15215.9SD95312528208030-60914螺桿+40-608.289451.251504.42(A點)215.9P265或MD9641H25305012030-601016螺桿+40-609.823351.252304.51(B點)215.9MD9641H2530206015201118螺桿+40

36、-6013.5241.21.59.套管強度設計9.1 套管柱強度計算參考SY/T5724-2008套管柱結構與強度設計9.2 套管抗擠系數按全掏空計算。9.3 設計抗拉強度不考慮浮力系數9.4 地層壓力按預測最高地層壓力附加一定安全系數計算，因此地層壓力當量密度按1.05g/cm3計算；完井液密度按1.12g/cm3計算9.5 套管強度數據按API標準，國產套管沒有提供強度數據，實際施工時應考慮這一因素。套管柱設計與強度校核見表7。表7 套管強度設計井段(m)套管尺寸(mm)段長(m)下深(m)鋼級壁厚(mm)重量(kg/m)總重(t)抗拉(t)抗擠(kg/cm2)抗內壓(kg/cm2)扣型抗

37、拉系數抗擠系數抗內壓系數設計實際設計實際設計實際0301244.5300300J558.9453.5716.07178.7142247.5短圓1.812.791.1251.252304.51139.72302.512302.51N807.7225.358.25157.9441.5544.2長圓1.82.711.1252.231.252.5710.鉆柱強度校核鉆柱強度校核依據石油工業出版社的鉆井手冊(甲方)第九章第三節鉆柱設計與計算(見表8)表8 鉆柱強度校核表 鉆柱項目加重鉆桿鉆桿外徑(mm)127127內徑(mm)76.2108.6鋼級G105G105壁厚(mm)25.49.195長度(m)

38、3002004.51單位長度重量(KN/m)0.7190.2843段重(KN)215.7569.88 累重(KN)215.7785.58 安全系數校核抗拉最大軸向拉力(kN)785.58 額定軸向拉力(kN)2216安全系數2.82 抗擠最大外擠壓力(MPa)15.63 抗擠強度(MPa)89.6安全系數5.73 抗扭接頭緊扣扭矩KN.m34.96抗扭強度KN.m69.04安全系數1.9711.鉆進目的層技術措施11.1 鉆井液措施本井水平段設計采用鉀銨基鉆井液體系。在鉆井過程中仔細分析和監測巖屑返出及鉆時變化，及早發現鉆遇煤層以及泥巖，以便及時采取措施，防止煤層及泥巖的坍塌，避免出現復雜情況

39、，水平段隨時調節鉆井液流型，保持較高粘切，增強體系護壁能力及懸浮攜帶能力。配合工程短起、倒劃等措施以有效地清除巖屑，保證井眼暢通；并根據現場情況具體調整鉆井液性能，調節鉆井液粘度、切力，控制失水造壁性，防止煤層的坍塌提高鉆井液抑制性，抑制泥巖以及高伽瑪層中泥質的分散，防止大段泥巖的坍塌掉塊以及膨脹縮徑；加入潤滑劑，降低摩阻，確保順利鉆井。11.2 工程措施 11.2.1 接單根：每打完一個單根劃眼，停泵無阻卡接單根，遇阻、遇卡不能硬壓硬拔，要開泵循環活動鉆具沖通。11.2.2 易垮塌層，鉆頭不裝水眼。11.2.3 鉆進措施：控制機械鉆速，均勻送鉆，蹩鉆即停，活動鉆具劃眼；早開泵，晚停泵，減少巖

40、屑下沉。11.2.4 適當通井或短起下鉆，處理泥漿。11.2.5 及時進行軌跡計算和預測，確保中靶。12.測量方案及軌跡計算方法井眼軌跡測量以電子多點和MWD測量數據為準。12.1 直井段12.1.1 直井段測單點,每50-150m測量一次；12.1.2 多點測量時,連續多點數據間距不超過30m。12.1.3 監測控制時,如發現井斜或水平位移有超標趨勢,采取吊打或動力鉆具調整。12.1.4 鉆至A靶點后,根據電子多點測量數據修正設計剖面。12.1.5 由井隊工程師提供準確的井深及測量深度,在井下條件安全的前提下投測“ESS”多點。12.2 斜井段及水平段采用MWD測量監控井眼軌跡,每5lOm取

41、一組數據。12.3 MWD現場使用條件12.3.1 泥漿含砂量要小于0.3%,粘度要小于80s,若井內有堵漏劑或玻璃、塑料微珠等顆粒比較大的固體,則很難使用該儀器。12.3.2 立管壓力不得小于1500psi(10.3MPa)。泥漿泵空氣包壓力應為立管壓力的30%40%,若使用雙泵,空氣包壓力應一致。12.3.3 鉆桿內必須清潔無異物,并使用泥漿濾網,以防大顆粒或其他物質卡住儀器,造成儀器不能工作及損壞。12.3.4 “MWD”保護筒最大承為15000psi(103.448MPa),井下儀器最高耐溫125。最高泥漿密度2.15。12.3.5 施工井隊必須提供連續的220V,50Hz電源。12.

42、3.6 定向鉆進方式時,MWD所允許的最大造斜率不能超過0.8/m,轉盤鉆進方式時,所允許的最大曲率不能超過0.46/m(14/30m)。12.3.7 若使用浮閥,必須加在MWD下面。12.3.8 現場司鉆應根據現場測量工程師的要求操作,以免損壞儀器,耽誤作業時間。12.3.9 現場司鉆應注意:不同短節的上扣扭矩不同,由現場測量工程師提供。12.4 軌跡計算方法12.4.1 軌跡計算方法：曲率半徑法。12.4.2 直井段計算間距不超過30m，在防碰危險井段可加密。12.4.3 斜井段及水平段計算間距不超過10m。13.井身質量井身質量要求見表9。表9 井身質量要求井段(m)井斜(度)水平位移(

43、m)井眼曲率(度/30m)井徑擴大率(%)直井段一開井段11.0015二開導眼直井段2301.50二開主井眼直井段2301.50造斜段二開造斜點-A點0-89.142307.36/30m10水平段A點-B點 89.1410303備注：水平段各靶點縱偏移不超過1.0m，橫偏移不超過10m；水平段連續三個測點全角變化率不大于3/30m。14.井控要求14.1 各開井口裝置依據鉆井井控技術規程SY/T 6426-2005，鉆井井口裝置、井控管匯的配套與安裝應符合行業標準鉆井井控裝置組合配套、安裝調試與維護SY/T 5964-2006的規定要求。各次開鉆井口裝置及試壓要求(圖4、表10)，節流管匯見圖

44、5，壓井管匯見圖6。由于本井進行二級井身結構、生產套固井工藝試驗，按華北分公司工程技術處要求，井口裝置采用：底法蘭+21MPa及以上雙閘板防噴器+防溢管；完井井口表層套管與生產套管之間采用環形鋼板連接。表10 各次開鉆井口裝置及試壓要求開鉆次數名 稱型 號試 壓 要 求井口試壓(MPa)試壓時間(min)允許壓降(MPa)二開雙閘板防噴器2FZ35-2121.0100.7壓井放噴節流管匯YG-21.JG/S3-21與防噴器聯試注：可采用相應等級其它型號的防噴器及壓井放噴節流管匯。21M Pa雙閘板防噴器套管套管節箍21M Pa鉆井四通變徑法蘭哈呋防溢管圖4 二開井口裝置圖圖5 節流管匯圖6 壓

45、井管匯14.2 完井井口裝置14.2.1井口裝置采用：底法蘭+21MPa及以上雙閘板防噴器+防溢管；完井井口表層套管與生產套管之間采用環形鋼板連接。14.3 井控系統14.3.1 防噴系統檢驗和試壓要求 防噴系統包括防噴器、四通、壓井節流放噴管匯，控制系統及液、氣管線等。管具公司負責逐件檢驗，在站內按試壓要求進行試壓。合格后，填寫合格證及檢驗試壓記錄送井，并與井隊辦理交接驗收手續。管口要堵好，絲扣要包扎，固定牢靠，保證運輸途中安全。14.3.2 防噴器系統安裝安裝井口部分： (1)安裝四通：四通兩側孔應對著井架大門兩側。 (2)安裝閘板防噴器，手動鎖緊裝置的手輪及操縱桿應位于大門的兩側；本體旁

46、側法蘭出口對著井架大門方向。根據使用的鉆具尺寸，裝相應尺寸的管子閘板，并在司鉆臺和遠程上掛牌標明所裝閘板型號尺寸，以防井噴時關錯。手動鎖緊裝置要裝全、連接好，并在手輪處掛牌標明開關圈數。 (3)放噴管匯井架兩側各裝一套，節流管匯應安裝于井架右方(鉆井液出口管一邊)，壓井管匯裝于井架左方。管匯要暢通，打上水泥并固定牢靠，出口距井口不小于50m。 (4)安裝好防噴器裝置后，要校正天車、轉盤及防噴器組，三者中心成一線，其三點中心累積偏移不大于10mm。校正后，將防噴裝置用鋼絲繩繃緊于井底座上。安裝控制系統： (1)遠程控制臺(即儲能器裝置)應放于距井口大于25m的地方，且放在鉆臺左側，一般在井架對角

47、線方位。遠程控制臺應裝在帶有拖撬的活動房內。最低限度應蓋簡易房保護，周圍應有排水溝，不允許在附近堆放氧氣瓶及易燃物品。 (2)司鉆控制臺(即主控制盤)安裝在鉆臺上司鉆工作位置附近，便于司鉆操作。 (3)管線的安裝：液壓和氣管線在安裝前，都要用壓縮空氣逐根吹掃干凈。按規定“C、O對號入座連接。接入氣管線時，應將氣泵的空氣關閉閥和空氣旁通閥關閉，要用時再打開。要防止所有管線被壓、折、烤，禁止用控制管線作電焊搭鐵。所有管線要放置排列整齊，并加以固定。 (4)接電源線：接線時必須再次檢查電力參數是否正確，電源應接到井場總電閘的前端，并單獨用開關控制，以便井噴發生切斷井場電源而不影響控制系統的使用。電臺

48、線、遠距離探照燈線也要接到井場總電閘的前端。14.3.3 防噴系統試運轉控制系統試運轉： (1)試運轉前，對所有管線連接部位全面檢查一次，看是否“對號入座”。 (2)分別進行空負荷運轉及帶負荷運轉，檢查各連接部位是否泄漏及各種閥件、管線的工作情況，發現問題卸壓后及時處理。試開關防噴器和放噴閥： 試開關防噴器和放噴閥，每個部位開關各兩次，檢查開關是否靈活好用。14.3.4 正確使用防噴系統，嚴禁誤操作。14.3.5 在使用過程中，做好防噴器及控制系統的維護保養工作，確保其工作性能良好。14.3.6 防噴系統在現場應指定專人負責，訂入崗位責任制，落實到人。14.4 鉆井液加重裝置要求：14.4.1

49、 加重混合漏斗應安裝合適，使用可靠。14.4.2 配備加重下灰罐；并儲備一定量的加重材料。14.4.3 加重罐應裝電動攪拌器及鉆井液槍，并時刻保持良好狀態。14.5 油氣井防噴的主要措施14.5.1 節流放噴管匯嚴格按規定要求安裝。14.5.2 井口高壓部分不準開口焊接其它管匯。14.5.3必須對井隊干部、大班人員及正付司鉆進行井控培訓。進入預計油氣層前，隊應根據實際情況制定較詳細的防噴措施并對全隊人員進行技術交底和防噴防火崗位練兵。14.5.4鉆開油氣層前，專用漿儲備罐應提前配好密度高于井眼鉆井液密度0.200.30g/cm3的優質鉆井液并定期循環，以便發生油氣浸時，采用混入重鉆井液的方式壓

50、井。14.5.5 井口節流放噴管匯，開鉆前按要求試壓。14.4.6 鉆遇異常地層時，最多不超過1m應停鉆觀察(勤活動鉆具)。循環一周以上，如無顯示再恢復鉆進，循環時鉆頭不要停在一個位置上，避免沖大井眼。14.5.7鉆進停鉆觀察及下鉆時間，應有專人觀察井口及鉆井液罐液面升降情況，以便及時發現溢流便于處理。14.5.8做好地層壓力監測工作，根據地層壓力監測結果及鄰井綜合資料，核定鉆開油層的鉆井液密度，并按要求調整泥漿至核定密度。但不允許過高而壓死油層。14.5.9 鉆開預計油氣層時應及時在方鉆桿下部接上旋塞。14.5.10 打開油氣層：(1)第一趟起鉆應測循環周。要求鉆井液性能穩定，進出口密度平衡

51、。(2)采用擋起鉆。起鉆連續灌滿鉆井液，專人觀察鉆井液液面升降情況。若發現拔活塞或溢流，應停止起鉆，接方鉆桿循環或壓井。正常后再繼續起鉆。(3)打開油氣層后，第一次起鉆可將鉆具起至套管內，停止循環，靜候若干小時(其時間長短等于該趟起下鉆時間加上井口準備停留時間)。觀察井口顯示后，再將鉆頭下至井底循環，測定油氣上竄速度，修正鉆井液密度。(4)打開油氣后，應盡量縮短起下鉆間隔時間，避免發生空井井噴。起完鉆短時間檢修時，應將鉆具先下入套管內(盡量下得深一點)，而后進行檢修。應有專人觀察井口有否外溢現象。 (5)下鉆應定點分段循環鉆井液。下至窗口前，循環鉆井液，測定油氣上竄速度。注意正確區分后效與井涌

52、、井噴，頂鉆井液或循環點應避開油氣層、漏層、疏松及縮徑井段。15.鉆井液設計本井鉆井液以穩定井壁和最大限度的減少對儲集層的損害，保護油氣層為主，通過K+和NH4+的晶格固定和離子交換作用來抑制泥頁巖吸水水化膨脹，穩定井壁。直井段選用鉀銨基聚合物鉆井液，造斜段至A點采用鉀基聚合物鉆井液，提高鉆井液密度，并通過封堵劑封堵地層的層理裂隙，有效防止煤層垮塌，水平段采用鉀銨基鉆井液體系，提高鉆井液的穩定性，嚴格控制鉆井液濾失量5ml。15.1 分井段鉆井液配方分段鉆井液配方見表11。表11 分井段鉆井液配方一開井段聚合物鉆井液基本配方：清水46鈉土0.20.3Na2CO30.20.3HV-CMC0.20

53、.3K-PAM二開井段鉀銨基聚合物鉆井液導眼段、主井眼直井段：配方：清水24鈉土0.10.2Na2CO30.10.2K-PAM0.20.3K-HPAN。主井眼斜井段：配方：原鉆井液0.20.4K-PAM0.51NH4-PAN1.52防塌劑1.52%潤滑劑二開井段(水平段)鉀銨基鉆井液基本配方：清水+24%鈉土+0.20.3%Na2CO3+0.30.5%K-PAM+0.51%K-PHAN+ 0.51%NH4HPAN+0.51%LV-CMC23%防塌劑+23%潤滑劑15.2 分段鉆井液性能、流變參數要求分段鉆井液性能、流變參數要求，見表12。表12 分段鉆井液性能及流變參數要求 井段(m)性能及參

54、數一開二開導眼段主井眼直井段主井眼斜井段A點-B點鉆井液性能密度(g/cm3)1.051.051.081.081.121.081.12漏斗粘度FV(s)4060406035403540失水FL (ml)10121055泥餅厚度K (mm)0.50.50.30.3高溫高壓失水(ml)1512含砂量Cs(%)0.50.50.30.2初切終切Q1/Q10 (Pa)24/37410/815410/815pH值8981089固含(%)69512510坂含(g/l)254040603040粘滯系數Kf0.100.08240304/12h尾漿1.902019/12h16.2.2 流體結構通過分析已完鉆水平井

55、的井內流體結構與固井質量的關系，適當增加前置液的段長和密度，增加了流體的密度差，能夠有效地提高頂替效率。因此采用GSJ水泥漿體系時井內流體結構均為：尾漿1135.51m+低密度水泥漿返至井口+前置液(200-300m)。16.2.3 管串結構浮鞋(或旋轉引鞋)+一根套管(10m)+浮箍1#+一根套管(10m)+浮箍2#(或關井閥)+套管+水泥頭套管N-80(7.72)上扣扭矩最大5.9kNm，最小3.54kNm，最佳4.72kNm；16.2.4 扶正器加放位置及要求扶正器加放越多，套管居中度越高，水泥漿的頂替效率越高，固井質量越好。因此利用Schlumberger CemCADE固井軟件通過分

56、析模擬，合理加放扶正器，套管居中度達到70%。扶正器加放位置見表18。表18 扶正器加放位置井段m類型規格加放方法扶正器數量一開井段剛扶5 1/28 1/21只/10根套管3只二開直井段彈扶5 1/28 1/21只/8根套管11只二開造斜段樹脂旋流扶正器+彈扶5 1/28 1/21只/2根套管間隔安放 各10只二開水平段樹脂旋流扶正器+彈扶5 1/28 1/21只/1根套管間隔安放各30只二開最后兩米彈扶5 1/28 1/21只/1米2只注：如果井眼狀況欠佳，斜井段及水平段可全部采用樹脂旋流剛性(滾輪)扶正器，以避免下套管遇阻，上拉下壓時，或起套管時，對彈性扶正器造成破壞，落井，引發次生事故。

57、16.2.5 頂替流態國內外研究表明紊流頂替效率最高，其次是塞流而層流頂替效率最差。因此替漿采用紊流塞流復合頂替的工藝技術，壓塞結束后雙水泥車排量大于2方/分鐘，開始頂替時必須采用紊流頂替，紊流接觸時間要大于7分鐘，當井口壓力達到預測的最大施工壓力時采用塞流頂替。16.2.6 固井有關計算(1)水泥量的計算(見表19)表19 水泥量計算低密度尾漿平均井徑mm248.29 平均井徑mm237.49平均環容l/m33.09 平均環容l/m28.97 封長m1169封長m1135.51水泥漿m338.68 水泥漿m332.90 密度g/cm31.3其它尾漿m30.40 造漿率m3/t1.03造漿率m

58、3/t0.86合水泥t37.55 合水泥t38.25 附加量%15附加量%15附加后水泥量t43.2附加后水泥量t44.0 (2)施工時間計算(見表20)表20 施工時間計算施工程序排量(m3/min)施工時間(min)注入量(m3)累計(m3)前置液1.6 7.2 11.6 11.6 雙車注低密度1.6 24.2 38.7 50.3 雙車配注尾漿1.6 20.8 33.3 83.6 開擋銷0.0 2.0 -大泵替漿2.4 11.3 27.0 110.6 碰壓0.5 1.2 0.6 111.1 合計66.6 111.1 (3)固井施工壓力模擬計算固井壓裂模擬計算結果見表21。表21 固井壓力計

59、算P環空最大摩阻(MPa)0.888 P環空最大動壓(MPa)19.48 環空最大動壓當量密度1.432 P管內最大摩阻(MPa)2.292 P尾漿失重最大壓降(MPa)2.136 環空最小靜壓當量密度1.210 P環空液柱壓力(MPa)18.59 P初始過平衡壓力(MPa)4.309 P液柱壓差(MPa)3.174 P管內液柱壓力(MPa)15.42 P尾漿失重靜壓力(MPa)16.46 井口壓力(MPa)6.35 P總摩阻(MPa)3.18 FGFP氣竄因子0.496 由表21可以看出，環空最大動液柱壓力當量密度小于地層破裂壓力當量密度(1.6g/cm3)，尾漿失重時環空最小靜液柱壓力當量

60、密度大于地層孔隙壓力當量密度(1.05g/cm3)，尾漿失重時油竄因子小于1，工藝技術理論上不會發生氣竄、不會發生井漏。備注：固井前，必須保證井眼不漏失，特別是水平段發生不漏失。承壓達5.0MPa，才能保證整個固井施工過程中不發生漏失。否則，會造成固井失敗，固井質量不理想，影響后期改造效果。在固井施工過程嚴格控制井口壓力6.0MPa以下。當井口壓力達到6.0MPa時降低排量頂替，防止發生井漏。16.2.7 固井工藝技術的配套措施(1)高分子前置液組成：高分子聚合物、降失水劑、縮水劑等組成。功能及特點：具有隔離、緩沖、沖洗、稀釋等功能，并且它與鉆井液、水泥漿具有良好的相容性；具有良好流變性和低的