《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
二〇一一年六月
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
二〇一一年六月
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：
2井钻井工程设计
目录
1 井位及地质概况 (1)
2 钻井设备 (2)
3 井身结构设计 (5)
4 井身质量 (11)
5 钻具组合设计与强度校核 (12)
6 钻头选型、钻井参数 (13)
7 钻井液设计.......................................................................................... 错误！未定义书签。
8 固井设计 (19)
9 井控设计.............................................................................................. 错误！未定义书签。
10 各井段施工要求与复杂情况处理 (31)
11 油气层保护 ........................................................................................ 错误！未定义书签。
12 职业健康、安全、环保（即HSE）要求 (33)
13 完井井口装置要求 (35)
14 上交及验收资料 (35)
15 施工进度 (35)
1 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：3590m
1.6井位移动
井口相对设计坐标195°方位移79m，要求现井口打斜直井，3450~3570m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1-12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300
1.05 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1290 1.03～1.08 馆陶组1570 ～1.10 东营组2330 ～1.15
沙一段上2460
～1.20
160 11
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2470 160 11
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2620 160 11
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2990 1.15～1.30
1.10～
1.20
160 11
紫红色泥岩与灰色含膏泥
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3010
1.35～1.50
1.30～
1.40
160 14
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3210 130 16
灰色泥岩与灰色粉砂岩呈
不等厚互层，本段荧光3
层9m。
中3590 1.65～1.80
1.60～
1.70
130 16
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DD6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，Φ244.5mm技套封沙二下至井深3030m，Φ139.7mm油套下至井
底；技术套管悬重最大，最大重量为：Qmax=0.8×1.8×q
套×L
套
=0.8×1.8×[（64.74×2420）
+69.94×（3010-2420）]×10-3×9.8=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1-2ZJ45钻机钻井主要设备表
名称型号规范或特征载荷(kN) 数量
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
ZJ45
TJ300/43A
TC-350
YC-350
DG-350
SL-450
ZP-520
3NB-1300
PZ12V190B-1
FZ、FH系列
FKQ6406
ZS2400*1200
ZCT300*2
LCH-50
ZXZ*45
高45 米
七轮
六轮
中心管内径75mm
通孔520mm
高 4.5 m
956kw
882kw
2930
2930
3430
3430
3430
4410
2940
1
1
1
1
1
1
1
1
2
3
1
1
2
1
1
1
4
3 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。
文88-7
文88-26新文88
文88-30
文88-41
文88-40
图3.1 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P
Φ444.5×327.61
1992.05.30
1992.09.25 Φ339.7×322.66×地面
二开S2上
Φ311.2×2981.46
Φ244.5×2976.36×2012.2
三开S3下
Φ215.9×3855.80
Φ139.7×3851.36
8-41 一开P
Φ444.5×162.5
2008.01.13
2008.03.02 Φ339.7×162.03×地面
二开S1下
Φ311.2×2730
Φ244.5×2727.14×地面
三开S3下
Φ215.9×3623
Φ139.7×3617.64×1640
8-40 一开P
Φ444.5×300
2007.07.06
2007.08.25 Φ339.7×299.9×地面
二开S1下
Φ311.2×2721
Φ244.5×2719.02×地面
三开S3中
Φ215.9×3783
Φ139.7×3781.02×2002
3.1.2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Φ444.5P2?1 163 27.17 6 二开Φ311.2GA114?1 1361 30.58 67
二开Φ311.2
SFMP116?
1
1206 7.29 160 三开Φ215.9
ZYFMP-5?
1
268 4.12 65 三开Φ215.9GP526L?1 348 1.74 169 三开Φ215.9HJ517G?1 40 0.89 45 三开Φ215.9B1965J?1 153 1.67 90 三开Φ215.9GA114?1 8 0.26 30.25 三开Φ215.9B1966J?1 53 1.06 50
8-40 一开Φ444.5GA114?1 300.5 42.93 7 二开Φ311.2GA114?1 1295.5 41.79 31 二开Φ311.2B1956G?1 1125 8.59 131 三开Φ215.9GA114?1 4 1.00 4 三开Φ215.9GB584X?1 414 4.99 83 三开Φ215.9GP545?1 701 2.23 314
3.1.3 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
月
钻机月
速
(m/台月)
平均机
械钻速
(m/h)
纯钻时
效
(%)
8-41 3623 S3中49.27/56.21 1.87 1937.43 5.49 48.91 8-40 3840 S3中50.04/58.38 1.94 1979.38 6.74 40.66平均3731.5 49.66/57.30 1.91 1958.41 6.12 46.79
3.1.4 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
8-41 2008.03.05 沙三上3162.59 36.56 1.18 DD
3223.69 45.25 1.43
3257.5 43.73 1.37
3337.29 50.30 1.54
3369.5 32.46 0.98
3470.0 37.0 1.09
3479.79 47.62 1.40
3486.0 35.64 1.04
3522.0 31.94 0.92
3524.29 31.89 0.92
3533.39 41.0 1.18
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
井井段(m) 层位密度(g/cm3) 粘度(s) 钻井液类型
8-40 0～300.5 0～P 1.03 29 搬土浆
～1600 ～G 1.06～1.08 35～37 低固相聚合物泥浆～2721 ～S1下 1.11～1.28 37～72 聚合物钻井液～3626 ～S3上 1.28～1.93 49～94 聚磺钾盐钻井液～3840 ～S3中 1.90～1.91 75～90
8-41
0～162 0～P 1.01～1.04 63～66 聚合物搬土浆162～2730 ～S1下 1.04～1.27 45～55 聚合物抑制钻井液2730～3623 ～S3中 1.27～1.88 55～87 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）
8-40 2750～3800 S2上-S3中Φ215.9Φ221.81 2.74 10.52/2476.07
8-41 162～2730 P-S1下Φ311.1Φ326.40 4.92 2.59/2720 2730～3623 S1下-S3中Φ215.9Φ237.149.84 9.45/3105.25
8-7 2750～3450
S2上- S3
中
Φ215.9Φ225 4.21
2.41/2550 3450～3840 S3中Φ215.9Φ215.8-0.05
3.1.7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1.47↓1.17g/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)
8-7 230 DD5-63429.2
～
3519.5
26 80 56891 有
三开
-井底
3 15.0
3.2 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：21.66MPa
3.2.3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444.5 301 339.7 300 0～301 二开311.2 3031 244.5 3030 0～3031 三开215.9 3591 139.7 3590 2000～3591
3.2.4 井眼轨迹设计
井深井斜角°方位角°
0~300 1.26 15
300~1500 1.26 15
1500~2500 1.26 15
2500~3590 1.26 15 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、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°/30m
4.2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Ф444.50-301 Φ444.5mmBit+Φ228.6mmDC×3根+Φ203.2mmDC×5根+
Φ177.8mmDC×4根+Φ127mmDP+Φ133mmKL
二开Ф311.15301-3030 Φ311.2mmBit+Φ311mm扶正器1+Φ203mmDC×1根+ Φ311mm扶正器2+Φ203mmDC×3根+Φ311mm扶正器3+
Φ177.8mmDC×3根+Φ203mmDC×8根+Φ177.8mmDC×2根
+177.8mm随钻震击器+Φ177.8mmDC×3根+Φ127mmDP+
Φ133mmKL(包括无磁钻铤)
三开Ф215.93030-3590 Φ215.9mmBit+Φ177.8mmDC×9根+Φ158.8mmDC×9根
+155.8mm随钻震击器+Φ158.8mmDC×9根+Φ127mmDP+
Φ133mmKL
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
m
1 127 E 284.78 1760.31 0—301 228 2803 110
2 127 E 284.78 1760.31 0—3030 20
3 2194.32 183
3 127 E 284.78 1760.31 0—3590 177.
8 1601 245
6 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GA114 444.5 0 301 301 二开1 GA114 311.15 301 1570 1269
二开2 SFMP116?
1
311.15 1570 2620 1050
二开3 GB584X?1 311.15 2620 3031 411
三开GP545?1 215.9 3031 3590 559
6.1.1.1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0.6~0.8Kn/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40～80kN，做到均匀送钻。钻进过程中及时监控井斜变化。必须坚持200～300m 短提一次的技术措施。
（3）加强地质预测与邻井对比，及时预测岩性变化，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的需要。根据施工需要选取2台3NB-1300钻井泵带动钻井液循环。
6.2.2 工作方式
根据《钻井与完井工程》中提出四种工作方式，即最大射流喷速、最大钻头水功率
指标、最大射流冲击力、以及组合式工作方式。此地层为软地层，根据理论选用最大射流冲击力工作方式即：
Pr=1.9P1 （Pr为额定泵压，P1为循环系统压耗）
根据《钻井与完井工程》得出：
最优排量Qt=(Pr/1.9/k1)^(1/1.8)
最优喷嘴直径dt=[Kb*Qt^2/( Pr- k1* Qt^1.8)]^0.25
6.2.3 喷嘴组合
不同的喷嘴数目、不同的喷嘴组合对射流的井底压力和速度分布影响极大，在得出喷嘴当量直径后，就可进行喷嘴组合的选取。参数优选的相关要求，软地层一般推荐采用3个喷嘴组合。
表6.2.3.1 水力参数设计结果
开钻次序
井
深m
缸
径
m
m
泵
压
MPa
排
量
L/s
喷嘴
直径
cm
泵功
率
kw
循环
压耗
MPa
钻头
压耗
MPa
钻头
水功
率kw
冲击力
kN
喷速
m/s
钻压
KN
转速
r/min
一开301 16
0 23.4 72.6
4
2.55 1699 12.32 11.08 805.1 10.866 142 100-20
100-15
二开157
0 16
23.4 24.9
9
1.55 584.7 1
2.32 11.08 276.9 4.012 133 60-100 100-15
262 0 16
23.4 18.8
1.34 440.0 1
2.32 11.08 208.4
3.019 133 60-120 90-130
303 1 16
23.4 17.3
4
1.29 405.8 1
2.32 11.08 192.2 2.785 133 60-150 100-13
三开359
0 16
23.4 14.4
4
1.28 338.0 1
2.32 11.08 160.1 2.758 112 50-100 90-120
注：设计参数中未计算螺杆压降，现场可结合螺杆使用情况对排量做适当调整。对PDC+螺杆使用井段，现场工程师须根据所用螺杆及PDC钻头的厂家推荐值制定具体施工参数。
7 钻井液设计
7.1 重点、难点提示
根据地质预告剖面和邻井钻井实践，该井有大段的膏盐层和纯盐层。在钻进过程中，上部泥岩大量造浆，致使钻井液密度高，粘土含量高。当钻遇可溶性盐层溶解，可能会使钻井液性能恶化，流动性变差，以及盐层井径变大，钻至深部引起盐类重结晶，给钻井液维护处理，处理井下事故，以及正常钻井带来许多困难。
7.2 钻井液体系的选择
根据邻井资料，针对第四纪地层采用搬土钻井液体系，添加堵漏剂、降滤失剂等添加剂，护壁、堵漏、防塌；针对下部膏盐地层采用聚合物抑制钻井液体系，保持含盐井段井壁稳定，井径规则，解决重结晶的阻卡、卡钻等问题；钻至油层时，应改用低固相聚磺防塌钻井液，保护储层不受伤害，保持井壁稳定。
7.3 钻井液性能的确定
7.3.1 钻井液密度
根据邻井的地层压力剖面，可以确定钻井液密度如图所示
图7.1钻井液密度范围
7.3.2 钻井液分段性能
井段 0～301 301～2331 2331～3031 3031～3591 钻井液类型
膨润土-钻井液
聚合物 钻井液
聚磺钾盐钻井液 低固相聚磺钻井液
钻
井
液
性
能
密度(g/cm 3)
1.05
1.05～1.17 1.15～1.42 1.40～1.82
马氏漏斗粘度
(s)
30 36-40 45-55 55-88 API 失水(ml)/ 泥饼厚度(mm)
≤10/1.0-1.5 ≤10/0.5-1.0 ≤6/0.5-1.0 ≤5/<0.5 pH 8-8.5 ≥9.5
≥10 静切力10"/10'(Pa) 1-4/4-8 1-4/4-8
1-4/5-12 膨润土含量(kg/m 3)
40-65 35-40
20-30 固相含量(%) ≤9.4 ≤8
≤6 含砂量(%)
≤0.3
≤0.2
<0.01
井段(m) 层位 密度(g/cm 3)
粘度(s) 钻井液类型 0~301 0~P 1.05 30 膨润土钻井液 ~2331 ~D 1.05~1.17 36~40 聚合物钻井液 ~3031 ~S3上 1.15~1.42 45~55 聚磺钾盐钻井液 ~3591
~S3中 1.40~1.82 55~88
低固相聚磺钻井液
第一章定向井（水平井）钻井技术概述 第一节定向井、水平井的基本概念 1．定向井丛式井发展简史 定向井钻井被（英）T．A．英格利期定义为：“使井筒按特定方向偏斜，钻遇地下预定目标的一门科学和艺术。”我国学者则定义为，定向井是按照预先设计的井斜角、方位角和井眼轴线形状进行钻进的井。定向井相对与直井而言它具有井斜方位角度而直井是井斜角为零的井，虽然实际所钻的直井它都有一定斜度但它仍然 石油管理局的河50丛式井组，该丛式井组长384米，宽115米，该丛式井平台共有钻定向井42口。 2．定向井的分类 按定向井的用途分类可以分为以下几种类型： 普通定向井 多目标定向井 定向井丛式定向井 救援定向井 水平井 多分枝井（多底井） 国外定向井发展简况
（表一）
10．井眼尺寸不受限制 11．可以测井及取芯 12．从一口直井可以钻多口水平分枝井 13．可实现有选择的完井方案 （4）．短曲率半径水平井的优缺点 优点缺点 1．井眼曲线段最短1．非常规的井下工具 2．侧钻容易２．非常规的完井方法 3．能够准确击中油层目标３．穿透油层段短（120—180米）4．从一口直井可以钻多口水平分枝井４．井眼尺寸受到限制
5．直井段与油层距离最小５．起下钻次数多 6．可用于浅油层６．要求使用顶部驱动系或动力水龙头 7．全井斜深最小７．井眼方位控制受到限制 8．不受地表条件的影响８．目前还不能进行电测 第三节定向井的基本术语解释 1）井深：指井口（转盘面）至测点的井 眼实际长度，人们常称为斜深。国外 称为测量深度（MeasureDepth）。 2）测深：测点的井深，是以测量装置 率是井斜角度（α）对井深（L?）的一阶导数。 dα Kα＝─── dL 井斜变化率的单位常以每100米度表示。 8）井深方位变化率：实际应用中简称方位变化率，?是指井斜方位角随井深变化的快慢程度，常用KΦ表示。计算公式如下： dΦ ＫΦ＝─── dL
鄂尔多斯盆地杭锦旗东胜气田锦58井区JPH-373井钻井工程设计 中国石油化工股份有限公司华北油气分公司 二○一七年八月
鄂尔多斯盆地杭锦旗东胜气田锦58井区JPH-373井钻井工程设计 设计单位：华北油气分公司石油工程技术研究院设计人： 初审人： 审批单位：华北油气分公司 审核人：梁文龙 审批人： 中国石油化工股份有限公司华北油气分公司 二○一七年八月
设计审批意见 原则同意该设计，同时提出以下要求，请一并执行。 1、本井施工斜导眼完后，着陆点深度均要根据地层变化作相关调整。为加快作业 进度对回填部分斜导眼的轨迹符合率在满足中靶前提下不做严格要求；钻穿导眼目的层后，可根据快速钻进需要改变钻井方式和钻具组合。 2、二开下技术套管间隙较小，井队和固定队应根据实钻情况制定完善的通井、下 套管及固井措施；钻井过程中出现漏失的，下套管前通井需堵漏并做不低于3MPa的承压试验，否则不能下套管，确保固井质量符合要求，特别注意下完套管后固井前循环钻井液排量要控制在环空返速在1.2m/s以上。 3、技术套管固井前钻井队充分作好井眼准备工作，通井正常后方可进行下套管作 业，水泥浆性能试验要取现场水质进行检测。 4、本井完井管柱结合实钻情况和投产方式另行通知。 中国石油化工股份有限公司华北油气分公司 2017年8月
目录 1.设计依据 (1) 2.地质概况 (2) 3.井身结构及套管程序 (6) 4.井眼轨道设计 (8) 5.测量方案及轨迹计算方法 (13) 6.钻井设备及管理要点 (14) 7.钻具组合及强度校核 (16) 8.钻井完井液设计 (21) 9.钻头及钻井参数设计 (26) 10.钻开水平段目的层技术措施 (27) 11.井身质量要求 (27) 12.固井设计 (28) 13.油气井压力控制 (33) 14.复杂情况对策 (47) 15.健康、安全与环境管理要点 (49) 16 弃井要求 (52) 17 风险识别及削减措施 (54) 18.施工进度预测 (57) 19.钻井主要材料计划 (57) 20.资料提交 (58) 附录1：工程应急预案 (59)
表A-1 钻井工程课程设计任务书 一、地质概况29： 井别：探井井号：设计井深：3265m 目的层： 当量密度为：g/cm3 表A-2设计系数 石工专业石工（卓越班）1201班学生姓名：木合来提.木哈西
图A-1 地层压力和破裂压力
一．井身结构设计 1.由于该井位为探井，故中间套管下深按可能发生溢流条件确定必封点深度。 由图A-1得，钻遇最大地层压力当量密度ρpmax=1.23g/cm3，则设计地层破裂压力当量密度为：ρfD=1.23+0.024+3245/H1×0.023+0.026. 试取H1=1500m，则ρfD=1.23+0.024+2.16×0.023+0.026=1.33 g/cm3, ρf1400=1.36 g/cm3> ρfD 且相近，所以确定中间套管下入深度初选点为H1=1500m。 验证中间套管下入深度初选点1500m是否有卡钻危险。 从图A-1知在井深1400m处地层压力梯度为1.12 g/cm3以及320m属正常地层压力，该井段内最小地层压力梯度当量密度为1.0 g/cm3。 ΔP N=0.00981×(1.10+0.024-1.0)×320=0.389<11MPa 所以中间套管下入井深1500m无卡套管危险。 水泥返至井深500m。 2.油层套管下入J层13-30m，即H2=3265m。 校核油层套管下至井深3265m是否卡套管。 从图A-1知井深3265m处地层压力梯度为1.23 g/cm3，该井段内的最小地层压力梯度为1.12g/cm3，故该井段的最小地层压力的最大深度为2170m。 Δp a=0.00981×（1.23+0.024-1.12）×2170=2.85Mpa<20 Mpa 所以油层套管下至井深3265m无卡套管危险。 水泥返至井深2265m。 3.表层套管下入深度。 中间套管下入井深1500处，地层压力梯度当量密度为 1.12 g/cm3，给定溢流数值
煤层气水平井钻井工程作业规程 The Operation Regulation of Coalbed Methane Horizontal Drilling 1 范围 本标准作为中联煤层气有限责任公司（以下简称中联公司）企业标准，规范了煤层气水平井钻井工程作业全过程的程序和要求。包括水平井钻井工程设计、钻前准备及验收、水平井井眼轨迹控制作业、水平井测量作业、水平井完井作业、水平井钻井工程质量要求、健康、安全与环境管理（HSE）要求、水平井钻井工程资料汇交要求等六项内容。 本标准适用于煤层气勘探开发过程中水平井钻井工程的设计、施工作业、工程质量要求、资料汇交和验收。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 Q/CUCBM 0301 煤层气钻井作业规程 GB/T 8979 污水排放要求 GB/T 11651 劳动保护用品 SY/T 5172 直井下部钻具组合设计方法 SY/T 5272 常规钻井安全技术规程 SY/T 5313 钻井工程术语 SY/T 5322 套管柱强度设计推荐方法 SY/T 5334 套管扶正器安装间距计算方法 SY/T 5358 砂岩储层敏感性评价实验方法 SY/T 5396 石油套管现场验收方法 SY/T 5411 固井设计格式 SY/T 5412 下套管作业规程 SY/T 5435 定向井轨道设计与轨迹控制 SY/T 5526 钻井设备安装技术、正确操作和维护 SY/T 5547 动力钻具使用、维修和管理 SY/T 5618 套管用浮箍、浮鞋 SY/T 5619 定向井下部钻具组合设计作法 SY/T 5672 钻井井下事故处理基本规则 SY/T 5724 套管串结构设计 SY 5876—93 石油钻井队安全生产检查规定 SY/T 5957—94 井场电器安装技术要求 SY/T 5958 井场布置原则和技术要求 SY/T 5964 钻井井控装置组合配套规范 SY/T 6075 评价入井流体与多层配伍性的基础数据 SY/T 6228—1996 油气井钻井及修井作业职业安全的推荐方法中第八章和第10.5、10.6款 SY/T 6283—1997 石油天然气钻井健康、安全与环境管理体系指南 SY/T 6426 钻井井控技术规程 3水平井钻井工程设计
东北石油大学华瑞学院课程设计 年月日
东北石油大学课程设计任务书 课程 题目 专业学号 主要容、基本要求、主要参考资料等： 1、设计主要容： 根据已有的基础数据，利用所学的专业知识，完成一口井的钻井工程相关参数的计算，最终确定出钻井、完井技术措施。主要包括井身结构、钻具组合、钻井液、钻井参数设计和完井设计。 2、设计要求： 要求学生选择一口井的基础数据，在教师的指导下独立地完成设计任务，最终以设计报告的形式完成专题设计，设计报告的具体容如下： （1）井身结构设计；（2）套管强度设计；（3）钻柱设计；（4）钻井液设计；（5）钻井水力参数设计；（6）注水泥设计；（7）设计结果；（8）参考文献； 设计报告采用统一格式打印，要求图表清晰、语言流畅、书写规、论据充分、说服力强，达到工程设计的基本要求。 3、主要参考资料： 王常斌等，《石油工程设计》，东北石油大学校自编教材 涛平等，《石油工程》，石油工业，2000 《钻井手册（甲方）》编写组，《钻井手册》，石油工程，1990 完成期限
指导教师 专业负责人 年月日
前言 钻井工程设计是石油工程的一个重要部分，是确保油气钻井工程顺利实施和质量控制的重要保证，是钻井施工作业必须遵循的原则，是组织钻井生产和技术协作的基础，是搞好单井预算和决算的唯一依据。钻井设计的科学性、先进性关系到一口井作业的成败和效益。科学钻井水平的提高，在一定程度上依靠钻井设计水平的提高。 设计应在充分分析有关地质和工程资料的基础上，遵循国家及当地政府有关法律、法规和要求，按照安全、快速、优质和高效的原则进行，并且必须以保证实施地质任务为前提。主要目的层段的设计必须体现有利于发现与保护油气层，非目的层段的设计主要考虑满足钻井工程施工作业和降低成本的需要。 本设计的主要容包括：1、井身结构设计及井身质量要求：原则是能有效地保护油气层，使不同地层压力梯度的油气层不受钻井液污染损坏；应避免漏、喷、塌、卡等复杂情况发生，为全井顺利钻进创造条件，使钻井周期最短；钻下部高压地层时所用的较高密度钻井液产生的液柱压力，不致压裂上一层管鞋处薄弱的裸露地层；下套管过程中，井钻井液柱压力之间的压差不致产生压差卡套管等严重事故以及强度的校核。2、套管强度设计；3、钻柱设计：给钻头加压时下部钻柱是否会压弯，选用足够的钻铤以防钻杆受压变形；4、钻井液体系；5、水力参数设计；6，注水泥设计，钻井施工进度计划等几个方面的基本设计容。
远程教育学院石油工程专业 《钻井工程》课程设计 任务书 中国石油大学（北京） 远程教育学院 2012年5月
目录 一、地质设计摘要 二、井身结构设计 三、固井工程设计 四、钻柱设计 五、钻井设备选择 六、钻井液设计 七、钻进参数设计 八、下部钻具组合设计 九、油气井控制 十、各次开钻或分井段施工重点要求 十一、地层压力监测要求 十二、地层漏失试验 十三、油气层保护 十四、完井井口装置 十五、环保要求 十六、钻井进度计划 十七、成本预算
XX油区XX凹陷一口直井生产井的钻井与完井设计。 设计内容：（其中打“√”部分必须设计，其他部分可选做或不做） 一、地质设计摘要（√）； 根据《xx井钻井地质设计》，本井设计井深米，预测压力系数为0.95~0.98，属于正常压力体系。主要目的层为。因此本井设计表套封固第四系、第三系泰康组，一开直接采用高密度钻井液钻进，将可能存在的浅层气压稳；若一开确实钻遇浅层气，则在固井水泥浆中加入防气窜剂，保证固井质量。 二、井身结构设计（√）； 井身结构设计 设计系数 抽吸压力系数：0.04g/cm3 激动压力系数：0.04 g/cm3 地层破裂安全增值：0.03 g/cm3 井涌条件允许值：0.05 g/cm3 正常压力压差卡钻临界值：12~15MPa 异常压力压差卡钻临界值：15~20MPa
一、地质概况 表A-1 井别探井井号A5 设计井深目的层 J Q 井位 坐标 地面海拔m 50 纵（ ）m 4275165 横（y）m 20416485 测线位置504和45地震测线交点 地理位置XX省XX市东500m 构造位置XX凹陷 钻探目的了解XX构造 J Q含油气情况，扩大勘探区域，增加后备油气源 完钻原则进入 J Q150m完钻 完井方法先期裸眼 层位代号底界深度，m 分层厚度，m 主要岩性描述故障提示 A 280 砾岩层夹砂土,未胶结渗漏 B 600 320 上部砾岩,砂质砾岩,中下部含砾砂岩渗漏 C 1050 450 中上部含砺砂岩、夹泥岩和粉砂质泥岩； 下部砺状砂岩，含砺砂岩、泥岩、粉砂质泥 岩不等厚互层 防塌 D 1600 泥岩、砂质泥岩、砺状砂岩、含砺砂岩不等 厚互层，泥质粉砂岩 防漏 防斜 E 1900 300 砂质泥岩、泥质粉砂岩、夹砺状砂岩、含砺 砂岩 防斜 防漏 F3 2650 750 泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩防斜 F2J2900 250 泥岩夹钙质砂岩，夹碳质条带煤线，中部泥 岩夹煤层、下部泥岩、粉砂岩、泥质粉砂岩 防斜、塌、卡 F2K 3150 250 泥岩为主，泥质粉砂岩，中粗砂岩，砂砾岩间互 F1 3500 350 泥岩、泥质砂岩、下部灰褐色泥岩防漏、喷、卡 Q J 3650 (未穿) 150 深灰，浅灰色灰岩为主，间夹褐，砖红色泥 岩 防漏、喷、卡
水平井钻井工程设计及轨迹控制 一、水平井的概述： 八十年代中期以来，水平井技术在世界范围内取得了突飞猛进的进展，为提高勘探效果，提高单井产量和油层采收率，开辟了一条新的途径，给石油工业的发展带来了新的革命，胜利油田从1990年9月开始，以埕科1井为起点，展开了水平井研究与应用，针对各种类型油藏，如整合油藏、不整合油藏、稠油砾石油藏、低渗透块状砾石油藏、砂岩油藏、石炭系砂岩油藏、古潜山漏失型油藏等进行攻关研究。“八五”期间组织了六个油田、五个院校，762名科技人员，在水平井钻井的设计技术、轨迹控制技术、钻井液技术、完井技术及测井射孔技术的五个方面共31个专题进行了四年的攻关，在理论研究、实验技术、软件技术、工具仪器研制和工具方法等方面，取得了重大技术突破，包括了16项重大科技成果在内的30项技术成果，形成了一整套水平井钻井、完井技术，截止1995年7月项目提交国家鉴定时，胜利油田完成各类水平井30口。“八五”攻关计划完成后，水平井技术迅速转化为生产力，很快形成了大规模推广应用的局面。到1996年底我国陆上已完成水平井94口，推广面积达到13个油田，六种类型的油气藏。仅投产的47口科学实验水平井增产原油78吨，新增产值9.52亿元, 获直接经济效益6.46亿元。到98年底全国陆上油田已钻成水平井204口，其中胜利油田所钻井和以技术服务形式在外油田所钻水平井共计119口。更重要的是，“水平井是增加原油产量、提高采收率和开发特殊油藏最有效的手段之一”这一观点，得到了广大勘探开发工作者的共识，从而带动了与水平井有关的地质、油藏、采油工程等相关技术的发展，推动石油的科技进步。 自项目推广应用以来，应用的油藏类型逐步扩大，完成的水平井类型逐步增多。除本油田以外，先后应用到塔里木、长庆、吐哈、青海、中原、江汉、河南、大港、玉门、江苏等油田，以及江苏省洪泽县非石油行业的芒硝矿开采，完成了以水平探井、阶梯水平井、连通式水平井等为代表的12种类型水平井，其经济效益十分显著，所完成的开发井稳定产值为同地区直井的3倍，其投资仅为直井投资的1.8倍左右，1997年《石油水平井钻井成套技术》被列为国家”八2五”国民经济贡献巨大的十大攻关成果。 在油田的整体开发建设中显示出巨大的优越性：
《钻探与钻井工程》课程设计 一、课程安排: 本学期按照课程设计要求完成课程设计作业。一律打印。 二、课程内容与要求 1 掌握钻探与钻井及完井工程设计流程和设计规范、格式； 2 掌握井身结构的设计方法； 3 掌握钻进工具的选用及钻探参数的设计计算； 4掌握固井工程设计方法，包括套管柱强度设计、注水泥设计等； 三、考核方式及成绩评定 课程设计的成绩为百分制，课程考核标准组成： 1．格式、规范10分 评分依据：工程设计规范 评分标准：10＊符合程度％ 2．设计的依据与原则准确性30分 评分依据：工程设计依据与原则 评分标准：30＊符合程度％ 3 . 过程的参数选择的合理性和计算过程的可靠性30分 评分依据：参数符合工程实际;计算过程可靠 评分标准：30＊符合程度％ 4. 结果准确性30分 钻探与钻井工程概述 钻探：以钻孔取样的方式（包括工作有：钻探、取心、测井、维护孔壁、封孔等）。探查地下地质信息（地质资料，水文资料，矿产信息）钻井：以钻孔的方式，开发地下资源（包括油、气、水、地热、煤、各类盐碱），从勘探直到开采出来的整个过程与其中所涉及的设备、工艺和关键技术。具体包括：钻头与钻柱、喷射钻井、优选参数钻进、井斜及控制、定向钻井、地层压力检测与井控技术、固井与完井及钻井新技术等。为将来学生毕业后从事这些领域的工作打下坚实基础
设计大纲（目录） 一、地质设计摘要 二、井身结构设计 三、固井工程设计 1．套管柱强度设计； 2．套管柱管串结构及扶正器安放； 3．水泥及水泥浆设计； 4．注水泥浆及流变学设计； 四、钻柱设计 五、钻井设备选择 六、钻井液设计 七、钻进参数设计 1．机械破岩参数设计（包括钻头选型，所有钻头选用江汉钻头厂牙轮钻头、选取钻压和转速）（√）； 2．钻井液体系及性能设计（仅设计钻井液密度，其它参数不作要求） 3．水力参数设计（√）； 4．钻柱与下部防斜钻具结构（√）； 八、下部钻具组合设计 九、油气井控制 十、各次开钻或分井段施工重点要求 十一、地层压力监测要求 十二、地层漏失试验 十三、油气层保护 十四、完井井口装置 十五、环保要求 十六、钻井进度计划 十七、成本预算
川东高陡褶皱带包鸾-焦石坝背斜带焦石坝构造井号：XX井井别：开发井井型：水平井钻井设计
1、钻井地质设计 1.1基本数据 井号：XX井 井别：开发井 井型：水平井 地面海拔 592.47m，补心高 9.0m，补心海拔 601m 计算 地理位置：重庆市涪陵区江东街道办凉水村 5 组 构造位置：川东南地区川东高陡褶皱带包鸾－焦石坝背斜带焦石坝构造 目的层: 上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组下部优质页岩气层段（对应焦页 87-3 井 3610.6-3649.2m/38.6m） 设计井深：A靶点垂深：2799m， C靶点垂深：2777m， B靶点垂深：2821m； AB 段长：2074.10m；完钻井深：5160m； 完钻层位：下志留统龙马溪组下部页岩段 完钻原则：钻至 B 靶点留口袋完钻 完井方式：套管完井 1.2钻探依据 设计井区上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组为深水陆棚相沉积，邻井焦页 87-3HF(导眼井)发育厚达89.6m灰黑色富有机质泥页岩，TOC平均为2.44%，优质页 岩段（①-⑤小层）平均TOC为2.85%；有机质类型为Ⅰ型，热演化程度（Ro）为 2.42- 3.13%，有利于天然气的大量生成。 邻井焦页87-3HF(导眼井)目的层以灰黑色粉砂质、炭质泥页岩夹放射虫炭质泥页 岩为主，物性分析表明优质页岩段（①-⑤小层）孔隙度为3.81-5.21%，平均孔隙度达4.48%，具较好储集性能。 邻井焦页87-3HF(导眼井)上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组含气量 1.45-6.62m3/t，平均为3.49m3/t，其中，优质页岩段（①-⑤小层）含气量3.69-6.62m3/t，平均为5.16m3/t，具有较好的含气性。
第一章钻井工程设计 第一节钻井设计的内容与方法 钻井是石油、天然气勘探与开发的主要手段。钻井工程质量的优劣和钻井速度的快慢，直接关系到钻井成本的高低、油气田勘探开发的综合经济效益和石油工业的发展速度。 钻井设计是钻井施工作业必须遵循的原则，是组织钻井生产和技术协作的基础，是搞好单井预算和决算的唯一依据。钻井设计的科学性、先进性关系到一口井作业的成败和效益。科学钻井水平的提高，很大程度上依靠钻井设计水平的提高。 搞好钻井设计也是提高技术管理和加强企业管理水平的一项重要措施，是钻井生产实现科学管理的前提。下面依据SY/T 533—1996《钻井工程设计格式》及石油工程专业学生进行钻井设计的具体情况，对钻井设计的内容、原则、方法及需收集的原始数据作一介绍。 一、钻井设计的内容 现场钻井设计的内容包括地质设计和钻井工程设计两大部分,其中 地质设计的基本内容包括： （1）区域地质概况； （2）地理及环境资料； （3）设计依据与钻井目的； （4）设计地层、油气水及岩性矿物、物性； （5）取资料要求； （6）地层孔隙压力、破裂压力预测； （7）技术说明及要求； （8）地质附图。 钻井工程设计的基本内容包括： （1）确定合理的井身结构； （2）选择钻机类型； （3）钻柱组合和强度设计； （4）钻井参数设计； ①机械破岩参数：包括钻头类型、尺寸、数量、钻压、转数、洗井液排量等。 ②钻井液性能； ③水力参数设计； （5）固井工程： ①固井要求； ②套管柱强度设计； ③水泥浆性能参数设计； ④流变学注水泥浆设计； （6）油气井压力检测； （7）环境保护要求 （8）成本及材料预算； （9）技术经济指标及时效分析。 二、钻井设计的基本原则
阶梯水平井钻井技术 冯志明 颉金玲 (大港油田集团公司定向井技术服务公司,天津大港 300280) 摘要 阶梯水平井是在水平井完成第1水平靶区后,通过降斜、稳斜、增斜段的调整,进入并完成第2水平靶区井段的水平井钻井技术。该技术将水平井技术又推上了一个新的高度。使水平井的应用扩展到常规油气层,连续薄油层、断块油层等复杂油气田。文中从施工难点、优化工程设计、井眼轨迹控制3方面论述了阶梯水平井的钻井技术。列举了TZ406井、YX2P1井、LN61-H1井3口阶梯水平井的施工数据。针对TZ406井施工经过、施工要点、施工技术措施,对阶梯水平井的设计、轨道控制技术、施工难点经验、体会和认识,做了全面的论述。现场应用表明:阶梯水平井显著地增加了产量,大幅度地提高勘探开发的综合经济效益,必将成为油气田开发的重要手段之一。 主题词 水平井 导向钻井 井眼轨迹 工程设计 钻具组合 作者简介 冯志明,1966年生。1987年毕业于重庆石油学校钻井工程专业,工程师。 颉金玲,1945年生。毕业于华东石油学院,现任副经理,高级工程师。 阶梯水平井是指在一个井眼中连续完成具有一定高度差的两个或者多个水平井段,形成具有两个或多个台阶的井眼轨迹,用一个井眼开采或者勘探两个或多个层叠状油藏、断块油藏的水平井井型。利用阶梯水平井连续在这两个油层中水平延伸一定长度,节约了重复钻井的投资,增加了单井产量,可取得最佳的开发效果。 一、施工难点 1口成功的阶梯式水平井,能实现取代2口或多口水平井的开发目的,既节约投资,又能获得好的效益。常用于阶梯式水平井开发的区块具有以下特点:(1)层叠式或不整合薄油藏;(2)断块油藏;(3)上部油层断失或尖灭,存在下部可供开采的油藏。 1.目的层油层薄,区块复杂,井眼轨迹拐点多,不平滑,不利于送钻和钻压传递,控制和调整井眼轨道工作量大。着陆、阶梯过渡段控制困难。 2.对钻井装备、钻井液净化设备要求高,井眼的净化和携砂难度大,大斜度井段易形成岩屑床,造成井下复杂情况发生,需要有足够的动力,配套齐全的净化设备。 3.钻具组合、监测仪器等针对性强,技术含量高,钻柱受力复杂。 二、优化工程设计 1.优化井身剖面设计 阶梯水平井的地质设计,通常只给定AB段、CD段两个阶梯水平段的入窗窗口和目标靶区,工程设计则需要满足以下3个方面的条件。(1)满足地质对轨迹控制的要求:即中靶要求。(2)井下专用钻具、工具、仪器装备能满足设计井眼轨迹控制的要求。(3)完井电测、下套管、固井等完井工艺技术水平须满足开放要求。 阶梯式水平井,与普通水平井不同的是怎样依据地质要求,对第1水平段终点到第2水平段终点间的井身剖面进行设计。 2.优化井身结构 根据TZ406井、YX2P1井和LN61-H1井的施工技术,结合国内外其它地区阶梯水平井的施工经验、油层特点和完井方式,一般认为技套必须封固目的层以上的异常高压以及易垮塌、破碎带等不稳定地层,以保证水平井安全、快速地钻井和完井。 三、井眼轨迹控制技术 1.合理的钻具组合设计 分析近年来完成的数十口水平井资料,总结出几套适合于常规水平井和阶梯水平井施工,目前国内工艺技术和装备又能够实现的钻具组合结构。 (1)侧钻钻具组合。钻头+螺杆钻具+定向接头+无磁钻铤+MWD短节+钻铤+钻杆。该钻具组合常用于回填导眼后的侧钻井段和第1造斜井段的施工,平均造斜率达10～12(°)/30m。 (2)钻盘微转增斜钻具组合。钻头+稳定器+无磁钻铤+MWD短节+无磁钻挺+稳定器+钻铤+ 22石油钻采工艺 2000年(第22卷)第5期DOI:10.13639/j.od pt.2000.05.006
目录 1. 设计依据 (1) 1.1 ........................ 构造名称：鄂尔多斯盆地伊陕斜坡1 1.2 ........................................ 地理及环境资料1 1.3 .............................................. 地质要求1 1.4 .................................... 地质分层及油气水层1 2. 技术指标及质量要求 (5) 2.1井身质量要求 (5) 2.2 钻头、套管程序及固井质量要求 (5) 2.3 钻井取心质量要求 (5) 3．工程设计 (7) 3.1井身结构 (7) 3.2 钻机选型及钻井要紧设备 (8) 3.3 钻具组合 (10) 3.4 钻井液设计及气层爱护要求 (11) 3.5 钻头及钻井参数设计 (14) 3.6 油气井压力操纵 (16) 3.7 取心设计 (18) 3.8 中途测试安全措施 (20) 3.9 固井设计 (20) 3.10 各次开钻或分井段施工重点要求 (25) 3.11 完井设计 (29)
3.12 弃井要求 (30) 3.13 钻井进度打算 (30) 4. 健康、安全与环境治理 (32) 4.1 差不多要求 (32) 4.2 健康、安全与环境治理体系要求 (32) 4.3 关键岗位配置要求 (33) 4.4 健康治理要求 (33) 4.5 安全治理要求 (35) 4.6 环境治理要求 (38) 5. 完井提交资料 (40) 5.1 完井提交资料 (40) 6. 附则 (41) 6.1 钻井施工设计要求 (41) 6.2 专门施工作业要求 (41)
《钻井工程》课程设计 一、课程安排: 学期结束时请按照课程设计要求完成课程设计作业。可以手写，也可以打印。 二、课程内容与要求 1 掌握钻井与完井工程设计流程和设计规范、格式； 2 掌握井身结构的设计方法； 3 掌握钻井工具的选用及钻井参数的设计计算； 4掌握固井工程设计方法，包括套管柱强度设计、注水泥设计等； 三、考核方式及成绩评定 课程设计的成绩为百分制，课程考核标准组成： 1．格式、规范10分 评分依据：工程设计规范 评分标准：10＊符合程度％ 2．设计的依据与原则准确性30分 评分依据：工程设计依据与原则 评分标准：30＊符合程度％ 3 . 过程的参数选择的合理性和计算过程的可靠性30分 评分依据：参数符合工程实际;计算过程可靠 评分标准：30＊符合程度％ 4. 结果准确性30分 5. 上交时间：4月1号，过期不收。
《钻井工程》课程设计 绪论 钻井设计包括地质设计和钻井与完井工程设计。《钻井与完井工程设计》主要是指钻井工程师得到地质设计后，如何以地质设计为依据，完成一口井的综合、合理的钻井与完井工程设计。 钻井与完井工程是一个多学科、多工种的大系统工程。钻井与完井工程设计是以现代钻井工艺理论为准则，采用新的研究成果，以现代计算技术用最优化科学理论去设计和规划钻完井工程中的工艺技术及实施措施。 钻井与完井工程设计是完成地质钻探目的、开发油气层、保证钻井与完井工程质量、保护油气资源、保护环境，实现安全、优质、高速和经济钻井的重要程序，是钻井与完井工程施工的指南和技术依据。钻井公司将根据钻井与完井工程设计的内容和要求组织施工和技术协作，并按照设计进行单井预算和决算。钻井队必须遵循钻井与完井工程设计施工，不能随意变动，如因井下情况变化，原设计确需变更时，必须提交公司主管单位重新讨论研究。 钻井与完井工程设计的科学性，先进性关系到一口井钻井工程和完井工程的成败和效益。科学钻井水平的提高依靠钻井与完井工程设计水平的提高。 钻井与完井工程设计的任务和内容 钻井与完井工程设计的任务是根据地质部门提供的地质设计书内容，进行一口井施工工程参数及技术措施设计，并给出钻井进度预测和成本预算。 钻井与完井工程设计内容包括： 一、井身结构设计； 二、固井工程设计： 1．套管柱强度设计； 2．套管柱管串结构及扶正器安放； 3．水泥及水泥浆设计； 4．注水泥浆及流变学设计； 三、钻柱组合和强度设计； 四、钻机选择； 五、钻进参数设计： 1．机械破岩参数； 2．钻井液体系及性能； 3．水力参数； 4．下部防斜钻具结构； 六、油气井压力控制设计； 七、完井工程设计（钻开生产层、完井井底结构、完井井底装置）； 八、钻前工程设计； 九、环境保护要求； 十、各次开钻或分段施工的特殊点要求； 十一、材料及成本预算；
钻完井工程设计西南石油大学袁骐骥
安全：钻完井设计的原则：安全、快速、优质和低成本人员、井和设备快速：指的是机械钻速要快优质：指的是钻井质量要好低成本：经济、节约
钻完井设计的内容u井身结构设计 u固井工程设计 u钻柱设计 u钻机设计 u机械破碎参数设计 u钻井液设计 u水力参数设计 u下部钻具组合设计 u油气井压力控制设计 u钻前工程和环保工程 u完井工程
设计内容： 确定套管的下入层次、下入深度、水泥浆返深、水泥环厚度和钻头尺寸。?首先要确定油层套管的下入深度： 根据产层特性确定采用何种方法完井，详细说明为什么要采用这种方法，理由是什么？进而确定出油层套管的下入深度。?确定技术套管的下入深度： 根据邻近井的地质资料（岩性剖面和故障提示、地层压力梯度剖面以及地层破裂压力梯度剖面），首先确定有无地质必封点，再从工程上确定有无必封点，之后再根据下列计算式来确定技术套管的下入深度。 井身结构设计 )] ([min max f g w f P S S S ++?≤ρρmin max f k x f w P S H H S S ρρ≤?+++
生产套管的尺寸应满足采气要求。根据生产层的产能、增产措施及井下作业等来确定。 水泥返深：对于气井各层次套管的水泥返深原则上均返至井口。
?表层套管下入深度的确定： ?导管下入深度的确定：作用是在钻表层井眼时将钻井液从地表引到钻台上，这层管柱一定要根据地表情况来确定下入深度。如在坚硬地层，只需10~20m，而在非常松软或沼泽地带就有可能上百米。 套管尺寸： 常用：13 3/8”×９5/8”×7”×5 ?” 进而可确定钻头尺寸。
5.5钻井工程设计 5.5.1钻井 5.5.1.1地表及浅层地质安全风险评估 该地区位于位于M市B区C村东北约10公里，沙漠地带附近，井场周围便道较多，多为村级道路，路面松软，不能行驶大型车辆，交通较为不便，施工前应考虑到地面设施的修建；通讯也不便利，提前配置好通讯设施以便灾害发生时及时和上级及外界联系；工程地区春季多风、多发沙尘暴，做好防沙保护措施防止风沙对施工带来的不良影响；夏季多温热，注意防暑及设备的维护工作；秋季多阴雨，施工应注意井场和住地防洪抗灾，避免人身、财产的损失；冬季多干旱且漫长，注意提前安排好施工时间,做好设备的防冻措施及操作人员的冬季劳保用品安排。 平均气压898.1kPa 年平均气温 6.4℃ 极端最高气温40.3℃ 极端最低气温-24.3℃ 平均年降雨量250.0 mm 累年平均最多风向NW 地面平均温度11.1℃ 地面极端最高温度57.5℃ 地面极端最低温度-32.3℃ 无霜期122天左右 5.5.1.2对丛式井组需确定合理的气井井口距离 井口距离部署 该地区位于沙漠地带附近，井场周围便道较多，多为村级道路，路面松软，不能行驶大型车辆，交通较为不便，通讯也不便利 根据消防人员的经验,井喷失控后可能发生的 喷射燃烧(喷射火)的影响范围基本在50 m范围 内,较大的喷射燃烧其伤害范围也在70m范围内 根据试采的最大无阻流量 8.8478（10^4m^3/d）=4.4239（10^4m^3/15min) 无阻流量等级 w W1 W2 W3 W4 >5. 21 3. 13~5. 21 1. 04~3. 13 <1. 04 无阻流量(× 10^4m^3/15min)
钻井工程设计概述(doc 42页)
目录 1.设计依据 (1) 1.1构造名称：鄂尔多斯盆地伊陕斜坡 (1) 1.2地理及环境资料 (1) 1.3地质要求 (1) 1.4地质分层及油气水层 (1) 2.技术指标及质量要求 (5) 2.1井身质量要求 (5) 2.2 钻头、套管程序及固井质量要求 (5) 2.3 钻井取心质量要求 (5) 3．工程设计 (7) 3.1井身结构 (7) 3.2 钻机选型及钻井主要设备 (8) 3.3 钻具组合 (10) 3.4 钻井液设计及气层保护要求 (11) 3.5 钻头及钻井参数设计 (14) 3.6 油气井压力控制 (16) 3.7 取心设计 (18) 3.8 中途测试安全措施 (20) 3.9 固井设计 (20) 3.10 各次开钻或分井段施工重点要求 (25) 3.11 完井设计 (29) 3.12 弃井要求 (30) 3.13 钻井进度计划 (30) 4. 健康、安全与环境管理 (32) 4.1 基本要求 (32) 4.2 健康、安全与环境管理体系要求 (32) 4.3 关键岗位配置要求 (33) 4.4 健康管理要求 (33) 4.5 安全管理要求 (35) 4.6 环境管理要求 (38) 5. 完井提交资料 (40) 5.1 完井提交资料 (40) 6. 附则 (41) 6.1 钻井施工设计要求 (41) 6.2 特殊施工作业要求 (41)
1.设计依据 钻井工程设计依据：延1001井钻井地质设计；有关技术规范及技术法规。 1.1构造名称：鄂尔多斯盆地伊陕斜坡 1.2地理及环境资料 1.2.1井口坐标：纵：4127306.3 (m)，横：19340286.53 (m) 1.2.2地面海拔：1481.46 (m) 1.2.3构造位置：鄂尔多斯盆地伊陕斜坡 1.2.4地理位置：陕西省延安市安塞县王家湾乡王茂湾北东约1Km处 1.2.5气象资料（在预计施工期内，本地区的风向、风力、气温和大风雪、汛期等情况）： 井区属大陆性季风半干旱气候，春季干旱多大风，夏季高温多雷雨，秋季凉爽而短促，冬季漫长且干旱。日照充足，雨热同季。年平均气温8℃，年平均降雨量445mm,无霜期146d。本区第四系含水性较强，潜水位较浅。 春秋季多西北风、多沙尘暴天气；夏秋季节易发山洪、山体滑坡等灾害性地质现象。 1.2.6地形地貌及交通情况： 工区地处黄土高原腹地，地表侵蚀切割强烈，沟壑梁峁发育，地形起伏较大。地表为第四系未固结成岩的松散黄色粘土。该井距主干公路较远，交通不太方便，通讯条件基本上能满足要求。 1.3地质要求 1.3.1 井别：预探井井型：直井 1.3.2 设计井深：3623 (m) 1.3.3 目的层位：石千峰组，石盒子组，山西组，太原组，本溪组，马家沟组兼探延长组。 1.3.4 钻探目的：了解古生界二迭系石千峰组、石盒子组、山西组、太原组、石炭系本溪组和奥陶系马家沟组储层发育及含油气情况；兼探中生界侏罗系延安组和三叠系延长组油层。 1.3.5 完钻原则：进入马家沟组马5520m无油气显示完钻 1.3.6 完井方法：全套管射孔完井
鄂尔多斯盆地大牛地气田 DPS-2井钻井工程设计 中国石油化工股份有限公司华北分公司二○一○年九月 鄂尔多斯盆地大牛地气田 DPS-2井钻井工程设计 设计单位 ： 华北分公司工程技术研究院 设计人 ： 袁立鹤巢贵业 初审人 ： 邓红琳张伯文 审批单位 ： 华北分公司 审核人 ： 靳宝军曹树生 审批人 ：
邢景宝 中国石油化工股份有限公司华北分公司 二○一○年九月 设计审批意见 原则同意该设计，同时提出以下要求，请一并执行。 1、本井设计一次着陆，着陆点深度要根据地层变化适时调整，要求轨迹数据也要及时跟跟踪调整，着陆点深度确定后的轨迹参数调整报主管部门同意后再实施。 2、钻井定向作业和井眼轨迹控制由定向技术服务方负责，钻井队要搞好配合。实钻过程中，钻具组合、钻井参数及钻头类型可根据实际情况进行调整，确保井身质量和井眼轨迹符合设计要求。各主要作业方要根据本设计编制施工计划及方案报主管部门同意 3、由于本井着陆前钻穿多套煤层，煤层视厚度大，要认真进行地层对比，在钻遇煤层前提前进行钻井液性能调整，加强封堵性能，确保顺利钻至着陆点。 4、本井水平段钻井时，注意钻井液性能控制，杜绝二开钻井液继续使用。 5、监督加强对施工（尤其完井作业期间）质量的检查控制和日报、井史、和钻井液性能等资料的日常检查，发现问题及时整改，确保资料完整、准确、详实。完井后一周内按合同要求E-mail地址提交井史电子文档。 6、表层套管常规固井或内插法均可，技术套管固井前钻井队充分作好井眼准备工作，通井正常后方可进行下套管作业，水泥浆性能试验要取现场水质进行检测，并根据本设计作出固井现场施工方案报开发处同意后再进行固井作业。 7、本井完井管柱结合实钻情况和投产方式另行通知。 中国石油化工股份有限公司华北分公司 2010年9月28日 目录 1. 设计依据 1 2. 地质概况 1 3. 钻井主要设备 4 4. 井身结构 5 5. 井眼轨迹 5 6. 专用工具及仪器设备8 7. 钻具组合、钻进参数及主要措施 9 8. 钻头及水力参数设计12 9. 套管强度设计 13 10. 钻柱强度校核13 11. 钻开水平段目的层技术措施13
如不慎侵犯了你的权益，请联系我们告知！ 鄂尔多斯盆地彬长区块 JH2P17井钻井工程设计 中国石油化工股份有限公司华北分公司 二零一四年五月
鄂尔多斯盆地彬长区块 JH2P17井钻井工程设计 设计单位：华北分公司工程技术研究院设计人： 初审人 ： 审批单位：华北分公司 审核人 ： 审批人 ： 中国石油化工股份有限公司华北分公司 二零一四年五月
设计审批意见 原则上同意该单井设计，同时提出以下意见和要求，请一并执行。 1、钻井队要认真地进行设计的技术交底，提前做好邻井资料的收集与对比，根据实钻情况做好各种复杂情况应急预案与处理措施或方案。 2、本井部分层段存在井漏风险，实钻过程中请参考邻井资料，长8层有断层发育，做好防漏、堵漏预案。堵漏要做到早发现早处理，堵漏结束要做承压试验，不留后患。 3、定向作业和井眼轨迹控制由定向技术服务方负责，钻井队要积极搞好配合。实钻过程中，钻具组合、钻井参数及钻头类型的选择可根据实际情况进行适当调整，确保井身质量和井眼轨迹符合设计要求。 4、实钻中要加强钻井液管理，特别是延安组煤层、长7炭质泥岩段的防塌问题。正常钻进期间，要密切注视振动筛岩屑返出情况，同时加强短起下钻清除岩屑床。水平段钻遇泥岩，纯泥岩段超出10m且没有原油溢流情况下，钻井液密度可提高至1.10-1.15g/cm3 。 5、加强钻具管理和探伤，定期倒换钻具，防止钻具事故。 6、强化钻井液失水控制，确保井壁稳定井眼畅通。下技术套管时，下部井段可适当减少套管扶正器数据，保证技术套管顺利下入，技术套管尽量下至井底，原则上口袋不大于2米。 7、技术套管全返固井，管串中短套管位置要同时满足油开处下套管通知和三等分水平段要求，便于完井阶段油层定位。替浆时注意注浆压力控制防止压漏地层。 8、其它要求执行钻井工程总体方案要求。 华北分公司工程技术处 2014年5月8日
目录 1.地质概况------------------------------------------------- 1 1.1地理概况---------------------------------------------------------------------------------------------- 1 1.2地质基本数据---------------------------------------------------------------------------------------- 1 1.3地层层位预测及岩性------------------------------------------------------------------------------- 1 1.4油气水层简述---------------------------------------------------------------------------------------- 2 1.5储层简要描述---------------------------------------------------------------------------------------- 2 2.技术指标及质量要求------------------------------------------- 3 2.1井身质量要求---------------------------------------------------------------------------------------- 3 2.2固井质量要求---------------------------------------------------------------------------------------- 3 2.3取心要求---------------------------------------------------------------------------------------------- 3 2.4录取资料要求---------------------------------------------------------------------------------------- 3 3.工程设计----------------------------------------------------- 5 3.1井下复杂情况提示---------------------------------------------------------------------------------- 5 3.2地层可钻性分级及地层压力预测 --------------------------------------------------------------- 6 3.3井身结构---------------------------------------------------------------------------------------------- 7 3.4钻井主要设备---------------------------------------------------------------------------------------- 8 3.5钻具组合---------------------------------------------------------------------------------------------- 9 3.6钻头及钻井参数设计----------------------------------------------------------------------------- 17 3.7油气井压力控制----------------------------------------------------------------------------------- 17 3.8取心措施及要求----------------------------------------------------------------------------------- 24 3.9地层孔隙压力监测-------------------------------------------------------------------------------- 25 3.10地层漏失试验 ------------------------------------------------------------------------------------ 25 3.11钻井液设计 --------------------------------------------------------------------------------------- 26 3.12固井设计 ------------------------------------------------------------------------------------------ 42 3.13各次开钻或分井段施工重点要求 ------------------------------------------------------------ 53 3.14完井设计 ------------------------------------------------------------------------------------------ 57 3.15主要材料消耗计划 ------------------------------------------------------------------------------ 58 3.16钻井进度计划 ------------------------------------------------------------------------------------ 59 4.健康、安全与环境管理---------------------------------------- 60 4.1基本要求-------------------------------------------------------------------------------------------- 60 4.2健康、安全与环境管理体系要求 ------------------------------------------------------------- 60 4.3关键岗位配置要求-------------------------------------------------------------------------------- 61 4.4健康管理要求-------------------------------------------------------------------------------------- 61 4.5安全管理要求-------------------------------------------------------------------------------------- 62 4.6环境管理要求-------------------------------------------------------------------------------------- 64