试14井工程设计.docx
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试14井工程设计
1.设计依据
钻井工程设计依据:
试14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:
4022243.84(m),横:
19399257.54(m)
1.2.2地面海拔:
1005.65(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:
陕西省延安市宝塔区姚家坡村川口西北约800米处
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:
试采井井型:
直井
1.3.2设计井深:
2740(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:
了解古生界二叠系石千峰组、石盒子组、山西组、太原组、本溪组储层发育及含油气情况;兼探中生界三叠系延长组油层。
1.3.5完钻原则:
钻穿本溪组气层底60m无油气显示完钻
1.3.6完井方法:
全套管射孔完井。
1.4地质分层及油气水层
1.4.1设计地层、预测气层位置
试14井地层分层数据表表1-1
地层
设计地层(m)
岩性
显示类别
显示层段(m)
取心层段(m)
故障
提示
界
系
统
组
底界深度
厚度
顶底深度
心长
新生界
第四系
40
40
松散黄土
防漏
中生界
三叠系
上统
延长组
910
870
深灰色泥岩夹浅灰色细砂岩、泥质砂岩
防卡
中统
纸坊组
1347
437
紫红色泥岩夹浅红色砂岩
防卡
下统
和尚沟组
1550
203
紫红色泥岩夹紫灰色砂岩
防卡
刘家沟组
1907
357
浅紫色砂岩夹棕红色泥岩
防漏
古生界
二叠系
上统
石千峰组
2200
293
棕红泥岩与同色细砂岩互层
气
2139-2147
2171-2178
防塌防喷
中统
石盒子组
2478
278
上部巨厚状泥岩、下部浅灰色中粗粒石英砂岩
气、水
2441-2445
2460-2464
2472-2478
防塌防喷
下统
山西组
2609
131
上部泥岩夹砂岩、下部灰黑色泥岩夹砂岩及煤
气
2506-2517
2525-2536
2596-2609
防塌防喷
太原组
2627
18
灰岩夹泥岩及煤
防塌防喷
石炭系
上统
本溪组
2680
53
上部厚煤层、中下部为灰黑色泥岩夹薄层浅灰色细砂岩
气
2660-2662
防塌
奥陶系
下统
马家沟组
2740
60
灰岩、白云岩夹凝灰质灰岩、膏盐岩
气
防塌防喷
防H2S
1.4.2浅气层及其它矿物岩层提示
目前局部地区发现浅层天然气藏。
本溪组底部可能出现的铁铝土质泥岩(赤铁矿、铝土矿)。
马家沟组有可能出现膏盐岩。
1.4.3邻井试气层中部实测压力
本区试油气层中部实测压力表1-2
井号
层位
气层井段(m)
地层压力(MPa)
地层压力系数
延144
本2
2617.0-2626.0
26.253
1.0097
延172
山1
2497-2501
22.029
0.8815
延174
山1
2510-2514
19.706
0.7845
1.4.4本井目的层地层压力预测
本溪组属局部高压层,钻井时要注意;刘家沟组漏失严重,注意防漏、堵漏。
古生界地层压力系数一般为0.7845~1.0097,钻井施工过程中应注意控制钻井液密度,保护好气层。
邻井在三迭系以上地层一般使用钻井液密度小于1.03g/cm3,石千峰组~奥陶系的钻井液密度一般在1.06~1.07g/cm3。
本区地层进入气层段应注意防喷。
1.4.5本井H2S含量预测:
根据邻近探井资料显示无H2S,但是要求在施工过程中加强对H2S气体的录井检测及防范,一旦发现有H2S气体,现场安全监督及技术人员应严格按照含H2S气井井控规定和钻井安全操作规范果断处理,确保人身及钻井设备的安全。
1.4.6邻井完钻钻井液使用情况
邻井钻井液使用情况统计表表1-3
井号
层位
井段(m)
钻井液类型
密度(g/cm3)
漏斗粘度(s)
延172
延长组~石千峰组
391-1816
清水聚合物
1.01~1.07
30~37
石千峰组~马家沟组
1816-2752
三磺体系
1.07~1.18
38~93
延173
延长组~石千峰组
10-2126.40
清水聚合物
1.01~1.07
30~36
石千峰组~马家沟组
2126.40-2729.12
三磺体系
1.07~1.08
37~93
1.4.7本井钻井液类型:
水基钻井液
1.4.8全井钻井液体系要求
开钻至石千峰组上部井段,钻井液体系采用清水聚合物钻井液。
进入石千峰组50m至完钻采用优质聚磺钻井液体系,严格控制钻井液密度、尽量使用下限值。
要做好保证固井质量的堵漏工作。
1.4.9设计井全井钻井液性能使用要求
试14井钻井液基本性能要求表表1-4
井段(m)
密度(g/cm3)
漏斗粘度(s)
失水(ml)
备注
0~280
1.03
30~35
<5
清水聚合物
280~1957
1.03~1.04
30~35
<5
清水聚合物
1957~2740
≤1.07
30~50
<5
聚磺体系
1.4.10目的层钻井液性能及特殊情况处理要求:
如果出现井涌、发生井喷等特殊异常情况,严禁使用重晶石进行压井,应采用石灰石粉进行压井。
压井钻井液密度不受设计泥浆密度限制,直至井下恢复正常为止。
要求现场储备足够的石灰石粉(50t)和加重钻井液(加重钻井液液量60m3,相对密度1.40g/cm3以上)。
2.技术指标及质量要求
2.1井身质量要求
试14井井身质量要求表表2-1
井深
(m)
井斜
(°)
全角变化率
(°/25m)
水平位移
(m)
井径扩大率
(%)
井斜测量间距
(m)
0~1000
<2°
≤1°
≤30
≤15
25
1000~2000
<3°
≤1°15′
≤50
≤15
25
2000~2740
<5°
≤2°
≤80
≤15
25
注:
(1)封固段井径扩大率≤15%,易垮段最大井径扩大率≤20%;
(2)全井无键槽和狗腿子,井底无落物;
(3)表层最大井斜不超过2°。
(4)井身质量根据单井情况待定,未尽事宜按照国家相关行业规范执行。
2.2钻头、套管程序及固井质量要求
试14井钻头、套管程序及固井质量表表2-2
钻头程序
(钻头尺寸×井深)
套管程序
(套管尺寸×井深)
固井水泥段
(m)
固井质量要求
311.1mm×280m
244.5mm×280m
0~280
固井质量采用声波测井和变密度测井综合评价,要求声幅≤30%;变密度测井反应弱套管波,强地层波。
215.9mm×2740m
139.7mm×2735m
0~2740
3.工程设计
3.1井身结构
φ311.1mm钻头×280m
φ244.5mm套管×280m
2000
3000
1000
3.1.1井身结构示意图图3-1
φ139.7mm套管×2735m
φ215.9mm钻头×2740m
井身结构设计数据表表3-1
开钻次序
井深
(m)
钻头尺寸
(mm)
套管尺寸
(mm)
套管下入
地层层位
套管下
入深度
(m)
环空水泥
浆返深
(m)
一开
280
Φ311.1
Φ244.5
延长组
280
井口
二开
2740
Φ215.9
Φ139.7
马家沟组
2735
井口
3.1.2井身结构设计说明
本井井身结构设计是依据《试14井钻井地质设计》做出的。
3.2钻机选型及钻井主要设备
表3-2
序号
系统
名称
型号
规格
数量
备注
1
提升系统
绞车
JC40
2500KN
1
2
井架
JJ250/42K
42m
1
3
底座高度
DZ250/5.0
5.0m
1
4
天车
TC250
250T
1
5
游动滑车
YC250
250T
1
6
水龙头
SL250
250T
1
7
大钩
DG250
250T
1
8
循环系统
钻井泵
3NB-1300
1300
2
9
钻井液罐
40m3
5
10
电动混合漏斗
HQ2000
55KW
1
11
加重配射流漏斗
30m3
2
12
加重钻井液储备罐
30m3
2
13
动力传动系统
转盘
ZP-520
Φ520mm
1
14
柴油机
RZ12V190B
810KW
3
15
发电机
VOLVO
300KW
1
16
联动机
3
17
配电柜
2
18
钻机控制系统
自动压风机
ZV6/8
1
19
电动压风机
ZV6/8
防爆
1
20
刹车系统
带刹+气刹
1
21
辅助系统
水刹车
1
22
固控系统
振动筛
2
23
除砂器
1套
24
除泥器
1
25
除气器
1
26
离心机
1
27
沉砂罐
28
井控系统
环形防喷器
FH28-35
35MPa
1
29
双闸板防喷器
2FZ28-35
35MPa
1
30
四通
FSP28-35
35MPa
1
31
控制装置
FKQ4005
液压控制
1
32
节流管汇
JG35
35MPa
1
33
压井管汇
YC35
35MPa
1
34
钻具内防喷工具
35MPa单流阀
35MPa
2
35
钻具旋塞阀
2
36
井控坐岗房
1
37
仪器仪表
指重表
ZW400
400T
1
38
测斜仪(套)
35mm自浮式
1
39
测斜绞车
CXJC-450
4000m
1
40
数据处理计算机
联想1+1
奔4
1
41
液面检测仪
自浮
1
42
钻井液
常温常压失水仪
1
43
密度仪
1
44
粘度仪
1
45
旋转粘度仪
ZNN-D8
F1
1
46
值班房
1
47
水罐
水罐
80m3
2
48
消防器材
干粉灭火器
50Kg
2
49
35Kg
3
50
8Kg
10
51
二氧化碳灭火器
5Kg
2
52
3Kg
5
53
消防锹
8
54
消防斧
2
55
消防毛毡
10
56
消防泵
1
57
消防桶
8
58
消防水龙带
50m
59
19mm高压水枪
2
60
有毒有害气体防护设备
固定式硫化氢检测仪
2
61
便携式硫化氢检测仪
3
62
正压呼吸器
6
63
井场电路
防爆电路
1套
64
钻具
钻铤
65
钻铤
7"
8根
66
钻铤
61/2"
17根
67
钻杆
5"
Q-105
4000m
68
无磁钻铤
8"
10根
69
取芯工具
取芯筒
川74
1根
3.3钻具组合
3.3.1钻具组合表3-3
开钻次序
井眼尺寸
mm
钻进井段
m
钻具组合
一开
311.1
0-280
Φ311.1mmbit+Φ203mmDc6根+Φ177.8mmDc9根+Φ165mmDc6根+Φ127mmDp+方钻杆
二开
215.9
280-2740
Φ215.9mmbit+Φ177.8mmDc12根+Φ165mm钻具回压阀+Φ165mm无磁钻铤1根+Φ165mmDc11根+Φ127mmDp+旋塞阀+方钻杆
3.3.2钻具组合强度校核表3-4
井眼
尺寸
mm
井段
m
钻井液
密度
g/cm3
钻具参数
累计
重量
kN
安全系数
钻具
名称
钢级
外径
mm
内径
mm
长度
m
线重
Kg/m
重量
kN
抗拉
抗挤
抗拉余量kN
215.9
280-2740
≤1.07
钻杆
G105
127
108.6
2524
29.08
720
1037.35
2.37
3.11
1428.45
≤1.07
钻铤
177.8
71.44
108
163.9
173.65
317.32
≤1.07
钻铤
165
71.44
108
135.6
143.67
143.67
3.4钻井液设计及气层保护要求
3.4.1钻井液完井液设计
表3-5
开钻
次序
井段
(m)
常规性能
流变参数
固含
(%)
膨润土
含量
(g/L)
密度
(g/cm3)
漏斗
粘度
(S)
API
失水
(ml)
泥饼
(mm)
pH值
含砂
(%)
HTHP
失水
(ml)
摩阻
系数
静切力(Pa)
塑性
粘度
(MPa·s)
动切力
(Pa)
n值
K值
初切
终切
一开
0
~
280
1.03
25
~
35
7
~
8
类型
配方
处理方法与维护
聚合物
无固相
钻井液
淡水
0.1~0.2%KPAM
0.1~0.2%FA367
①开钻前配制密度为1.06g/cm3的预水化膨润土浆60m3,浓度为1%的KPAM溶液、1%FA367溶液40m3。
②采用聚合物无固相钻井液钻进,维持井内钻井液含0.1~0.2%的KPAM、0.1~0.2%的FA367钻进。
③强化固控措施,钻进中保证振动筛及其它固控设备连续使用。
维护井内钻井液性能时,将聚合物处理剂配成稀溶液,再均匀加入井内。
④井场应储备足够量的堵漏剂,以便及时堵漏。
⑤若表层使用无固相钻井液,砂塌和渗漏严重时,换入预水化膨润土浆钻进。
⑥停泵作业和下套管前用稠浆循环携砂、垫底。
(稠浆其推荐配方为:
5~7%膨润土浆+0.2~0.4%CMC-HV)固井候凝时清洗锥型罐、沉淀罐。
开钻
次序
井段
(m)
常规性能
流变参数
固含
(%)
膨润土
含量
(g/L)
密度
(g/cm3)
漏斗
粘度
(S)
API
失水
(ml)
泥饼
(mm)
pH值
含砂
(%)
HTHP
失水
(ml)
摩阻
系数
静切力(Pa)
塑性
粘度
(MPa·s)
动切力
(Pa)
n值
K值
初切
终切
二开
延长组至石千峰组50米
1.03
~
1.04
28
~
40
≤5
1
7
~
8
≤0.2
0
~
0
0
~
0.5
1
~
2
0
~
0.5
类型
配方
处理方法与维护
聚合物
无固相
钻井液
井浆
0.1~0.3%KPAM
0.1~0.3%FA367
①出244.5mm套管前,严禁使用清水钻开地层,必须使用加有足够量的抑制剂和包被剂性能的聚合物钻井液,以防止地层早期出现水化膨胀造成地层不稳定。
②钻塞后筛除水泥块加50kg的Na2CO3除钙。
继续采用聚合物无固相钻井液钻进维持井内钻井液含0.1~0.3%的KPAM、0.1~0.3%的FA367钻进。
③该井段裸眼段长、携砂防垮塌是关键;停泵作业前,应用稠浆携砂、垫底。
预计消耗60m3左右高稠聚合物稠浆其推荐配方为:
0.2%的KPAM+0.2%FA367+0.2~0.4%CMC-HV。
④用好无固相钻井液的关键是搞好固控工作,机械除砂(保证钻进中振动筛、除砂器、除泥器稳定运转。
)与人工除砂相结合,采用筛、掏的方法最大限度地降低无用固相含量,控制好钻井液密度。
(采用井口-固控设备-大土池-离心机-上水罐的方式大循环,尽量沉降钻屑)
⑤维护井内钻井液性能时,将聚合物处理剂配成稀溶液,再均匀加入井内。
⑥如果出现水侵应根据井下实际情况,适当调高井浆密度控制出水;同时调整钻井液性能以满足顺利钻井的要求。
若调高钻井液密度时,发生井漏现象,应及时封堵水层,堵漏作业时应充分考虑地层水对堵漏作业的影响,堵漏作业时应尽量隔离地层水,以提高堵漏成功率。
⑦如果井下出现井塌现象或携砂不良,应立即将井浆转化为聚合物钻井液钻进,聚合物钻井液推荐配方为:
井浆+30~50%密度为1.06g/cm3的原浆+0.05~0.15%KPAM+0.05~0.15%FA-367+0.8~1.5%LS-2(或DR-2)+2~3%FRH(或1~2%RLC101)。
⑧井场应储备足够量的酸溶性堵漏剂,以便及时堵漏;井漏漏速小,向井浆中加入2~3%SDL;漏速大5m3采用综合堵漏法。
井漏严重时应请示钻井工程部,确定下步堵漏措施。
开钻
次序
井段
(m)
常规性能
流变参数
固含
(%)
膨润土
含量
(g/L)
密度
(g/cm3)
漏斗
粘度
(S)
API
失水
(ml)
泥饼
(mm)
pH值
含砂
(%)
HTHP
失水
(ml)
摩阻
系数
静切力(Pa)
塑性
粘度
(MPa·s)
动切力
(Pa)
n值
K值
初切
终切
二开
石千峰50m至完钻
≤1.07
35-55
≤5
≤0.5
9.5
~
11
<0.3
<15
2
~
4
3
~
6
10
~
35
5
~
10
0.40
~
0.85
0.10
~
0.40
3
~
8
类型
配方
处理方法与维护
聚磺防塌
钻井液
配方:
膨润土(2-4%)+纯碱(0.3-0.5%)+磺化酚醛树脂(0.8-1.2%)+阳离子褐煤(0.5-0.8%)+无荧光防塌降滤失量(或磺化沥青)(0.8-1.2%)+高粘羧甲基纤维素(0.2-0.4%±)+特种泥浆性能调节剂(0.1%±)+超细碳酸钙(1.5%±)。
A、该段的处理应以控制石盒子层井径扩大为主,应注意钻井液的抑制性、低滤失性及泥饼 质量。
般土含量达到40-50g/L注意防塌剂的储量,并配合MAN104.101、SD-17W、SD-21、KH-931(或FT-1)等改善钻井液的流变性能,失水降至5ml,并使泥饼薄而坚韧。
B、为石盒子和山西组煤层的坍塌,适当提高密度,使其维持在1.04-1.07g/cm3,即可有助于防止石盒子和山西煤层的坍塌、掉块、净化井筒,减少电测遇阻问题。
C、上古气层段钻井液处理时还应考虑保护层。
即在满足压住上部水层及防塌所需的最低密度的前提下。
尽是保持低密度、低失水。
D、为了保证双级固井质量和提高钻井液加重后地层的承压能力,在进入石千峰组后50m一次性转化为具有气层保护特点的钻井液体系,转化完钻井液钻井24小时,井壁形成致密泥饼。
在进入石千峰20-30m起钻,下光钻杆(为保证堵漏效果和井下安全,不许带钻头)进行加压堵漏防水作业,堵漏压力必须不小于5.0MPa,稳压10mim以上。
具体配方如下:
井浆+2~3%提粘剂+6~7%桥堵剂+4~5%FD+2~3%石灰石粉。
E、如果起下钻(接单根)有遇阻现象应及时配稠浆进行清洗井眼,将井眼内的沉砂或掉块清洗干净后,再重新下钻和钻进,以防阻卡。
F、在井浆基础上加入酸溶屏蔽暂堵剂,如QS-2,QS-3等,加量2~3%,同时加入强抑制剂0.2-0.3%MAN104等。
G、在气层钻井过程中及固井前均要维护好该保护层的性能。
H、气层段钻完后钻进口袋时应适当提高粘度和切力,充分循环清洗井眼,然后起钻电测,确保电测顺利。
在该段起钻时,勤灌泥浆和平稳操作,在井场准备好50吨左右的石灰石粉,以防井喷压井用。
注:
如遇井涌、井喷、H2S含量高等异常情况,现场可根据实测地层压力按井控规定调整钻井液密度。
3.4.2气层保护要求
1、严格执行钻井设计,如遇井涌、井喷、H2S含量高等异常情况,现场工程技术人员可根据实际情况适当加大钻井液的密度,确保钻井安全顺利。
2、采用以高压喷射为主的优选参数钻井技术,提高钻井速度,减少钻井液对气层的浸泡时间。
3、管好用好固控设备,要求打开气层时如无异常情况,钻井液的固相含量和密度不超过钻井液设计要求。
4、气层段禁止使用不能酸溶和影响岩屑录井质量的处理剂。
5、抓好组织工作,完钻电测后,及时下Φ139.7mm生产套管,尽量减少钻井液对气层的浸泡时间。
6、屏蔽暂堵完井液技术可减少钻井液对产层的伤害深度。
在条件许可时采用该完井液体系。
7、气层段使用的完井液处理剂,井队必须要有产品检验单和合格证,进行小型试验,保证完井液性能达到设计要求,有效的保护气层。
8、严禁用清水聚合物打开气层和在气层段加压堵漏,以防污染气层。
9、积极推广应用新技术,保护好气层,但必须经过甲方同意。
3.5钻头及钻井参数
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