φ7.7m钻井法一钻成井施工经验分析
φ7.7m钻井法凿井一钻成井施工技术分析
蔡鑫
（中煤矿山建设集团有限责任公司钻井工程处安徽淮北 235044）摘要:本文通过对井壁悬浮下沉到底后和第一段高固井施工过程可能出现失稳现象的分析，并采取适当的防范措施，成功地预防了井壁失稳现象。现将施工中得出的经验进行总结和分析，以供借鉴。
关键词:钻井井壁；悬浮下沉；施工技术
1、国内外钻井技术概况
国外从十九世纪开始采用钻井法开凿井筒，在西欧至20世纪中叶，用霍尔格曼钻机钻了40余个井筒，但一般钻井直径都较小，钻井深度较浅，最大钻井直径7.53m，深度422m。前苏联采用各种钻井机先后钻凿170个井筒，其中20世纪50年代研制的y3TM 型分级扩孔钻机，设计可在较软岩层钻直径8.75m，深800m的井筒。美国由于地下核实验的需要，曾采用钻井法凿了数百个直径1.2m～1.8m的实验井，最深达1700m。美国休斯公司上世纪80年代研制CSD-300型钻机，设计最大钻井直径6.0m，最大钻井深度600m，但仅在澳大利亚西部的镍矿岩层中，钻成一个直径4.267m，钻深663m的风井。上面所说的采用一钻成井技术施工的井筒直径都在4.0m以内，直径超过4.0m的井筒，多采用分级钻井施工。
我国钻井法凿井从上世纪50年代开始研究，1969年在淮北矿区朔里南风井成功地钻凿了我国第一个煤矿井筒，直径为4.3m，深度为92.5m。70年代，我国采用石油配套设备改制的钻机先后建成了十多个煤矿井筒。但一般直径较小，深度较浅。之后我国先后研制了ND-1、BZ-1、SZ-9/700、AS-9/500等型煤矿竖井专用钻井机，最大提升力为300t，转盘扭矩300KNm，钻井直径9.0m，钻深700m；80年代，我国从德国引进了两台L-40/800型钻井机，钻机设计最大钻井直径8.0m，钻井深度600m，提升能力300t，转盘扭矩420KNm，但超前钻孔直径均未超过4.0m。2008年，我国采用自行研制的AD130/1000型竖井钻机采用一钻成井技术完成了淮北矿业集团袁店一矿南风井井筒的施工，该井钻井直径7.1m，钻井深度301m，为世界上采用一钻成井技术完成的钻井直径最大的井筒。
2、井筒概况
朱集西煤矿是由皖北煤电集团有限公司开发的大型煤矿。位于安徽省淮南市潘集区，设计年产煤400万t，是目前安徽省年产量最高的大型煤矿之一。朱集西煤矿矸石井设计钻井直径7.7m，钻井深度545m，比袁店一矿南风井深244m，钻井直径大0.6m。井筒穿过表土层469.55m，穿过岩石地层75.45m。是一钻成井技术的又一次大跨越，是我国钻井法凿井技术发展与应用的又一里程碑。
2.1地质条件
根据朱集西煤矿勘察地质柱状图，井筒穿过的不同地层厚度情况如下：
表土层：地层厚度469.55m。主要由粘土、砂质粘土和细砂组成，占井深的86.2%；其中粘土层有38层，累计厚度195.55m,占总厚度的35.89%；细砂层有32层，累计厚度为189.75m，占表土层厚度的34.82%。质砂粘土有28层，累计厚度为84.3m，占总厚度的15.47%。粘土层多含粘性及膨胀较强的灰绿色粘土，下部有密实细砂层，较板结，表面光滑质地细密呈硬塑性，在钻进中易造成包钻。砂层以黄色、褐黄色、浅灰绿色为主，砂层固结明显，类似砂岩。
岩石：地层厚度75.45m。井筒的岩层主要由砂岩和泥岩组成，占井深的13.8%；强风化带岩性主要由浅灰、灰黄，黄褐色泥岩为主，局部夹薄层细砂岩，风化裂隙及高角度垂直裂隙较发育，具有水蚀锈斑及方解石充填现象，局部岩石破碎。弱风化带岩性主要以浅灰、青灰、灰黄色粉砂岩为主，具紫色杂斑，局部含砂质与泥质条带，见水平层理与波状层理，常见较多水蚀锈斑，岩石较完整。新鲜岩层以浅灰绿、浅灰色泥岩、粉砂岩为主。上部含有薄煤及炭质泥岩。夹较多的细砂岩薄层。细砂岩呈亮白色石英含量极大，锤击不易碎。
从上述资料中可以看出，朱集西煤矿风井地质条件非常复杂。表土段粘性强，遇水膨胀性强，极易产生膨胀、缩径、卡钻和泥包钻头；岩石段极不稳定，硬度大，产生掉块和塌邦，造成掉钻和卡钻。
2.2 钻井设计方案及钻进情况
原设计钻井方案为1级超前，1级扩孔。超前钻孔直径为 6.0m，第1级扩孔为φ7.7m。根据袁一风井的施工经验，将钻进方案优化为一钻成井。该井自2008年11月26日开钻至2010年1月1日钻进工作全部结束，总钻进时间401天（扣除施工影响11天，实际为390天），平均钻进速度为42.6m/月。
3、施工过程中采取的主要措施
钻井法凿井全部工程在地面操作，凿井工人不需下井，是一种施工机械化水平最高，施工准备期短，用电负荷低，安全可靠，劳动条件好，工程成本低，工程质量好，技术先进的井筒特殊施工方法。根据该井筒的设计参数和地质条件，为保证朱集西煤矿矸石井的顺利施工，在施工过程中采取了如下措施：
（一）、设备改造及技术研究
根据矸石井的地层赋存特征、井筒的设计参数及钻机的技术性能和使用情况，决定选用AD130/1000型竖井钻机，为了确保项目的顺利实施，我们进行了钻机和配套设备的改造工作，主要有：
（1）钻机改造：为满足深大型井筒钻井要求，保证钻进作业的正常、高效、低故障率，我们与洛阳矿山机械研究院联合对AD130/1000型钻机进行改造设计，对液压系统、机械手、西门子S7-300PLC电控程序进行了改造大大提高了钻机的整体性能。
（2）钻机安装方法改进：AD130/1000型竖井钻机安装、拆除时都需要用到100t 大型吊车，同时还需要2台40t吊车配合才能完成，安装成本高，时间长。通过在井架上部加设顶升支座，用油缸通过两次顶升便可完成安装、拆除工作，大大简化了安装、拆除工序，降低了施工成本。
（3）钻具系统改造：采用φ6.0m钻头改制φ7.7m全断面钻头，根据原φ6.0m钻头刀具布置情况，对改制后的φ7.7m钻头的刀具重新进行设计布置，确保钻井效率。
（4）门式起重机电缆卷筒的改造：原300t门式起重机电缆卷筒在收放电缆时用的是同一力矩、用一方向，设计时只按收缆力矩考虑，未考虑放缆力矩，容易拉坏电缆。通过改进，将收缆、放缆分开调速，使电缆收放自如，安全。
（5）选配混凝土自动搅拌站和混凝土输送泵：泵输送砼作为一种自动化程度很高的砼输送工艺，已广泛应用于房屋建筑、道路与桥梁、市政公用、港航等诸多建设领域。而在煤炭建设特别是钻井法施工领域，该工艺近几年才被引入。一直以来，钻井井壁砼均采用较为落后的方法施工，此工艺已远远不能体现施工机械化的特点。为提升钻井法施工的现代化水平，对井壁施工工艺进行革新已经极为必要。在朱集西煤矿矸石井钻井井壁施工之前，泵送砼便以其快速、便捷、高效、经济等堵多优点被确定为工艺革新目标。围绕着目标的实现，朱集西煤矿项目部
进行了一系列的工作，包括项目可行性研究、设备的选型、现场的模拟试验、专用加工件制作、施工方法确定及人员的组织等。
选配HZS-40型标准砼搅拌站，其理论生产率为40m3/h，选配两台HBG60型砼输送泵，一台使用另一台备用，其理论输送量均为60 m3/h。通过合理地组合设备，保证系统持续、稳定运转。
（二）、泥浆固化处理
钻井生产过程中产生的废弃钻井液是一种含粘土(膨润土)及钻屑的稳定胶态悬浮物体，具有高悬物固体、高粘度、PH值中性的流体。因钻井施工产生的泥浆量非常大，直接排放会对土壤、水体、污水处理厂产生不良影响，并危及周围生态环境，甚至可能造成污染事故。采用就地存放方法不仅占地面积大、污染环境, 而且影响后继工程正常进行，同时存在大量的安全隐患，浪费了国家宝贵的土地资源。为改变泥浆高污染、占地大的现状，我们通过联合濮阳市天地人环保工程技术有限公司，应用泥浆固化处理技术将钻井产生的废浆液经接收池缓冲沉降，经污泥泵提升进入污泥破稳一体化装置加药处理，通过加压泵强制固液分离，脱水污泥进入污泥池自然干化后就地填埋，污水进入污水沉降池沉降处理回用或达标排放。该项目的实施，将改变以往处理泥浆的方法，从根本上破坏泥浆的结构性质，并对其进行固化处理，做到达标排放，从而减少土地的占用和对环境的污染，同时还可降低安全风险、节约施工成本，对钻井法施工今后的发展具有重要意义。
（三）、优化施工工艺和钻井参数
针对朱集西煤矿矸石井特点，经过多次反复研究，在认真总结以往钻井施工经验的基础上，详细制定了朱集西煤矿矸石井钻进施工的施工组织设计和安全技术措施。根据地层变化的特点，确定合理的钻压、钻速、扭矩、泥浆冲洗量等一系列钻井参数。在施
工过程中，根据现场实际发现新情况、新问题及时调整和完善相应的钻进参数，不断摸索和总结经验，从而既保证了较快的钻进速度，又保证了安全顺利施工。
3.1钻井参数优化选择：
3.1.1钻压：钻压按下式计算：
()
α
cos
r
R
Kq
P
-
=, KN；
其中K—刀刃重复系数，一般中硬岩取1.4~2.0；超前孔取1.5；扩孔一取2；扩孔二取3。式中：
R、r —钻井半径，m；
а—井底角；
q—比压值，对?=6岩石，推荐q=250kg/cm （实际采用q=100~150kg/cm）。
根据推荐值计算钻压P=1600 KN；钻头重量为2200 KN，泥浆中钻头重量为1830 KN，按泥浆中钻头重量的60%计算钻压P=1099 KN，为保持钻进的垂直度，特别是在钻进软硬交接带时，钻压应再降40~60%，钻压P=440 ~660KN。根据实际值计算钻压P=640~960 KN。因此最大钻压取值应为700 KN。钻压取值表
3.1.2转速：一般以控制钻头外沿切线速度为原则，
国际：μ线=0.67~1.83，m/s；
国内：μ线=0.9~1.308，m/s；
在实际计算时极限值μ线极=2.355m/s。
转速计算按下式：
D
n
π
μ
线
60
=rpm/s；
n线极≤6 rpm/s。
优化设计：结合AD130/1000型竖井钻机的能力和钻具情况，为提高钻进速度，发挥
AD130/1000型竖井钻机的能力，我们将转速值优化为：
（四）、泥浆护壁与控制技术
钻进过程中，使用泥浆临时支护井邦，反循环洗井排渣，地面泥浆重力沉淀、旋流器除砂的排矸净化装置。泥浆性能参数的确定，不仅与地质因素有关，也与测井、井壁下沉、壁后充填等施工工艺密切相关，而且各项性能参数之间是互相关联、互相制约、互相依赖的。我们根据该井井深，岩石层厚，泥浆性能参数波动范围大，控制参数难等特点，研究制定了各施工工序的泥浆参数和控制指标。由于该井钻井深度达545m，井壁节数达106节，井壁下沉和充填时间长，为保证井壁安全顺利下沉和壁后充填质量，采用加钠羧甲基纤维素降调整泥浆的稳定性和胶体率。通过对泥浆的精心处理和维护，在钻井期间，保证了井邦的稳定，提高了钻井效率；在井壁下沉和充填期间，保证了井壁的顺利下沉和充填置换的效果，确保了成井的质量。
5、研究项目完成情况
中煤特殊凿井（集团）公司采用一钻成井技术施工的朱集西煤矿矸石井钻井深度545m，钻孔直径7.7m，成井直径5.2m；通过表土层469.55m，岩石层75.45m。表土层多为粘土，具有粘性强、遇水膨胀性强，极易产生膨胀缩径、卡钻和泥包钻头；岩石层硬度较大且不稳定，很容易出现掉石块，对刀具磨损严重。我公司采用改进型AD130/1000型竖井钻机，通过对钻井工艺、钻进参数、钻具结构、钻头刀具、井壁制作、泥浆护壁、井壁下沉及壁后充填等一系列科研攻关和研究。从2008年8月进点，陆续开展了三通一平、基础设施和设备安装工作，于当年11月底开钻，于2010年1月完成钻井施工任务。成井质量优良，成井偏值172mm，偏斜率0.319‰，有效圆直径φ5.085m；符合国家规范的规定和设计要求，且无漏水现象。
朱集西煤矿矸石井采用一钻成井技术的成功，创造了国内一钻成井深度和直径的记录，在世界同行业内遥遥领先。
水平井钻井技术经验概述
第一章定向井（水平井）钻井技术概述 第一节定向井、水平井的基本概念 1．定向井丛式井发展简史 定向井钻井被（英）T．A．英格利期定义为：“使井筒按特定方向偏斜，钻遇地下预定目标的一门科学和艺术。”我国学者则定义为，定向井是按照预先设计的井斜角、方位角和井眼轴线形状进行钻进的井。定向井相对与直井而言它具有井斜方位角度而直井是井斜角为零的井，虽然实际所钻的直井它都有一定斜度但它仍然 石油管理局的河50丛式井组，该丛式井组长384米，宽115米，该丛式井平台共有钻定向井42口。 2．定向井的分类 按定向井的用途分类可以分为以下几种类型： 普通定向井 多目标定向井 定向井丛式定向井 救援定向井 水平井 多分枝井（多底井） 国外定向井发展简况
（表一）
10．井眼尺寸不受限制 11．可以测井及取芯 12．从一口直井可以钻多口水平分枝井 13．可实现有选择的完井方案 （4）．短曲率半径水平井的优缺点 优点缺点 1．井眼曲线段最短1．非常规的井下工具 2．侧钻容易２．非常规的完井方法 3．能够准确击中油层目标３．穿透油层段短（120—180米）4．从一口直井可以钻多口水平分枝井４．井眼尺寸受到限制
5．直井段与油层距离最小５．起下钻次数多 6．可用于浅油层６．要求使用顶部驱动系或动力水龙头 7．全井斜深最小７．井眼方位控制受到限制 8．不受地表条件的影响８．目前还不能进行电测 第三节定向井的基本术语解释 1）井深：指井口（转盘面）至测点的井 眼实际长度，人们常称为斜深。国外 称为测量深度（MeasureDepth）。 2）测深：测点的井深，是以测量装置 率是井斜角度（α）对井深（L?）的一阶导数。 dα Kα＝─── dL 井斜变化率的单位常以每100米度表示。 8）井深方位变化率：实际应用中简称方位变化率，?是指井斜方位角随井深变化的快慢程度，常用KΦ表示。计算公式如下： dΦ ＫΦ＝─── dL
水平井钻井技术及其在石油开发中的应用
水平井钻井技术及其在石油开发中的应用 经济的快速发展使人们对石油的需求急剧增加以及对环境保护意识的日益增强，如何高效，清洁，经济地开采地下能源已经成为目前继续解决的问题。在此情况下，水平井钻井技术应运而生。它是起源于20世纪80年代并在石油，天然气开发中得到广泛应用的一项综合技术。水平井钻井技术的发展对油井产量提高已经油田采收率提高都起到了只管重要的作用，水平井钻井技术的出现是石油钻井技术方面重大的突破。 水平井技术作为油气田开发的一项成熟，适用技术，在油气田开发中日益得到推广应用，近几年来，随着水平井工艺技术的突破性进展，综合钻井成本逐年下降，经济效益的显著提高，水平井在许多不同油气藏开发中逐步得到广泛应用。本文介绍了水平井的优点及应用范围，论述了水平井的施工技术，并结合钻井工程实例，详细说明了水平井钻井技术在石油开发中的应用，最后点出了水平井钻井技术的应用效果和存在的问题。并得出了相应的结论。 关键词：水平井，钻进工艺，攻关目标水平井钻井技术存在的问题，井眼轨迹控制，随钻测量。
第1章绪论 现在，随着经济的发展，人们对石油的需求越来越大，水平井钻井技术成为最重要的钻井技术之一。在此情况下，水平井钻进技术应运而生。它是起源于20世纪80年代并在石油、天然气开发中得到广泛应用的一项综合性技术。其目的主要是提高石油的产量，降低采油成本。并且随着MWD (随钻测量仪)、PDC (聚晶金刚石复合片钻头)和高效导向螺杆钻具的应用，水平井技术已日趋完善。 总的来说。21世纪水平井钻井技术发展的趋势是向自动化，智能化，轻便化和经济化的方向发展。 传统的公关领域，主要是为钻井施工提供实用心情的工艺技术和装备，目的是提高钻井速度，降低钻井成本。水平井是未来钻井队的主要作业方式，对水品经的研究和发展将成为我们今后的最重要的课题之一，一定要重视和完善。
钻井施工方案
施工方案 一、井深结构 考虑40钻机负荷以及后期大型分段压裂施工工艺，井身结构采用四开，在150米左右钻遇玄武岩，且存在漏失可能，一开井深60米，下入339.7套管利于二开钻进。 二、井身轨迹
结合地层资料在2000-2150米存在灰黑色辉绿岩，采用15°/100m的造斜率自2150米定向可避开该段特殊地层。 三、钻具组合
四、分井段施工重点要求 1、第一次开钻施工重点要求: (1)设备安装要求应符合标准《钻井设备安装技术规范》。井口安装 质量应符合标准《井口安装质量要求》。 (2)第一次开钻技术要求应符合标准《开钻技术要求》。 (3)一开井口要正，井眼要直。 (4)表层套管固井前，循环清洗好井眼，找正并固定好井口，算准方 入和替量，严防替空，管外水泥浆应返至地面，否则应打水泥帽固定。 (5)表层套管固井侯凝12h或水泥强度达到3.5Mpa后方可做井口，作 二开准备。 2、二开直井段钻进施工 2.1.直井段主要防斜快速钻进为主。加强测斜，直井段原则上每50-100m测斜一次,井斜接近标准时，应立即采取措施，进行纠斜并加密测斜。 3、三开斜井段钻进施工 3.1采用 215.9mm钻头造斜钻进，直至入窗。 3.2 测量仪器: MWD、LWD 3.3要求: 10-30m测量一次,精确计算轨迹数据，按设计及时
纠正井眼轨迹；为了保证工具的正常下入，连续点全角变化率≤15°/100m。 3.4钻进措施: A．定向使用1.25°或1.5°单弯螺杆,定向方位一定要准,尽量避免下部扭方位,保证轨迹的圆滑性。随时对比分析实钻井眼轨迹与设计轨迹的偏差，预测下步井段所需的造斜率，造斜率高时，加强划眼措施或适当进行复合钻进，降低造斜率。 B．微增段要减少钻铤数量，复合钻进时要认真预算，增斜率大要倒换钻具，随时调节工具面,调整钻进参数，校正井斜和方位,控制井眼轨迹，使实钻井眼轨迹应控制在安全范围内，发现轨迹超过控制范围，应及时调整，确保顺利入窗。 C钻进中根据需要短程起下钻，勤活动钻具,防止卡钻，杜绝动力钻具长时间定点循环，井斜超过45°后，每钻完一个单根要求划眼1-2遍，特别是定向钻井段，更要勤划眼，确保井眼畅通。 D．加强钻具管理和探伤，确保无钻具疲劳事故发生，正确操作动力钻具，使其正常工作。? E．钻达预定井深后，充分循环洗井，下Φ177.8mm技术套管固井。 4、四开水平段钻井施工 4.1 四开采用Φ152.4mm钻头、单弯螺杆导向钻具配合LWD进行水平段钻进。由于本井水平段长达1000m，后期钻井过程中泵压较高。现场施工时，要密切注意泵压变化，确保施工安全。
开窗侧钻钻井技术
开窗侧钻钻井技术 开窗侧钻钻井技术是在定向井、水平井、小井眼钻井技术基础上发展起来的一种综合钻井技术，在一定程度上代表了钻井工艺的发展水平。利用该技术能使套损井、停产井、报废井、低产井等复活，改善油藏开采效率，有效地开发各类油藏，提高采收率和油井产量，降低综合开发成本；能充分利用老井井身结构对油藏开发再挖潜，充分利用原有的井场、地面采输设备等，减少钻井作业费、节约套管使用费、地面建设费，降低施工成本，缩短施工周期，提高综合经济效益；该技术的推广还有利于环境保护。目前，油藏区块多年的开采，已进入开发后期，由于各种原因造成大量的停产井、报废井；由于地层复杂，勘探和开发难度大，存在大量的套损井、低产井。应用开窗侧钻钻井技术进行老井重钻，使老井复活并增加产能，市场前景广阔，经济和社会效益好，因而该技术在未来具有广阔的发展前景。 一、侧钻的作用及意义 侧钻的作用：1、油气水井侧钻在开发区利用原井眼，完善并保持了部分井网，可减少打部分调整井。 2、在开发区利用原井眼，可利用油气水井侧钻加深层位，获取新的油气流。 3、通过油气水井侧钻，使部分停产井恢复生产，提高油气井利用率及开发效果。 4、侧钻作为井下作业大修主要工艺措施，有利于老区改造挖潜，提高井下作业工艺技术水平。 侧钻意义：1、油藏储层构造及断块复杂，打不到目的层的垂直井 2、因水淹、水窜而储量动用程度差，剩余油具有可采价值的生产井 3、生产过程中油层套管严重破损的停产报费井 4、井下复杂事故以及为满足开发特殊需要等原因的油气水井 二、开窗的方法及类型 定斜器开窗侧钻方法：将一定规格的定斜器送入油层套管内预计开窗的位置固定，然后使用磨铣工具沿定斜器轴线一侧磨铣出一定形状的窗口从窗口钻新井眼的方法。这种方法是常用的常规侧钻开窗方法。 截断式开窗侧钻方法：采用液力扩张式铣鞋在预定井段磨铣切割套管达到开
JPH-373井钻井工程设计(有导眼)
鄂尔多斯盆地杭锦旗东胜气田锦58井区JPH-373井钻井工程设计 中国石油化工股份有限公司华北油气分公司 二○一七年八月
鄂尔多斯盆地杭锦旗东胜气田锦58井区JPH-373井钻井工程设计 设计单位：华北油气分公司石油工程技术研究院设计人： 初审人： 审批单位：华北油气分公司 审核人：梁文龙 审批人： 中国石油化工股份有限公司华北油气分公司 二○一七年八月
设计审批意见 原则同意该设计，同时提出以下要求，请一并执行。 1、本井施工斜导眼完后，着陆点深度均要根据地层变化作相关调整。为加快作业 进度对回填部分斜导眼的轨迹符合率在满足中靶前提下不做严格要求；钻穿导眼目的层后，可根据快速钻进需要改变钻井方式和钻具组合。 2、二开下技术套管间隙较小，井队和固定队应根据实钻情况制定完善的通井、下 套管及固井措施；钻井过程中出现漏失的，下套管前通井需堵漏并做不低于3MPa的承压试验，否则不能下套管，确保固井质量符合要求，特别注意下完套管后固井前循环钻井液排量要控制在环空返速在1.2m/s以上。 3、技术套管固井前钻井队充分作好井眼准备工作，通井正常后方可进行下套管作 业，水泥浆性能试验要取现场水质进行检测。 4、本井完井管柱结合实钻情况和投产方式另行通知。 中国石油化工股份有限公司华北油气分公司 2017年8月
目录 1.设计依据 (1) 2.地质概况 (2) 3.井身结构及套管程序 (6) 4.井眼轨道设计 (8) 5.测量方案及轨迹计算方法 (13) 6.钻井设备及管理要点 (14) 7.钻具组合及强度校核 (16) 8.钻井完井液设计 (21) 9.钻头及钻井参数设计 (26) 10.钻开水平段目的层技术措施 (27) 11.井身质量要求 (27) 12.固井设计 (28) 13.油气井压力控制 (33) 14.复杂情况对策 (47) 15.健康、安全与环境管理要点 (49) 16 弃井要求 (52) 17 风险识别及削减措施 (54) 18.施工进度预测 (57) 19.钻井主要材料计划 (57) 20.资料提交 (58) 附录1：工程应急预案 (59)
1 煤层气水平井钻井工程作业规程
煤层气水平井钻井工程作业规程 The Operation Regulation of Coalbed Methane Horizontal Drilling 1 范围 本标准作为中联煤层气有限责任公司（以下简称中联公司）企业标准，规范了煤层气水平井钻井工程作业全过程的程序和要求。包括水平井钻井工程设计、钻前准备及验收、水平井井眼轨迹控制作业、水平井测量作业、水平井完井作业、水平井钻井工程质量要求、健康、安全与环境管理（HSE）要求、水平井钻井工程资料汇交要求等六项内容。 本标准适用于煤层气勘探开发过程中水平井钻井工程的设计、施工作业、工程质量要求、资料汇交和验收。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 Q/CUCBM 0301 煤层气钻井作业规程 GB/T 8979 污水排放要求 GB/T 11651 劳动保护用品 SY/T 5172 直井下部钻具组合设计方法 SY/T 5272 常规钻井安全技术规程 SY/T 5313 钻井工程术语 SY/T 5322 套管柱强度设计推荐方法 SY/T 5334 套管扶正器安装间距计算方法 SY/T 5358 砂岩储层敏感性评价实验方法 SY/T 5396 石油套管现场验收方法 SY/T 5411 固井设计格式 SY/T 5412 下套管作业规程 SY/T 5435 定向井轨道设计与轨迹控制 SY/T 5526 钻井设备安装技术、正确操作和维护 SY/T 5547 动力钻具使用、维修和管理 SY/T 5618 套管用浮箍、浮鞋 SY/T 5619 定向井下部钻具组合设计作法 SY/T 5672 钻井井下事故处理基本规则 SY/T 5724 套管串结构设计 SY 5876—93 石油钻井队安全生产检查规定 SY/T 5957—94 井场电器安装技术要求 SY/T 5958 井场布置原则和技术要求 SY/T 5964 钻井井控装置组合配套规范 SY/T 6075 评价入井流体与多层配伍性的基础数据 SY/T 6228—1996 油气井钻井及修井作业职业安全的推荐方法中第八章和第10.5、10.6款 SY/T 6283—1997 石油天然气钻井健康、安全与环境管理体系指南 SY/T 6426 钻井井控技术规程 3水平井钻井工程设计
风井钻井施工方案样本
X X 钻井 施 工 方 案 一、风井设计概况
设计净直径为1.6米, 深度为25米。 二、钻井方案设计: 1、钻井技术方案 井筒钻井直径、分级的确定 D Z = D+2( E+e )+α·H Z ≈2.3m 式中: D Z -钻井直径 D-井筒净直径 D=1.6m E-井壁设计最大厚度 E=0.2m e-壁后充填间隙 e= 0.15m α-钻孔偏斜率α= 0.6‰ H Z -钻井深度 H Z =26m 2、钻井分级与钻井深度 井筒净直径Φ1.6m, 钻井直径Φ2.3m, 深度26m, 采用Φ2.3m全断面钻进方案。钻进采用刮刀钻头。钻井深度及破岩特征见表1: 表1、风井井筒钻井钻头破岩参数表 3、钻井设备选型
根据风井的地层赋存特征、井筒的设计参数及钻机的技术性能和使用情况, 决定选用ZSD-250型全液压动力头式钻机施工。其主要技术性能见表2。 表2、 ZSD-250型全液压动力头钻机主要技术性能表 钻井辅助设备 ①空压机 采用北京产SA120A-8.0型螺杆式空气压缩机1台, 额定功率120KW, 额定排气压力0.8MPa。 ②泥浆净化装置 安装1台水力旋流器, 用来降低含砂量, 从而达到施工要求。 ③吊泵 安装1台4PNL型吊泵。在前期钻进过程中, 用于开孔正循环。达到反循环后, 用于排浆和泥浆净化的辅助设备。 ④自吊车 配备自吊车一台, 配合井壁施工。 ⑤壁厚充填机械 选用TBW-850/50型注浆泵2台, 2台5m3双轴搅拌机。 本工程拟投入的设备见表3。
表3、本工程拟投入的主要设备 4、施工前准备工作 ( 1) 发包方应提供条件 在施工方进场前, 承包方应做到”四通一平”。 发包方应向施工方提供井筒中心十字线基桩、地质和水文报告书各3套。 ( 2) 钻井施工准备工作 进场后先进行测量放线、基础开挖和施工、临时道路等施工, 设备进场, 进行安装准备工作。 ①基础施工 钻井基础采用上口方形锁口盘式结构, 尺寸5×5m、厚50mm, 采用C20砼现场浇注成形; 临时锁口用于维护井口的稳定, 承受地层侧压力, 防止井帮坍塌, 在井壁漂浮下沉过程中起导向和扶正的作用。临时锁口直径2.4米, 深度4米。采用
钻井工程课程设计报告书
表A-1 钻井工程课程设计任务书 一、地质概况29： 井别：探井井号：设计井深：3265m 目的层： 当量密度为：g/cm3 表A-2设计系数 石工专业石工（卓越班）1201班学生：木合来提.木哈西
图A-1 地层压力和破裂压力
一．井身结构设计 1.由于该井位为探井，故中间套管下深按可能发生溢流条件确定必封点深度。 由图A-1得，钻遇最层压力当量密度ρpmax=1.23g/cm3，则设计地层破裂压力当量密度为：ρfD=1.23+0.024+3245/H1×0.023+0.026. 试取H1=1500m，则ρfD=1.23+0.024+2.16×0.023+0.026=1.33 g/cm3, ρf1400=1.36 g/cm3> ρfD 且相近，所以确定中间套管下入深度初选点为H1=1500m。验证中间套管下入深度初选点1500m是否有卡钻危险。 从图A-1知在井深1400m处地层压力梯度为1.12 g/cm3以及320m属正常地层压力，该井段最小地层压力梯度当量密度为1.0 g/cm3。 ΔP N=0.00981×(1.10+0.024-1.0)×320=0.389<11MPa 所以中间套管下入井深1500m无卡套管危险。 水泥返至井深500m。 2.油层套管下入J层13-30m，即H2=3265m。 校核油层套管下至井深3265m是否卡套管。 从图A-1知井深3265m处地层压力梯度为1.23 g/cm3，该井段的最小地层压力梯度为1.12g/cm3，故该井段的最小地层压力的最大深度为2170m。 Δp a=0.00981×（1.23+0.024-1.12）×2170=2.85Mpa<20 Mpa 所以油层套管下至井深3265m无卡套管危险。 水泥返至井深2265m。 3.表层套管下入深度。 中间套管下入井深1500处，地层压力梯度当量密度为1.12 g/cm3，给定溢流数值
页岩气水平井钻井技术
页岩气水平井钻井技术 摘要当前我国页岩气水平井钻井施工整体表现出成本高、周期长、复杂事故多等问题。针对这些问题，本文对国内页岩气井进行了技术跟踪，归纳了当前我国页岩气水平井钻井过程中所面临的轨迹优化及控制、井壁稳定、摩阻扭矩、井眼清洁以及固井技术等难点问题。 关键词页岩气水平井轨迹控制井壁稳定摩阻 美国页岩气资源的规模化开发和商业化利用，正在改变着世界能源格局，而同为世界能源进口大国的中国，同样拥有丰富的页岩气资源。政策以及相关支持政策的陆续出台，不但表明了我国政府大力发展页岩气资源的决心，而且正在积极推进我国页岩气产业的全面、快速发展。 页岩气是指赋存于富有机质泥页岩及其夹层中，以吸附或游离状态为主要存在方式，在一定地质条件下聚集成藏并具有商业开发价值的非常规天然气。与常规天然气藏相比，页岩气储层孔隙度主体小于10％，储层孔隙为0~500nm，孔喉直径介于5~200nm，渗透率极低，一般多采用水平井并经水力压裂技术改造后进行开发。当前，公认的具备商业开采价值的页岩气藏需具备以下条件：①页岩气储集层厚度大于100ft（30m）；②富有机质页岩有机质丰富，TOC > 3 %；③成熟度Ro在1.1-1.4之间；④气含量>100ft3/t；⑤产水量较少，低氢含量；⑥黏土含量小于40 %，混合层组分含量低；⑦脆性较高，低泊松比、高杨氏弹性模量；⑧围岩条件有利于水力压裂控制。页岩气藏作为典型的连续型油气聚集，往往分布在盆地内厚度大、分布广的集“生-储-聚”为一体的页岩烃源岩地层中。页岩作为粘土岩常见岩石类型之一，是由粘土物质经压实、脱水、重结晶作用后形成的，其成分复杂，除包含高岭石、蒙脱石、水云母、拜来石等粘土矿物外，还含有诸如石英、长石、云母等碎屑矿物和铁、铝、锰的氧化物与氢氧化物等自生矿物，页岩层理构造发育，多呈页状或薄片状（图1左），并沿层理发育有大量裂隙和微裂隙（图1右），脆性高、易碎，外力击打作用下易裂成碎片，且吸水膨胀性强，长时间裸露浸泡后极易引起井壁缩径、垮塌、掉块等复杂事故。例如，四川威远-长宁构造完成的3口页岩气水平井，水平井段钻进过程多次遭遇井壁垮塌、掉块等复杂，引发卡钻、报废进尺等事故，并导致3口水平井储层段40%进尺作业占总作业时间70%以上。同时，页岩气水平井井壁失稳问题频发，不但严重影响到钻井周期、钻井成本等问题，还直接导致井身质量差、固井难度大、储层污染严重等问题，这些问题都给后续开发带来极为不利的影响。据不完全统计，截止2012年初，四川威远、长宁及云南昭通页岩气产业化示范区完钻的4口水平井，平均井深3357米，平均钻井时间118天，而北美地区井深4000~5000米，水平段1500~2000米的页岩气井钻井周期通常在15~20天，水平段钻井时间仅为5~8天。由此可见，我国相对落后的页岩气水平井钻井技术，已经成为制约我国页岩气工业快速发展的重要瓶颈。
钻井施工组织设计
一、施工组织设计 1、施工部署及平面布置 根据 饮用水井工程的要求，需打 米钢筋混凝土管 井 眼，另有配套水泵电缆。根据本工程的实际情况，以各方面的要求，我单位安排1台钻机。我单位设项目经理一名，项目副经理一名，技术负责人一名，并将在机组设队长二名，将机组人员分成2-3个班组轮流施工，钻机一旦开钻，24小时不停以保证工程的进度、质量，另外我单位设资料员一名及时对相关资料进行汇总分析，保证资料的完善、及时，并在工期内完工。另附平面布置图。 便 道 水源
2、施工方案及主要技术措施 一、施工工艺要求 技术标准 1、成井质量应达到中华人民共和国行业标准《机井技术规范》 （GB/T50625-2010）的标准。 2、本合同工程的工程质量等级要求为合格。 3、技术要求，水源井施工，采用反循环钻机。 井管安装应符合下列规定： （1）井管安装前必须按照钻孔的实际地层资料校正井管设计，然后进行井管组合、排列、测量长度，并按井管排列顺序编号； （2）下管方法应根据管材强度、下置深度和起重设备能力等因素，应符合下列要求： ①悬吊下管法，宜用于井管自重（或浮重）小于井管允许抗拉力和起重的安全负荷。 ②托盘（或浮板）下管法，宜用于井管自重超过井管允许抗拉力和起重的安全负荷。 ③多级下管法，宜用于结构复杂和下置深度过大的井管。 （3）井管的连接必须做到对正接直、封闭严密，接头处强度应满足下管安全和成并质量的要求。 （4）过滤器安装位置的上下偏差不得超过300mm。 （5）采用填砾过滤器的管井，井管应位于井孔中心。下井管时要安装井管扶正器，其外径比井孔直径小30～50mm。根据井深和井管类型确定扶正器的数量，一般间隔3～20m安装一组，每井至少安装2组。 （6）井管底部一般应座落在坚实的基础上，若下部孔段废弃不用时必须用卵石或碎石填实。 填砾和管外封闭应符合下列规定： （1）滤料应选用磨圆度较好的硅质砂、砾石充填，滤料上部应高出过滤器上端，具体数值应根据含水层厚度、埋藏位置和回填滤料下移高度等因素而确定。底部宜低于过滤器下端2m以上。
钻井工程施工组织设计
机井工程施工方案 一、施工程序 1、根据本工程的特点，依据施工技术的要求及现场实际情况等，我公司组织有关技术人员进行认真研究，制定本标段施工方案。其施工顺序是: 2、测量放线 根据监理人员提供的测量基准点(线)为基准，按国家测绘和本工程施工精度要求。测绘用于工程施工的控制网，由工程处技术科给每台钻机提前定出每个井位点，每放1个井位，用直径25mm钢钎打孔lm深，V灌注白灰或煤粉，以确保井位准确，避免施工损坏井位，定位尺寸允许偏差≤10mm，交给钻机自行管理，开始前由钻机和工程技术复验后交监理批准后方可施工。 3、主体施工方案 3.1钻机定位：钻机定位后必须平整稳固，确保在施工中不发生倾斜、移动，同时调整钻机垂直度，垂直度运行偏差≤0.5%，钻尖应对准井位中心，其水平位臵允许偏差20mm，将高程引到可靠便于施工和俭查的位臵处，并经监理复核后方可开钻。 3.2泥桨配制：泥浆配制1.02-1.08kg/cm3，粘度1,8-22S.含砂率≤4%，并根据地层情况控制掌握，必要时适当掺合膨润土，以保护
孔壁。 3.3成孔：整个成孔过程采用反循环工艺，控制塔架垂直度，第一根钻杆钻进时一定要注意，因此时钻具重心高，送浆管偏心受力，钻具易晃动；报据井径、孔深、钻头种类钻速、泵的扬程和土质情况，掌握进尺度，做好钻孔记录，选择合适的重型钻头或安装稳定器及导向装臵，以减少钻头、钻杆摆动问题和因土质不均引起偏水现象；检查钻杆的垂直度。允许偏差一般应≤0.5%，应经常俭查赶过此值时应进行纠偏。 3.4清孔：用优质泥浆清孔.待吸出泥浆比重小于I.08g/cm3，砂率小于4%时，即可得终孔深度，终孔垂直度运行偏差≤0.5%，用经纬仪从两个方向检查钻杆垂直度，即可得终孔垂直度。 3.5井管安装：采用钢丝绳托盘下管法。下管时采用四根兜底绳，分别缠绕于绞车上，在其另一端编好钢丝绳套，分别从托盘的四个穿绳孔抽入，使四个绳套同心重叠对准托盘的钻钉孔。将销钉表面涂上黄油，插入销钉孔，销往四根兜底绳，销钉要伸到穿绳以下15cm左右，把销好兜底绳的托盘放在预先安臵在孔口上的垫板上，即可开始安装井管。 安装井管时，先将托盘上沿涂上灰砂沥青，而后使井管垂直捅入托盘的插口，在接口处缠3-4圈塑料薄膜，用6-8根竹蔑均匀地围在接头处，使井管与托盘连接牢固，将中心绳放松8-10m。盘旋塞进井管内，以防意外抽动中心绳拔出销钉，起吊托和沉淀管，待兜底绳吃力后，将垫板抽样徐徐下降，把托盘和第一根井管送入钻孔内，至井
水平井工程设计及轨迹控制
水平井钻井工程设计及轨迹控制 一、水平井的概述： 八十年代中期以来，水平井技术在世界范围内取得了突飞猛进的进展，为提高勘探效果，提高单井产量和油层采收率，开辟了一条新的途径，给石油工业的发展带来了新的革命，胜利油田从1990年9月开始，以埕科1井为起点，展开了水平井研究与应用，针对各种类型油藏，如整合油藏、不整合油藏、稠油砾石油藏、低渗透块状砾石油藏、砂岩油藏、石炭系砂岩油藏、古潜山漏失型油藏等进行攻关研究。“八五”期间组织了六个油田、五个院校，762名科技人员，在水平井钻井的设计技术、轨迹控制技术、钻井液技术、完井技术及测井射孔技术的五个方面共31个专题进行了四年的攻关，在理论研究、实验技术、软件技术、工具仪器研制和工具方法等方面，取得了重大技术突破，包括了16项重大科技成果在内的30项技术成果，形成了一整套水平井钻井、完井技术，截止1995年7月项目提交国家鉴定时，胜利油田完成各类水平井30口。“八五”攻关计划完成后，水平井技术迅速转化为生产力，很快形成了大规模推广应用的局面。到1996年底我国陆上已完成水平井94口，推广面积达到13个油田，六种类型的油气藏。仅投产的47口科学实验水平井增产原油78吨，新增产值9.52亿元, 获直接经济效益6.46亿元。到98年底全国陆上油田已钻成水平井204口，其中胜利油田所钻井和以技术服务形式在外油田所钻水平井共计119口。更重要的是，“水平井是增加原油产量、提高采收率和开发特殊油藏最有效的手段之一”这一观点，得到了广大勘探开发工作者的共识，从而带动了与水平井有关的地质、油藏、采油工程等相关技术的发展，推动石油的科技进步。 自项目推广应用以来，应用的油藏类型逐步扩大，完成的水平井类型逐步增多。除本油田以外，先后应用到塔里木、长庆、吐哈、青海、中原、江汉、河南、大港、玉门、江苏等油田，以及江苏省洪泽县非石油行业的芒硝矿开采，完成了以水平探井、阶梯水平井、连通式水平井等为代表的12种类型水平井，其经济效益十分显著，所完成的开发井稳定产值为同地区直井的3倍，其投资仅为直井投资的1.8倍左右，1997年《石油水平井钻井成套技术》被列为国家”八2五”国民经济贡献巨大的十大攻关成果。 在油田的整体开发建设中显示出巨大的优越性：
水源井工程施工方案
******************** 厂水源井工程 — 施 工 方 案 > *********项目部 2013年6月8号 …
水源井工程施工方案 一、成孔施工工艺及要求 1.施工准备 （1）测量定位：用测量仪器定出轴线及标高，确定井位。 （2）用KE-1000干钻孔连续钻孔取土。 、 （3）组织协调好施工作业人员进场工作及井具设备堆放场地。 （4）现场供电、供水及场地平整由总包协助解决。 （5）因园区外的吃水井都在500米深，建议园区吃水井至少也应打500米深。才能满足吃水需求，不然的话打400米深的井不会使用太长时间。 2.工艺程序 定位→成孔→清孔→下管→填砾→洗井→下泵→抽水 3.工艺要求 （1）、定位 通过测量仪器定出井位，并严格按照设计井位成孔。钻机就位时必须对准所定孔位，机架水平、正直，井位误差不超过10cm。 - （2）、成孔 采用正循环钻进工艺，成孔直径：120米以上为273mm，120米以下为159mm，钻进过程中，根据不同的地层合理选用钻压、转速、泵量等技术参数，采用自然造浆护壁，成孔垂直度偏差小于1%。 （3）、清孔 清孔的目的是将成孔后的稠泥浆及孔内的泥浆冲出。
（4）下管 下管时所有深井的底部要通过测量控制在一个水平面上：为了保证井管不靠在井座上和填砾厚度，在井管上加设扶正器（门形钢管架），管壁厚度为8mm。（5）填砾 所用材料为粒径3~8mm的瓜子片。 》 填砾高度至孔口2m处，填砾时采用管外返水快投法，封闭井口从管内送入清水，当送入的水从孔中返回时，即可快速均匀的沿着井管四周撒入砾料，如此砾料中的杂质和细砾可顺循环槽排走。 （6）洗井 洗井工作必须在下管填砾后及时进行，拖延的时间越长，泥浆与砂土、砾料一起凝固后洗井越困难，洗井时必须用清水冲洗，以达到要求。 二、水源井施工 （一）钻机安装 (1)本工程区地层一般为松散层和基岩层构造,钻机类型宜采用回转式正循环钻机。 (2)根据设计井孔位置,安装钻井时,井孔中心距电话线至少10m；距电力线路及松散层旧井孔边线的距离至少5m；距地下通信电缆、构筑物、管道及其他地下设施边线的水平距离至少2m；距高压电线的距离,一般为塔高的两倍；与地面高层楼房及重要建筑物应保持足够的安全距离,并应遵守有关行业施工现场的规定。 (3)钻井及附属配套设备的安装,必须基础坚实,安装平稳,布局合理,便于操作；回转钻机转盘要水平,天车、转盘及井孔中心必须在一条铅直线上；冲击钻机必须保证连接牢固,钻具总重不得超过钻机说明书规定的重量,活芯应灵活,钢
2015钻探与钻井工程课程设计
《钻探与钻井工程》课程设计 一、课程安排: 本学期按照课程设计要求完成课程设计作业。一律打印。 二、课程内容与要求 1 掌握钻探与钻井及完井工程设计流程和设计规范、格式； 2 掌握井身结构的设计方法； 3 掌握钻进工具的选用及钻探参数的设计计算； 4掌握固井工程设计方法，包括套管柱强度设计、注水泥设计等； 三、考核方式及成绩评定 课程设计的成绩为百分制，课程考核标准组成： 1．格式、规范10分 评分依据：工程设计规范 评分标准：10＊符合程度％ 2．设计的依据与原则准确性30分 评分依据：工程设计依据与原则 评分标准：30＊符合程度％ 3 . 过程的参数选择的合理性和计算过程的可靠性30分 评分依据：参数符合工程实际;计算过程可靠 评分标准：30＊符合程度％ 4. 结果准确性30分 钻探与钻井工程概述 钻探：以钻孔取样的方式（包括工作有：钻探、取心、测井、维护孔壁、封孔等）。探查地下地质信息（地质资料，水文资料，矿产信息）钻井：以钻孔的方式，开发地下资源（包括油、气、水、地热、煤、各类盐碱），从勘探直到开采出来的整个过程与其中所涉及的设备、工艺和关键技术。具体包括：钻头与钻柱、喷射钻井、优选参数钻进、井斜及控制、定向钻井、地层压力检测与井控技术、固井与完井及钻井新技术等。为将来学生毕业后从事这些领域的工作打下坚实基础
设计大纲（目录） 一、地质设计摘要 二、井身结构设计 三、固井工程设计 1．套管柱强度设计； 2．套管柱管串结构及扶正器安放； 3．水泥及水泥浆设计； 4．注水泥浆及流变学设计； 四、钻柱设计 五、钻井设备选择 六、钻井液设计 七、钻进参数设计 1．机械破岩参数设计（包括钻头选型，所有钻头选用江汉钻头厂牙轮钻头、选取钻压和转速）（√）； 2．钻井液体系及性能设计（仅设计钻井液密度，其它参数不作要求） 3．水力参数设计（√）； 4．钻柱与下部防斜钻具结构（√）； 八、下部钻具组合设计 九、油气井控制 十、各次开钻或分井段施工重点要求 十一、地层压力监测要求 十二、地层漏失试验 十三、油气层保护 十四、完井井口装置 十五、环保要求 十六、钻井进度计划 十七、成本预算
XX井钻井工程设计1
川东高陡褶皱带包鸾-焦石坝背斜带焦石坝构造井号：XX井井别：开发井井型：水平井钻井设计
1、钻井地质设计 1.1基本数据 井号：XX井 井别：开发井 井型：水平井 地面海拔 592.47m，补心高 9.0m，补心海拔 601m 计算 地理位置：重庆市涪陵区江东街道办凉水村 5 组 构造位置：川东南地区川东高陡褶皱带包鸾－焦石坝背斜带焦石坝构造 目的层: 上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组下部优质页岩气层段（对应焦页 87-3 井 3610.6-3649.2m/38.6m） 设计井深：A靶点垂深：2799m， C靶点垂深：2777m， B靶点垂深：2821m； AB 段长：2074.10m；完钻井深：5160m； 完钻层位：下志留统龙马溪组下部页岩段 完钻原则：钻至 B 靶点留口袋完钻 完井方式：套管完井 1.2钻探依据 设计井区上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组为深水陆棚相沉积，邻井焦页 87-3HF(导眼井)发育厚达89.6m灰黑色富有机质泥页岩，TOC平均为2.44%，优质页 岩段（①-⑤小层）平均TOC为2.85%；有机质类型为Ⅰ型，热演化程度（Ro）为 2.42- 3.13%，有利于天然气的大量生成。 邻井焦页87-3HF(导眼井)目的层以灰黑色粉砂质、炭质泥页岩夹放射虫炭质泥页 岩为主，物性分析表明优质页岩段（①-⑤小层）孔隙度为3.81-5.21%，平均孔隙度达4.48%，具较好储集性能。 邻井焦页87-3HF(导眼井)上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组含气量 1.45-6.62m3/t，平均为3.49m3/t，其中，优质页岩段（①-⑤小层）含气量3.69-6.62m3/t，平均为5.16m3/t，具有较好的含气性。
阶梯水平井钻井技术
阶梯水平井钻井技术 冯志明 颉金玲 (大港油田集团公司定向井技术服务公司,天津大港 300280) 摘要 阶梯水平井是在水平井完成第1水平靶区后,通过降斜、稳斜、增斜段的调整,进入并完成第2水平靶区井段的水平井钻井技术。该技术将水平井技术又推上了一个新的高度。使水平井的应用扩展到常规油气层,连续薄油层、断块油层等复杂油气田。文中从施工难点、优化工程设计、井眼轨迹控制3方面论述了阶梯水平井的钻井技术。列举了TZ406井、YX2P1井、LN61-H1井3口阶梯水平井的施工数据。针对TZ406井施工经过、施工要点、施工技术措施,对阶梯水平井的设计、轨道控制技术、施工难点经验、体会和认识,做了全面的论述。现场应用表明:阶梯水平井显著地增加了产量,大幅度地提高勘探开发的综合经济效益,必将成为油气田开发的重要手段之一。 主题词 水平井 导向钻井 井眼轨迹 工程设计 钻具组合 作者简介 冯志明,1966年生。1987年毕业于重庆石油学校钻井工程专业,工程师。 颉金玲,1945年生。毕业于华东石油学院,现任副经理,高级工程师。 阶梯水平井是指在一个井眼中连续完成具有一定高度差的两个或者多个水平井段,形成具有两个或多个台阶的井眼轨迹,用一个井眼开采或者勘探两个或多个层叠状油藏、断块油藏的水平井井型。利用阶梯水平井连续在这两个油层中水平延伸一定长度,节约了重复钻井的投资,增加了单井产量,可取得最佳的开发效果。 一、施工难点 1口成功的阶梯式水平井,能实现取代2口或多口水平井的开发目的,既节约投资,又能获得好的效益。常用于阶梯式水平井开发的区块具有以下特点:(1)层叠式或不整合薄油藏;(2)断块油藏;(3)上部油层断失或尖灭,存在下部可供开采的油藏。 1.目的层油层薄,区块复杂,井眼轨迹拐点多,不平滑,不利于送钻和钻压传递,控制和调整井眼轨道工作量大。着陆、阶梯过渡段控制困难。 2.对钻井装备、钻井液净化设备要求高,井眼的净化和携砂难度大,大斜度井段易形成岩屑床,造成井下复杂情况发生,需要有足够的动力,配套齐全的净化设备。 3.钻具组合、监测仪器等针对性强,技术含量高,钻柱受力复杂。 二、优化工程设计 1.优化井身剖面设计 阶梯水平井的地质设计,通常只给定AB段、CD段两个阶梯水平段的入窗窗口和目标靶区,工程设计则需要满足以下3个方面的条件。(1)满足地质对轨迹控制的要求:即中靶要求。(2)井下专用钻具、工具、仪器装备能满足设计井眼轨迹控制的要求。(3)完井电测、下套管、固井等完井工艺技术水平须满足开放要求。 阶梯式水平井,与普通水平井不同的是怎样依据地质要求,对第1水平段终点到第2水平段终点间的井身剖面进行设计。 2.优化井身结构 根据TZ406井、YX2P1井和LN61-H1井的施工技术,结合国内外其它地区阶梯水平井的施工经验、油层特点和完井方式,一般认为技套必须封固目的层以上的异常高压以及易垮塌、破碎带等不稳定地层,以保证水平井安全、快速地钻井和完井。 三、井眼轨迹控制技术 1.合理的钻具组合设计 分析近年来完成的数十口水平井资料,总结出几套适合于常规水平井和阶梯水平井施工,目前国内工艺技术和装备又能够实现的钻具组合结构。 (1)侧钻钻具组合。钻头+螺杆钻具+定向接头+无磁钻铤+MWD短节+钻铤+钻杆。该钻具组合常用于回填导眼后的侧钻井段和第1造斜井段的施工,平均造斜率达10～12(°)/30m。 (2)钻盘微转增斜钻具组合。钻头+稳定器+无磁钻铤+MWD短节+无磁钻挺+稳定器+钻铤+ 22石油钻采工艺 2000年(第22卷)第5期DOI:10.13639/j.od pt.2000.05.006
第一章 定向井(水平井)钻井技术概述
第一章定向井（水平井)钻井技术概述 定向井、水平井的基本概念 定向井丛式井发展简史 定向井钻井被（英）Ｔ．A．英格利期定义为:“使井筒按特定方向偏斜,钻遇地下预定目标的一门科学和艺术。”我国学者则定义为，定向井是按照预先设计的井斜角、方位角和井眼轴线形状进行钻进的井。定向井相对与直井而言它具有井斜方位角度而直井是井斜角为零的井,虽然实际所钻的直井它都有一定斜度但它仍然是直井。 定向井首先是从美国发展起来的，在十九世纪后期,美国的旋转钻井代替了顿钻钻井。当时没有考虑控制井身轨迹的问题，认为钻出来的井必定是铅垂的,但通过后来的井筒测试发现，那些垂直井远非是垂直的。并由于井斜原因造成了侵犯别人租界而造成被起诉的案例。最早采用定向井钻井技术是在井下落物无法处理后的侧钻。早在1895年美国就使用了特殊的工具和技术达到了这一目的。有记录定向井实例是美国在二十世纪三十年代初在加利福尼亚享廷滩油田钻成的。 第一口救援井是1９34年在东德克萨斯康罗油田钻成的。救援井是指定向井与失控井具有一定距离，在设计和实际钻进让救援井和失控井井眼相交,然后自救援井内注入重泥浆压死失控井。 目前最深的定向井由ＢP勘探公司钻成,井深达10,65４米； 水平位移最大的定向井是BP勘探公司于己于１99７年在英国北海的ＲyｔｃｈＦarm 油田钻成的M11井,水平位移高达1，0１１4米。 垂深水平位移比最高的是Statoｉl公司钻成的的33/９—C２达到了１:3．14； 丛式井口数最多，海上平台:９6口；人工岛:17０口; 我国定向井钻井技术发展情况 我国定向井钻井技术的发展可以分为三个阶段，50—60年代开始起步,首先在玉门和四川油田钻成定向井及水平井:玉门油田的C2—１5井和磨三井,其中磨三井总井深1685米,垂直井深表遗憾３5０米，水平位移444.2米,最大井斜92°，水平段长160米；70年代扩大实验，推广定向井钻井技术;80年代通过进行集团化联合技术攻关，使得我国从定向井软件到定向井硬件都有了一个大的发展。 我国目前最深的水平井是胜利定向井公司完成的JF１28井，井深达到7000米，垂深位移比最大的大位移井是胜利定向井公司完成的郭斜井，水平
水井钻探施工方案
济南市鑫源山庄水源井工程 钻井施工方案 施工单位：山东省 编制人： 审核人： 编制日期： 2010年10月17日 济南市鑫源山庄水源井工程 钻井施工方案 应才高鑫源置业有限公司之邀，拟请我单位在济南市历下区龙鼎大道南端新元山庄建设山庄建设井1眼，每天需要水量130—150m3，并在施工现场建设容积为150m3的蓄水池一个。 一、工作目的及任务 本次工作的目的及任务：1、解决建设单位每天130—150m3的用水需求。 二、区域水文地质概况 施工区域地质资料为：第四系埋藏约2~5米，其中主要以粘性土夹碎石为主，不含第四系孔隙水；隐伏下部岩石为中奥陶系灰岩的下段、下奥陶系灰岩和上寒武系灰岩，地下水埋藏较深，故设计井深200米。 三、施工原则 该水井严格按照《水文地质勘察施工规范》要求，考虑到水井质
量、出水量是本次钻探工作的重中之重，在工作中我们本着精心勘测、科学设计、合理组织、安全施工、兼顾规划确保达到或超过设计要求，圆满解决用水需求。 四、技术指标 设计井深200米，施工设备采用SPJ—300水文水井钻机，开孔直径Φ500mm，钻进深度约2—3米；入岩直径Φ325mm钻入岩层1.50—2.00米取出完整岩心后嵌入Φ325×6mm螺旋钢管作为单表管，套管周围采用粘土止水工艺；Φ273mm直径钻进至120米，作为水井的下泵孔段；Φ219mm直径钻至终孔。 注：根据实际钻探情况，钻机钻进2米后，出现深灰色石灰岩，穿过薄层后，是褐黄色强风化石灰岩，在孔深2.5米—12.8米处，故下Φ325×6mm规格钢管14.30米，防止上部第四系和上部风化岩石掉块，造成钻具卡钻。 为延长水井使用寿命，钻孔结束后0—120米孔段下入Φ273×4mm 镀锌式滤水钢管120米作为护泵管。 五、施工设备及施工工艺 考虑到该项目供水系统的重要性、时间的紧迫性、为保证成井质量，该项目我单位投入1台SPJ—300型水文水井钻机，钻机设备都是近两年内更换和购置，运行状况良好，为工程的顺利实施提供有力的保障。 SPJ—300型水文水井钻机，设备结构紧凑性好，稳定性好，机械传动功率损失少，能保证成井质量和钻孔垂直度。
钻井工程课程设计报告
东北石油大学华瑞学院课程设计 年月日
东北石油大学课程设计任务书 课程 题目 专业学号 主要容、基本要求、主要参考资料等： 1、设计主要容： 根据已有的基础数据，利用所学的专业知识，完成一口井的钻井工程相关参数的计算，最终确定出钻井、完井技术措施。主要包括井身结构、钻具组合、钻井液、钻井参数设计和完井设计。 2、设计要求： 要求学生选择一口井的基础数据，在教师的指导下独立地完成设计任务，最终以设计报告的形式完成专题设计，设计报告的具体容如下： （1）井身结构设计；（2）套管强度设计；（3）钻柱设计；（4）钻井液设计；（5）钻井水力参数设计；（6）注水泥设计；（7）设计结果；（8）参考文献； 设计报告采用统一格式打印，要求图表清晰、语言流畅、书写规、论据充分、说服力强，达到工程设计的基本要求。 3、主要参考资料： 王常斌等，《石油工程设计》，东北石油大学校自编教材 涛平等，《石油工程》，石油工业，2000 《钻井手册（甲方）》编写组，《钻井手册》，石油工程，1990 完成期限
指导教师 专业负责人 年月日
前言 钻井工程设计是石油工程的一个重要部分，是确保油气钻井工程顺利实施和质量控制的重要保证，是钻井施工作业必须遵循的原则，是组织钻井生产和技术协作的基础，是搞好单井预算和决算的唯一依据。钻井设计的科学性、先进性关系到一口井作业的成败和效益。科学钻井水平的提高，在一定程度上依靠钻井设计水平的提高。 设计应在充分分析有关地质和工程资料的基础上，遵循国家及当地政府有关法律、法规和要求，按照安全、快速、优质和高效的原则进行，并且必须以保证实施地质任务为前提。主要目的层段的设计必须体现有利于发现与保护油气层，非目的层段的设计主要考虑满足钻井工程施工作业和降低成本的需要。 本设计的主要容包括：1、井身结构设计及井身质量要求：原则是能有效地保护油气层，使不同地层压力梯度的油气层不受钻井液污染损坏；应避免漏、喷、塌、卡等复杂情况发生，为全井顺利钻进创造条件，使钻井周期最短；钻下部高压地层时所用的较高密度钻井液产生的液柱压力，不致压裂上一层管鞋处薄弱的裸露地层；下套管过程中，井钻井液柱压力之间的压差不致产生压差卡套管等严重事故以及强度的校核。2、套管强度设计；3、钻柱设计：给钻头加压时下部钻柱是否会压弯，选用足够的钻铤以防钻杆受压变形；4、钻井液体系；5、水力参数设计；6，注水泥设计，钻井施工进度计划等几个方面的基本设计容。