钻井完井工程设计

钻井完井工程设计姓名：谢斌班级：2班学号：915520中国石油大学（北京）远程教育学院2012年11月目录1.地质概况----------------------------------------------------------------32.技术指标及质量要求------------------------------------------------------43.工程设计----------------------------------------------------------------54.健康、安全与环境管理------------------------------------错误!未定义书签。1.地质概况1.1地理概况该探井位于504和45地震测线交点，距XX省XX市东500m，所在的地质构造为XX凹陷，该井海拔较低，钻该井目的是通过打开JQ层来了解该层的油气情况矿大该油区的勘探范围，增加油区的总体油气后备储量。1.2地质基本数据1.2.1井号：A51.2.2井别：预探井1.2.3井位：(1)井位座标：纵（X）4275165横（Y）20416485(2)地面海拔：50m(3)地理位置：XX省XX市东500m(4)构造位置：XX凹陷(5)过井测线：504和45地震测线交点1.2.4设计井深：H=3000+100×4+20（学号后两位）×3=3460m1.2.5目的层：JQ层，底层深度3650m，分层厚度150m1.2.6完钻层位：A、B、C、D、E、F3、F2J、F2K、F1、QJ1.2.7完钻原则：进入JQ150m完钻1.2.8钻探目的：了解XX构造JQ含油气情况，扩大勘探区域，增加后备油气源1.3地层层位预测及岩性层位代号底界深度，m分层厚度，m主要岩性描述故障提示A280砾岩层夹砂土,未胶结渗漏B600320上部砾岩,砂质砾岩,中下部含砾砂岩渗漏C1050450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D1600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E1900300砂质泥岩、泥质粉砂岩、夹砺状砂岩、含砺砂岩防斜防漏F32650750泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩防斜F2J2900250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F2K3150250泥岩为主，泥质粉砂岩，中粗砂岩，砂砾岩间互F13500350泥岩、泥质砂岩、下部灰褐色泥岩防漏、喷、卡QJ3650(未穿)150深灰，浅灰色灰岩为主，间夹褐，砖红色泥岩防漏、喷、卡2.技术指标及质量要求2.1井身质量要求井段（m）井斜（0）水平位移（m）全角变化率（0/25m）0-100030≤30≤10/25m-200040≤50≤1015′/25m-300050≤80≤20/25m-400060≤100≤2015′/25m-500070≤140≤2030′/25m2.2固井质量要求固井质量采用声波测井和变密度测井综合评价，要求声幅≤20%；变密度测井反应弱套管波，强地层波。(1)完钻前按下套管管串设计准备好套管附件、转换短接、联顶节、循环接头等必要配件，以保证各配件的尺寸、螺纹类型相匹配；(2)完钻前取固井水样进行水泥浆性能复核检验；(3)生产套管下入前认真通井循环，保证套管下到底。套管下完后尽快固井，不能长时间循环；(4)固井候凝48小时后钻分级箍。钻完分级箍后，必须循环冲洗干净，方可向下钻进；(5)钻完全井水泥塞后，必须大排量循环冲洗干净胶皮及铝片，套管内必须替换成清水；(6)钻水泥塞前及起钻后需丈量并记录钻头外径，钻头外径变化不得超过0.25mm；(7)必须认真丈量钻具尺寸及方入，留好人工井底，起钻测声、放、磁；(8)水泥环与套管壁、井壁胶接紧密，管外无串槽；(9)油层套管水泥浆返深可根据实钻油气显示情况最终确定。原则上含气井水泥浆应返至地面，不含气井水泥浆返高至少高于最浅油顶200米；(10)固井质量检查测井测定的固井质量应至少达到合格以上标准；(11)根据地层特性、储层特点、固井工艺及固井质量要求，科学合理编写固井施工设计；(12)固井前井眼及钻井液准备要求：a.针对易漏、出水地层进行堵漏治水，提高地层承压能力，确保固井质量；b.完钻固井前要求钻井液做到粘切低、动塑比低、泥饼薄而韧，满足固井要求。(13)下套管前必须认真细致通井，确保井下安全及井眼畅通，通井时应带大接头或欠尺寸稳定器，防止下套管遇阻和卡钻，气层段反复划眼，以清除井壁的泥饼，充分循环稀释泥浆，大排量洗井，确保井眼畅通，无漏失、井塌，井底无沉砂；(14)使用的浮鞋，浮箍，分级箍在下套管前应认真检查，确保附件的正常使用，分级箍严禁碰撞，用套管钳上扣时。应借用上一跟套管传递扭矩，达到上扣的标准扭矩值和扭矩图。不得用套管钳咬分级箍的本体；(15)严格按照下套管操作规程进行下套管作业，认真检查固井工具及管串附件，合理加放扶正器，确保套管居中度≥67。扶正器加放原则：a.浮箍以下加一组扶正器；b.浮箍到最下气层底部段每根都加扶正器特别注意弹性扶正器必须加在接箍处；(16)下套管时必须平稳。若有漏失要严格控制下放速度在30秒/根以下，一般情况下在15～20秒/根，不准猛提、猛放、猛刹，应保证井眼稳定，不发生井涌、井喷、井漏和井塌；(17)在井场通套管内径，通径规规格型号必须按照行业标准，严禁在钻台通套管内径，用清洗剂清洗套管螺纹，并检查密封面是否有损伤，必须使用带扭矩仪的套管钳紧螺纹，螺纹扭矩必须符合标准，并将螺纹扭矩打印上报甲方。必须使用拓普套管螺纹密封脂（拓，确保丝扣的密封性；普101、拓普102）(18)套管下完后，技术员应根据套管头的安装。计算好联入长度。井口安装好吊卡后，灌满泥浆后，用单凡尔开泵顶通后才可以大排量循环钻井液避免造成井漏；(19)根据井下工况及管内外液体的流变性能，进行流变性计算，科学合理应用顶替技术，提高顶替效率及一、二界面水泥环胶结质量；(20)科学全面的进行气侵、气窜综合评价及预测，为优化注水泥施工参数提供理论依据；(21)固井前应认真检查钻机、泵、循环系统、水泥头等设备和工具，确保固井施工连续顺利；(22)根据电测井径及现场经验，计算水泥浆量，采用干混工艺，确保水泥、外掺料及外加剂搅拌均匀；(23)用水泥车试压25MPa,试压合格后方可交井。.3.工程设计3.1井下复杂情况提示3.1.1在本井的钻井过程中，现场有关技术人员应充分了解、分析邻井事故复杂情况，防止事故的发生，及时处理好工程复杂。注意观察地震对钻井的影响：①井漏：井漏深度及层位；②井斜：易斜井段及对应层位；③井喷：易井喷井段及对应层位。3.1.2进入目的层，应根据实钻情况及时调整泥浆密度，注意防喷、防漏和防卡，一方面要搞好油气层的发现，保护工作，另一方面要切实搞好井控工作，确保安全施工。3.1.3根据××油田分公司钻开油气层申报制度要求，由地质监督以书面形式向钻井监督和井队提出油气层预告；原则：1）钻揭目的层前7天。2）目的层提前或非目的层发现油气显示要立即通知。3）邻井没有发现H2S气体，但本井应密切监控。行业标准中H2S的安全临界浓度为20mg/m3（约14PPm），若发现H2S，无论浓度高低，都要向勘探事业部的钻井技术部及HSE管理办公室、生产技术处和质量安全环保处报告，同时作业队伍要向所属的上级部门报告。3.2地层可钻性分级及地层压力预测3.2.1地层可钻性分级地层ABCDEF3F2JF2KF1QJ可钻性值0.611.392.1633.57.35.24.93.2.2压力剖面预测3.3井身结构钻探目的层为灰岩地层，确定完井方法为先期裸眼完井。根据地质情况钻达目的层过程中不受盐岩，高压水层等复杂地层影响，故井身结构设计按地层压力和破裂压力剖面进行。井深结构设计有关系数名称Sg/cm3gSg/cm3fSg/cm3kSg/cm3NPMPaaPMPa数值0.050.050.030.051520来源理论计算理论计算区域资料统计区域资料统计区域资料统计区域资料统计钻井液的压力体系最大钻井液密度bpmamaxSx(2-1)式中max——某层套管钻进井段中所用最大泥浆密度，3g/cm；pmax——该井段中所用地层孔隙压力梯度等效密度，3g/cm；bS——抽吸压力允许值的当量密度，取0.0363g/cm。发生井涌情况fnk=pmax+bS+Sf+niHSHkpmax(2-2)fnk——第n层套管以下井段发生井涌时，在井内最大压力梯度作用下，上部地层不被压裂所应有的地层破裂压力梯度，3g/cm；niH——第n层套管下入深度初选点，m；kS——压井时井内压力增高值的等效密度,取0.063g/cm；sf——地层压裂安全增值，取0.033g/cm。校核各层套管下到初选点时是否会发生压差卡套3pminbpmaxmm210)(81.9SHPr(2-3)rnp——第n层套管钻进井段内实际的井内最大静止压差，MPa；minp——该井段内最小地层孔隙压力梯度等效密度，3g/cm；P——避免发生压差卡套的许用压差，取12MPa；mmH——该井段内最小地层孔隙压力梯度的最大深度，m。套管层次的确定1.确定油层套管下入深度H1因为井深H=2460m,所以油层套管下入深度H1=2460m。2.确定第技术套管下入深度H2(1)初选点Hi2试取Hi2=310m参考临井基本参数,310f=1.60g/cm3,pmax=1.12g/cm3由公式2-2f2k=1.12+0.036+0.03+310060.02460f2k=1.573(g/cm3)因为f2k950f且相近，则初选点下入深度H2i=310m。(2)校核H2i=310m在此井段,pmax=1.12g/cm3,pmin=0.85g/cm3,Hmm=163m。由公式2-3P2r=9.81163×(1.12+0.036-0.85)103P2r=0.17126(MPa)因为P2rP,所以不会产生压差卡套,则确定此级套管的下入深度310m。3.确定第表层套管下入深度H3(1)试取Hi3=80m参考临井基本参数，pmax=0.85g/cm3,80f=1.50g/cm3。参考邻井资料的钻井液性能指标的数据：在0-163m的井段上钻井液的密度范围为1.1-1.2g/cm3,在这里我们试取钻井液密度为1.15g/cm3由公式2-2和2-1f3k=1.15+0.03+80160310f3k=1.4125(g/cm3)因为f3k200f且相近，则初选点下入深度Hi3=40m。(2)校核H3i=80m在此井段,pmax=0.85g/cm3,pmin=0.85g/cm3,Hmm=80m。由公式2-3r3P=9.8180(1.2-0.85)103r3P=0.27468(MPa)因为r3PP,所以不会产生压差卡套,则确定此级套管下入深度为80m。套管尺寸与井眼尺寸的选择与配合1.查《钻井手册(甲方)》，选择以下钻头与套管如下：表2-1钻头与套管的选择井号项目钻头尺寸(mm)下深(m)套管外径(mm)SJ0089表层444.580339.7SJ0089技术215.9310244.5SJ0089油层215.92000139.7第四章钻具设计4.1钻铤的设计根据五兹和鲁宾斯基理论得出，允许最小钻铤的最小外径为：允许最小钻铤外径=2倍套管接箍外径-钻头直径。钻铤长度取决于选定的钻铤尺寸与所需钻铤重量。4.1.1所需钻铤重量的计算公式m=bfmKSW（3-1）m——所需钻铤的重量，kN;Wm——所需钻压；Sf——安全系数,此取Sf=1.2；Kb——浮力系数；Lc——所需钻铤的长度,m；Ldp——所需钻杆的长度，m；qc——每次开钻所需钻铤单位长度重量；N——每次开钻所需钻铤的根数；每根钻铤的长度9.1m。4.1.2计算钻柱所受拉力的公式1．钻柱所受