【正文】 表 表 第 3章鉆井工程設(shè)計 38 井身結(jié)構(gòu)設(shè)計說明 一開： 井眼直徑 (mm): 所鉆深度 (m):601 套管外徑 (mm):273 套管下深 (m):600 水泥返高 (m):井口 二開： 井眼直徑 (mm): 所鉆深度 (m):4203 套管外徑 (mm): 套管下深 (m):4203 水泥返高 (m):井口 圖 第 3章鉆井工程設(shè)計 39 套管選型 根據(jù)前面的壓力預(yù)測，地層壓力為 30 多兆帕，又考慮到后期的壓裂施工，套管承受壓力應(yīng)大于 85 兆帕，因此油層套管選用 p110 型，表層套管選用 J55型。 套管程序 外徑（ mm） 通徑（ mm） 鋼級 壁厚（ mm） 推薦扣型 每米重量（ kg） 接箍外徑（ mm） 抗內(nèi)壓強度 抗外擠強度 抗拉強度 表層套管 J55 短圓 2647 油層套管 P110 長圓 1979 套管設(shè)計說明 開鉆次序 鉆頭尺寸（ mm） 套管尺寸（ mm） 設(shè)計說明 一開 346 一開采 Ф 346mm 鉆頭鉆至井深 601m，下入 Ф規(guī)注水泥工藝固井，水泥漿返至地面，封固地表流 砂層和水層，保護地下水，為二開安裝井口 裝 置 和 安 全 鉆 提 供可靠條件。 二開 二開用 Ф 鉆頭鉆至完 4203m，下入 Ф，常規(guī)注水泥工藝固井，水泥漿返至 井口 二開造斜段 二開段水平 鉆機選型及鉆機主要設(shè)備 序號 名 稱 型 號 規(guī)格 數(shù)量 一 鉆 機 ZJ50L 4500 m 1 表 表 第 3章鉆井工程設(shè)計 40 二 井 架 JJ315/45K3 45 m 1 三 提 升 系 統(tǒng) 絞 車 天 車 游動滑車 大 鉤 水龍頭 JC50B 1500 HP 1 天 車 TC3315 3150 kN 1 游動滑車 YC350 3500 kN 1 大 鉤 DG350 3500 kN 1 水龍頭 SL450 4500 kN 1 四 轉(zhuǎn) 盤 ZP520 520 mm 1 五 循環(huán)系 統(tǒng)配置 鉆井泵 1 3NB1300CZ 1300 HP 1 鉆井泵 2 3NB1300CZ 1300 HP 1 鉆井液罐 / / 5 鉆井液檢測計量罐 / / 1 報警裝置 / / 1 攪拌器 / / 8 六 普通鉆 機動力 系統(tǒng) 柴油機 1 PZ12V190BG33 1100 HP 1 柴油機 2 PZ12V190BG33 1100 HP 1 柴油機 3 PZ12V190BG33 1100 HP 1 七 發(fā)電 機組 發(fā)電機 1 VOLVO300KW 400 HP 1 發(fā)電機 2 VOLVO300KW 400 HP 1 八 鉆機控 制系統(tǒng) 自動壓風(fēng)機 自動壓風(fēng)機 剎車系統(tǒng) / / / 輔助剎車 / / / 九 振動篩 1 線性篩 50 l/s 1 振動篩 2 線性篩 50 l/s 1 固 控 系 統(tǒng) 振動篩 3 線性篩 50 l/s 1 除 砂 器 NC350X2 65 l/s 1 除 泥 器 SB150X200 160 3 /h/h 1 離 心 機 ZS355 60 2 除 氣 器 LZCQ/3 4 1 十 井 雙閘板防噴器 2FZ3535 35MPa MPa 1 第 3章鉆井工程設(shè)計 41 控 系 統(tǒng) 四 通 ST35 35 MPa 1 遠程控制裝置 FKQ6406 / 1 節(jié)流管匯 JG35 35 MPa 1 壓井管匯 YG35 35 MPa 1 鉆機類型選擇的依據(jù) 根據(jù)鉆井過程中大鉤可能遇到的最大載荷來選擇鉆機。可能遇到的最大載荷有： （ 1）起鉆操作剛啟動加速時與下鉆操作完了剎車時有較大動載，靜動載之和構(gòu)成起下鉆過程中的最大鉤載； （ 2）處理卡鉆事故時拔鉆桿的拉力，以鉆桿拉斷載荷為極限（由鋼材最小屈服強度決定）； （ 3）下套管時，油層套管柱重量比鉆桿柱重量大；（ 套管每米重， 127mm 鉆桿 ） （ 4）下套管遇阻時，上提下放套管柱以期通過。此時大鉤的上提載荷以套管柱斷裂載荷的 80%為限。 對于該井以上 4 種載荷以第四項載荷為最大，按照 API 建議按最重套管柱的接箍滑扣載荷的 80%來選擇相應(yīng)最大起重量的鉆機。而在套管柱設(shè)計時井口套管柱的強度是按接箍滑扣載荷 Q1來設(shè)計的，即 Q1/n=Q2 或 Q1=nQ2 式中： n：滑扣安全系數(shù)，按 API 標(biāo)準(zhǔn) n=— 2。 Q2: 套管柱在空氣中的重量； Q2=q1xL1 L1：套管柱長度，米； q1：套管柱每米重， kg/m。 最大起重量： Qmax=== q1xL1 鉆機類型的選擇 水平井： 該水平井預(yù)計井深 4203 米左右，無技套， 油套；按公式計算出大鉤有可能遇到的最大載荷： Qmax= q 套 L 套 = 4203 103=(噸 ) 大慶Ⅱ型鉆機大鉤額定載荷為 2021kN，從以上計算結(jié)果，此類型井可以選擇大慶Ⅱ型鉆機。 表 第 3章鉆井工程設(shè)計 42 鉆頭選型 根據(jù)地層可鉆性選擇鉆頭 , 就會取得鉆速高、進尺多、降成本的效果。為此 , 充分考慮鄂爾多斯盆地所鉆遇的地層巖石特性與鉆頭的相互關(guān)系 , 就可以選好在每一個層段所使用的鉆頭類型。 鉆具組合 選用及依據(jù)： 該區(qū) NPEDC9 為一套河流相砂巖，巖性為淺灰色含礫粗砂巖、灰白色中－粗粒砂巖及灰綠色石英砂巖，是上古生界主力產(chǎn)氣層段； NPEDC10 段以河道沉積為主，巖性為灰色、灰黑色細－中粒巖屑砂巖 、巖屑質(zhì)石英砂巖和泥質(zhì)巖，砂巖成分成熟度低，厚度約 40m 左右。為上古生界主要產(chǎn)氣層段之一。 鉆具由鉆鋌、鉆桿、方鉆桿及配合接頭組成。選用原則為： ① 鉆鋌：鉆探外徑應(yīng)與鉆頭外徑有適當(dāng)差值。其間隙至少應(yīng)在 25毫米，鉆鋌長度應(yīng)滿足其在鉆井液中的浮重至少超過最大鉆壓的 130%以上。 ② 鉆桿：在條件允許時應(yīng)盡量選用流動阻力小的內(nèi)平接頭鉆桿，不用正規(guī)接頭鉆桿，鉆桿受力復(fù)雜，應(yīng)在危險截面進行校核。 ③ 方鉆桿：可從有關(guān)手冊中查找。 ④ 配合接頭：方鉆桿下部至少應(yīng)有一個保護接頭，其余配合接頭應(yīng)滿足不同扣型，不同直徑鉆 具聯(lián)接的情況下，使用數(shù)量應(yīng)盡可能少。鉆具的選用方法一般是按各油田經(jīng)驗選用常用鉆具組合，在危險截面校核強度。 一開： Φ 鉆頭＋ Φ 無磁鉆鋌 1 根＋ Φ 鉆鋌 8 根＋Φ 鉆桿 二開： （ 1）常規(guī)鉆具：①Φ 鉆頭＋Φ 鉆鋌 9根＋Φ 鉆桿 ②Φ 鉆頭＋Φ 鉆鋌 9根＋Φ 鉆桿 （ 2）鐘擺鉆具：①Φ 鉆頭＋Φ 鉆鋌 2 根 ＋Φ 215 扶正器＋Φ 鉆鋌 7 根＋Φ 鉆桿 ②Φ 鉆頭＋Φ 鉆鋌 2 根＋Φ 241 扶正器＋Φ 鉆鋌 7 根＋Φ 鉆桿 主要措施： (1)電子單、多點監(jiān)控井斜＜ 45′，否則吊打鉆進； (2)優(yōu)選參數(shù)，提高機械鉆速； (3)起鉆充分循環(huán)好鉆井液； 第 3章鉆井工程設(shè)計 43 (4)直井段鉆完測電子單、多點。 二開造斜段 鉆具組合：①Φ 鉆頭＋Φ 172mm 1176。 30′ 單彎動力鉆具 1根＋Φ 1根＋ LWD(或 FEWD)＋Φ 1根＋Φ 127mm 斜坡鉆桿 30根＋Φ 加重鉆桿 9根 +Φ 隨鉆震擊器 1 套＋Φ 127mm 加重鉆桿 21根＋Φ 鉆桿 ②Φ 鉆頭＋Φ 197mm 1176。 30′ 單彎動力鉆具 1根＋Φ 1根＋ LWD(或 FEWD)＋Φ 1根＋Φ 127mm 斜坡鉆桿 30根＋Φ 加重鉆桿 9根 +Φ 隨鉆震擊器 1 套＋Φ 127mm 加重鉆桿 21根＋Φ 鉆桿 主要措施： (1)自 A 靶點以上垂深 50m 開始采用 LWD(或 FEWD)隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向系統(tǒng)。 根據(jù)隨鉆測井，確定目的層頂界深度，跟蹤調(diào)整井眼軌跡；采用 LWD(或FEWD)隨鉆隨測監(jiān)控井眼軌跡；根據(jù)實際情況采用滑動鉆進和復(fù)合鉆進兩種方式施工，隨時調(diào)整井斜方位； (2)下鉆前認真檢測彎套度數(shù)，地面測試動力鉆具，檢查 LWD(或 FEWD)儀器的組裝； (3)下鉆前鉆井液性能穩(wěn)定，達到設(shè)計要求，凈化設(shè) 備運轉(zhuǎn)正常； (4)動力鉆具鉆進完，短起下鉆 5個立柱； (5)采用柔性鉆具組合通井。 二開水平段 鉆具組合：①Φ 鉆頭＋Φ 172mm 1176。單彎動力鉆具 1根＋Φ 127mm 無磁承壓鉆桿 1根＋ LWD(或 FEWD)＋Φ 127mm無磁承壓鉆桿 1根 +Φ 127斜坡鉆桿 72根＋Φ 加重鉆桿 9根 +Φ 隨鉆震擊器 1套＋Φ 127mm 加重鉆桿 21根＋Φ 鉆桿 ②Φ 鉆頭＋Φ 197mm 1176。單彎動力鉆 具 1 根＋Φ 127mm 無磁承壓鉆桿 1 根＋ LWD(或 FEWD)＋Φ 127mm 無磁承壓鉆桿 1 根 +Φ 127斜坡鉆桿 72 根＋Φ 加重鉆桿 9根 +Φ 隨鉆震擊器 1套＋Φ 127mm 加重鉆桿 21根＋Φ 鉆桿 主要措施： (1)采用 LWD(或 FEWD)隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向系統(tǒng)。根據(jù)隨鉆測井，確定目的層頂界深度，跟蹤調(diào)整井眼軌跡；采用 LWD(或 FEWD)隨鉆隨測監(jiān)控井眼軌跡；根據(jù)實際情況采用滑動鉆進和復(fù)合鉆進兩種方式施工，隨時調(diào)整井斜方位； (2)下鉆前認真檢測彎套 度數(shù)，地面測試動力鉆具，檢查 LWD(或 FEWD)儀器的組裝； 第 3章鉆井工程設(shè)計 44 (3)下鉆前鉆井液性能穩(wěn)定，達到設(shè)計要求，凈化設(shè)備運轉(zhuǎn)正常； (4)動力鉆具鉆進完，短起下鉆 5 個立柱； (5)采用柔性鉆具組合通井。 設(shè)計要點和操作要求 鉆 進 參數(shù) : 鉆壓 60~ 140kN 。 轉(zhuǎn)速 60~ 80 r/ min。 排量 28 L / s 以上 。 泵壓 8~ 10M Pa。 2300m 至完鉆因目的層有取芯作業(yè) , 采用 H517 鉆頭和取芯鉆頭間接使用鉆頭選型及鉆進參 數(shù)的優(yōu)化 。 水力參數(shù)設(shè)計 鉆頭水力參數(shù)設(shè)計表 鉆頭 序號 地質(zhì)年代 井段 (m) 噴嘴 組合 (mm) 鉆 進 參 數(shù) 水 力 參 數(shù) 鉆壓 (kN) 轉(zhuǎn)速 (r/min) 排量(L/s) 立管 壓力 (MPa) 鉆頭 壓降 (MPa) 循環(huán) 壓耗 (MPa) 沖 擊力 (kN) 噴射 速度 (m/s) 鉆頭水 功率 (kW) 比水 功率 (W/mm2) 上返 速度 (m/s) 功率 利用率 (％ ) 1 白堊 系 0～ 840 16,16,16 30～100 60～120 2 侏羅系 三疊系 840～3420 10,10,11,11 50～80 100～160 30 7 94.46 3 .83 52.06 3 二疊 系 3420～3800 10,10,11,11 40～80 螺桿 30 4 石炭 系 3800～3832 10,10,11,11 40～ 80 50+ 螺桿 28 鉆具校核 ⑴ 安全系數(shù)及其它系數(shù)的確定： 抗外擠安全系數(shù)： ； 卡瓦橫向系數(shù)： 4； 抗拉安全系數(shù)： ； 拉力余量：不