石油大賽設(shè)計(jì)1

PAGEPAGE33全國(guó)石油工程設(shè)計(jì)大賽NationalPetroleumEngineeringDesignCompetition參賽作品題目：鉆完井工程設(shè)計(jì)作品說明本方案是針對(duì)斷塊超低滲這一主要開發(fā)矛盾設(shè)計(jì)，同時(shí)兼顧到該地層的五敏特性、地層溫度偏高、泥質(zhì)含量偏高以及產(chǎn)液量下降快等開發(fā)矛盾進(jìn)行了立體式設(shè)計(jì)，本著有效、實(shí)際、經(jīng)濟(jì)、創(chuàng)新的原則，力求突出前瞻性、先進(jìn)性、特色性并結(jié)合一線實(shí)習(xí)的經(jīng)驗(yàn)，合理的運(yùn)用現(xiàn)代新技術(shù)，有效的解決開發(fā)矛盾。本方案在保護(hù)氣層的情況下，采用直井和水平井兩種方式對(duì)氣藏區(qū)塊進(jìn)行鉆探。鉆探過程中在保護(hù)氣層的基礎(chǔ)下進(jìn)行對(duì)地層的保護(hù)，防塌、防漏。本方案用先進(jìn)的鉆井液，達(dá)到了提高鉆速的效果。在與鉆具結(jié)合，效果顯著。設(shè)計(jì)采用了從選擇井口到固井完井編寫順序并且在多種方案中進(jìn)行對(duì)比從中選擇最佳方法，使經(jīng)濟(jì)最大化 。目錄TOC\o"1-3"\h\u8316第1章設(shè)計(jì)依據(jù) 4268941.1水文條件 4157811.2氣象條件 4312111.3地層分布及儲(chǔ)層分布： 420911.4沉積環(huán)境 41691.5儲(chǔ)層巖性 4102721.6儲(chǔ)層物性分析 5201781.7氣藏特點(diǎn) 521418第2章井眼軌道優(yōu)化方案 6106992.1軌道類型 6192302.2造斜率 6181642.3造斜點(diǎn) 649192.4井眼軌道設(shè)計(jì)模擬 64491第3章井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案 8178923.1井身結(jié)構(gòu)的確定 8206833.1.1直井井身結(jié)構(gòu) 8221283.1.2水平井井身結(jié)構(gòu) 8143063.2井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案 8194853.3井身結(jié)構(gòu)示意圖 8303813.3.1直井井身結(jié)構(gòu)示意圖 8200703.3.2水平井井身結(jié)構(gòu)示意圖 922889第4章鉆機(jī)選型 10308554.1鉆機(jī)類型選擇的依據(jù) 10139964.2鉆機(jī)類型的選擇 1022004第5章鉆具組合設(shè)計(jì) 1198285.1直井鉆具組合 11143165.1.1一開 1145395.1.2二開 11215835.2水平井鉆具組合 11273925.2.1一開直井段 11246605.2.2二開直井段 1156505.2.3二開造斜段 11117415.2.4二開水平段 123289第6章水力參數(shù)設(shè)計(jì) 13185536.1直井水力參數(shù)設(shè)計(jì) 13268356.2水平井水力參數(shù)設(shè)計(jì) 1414155第7章鉆井新工藝新技術(shù)應(yīng)用、水平井測(cè)量 154477.1鉆井新工藝新技術(shù)應(yīng)用 15295637.2水平井測(cè)量 154845第8章鉆井液方案 16242828.1鉆井液對(duì)氣層的損害分析 1691468.2鉆井液體系選擇思路 1694298.3氣層保護(hù)對(duì)鉆井液性能指標(biāo)的要求 1754408.4鉆井液體系 17327618.5鉆井液性能 1816118.6鉆井液維護(hù)處理要點(diǎn) 18288168.7鉆井液配方 1920518.8鉆井液材料消耗 195401第9章固井方案 21125339.1固井主要工藝要求 2170949.1.1井眼準(zhǔn)備 21187879.1.2設(shè)備準(zhǔn)備 21152939.1.3下套管作業(yè) 21253409.1.4一開套管固井主要技術(shù)措施 22248429.1.5二開套管固井主要技術(shù)措施 22326219.2套管柱設(shè)計(jì) 23160809.2.1套管柱設(shè)計(jì)原則 24175179.2.2套管串結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 25281509.2.3扶正器的選擇及加法 25289749.3前置液用量 276972表5.8前置液用量 27103349.3.1水泥添加劑及用量 27112059.4鉆井成本預(yù)算 2831513第10章井下復(fù)雜情況預(yù)防及處理 321298410.1井漏 321752710.2井塌 321051410.3縮徑和起下鉆遇阻 32887310.4降低摩阻措施 32841710.5防鍵槽卡鉆措施 3243410.6鉆具事故 331420810.7井眼凈化 33第1章設(shè)計(jì)依據(jù)1.1水文條件管道經(jīng)過地區(qū)除村落地段地下水埋藏較淺（0.4m～2.0m），水量較豐外，其余地段地下水埋藏較深。1.2氣象條件工程地區(qū)屬中溫帶大陸氣候，溫帶半干旱草原荒漠區(qū)，具有春季多風(fēng)、多發(fā)沙塵暴，夏季多溫?zé)?，秋季多陰雨，冬季多干旱且漫長(zhǎng)的特點(diǎn)。降水多集中在7-9月份，以短歷時(shí)大強(qiáng)度的雷陣雨為多。夏、秋季多陰雨，是影響工程安全的主要?dú)庀笠蛩刂?。夏、秋季施工?yīng)注意井場(chǎng)和住地防洪抗災(zāi)，避免人身、財(cái)產(chǎn)的損失。1.3地層分布及儲(chǔ)層分布：含氣目的層為NPEDC9段的NPEDC91組與NPEDC92組；NPEDC10段的NPEDC101組、NPEDC102組、NPEDC103組NPEDC9為一套河流相砂巖，巖性為淺灰色含礫粗砂巖、灰白色中－粗粒砂巖及灰綠色石英砂巖，是上古生界主力產(chǎn)氣層段；NPEDC10段以河道沉積為主，巖性為灰色、灰黑色細(xì)－中粒巖屑砂巖、巖屑質(zhì)石英砂巖和泥質(zhì)巖，砂巖成分成熟度低，厚度約40m左右,為上古生界主要產(chǎn)氣層段之一。1.4沉積環(huán)境沉積環(huán)境為典型的辮狀河砂礫質(zhì)心灘。1.5儲(chǔ)層巖性孔隙組合：面孔率為0%~13%，平均1.5%，以巖性溶孔為主，占52.02%，其次為晶間微孔(占15.87%)、粒間孔(占12.20%)、粒間溶孔(占10.87%)、雜基溶孔(占7.16%)。膠結(jié)物：主要有自生粘土礦物(高嶺石、伊利石、伊/蒙混層、綠泥石)、碳酸鹽礦物(方解石、含鐵方解石、白云石、鐵白云石、菱鐵礦)、硅質(zhì)(次生加大和自生石英)，個(gè)別井段可見石鹽、鈣鹽和石膏等鹽類礦物。1.6儲(chǔ)層物性分析收集、整理并錄入了研究區(qū)10口取心井100余塊樣品的物性資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果表明：本區(qū)孔隙度分布在0.4～20%之間，平均7.2%；滲透率分布在0.001～2398×10-3μm2之間，平均值0.43×10-3μm2；其中，孔隙度主要分布在5~10%之間（占56.5%），滲透率主要分布在0.1~1之間（占55.9%），表明儲(chǔ)層主體屬超低滲儲(chǔ)層。1.7氣藏特點(diǎn)區(qū)塊內(nèi)鉆探10口井，氣藏埋深約-3624~-3694m。M4、M5、M6、M9井試氣證實(shí)為工業(yè)氣流井。以M4井為例，地溫梯度為3.36℃/100m，壓力梯度為0.921MPa/100m，為正常的溫壓系統(tǒng)，該井NPEDC9層位高壓物性分析，臨界壓力5.80MPa、臨界溫度-69.5℃，油氣藏類型為干氣。第2章井眼軌道優(yōu)化方案2.1軌道類型軌道設(shè)計(jì)總的原則是剖面盡可能平滑，有利于以后的鉆井、作業(yè)與采油生產(chǎn)。水平井：采用直-增-穩(wěn)-增-平軌道類型。2.2造斜率考慮鉆井、采油工具的下入與鉆井成本，降低施工難度，優(yōu)先選用7度/100米--15度/100米的低造斜率，如因中靶、繞障等特殊原因需要提高造斜率，則一般不應(yīng)超過25度/100米。2.3造斜點(diǎn)根據(jù)每口井的具體情況確定最合適的造斜點(diǎn)深度，首先應(yīng)當(dāng)滿足對(duì)低造斜率中靶的要求，選擇的造斜點(diǎn)要使剖面的穩(wěn)斜井段井斜角盡量在25度——40度之間，盡量不要超過60度，以便有利于鉆井、測(cè)井的施工。2.4井眼軌道設(shè)計(jì)模擬本方案以按開發(fā)要求，水平段長(zhǎng)以300m為主。各種井軌道設(shè)計(jì)模擬如下，未加口袋：表1.1軌道設(shè)計(jì)表井號(hào)：模擬井軌道類型：直-增-穩(wěn)-增-平井底設(shè)計(jì)垂深m：3647.43井底閉合距m：475.00井底閉合方位°：90.00造斜點(diǎn)井深m：2257.66最大井斜角°：90.00方位修正角°：0.00磁傾角：0.00°磁偏角：0.00磁場(chǎng)強(qiáng)度μT：0子午線收斂°：0.00第1靶垂深(m):2648.00閉合距(m):400.00靶半高(m):1.00靶半寬(m):10.00第2靶垂深(m):2648.00閉合距(m):620.00靶半高(m):1.00靶半寬(m):10.00表1.2軌道參數(shù)井深m井斜°方位°垂深m水平位移m南北m東西m狗腿度°/100m°靶點(diǎn)0.000.000.000.000.000.000.000.000.002257.660.0090.002257.660.000.000.000.000.002572.3535.0090.002485.2660.720.0060.7221.000.002635.4735.0090.002587.6680.920.0080.920.000.003045.6890.0090.002876.53283.560.00400.0020.000.00A3947.4390.0090.003647.43475.000.00620.000.000.00B第3章井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案3.1井身結(jié)構(gòu)的確定根據(jù)本區(qū)塊的地址資料，本區(qū)塊屬超低滲、高壓、飽和氣藏。目的層的壓力范圍大約在30——32MPa左右，在鉆井施工中，只要控制起下鉆速度、防止抽吸，采用合理的鉆井液密度、保持一定的液柱壓力，就可以穩(wěn)氣頂氣。此區(qū)塊上部施工井段無異常低、高壓地層，壓力體系單一，無淺氣層和易膨脹地層，所以此區(qū)塊新井采用二開井身結(jié)構(gòu)可以滿足鉆井施工的需要，無需設(shè)計(jì)技術(shù)套管。3.1.1直井井身結(jié)構(gòu)采用二開次井身結(jié)構(gòu)：φ273.1mm表層套管下深約680m，水泥漿返至地面，φ177.8油層套管下至井底，注水井水泥漿返至地面，其他井水泥漿返至最上一層油氣層頂以上200m；3.1.2水平井井身結(jié)構(gòu)采用二開次井身結(jié)構(gòu)：φ339.7mm表層套管下深約7600m，水泥漿返至地面，φ139.7油層套管下至井底，水泥漿返至最上一層油氣層頂以上200m。各類型井具體情況見軌道設(shè)計(jì)表和井身結(jié)構(gòu)示意圖。3.2井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案表2.1井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)表開鉆次序井深m鉆頭尺寸mm套管尺寸mm套管下深m水泥封固段m直井一開683346.1273.16800～357二開3680241.3177.836771130～3680水平井一開742444.5339.77400～740二開3842215.9139.738401130～3840備注：施工中按照實(shí)際情況調(diào)整。3.3井身結(jié)構(gòu)示意圖3.3.1直井井身結(jié)構(gòu)示意圖一開：井眼直徑一開：井眼直徑(mm):346.1所鉆深度(m):683套管外徑(mm):273.1套管下深(m):680水泥返高(m):地面二開：二開：井眼直徑(mm):241.3所鉆深度(m):3680套管外徑(mm):177.8套管下深(m):3677水泥返高(m):1130 注：水泥返高暫定1130m，現(xiàn)場(chǎng)施工根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整。3.3.2水平井井身結(jié)構(gòu)示意圖一開：一開：井眼直徑(mm):444.5所鉆深度(m):742套管外徑(mm):339.7套管下深(m):740水泥返高(m):地面二開：二開：井眼直徑(mm):215.9所鉆深度(m):3842套管外徑(mm):139.7套管下深(m):3840水泥返高(m):1130注：1.水泥返高暫定1130m，現(xiàn)場(chǎng)施工根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整。2.水平段長(zhǎng)約300m。第4章鉆機(jī)選型4.1鉆機(jī)類型選擇的依據(jù)根據(jù)鉆井過程中大鉤可能遇到的最大載荷來選擇鉆機(jī)。（1）起鉆操作剛啟動(dòng)加速時(shí)與下鉆操作完了剎車時(shí)有較大動(dòng)載，靜動(dòng)載之和構(gòu)成起下鉆過程中的最大鉤載；（2）處理卡鉆事故時(shí)拔鉆桿的拉力，以鉆桿拉斷載荷為極限（由鋼材最小屈服強(qiáng)度決定）；（3）下套管時(shí)，油層套管柱重量比鉆桿柱重量大；（139.7mm×9.17mm套管每米重29.79kg/m，177.8mm×9.19mm套管每米重38.69kg/m，127mm鉆桿29.08kg/m）（4）下套管遇阻時(shí)，上提下放套管柱以期通過。此時(shí)大鉤的上提載荷以套管柱斷裂載荷的80%為限。對(duì)于本區(qū)井的完鉆井深，以上4種載荷以第四項(xiàng)載荷為最大，按照API建議按最重套管柱的接箍滑扣載荷的80%來選擇相應(yīng)最大起重量的鉆機(jī)。而在套管柱設(shè)計(jì)時(shí)井口套管柱的強(qiáng)度是按接箍滑扣載荷Q斷來設(shè)計(jì)的，即：Q斷/n=Q套或Q斷=nQ套式中：n：滑扣安全系數(shù)，按API標(biāo)準(zhǔn)n=1.6—2；Q套:套管柱在空氣中的重量；Q套=q套xL套L套：套管柱長(zhǎng)度，米；q套：套管柱每米重，kg/m；最大起重量：Qmax=0.8Q斷=0.8nQ套=0.8x1.8q套xL套4.2鉆機(jī)類型的選擇（1）直井：此區(qū)直井預(yù)計(jì)井深3680米左右，無技套，139.7mm油套；按公式計(jì)算出大鉤有可能遇到的最大載荷：Qmax=0.8×1.8q套×L套=0.8×1.8×38.69×3680×10-3=205.03(噸)（2）水平井:預(yù)計(jì)完鉆井深3842米，無技套，油套139.7mm；可能最大起重量為：Qmax=0.8×1.8q套×L套=0.8×1.8×38.69×3842×10-3=214.05(噸)ZJ-45型鉆機(jī)大鉤額定載荷為2943kN，從以上計(jì)算結(jié)果，這兩種類型的井都可以選擇ZJ-45型鉆機(jī)。第5章鉆具組合設(shè)計(jì)5.1直井鉆具組合5.1.1一開Φ346.1mm鉆頭＋Φ177.8mm無磁鉆鋌×1根＋Φ177.8鉆鋌×8根＋Φ127.0mm鉆桿5.1.2二開(1)常規(guī)鉆具：Φ241.3mm鉆頭＋Φ177.8鉆鋌×9根＋Φ127.0mm鉆桿；(2)鐘擺鉆具：Φ241.3mm鉆頭＋Φ177.8mm鉆鋌×2根＋Φ241扶正器＋Φ177.8鉆鋌×7根＋Φ127.0mm鉆桿。5.2水平井鉆具組合5.2.1一開直井段鉆具組合：Φ444.5mm鉆頭＋Φ177.8mm無磁鉆鋌×1根＋Φ177.8鉆鋌×8根＋Φ127.0mm鉆桿。主要措施：①必須采用鉆井液開鉆；

②吊打鉆進(jìn)，控制井斜角＜15′；

③口袋長(zhǎng)度≤1m；

④起鉆測(cè)電子單、多點(diǎn)。5.2.2二開直井段鉆具組合：Φ215.9鉆頭＋Φ177.8mm無磁×1根+Φ177.8mm鉆鋌×8根＋Φ127mm加重鉆桿×30根＋Φ127.0mm鉆桿。主要措施：①電子單、多點(diǎn)監(jiān)控井斜＜45′，否則吊打鉆進(jìn)；②優(yōu)選參數(shù)，提高機(jī)械鉆速；③起鉆充分循環(huán)好鉆井液；④直井段鉆完測(cè)電子單、多點(diǎn)。5.2.3二開造斜段鉆具組合：Φ215.9mm鉆頭＋Φ172mm1°30′單彎動(dòng)力鉆具×1根＋Φ158.8mm無磁×1根＋LWD(或FEWD)＋Φ158.8mm無磁×1根＋Φ127mm斜坡鉆桿×30根＋Φ127.0mm加重鉆桿×9根+Φ177.80mm隨鉆震擊器×1套＋Φ127mm加重鉆桿×21根＋Φ127.0mm鉆桿。主要措施：（1）自A靶點(diǎn)以上垂深50m開始采用LWD(或FEWD)隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向系統(tǒng)。根據(jù)隨鉆測(cè)井，確定目的層頂界深度，跟蹤調(diào)整井眼軌跡；采用LWD(或FEWD)隨鉆隨測(cè)監(jiān)控井眼軌跡；根據(jù)實(shí)際情況采用滑動(dòng)鉆進(jìn)和復(fù)合鉆進(jìn)兩種方式施工，隨時(shí)調(diào)整井斜方位；（2）下鉆前認(rèn)真檢測(cè)彎套度數(shù)，地面測(cè)試動(dòng)力鉆具，檢查L(zhǎng)WD(或FEWD)儀器的組裝；（3）下鉆前鉆井液性能穩(wěn)定，達(dá)到設(shè)計(jì)要求，凈化設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常；（4）動(dòng)力鉆具鉆進(jìn)完，短起下鉆5個(gè)立柱；（5）采用柔性鉆具組合通井。5.2.4二開水平段鉆具組合：Φ215.9mm鉆頭＋Φ172mm1°單彎動(dòng)力鉆具×1根＋Φ127mm無磁承壓鉆桿×1根＋LWD(或FEWD)＋Φ127mm無磁承壓鉆桿×1根+Φ127斜坡鉆桿×72根＋Φ127.0mm加重鉆桿×9根+Φ177.80mm隨鉆震擊器×1套＋Φ127mm加重鉆桿×21根＋Φ127.0mm鉆桿主要措施：(1)采用LWD(或FEWD)隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向系統(tǒng)。根據(jù)隨鉆測(cè)井，確定目的層頂界深度，跟蹤調(diào)整井眼軌跡；采用LWD(或FEWD)隨鉆隨測(cè)監(jiān)控井眼軌跡；根據(jù)實(shí)際情況采用滑動(dòng)鉆進(jìn)和復(fù)合鉆進(jìn)兩種方式施工，隨時(shí)調(diào)整井斜方位；(2)下鉆前認(rèn)真檢測(cè)彎套度數(shù)，地面測(cè)試動(dòng)力鉆具，檢查L(zhǎng)WD(或FEWD)儀器的組裝；(3)下鉆前鉆井液性能穩(wěn)定，達(dá)到設(shè)計(jì)要求，凈化設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常；(4)動(dòng)力鉆具鉆進(jìn)完，短起下鉆5個(gè)立柱；(5)采用柔性鉆具組合通井。第6章水力參數(shù)設(shè)計(jì)6.1直井水力參數(shù)設(shè)計(jì)表3.1直井水力參數(shù)設(shè)計(jì)表序號(hào)井段(m)噴嘴組合(mm)鉆進(jìn)參數(shù)水力參數(shù)鉆壓(kN)轉(zhuǎn)速(r/min)排量(L/s)立管壓力(MPa)鉆頭壓降(MPa)循環(huán)壓耗(MPa)沖擊力(kN)噴射速度(m/s)鉆頭水功率(kW)比水功率(W/mm2)上返速度(m/s)功率利用率(％)10～68320～8080～1202683～368010,11,11,1150～80100～1603613.337.266.073.68111.53228.773.681.0954.466.2水平井水力參數(shù)設(shè)計(jì)表3.2水平井水力參數(shù)設(shè)計(jì)鉆頭序號(hào)井段(m)噴嘴組合(mm)鉆進(jìn)參數(shù)水力參數(shù)鉆壓(kN)轉(zhuǎn)速(r/min)排量(L/s)立管壓力(MPa)鉆頭壓降(MPa)循環(huán)壓耗(MPa)沖擊力(kN)噴射速度(m/s)鉆頭水功率(kW)比水功率(W/mm2)上返速度(m/s)功率利用率(％)10～31016,16,1630～10060～1202310～74210,10,11,1150～80100～1603012.626.576.053.3394.46175.03.831.2552.063742～354210,10,11,1140～80螺桿3013.646.217.433.3394.46175.033.831.2545.5343542～384210,10,11,1150+螺桿2814.736.148.592.9288.55144.223.151.1741.68第7章鉆井新工藝新技術(shù)應(yīng)用、水平井測(cè)量7．1鉆井新工藝新技術(shù)應(yīng)用(1)水井、水平井水泥均要求返至地面，封固段較長(zhǎng)，為防止水泥漿漏失造成低返，應(yīng)用泡沫或漂珠輕質(zhì)水泥漿體系；(2)應(yīng)用篩管頂部注水泥固井工藝。7．2水平井測(cè)量為保證本區(qū)塊水平井實(shí)施成功率，在現(xiàn)場(chǎng)操作中，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：(1)下鉆前認(rèn)真檢測(cè)彎套度數(shù)，地面試動(dòng)力鉆具，檢查L(zhǎng)WD(或FEWD)儀器的組裝；(2)下鉆前鉆井液性能穩(wěn)定，達(dá)到設(shè)計(jì)要求，凈化設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常；(3)采用LWD(或FEWD)隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向系統(tǒng)，隨鉆測(cè)量自然伽瑪、電阻率曲線。根據(jù)隨鉆測(cè)井，確定目的層頂界深度，跟蹤調(diào)整井眼軌跡；采用LWD/MWD隨鉆隨測(cè)監(jiān)控井眼軌跡；(4)根據(jù)實(shí)際情況采用滑動(dòng)鉆進(jìn)和復(fù)合鉆進(jìn)兩種方式施工，隨時(shí)調(diào)整井斜方位；(5)若調(diào)整鉆井液性能，應(yīng)預(yù)先通知儀器工程師作好準(zhǔn)備，因?yàn)檎{(diào)整鉆井液性能，有可能造成井下儀器一段時(shí)間工作不正常；(6)必須提供連續(xù)的220V，50～60Hz的交流電源，若要停泵或倒發(fā)電機(jī)，應(yīng)預(yù)先通知儀器工程師，根據(jù)儀器工程師的要求，將儀器房電源接到相應(yīng)位置（盡可能配專線）；(7)無磁鉆鋌在使用前要通徑，內(nèi)部干凈無雜物，兩端扣型完好，要打好記號(hào)；(8)要確保動(dòng)力鉆具的彎接頭方向與其記號(hào)方向一致；(9)在鉆臺(tái)，儀器的對(duì)接、拆卸，必須用提升短節(jié)，只能在井口進(jìn)行，禁止在鼠洞進(jìn)行。不同的短節(jié)，其旋緊扭矩不同，現(xiàn)場(chǎng)工程師要提醒司鉆注意（與相應(yīng)的鉆桿旋緊扭矩相同）；(10)起下鉆過程如遇井下復(fù)雜情況，請(qǐng)立即聯(lián)系儀器工程師，由儀器工程師配合井隊(duì)選擇較安全措施處理井下復(fù)雜情況，防止損壞儀器造成更大損失；(11)儀器使用中進(jìn)行轉(zhuǎn)盤復(fù)合鉆進(jìn)時(shí),如果鉆具中配有動(dòng)力鉆具，鉆盤轉(zhuǎn)數(shù)不超過60轉(zhuǎn)/分鐘；如果是普通鉆具組合，鉆盤轉(zhuǎn)數(shù)不超過120轉(zhuǎn)/分鐘。第8章鉆井液方案8.1鉆井液對(duì)氣層的損害分析鉆井液對(duì)氣層的損害主要有兩個(gè)方面：一是鉆井液固相的損害；二是鉆井液濾液的損害。具體地說：（1）鉆井液固相的損害。鉆井液中所含各種懸浮物質(zhì)（粘土、巖屑、加重材料和堵漏劑等）都有可能對(duì)儲(chǔ)層造成損害。當(dāng)它們進(jìn)入儲(chǔ)層時(shí)，便可能逐步充填油氣藏巖石孔隙。在隨后進(jìn)行生產(chǎn)或注入時(shí)，這些物質(zhì)很可能橋堵在孔隙喉道的進(jìn)口處，嚴(yán)重地降低井眼附近地帶的滲透率。一般情況下，此類損害僅限于井眼周圍76cm內(nèi)，但最終的滲透率降低值卻可高達(dá)90%。（2）鉆井液濾液的損害。鉆井液的最先接觸油氣層的外來流體。在一定的壓差下，鉆井液濾液會(huì)滲入地層，特別是在濾餅形成之前，濾液的滲入是不可避免的。如果鉆井液的濾失量太大，將會(huì)攜帶大量的固相顆粒進(jìn)入儲(chǔ)層，產(chǎn)生堵塞而造成損害：同時(shí)，進(jìn)入儲(chǔ)層的濾液若與儲(chǔ)層不配伍，則會(huì)引起粘土水化膨脹、水鎖，形成化學(xué)沉淀和膠體乳化等，而導(dǎo)致油氣層的損害8.2鉆井液體系選擇思路表4.1M2井地層壓力預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)井深mGp當(dāng)量鉆井液密度g/cm3Gf當(dāng)量鉆井液密度g/cm300.9501.2805000.9501.42010000.9501.53015000.9501.60020000.9501.68025000.9501.75030000.9501.83032000.9001.86034000.8941.90035000.8931.92036000.8921.95037000.8841.97038000.8831.99039000.8842.010（1）一開井段該井段為粘土夾礫石層，地層可鉆性好、易坍塌。鉆井液的主要作用是井壁穩(wěn)定和大井眼攜砂。該井段為預(yù)水化膨潤(rùn)土漿。（2）二開井段上部地層棕紅色泥巖和灰白色砂巖，深灰色泥巖與灰色砂巖，夾煤層不等厚互層，鉆井液的主要作用是抑制地層粘土造漿，針對(duì)該井段地層特點(diǎn)和滿足快速鉆進(jìn)的需要，采用抑制性聚合物防塌鉆井液體系。下部?jī)?chǔ)層巖性主要為長(zhǎng)石砂巖夾紫色泥巖，灰黑色碳質(zhì)泥巖，淺灰色含氣中、細(xì)砂巖，灰黑色含泥頁巖不等厚互層，要求鉆井液具有較強(qiáng)的粘土防膨能力和穩(wěn)定井壁能力針對(duì)該儲(chǔ)層巖性特點(diǎn)及常溫常壓的性質(zhì)，儲(chǔ)層段采用聚合物潤(rùn)滑防塌鉆井液。聚合醇防塌屏蔽劑能夠在井底溫度下從鉆井液中以油性狀態(tài)分離出來，在井壁形成一層膜，防止有害固相和濾液進(jìn)入地層而造成油層損害，同時(shí)能增強(qiáng)鉆井液的潤(rùn)滑防塌效果。選用聚合醇防塌屏蔽劑保護(hù)油氣層。8.3氣層保護(hù)對(duì)鉆井液性能指標(biāo)的要求鉆井過程中為了減少氣層的損害，鉆井液要達(dá)到以下指標(biāo)要求：（1）使用淡水基聚合物（潤(rùn)滑）防塌鉆井液體系，聚合醇防塌屏蔽劑保護(hù)氣層；使用MEG無固相完井液。（2）含砂量<0.3%。（3）近平衡壓力鉆井，附加密度:油層（0.05～0.10）g/cm3。本井鉆井液密度要嚴(yán)格控制在1.20g/cm3以內(nèi)。（4）儲(chǔ)層API濾失量≤4ml。（5）提高鉆井速度，縮短油層浸泡時(shí)間。（6）有效保護(hù)環(huán)境，保證資料取全取準(zhǔn)。8.4鉆井液體系表4.2鉆井液體系井段井別鉆井液體系表層預(yù)水化膨潤(rùn)土漿二開儲(chǔ)層段直井聚合物防塌鉆井液水平井聚合物潤(rùn)滑防塌鉆井液8.5鉆井液性能表4.3鉆井液性能項(xiàng)目性能指標(biāo)表層二開直井段二開儲(chǔ)層前井段二開儲(chǔ)層井段密度g/cm31.05～1.101.4～1.51.5～1.61.6～1.7馬氏漏斗粘度s40～6030～3540～5045～60API失水ml10<5<4P泥餅mm1.0<0.5<0.5靜切力Pa1～2/2～31～3/3～52～4/4～8pH值7～88～98～9含砂量％0.5<0.3<0.3總固含％<8<10<12摩阻系數(shù)<0.1<0.05動(dòng)切力Pa3～64～8塑性粘度mPa·s8～1510～20<50<45<40注：直井段的鉆井液摩阻系數(shù)小于0.2。8.6鉆井液維護(hù)處理要點(diǎn)①館陶組及以上地層疏松，防止坍塌卡鉆和井漏；②鉆遇相當(dāng)于鄰井油氣層段注意防漏、防噴；③起鉆灌好鉆井液，防止抽汲井噴或井下其它復(fù)雜情況發(fā)生；④通過不整合面附近、疏松砂巖層，防漏；⑤沙河街組防坍塌掉塊；⑥鉆井液必須保證有很好的潤(rùn)滑性能和攜帶巖屑能力；⑦進(jìn)入氣層前50～100m，保持中壓失水小于4.0ml，加入20%的聚合醇防塌屏蔽劑，補(bǔ)充保持含量至完井；⑧鉆井過程中，正常加重使用青石粉。同時(shí)井場(chǎng)要儲(chǔ)備100m3密度為1.40g/m3的重漿，和足夠的重晶石粉，備井控用。8.7鉆井液配方表4.4鉆井液配方序號(hào)材料名稱加量kg/m3一開二開儲(chǔ)層前二開儲(chǔ)層段1純堿3～52羧甲基纖維素鈉鹽MV-CMC1～33改性瀝青防塌降失水劑20～254聚丙烯酰胺干粉1～31～35聚合醇防塌屏蔽劑20～256膨潤(rùn)土40～607燒堿3～53～58水解聚丙烯睛銨鹽15～2020～259高溫降粘降失水劑20～2520～2510無熒光防塌降失水劑20～2520～25其它：加重劑、固體潤(rùn)滑劑、原油、固體乳化劑等。8.8鉆井液材料消耗表4.5鉆井液材料消耗序號(hào)材料名稱及代號(hào)數(shù)量（t）直井水平井1純堿0.50.52高溫降粘降失水劑473羧甲基纖維素鈉鹽MV-CMC0.20.24固體乳化劑15改性瀝青防塌降失水劑246聚丙烯酰胺干粉11.57原油358聚合醇防塌屏蔽劑569膨潤(rùn)土5510燒堿1.5211水解聚丙烯睛銨鹽2.5312無熒光防塌降失水劑4713重晶石202014青石粉606015固體潤(rùn)滑劑11.5第9章固井方案9.1固井主要工藝要求9.1.1井眼準(zhǔn)備(1)電測(cè)以前通井、循環(huán)，保證電測(cè)工具順利下入。(2)電測(cè)完通井，對(duì)起鉆遇阻、卡井段、縮徑段和井眼曲率變化大的井段反復(fù)劃眼或進(jìn)行短起下；下入套管前應(yīng)在井眼底部打入潤(rùn)滑鉆井液，減少下套管摩阻。(3)井內(nèi)鉆井液性能良好、穩(wěn)定，符合固井施工要求。在保證井下安全的前提下，盡量降低粘切，降低含砂量。(4)下套管前通井及注水泥前，均以較大排量洗井，洗井時(shí)間不少于兩個(gè)循環(huán)周。洗井循環(huán)中，應(yīng)密切注意觀察振動(dòng)篩返出巖屑量的變化、鉆井液池液面變化。同時(shí)，應(yīng)慢速轉(zhuǎn)動(dòng)鉆具防粘卡。9.1.2設(shè)備準(zhǔn)備(1)檢查、準(zhǔn)備下套管工具：吊卡、大鉗、卡瓦、氣動(dòng)卡盤、灌鉆井液管線等。(2)循環(huán)系統(tǒng)中用于頂替作業(yè)的各鉆井液罐（包括儲(chǔ)備罐）各閘門應(yīng)靈活可靠。(3)從下套管開始，整個(gè)固井施工過程中，井口裝置應(yīng)達(dá)到既能關(guān)閉套管與井眼環(huán)空又能關(guān)閉鉆桿與井眼環(huán)空的要求。(4)認(rèn)真檢查懸吊系統(tǒng)，井口、游車、天車一條線，下套管前應(yīng)根據(jù)大鉤負(fù)荷更換大繩，確保下套管安全。9.1.3下套管作業(yè)(1)套管及附件、工具等下井前認(rèn)真檢查外觀、通徑、丈量、清洗絲扣，不合格套管嚴(yán)禁下入。(2)按下入次序?qū)μ坠苓M(jìn)行編號(hào)、記錄。(3)套管及附件、工具上鉆臺(tái)時(shí)要戴好護(hù)絲，嚴(yán)禁碰撞。(4)下入下部附件時(shí)，底部6根套管要涂絲扣膠，套管絲扣使用標(biāo)準(zhǔn)套管螺紋密封脂，以提高套管的氣密封能力。(5)按設(shè)計(jì)要求安裝套管扶正器：主力油層封固段每根套管加1只，其他封固段每2根套管加1只。(6)下套管采用套管鉗按API規(guī)定的最佳扭矩上扣。(7)嚴(yán)格控制套管下放速度，一般不超過0.46m/s。(8)下套管中途禁止停頓，根據(jù)情況可以在3～5m范圍提放管柱，防止粘卡，并時(shí)刻注意懸重變化。下套管操作平穩(wěn)，嚴(yán)禁猛剎、猛放。下放套管遇阻時(shí)，一般控制下壓載荷不超過井下套管浮重的60％。上提時(shí)保持最小抗拉安全系數(shù)不低于1.5。(9)下套管過程中，一般是每下入30～40根套灌滿一次鉆井液，較長(zhǎng)時(shí)間(超過3min)的灌漿過程應(yīng)上下活動(dòng)套管，以防套管粘卡。(10)下完套管后先灌滿鉆井液，再小排量開泵循環(huán)洗井，開泵循環(huán)時(shí)要用流量計(jì)來校正排量，并根據(jù)排量調(diào)整循環(huán)時(shí)的泵沖直至鉆井液性能達(dá)到施工要求。9.1.4一開套管固井主要技術(shù)措施(1)鉆井液開鉆，內(nèi)插法固井。固井時(shí)考慮套管所受浮力，根據(jù)計(jì)算得知套管串重量大于其所受浮力，因此套管不會(huì)上浮。(2)內(nèi)插管坐封要平穩(wěn)，密封要可靠，密封插頭下井前要涂抹黃油。坐封后，開泵循環(huán)鉆井液，如果套管內(nèi)無鉆井液溢出，則說明密封插頭處密封良好，即可按設(shè)計(jì)注入水泥漿。注完水泥后，按鉆桿內(nèi)容積替入當(dāng)量鉆井液量。(3)坐封壓力根據(jù)循環(huán)最高泵壓由固井施工指揮現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算，為了能在泵壓出現(xiàn)異常情況下順利施工，實(shí)際施加的坐封壓力應(yīng)為計(jì)算值的2倍以上為宜。(4)施工結(jié)束后，如果井口水泥漿面下沉，必須注水泥漿補(bǔ)充，防井架基礎(chǔ)移動(dòng)及圓井倒塌。(5)候凝時(shí)間：24h。9.1.5二開套管固井主要技術(shù)措施(1)施工程序：脹封管外封隔器→打開分級(jí)箍→循環(huán)鉆井液→注前置液→注水泥漿→壓膠塞→替水泥漿→碰壓→候凝①前置液的配制,其特性必須對(duì)鉆井液及水泥漿具有良好的相容性，并能控制濾失量，不腐蝕套管，不影響水泥環(huán)的膠結(jié)強(qiáng)度；使用量：在不造成油氣侵及垮塌的原則下,占環(huán)空高度100～300m。②前導(dǎo)漿密度：1.50～1.65g/cm3,注量：6～10m3；領(lǐng)漿密度：1.80～1.87g/cm3,尾漿密度：1.88～1.95g/cm3，注量：必須滿足封固到地面。(2)固井前召開固井協(xié)作會(huì)，明確施工方案和要求及各方責(zé)任。(3)固井前由井隊(duì)儲(chǔ)備足量的經(jīng)固井試驗(yàn)合格的固井水泥配漿水，數(shù)量不少于理論量的1.5～2.0倍。固井前井隊(duì)必須儲(chǔ)備足夠的鉆井液以備替水泥漿使用，固井施工設(shè)計(jì)應(yīng)按照程序?qū)徟?4)固井前固井設(shè)備和配合固井的有關(guān)設(shè)備必須試運(yùn)轉(zhuǎn)正常，確保施工的連續(xù)性。(5)注水泥施工前，由施工指揮召集鉆井隊(duì)和固井隊(duì)人員開碰頭會(huì)，明確施工程序，貫徹固井措施，進(jìn)行崗位分工，交待安全事項(xiàng)和異常情況下的應(yīng)急措施，并明確聯(lián)系信號(hào)，保證施工協(xié)調(diào)一致。(6)電測(cè)完通井,采用優(yōu)質(zhì)鉆井液，大排量洗井，確保井壁穩(wěn)定，摩阻小，無漏失現(xiàn)象，油氣上竄速度小于10m/h。(7)對(duì)送井套管及其固井工具和附件，必須嚴(yán)格檢查，確保其質(zhì)量。浮箍浮鞋的回壓凡爾必須可靠，入井套管必須通徑；下套管必須逐根緊扣，控制下放速度，減少壓力激動(dòng)；防止套管內(nèi)落物，并及時(shí)灌好泥漿。(8)采用大泵紊流頂替鉆井液，排量不低于鉆進(jìn)排量，達(dá)不到紊流時(shí)，應(yīng)注入足量的前導(dǎo)低密度水泥漿，保證紊流接觸時(shí)間達(dá)到7min。(9)專人負(fù)責(zé)觀察井口鉆井液返出情況，發(fā)現(xiàn)異常，立即報(bào)告施工指揮，采取應(yīng)急措施。(10)確定專人監(jiān)測(cè)水泥漿密度，確保入井水泥漿密度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。(11)碰壓后，用水泥車清水頂壓，穩(wěn)壓2～3min后泄壓，如回壓閥密封好，則敞壓候凝；否則，套管內(nèi)控制壓力候凝，其值為管內(nèi)外靜液柱壓差附加2～3MPa。(12)候凝時(shí)間：24～36h。(13)其他特殊要求和措施根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況確定。(14)固井質(zhì)量要求：要求按Q/SH10200005.3-2003《固井質(zhì)量》執(zhí)行。固井工藝選擇根據(jù)油藏的性質(zhì)和該區(qū)塊地層特點(diǎn)，直井采用套管注水泥固井，水平井采用常規(guī)套管注水泥固井和篩管頂部注水泥固井。其固井方式如下：(1)一開套管采用內(nèi)插法固井。(2)二開油層采用常規(guī)注水泥固井，側(cè)鉆井采用尾管固井，注水井要求水泥漿返至地面。表5.1固井基本參數(shù)表井眼尺寸mm套管尺寸mm套管下深m水泥上返深度m固井完井方式備注Ф346.1Ф273.1550地面內(nèi)插法直井（177.8）Ф241.3Ф177.831221130常規(guī)Ф444.5Ф339.7600地面內(nèi)插法水平井（139.7）Ф215.9Ф139.72873.261130常規(guī)9.2套管柱設(shè)計(jì)9.2.1套管柱設(shè)計(jì)原則套管設(shè)計(jì)是保證在整個(gè)壽命期間套管上的最大應(yīng)力在允許的安全范圍內(nèi)，使油氣井得到可靠的保護(hù)。設(shè)計(jì)原則：(1)應(yīng)滿足鉆井、采油作業(yè)及產(chǎn)層改造等工藝的要求。(2)套管設(shè)計(jì)應(yīng)考慮外擠、內(nèi)壓及開發(fā)過程中的應(yīng)力變化的影響，建立套管強(qiáng)度與套管柱受力之間的平衡，確保安全第一，按套管在井下最危險(xiǎn)的工況來考慮。套管柱強(qiáng)度設(shè)計(jì)安全系數(shù)：抗擠為1.125，抗內(nèi)壓為1.125，抗拉為1.8。(3)在滿足強(qiáng)度要求的條件下，成本盡量低。套管柱設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核根據(jù)該區(qū)塊的鉆井開發(fā)方案，所選套管除滿足強(qiáng)度要求外，還考慮套管對(duì)油井壽命的影響，其套管柱設(shè)計(jì)如下：(1)表層套管：φ273.1mm選用J55×8.89mm套管；φ339.7mm選用J55×9.65mm套管。油層套管：φ139.7mm選用N80×9.17mm和P110×9.17mm套管，φ177.8mm選擇N80×9.19mm套管。(2)固井時(shí)所用套管附件和工具應(yīng)與套管柱強(qiáng)度一致。(3)按要求加入套管扶正器保證套管居中。表5.2套管柱設(shè)計(jì)和強(qiáng)度校核表井型套管外徑mm井段m鋼級(jí)壁厚mm扣型每米重量kg/m重量t安全系數(shù)泥漿密度g/cm3抗拉抗擠抗內(nèi)壓直井273.10～683J558.89短圓60.3241.20103.06101.10139.70～3680N809.17長(zhǎng)圓29.79109.633.042.412.771.20177.80～3680N809.19長(zhǎng)圓38.73142.533.01.362.281.20水平井339.70～742J559.65短圓81.1860.248.351.82101.10139.70～3542N809.17長(zhǎng)圓29.79105.523.042.412.771.203542～3842P1109.17長(zhǎng)圓29.798.947.892.753.611.20注：1)套管強(qiáng)度設(shè)計(jì)根據(jù)地質(zhì)提供的地層壓力數(shù)據(jù)按《套管柱強(qiáng)度設(shè)計(jì)推薦方法(SY/T5322-2000)》計(jì)算，固井施工設(shè)計(jì)要按實(shí)際地層壓力數(shù)據(jù)重新校核。2)套管的外擠壓力均按全掏空計(jì)算。3)各層套管均采用高溫高壓螺紋密封脂。4)固井相關(guān)工具、過渡接頭和附件的扣型要與套管扣型相匹配，強(qiáng)度不得小于所在井段套管強(qiáng)度，性能與套管一致，其它管材附件、下套管工具等均由施工單位準(zhǔn)備。9.2.2套管串結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)表5.3套管串結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)表套管程序管串結(jié)構(gòu)（由下至上)固井方式一開可鉆浮鞋+套管1根+浮箍（內(nèi)插座）+套管串+聯(lián)頂節(jié)內(nèi)插二開水平井引鞋+旋流套管1根+套管1根+浮箍+套管串+聯(lián)頂節(jié)常規(guī)9.2.3扶正器的選擇及加法(1)二開套管采用剛性與彈性扶正器，造斜點(diǎn)到A點(diǎn)每2根套管加1只彈性扶正器；增斜井段每4根套管加1只剛性扶正器，其他封固段每3～4根套管加1只彈性扶正器。(2)下套管按設(shè)計(jì)安裝扶正器，以保證套管順利入井和在井內(nèi)居中。水泥漿性能要求(如表4-19所示)表5.4水泥漿性能要求性能一開二開密度(g/cm3)1.11.7(上部1.4-1.6)稠化時(shí)間(min)120180API濾失量(ml)<250<50自由水(ml/250ml)3.500流變性能塑性粘度(Pa·s)動(dòng)切力(Pa)n值K值抗壓強(qiáng)度MPa/24h>14.00>14.00注：試驗(yàn)條件按API標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。水泥漿配方(如表5.5所示)表5.5水泥漿配方套管程序配方一開G級(jí)水泥+配漿水二開G級(jí)水泥+降失水劑+分散劑+消泡劑+配漿水注：現(xiàn)場(chǎng)施工前可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整水泥漿配方，并做復(fù)核試驗(yàn)。表5.6水泥用量計(jì)算表井型開鉆序號(hào)套管尺寸(mm)套管下深(m)鉆井液密度(g/cm3)水泥漿上返深度(m)水泥漿密度(g/cm3)水泥型號(hào)數(shù)量(t)固井方式直井一開Φ273.16801.10地面1.85G高35內(nèi)插二開Φ177.836771.2011301.90G高80常規(guī)水平井一開Φ339.77401.10地面1.85G高87內(nèi)插二開Φ139.738401.2011301.90G高86常規(guī)各層次套管固井主要附件表5.7固井主要附件套管程序附件名稱單位數(shù)量一開直井Φ273.1mm浮鞋只1Φ273.1mm浮箍(內(nèi)插座)只1二開直井（Φ177.8油套）Φ177.8mm引鞋只1Φ177.8mm浮箍只1Φ241.3mm×Φ177.8mm彈性扶正器只40一開水平井Φ339.7mm浮鞋只1Φ339.7mm浮箍(內(nèi)插座)只1二開直井（Φ139.7油套）Φ139.7mm引鞋只1Φ139.7mm浮箍只1Φ215.9mm×Φ139.7mm剛性扶正器只109.3前置液用量表5.8前置液用量套管程序前置液類型前置液密度g/cm3設(shè)計(jì)長(zhǎng)度m所需用量m3基液類型二開沖洗液1.05150.004.30配漿水隔離液1.10100.002.90驅(qū)油劑9.3.1水泥添加劑及用量直井表5.9水泥添加劑及用量材料名稱用量t備注一開二開分散劑0.90降失水劑1.46消泡劑0.27緩凝劑0.42水平井表5.10水泥添加劑及用量材料名稱用量t備注一開二開分散劑0.90降失水劑1.60消泡劑0.80緩凝劑0.509.4鉆井成本預(yù)算表5.11直井鉆井工程預(yù)算表序號(hào)項(xiàng)目金額（元）一鉆前勞務(wù)費(fèi)217478.42二管具勞務(wù)費(fèi)123662.43三固井勞務(wù)費(fèi)94668.31四泥漿勞務(wù)費(fèi)10322.96五鉆井工程2453842.64六其它技術(shù)服務(wù)50947.95（一）直接費(fèi)用1388283.851材料1067946.12a套管及附件447106.44b鉆頭28186.95c鉆具使用82658.36d潤(rùn)滑油（機(jī)油）8842.46e水泥及添加劑106395.00f泥漿材料及供井306081.00g一般材料64315.91h石粉24360.002燃料及動(dòng)力166028.34a柴油154872.95b水電費(fèi)11155.393人工費(fèi)117506.084折舊費(fèi)36803.30（二）其它直接費(fèi)632450.611鉆前準(zhǔn)備工程424498.91a施工補(bǔ)償費(fèi)301964.50b鉆機(jī)搬遷費(fèi)50199.28c設(shè)備校安8925.22d水電訊工程費(fèi)21953.40e鍋爐工程費(fèi)8065.67f拖拉機(jī)費(fèi)23185.19g野營(yíng)房攤銷費(fèi)10205.652井控及固控?cái)備N24157.63a井控?cái)備N18676.03b固控?cái)備N5481.603運(yùn)輸費(fèi)38984.644設(shè)備修理費(fèi)23554.115鉆井工具修理費(fèi)8626.766保溫費(fèi)7942.187設(shè)備保險(xiǎn)費(fèi)1177.718其它25788.11（三）間接費(fèi)175107.361企業(yè)管理費(fèi)153366.352財(cái)務(wù)費(fèi)用21741.01（四）風(fēng)險(xiǎn)費(fèi)87833.67（五）利潤(rùn)13702