【正文】 （ 3）鉆頭使用：各井段所用鉆頭的類型、尺寸、噴嘴、下井日期，起出時(shí)問、起出原因、鉆頭進(jìn)尺、機(jī)械鉆速、鉆壓、轉(zhuǎn)數(shù)、水力參數(shù)、泵壓、泵沖數(shù)、泵缸套直徑以及更換情況、鉆頭起出狀況 (包括牙齒、軸承磨損、直徑變化等 )、每米成本、井下有無異常情況等。 施工井鄰井及所在地區(qū)的鉆井狀況 （ 1）井身結(jié)構(gòu)：套管程序，各層套管的鋼級(jí)、尺寸、壁厚，各層套管水泥上返高度和封固情況。因此，鉆井工程設(shè)計(jì)的科學(xué)性、先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性、安全性和可操作性對(duì)鉆井工程作業(yè)的成敗和油氣勘探與生產(chǎn)的效益起著十分關(guān)鍵的作用。鉆井工程設(shè)計(jì)的目的是確保油氣鉆井工程順利的實(shí)施和質(zhì)量控制，實(shí)現(xiàn)安全、優(yōu)質(zhì)、高速和經(jīng)濟(jì)鉆井，順利完成地質(zhì)鉆探目的，開發(fā)并保護(hù)油氣資源；并為鉆井工程提供預(yù)算的依據(jù)。鉆井工程設(shè)計(jì)是以現(xiàn)代鉆井工藝?yán)碚摓闇?zhǔn)則，采用新的研究成果，以現(xiàn)代計(jì)算技術(shù)用最優(yōu)化科學(xué)理論去設(shè)計(jì)和規(guī)劃鉆井工程中的工藝技術(shù)及實(shí)施措施。 在可能含硫化氫等有毒有害氣體的地區(qū)鉆井，地質(zhì)設(shè)計(jì)應(yīng)對(duì)其層位、埋藏深度及硫化氫等有毒有害氣體的含量進(jìn)行預(yù)測(cè)。 在已開發(fā)調(diào)整區(qū)鉆井，地質(zhì)設(shè)計(jì)書中應(yīng)明確提供注水、注氣（汽）井分布及注水、注氣（汽）情況，提供分層動(dòng)態(tài)壓力數(shù)據(jù)。 進(jìn)行地質(zhì)設(shè)計(jì)前應(yīng)對(duì)井場(chǎng)周圍一定范圍內(nèi)的居民住宅、學(xué)校、廠礦（包括開采地下資源的礦業(yè)單位）、國防設(shè)施、高壓電線、水資源情況和風(fēng)向變化等進(jìn)行勘察和調(diào)查，并在地質(zhì)設(shè)計(jì)中標(biāo)注說明；特別需標(biāo)注清楚諸如煤礦等采掘礦井坑道的分布、走向、長(zhǎng)度和距地表深度；江河、干渠周圍鉆井應(yīng)標(biāo)明河道、干渠的位置和走向等。若安全距離不能滿足上述規(guī)定，由油（氣）田公司與管理（勘探）局主管部門應(yīng)組織相關(guān)單位進(jìn)行安全評(píng)估、環(huán)境評(píng)估，按其評(píng)估意見處置。 開發(fā)井鉆井地質(zhì)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 開發(fā)井地質(zhì)設(shè)計(jì)根據(jù)鉆探目的要求，參照探井的地質(zhì)設(shè)計(jì)內(nèi)容。 （ 13）附圖附表：鉆井地質(zhì)設(shè)計(jì)文本中必須附全所有附圖和附表，附圖中應(yīng)有詳細(xì)標(biāo)注，并符合有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范。 （ 12）地理及環(huán)境資料：氣象、地形、地物資料。在可能含硫化氫等有毒有害氣體的地區(qū)鉆井，地質(zhì)設(shè)計(jì)應(yīng)對(duì)其層位、埋藏深度及含量進(jìn)行預(yù)測(cè)， （ 10）地質(zhì)設(shè)計(jì)明確試油層位和試油方法，提出試油要求。套管外徑、鋼級(jí)、壁厚、阻流環(huán)位置及水泥上返深度，定向井、側(cè)鉆井、水平井中靶要求（方位、位移、穩(wěn)斜角、靶心半徑等）。 （ 7）取資料要求：巖屑錄井、鉆時(shí)錄井、氣測(cè)或綜合錄井儀錄井、地質(zhì)循環(huán)觀察、鉆井液錄井、氯離子含量分析、熒光錄井、鉆井取心、井壁取心、地球物理測(cè)井、巖石熱解地化錄井、選送樣品要求、中途測(cè)試等。 （ 5）預(yù)測(cè)地層剖面及油氣水層位置：鄰井地層分層數(shù)據(jù)、設(shè)計(jì)井地層分層數(shù)據(jù)、設(shè)計(jì)井地層巖性簡(jiǎn)述、預(yù)測(cè)油氣水層位置。 （ 3）設(shè)計(jì)依據(jù)：設(shè)計(jì)所依據(jù)的任務(wù)書、資料、圖解等。設(shè)計(jì)井應(yīng)自上而下按地質(zhì)時(shí)代描述巖性、厚度、產(chǎn)狀、膠結(jié)程度及分層特征；斷層、漏層、超壓層、膏鹽層及淺氣層等特殊巖性段要進(jìn)行詳細(xì)描述。構(gòu)造描述應(yīng)包括：構(gòu)造展布、形態(tài)、走向；主斷層的發(fā)育（走向、斷距）及對(duì)次級(jí)斷層的影響；次斷層的分布特征及井區(qū)的斷層發(fā)育狀況。 （三）地質(zhì)設(shè)計(jì)的內(nèi)容 探井地質(zhì)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 （ 1）基本數(shù)據(jù)：井號(hào)、井別、井位（井位坐標(biāo)、井口地理位置、測(cè)線位置）、設(shè)計(jì)井深、鉆探目的、完鉆層位、完鉆原則、目的層等。 開發(fā)井地質(zhì)設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備工作 主要是詳細(xì)收集鄰井資料和各開發(fā)層系的精細(xì)構(gòu)造圖，特別是收集鄰井采油、注水 (汽 )層位、動(dòng)態(tài)壓力等資料、了解油氣層連通情況和注水 (汽 )后的影響，收集鄰井儲(chǔ)層物性資科和油氣水性質(zhì)資料。 （ 5）各種相關(guān)圖件，如區(qū)域構(gòu)造圖、目的層構(gòu)造圖、油藏預(yù)測(cè)剖面圖等。進(jìn)行地質(zhì)設(shè)計(jì)前應(yīng)對(duì)井場(chǎng)周圍一定范圍內(nèi)的居民住宅、學(xué)校、廠礦（包括開采地下資源的礦業(yè)單位）、國防設(shè)施、高壓電線、水資源情況和風(fēng)向變化等進(jìn)行勘察和調(diào)查。無鄰井時(shí)，應(yīng)收集鄰區(qū)的相關(guān)資料或野外露頭剖面資料，地震解釋成果，分層地震波速度等資料。 2）收集資料 （ 1）區(qū)域資料：區(qū)域的地層、構(gòu)造、油氣水情況以及區(qū)域的石油地質(zhì)條件，包括生油條件、儲(chǔ)層條件、蓋層條件、運(yùn)移條件、圈閉條件、保存條件。 （二）地質(zhì)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)備工作 鉆井地質(zhì)設(shè)計(jì)前，設(shè)計(jì)人員應(yīng)介入井位的論證，參與地質(zhì)方案的討論，熟悉掌握地質(zhì)資料，深入了解地質(zhì)目的，明確設(shè)計(jì)任務(wù)。它包括：滿足井控安全和環(huán)保要求的鉆前工程及合理的井場(chǎng)布置、全井段的地層孔隙壓力和地層破裂壓力剖面、鉆井液設(shè)計(jì)、合理的井身結(jié)構(gòu)、井控裝備設(shè)計(jì)、有關(guān)法規(guī)及應(yīng)急計(jì)劃等內(nèi)容。 ? 在進(jìn)行上述設(shè)計(jì)之前，首先要了解幾項(xiàng)共同的控制因素，這就是有關(guān)法規(guī)、井位所在地環(huán)境所要求的后勤供應(yīng)條件、成本與安全。 第四章 井控設(shè)計(jì) ? 按照中國石油天然氣集團(tuán)公司 2022年 5月頒發(fā)的 《 中國石油天然氣集團(tuán)公司石油與天然氣鉆井井控規(guī)定 》 要求，井控設(shè)計(jì)是鉆井地質(zhì)和鉆井工程設(shè)計(jì)的重要組成部分。由于井口蹩壓的方式是在井內(nèi)鉆井液靜止的情況下進(jìn)行的，所以試驗(yàn)時(shí)要考慮給鉆井液密度差附加一系數(shù)，即循環(huán)壓耗，以確保在提高密度后，循環(huán)的情況下也不會(huì)發(fā)生漏失。 承壓能力試驗(yàn)也可以采用分段試驗(yàn)的方式進(jìn)行，即每鉆進(jìn)100~200米，就用鉆進(jìn)下部地層的鉆井液循環(huán)試壓一次。如果壓力保持不變，則繼續(xù)泵入，重復(fù)以上步驟，直到壓力不上升或略降為止 。試驗(yàn)前確保井內(nèi)鉆井液性能均勻穩(wěn)定，上提鉆頭至套管鞋內(nèi)并關(guān)閉防噴器。試驗(yàn)方法同破裂壓力試驗(yàn)類似。如圖 3—10所示。極限壓力試驗(yàn)要根據(jù)下部地層鉆進(jìn)將采用的最大鉆井液密度及溢流關(guān)井和壓井時(shí)，對(duì)該地層承壓能力的要求決定。 另外，在直井與定向井中對(duì)同一地層所做的破裂壓力試驗(yàn)所得到的數(shù)據(jù)不能互換使用。 上述記錄的壓力值為井口壓力。 （ 5）裂縫重張壓力（ Pr）：瞬時(shí)停泵后重新啟動(dòng)泵，使閉合的裂縫重新張開。此后，由于停泵時(shí)間的延長(zhǎng)，鉆井液向裂縫兩壁滲濾，液壓下降。 （ 4）瞬時(shí)停泵壓力（ Ps）：當(dāng)裂縫延伸到離開井壁壓力集中區(qū)，即 6倍井眼半徑以遠(yuǎn)時(shí)（估計(jì)從破裂點(diǎn)起約歷時(shí) 1分鐘左右），進(jìn)行瞬時(shí)停泵。 （ 3）延伸壓力（ Ppro）：壓力趨于平緩的點(diǎn)。 破裂壓力試驗(yàn)曲線 極限壓力試驗(yàn)曲線 （ 2）破裂壓力（ Pf）：試驗(yàn)曲線的最高點(diǎn)。習(xí)慣上以此值作為確定井控作業(yè)的關(guān)井壓力依據(jù)。 進(jìn)行地層破裂壓力試驗(yàn)時(shí)，要注意確定以下幾個(gè)壓力值： （ 1）漏失壓力（ Pl）：試驗(yàn)曲線偏離直線的點(diǎn)。 （ 3）記錄各個(gè)時(shí)間的泵入量和相應(yīng)的井口壓力。試驗(yàn)方法如下： （ 1）關(guān)閉環(huán)形空間。試驗(yàn)的方法主要有三種，即地層破裂壓力試驗(yàn)、地層漏失壓力試驗(yàn)、地層承壓能力試驗(yàn)。因此，在準(zhǔn)確預(yù)測(cè)地層壓力的同時(shí)，還要了解地層承壓能力。 四、地層強(qiáng)度試驗(yàn) 在鉆井作業(yè)中，應(yīng)使用合理的鉆井液密度，形成略高于地層壓力的液柱壓力，以防止地層流體進(jìn)入井內(nèi)造成井涌或井噴。在 B井，約 2440m深度以上是正常壓力，在該深度以下層段，泥巖電導(dǎo)率偏離正常壓實(shí)趨勢(shì)，電導(dǎo)率急劇增高，是異常高壓地層。如圖圖 3—8所示為某地區(qū)的兩口井，可以看出， Csh和 H的正常趨勢(shì)線明顯呈線性關(guān)系。在正常壓力井段，地層電阻率與深度關(guān)系數(shù)據(jù)點(diǎn)存在一正常趨勢(shì)。在異常高壓帶，泥巖電導(dǎo)率則增高而偏離正常變化趨勢(shì)。儀器記錄結(jié)果主要與地層電導(dǎo)率成正比。感應(yīng)測(cè)井的簡(jiǎn)單原理是，發(fā)射線圈發(fā)射高頻交流電進(jìn)入地層。 感應(yīng)測(cè)井記錄地層的電導(dǎo)率，單位為西門子，電導(dǎo)率的倒數(shù)是電阻率，單位為歐姆 （ 4）根據(jù)等效深度法計(jì)算地層壓力。 （ 2）建立正常壓實(shí)趨勢(shì)線及正常壓實(shí)趨勢(shì)線方程。深度 3000米處開始出現(xiàn)異常高壓顯示，該處即所謂的異常高壓過渡帶。 井深與聲波時(shí)差關(guān)系 如圖所示井深 —時(shí)差關(guān)系，在半對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上，正常壓力井段為一直線 ——正常趨勢(shì)線。在正常壓實(shí)條件下，泥巖孔隙度隨井深增加而減小。 1）聲波法 聲波測(cè)井記錄的縱向聲波速度是巖石孔隙度和巖性的函數(shù)。 鉆井后檢測(cè)地層壓力 鉆井后主要是分析測(cè)井資料或直接測(cè)試求地層壓力。其中 A． M．諾瑪納公式簡(jiǎn)便實(shí)用，準(zhǔn)確度較好，應(yīng)用廣泛。 dc指數(shù)偏離正常趨勢(shì)線越遠(yuǎn)，說明地層壓力越高。 A． M．諾瑪納公式： nnP dcdc?? ? 式中 ρＰ ——地層壓力當(dāng)量密度， g/cm3； d——正常趨勢(shì)線的 dc值； dc——實(shí)際得到的 dc值； ρn——地區(qū)正常地層壓力當(dāng)量密度， g/cm3。 （ 4）從正常壓力井段延長(zhǎng)做出正常趨勢(shì)線。 （ 2）計(jì)算 dc指數(shù)。 圖 3— 6機(jī)械鉆速 ， dc指數(shù)與井深關(guān)系圖 圖 3— 6機(jī)械鉆速， dc指數(shù)與井深關(guān)系圖 圖 — 機(jī)械鉆速， 指數(shù)與井深關(guān)系圖機(jī)械鉆速， dc指數(shù)與井深關(guān)系圖 具體作法是： （ 1）按一定深度取點(diǎn)，一般 ~3m取一點(diǎn)，如果鉆速高可 5~10m，重點(diǎn)井段 1m取一點(diǎn)，同時(shí)記錄每對(duì)應(yīng)點(diǎn)的鉆速、鉆壓、轉(zhuǎn)速、地層水和鉆井液密度。如圖所示。 式中 ρn——正常壓力層段地層水密度（一般取 —） g/cm3； ρm——在用鉆井液密度， g/cm3。 mnDWNTdc????????????????0 6 8 lglg d指數(shù)法的前提之一是保持鉆井液密度不變，這在實(shí)際施工中難以達(dá)到，尤其在進(jìn)入壓力過渡帶以后，為了安全起見，需提高鉆井液密度，這樣， d指數(shù)隨之升高，影響了它的正常顯示。 將上述鉆速方程整理、取對(duì)數(shù)，得 d指數(shù)表達(dá)式。 假設(shè)鉆井條件（水力因素、鉆頭類型）和地層巖性不變（均為泥巖頁巖），則 K值保持常量不變，取 K=1。 dc指數(shù)法是在機(jī)械鉆速法的基礎(chǔ)上建立起來的。而當(dāng)鉆遇到異常高壓層時(shí)，由于高壓地層欠壓實(shí)，孔隙度增大，因此，機(jī)械鉆速相應(yīng)地升高。版上所表示的密度值即該地層的地層壓力當(dāng)量密度值。畫正常壓實(shí)趨勢(shì)線時(shí)應(yīng)盡量使密度數(shù)據(jù)點(diǎn)分布在趨勢(shì)線的兩側(cè)，以利準(zhǔn)確求值。 ⑶ 頁巖密度法的作圖 將 ρsh值按相應(yīng)的深度畫到坐標(biāo)紙上，縱坐標(biāo)是井深；橫坐標(biāo)是 ρsh值。 ②密度液法。將適量巖屑放入密度計(jì)的量杯中，使加蓋后數(shù)值等于 1g/cm3；再加淡水充滿量杯，加蓋后稱得杯內(nèi)的密度值 ρT；利用下式計(jì)算頁巖密度 ρsh值。用清水洗去巖屑上的鉆井液，用吸水紙將巖屑擦干（或烘干，取一致的干度）。在頁巖井段，每 3—5米取一次砂樣，鉆速快時(shí)可 10米或 20米取一次，鉆速慢時(shí)重要層位也可每米取一次。如圖所示。 2）頁巖密度法 泥頁巖的壓實(shí)規(guī)律，在正常情況下，孔隙度隨井深增加而呈指數(shù)函數(shù)關(guān)系減少，即頁巖密度隨井深增加而增大，如鉆遇壓力過渡帶或異常高壓層段，由于欠壓實(shí)的結(jié)果，孔隙度要比正常條件下大，密度的這種變化可用來檢測(cè)異常高壓。 但是在鉆進(jìn)過程中要保持其它因素不變是不實(shí)際的。在保持其它因素不變的條件下，則影響機(jī)械鉆速的是鉆井液液柱壓力與地層孔隙壓力之間的壓差，如果鉆井液密度不變，地層壓力升高，機(jī)械鉆速會(huì)升高。 下面就機(jī)械鉆速法、頁巖密度法和 dc指數(shù)法做簡(jiǎn)單的介紹。但是 dc指數(shù)法只適用于泥頁巖地層。 鉆進(jìn)中檢測(cè)地層壓力 在鉆井過程中要通過隨鉆壓力監(jiān)測(cè)判斷地層壓力的變化，隨鉆壓力監(jiān)測(cè)主要包括機(jī)械鉆速法， d指數(shù)法及 dc指數(shù)法，標(biāo)準(zhǔn)化（正常化）鉆速法，頁巖密度法和 C指數(shù)法等。由于上覆地層壓力總是等于骨架應(yīng)力 δ和地層壓力 Pp之和，所以利用傳播時(shí)間相等，骨架應(yīng)力相等原理，通過找出異常地層壓力下井深 H的傳播時(shí)間與正常地層壓力下傳播時(shí)間相等的井深 He，求出異常高壓地層的地層壓力。 下面簡(jiǎn)單介紹等效深度法?？梢愿鶕?jù)地震波在不同深度地層中的傳播時(shí)間，在半對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上繪出傳播時(shí)間對(duì)深度的關(guān)系曲線，然后用等效深度法或根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算地層壓力的大小。當(dāng)?shù)卣鸩ǖ竭_(dá)高壓油氣層時(shí)，由于高壓油氣的存在，地震波在流體中的傳播速度低于在巖石固體骨架中的傳播速度，另外，由于異常高壓地層孔隙度大，這些因素都會(huì)導(dǎo)致地震波傳播的速度下降，傳播時(shí)間隨之增大。 鉆井前采用地震資料預(yù)測(cè)地層壓力 地震資料中，地震波每米傳播時(shí)間可用來預(yù)測(cè)地層壓力。根據(jù)鉆井工作的不同階段，檢測(cè)預(yù)報(bào)異常高壓的方法可分為鉆前分析、預(yù)測(cè)法；鉆進(jìn)期間的檢測(cè)；鉆后的測(cè)試與分析。設(shè)計(jì)的制定，需要對(duì)所鉆井鉆遇到地層的壓力進(jìn)行預(yù)報(bào)。