井矿盐钻井技术规范QBJ20387.docx
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井矿盐钻井技术规范QBJ20387
第二章钻机选型、土建工程及设备安装
第一节钻机选型原则
1.1条按钻井目的、矿层埋藏深度、钻采方式、井身结构、技术措施,结合地形地貌、交通条件等因素综合进行钻机选型。
注意其公称负荷,不得超载。
1.2条采用涡轮钻进时,所选用的钻机必须满足其泵时和泵压的要求。
1.3条使用喷射钻井时,所选用的钻机应满足喷射条件的要求;钻双筒井和多底井、定向井,应选择能安置双转盘或转盘可移动安装的钻机。
第二节土建工程
2.1井场设计及布置
1、井场设计应根据钻机类型及施工要求确定井场面积和方向。
常用各型钻机的井场面积
钻机类型
井场尺寸(米)
面积(平方米)
大庆-Ⅱ
ZJ-130
60×30
60×30
1800
1800
2DH-75
2DH-100
1724
TYP-6/435(盐井)
TSJ-1000(水源)
35×20
700
XB-1000
30×15
450
2、3000米以内的钻机,宜使用组装式活动基础,其承压能力应能满足施工安全要求。
3、井场内应放坡1~3%,并有排水沟和排污池。
2.2井场公路,应能满足钻井工程车和作业车辆的安全通行。
2.3机泵房、值班房
无钻塔漨布的钻机、建井同期大于三个月或多雨地区,搭临时性棚房。
2.4生活用房
施工期中,就近解决。
按定额配备。
第三节安装
2.3.1水、电、通讯
1.水源要可靠,供水能力应保证生产和生活用水。
2.井场电器设备和线路应合理布置。
生产线路与生活线路分开;探照灯与其他灯分开。
架线高度应保证汽车和特种车辆的通行。
架空电力线与井架绷绳至少相距3米,并不得在绷绳上空交叉穿过。
3.通讯:
井场和队(厂)部应有通讯联络。
2.3.2井架
钻机井架的主要部件不得有裂纹及严重锈蚀、变形、弯曲。
井架螺栓、螺帽及弹簧垫圈必须安装齐全。
井架底座四角高差不大于3毫米,活动基础高差不大于5毫米。
井架绷绳数、直径、方向严格按各型井架出厂规定架设,用正反螺丝绷紧,与地面呈45°角。
绷绳坑之大小及深度,根据井架负荷及土质差异地行计算后决定。
使用基木的井架应安装避雷器。
2.3.3导管、鼠管
1、导管:
松软地层埋导管,管坑深度不大于1米,坑底铺一层0.3米厚的混凝土。
导管脚焊呈喇叭口,以免陷落及预防钻具碰挂,导管对中后外灌混凝土固定。
导管采用套管或壁厚3毫米以上的螺旋管制作,其内径至少比开孔钻头大50毫米。
2、鼠管:
大鼠洞管应位于井架左前对角线上,其斜度以顺利插入方钻杆为宜;小鼠洞管位于转盘正前方,高与转盘面相平。
2.3.4设备安装
1、设备安装应做到“平、正、稳、紧、全、灵、通”。
绞车滚筒、转盘面水平误差不大于1.5毫米;链轮、皮带中心偏差不大于2毫米。
2、设备部件、零件、仪表、护罩、栏杆、安全设施应齐全完好,固定牢靠。
固定螺丝应有并帽或垫圏。
3、高压管汇、气路管线、防喷管闸,按钻井设计和设备规程试压达到标准。
4、各项保安设施如防碰天车、水龙带保险钢绳、吊钳尾绳、钢绳固定绳卡等,均需按规定装设并检查合格。
5、设备安装工作就绪后,应对全部设备进行试运转,达到规定时数,方准使用。
第四节井场排污水及环境保护
2.4.1井场污水、废油集中排入污水池,尽可能循环使用。
无法利用时,必须机械或药物处理澄清后,达到当地环保部门排放标准,方予排放。
2.4.2各种浓度盐水进行回注或利用。
2.4.3使用柴油机作钻井动力,应装置消声器。
第三章钻井
第一节钻进
3.1.1开钻前应根据地质钻井设计,制订出安全、优质、快速、低耗的钻井施工技术组织措施。
3.1.2开钻前应对安装质量、安全设施、技术准备、环保处理、物资储备、设备运转等进行全面检查,作好记录,合格后方可开钻。
3.1.3钻头与钻具配合,一般应能满足强化钻进和打直井的要求。
常用钻头、钻具配合如下:
钻头尺寸
钻铤尺寸
钻杆尺寸
毫米
英寸
毫米
英寸
毫米
英寸
大于298
大于113/4
不小于178
不小于7
不小于127
不小于5
248~298
93/4~113/4
不小于159
不小于61/4
不小于114
不小于41/2
197~248
73/4~93/4
不小于146
不小于53/4
不小于89
不小于31/2
146~197
53/4~73/4
不小于105
不小于41/8
不小于73
不小于27/8
95~146
33/4~53/4
不小于73
不小于27/8
不小于60
不小于23/8
3.1.4井深计算有误差要求
1、井深计算:
钻井井深自转盘面起算;地质井深则等于钻井井深减去转盘面至地面的高度。
2、井深校正以钢卷尺丈量钻具为准,井深误差应小于0.5‰。
3.1.5钻井参数选择的原则
1、钻压P(吨,t):
钻压的大小应根据岩石可钻性、地层倾角、钻柱强度、钻头质量及井径、洗井液性能、排量、设备动力等各方面的因素综合而定。
通常软地层单位钻压低,硬地层单位钻压高,地层倾角大应适当减压钻进;刮刀钻头每25毫米直径钻压为0.6~1吨,牙轮钻头每25毫米直径钻压为1~2吨,取心钻头常为正规钻头的60%左右。
2、转速N(转每分,t/min):
转速的高低受设备、动力、钻柱强度和洗井液等因素的限制,应根据岩石性质,决定增加或减少。
通常,软地层用快转速,硬地层用慢转速;或浅井用快转速,深井用慢转速这。
3、排量Q(升每秒,1/sec):
排量大小应能满足携带岩屑的上返速度,通常,要求返速大于1米每秒。
钻压、转速、排量三者是互相联系、互相制约的,应合理地配合使用,提高机械钻速。
通常,软地层轻压快转大排量,中硬地层重压慢转中小排量。
3.1.6其它钻井方式
1、涡轮钻进:
对钻定向井、双筒井,多底井和加快钻进速度具有优势。
使用过程中,泵量,泵压应满足涡轮特性要求。
确定适宜的钻压,选好用好钻头,使用清水或低比重、低粘度泥浆。
2、定向钻井:
须采用一定的设备工具,在相应的技术措施配合下,使井眼沿预定的方向(井斜角和方位角)钻达目的层。
供选择的造斜机具有:
井底动力钻具(涡轮钻具和狄那钻具)、无磁性钻铤、喷射式钻头、涡轮偏心短节、定向器和弯接头等,并应配备相应的检测手段,即时测量井眼斜度和方位。
第二节井斜
3.2.1井身质量标准
1、井斜变化率
井深(米)
井斜度
方位角变化
井斜度变化率
地层倾角<15°
地层倾角>15°
0~500
≯2°
≯3°
不超过45°/30米
不超过1.5°/30米
0~1000
≯3°
≯5°
不超过45°/30米
不超过1.5°/30米
0~1500
≯5°
≯6°
不超过45°/30米
不超过1.5°/30米
0~2000
≯6°
≯7°
不超过45°/30米
不超过1.5°/30米
0~2500
≯7°
≯9°
不超过45°/30米
不超过1.5°/30米
0~3000
≯8°
≯11°
不超过45°/30米
不超过1.5°/30米
2.检测手段:
通常用机械投掷式或电测仪每30米测一点。
3.特殊要求的井,按单井设计执行。
3.2.2防斜
1.确保安装质量,作好井口、转盘、天车三者中心,偏差不超过10毫米。
2.方钻杆全长弯曲不超过6毫米,轴线扭角不超过20°。
开钻时必须平衡水龙头偏重。
校正方钻杆。
第一次开钻要保证打直井。
3.钻进过程中,钻铤要有足够长度,要使用大直径钻铤。
加压应小于钻铤重量的80%,并不得在一、二次弯曲临界钻压之间。
(各种尺寸钻铤发生弯曲的临界钻压见附录一)。
4.易斜井段应使用扶正器,宜用满眼钻进。
地质人员随钻即时预告地层变化情况,以便采取相应的钻井技术措施。
涡轮钻进时应经常变动钻具方位。
5.认真制订综合防斜措施,摸清地层交界面、层段裂隙发育程度及岩性变化规律,采用相应的合理技术措施,处理好地层软硬交错、薄互层交替的交界面,夹层多、地层倾角大、裂隙、裂缝、溶洞、节理发育的层段,做到精心操作。
3.2.3井斜度超过规定指标时,应进行纠斜。
可使用钟摆法、涡轮定向、定向器、弯钻杆、注水泥重钻等纠斜方法。
第三节取心
3.3.1岩心收获率不小于70%、矿心收获率不小于80%;破碎层段岩心收获率和矿心收获率均不小于50%。
有特殊要求的,按单井设计执行。
3.3.2取心工具的选择
1.主要考虑取心钻头、岩心抓类型及岩心筒型式、长度。
通常,软地层选用刮刀式或内径较大的硬质合金取心钻头;比较坚硬和研磨性较强的地层,选用硬质合金或金刚石取心钻头。
软地层选用一把抓式岩心抓;中硬地层选用卡扳式岩心抓;坚硬而比较破碎层选用卡箍和卡扳复合式岩心抓。
对于岩性较硬、成心性好的地层,可用单筒式和长一些的岩心筒;若岩性松软、成心性差的地层,可用双筒式和短一些的岩心筒为宜。
2.根据地质条件及取心工具类型,合理选用钻井技术参数、洗井液以及取心钻进的操作措施。
3.3.3未达规范要求的取心井段,必要时可采用井壁取心或侧钻(偏斜)取心补救。
第四章井下事故的预防及处理
第一节卡钻
4.1.1卡钻常由泥饼粘附、井径缩小、沉砂、井壁坍塌、键槽、泥包、井内落物等因素造成,应根据该井具体情况,拟定适宜可行的预防措施。
4.1.2发生卡钻事故后应上提下放、转动钻具、开泵循环,判明井下情况及卡点位置,制订处理方案(卡点深度计算公式见附录二)
4.1.3起钻遇卡,不得硬提;下钻遇阻,不得硬顿硬压,应在原悬重基础上增加或减少30~50%范围内提、放及转动,并设法接方钻杆开泵循环,以求迅速解卡。
4.1.4泥包、键槽卡钻,轻提猛放;泥饼粘附卡钻可猛放及强行转动钻具,必要时可配合油浴、酸浴、碱浴或清水浸泡解卡;井塌或沉砂卡钻以轻提慢转为宜。
4.1.5采用倒扣处理卡钻时,应坚持通井、套铣、倒扣相结合的措施,必要时可用爆破松扣。
4.1.6钻具被卡且水眼堵死,又需检修地面设备时,应把井内卡点以上钻具加压至原悬重的30~50%使其弯曲,防扩大粘卡井段。
第二节钻具断折
4.2.1防止钻具断折,主要在于加强钻具维护保养,并按规定检查及合理倒换使用。
各类钻具的规范、性能,参照国产钻具规范(YB691—70、YB528—65)和API钻具规范(API—67、API—61)(见附录三)。
4.2.2处理钻具断落事故,应分析鱼顶及井下情况,选用合宜打捞工具及处理措施。
1.使用公母锥,本体不得有裂纹,水眼应畅通,有效部分丝扣损坏不得超过一扣,并检查硬度、选扣位置。
造扣时要轻压慢转,防止破坏鱼顶及扭伤打捞工具。
2.使用卡瓦打捞筒,各有关部件要与落物一致,不得以卡瓦打捞筒代替倒扣工具。
第三节处理事故过程中的安全规定
4.3.1有关安全规定
1.上提解卡的上提拉力,必须在使用钻具允许的屈服极限内。
若钻具已有磨损,应降低级别使用。
上提钻具前,应对井架及提升系统进行全面检查,消除隐患。
2.强行转动钻具,不得超过钻杆允许扭转圈数,并应控制倒转速度,防止钻具扭断或倒开(钻杆允许扭转圈数公式见附录二)。
3.使用油浴、酸浴、碱浴及清水浸泡解卡,应根据该区地层特点,考虑安全期,防止井壁坍塌。
4.套铣倒扣,铣筒应选用厚壁套管,严禁使用有缝管和普通钢材的无缝管。
倒扣所用的反扣钻具其尺寸应比井下钻具大一级。
若尺寸相同、钢级应高一级。
倒扣时井口工具应捆扎牢固。
5.捞获落物后,严禁用转盘卸扣。
6.在蹩泵、强行上提或倒扣等项作业时,除司钻及指挥人员外,其他人员应远离井口。
4.3.2事故报废井,应注水泥封孔。
第五章洗井液
第一节洗井液的选择
5.1.1洗井液应能满足携带悬浮岩屑、保护井臂壁、冷却润滑钻头钻具、平稳地层压力和便利录井的要求。
5.1.2应根据地层岩性、地层压力、井的深浅、设备状况、完井作业等因素来决定冼井液的性能。
1.首先依据地层压力梯度,确定井段泥浆的比重,在条件允许时,尽量多使用清水或低比重泥浆,以提高钻井效率。
2.当比重要求稍高时,粘度相应提高。
3.钻进疏松、有裂隙、易发生漏失的地层时,应使用低比重、高粘度、低失水泥浆;钻进岩盐层段时,使用饱和盐水或饱和盐水泥浆。
4.裸眼井段长、钻进时间长、井下情况复杂的井,往往需要提高粘度、降低失水;井越深,一般要求失水量越低,粘度、切力适当提高;井浅失水量要求可放宽,粘度应小,切力可为零。
5.常用泥浆有:
固相泥浆如淡水泥浆、盐水泥浆、油基泥浆、重泥浆等;无固相泥浆如香碱液泥浆、煤碱氯化钙泥浆等;低固相泥浆如香叶粉混油泥浆、铁络盐氯化钙泥浆等。
根据地层条件选择使用。
有特殊要求时,方可选用特种泥浆。
第二节泥浆的处理
5.2.1施工现场应具备配浆、储浆、循环、除砂等泥浆处理设备。
5.2.2复杂地层的泥浆处理。
1.钻遇易塌地层应降低泥浆失水量,使泥饼薄而致密、坚韧,起抑塌作用。
2.钻遇砾石层和埋藏浅的坍塌层,应提高泥浆切力,以便于抢钻。
3.钻遇地层倾角陡、构造应力大,断裂破碎的地层则应提高泥浆比重,增大泥浆液柱压力而防止坍塌。
4.钻遇阻卡地层应保证泥浆的低固相、低粘度、低切力、低失水、低含砂性能。
若不能达到时,则应加入润滑剂(柴油、原油、废机油等),以降低切力,减少井下阻卡。
5.钻遇石膏层,为防止泥浆被污染,应预行钙处理。
第六章固井
第一节套管系列及井径配合
6.1.1固井宜国产套管规范(YB690—70)主API套管规范(API—70)标准选用套管(套管规范见附录四)。
6.1.2入井套管不得用焊接连接,严禁使用有缝管固井。
6.1.3根据矿层埋藏浓度及井径要求不同,通常采用套管系列及井径配合见表:
套管系列
13″—9″—7″
9″—7″
7″—5″
7″—4″
第一次固井
钻头尺寸(毫米)
451(173/4)~502(193/4)
311(121/4)~340(133/4)
244.5(95/8)
244.5(95/8)
套管直径
339.7(133/8)
244.5(95/8)
177.8(7)
177.8(7)
接箍直径″
365.15
269.88
194.46
194.46
环状间隙″
39.63~62.43
30.61
25.02
25.02
第二次固井
钻头尺寸(毫米)
311(121/4)
215.9(81/2)
161.9(63/8)
158.7(61/4)~152.4(6)
套管直径
244.5(95/8)
177.8(7)
127(5)
114.3(41/4)
接箍直径″
269.88
194.46
141.3
132.5
环状间隙″
30.61
25.02
10.3
13.1~10
第三次固井
钻头尺寸(毫米)
215.9(81/2)
套管直径
177.8(7)
接箍直径″
194.46
环状间隙″
25.02
完钻井径
152~158
152~158
108
95
第二节套管强度计算及安全系数的选用
6.2.1套管强度计算
1.根据地层压力梯度、油、气、水显示和套管下入深度,应对抗拉、抗挤,在抗拉影响下的抗挤强度、抗内压等进行计算,以确定套管钢级、壁厚、可下深度,合理组合管柱。
2、套管强度计算,可从钻井手册中择其最佳模式进行计算(推荐计算公式见附录二)
6.2.2安全系数的选用
1.抗拉:
1.5~2.0,一般可选用1.80,若预计有阻卡现象,应不低于2.0。
2.抗挤:
1.0~1.5,一般取1.125,若管外有高压气水层,可加大至1.5。
3.抗内压:
1.0~1.75,一般取1.10,若管外有高压气水层,可适当提高。
第三节套管检查及入井
6.3.1套管运至井场前应作检查
1.检查钢级、内径、外径,并通径查扣。
2.清水试压:
表层套管免试,技术套管,生产套管一般采用下述标准。
(1)大于或等于244.5毫米(95/8″)套管,试压15兆帕(Mpa)。
(2)177.8毫米(7″)——193.67毫米(75/8″)套管,试压20兆帕(Mpa)。
(3)小于或等于139.7毫米(51/2″)套管,试压25兆帕(Mpa)。
压裂井按设计要求试压。
3.清除铁锈、污泥、沥清后逐根丈量,并在套管上标明长度、壁厚、钢级、戴好护丝。
4.技术套管、生产套管应进行无损探伤检验。
6.3.2按入井顺序、分钢级、壁厚运往井场。
6.3.3套管入井前,井队应进行复查。
1.逐根检查丝扣有无碰损并通径。
2.逐根丈量、登记、编排组合。
6.3.4按编排顺序入井,并作好记录。
第四节水泥返高及水泥用量
6.4.1水泥浆上返高度
1.表层套管:
水泥浆返出地面,凝固后上部回缩空隙用水泥浆灌满。
2.技术或生产套管:
水泥浆返出地面,若未返出地面应从井口灌注水泥浆;如按单井设计要求返至预定高度的,则应在井口安装环形铁板,承托套管重量。
3.各型尾管按返至悬挂器以上15米计算。
6.4.2水泥用量计算
1.水泥用量计算(见附录二)
2.按实测井径资料,分段计算,取其平均井径计算水泥用量,再附加10~20%。
3.未进行电测井径的井,参照该区实际固井水泥用量而确定。
第五节固井施工
6.5.1下套管前必须作好井眼准备工作:
1.下钻通井,清除阻卡井段及井底沉砂。
2.下钻至井底,充分循环,调整泥浆性能,达到进出口接近平衡。
3.必要时降低泥浆的塑性粘度和切力,有气井充分循环除气。
6.5.2管串组合及附件
1.管串组合:
引鞋(生铁、铝或木制)+套管鞋+旋流短节(浅井可不用)+套管2~3根+浮箍或阻流环+套管+扶正器(按设计)+连顶节+水泥头。
2.使用上木塞或上下木塞固井。
木塞宜用橡胶制,浅井可用硬木制。
3.浮箍或阻流环及以下套管丝扣连接处,应使用稳钉、粘合剂或点焊固定。
6.5.3下套管应注意事项
1.通井起钻后,应立即下入套管。
2.套管入井前应清洗干净,入井顺序应确保无误;套管丝扣应涂优质丝扣油或密封脂,紧扣时余扣不超过一扣。
3.下套管遇阻不得硬压,应上下活动,轻转轻放、开泵循环。
4.有浮箍的套管,应保证掏空深度不得超出设计规定。
5.套管下完装好水泥头后,有条件时应接好提升装置、以便在注水泥时进行活动套管或下座套管。
6.装好水泥头应即时循环泥浆,联接水泥车(或固井设施国)
6.5.4水泥的选用
1.水泥应按井深及井温选用45℃或75℃油井水泥。
2.45℃、75℃油井水泥,其主要物性:
细度、流动度、凝固时间、强度,必须达到部标要求。
3.易漏井段可用低比重水泥;预计有高压油、气、水井,可用加重水泥;封闭和保护岩盐层段可用饱和盐水水泥浆。
6.5.5注水泥和替泥浆
1.水泥车(固井设备)联接好后,必须按要求试压。
2.井筒循环泥浆进出口性能基本一致后,方许注水泥。
3.注水泥前应替一定数量的隔离液。
4.水泥浆上返速度力求达到1.5米/秒。
5.大井眼下小套管或易塌、易漏井段,宜用低排量,上返速度为0.5~0.6米/秒。
6.注水泥至替浆碰压,全过程必须连续,中途不得停顿。
全部施工时间应短于该水泥初凝时间的三分之二,必要时可添加缓凝剂或速凝剂。
第六节固井质量标准及检查
6.6.1下入深度:
指套管鞋底部位置。
按设计封闭层位应封过,其深度误差小于0.5‰。
盐岩生产井下入盐层时,按设计施工,使用丈量入井套管进行检查。
6.6.2水泥上返高度:
水泥达到设计返高要求,在固井后20~36小时内进行井温测井,或完井后使用声幅测井。
水泥返出地面者可免测。
6.6.3水泥浆比重:
除特殊规定外,一般要求水泥浆比重大于1.80,在固井时连续抽样测定,计算平均值,作为检查依据。
6.6.4套管内、外试压:
候凝48小时后进行。
1.套管内试压:
钻水泥塞至最后一根套管中部,进行试压。
通常,小于或等于177.8毫米(7″)套管,试压12兆帕(Mpa);大于177.8毫米(7″)套管,试压10兆帕(Mpa);30分钟内下降差小于0.5兆帕(Mpa)为合格。
2.套管外试压:
钻出套管鞋0.3~0.5米进行试压,其要求同管内试压。
3.有特殊要求的井,按单井设计执行。
第七章完井
7.0.1按设计深度用饱和盐水钻开产层,或钻穿水泥塞。
7.0.2洗井:
用泥浆作循环液完钻的井,应用清水充分洗井;用清水或饱和盐水钻开产层的井,用原洗井液洗井,达到洗井液井的含砂量小于5‰为合格。
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