莱38-斜更42_设计书

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　设计编号: 202108-116

　钻 钻 井 工 程 设 计

　 中石化胜利油田分公司 1 2021 年 年 0 09 9 月 月 5 15 日

　单位: 东辛采油厂 井号: 莱 38-斜更 42 井别: 注水井（更新井）

　井型: 定向井

　莱 莱 3 38 8- - 斜更 更 2 42 井 钻井工程设计

　 设 计 单 位 ：

　：

　胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院

　工 程 设 计

　：

　：

　钻井液设计 ：

　：

　固 井 设 计 ：

　：

　定 额 设 计 ：

　：

　目 目

　录

　 1

　设计依据 .............................................................................................................. 1

　2

　质量要求 .............................................................................................................. 1

　3

　井身结构 .............................................................................................................. 1

　4

　轨道设计 .............................................................................................................. 3

　5

　钻井设备 .............................................................................................................. 5

　6

　钻具组合与强度校核 .......................................................................................... 6

　7

　钻头选型与钻井参数 ........................................................................................ 10

　8

　钻井液设计 ........................................................................................................ 11

　9

　油气层保护要求 ................................................................................................ 14

　10

　油气井压力控制（井控专篇）

　........................................................................ 15

　11

　固井设计 ............................................................................................................ 26

　12

　钻井施工重点技术要求 .................................................................................... 33

　13

　完井井口装置 .................................................................................................... 39

　14

　职业健康、生产安全、公共安全、环保（HSSE）要求 .............................. 39

　15

　钻井资料要求 .................................................................................................... 49

　中国石化

　井

　 钻井工程设计

　1 莱 莱 3 38 8- - 斜更 更 42

　1 设计依据 1.1 钻井工程设计依据 （1）

　钻井地质设计； （2）

　邻区邻井实钻资料； （3）

　有关技术规范及技术法规； （4）

　井位审查纪要号 2021-136。

　1.2 井位 数据 初测井口坐标：纵(X)4146066.2

　横(Y)20656014.82 方位修正角(°)：-8.42

　磁倾角(°)：55.92

　磁场强度(μT)：53.09

　2 质量要求 2.1 直井段井身质量要求 表2 2- -1 1

　井身质量要求

　井深 （m）

　井斜角 （°）

　全角变化率 （≤°/30m）

　水平位移 （≤m）

　0～500 1 1.00 15 500～1000 2 1.00 15 1000～1500 3 1.5 20 直井段采用电子多点监测井身轨迹，起钻测多点计算井身轨迹数据。

　2.2 定向井段井身质量要求

　 定向段采用 MWD 随钻测控井身轨迹，根据实际情况采用滑动钻进和复合钻进两种方式，随时调整井斜和方位。

　 靶点 A 靶半径(m):15.00

　 3 井身结构 3.1 井身结构设计系数 抽吸压力当量密度(Sb)：0.036g/cm3

　激动压力当量密度(Sg)：0.036g/cm3

　井涌条件当量密度(Sk)：0.05g/cm3

　安全附加当量密度(Sf)：0.07g/cm3

　正常压差允值：12～15MPa 异常压差允值：15～20MPa

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　2 莱 莱 3 38 8- - 斜更 更 42

　3.2 井身结构设计数据表 表3 3- -1 1

　井身结构设计

　开钻 顺序 钻头尺寸 （mm）

　井深 （m）

　套管外径 （mm）

　套管下深 （m）

　水泥封固段 （m）

　一开 311.2 331.0 244.5 330 0～331 二开 215.9 2815.61 139.7 2812 0～2815.61 3.3 井身结构示意图

　图3 3- -1 1

　井身结构图

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　 钻井工程设计

　3 莱 莱 3 38 8- - 斜更 更 42

　4 轨道设计 4.1 轨道设计 表 表 4 4- -1 1

　轨道设计表

　井号：莱 38-斜更 42 轨道类型：直-增-稳

　井底垂深（m）

　井底闭合距（m）

　井底闭合方位（°）

　造斜点 （m）

　最大井斜角（°）

　2670.00 586.08 99.41 1500.00 28.66 磁倾角（°）

　磁场强度（μT）

　磁偏角 （°）

　收敛角 （°）

　方位修正角 （°）

　55.92 53.09 -7.35 1.07 -8.42 井口：X=4146066.20 Y=20656014.82 靶点:A X=4145983 Y=20656517 垂深:2529m

　闭合距:509.03m

　闭合方位:99.41°

　靶半径:15m

　表4 4- -1 1

　轨道参数

　井深 （m）

　井斜 （°）

　方位 （°）

　垂深 （m）

　水平位移 （m）

　南北 （m）

　东西 （m）

　狗腿度 （°/30m）

　工具面 （°）

　靶点 0.00 0.00 99.41 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

　1500.00 0.00 99.41 1500.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

　1691.04 28.66 99.41 1683.18 46.79 -7.65 46.16 4.50 0.00

　2654.93 28.66 99.41 2529.00 509.03 -83.20 502.18 0.00 0.00 A 2815.61 28.66 99.41 2670.00 586.08 -95.79 578.20 0.00 0.00

　表4 4- -2 2

　轨道各点数据

　井深 （m）

　井斜 （°）

　方位 （°）

　闭合方位 （°）

　垂深 （m）

　闭合距 （m）

　南北 （m）

　东西 （m）

　造斜率 （°/30m）

　方位变化率 （°/30m）

　狗腿度 （°/30m）

　工具面 （°）

　0.00 0.00 99.41 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 1500.00 0.00 99.41 0.00 1500.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 1550.00 7.50 99.41 99.41 1549.86 3.27 -0.53 3.22 4.50 0.00 4.50 0.00 1570.40 10.56 99.41 99.41 1570.00 6.47 -1.06 6.38 4.50 0.00 4.50 0.00 1600.00 15.00 99.41 99.41 1598.86 13.02 -2.13 12.84 4.50 0.00 4.50 0.00 1650.00 22.50 99.41 99.41 1646.17 29.08 -4.75 28.68 4.50 0.00 4.50 0.00 1691.04 28.66 99.41 99.41 1683.18 46.79 -7.65 46.16 4.50 0.00 4.50 0.00 1824.17 28.66 99.41 99.41 1800.00 110.63 -18.08 109.14 0.00 0.00 0.00 0.00 1891.04 28.66 99.41 99.41 1858.68 142.70 -23.32 140.78 0.00 0.00 0.00 0.00 2091.04 28.66 99.41 99.41 2034.18 238.61 -39.00 235.40 0.00 0.00 0.00 0.00 2120.47 28.66 99.41 99.41 2060.00 252.72 -41.31 249.32 0.00 0.00 0.00 0.00 2291.04 28.66 99.41 99.41 2209.68 334.52 -54.68 330.02 0.00 0.00 0.00 0.00 2297.10 28.66 99.41 99.41 2215.00 337.43 -55.15 332.89 0.00 0.00 0.00 0.00 2491.04 28.66 99.41 99.41 2385.19 430.43 -70.35 424.64 0.00 0.00 0.00 0.00 2638.98 28.66 99.41 99.41 2515.00 501.37 -81.95 494.63 0.00 0.00 0.00 0.00 2654.93

　28.66

　99.41

　99.41

　2529.00

　509.03

　- - 83.20

　502.18

　0.00

　0.00

　0.00

　0.00

　2815.61 28.66 99.41 99.41 2670.00 586.08 -95.79 578.20 0.00 0.00 0.00 0.00

　注:1.设计垂深、靶点垂深不含补心高；2.要求全井最大井斜不超过 35°。

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　井

　 钻井工程设计

　4 莱 莱 3 38 8- - 斜更 更 42

　 4.2 井眼轨道垂直投影图

　 图4 4- -1 1

　井眼轨道垂直投影图

　4.3 井眼轨道水平投影图

　 图4 4- -2 2

　井眼轨道水平投影图

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　5 钻井设备 5.1 设备选择要求 本井设计钻深 2815.61m，依据钻机负荷的选择原则，确定选择的钻机设备负荷能力及配置能够满足 2815.61m 及以上钻井的需要。

　（1）施工过程中最大工作钩载不能超过钻机实际最大钩载的 80%。

　（2）钻具的最大净重不能超过钻杆盒承载能力。

　（3）钻机净空高应满足设计井口装置安装的需要。

　（4）要求设备工况良好，设备防护与安全设施齐全，动力与传动系统效率高，循环与钻井液净化、维护处理系统能够满足不同井段对排量、钻井液性能维护与钻井液储备的要求。

　5.2 主要设备简介 表 表 5 5- - 1

　3 30 0 型 钻机主要设备 配备 要求 序号 设备名称 主要技术参数 单位 数量 1 天车 最大静负荷 1700kN 台 1 2 游车大钩 最大钩载 1700kN 台 1 3 水龙头 最大静负荷 2250kN，最高工作压力 34MPa， 中心管内径 75mm 台 1 4 转盘 最大静负荷 3150kN，开孔直径 520mm 台 1 5 井架 最大静负荷 1700kN

　套 1 6 井架底座 钻台面高度≥5m， 转盘梁最大静载荷 1700kN 套 1 7 动力系统 柴油机 2 台（单台功率不小于 810 kW）

　或主柴油发电机组总机功率≥1000 kW 台

　8 钻井泵 单台功率不小于 735 kW（1000HP）

　套 1～2 9 钻井液 循环罐 含搅拌机，单罐有效容积不小于 30 m3

　个 3

　10 振动筛

　套 1

　11 除砂器

　台 1

　12 离心机 处理量≥ 40 m3 /h 台 1～2 13 钻井参数仪

　套 1

　注：本表仅列 3000m 钻机的主要设备要求，其他设备配备执行 Q/SH1020 2618.1-2017。

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　6 钻具组合与强度校核 6.1 钻具组合 表6 6- -1 1

　钻具组合

　开钻 次序 井眼尺寸

　（mm）

　钻进井段

　（m）

　钻具组合 一开 311.2 0～331 Φ311.2mm 钻头 +Φ177.8mm 钻铤 9 根（含无磁钻铤 1 根）+Φ127mm 钻杆 二开 直井段 215.9 331～1500 常规钻具：Φ215.9mm 钻头+止回阀+Φ177.8mm 钻铤 12 根（含无磁钻铤 1 根）+Φ127mm 钻杆 钟摆钻具：Φ215.9mm 钻头+止回阀+Φ177.8mm 钻铤 2 根(含无磁钻铤 1 根)+Φ214mm 螺旋扶正器+Φ177.8mm 钻铤 10 根+Φ127mm 钻杆 斜井段 215.9 1500～2815.61 Φ215.9mm 钻头 +Φ171.5mm1.25°单弯动力钻具+止回阀+Φ158.8mm 无磁钻铤 1 根+MWD+Φ158.8mm 钻铤 2 根+Φ127mm加重钻杆 30 根 +Φ127mm 钻杆 通井 215.9 0～2815.61 Φ215.9mm 钻头+止回阀+Φ158.8mm 钻铤 2 根+Φ210mm 螺扶+Φ127mm 加重钻杆+Φ127mm 钻杆 或 Φ215.9mm 钻头+Φ210mm 螺扶+止回阀+Φ127mm 加重钻杆 1根+Φ210mm 螺扶+Φ127mm 加重钻杆+Φ127mm 钻杆 注：本设计供参考，施工单位在实钻中可根据实际情况依据地层特性在确保井下安全、确保下套管顺利和井身质量、提高钻井速度的原则调整钻具组合；通井钻具的选择应该有利于井眼修复，以保证套管顺利下入。

　6.2 钻柱强度校核 表6 6- -2 2

　钻柱强度校核

　中和点深度(m):2658.68 中和点位置:外径 127mm 内径 76.2mm 加重钻杆 钻

　具

　明

　细 序号 钻柱 名称 外径 （mm）

　内径 （mm）

　钢级 重量 （kg/m）

　长度 （m）

　屈服强度 （MPa）

　抗拉 系数 抗扭 系数 MISES 系数 1 钻铤 158.8 71.4

　126.22 27.0

　 100.0 16.71 2 加重钻杆 127.0 76.2

　73.85 270.0

　70.12 48.44 13.27 3 钻杆 127.0 108.6 G-105 29.1 2518.61 724.0 4.39 18.27 2.65

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　 6.3 定向井井下专用工具及仪器 表 表 6 6- - 3 井下专用工具及仪器表

　名

　称 规

　格 型

　号 数

　量 备

　注 Φ158.8 mm 短钻铤 根

　1

　Φ158.8 mm 无磁钻铤 根

　1

　Φ177.8 mm 无磁钻铤 根

　1

　Φ127mm 加重钻杆 根

　30

　Φ214mm 螺旋扶正器 个

　1

　Φ210mm 螺旋扶正器 个

　2

　Φ171.5mm 单弯(1.25°) 根

　1

　Φ158.8mm 钻铤 根

　2

　Φ177.8mm 钻铤 根

　11

　MWD、电子单多点 套

　各 1

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　7 钻头选型与钻井参数 7.1 钻头选型设计 表7 7- -1 1

　钻头选 型设计表

　序号 尺寸 （mm）

　钻进井段 （m）

　进尺 （m）

　纯钻时间（h）

　机械钻速（m/h）

　数量 （只）

　钻头型号推荐 1 2 1 311.2 0～331 331 11 30.09 1 P2

　2 215.9 331～1500 1169 38 30.76 1 HAT127

　3 215.9 1500～2815.61 1315.61 55 23.92 1 PDC

　7.2 钻井参数设计 表7 7- -2 2

　钻 井参数设计表

　钻头 序号 层位 井段 (m) 喷嘴 组合 (mm) 钻 进 参 数 水

　力

　参

　数 钻压 (kN) 转速 (r/min)排量(L/s) 立管 压力 (MPa) 钻头 压降 (MPa) 循环 压耗 (MPa) 冲 击力 (kN) 喷射 速度 (m/s) 钻头水 功率 (kW) 比水 功率 (W/mm2 ) 上返 速度 (m/s) 功率 利用率 (％) 1 明化镇组 0～331

　2 沙一段 331～1500 10,10,11 120～140 80～120 32 12.92 9.94 2.98 4.39 126.98 308.52 8.43 1.34 79.54 3 沙四上 1500～2815.61 9,9,9,9 30～60 70+螺杆 32 16.98 10.49 6.49 4.35 125.98 303.69 8.3 1.34 59.4

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　 钻井工程设计

　11 莱 ...