【正文】 《鉆井工程》課程設(shè)計一、課程安排: 學期結(jié)束時請按照課程設(shè)計要求完成課程設(shè)計作業(yè)。可以手寫，也可以打印。二、課程內(nèi)容與要求 1 掌握鉆井與完井工程設(shè)計流程和設(shè)計規(guī)范、格式； 2 掌握井身結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法；
3 掌握鉆井工具的選用及鉆井參數(shù)的設(shè)計計算；
4掌握固井工程設(shè)計方法，包括套管柱強度設(shè)計、注水泥設(shè)計等；按工程國標寫設(shè)計報告。三、考核方式及成績評定課程設(shè)計的成績?yōu)榘俜种?，課程考核標準組成： 1． 格式、規(guī)范 10分 評分依據(jù)：工程設(shè)計規(guī)范 評分標準：10＊符合程度％2． 設(shè)計的依據(jù)與原則準確性 30分 評分依據(jù)：工程設(shè)計依據(jù)與原則 評分標準：30＊符合程度％3 . 過程的參數(shù)選擇的合理性和計算過程的可靠性 30分 評分依據(jù)：參數(shù)符合工程實際。計算過程可靠 評分標準：30＊符合程度％4. 結(jié)果準確性 30分遠程教育學院石油工程專業(yè)《鉆井工程》課程設(shè)計任 務(wù) 書指導教師： 盧運虎 中國石油大學（北京）遠程教育學院2011年3月《鉆井工程》課程設(shè)計緒 論 鉆井設(shè)計包括地質(zhì)設(shè)計和鉆井與完井工程設(shè)計。《鉆井與完井工程設(shè)計》主要是指鉆井工程師得到地質(zhì)設(shè)計后，如何以地質(zhì)設(shè)計為依據(jù)，完成一口井的綜合、合理的鉆井與完井工程設(shè)計。 鉆井與完井工程是一個多學科、多工種的大系統(tǒng)工程。鉆井與完井工程設(shè)計是以現(xiàn)代鉆井工藝理論為準則，采用新的研究成果，以現(xiàn)代計算技術(shù)用最優(yōu)化科學理論去設(shè)計和規(guī)劃鉆完井工程中的工藝技術(shù)及實施措施。 鉆井與完井工程設(shè)計是完成地質(zhì)鉆探目的、開發(fā)油氣層、保證鉆井與完井工程質(zhì)量、保護油氣資源、保護環(huán)境，實現(xiàn)安全、優(yōu)質(zhì)、高速和經(jīng)濟鉆井的重要程序，是鉆井與完井工程施工的指南和技術(shù)依據(jù)。鉆井公司將根據(jù)鉆井與完井工程設(shè)計的內(nèi)容和要求組織施工和技術(shù)協(xié)作，并按照設(shè)計進行單井預算和決算。鉆井隊必須遵循鉆井與完井工程設(shè)計施工，不能隨意變動，如因井下情況變化，原設(shè)計確需變更時，必須提交公司主管單位重新討論研究。 鉆井與完井工程設(shè)計的科學性，先進性關(guān)系到一口井鉆井工程和完井工程的成敗和效益?？茖W鉆井水平的提高依靠鉆井與完井工程設(shè)計水平的提高。鉆井與完井工程設(shè)計的任務(wù)和內(nèi)容 鉆井與完井工程設(shè)計的任務(wù)是根據(jù)地質(zhì)部門提供的地質(zhì)設(shè)計書內(nèi)容，進行一口井施工工程參數(shù)及技術(shù)措施設(shè)計，并給出鉆井進度預測和成本預算。 鉆井與完井工程設(shè)計內(nèi)容包括： 一、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計； 二、固井工程設(shè)計： 1．套管柱強度設(shè)計； 2．套管柱管串結(jié)構(gòu)及扶正器安放； 3．水泥及水泥漿設(shè)計； 4．注水泥漿及流變學設(shè)計； 三、鉆柱組合和強度設(shè)計； 四、鉆機選擇； 五、鉆進參數(shù)設(shè)計： 1．機械破巖參數(shù)；2．鉆井液體系及性能；3．水力參數(shù)； 4．下部防斜鉆具結(jié)構(gòu)；六、油氣井壓力控制設(shè)計；七、完井工程設(shè)計（鉆開生產(chǎn)層、完井井底結(jié)構(gòu)、完井井底裝置）； 八、鉆前工程設(shè)計；九、環(huán)境保護要求；十、各次開鉆或分段施工的特殊點要求；十一、材料及成本預算；十二、技術(shù)經(jīng)濟指標及鉆井進度計劃。鉆井與完井工程設(shè)計基本原則鉆井設(shè)計應(yīng)遵循以下基本原則：⑴ 鉆井設(shè)計的基本內(nèi)容應(yīng)包括地質(zhì)設(shè)計、工程設(shè)計、施工進度計劃及費用預算四個部分。應(yīng)按石油工業(yè)部標準SY5333—88《鉆井設(shè)計格式》（）的規(guī)定認真進行設(shè)計。⑵ 地質(zhì)設(shè)計應(yīng)明確提出設(shè)計依據(jù)、鉆探目的、設(shè)計井深、目的層，完鉆層位及原則、完井方法、取資料要求、井身質(zhì)量、油層套管尺寸及強度要求、阻流環(huán)位置及固井水泥上返高度等要求。水平位移要求嚴的直井，要考慮鉆井的難度和鉆井綜合成本。 ⑶ 地質(zhì)設(shè)計應(yīng)為鉆井與完井工程設(shè)計提供全井地層孔隙壓力梯度曲線、破裂壓力梯度曲線、鄰區(qū)鄰井資料、試油壓力資料、設(shè)計地層、油氣水及巖性礦物、物性、設(shè)計地質(zhì)剖面、地層傾角及故障提示等資料。新區(qū)探井應(yīng)按科學打探井技術(shù)規(guī)定，提供五種必需的地質(zhì)圖件(設(shè)計井位區(qū)域構(gòu)造及地理位置圖、主要目的層的局部構(gòu)造井位圖、過井“十字”地震時間剖面圖、過井地質(zhì)解釋橫剖面圖、設(shè)計柱狀剖面圖)。開發(fā)井應(yīng)提供區(qū)塊壓力等高線圖及500m井距以內(nèi)注水井位圖和注水壓力曲線圖。⑷ 調(diào)整井地質(zhì)設(shè)計依據(jù)是上級批準的油田開發(fā)調(diào)整實施方案，鉆井區(qū)塊地質(zhì)構(gòu)造、區(qū)塊內(nèi)已完成井的各種地質(zhì)、鉆井資料、區(qū)塊井位設(shè)計等。甲方地質(zhì)部門應(yīng)為鉆井與完井工程區(qū)塊設(shè)計提供調(diào)整井區(qū)塊地質(zhì)設(shè)計，為鉆井單井設(shè)計提供地層分層設(shè)計內(nèi)容、地質(zhì)要求、設(shè)計井鄰井油、水井地下壓力動態(tài)數(shù)據(jù)資料、設(shè)計井位示意圖、地下復雜情況、故障提示等。調(diào)整井地質(zhì)設(shè)計分層誤差應(yīng)控制在l0m以內(nèi)。⑸ 調(diào)整井應(yīng)采用集中打井，分片停注放溢流的原則。調(diào)整井開鉆前，區(qū)塊內(nèi)的注水井應(yīng)根據(jù)井口壓力，提前若干天(一般為10~30天)采取注水井停注、注水井放溢流、油井轉(zhuǎn)抽降壓等具體措施，以降低區(qū)塊內(nèi)地層壓力，為鉆井安全施工，確保固井質(zhì)量，保護油氣層產(chǎn)能，提高綜合經(jīng)濟效益創(chuàng)造條件。⑹ 鉆井與完井工程設(shè)計必須以地質(zhì)設(shè)計為依據(jù)。鉆井設(shè)計要有利于取全取準各項地質(zhì)工程資料；要有利于發(fā)現(xiàn)油氣層，保護油氣層，充分發(fā)揮每個產(chǎn)層的生產(chǎn)能力；要保證油氣井眼軌跡符合勘探開發(fā)的要求；油水井的完井質(zhì)量應(yīng)滿足油田各種作業(yè)的要求，保證油氣井長期開采的需要；要充分體現(xiàn)采用本地區(qū)和國內(nèi)外鉆井先進技術(shù)。保證安全、優(yōu)質(zhì)、快速鉆井、實現(xiàn)最佳的技術(shù)經(jīng)濟效益。⑺ 鉆井與完井工程設(shè)計應(yīng)根據(jù)地質(zhì)設(shè)計的鉆探深度和工程施工的最大負荷，合理地選擇鉆機裝備。選用的鉆機負荷不得超過鉆機最大額定負荷能力的80％。⑻ 鉆井與完井工程設(shè)計應(yīng)根據(jù)地質(zhì)設(shè)計提供的地層孔隙壓力梯度曲線及地層破裂壓力梯度曲線或鄰井鄰區(qū)試油壓力資料，設(shè)計鉆井液密度、水泥漿密度和套管程序。設(shè)計的鉆井液密度附加值，／cm3，～／cm3。此附加值也適用于調(diào)整井。對設(shè)計鉆探多套壓力層系的探井，應(yīng)采用多層套管程序，以利于保護油氣層、鉆桿中途測試和安全鉆井。⑼ 調(diào)整井鉆井液密度應(yīng)根據(jù)鉆井區(qū)塊所在采油廠(站)提供的地層壓力進行設(shè)計。目的層地層壓力高于地層原始壓力值時。鉆井液密度設(shè)計應(yīng)遵循以下四條原則：根據(jù)采油廠提供的注水井地層壓力，設(shè)計注水井附近或注水井之間新鉆井的鉆井液密度；根據(jù)采油廠提供的采油井井下靜壓，設(shè)計采油井附近或采油井之間新鉆調(diào)整井的鉆井液密度；根據(jù)采油廠提供的采油井和注水井的靜壓，設(shè)計套管斷裂地區(qū)新鉆調(diào)整井的鉆井液密度。當目的層地層壓力低于地層原始地層壓力時，應(yīng)以裸眼井段最高地層壓力梯度設(shè)計鉆井液的密度。調(diào)整井鉆井液密度的附加值，據(jù)各油田所鉆區(qū)塊統(tǒng)計資料實際值附加或經(jīng)驗公式附加。⑽ 調(diào)整井鉆井與完井工程設(shè)計應(yīng)考慮新鉆井的套管防斷、防擠毀問題。上述問題在未取得成熟經(jīng)驗前，應(yīng)組織有關(guān)各方，積極研究套管防斷、防擠毀技術(shù)，創(chuàng)造條件逐步滿足油田開發(fā)調(diào)整井的需要。⑾ 探井應(yīng)開展隨鉆壓力監(jiān)測。如dc指數(shù)壓力監(jiān)測方法等。若隨鉆壓力監(jiān)測值與地質(zhì)設(shè)計提供的地層孔隙壓力梯度不符，應(yīng)以隨鉆壓力監(jiān)測值及時調(diào)整鉆井液密度，但應(yīng)報地質(zhì)設(shè)計審批部門備案。⑿ 在探井鉆井與完井工程設(shè)計中，應(yīng)根據(jù)工程需要，設(shè)計一定數(shù)量的工程取心。⒀ 鉆井要按設(shè)計的施工進度計劃施工。對地貌條件困難或鉆前工程耗資較大的地區(qū)，應(yīng)盡量采用定向井或叢式井技術(shù)設(shè)計，對井斜嚴重地區(qū)用一般的方法控制井斜角困難時，應(yīng)利用地層自然造斜規(guī)律，移動地面井位。采用“中靶上環(huán)”的方法，使井底位置達到地質(zhì)設(shè)計要求。⒁ 費用預算和施工進度計劃應(yīng)建立在本地區(qū)切實可靠的定額基礎(chǔ)上。每隔兩、三年進行一次定額指標的修訂與核算。⒂ 環(huán)境保護是我國的基本國策。鉆井與完井工程設(shè)計應(yīng)包括鉆井井場環(huán)境保護要求和裝備。鉆井與完井工程設(shè)計程序框圖鉆井與完井工程設(shè)計程序框圖附后。鉆井與完井工程設(shè)計和審批程序 鉆井與完井工程設(shè)計和審批應(yīng)遵循以下程序：①區(qū)域探井、預探井、評價井、超深井、開發(fā)井區(qū)塊標準設(shè)計(含調(diào)整井區(qū)塊標準設(shè)計)特殊工藝井等鉆桿工程設(shè)計由甲方設(shè)計。經(jīng)甲方(石油管理局或勘探局)總地質(zhì)師、總工程師會計師(總經(jīng)濟師)批準后交乙方(鉆井公司)施工。②開發(fā)井鉆井單井設(shè)計(含調(diào)整井鉆井單井設(shè)計)，由甲方設(shè)計，經(jīng)甲方有關(guān)處的主任地質(zhì)師、主任鉆井工程師、主任會計師批準后交乙方施工。應(yīng)逐步實行由甲方派出監(jiān)督人員對乙方施工實行監(jiān)督，以保證鉆井設(shè)計的全面執(zhí)行。③各石油管理局(勘探局)應(yīng)創(chuàng)造條件設(shè)立專職的鉆井與完井工程設(shè)計部門。設(shè)計部門應(yīng)由地質(zhì)、開發(fā)，工程、泥漿、財務(wù)、勞資及經(jīng)營管理有經(jīng)驗的人員組成。設(shè)計部門應(yīng)明確職責，建立完善的鉆井數(shù)據(jù)庫，采用計算機設(shè)計。設(shè)計人員要與現(xiàn)場密切結(jié)合，總結(jié)經(jīng)驗，反饋信息，不斷提高設(shè)計水平。鉆井與完井工程設(shè)計程序框圖地質(zhì)數(shù)據(jù)，地質(zhì)、工程要求井身結(jié)構(gòu)設(shè)計完井方法套管層次，下深水泥返高 機械破巖參數(shù)設(shè)計鉆井液體系、性能設(shè)計鉆頭選型鉆井液體系鉆井液性能設(shè)計鉆壓、轉(zhuǎn)速優(yōu)選（配）鉆柱組合強度設(shè)計 鉆柱設(shè)計下部防斜鉆具結(jié)構(gòu)固井工程套管強度設(shè)計水泥漿設(shè)計注水泥漿設(shè)計水力參數(shù)設(shè)計鉆機選型鉆前工程油氣井壓力控制 鉆井速度預測材料計劃成本預算 鉆井與完井工程施工參數(shù)表石油工程鉆井與完井工程設(shè)計內(nèi)容與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)設(shè)計任務(wù)：XX油區(qū)XX凹陷一口直井生產(chǎn)井的鉆井與完井設(shè)計。設(shè)計內(nèi)容：（其中打“√”部分必須設(shè)計，其他部分可選做或不做）一、地質(zhì)設(shè)計摘要（√）；二、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計（√）； 三、固井工程設(shè)計： 1．套管柱強度設(shè)計（√）； 2．套管柱管串結(jié)構(gòu)及扶正器安放； 3．水泥及水泥漿設(shè)計； 4．注水泥漿及流變學設(shè)計； 四、鉆柱組合和強度設(shè)計（√）； 五、鉆機選擇； 六、鉆進參數(shù)設(shè)計： 1．機械破巖參數(shù)設(shè)計（包括鉆頭選型，所有鉆頭選用江漢鉆頭廠牙輪鉆頭、選取鉆壓和轉(zhuǎn)速）（√）；2．鉆井液體系及性能設(shè)計（僅設(shè)計鉆井液密度，其它參數(shù)不作要求）3．水力參數(shù)設(shè)計（√）； 4．鉆柱與下部防斜鉆具結(jié)構(gòu)（√）；七、油氣井壓力控制；八、完井工程（鉆開生產(chǎn)層、完井井底結(jié)構(gòu)、完井井底裝置）； 九、鉆前工程；十、環(huán)境保護要求；十一、各次開鉆或分段施工的特殊點要求；十二、材料及成本預算；十三、技術(shù)經(jīng)濟指標及鉆井進度計劃?；A(chǔ)數(shù)據(jù)：1． 地質(zhì)概況：見后附設(shè)計樣例表A－1。2． 設(shè)計井深：H=3000 + 4100 + 學號的后二位數(shù)字 3 （m）3． 地層壓力和破裂壓力剖面：根據(jù)圖A－1，：H=3000 +100 + 學號的后二位數(shù)字 3 （m）注：學號后二位數(shù)重號同學插空取值。4． 設(shè)計系數(shù)：見表A2和表A3，其他數(shù)據(jù)查《鉆井手冊》（甲方）和參考書。5． 水力參數(shù)設(shè)計數(shù)據(jù)見表A4。6． 鉆柱設(shè)計數(shù)據(jù)見參數(shù)書2。7． 完井方式：先期裸眼完井，(7”)生產(chǎn)套管。參考書：1． 周開吉，[M]. 東營：石油大學出版社，19962． 陳庭根，管志川. 鉆井工程理論與技術(shù)[M]. 東營：石油大學出版社，20003． 《鉆井手冊》（甲方）[M]. 北京：石油工業(yè)出版社，1990附：現(xiàn)場鉆井工程設(shè)計書樣式構(gòu)造名稱：XX凹陷 井 號： A5 井 別： 生產(chǎn)井 鉆 井 工 程 設(shè) 計中國XXXXXX集團公司 XX石油管理 局 XX鉆井 公司地質(zhì)設(shè)計 （簽字）日期 工程設(shè)計 （簽字）日期 地質(zhì)審核意見： （簽字）日期 地質(zhì)審批意見： （簽字）日期 工程審批意見： （簽字）日期 工程批準意見 （簽字）日期 目 錄一、地質(zhì)設(shè)計摘要二、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計三、固井工程設(shè)計四、鉆柱設(shè)計五、鉆井設(shè)備選擇六、鉆井液設(shè)計七、鉆進參數(shù)設(shè)計八、下部鉆具組合設(shè)計九、油氣井控制十、各次開鉆或分井段施工重點要求十一、地層壓力監(jiān)測要求十二、地層漏失試驗十三、油氣層保護十四、完井井口裝置十五、環(huán)保要求十六、鉆井進度計劃十七、成本預算一、地質(zhì)概況表A1 井 別探 井井 號A5設(shè)計井深3650m目的層井位坐標地面海拔 m 50縱（）m 4275165橫（）m 20416485測線位置504和45地震測