高石101井钻井工程设计--大学毕业设计论文.doc

中国石油 高石101井钻井工程设计目 录1 工程设计11.1 工程地质复杂情况及钻井风险11.2 钻井液密度设计21.3 井身结构设计21.4 钻机选型及钻井主要设备41.5 轨迹设计及控制措施51.6 钻具组合设计101.7 钻井液设计231.8 钻头及钻井参数设计321.9 井控设计331.10 取心设计451.11 地层破裂压力和承压能力试验461.12 中途测试技术要求471.13 测井技术要求471.14 油气层保护设计481.15 固井设计481.16 各次开钻或分井段施工重点要求561.17 完井设计591.18 钻井进度计划612 健康、安全与环境管理612.1 基本要求612.2 健康、安全与环境管理体系要求622.3 硫化氢安全防护应急计划制定要求622.4 培训及应急演练要求632.5 健康管理要求642.6 安全管理要求642.7 环境管理要求643 相关钻井技术标准、规范及法规66西南油气田分公司 2014年07月01日中国石油 高石101井钻井工程设计 第 22 页 共66页1 工程设计1.1 工程地质复杂情况及钻井风险高石101井位于四川盆地乐山龙女寺古隆起高石梯构造以南高石19井区以东，本井油、气、水显示及复杂主要参考包12、包20、岳133、荷深1、高石6、高石7井，预测本井井下风险、复杂及难点如下： 沙一凉高山地层垮塌严重高石6井1.09g/cm3钻井液钻至沙二底部1108m井下掉块，密度提高到1.28g/cm3，在沙一和凉高山钻进中，井下仍有掉块，为稳定井壁，钻至凉高山密度提高至1.53g/cm3。 雷口坡嘉陵江可能钻遇大段石膏层，预防缩径卡钻高石1井雷二段、雷一段石膏层发生两次卡钻，处理两次卡钻事故耗时7.5d，高石2井钻至雷一石膏层也发生卡钻。 栖霞灯影组地层单只钻头进尺少，机械钻速低从高石梯-磨溪实钻资料分析，龙潭、奥陶系上部地层岩性泥质重、塑性强，PDC钻头难以吃入，机械钻速低；寒武系和震旦系部分，地层石英含量重、研磨性特别强，钻头磨损严重，寿命短。 栖霞-灯影组井漏严重高石6井筇竹寺井漏失返，发生在与灯四交界带；高石2、6井灯四由于钻遇裂缝带上，出现井漏失返，高石1井、高石2井灯三层均发生放空性井漏。 高温、高压、含硫，钻井作业安全风险大预计高石101井的井底最高温度达162.2左右，嘉二2奥陶系、沧浪铺筇竹寺均为高压地层，雷口坡震旦系地层含H2S(高石6井龙王庙组硫化氢含量为61.11g/m3，灯四上段硫化氢含量为14.91g/m3，灯四下段硫化氢含量为13.07g/m3，高石10井灯四段硫化氢含量为15.9g/m3)。1.2 钻井液密度设计1.2.1 地层孔隙压力预测层 位井深m地层孔隙压力MPa地层孔隙压力系数资料来源沙溪庙凉高山0159015.581.0自流井1590187021.991.2包12、岳133须家河嘉二31870298040.891.4岳140、岳133、包12、包3嘉二2奥陶系2980478093.692.0高石2、高石7、高石19、荷深1、包30、包33洗象池龙王庙4780513080.441.6高石6、高石9、磨溪8、磨溪11、磨溪9、宝龙1、荷深1沧浪铺筇竹寺51305505107.902.0高石6、高石7灯影组5505580062.521.1高石6、高石9、高石101.2.2 钻井液密度设计层位井段m地层压力当量密度g/cm3密度附加值g/cm3钻井液密度g/cm3沙溪庙遂宁组0301.001.051.1遂宁组沙溪庙305001.001.051.1沙溪庙50012501.001.051.1沙溪庙凉高山125015901.001.271.35自流井159018201.200.070.151.271.35自流井嘉二3182029701.400.070.151.471.55嘉二3桐梓组297048002.000.070.152.072.15洗象池龙王庙480051701.602.072.15沧浪铺灯四顶517056362.000.070.152.072.15灯四灯三563659961.100.070.151.171.251.3 井身结构设计1.3.1 井身结构设计数据表开钻次序井段m钻头尺寸mm套管尺寸mm套管程序套管下入地层层位套管下入深度m水泥返高m一开30660.4508导管遂宁组0290二开500444.5339.7表层套管沙溪庙04980三开2970311.2244.5技术套管嘉二3029680四开5636215.9177.8油层回接027500177.8油层悬挂灯四顶275056342650五开5996149.2127尾管悬挂灯三5434599453341.3.2 井身结构示意图1.3.3 井身结构设计说明开钻次序套管尺寸mm设计说明一开508.0660.4mm钻头钻至30m下入508.0mm导管，封隔地表窜漏层及垮塌层。二开339.7444.5mm钻头钻至500m下入339.7mm套管，封隔可能存在的浅层地下水及窜漏层，安装钻井井口。实际下深应根据岩性情况进行合理调整，确保套管鞋坐在硬地层上，原则上不少于设计深度。三开244.5311.2mm钻头钻至嘉二3中部见云岩下入244.5mm技术套管，封隔上部相对低压、漏失、垮塌层，为下部高压层安全钻进创造条件。四开177.8215.9mm钻头钻至震旦系顶部垂深3m下入177.8mm油层套管，封隔上部高压层，为储层段安全钻进创造条件，设计采用先悬挂，钻完目的层后再回接。五开127.0149.2mm钻头钻至完钻井深，下127mm尾管，射孔完成目的层。1.4 钻机选型及钻井主要设备序号设备或部件名称规格型号主参数单位数量一复合钻机ZJ707000m1套1井架JJ450/45/K64500kN1套2底座DZ450/9-KS94500kN1套3绞车JC701470kW1套4天车TC-450-4500kN1套5游车/大钩YC-4504500kN1套6水龙头SL-4504500kN1套7转盘ZP-37.54500kN1套8柴油机G12V190PZLG-3810kW4台9发电机TAD1631GF400kW2台10SCR或VFD控制系统1套11机械传动装置BC1600/41套12钻井泵F-16001600HP2台13循环罐8.5*2.6*2.440m35台14振动筛GX-1210m3/h3台15除气器ZCQ1.5/5240m3/h1台16除砂器ZQJ-2502200m3/h1台17除泥器ZQJ-100102854L/s1台18离心机LW355-1250N40m3/h1套19离心机JL40-DZ40m3/h1套20离心机LW355-1250N40m3/h1套21加重泵、混合漏斗150NSP55kW2套22液气分离器SB1-34-J1Mpa1套23电动压风机SPE-306X1MPa2台24钻井参数仪1套25顶驱1台二救生及消防1消防房及消防工具8.0*2.8*2.85按标准配置2二层台逃生装置3钻台紧急滑道4可燃气体监测仪台按标准配置三硫化氢防护设备1固定式H2S监测仪套按标准配置2便携式H2S监测仪套按标准配置3空气呼吸器套按标准配置4空气压缩机台按标准配置5大功率防爆排风扇台按标准配置6点火装置台按标准配置7小型汽油发电机台按标准配置注：244.5mm固井后请示甲方安装顶驱。1.5 轨迹设计及控制措施1.5.1 靶区要求靶心数据设计分层靶点设计层位设计靶点垂深m靶点测线位置靶心坐标，m靶区半径m靶心方位()靶心距mXY震顶550523520大于400m1.5.2 轨迹设计本井区磁偏角-2.29,子午线收敛角0.33，施工中应对实测井眼方位进行仔细校正。轨迹设计中未含补心高度。1.5.2.1 剖面设计表测深m井斜()网格方位()垂深m北坐标m东坐标m视平移m狗腿度(/30m)闭合距m闭合方位()4790.000.00235.004790.000.000.000.000.000.000.005045.5235.77235.005029.24-44.29-63.2577.214.2077.21235.005631.9135.77235.005505.00-240.90-344.04420.000.00420.00235.005995.5135.77235.005800.00-362.82-518.16632.550.00632.55235.001.5.2.2 轨迹设计明细表测深m井斜()网格方位()垂深m北坐标m东坐标m视平移m狗腿度(/30m)闭合距m闭合方位()0.000.00235.000.000.000.000.000.000.000.004790.000.00235.004790.000.000.000.000.000.000.004800.001.40235.004800.00-0.07-0.100.124.200.12235.004830.005.60235.004829.94-1.12-1.601.954.201.95235.004860.009.80235.004859.66-3.43-4.895.974.205.97235.004890.0014.00235.004889.01-6.97-9.9612.164.2012.16235.004920.0018.20235.004917.82-11.74-16.7720.474.2020.47235.004950.0022.40235.004945.96-17.71-25.3030.884.2030.88235.004980.0026.60235.004973.25-24.85-35.4843.324.2043.32235.005010.0030.80235.004999.56-33.11-47.2857.724.2057.72235.005040.0035.00235.005024.74-42.45-60.6374.014.2074.01235.005045.5235.77235.005029.24-44.29-63.2577.214.2077.21235.005070.0035.77235.005049.10-52.49-74.9791.520.0091.52235.005100.0035.77235.005073.44-62.55-89.33109.060.00109.06235.005130.0035.77235.005097.78-72.61-103.70126.590.00126.59235.005160.0035.77235.005122.12-82.67-118.07144.130.00144.13235.005190.0035.77235.005146.46-92.73-132.43161.670.00161.67235.005220.0035.77235.005170.80-102.79-146.80179.210.00179.21235.005250.0035.77235.005195.14-112.85-161.16196.740.00196.74235.005280.0035.77235.005219.48-122.91-175.53214.280.00214.28235.005310.0035.77235.005243.82-132.97-189.89231.820.00231.82235.005340.0035.77235.005268.16-143.02-204.26249.360.00249.36235.005370.0035.77235.005292.50-153.08-218.63266.890.00266.89235.005400.0035.77235.005316.84-163.14-232.99284.430.00284.43235.005430.0035.77235.005341.18-173.20-247.36301.970.00301.97235.005460.0035.77235.005365.52-183.26-261.72319.510.00319.51235.005490.0035.77235.005389.86-193.32-276.09337.040.00337.04235.005520.0035.77235.005414.20-203.38-290.45354.580.00354.58235.005550.0035.77235.005438.54-213.44-304.82372.120.00372.12235.005580.0035.77235.005462.88-223.50-319.19389.650.00389.65235.005610.0035.77235.005487.22-233.56-333.55407.190.00407.19235.005631.9135.77235.005505.00-240.90-344.04420.000.00420.00235.005640.0035.77235.005511.56-243.61-347.92424.730.00424.73235.005670.0035.77235.005535.90-253.67-362.28442.270.00442.27235.005700.0035.77235.005560.24-263.73-376.65459.800.00459.80235.005730.0035.77235.005584.58-273.79-391.02477.340.00477.34235.005760.0035.77235.005608.92-283.85-405.38494.880.00494.88235.005790.0035.77235.005633.26-293.91-419.75512.420.00512.42235.005820.0035.77235.005657.60-303.97-434.11529.950.00529.95235.005850.0035.77235.005681.94-314.03-448.48547.490.00547.49235.005880.0035.77235.005706.28-324.09-462.84565.030.00565.03235.005910.0035.77235.005730.62-334.15-477.21582.570.00582.57235.005940.0035.77235.005754.97-344.20-491.58600.100.00600.10235.005970.0035.77235.005779.31-354.26-505.94617.640.00617.64235.005995.5135.77235.005800.00-362.82-518.16632.550.00632.55235.001.5.2.3 垂直剖面图投影方位：2351.5.2.4 水平投影图1.5.3 轨迹控制措施1.5.3.1 轨迹控制与监测表段名斜井段m垂深m增斜率(/30m)井斜()视平移m钻井方式监控方式直井段04790047900单点测斜仪/电测定向增斜段47905045.52479050294.2035.7777.21弯螺杆MWD稳斜段5045.525995.515029580035.77632.55转盘MWD1.5.3.2 井眼轨迹控制措施 直井段(04790m)开钻前必须对设备进行全面检查，天车、转盘，井口三者的中心线在一条铅垂线上，偏差不大于10mm。领眼钻进井段每接一根单根都必须用平衡锤对方钻杆校直，保证方钻杆中心对准转盘中心。本井段设计采用钟摆组合钻进，加强井眼轨迹监测，每钻进100m左右单点测斜一次，根据实测数据加强分析，及时调整钻井措施，尽可能减少上部井段井斜和位移。钻至造斜点井深后大排量循环冲洗井底，起钻前必须投测多点测斜仪，测得相应井段轨迹数据，为制定下步定向钻井措施提供依据。定向作业前按设计要求调整钻井液性能、对上部直井段进行通井，确保不喷不漏、井壁稳定、井眼通畅、井底清洁。增斜段(47905046)作业前定向井技术服务方应制定详细的施工设计，现场定向井工程师根据地质靶区要求和实际钻后坐标、补心高度及上部井段实钻情况对设计轨迹及措施进行合理调整，并向相关作业方进行现场技术交底。设计在4790m(洗象池)定向钻进，定向方位235，狗腿度控制在4.2/30m左右，钻至5046m将井斜增至35.77后，稳斜钻进。定向组合钻具入井后应控制下放速度，不得猛刹猛放，若遇阻应上提钻具、转动不同方向下放；严禁划眼和悬空处理钻井液。定向钻进作业前应活动钻具消除反扭矩，保证工具面准确。定向造斜钻进期间采用MWD无线测斜仪监测轨迹，测量间距不超过30m；根据造斜情况及时合理调整定向参数和钻井措施，确保井眼轨迹平滑。若井下情况复杂，需要通井和划眼时，原则上采用上一趟钻具结构，如因实际情况必须改变钻具结构时，该钻具的刚性必须小于上趟钻具的刚性。3、稳斜段(50465636m)定向作业结束后，必须分别用单、双稳定器组合对造斜段进行通井、划眼，以保证井眼通畅；入井稳定器必须选用定向井专用稳定器。更换钻具组合后应加密(3050m)轨迹监测，根据测斜结果按轨迹需要及时调整下部钻具结构和钻井参数；当钻具结构特性符合井眼轨迹要求时可适当放宽监测间距。50465636m稳斜井段长，钻进中密切注意轨迹监测，根据上部井段实钻情况，及时进行轨迹预测，及时调整稳定器位置，或提前进行定向，保证地质目标实现。钻到筇竹寺页岩段，为防止筇竹寺黑色页岩地层垮塌卡钻，可欠尺寸的稳定器钻进，钻进中必须搞好钻井液的防塌性能，若发现掉块，应取掉稳定器或采用单稳定器过筇竹寺黑色页岩。斜井段易形成岩屑床，钻进中必须保证安全携砂排量，并根据扭矩、摩阻和返出砂样的变化及时采取有效措施清除岩屑床，分段循环时坚持连续活动钻具，禁止定点循环。 产层段(56365996m)实钻中可根据上部井段实际井斜、方位和地质靶区要求灵活调整。在149.2mm井眼钻进中为减低循环压耗，在本井段施工中尽可能减少加重钻杆，同时调整好钻井液流变性，以减小钻进泵压，确保顺利定向钻进。在该段钻进中，防止沉砂卡钻是重点，应坚持使用大排量携砂(排量尽可能大于10L/s)，一旦发现摩阻扭矩增大，有沉淀床存在，要及时进行短起下钻和进行分段循环，减少岩屑床，确保安全钻进。斜井段易形成岩屑床，钻进中必须保证安全携砂排量，并根据扭矩、摩阻和返出砂样的变化及时采取有效措施清除岩屑床，分段循环时坚持连续活动钻具，禁止定点循环。施工中应根据实钻井眼轨迹需要，合理调配钻具组合，确保在目标靶体内钻进。1.3.4 定向井专用工具表见相应的施工设计。中国石油 龙岗9井钻井工程设计 第10页 共56页中国石油 龙岗9井钻井工程设计 第10页 共56页中国石油 龙岗9井钻井工程设计 第10页 共56页中国石油 龙岗9井钻井工程设计 第10页 共56页1.6 钻具组合设计1.6.1 钻具组合设计表开钻次序一开井段，m030钻具组合图钻具名称外径mm内径mm长度m累计长度m累计重量kN抗拉抗挤抗拉余量kN钻铤228.676.21822.7966.03减震器22944.7913.83钻头660.40.790.792.41开钻次序二开井段，m30500钻具组合图钻具名称外径mm内径mm长度m累计长度m累计重量kN抗拉抗挤抗拉余量kN斜坡钻杆S135127108.6331.03500458.097.0530.842448.01钻铤165.171.4454168.97362.05随钻震击器2034.6114.97288.61钻铤203.271.4454110.37278.35钻铤228.676.23656.37157.93稳定器4421.820.3753.53钻铤228.676.2918.5753.53无磁钻铤228.676.299.5727.43钻头444.50.570.571.33开钻次序三开井段，m5002970钻具组合图钻具名称外径mm内径mm长度m累计长度m累计重量kN抗拉抗挤抗拉余量kN斜坡钻杆S135127108.62791.1629701171.482.762.61734.62钻铤165.171.4454178.84361.77随钻震击器2034.6124.84288.33钻铤203.271.4454120.24278.06钻铤228.676.22766.24157.64旁通阀228.60.539.2479.34钻铤228.676.21838.7479.34稳定器3101.820.7427.14无磁钻铤228.676.2918.9427.14止回阀2290.59.941.04螺杆钻具244.599.440.94钻头311.20.440.440.94开钻次序四开井段，m29704010钻具组合图钻具名称外径mm内径mm长度m累计长度m累计重量kN抗拉抗挤抗拉余量kN斜坡钻杆S135127108.63780.340101406.62.31.381499.5钻铤165.171.4427229.7309.93随钻震击器165.13.7202.7273.21钻铤165.171.44162199267.77旁通阀165.10.53747.45钻铤165.171.441836.547.45稳定器215218.522.97无磁钻铤165.171.44916.520.47止回阀165.10.57.58.23螺杆钻具1726.777.63钻头215.90.30.30.34开钻次序四开井段，m40104790钻具组合图钻具名称外径mm内径mm长度m累计长度m累计重量kN抗拉抗挤抗拉余量kN斜坡钻杆S135127108.6454047901656.411.951.151249.69钻铤165.171.4427250339.36随钻震击器165.13.7223302.64钻铤165.171.44162219.3297.19旁通阀165.10.557.376.87钻铤165.171.443656.876.87稳定器215220.827.91钻铤165.171.44918.825.41无磁钻铤165.171.4499.813.17止回阀165.163.50.50.80.93钻头215.90.30.30.34开钻次序四开井段，m47905046钻具组合图钻具名称外径mm内径mm长度m累计长度m累计重量kN抗拉抗挤抗拉余量kN斜坡钻杆S135127108.64817.850461704.481.891.081201.62钻铤165.171.4427228.2306.84随钻震击器165.13.7201.2270.12钻铤165.171.44162197.5264.67旁通阀165.10.535.544.35钻铤165.171.44183544.35无磁钻铤165.171.4491719.87定向接头165.10.587.63止回阀165.10.57.57.63弯螺杆钻具1656.777.63钻头215.90.30.30.34开钻次序四开井段，m50465636钻具组合图钻具名称外径mm内径mm长度m累计长度m累计重量kN抗拉抗挤抗拉余量kN斜坡钻杆S135127108.6541156361874.271.720.971031.83钻铤165.171.4427225304.54随钻震击器165.13.7198267.82钻铤165.171.44162194.3262.38旁通阀165.10.532.342.06钻铤165.171.441831.842.06稳定器215213.817.58无磁钻铤165.171.44911.815.08稳定器21522.82.84止回阀165.10.50.80.34钻头215.90.30.30.34开钻次序五开井段，m56365996钻具组合图钻具名称外径mm内径mm长度m累计长度m累计重量kN抗拉抗挤抗拉余量kN斜坡钻杆S135127108.62654.7959961560.32.073.381345.8斜坡钻杆S13588.970.2130873341.21790.142.812.381205.16钻铤120.757.1554254.21179.53随钻震击器1206.5200.21141.73钻铤120.757.15162193.71136.71旁通阀120.70.531.7123.31钻铤120.757.151831.2123.31稳定器1481.813.2110.71无磁钻铤120.757.15911.418.55稳定器1481.82.412.25止回阀120.70.40.610.09钻头149.20.210.210.091.6.2 钻具强度校核图钻具强度校核井段（030m