【正文】 新校核。 5）各種情況下可能使用的轉(zhuǎn)換接頭、附件及下套管工具應(yīng)相應(yīng)尺寸準(zhǔn)備提前準(zhǔn)備。 6）所有套管強(qiáng)度校核均未考慮地層溫度影響。 套管柱設(shè)計(jì)說明（1）套管強(qiáng)度計(jì)算模型采用三軸應(yīng)力模型。（2）軸向拉伸載荷：考慮鉆井液浮力。 （3）抗擠計(jì)算方法：管外液柱壓力按地層壓力計(jì)算，管內(nèi)按全掏空處理。（4）抗內(nèi)壓計(jì)算方法：管內(nèi)壓力按最大關(guān)井壓力全掏空計(jì)算，并將天然氣考慮為純甲烷，未考慮管外載荷。 各層套管固井質(zhì)量要求由于本井為勘探油氣井，設(shè)計(jì)要求各層套管水泥漿均要返至地面，保證對(duì)地層封固良好。施工中要采取有效措施保證水泥漿返至地面，保證固井質(zhì)量，具體要求如下：（1）各套管固井后進(jìn)行聲幅測(cè)井和全井筒套管柱試壓；（2）各層套管固井后應(yīng)檢查固井質(zhì)量，不松動(dòng)，環(huán)空無間隙，水泥塞高度、強(qiáng)度合適（下鉆檢查），并且套管水泥環(huán)質(zhì)量必須符合有關(guān)規(guī)定；（3）各層套管應(yīng)下至預(yù)定井深，上扣扭矩符合標(biāo)準(zhǔn)；（4）各層套管固井水泥漿應(yīng)返至地表，未返出要采取補(bǔ)救措施。 套管柱管串結(jié)構(gòu)套管串設(shè)計(jì)主要參數(shù)見表套管串設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表套管程序套管串結(jié)構(gòu)備注導(dǎo)管+表層套管+++++聯(lián)頂節(jié)油層套管++++（母扣內(nèi)放阻流環(huán)）++雙公短節(jié)+懸掛頭+聯(lián)頂節(jié) 水泥及水泥漿設(shè)計(jì)為了確保每層套管一次固井成功和水泥環(huán)膠結(jié)質(zhì)量，根據(jù)每層套管的下深、套管尺寸等特性，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)如下：(1)表層套管：設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)：下入深度：，水泥塞高度5m，水泥漿返深：地面。鉆井液性能：，水泥漿性能：。水泥漿附加量70%。鉆井液系數(shù)KP=。計(jì)算井徑按鉆頭直徑：。(2)油層套管：設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)：下入深度：，水泥塞高度5m，水泥漿返深：地面。鉆井液性能：，水泥漿性能：。水泥漿附加量40%。鉆井液系數(shù)KP=。計(jì)算井徑按鉆頭直徑：。水泥用量N：。附加量40%，水泥漿密度時(shí)，（），則：用水量VW(水灰比：m=)：替鉆井液量Vm：替鉆井液終碰壓PE：由下式計(jì)算環(huán)空臨界流速Vk：計(jì)算管內(nèi)流速Vi：計(jì)算管內(nèi)Rei：計(jì)算管外水泥漿段Reos：計(jì)算管外鉆井液段Reom：管內(nèi)摩阻系數(shù)：管外摩阻系數(shù)：替鉆井液終泵壓：碰壓泵壓：計(jì)算注水泥施工總時(shí)間：選用AC400B型水泥車4臺(tái)，每臺(tái)平均每分鐘注水泥20袋，則：替鉆井液：其它（倒閥，開檔銷，壓膠塞，碰壓）：總施工時(shí)間：選用E級(jí)水泥。固井過程注水泥設(shè)計(jì)如表注水泥設(shè)計(jì)表套管程序固井鉆井液密度g/cm3水泥上返井深m水泥塞長(zhǎng)度m水泥漿密度g/cm3水泥品種水泥量t干水泥量（袋）用水量m3替鉆井液m3替鉆井液終泵壓MPa表層套管05G808油層套管05E1543注：1）水泥用量及上返深度為理論數(shù)據(jù)，施工中應(yīng)根據(jù)實(shí)測(cè)井徑進(jìn)行修正。2）一開固井水泥漿添加劑可加入早凝劑。3）為防止氣竄，使用成熟的固井技術(shù)。4）封固油氣層段的水泥降失水控制在50 ml/7MPa30min以下。5）水泥漿48小時(shí)抗壓強(qiáng)度≥14MPa。 注水泥準(zhǔn)備及作業(yè)要求現(xiàn)場(chǎng)施工負(fù)責(zé)人負(fù)責(zé)進(jìn)行注水泥施工技術(shù)交底，組織分工，明確施工步驟、各崗位職責(zé)及注意事項(xiàng)。（1）井下作業(yè)公司負(fù)責(zé)注水泥施工作業(yè)供水，鉆井隊(duì)給予協(xié)助；注水泥施工作業(yè)中，做好正反計(jì)量工作，人工計(jì)量由鉆井隊(duì)負(fù)責(zé)，儀表計(jì)量由井下作業(yè)公司負(fù)責(zé)。（2）井下作業(yè)公司嚴(yán)格按照注水泥施工設(shè)計(jì)參數(shù)、要求、工序連續(xù)作業(yè)，確保施工質(zhì)量。（3）在替漿過程中，若施工壓力高，泥漿泵頂替困難時(shí)，由水泥車完成頂替作業(yè)；供漿管線由鉆井隊(duì)負(fù)責(zé)聯(lián)接至水泥車附近并固定，井下作業(yè)公司負(fù)責(zé)聯(lián)接至水泥車上并固定。（4）按照《固井設(shè)備操作規(guī)程》檢查和確認(rèn)固井作業(yè)所用設(shè)備和其油、氣、水、灰管線及固井高壓管線和閥門等是否符合施工要求；檢查和確認(rèn)下灰系統(tǒng)、混漿系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)、供水系統(tǒng)和混合液混拌系統(tǒng)等是否符合施工要求。（5）水泥必須小批量按比例混裝，所裝灰罐現(xiàn)場(chǎng)必須標(biāo)明種類和數(shù)量，采用三參數(shù)儀表實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，同時(shí)井隊(duì)進(jìn)行人工計(jì)量。（6）注水泥必須按照固井施工設(shè)計(jì)進(jìn)行，確保連續(xù)施工。水泥漿和前置液注入量、注替排量、水泥漿密度和性能必須達(dá)到設(shè)計(jì)要求（水泥漿24:00強(qiáng)度應(yīng)達(dá)14MPa以上），盡可能實(shí)現(xiàn)紊流頂替。水泥漿密度應(yīng)控制在設(shè)計(jì)要求的177。（7）注水泥期間，派專人專崗觀察井口鉆井液返出量，分析判斷井下情況。 （8）注水泥施工結(jié)束后，由現(xiàn)場(chǎng)施工負(fù)責(zé)人對(duì)下步工作進(jìn)行安排，重點(diǎn)落實(shí)水泥漿候凝時(shí)間、探塞、測(cè)井、試壓、鉆塞及相關(guān)安全技術(shù)措施和注意事項(xiàng)等。4 鉆柱設(shè)計(jì) 鉆柱組合設(shè)計(jì)鉆柱組合：下導(dǎo)管井段（0～55m）++Φ127mm鉆桿+133mm方鉆桿第一次開鉆（55～655m）++Φ127mm鉆桿+133mm方鉆桿第二次開鉆（655～3750m）+++Φ127mm鉆桿+133mm方鉆桿各次開鉆由預(yù)估（設(shè)計(jì)）鉆頭的最大鉆壓計(jì)算鉆鋌長(zhǎng)度L0。，WM=300kN；，WM=250kN；，WM=120kN；一開：（，q0=，Kf=）二開：（，q0=，Kf=）鉆柱組合設(shè)計(jì)如表鉆柱組合表開鉆次序鉆頭尺寸mm井段m鉆柱組合備注導(dǎo)管0～55++Φ127mm鉆桿+133mm方鉆桿一開0～655++Φ127mm鉆桿+133mm方鉆桿二開0～3750+++Φ127mm鉆桿+133mm方鉆桿 鉆柱組合強(qiáng)度設(shè)計(jì)一次開鉆所鉆井段較淺，采用Φ127mm， N/m，E級(jí)鉆桿絕對(duì)安全，故省略計(jì)算過程。二次開鉆：井深H=3755m，m=， q0=，L0=134m，Kf=， N/m ，E級(jí)鉆桿，拉力余量=450kN，設(shè)計(jì)系數(shù)Kd=[17]；按設(shè)計(jì)系數(shù)計(jì)算最大允許靜負(fù)荷Pad校核是否滿足卡瓦擠毀，查表得，則：計(jì)算拉力余量=450kN時(shí)的，即， N/m ，E級(jí)鉆桿，Py=，則則，滿足要求。計(jì)算拉力余量=450kN時(shí)的所以Φ127mm鉆桿的可下入長(zhǎng)度由確定，即3750因?yàn)?533750所以設(shè)計(jì)計(jì)算合格。且Φ127mm鉆桿長(zhǎng)度。鉆柱組合強(qiáng)度設(shè)計(jì)如表鉆柱強(qiáng)度設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)開鉆次序井段m鉆井液密度g/cm3鉆桿鉆鋌尺寸mm鋼級(jí)單位重力KN/m最小抗拉力KN長(zhǎng)度m尺寸mm單位重力N/m長(zhǎng)度m10～55127E462803920～655127E50115430～3750127E153134E3463 鉆具組合設(shè)計(jì)鉆具組合直接影響整個(gè)鉆井過程的井斜和機(jī)械鉆速，因此鉆具的設(shè)計(jì)要兼具防斜和提高機(jī)械鉆速，以縮短整個(gè)鉆井周期和降低鉆井成本。影響井斜的因素主要有地質(zhì)條件、鉆具組合等。地質(zhì)因素的影響是不可控制的，而鉆具組合則是可以控制的。因此鉆具組合應(yīng)用得好，能夠起到較好的防斜和糾斜作用。常規(guī)的防斜組合主要有鐘擺鉆具、偏心鉆具、滿眼鉆具、柔性鉆具等。其中，鐘擺鉆具既有較好的防斜能力，也具有一定的糾斜能力，成為應(yīng)用得最為廣泛的防斜鉆具組合之一。進(jìn)入90年代以來，隨著螺桿鉆具性能和使用壽命的提高，在直井的防斜打快中得到越來越廣泛的應(yīng)用。因此在本井的設(shè)計(jì)中，一開采用MWD+鐘擺鉆具組合鉆井，二開則采用MWD+鐘擺鉆具+動(dòng)力鉆具組合進(jìn)行復(fù)合鉆井，以達(dá)到提高機(jī)械鉆速和防斜、縮短建井周期的目的。MWD測(cè)量出井底各項(xiàng)鉆井參數(shù)，僅需幾分鐘就能夠傳輸?shù)降孛?，能夠及時(shí)地反映井下異常情況，使工作人員能夠及時(shí)地采取措施，保證鉆井安全；MWD能夠有效地控制定向井、大位移井和水平井井身軌跡，保證鉆進(jìn)過程按鉆井設(shè)計(jì)進(jìn)行，提高油氣層的鉆遇率；對(duì)于新的油氣區(qū)塊的探井，MWD所測(cè)各種參數(shù)為重要的原始地層資料，因此反映精確地地層本來面目，對(duì)地層評(píng)價(jià)以及隨后的開發(fā)極為重要。 復(fù)合鉆井防斜打快機(jī)理在復(fù)合鉆井過程中，轉(zhuǎn)盤和螺桿鉆具聯(lián)合驅(qū)動(dòng)鉆頭鉆進(jìn)。在這種工況下，既有轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)鉆柱以帶動(dòng)螺桿定子(外殼)的旋轉(zhuǎn)，又有螺桿鉆具自身的旋轉(zhuǎn)。兩種旋轉(zhuǎn)的聯(lián)合作用使得鉆頭的絕對(duì)轉(zhuǎn)速等于螺桿鉆具轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速之和。因此，采用螺桿鉆具配合高速PDC鉆頭的復(fù)合鉆井方式能夠大大提高機(jī)械鉆速，其主要原理就在于提高PDC鉆頭的轉(zhuǎn)速，從而提高鉆頭破巖的機(jī)械能量，充分發(fā)揮了PDC鉆頭高速破巖能力來提高機(jī)械鉆速。 直螺桿鉆具組合防斜機(jī)理直螺桿鉆具組合的防斜實(shí)質(zhì)仍然是鐘擺鉆具防斜，不同之處在于鉆頭轉(zhuǎn)速提高了數(shù)倍，利用螺桿的高轉(zhuǎn)速，在防斜的同時(shí)提高了機(jī)械鉆速。在直井鉆井作業(yè)中，直螺桿鉆具比彎螺桿鉆具所受的載荷要小，因此其使用壽命會(huì)更長(zhǎng)，但由于其本身不具備降斜能力，因此要利用直螺桿鉆具與穩(wěn)定器的復(fù)合鐘擺組合，從而達(dá)到防斜、糾斜的目的。 鉆具組合設(shè)計(jì)結(jié)合所鉆地層的實(shí)際情況和防斜打快的要求，所設(shè)計(jì)的鉆具組合為：下導(dǎo)管井段： +。一開：++Φ203mmMWD+Φ310穩(wěn)定器+。二開：+Φ172mm馬達(dá)+Φ171mmLWD+Φ171mmMWD++Φ215穩(wěn)定器+。鉆具組合設(shè)計(jì)如表鉆具組合表開鉆次序鉆頭尺寸mm井段m鉆具組合備注導(dǎo)管0～55 +一開0～655++Φ203mmMWD+Φ310穩(wěn)定器+二開0～3755+Φ172mm馬達(dá)+Φ171mmLWD+Φ171mmMWD++Φ215穩(wěn)定器+5 鉆井設(shè)備選擇國(guó)內(nèi)外油田選擇鉆機(jī)一般以鉆機(jī)公稱鉆深或者最大鉤載作為選擇鉆機(jī)的主要參數(shù)。所選擇的鉆機(jī)最大鉤載能完成下套管和解除卡鉆的任務(wù)，并保證有一定的超深能力。根據(jù)前面套管設(shè)計(jì)， kN。鉆柱在空氣中的最大重量為QL，即 kN。本井設(shè)計(jì)鉆深3750m，依據(jù)鉆機(jī)選擇原則，鉆機(jī)設(shè)備負(fù)荷能力、鉆達(dá)深度及配置應(yīng)能夠滿足3755m鉆井的需要，同時(shí)為了易于處理井下復(fù)雜情況和提高鉆速等。若能夠接通交流電，建議選擇寶雞石油機(jī)械有限公司的ZJ40/2250DB型交流變頻電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)，其參數(shù)見表；若無法接通，建議選擇寶雞石油機(jī)械有限公司的ZJ40L/40J型機(jī)械驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)，其參數(shù)見表。ZJ40/2250DB型交流變頻電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)基本參數(shù)鉆機(jī)型號(hào)ZJ40/2250DB名義鉆井深度，m2500～4000水龍頭型號(hào)SL225中心管直徑，mm75127mm鉆桿2000～3200最大鉤載，kN2250轉(zhuǎn)盤開口直徑mm檔數(shù)2檔，無級(jí)變速驅(qū)動(dòng)方式獨(dú)立電驅(qū)動(dòng)或復(fù)合驅(qū)動(dòng)大鉤速度，m/s0～提升系統(tǒng)繩數(shù)10鉆井鋼絲繩直徑，mm32井架型號(hào)K有效高度，m44額定載荷，kN2250最大快繩拉力，kN280絞車型號(hào)JC40DB額定功率，KW800底座型號(hào)雙升鉆臺(tái)高度，m凈空高度，m6檔數(shù)6檔，無級(jí)調(diào)速剎車液壓盤剎+電磁渦流輔剎或EATON輔剎天車型號(hào)TC225鉆井泵型號(hào)臺(tái)數(shù)F13002驅(qū)動(dòng)方式交流變頻電驅(qū)動(dòng)游車型號(hào)YC225提升系統(tǒng)輪徑，mm1120電控方式ACDCA一對(duì)一控制大鉤型號(hào)DG225總裝機(jī)功率，KW31050ZJ40L/40J型機(jī)械驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)基本參數(shù)鉆機(jī)型號(hào)ZJ40/2250DB名義鉆井深度m2500～4000轉(zhuǎn)盤開口直徑，mm127mm鉆桿2000～3200檔數(shù)6（4）正2倒最大鉤載，kN2250井架型號(hào)K大鉤速度，m/s～有效高度，m43提升系統(tǒng)繩數(shù)10額定載荷，kN2250鉆井鋼絲繩直徑，mm32底座型號(hào)箱式，疊箱式最大快繩拉力，kN280鉆臺(tái)高度，m6/絞車型號(hào)JC40B凈空高度，m額定功率，KW735鉆井泵型號(hào)臺(tái)數(shù) F13002檔數(shù)6（4）正2倒驅(qū)動(dòng)方式柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)主剎車液壓盤剎或帶剎中心管直徑，mm 75輔助剎車電磁渦流剎車柴油機(jī)功率，KW3810或2460+2810天車型號(hào)TC225提升系統(tǒng)輪徑，mm1120游車型號(hào)YC225大鉤型號(hào)DG225中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）10021011班6 鉆井液設(shè)計(jì) 鉆井液體系選擇根據(jù)該區(qū)塊地層特點(diǎn)，鉆井液要保持低密度、低固相、強(qiáng)抑制、較低的濾失量、薄而韌的泥餅、優(yōu)良的造壁性和潤(rùn)滑性、良好的流變性和抗溫性，以及減小漏失和保護(hù)油氣層，從而保證安全、快速、高效鉆進(jìn)。根據(jù)預(yù)測(cè)地層情況，一開井段鉆井液類型選擇低固相聚合物鉆井液，二開井段鉆井液類型選擇雙保天然高分子鉆井液，見表。設(shè)計(jì)鉆井液類型開鉆序號(hào)井徑（mm ）井段（m）鉆井液類型一開55655低固相聚合物鉆井液二開6553750雙保天然高分子鉆井液 鉆井液密度確定綜合考慮快速、安全鉆進(jìn)和及時(shí)發(fā)現(xiàn)油氣層以及保護(hù)油氣層等多種因素，；~，鉆井液密度確定見表所示。設(shè)計(jì)鉆井液密度數(shù)據(jù)