第三章钻完井工程方案3.1 设计依据及基础资料3.1.1 设计依据钻井设计引用标准包括：（1）SYT+10011-2006 《油田总体开发方案编制指南》（2）SY/T 5333-1996 《钻井工程设计格式》（3）SY/T 5431-2008 《井身结构设计方法》（4）SY/T 5623-1997 《地层孔隙压力预测检测方法》（5）SY/T 5415-2003 《钻头使用基本规则和磨损评定方法》（6）SY/T 5964-2003 《钻井井控装置组合配套、安装调试与维护》（7）SY/T 6283-1997 《石油天然气钻井健康、安全与环境管理体系指南》（8）SY/T 6426-2005 《钻井井控技术规程》（9）ISO 11960-2004 《API套管和油管规范》（10）SY/T 5480-92 《注水泥流变性能设计》（11）SY/T 5546-92 《油井水泥应用性能试验方法》（12）SY/T 5412-1996 《下套管作业规程》（13）SY/T 5730-1995 《常规注水泥作业规程》（14）SY/T 5724-1995 《套管串结构设计》（15）SY/T 5724-2008 《套管柱结构与强度设计》（16）SY/T 5724-2005 《尾管悬挂器及回接装置》（17）SY/T 6449-2000 《固井质量检测仪器刻度及评价方法》（18）SY/T 5557-92 《石油固井成套设备型号及基本参数》（19）DSB 9301 《固井技术规范》（20）SY/T 5955-2004 《定向井井身轨迹质量》3.1.2 基础资料基础资料包括：（1）地面概况资料；（2）地质静态资料；（3）实验室资料；（4）生产动态资料。

3.1.2.1 地面概况资料（1）地理位置；（2）自然地理概况；3.1.2.2 地质静态资料（1）区域地质情况；（2）A断块顶面构造图；（3）D1-D2-D3油藏剖面图；（4）A断块部分测井解释结果；（5）D1井详细测井资料；（2）油藏温度及压力系统；3.1.2.3 实验室资料（1）D3井物性检测报告；（2）D3井全岩定量分析；（3）储层粘土矿物组成；（4）储层岩石矿物组成；（5）储层岩性-含油性；（6）驱油效率与相对渗透率；（7）储层敏感性资料（8）油藏原油及天然气性质；（9）地层水分析结果；（10）岩石及流体导热系数测定结果；（11）岩石及流体比热系数测定结果；3.1.2.4 生产动态资料（1）D1井P1层试油曲线；（2）D2井P2层试油曲线；3.2 地质概况3.2.1 钻井性质钻井性质：开发准备井（D4）3.2.2 D4井基本数据图3-1 D4井在A区块中的位置（在图中把D4井的位置标出来）表3-1 D4井基本数据3.2.3 地层孔隙压力预测图3-2 D1井测井数据绘图图3-3 D1井压力剖面预测A区块油组为中孔、高渗储层。

本储层平均孔隙度在21%~23%之间，几何平均渗透率为700~1600mD之间。

根据该油组高压物性分析，饱和压力为7.7Mpa，地层压力为15.35Mpa。

3.2.4 地温梯度预测从温度梯度看，温度梯度变化大致分为两段，从井口到200m，主要受地表温度的影响；从200m到1400m，温度梯度在0.0214-0.0397℃/m，主要受温度梯度影响，温度逐渐升高，如下表所示：表3-2 温度、温度梯度与井深的关系3.2.5 地层倾角预测A区块储层向东南方向下倾，倾角5.8o。

3.2.6 地理及环境资料3.2.6.1 气象资料工区温差悬殊，夏季干热，最高气温可达40℃以上；冬季寒冷，最低气温可达-40℃以下。

区内年平均降水量小于200mm，属大陆性干旱气候。

3.2.6.2 地形地物A区块位于隶属新疆维吾尔自治区M县，工区地表为草原戈壁，地面较平坦，植被稀少，地面海拔70m～270m；区块内地下水埋藏较深，浅层无地下水分布。

工区15公里外有发电厂，25公里范围内有一个中型凝析气藏投入开发。

3.2.6.3 D1井钻遇地层简表表3-3 D1井地层预测简表3.3 钻井工程设计3.3.1 钻前准备1、井场：（1）井场大小必须保持相应的规格大小。

井场有效面积必须能保证井队正常施工；（2）井场须保持平整，场地要压实、夯实，场地边填方必须用压路机反复多次压实以保证后续施工的安全；（3）井场应避开断层、高压线、住房（50m范围外）和其他可能影响施工及安全的地方；2、自修路：（1）路面可行宽度为6m,若地形等客观条件限制也必须保持在5m以上；（2）所修道路应考虑温差，避免因温度差导致道路损坏影响后期施工；（3）道路遵守弯大坡小的原则以保障施工车辆的通行；（4）道路通过河流及小溪、水沟必须铺设管道；（5）自修路必须用压路机进行压实处理，要能保障30吨重的大型车辆通行；3、供水：因本地区属于大陆性干旱气候，区内年平均降水量较小，因此应采取一定的供水措施，保证钻井施工和后期开采的正常进行；4、供电：供电由工区15公里外的发电厂引线至钻场；5、防冻保暖：本地区冬季寒冷，最低气温可达-40℃以下，因此应增加防寒保暖措施，一方面对设备进行保温，防止在输运过程中稠油结蜡凝固以及管线冻裂，另一方面，保障施工人员正常生活；6、防暑降温：本地区夏季干热，最高气温可达40℃以上，应采取一定的防暑降温措施，以保证设备的正常运转和施工人员的正常工作。

例如：安装空调等方式；7、通讯：钻场必须安装专用电话一部，电话必须悬挂在钻场内，并保持信号畅通；8、钻机要求：（1）各部位螺丝、水龙头丝紧固、机身平稳、机械移动刹车装置楔合；（2）将各操纵档位放在不同位置，油压调到最大限度检查油路系统是否正常，并按规定对各部位加注润滑油脂；（3）各操作手把、离合器、刹车是否灵活可靠； （4）传动机构正常、转向正确、防护设施备牢固； （5）动力系统正常，线路绝缘良好； （6）清除机身、机旁异物，运转无阻；（7）卡盘在松开状态，机上钻杆能滑动自然，有异常进行修理； （8）钻机安装好后，天车、转盘、井口三者三点一线； 3.3.2 钻井工程设计中用到的系数设计系数取以下值：抽汲压力当量密度S b =0.025g/cm 3；系数S g =0.020g/cm 3；地层破裂压力当量密度安全允许值S f =0.030g/cm 3；溢流允许值S k =0.070g/cm 3；正常压力地层压差卡钻临界值△P n =12MPa ；所采用的最小钻井液密度ρdmin =1.05g/cm3。

3.3.3 井身结构 3.3.3.1 井身结构方案（一）井身结构确定的原则和依据1、能有效的保护油层，使不同压力梯度的油气层不受泥浆污染损害。

2、应避免漏、喷、塌、卡等复杂情况产生，为全井顺利钻进创造条件，使钻井周期最短。

3、钻下部高压地层是所用的较高密度泥浆产生的液柱压力，不致压裂上一层套管鞋处薄弱的裸露地层。

4、下套管过程中，井内泥浆液柱压力和地层压力之间的压差，不致产生压差卡套管事故。

（二）井眼中压力体系泥浆液柱压力应稍大于孔隙压力以防止井涌，但必须小于破裂压力以防止压裂地层发生井漏。

即压力梯度写成：p m f G G G ≥≥。

式中：f G ——破裂压力梯度，m MPa /；m G ——液柱压力梯度，m MPa /； p G ——孔隙压力梯度，m MPa /；考虑到井壁的稳定，还需要补充另一个与时间关系有关的不等式，即：)()(t G t G s m ≥。

式中)(t G s ——某截面岩石的坍塌压力梯度，m MPa /，即岩层不发生坍塌，缩径等情况的最小井内压力梯度。

近平衡压力钻井中钻井液密度的确定，以地层孔隙压力当量钻井液密度为基准，再增加一个安全附加值。

安全附加值可由下列两种方法之一确定：1、油水井为0.05-0.10g/cm 3，气井为0.07-0.15g/cm 3；2、油水井为1.5-3.5MPa ，气井为3.0-5.0MPa 。

井深≤500米的井及气油比≥300的油井，执行气井附加值。

具体选择附加值时还应考虑地层孔隙压力预测精度、油气水层的埋藏深度、地层油气中硫化氢含量、地应力、地层破裂压力和井控装备配套情况等因素。

（三）根据预测的地层压力剖面计算井身套管下入层次1、表层套管应封固易垮塌层、水层及漏层，确保水层被完全封住。

2、求中间套管下入深度假定点（1）按照发生井涌条件下的计算公式求中间套管下深假定点；maxmax 21P f p b f k D s s s D ρρ=+++⨯ （3-1） 用试算法计算出D 21值即为中间套管下深初选点。

（2）校核是否发生压差卡钻 有裸眼井段应满足的力学平衡条件∆p =（ρdmin −ρpmin ）×D pmin ×0.00981≤∆p N (∆p A ) （3-2） 若∆p < ∆p N （或∆p A ），则确定D 21为中间套管的下入深度D 2。

若∆p > ∆p N （或∆p A ），则中间套管深度应小于初选点深度。

需根据压差卡钻条件确定中间套管下深。

3、根据以上分析，设计井身结构。

（四）井身结构设计结果1、井身结构示意图图3-4 井身结构示意图2、井身结构参数表3-4 井身结构参数3.3.3.2 套管设计（一）套管柱结构设计原则：（1）满足钻井作业和油气层开采等后期作业的工艺要求；（2）满足大斜度定向井、水平井以及特殊地层条件井（如有盐盐层、泥岩膨胀、地层蠕动、腐蚀性产层、高压气层和热采井）条件下的工作要求；（3）满足固井施工和有利于提高固井质量；在套管设计中，关于安全系数的规定为：抗外挤安全系数（S c）=1.0；抗内压安全系数（S i）=1.1；套管抗拉力强度（抗滑扣）安全系数（S t）=1.8。

（二）套管强度设计1、各层套管的作用表层套管的作用有：①隔离上部含水层，不使地面水和表层地下水渗入井筒；②保护井口，加固表土层井段的井壁；③对于继续钻下去会遇到高压油气层的，在表层套管上安装防喷器预防井喷。

表层套管与井壁之间的间隙全部要用水泥封堵，即固井注水泥时，水泥浆需返出井口，才能起到隔离地层和保护井壁的作用。

技术套管是分隔难以控制的复杂地层，以便能顺利地钻达目的层；生产套管是油气到地面的通道，把油气与全部地层隔绝，保证油气压力不泄漏。

尾管的作用是封隔漏失层、高压层，或封隔键槽井段。

2、套管强度设计结果（1）表层套管Φ339.73可钻式引鞋+ Φ339.73mm J55钢级、壁厚9.65mm套管+ 联顶节；（2）技术套管Φ244.48mm浮鞋+ Φ244.48mm N80套管+ Φ244.48mm浮箍+ Φ244.48mm N80套管串+联顶节；（3）生产套管Φ139.7浮鞋+ Φ139.7mm P110钢级套管+ Φ139.7强制复位浮箍+ Φ139.7mmP110钢级套管+ Φ139.7强制复位浮箍+ 带扶正器Φ139.7mm P110钢级、壁厚9.17mm套管串+ 联顶节；3.3.4 钻头及钻具3.3.4.1 钻头尺寸及类型PDC钻头在砂泥岩地层机械钻速高、钻头工作寿命长、耐高温能力强于牙轮钻头，因此，选用PDC钻头。