钻井工程设计三开.docx
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钻井工程设计三开.docx
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钻井工程设计三开
气井二级风险井
构造:
鄂尔多斯盆地伊陕斜坡
井别:
评价井井型:
直井
庆2-11-34井钻井工程设计
中国石油天然气股份有限公司
长庆油田分公司
井号:
庆2-11-34井
设计单位:
川庆钻探工程公司工程技术研究院钻井工程设计室
设计人:
温雪丽日期:
2013年05月28日
设计室技术负责人意见:
(签字)日期:
设计单位技术负责人意见:
(签字)日期:
长庆油田分公司
陇东天然气项目部审核意见:
(签字)日期:
1设计依据1
1.1基本数据1
1.2气象资料1
1.3地理简况1
1.4钻井液性能要求1
1.5地质分层及油气水层3
1.6本井设计井控风险级别4
2技术指标及质量要求5
2.1井身质量要求5
2.2固井质量要求5
2.3资料录取要求5
2.4钻井取心质量要求5
2.5分析化验采样要求6
2.6测井要求6
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钻头及钻井参数设计13
3.5钻井液15
3.6油气井压力控制18
3.7取心技术措施27
3.8固井设计27
3.9各次开钻或分井段施工重点要求32
3.10完井设计35
3.11弃井要求36
3.12钻井进度计划36
4健康、安全与环境管理38
4.1基本要求38
4.2健康、安全与环境管理体系要求38
4.3关键岗位配置要求39
4.4健康管理要求39
4.5安全管理要求41
4.6环境管理要求45
5完井提交资料46
5.1完井提交资料46
1设计依据
钻井工程设计依据:
庆2-11-34井钻井地质设计;邻区、邻井实钻资料;有关技术规范及行业标准。
1.1基本数据
庆2-11-34井基础数据表
井号
庆2-11-34
井别
评价井
井型
直井
地理位置
甘肃省庆阳市环县合道乡红崖洼村
构造位置
鄂尔多斯盆地伊陕斜坡
井口坐标
X(m):
4023879.59Y(m):
19156901.47(复测)
地面海拔
1534.99(复测)
补心海拔
1541.79
主要目的层
盒8段
设计完钻井深(m)
4925
完钻层位
寒武系徐庄组
完井方式
套管完井
完钻原则
钻穿上古生界地层后,钻50m口袋完钻。
在钻口袋过程中,如发现好的含气显示,则应钻穿该气层段后,再钻50m口袋完钻。
1.2气象资料
井区属温带大陆性季风气候,夏季高温多雷雨,秋季凉爽而短促,冬季干旱且漫长,日照充足,雨热同季。
年平均降水量320~510mm,多集中在7、8、9月,年平均气温7~8℃,无霜期约186天。
以西北风为主,春季多发沙尘暴。
该井地处黄土塬区,侵蚀陡坎和断崖地貌发育。
春季风大扬尘;夏季时有暴雨发生,容易发生山洪、滑坡等自然灾害。
因此,在夏秋季施工过程中,应注意预防洪水与滑坡灾害的发生,避免人身伤害及财产的损失。
1.3地理简况
庆2-11-34井位于甘肃省庆阳市环县合道乡红崖洼村。
井区周围为黄土塬区,沟谷纵横,梁峁相间,地表高差100~200m。
井场东南方向50m、西北方向60m为山沟,西南方向100m为山梁。
井场以南100m为柏油路,井场远离村镇,通讯不便。
井口周围无人居住。
1.4钻井液性能要求
1.4.1邻井完钻钻井液使用情况:
邻井钻井液使用情况表
井名
层位
井段
(m)
钻井液体系
密度
(g/cm3)
粘度
(s)
镇探1
第四系~罗汉洞组
0.0~102.5
清水聚合物
1.00~1.01
30~32
环河组~安定组
102.5~1246.0
1.00~1.06
27~42
直罗组~延安组
1246.0~1642.6
1.01~1.13
26~39
延长组
1642.6~2920.5
1.11~1.15
32~35
纸坊组~石千峰组
2920.5~4087.5
1.02~1.14
32~57
石盒子组~罗圈组
4087.5~4488.0
三磺体系
1.02~1.10
42~70
罗圈组~蓟县系
4488.0~4825.31
酸溶暂堵体系
1.02~1.03
35~55
庆探2
第四系~延安组
130.0~1500.0
清水聚合物
1.00~1.01
29~31
延安组~延长组
1500.0~2659.0
1.01~1.05
31~34
延长组~刘家沟组
2659.0~4383.0
三磺体系
1.05~1.21
35~42
石盒子组~徐庄组
4383.0~4510.0
三磺体系
1.21~1.23
45~55
1.4.2特殊情况处理要求:
若发生井涌、井喷或H2S气体溢出等异常情况,及时调整泥浆密度确保二次井控安全,并上报项目组。
如发生卡钻等事故需要混油处理事故时应报请项目组批准方可施工,并将有关数据记录在案,事故处理完毕后,必须替换钻井液。
如需使用重晶石压井,必须及时请示项目组。
1.4.3全井钻井液体系要求:
为了保护地下水不受污染,一开(表层、黄土层)采用无毒的清水钻井液体系。
下部井段采用复合盐钻井液体系。
进入石千峰组50m后转换钻井液,并做好保证固井质量的堵漏工作。
为保护好气层,进入石千峰组50m至完钻采用失水<5ml、密度≤1.08g/cm3的钻井液。
1.4.4目的层钻井液性能要求:
目的层段采用失水<5ml、密度≤1.08g/cm3的钻井液。
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按井控要求适当加大钻井液的密度,确保钻井顺利进行。
1.4.5设计井全井钻井液性能使用要求:
庆2-11-34井钻井液使用要求表
井号
层位
井段
m
常规性能
保护油气层要求
密度g/cm3
粘度s
失水ml
泥饼mm
PH值
在不影响井控安全的前提下,采用低密度钻井液
庆2-11-34
Q~T1l
0~4419
1.01~1.10
28~60
P3q~∈2x
4419~4925
≤1.08
30~60
≤5
备注:
本井要求对中生界进行荧光分析以及时发现油层,施工过程中严禁在钻井液中混油,如有特殊需要必须混油时应报请长庆油田公司陇东天然气项目部批准方可施工,并将有关数据记录在案。
1.4.6特殊层段提示:
(1)第四系、志丹统、延长组、刘家沟组注意防塌、防漏;志丹统防斜;安定组、直罗组、延长组、纸坊组、和尚沟组、石千峰组注意防卡;石盒子组及以下地层注意防防塌、井涌、井喷。
(2)刘家沟组底部为区域漏失层(一般为渗漏层),预计本井可能漏失段在4319~4419m,注意防漏。
(3)山西组、太原组煤层发育,单层厚2~4m,易坍塌,注意在钻开该层之后防塌。
1.5地质分层及油气水层
1.5.1地质分层:
庆2-11-34井地层分层数据表
地层
设计分层
地层产状
故障
提示
界
系
统
组
底深
(m)
厚度
(m)
岩性
油(气)层(m)
倾角
(°)
新生界
第四系
190
183
黄色亚粘土夹砂质粘土及砾石层
<1
防漏
中生界
白垩系
志
丹
统
环河组
790
600
灰绿、蓝灰、棕红色泥岩及砂质泥岩
<1
防漏
防斜
华池组
1055
265
棕红色、灰紫色细砂岩、粉砂岩
<1
洛河-
宜君组
1395
340
棕红色块状中-粗粒砂岩,砾岩
<1
侏罗系
中统
安定组
1540
145
主要为棕红色泥岩与灰白色砂岩
<1
防卡
直罗组
1975
435
灰绿、紫红色泥岩与浅灰色砂岩互层,上部泥岩为主,底部为砂砾岩
<1
下统
延安组
2135
160
深灰色泥岩与灰色砂岩为主,夹煤层
<1
防塌
三叠系
上统
延长组
3490
1355
上部以泥岩为主,中下部以砂岩为主
<1
防卡
防漏
中统
纸坊组
3880
390
上部灰绿、棕红色泥岩夹砂岩,下部为灰绿色砂岩、砂砾岩
<1
防卡
下统
和尚沟组
4000
120
以棕红色泥岩为主,夹浅棕色砂岩
<1
防卡
刘家沟组
4419
419
浅灰色、棕褐色砂岩夹棕褐色泥岩
<1
防漏
古生界
二叠系
上统
石千峰组
4609
190
上部以棕红色含钙质结核泥岩和砂质泥岩为主,夹中厚层肉红色砂岩。
下部为肉红色块状砂岩夹棕红色泥岩、砂质泥岩
<1
防卡
中统
石盒子组
4785
176
上部主要为紫红、黄绿色泥岩和细砂岩、砂质泥岩;下部为浅灰色中-含砾粗砂岩
4757~4766
<1
防塌
防喷
山西组
4875
90
黑色泥岩夹灰岩、煤层(线)
4868~4870
<1
寒武系
中统
徐庄组
4925
50
暗紫色砂质泥(页)岩夹鲕状灰岩及云岩
<1
防喷
防漏
注:
该井各地层底界深度为预测深度,存在一定误差,相应资料录取要求及施工要求以实钻井深为准。
1.5.2预计气层位置、厚度:
庆2-11-34井气层位置预告表
井号
层位
设计气层井段(m)
压力系数
复杂提示
庆2-11-34
盒8段
4757~4766
0.85~1.14
防喷
山2段
4868~4870
1.5.3生产井的采(注)压力:
邻井采(注)压力成果表
井号
井型
采(注)
井段m
层位
压力资料
备注
静压
MPa
复压
MPa
测压时间
油压
MPa
套压
MPa
庆探2井
探井
4724.0~4728.0
盒8段
38.32
2013-3-7
19.50
22.81
1.5.4地层温度:
庆探2井盒8段实测地层温度为122.366℃,温度梯度为0.93~3.76℃/100m。
1.5.5邻井停注泄压要求:
本井周围300m内无油井。
1.6本井设计井控风险级别
根据相关要求,本井工程设计为气井二级风险井。
2技术指标及质量要求
2.1井身质量要求
井深
(m)
井斜
(°)
全角变化率
水平位移
(m)
0~500
≤1
≤1.25°
≤10
>500~1000
≤2
≤1.25°
≤30
>1000~2000
≤3
≤1.75°
≤50
>2000~3000
≤5
≤2.00°
≤80
>3000~4000
≤7
≤2.50°
≤120
>4000~井底
≤9
≤3.00°
≤160
其它要求:
(1)井径扩大率≤15%,最大井径扩大率≤20%。
(2)全井无键槽和狗腿子,井底无落物。
(3)表层段最大井斜不超过2°。
2.2固井质量要求
开钻
次数
钻头尺寸
mm
井段
m
套管尺寸
mm
套管下深
m
水泥封固井段m
人工井底深度m
测井
项目
固井质
量要求
一开
444.5
0~220
339.7
0~220
0~220
≥200
合格
二开
311.2
~1955
244.5
0~1952
0~1952
≥1935
合格
三开
215.9
~4925
139.7
0~4922
0~4922
≥4895
合格
2.3资料录取要求
项目
间距
井段(m)
钻时
岩屑
气测
荧光
钻井液
密度、粘度
氯离子含量
延安组顶界~延长组底界
1点/m
1点/2m
1点/m
1点/2m
1点/25m
石千峰底界以上20m~井底
1点/m
1点/m
1点/m
1点/10m
备注:
对每包岩屑及时进行荧光湿照、干照,观察量(发光岩屑含量)、质(发光颜色)、荧光强度、产状的变化,并对湿照发光的岩屑仔细进行肉眼观察、滴照和系列对比。
2.4钻井取心质量要求
层位
设计井段
(m)
取心进尺
(m)
要求收获率
取心原则
盒8段
4754.0~4782.0
28
95%以上
卡取盒8段含气砂岩
山1段
4821.0~4828.0
7
95%以上
卡取山1段含气砂岩
备注:
要求卡取盒8段、山1段含气砂岩,取心收获率>95%,施工时可根据目标层位的实际厚度调整取心进尺。
如在其他层位钻遇较好气测显示的储层,进行机动取心。
2.5分析化验采样要求
分析及采样要求
常规分析
特殊分析
孔隙度
渗透率
含水饱和度和薄片鉴定
铸体薄片
高压压汞
孔隙图像
重矿物和粒度分析
6块/m
6块/m
6块/m
3块/m
3块/m
3块/m
3块/m
备注
特殊分析由研究院负责现场一次性取样完成,施工单位积极配合
2.6测井要求
次数
名称
井段(m)
比例尺
项目及要求
1
中途测井
延安组顶界~
延长组底界
1:
200
阵列感应、自然电位、自然伽玛、井径、补偿中子、PE、密度、声波时差
1
完钻
测井
表套脚~井底
1:
500
双侧向、声波时差、自然伽玛、自然电位、井径、井斜
石千峰底界以上20m~井底
1:
200
双侧向、岩性密度(Pb+Pe)、声波时差、自然伽玛、自然电位、井径、补偿中子
2
三样测井
表套脚~井底
1:
500
自然伽玛、磁定位、声幅、变密度
3工程设计
3.1井身结构
3.1.2井身结构设计数据表
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
220
444.5
339.7
白垩系
220
井口
二开
1955
311.2
244.5
延安组
1952
井口
三开
4925
215.9
139.7
徐庄组
4922
井口
3.2钻机选型及钻井主要设备
本井最大钻柱载荷×安全系数1.8计算为312.96吨,生产大管载荷最大,最大套管载荷×安全系数1.80计算为263.66吨,两者选其最大者作为钻机选型依据,依据SY/T6724-2008标准,ZJ50钻机大钩载荷为315吨,选用50以上钻机。
序号
名称
型号
规格
数量
备注
一
钻机
ZJ50
1
二
井架
JJ315/45-K
1
底座高7.5m
三
提
升
系
统
绞车
JC-50DB
1
天车
TC-315
1
游动滑车
YC-315
1
大钩
DG-315
1
水龙头
SL-450-5
1
顶驱
TDS-11SA
四
转盘
ZP-375
1
五
循环系统配置
钻井泵
F-1600
2
钻井液罐
10.5X3.0X3.1
6
不含储备罐
六
钻机动力
柴油机
PZ12V190B
3
七
发电机
8V190
2
八
钻机控制系统
自动压风机
2V-6.5-12
1
电动压风机
2V-6.5-12
1
刹车系统
PSZ75液压盘刹车系统
1
辅助刹车
SDF50L电磁刹车
1
九
固
控
系
统
震动筛1#
FLC500
3
除砂器
ZQJ250X2
1
除泥器
ZQJ100X10
1
高速离心机
1
离心机
LW600
除气器
ZCQ1/4
1
十
加
重
加重漏斗
1
电动加重泵
1
十一
井
控
系
统
环形防喷器
FH28-35/70
1
双闸板防喷器
2FZ28-70
1
四通
FS28-70
1
控制装置
FKQ3204B
1
节流管汇
JG-70
1
压井管汇
YG-70
1
内防喷工具
方钻杆上、下旋塞
1
钻具回压阀
1
防喷单根
1
十二
仪
器
仪
表
钻井参数仪表
转盘扭矩仪
1
测斜仪
1
测斜绞车
1
十三
液压大钳
ZQ-100
100KN.m
1
十四
固定式多功能气体检测仪
套
1
十五
便携式复合气体监测仪
台
5
十六
高压呼吸空气压缩机
台
1
十七
正压式空气呼吸器
当班生产人员每人一套。
并配备几套作为公用。
3.3钻具组合
3.3.1钻具组合
开钻次序
井眼尺寸
mm
钻进井段
m
钻具组合
一开
444.5
0~220
φ444.5mmbit+φ228.6mmDc(6根)+φ203.2mmDc(9根)+φ139.7mmDp
二开
311.2
220~1955
PDC复合钻进:
φ311.2mmPDCbit+φ203.2mm螺杆+φ203.2mmDc(1根)+φ308扶正器+φ203.2mmDc(2根)+φ177.8mmDc(18根)+φ139.7mmDp(加重钻杆30根)+φ139.7mmDp+旋塞阀+方钻杆
或φ311.2mmPDCbit+φ203.2mm螺杆+φ308扶正器+φ203.2mmDc(2根)+φ308扶正器+φ203.2mmDc(1根)+φ177.8mmDc(18根)+φ127mmDp(加重钻杆30根)+φ127mmDp+旋塞阀+方钻杆
φ311.2mmbit+φ203.2mmDc(3根)+φ177.8mmDc(18根)+φ127mmDp(加重钻杆30根)+φ127mmDp+旋塞阀+方钻杆
三开
215.9
1955~4650
常规钻进:
φ215.9mmbit+φ165.1mmDc(18根)+随钻震击器+φ127mmDp(加重钻杆30根)+φ127mmDp+旋塞阀+方钻杆
4650~4925
常规钻进:
φ215.9mmbit+φ165.1mm钻具回压阀+φ165.1mmDc(18根)+随钻震击器+φ127mmDp(加重钻杆30根)+φ127mmDp+旋塞阀+方钻杆
取心井段
φ215.9mmbit取芯钻头+φ165.1mm取芯工具+φ165.1mm投入式止回阀壳体+φ165.1mmDc(18根)+φ127mmDp(加重钻杆30根)+φ127mmDp+旋塞阀+方钻杆
注:
以上钻具组合为推荐钻具组合,项目组在保证安全的前提下,可根据现场实际调节钻具组合。
3.3.2钻具组合强度校核
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
重量
kN
抗拉强度
抗拉kN
抗拉余量kN
311.2
~1955
1.08
钻杆
G105
127
108.6
1478.8
421.46
957.42
2465.8
2.57
1508.38
加重钻杆
127
76.2
279
200.96
535.96
钻铤
177.8
71.4
169.2
273
335
钻铤
203.2
71.4
28
62
62
215.9
~4925
1.08
钻杆
S135
127
108.6
579.8
165.24
1703.87
3170.3
1.86
1466.43
钻杆
G105
127
108.6
3900
1111.5
1538.63
2465.8
1.60
927.17
加重钻杆
127
76.2
279
200.96
427.13
钻铤
165.1
71.4
169.2
226.17
226.17
3.3.3各次开钻钻具强度校核图
二开钻具强度校核图三开钻具强度校核图
3.4钻头及钻井参数设计
3.4.1钻头设计
地层
推荐钻头型号
钻进方式
钻井井段m
机械钻速m/h
系(统、组)
底界m
PDC
(1只)
PDC复合钻进
0~220
14
第四系
190
白垩系
1395
PDC
(推荐使用T5465S)
PDC复合钻进
~1955
12
安定组
1540
直罗组
1975
延安组
2135
HA637
常规转盘
~4925
3
延长组
3490
纸坊组
3880
和尚沟组
4000
刘家沟组
4419
石千峰组
4609
石盒子组
4785
山西组
4875
徐庄组
4925
3.4.2钻井参数设计
开钻次序
钻头序号
井段
m
喷咀组合
mm
钻进参数
水力参数
钻压
kN
转速
r/min
排量
l/s
立管
压力
MPa
钻头
压降
MPa
环空
压耗
MPa
上返
速度
m/s
一开
1
0~220
14+14+15
0-260
50-80
60-70
7.8-9.7
二开
2-3
~1955
5*13
180-230
50-80
40-55
10.2-12.5
2.5-3.3
7.7-9.2
0.65-0.86
三开
4-5
~2000
11+11+10
180-240
50-80
28-32
10.6-13.2
6.4-8.4
4.5-4.8
1.1-1.3
6-7
~3000
11+11+10
180-240
50-80
28-32
11.7-14.3
6.4-8.4
5.3-5.9
1.1-1.3
8-9
~4925
11+11+10
180-200
50-
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- 钻井 工程设计