中国地质大学（北京）10021011班XX省XX区块勘探项目A4井钻井工程设计书中国地质大学（北京）10021011班2014年03月XX省XX区块勘探项目A4井钻井工程设计书编写人：段云星 学 号：1002101111编写单位：中国地质大学10021011班项目单位：中国地质大学10021011班2014年03月目录1地质设计摘要21.1A4井基础数据21.2地质分层22井身结构设计22.1压力预测分析22.2井身结构设计依据22.3两开井身结构设计22.4井身结构设计说明22.5井身结构示意图23固井工程设计23.1套管柱强度设计23.1.1计算23.1.2套管柱设计说明23.1.3各层套管固井质量要求23.2套管柱管串结构23.3水泥及水泥浆设计23.4注水泥准备及作业要求24钻柱设计24.1钻柱组合设计24.2钻柱组合强度设计24.3钻具组合设计24.4复合钻井防斜打快机理24.5直螺杆钻具组合防斜机理24.6钻具组合设计25钻井设备选择26钻井液设计26.1钻井液体系选择26.2钻井液密度确定27钻进参数设计27.1钻头选型设计27.2机械破岩参数设计27.2.1钻压、转速确定的一般原则27.2.2采用最优关系方程确定W，n27.3水力参数设计28油气井压力控制28.1一开井口装置28.2二开井口装置28.3井控管汇28.4井控装置和套管试压28.5井控设备的安装要求28.6中途测试井控要求28.7测井井控要求28.8油气井控制的主要措施29各次开钻或分井段施工重点要求及注意事项29.1一开钻进重点要求及注意事项29.2二开钻进重点要求及注意事项210地层压力监测要求211地层漏失试验211.1地漏试验要求211.2地漏试验程序212油气层保护212.1钻井中损害油气层的工程因素212.2保护油气层的钻井液技术212.3保护油气层的钻井工艺技术212.4保护油气层的固井技术213完井井口装置要求214健康、安全与环境管理214.1基本要求214.2健康、安全与环境管理体系要求214.3关键岗位配置要求214.4健康管理要求214.5安全管理要求214.6环境管理要求215钻井进度计划215.1机械钻速预测215.2钻井进度计划216成本预算216.1主要消耗材料计划216.2钻井成本计划216.3钻井技术经济指标21 地质设计摘要1.1 A4井基础数据井 名：A4井 别：探井井口坐标 ：地面海拔m 70纵（）m 4275165 横（）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凹陷井 型：直井设计井深：3750m目的层位：QJ完钻层位：QJ （进入 QJ 250m完钻未穿）钻探目的：了解XX构造含油气情况，扩大勘探区域，增加后备油气源完钻原则：进入 QJ 250m完钻完井方法：先期裸眼注：以上井深以转盘面作为深度零点，转盘面高度5m。1.2 地质分层层位代号底界深度，m分层厚度，m主要岩性描述故障提示A180砾岩层夹砂土,未胶结渗漏B600420上部砾岩,砂质砾岩,中下部含砾砂岩渗漏C1000400中上部砺砂岩、夹泥岩和粉砂质泥岩；下部砺状砂岩，砺砂岩、泥岩、粉砂质泥岩不等厚互层防塌D1600600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QJ3750(未穿)250深灰，浅灰色灰岩为主，间夹褐，砖红色泥岩防漏、喷、卡2 井身结构设计2.1 压力预测分析（此部分数据在设计题目中未给出，为从其他地质设计中借鉴以便于设计计算）综合分析本构造已钻井实钻资料和开发资料，预测出地层孔隙压力、地层破裂压力的压力梯度情况，由实钻资料和开发资料可以看出，该构造属正常压力地层，且安全窗口较大。预测地层压力数据表如表2.1所示，预测的压力剖面如图2.1所示。钻进过程中应加强随钻测量，以实钻监测为准。 表2.1 设计井地层压力预测数据表图 2.1 压力预测结果图 井深mGp当量钻井液密度g/cm3Gf当量钻井液密度g/cm300.9501.2805000.9501.42010000.9501.53015000.9501.60020000.9501.68025000.9501.75030000.9501.83032000.9101.86034000.9041.90035000.9051.92036000.8981.95037000.9051.97038000.9051.9902.2 井身结构设计依据井身结构设计要求先遵循钻井设计的基本原则，依据已知的基础数据和资料，设计套管的下入深度和层次，结合后续完井工艺的要求，确定出井身结构。1) 设计主要依据为：（1）根据井身结构设计方法（SY/T5431-1996）。（2）依据该断块钻井地质设计提示的钻遇地层、气水显示、地压梯度预测、故障提示。（3）A4邻井钻井井史资料分析。2) 井身结构设计原则（1）安全第一的原则探井钻进，对于压力预测把握不足的地层采取保守的技术措施和方案；保证同一井段地层压力系统平衡，避免出现喷漏在同一裸眼中；为保证安全钻进，用套管封住复杂井段地层，如易漏、易垮塌、易缩径和易卡钻地层；井内钻井液液柱压力和地层压力之间的压差不宜过大，以免发生压差卡钻；（2）保护油气层、取全取准地质资料的原则有效的保护油气层，使不同压力梯度的油气层尽可能少受泥浆污染损害。（3）低成本的原则设计合理的各开完钻深度，表层套管下深要求进入基岩不少于20m，满足钻具组合长度的要求，并考虑一定的余量。避免漏、喷、涌、卡等复杂情况产生，为全井顺利钻进创造条件。3）套管下入深度由于该区块的安全窗口大，故可快速而安全地钻穿地层直到储层，为了简化套管层次、缩短钻井周期和节约钻井成本采用了两开的井身结构设计。由于A地层为砾岩层夹砂土且未胶结，为防止地表水受污染及在钻表层井眼时将钻井液从地表水引导到钻井装置平面上来，将导管长度设计为50m。根据地质资料显示，C、D地层的夹层较多，且斜层理发育，故将表层套管的下入深度设计为650m，油层套管下入深度为3750m。表层套管和油层套管下入深度验证：本设计所使用的工程数据为：井身结构设计有关系数名称（抽吸压力系数）g/cm3（激动压力系数）g/cm3（破裂压力系数）g/cm3（井涌量）g/cm3（正常压差） MPa（异常压差） MPa数值0.050.050.030.051520来源理论计算理论计算区域资料区域资料区域资料区域资料由图2-1得钻遇最大地层压力当量密度为pmax=0.950 g/cm3且从井口到井深3000m均为此值。则设计地层破裂压力当量密度由下式确定。 由上式可知，无论油层套管下入深度H1为何值，在H1深度处的设计地层破裂压力密度都为0.958 g/cm3且都小于该区块的预测地层破裂压力。故油层导管可考虑3750为油层套管下入深度的初选点。现验证油层套管下入深度初选点3750m是否有卡套管危险。在井深3750处地层压力梯度为0.905 g/cm3，以及3000m以上属正常地层压力，该井段内的最小地层压力梯度当量密度为0.950 g/cm3，则=（注：由于该区块是异常低压地层）。所以油层套管下入井深3750m无卡套管危险。再由油层套管下入深度3750m处地层压力梯度，给定0.05 g/cm3的溢流条件，井深650m处的预测地层破裂压力梯度为1.453 g/cm3，验证当表层套管下入深度为650m时有无卡套管危险。由下式确定： 故无卡套管危险。综上所述，本井的井身结构设计为：两开的井身结构，设计井深为3750m，导管下深50m，表层套管下深650m，油层套管下深3750m。2.3 两开井身结构设计根据计算结果，采用两开的套管程序：用444.5mm钻头钻A地层至55m处停钻并下入339.7mm的导管50m。一开用311.1mm钻头钻穿B地层至C地层655m处下入244.5mm表层套管至650m；二开用215.9mm钻头钻至QJ地层至设计井深3750m，穿过储层，下入177.8mm油层套管至3750m。两开井身结构设计表开钻程序钻头程序套管程序水泥浆返深井眼尺寸(mm)完钻深度(m)尺寸(mm)下入井段(m)导管444.555339.750地面一开311.1655244.5650地面二开215.93750177.83750地面2.4 井身结构设计说明（1）用444.5mm钻头钻开A地层上部的疏松地层55m，下入339.7mm导管50m支撑地表疏松井壁和保护地表水。（2）一开采用311.1mm的钻头钻至655m，封隔A和B地层，进入C地层，下入244.5mm表层套管封堵易漏、易塌地层，安装井口装置，为二开钻进提供井控支撑。（3）二开采用215.9mm钻头钻穿E至F1地层，进入QJ层钻至井深3750m完钻，下入177.8mm油层套管封堵易漏、易塌地层，安装井口装置。2.5 井身结构示意图180DA一开311.1mm钻头655m244.5mm表管650m二开215.9mm钻头3750m177.8mm油管3750m 0地层深度m地层分