海洋鉆井手冊(cè)-_鉆井設(shè)計(jì)

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1、第一章 鉆井設(shè)計(jì) 第一章 鉆井設(shè)計(jì) 1 第一節(jié)鉆井設(shè)計(jì)的基本原則 1 一. 鉆井目的 1 二. 鉆井設(shè)計(jì)的要求 1 三. 鉆井設(shè)計(jì)的主要依據(jù): 1 四. 鉆井設(shè)計(jì)的原則 1 五. 設(shè)計(jì)鉆井液密度的原則 1 六. 井身設(shè)計(jì) 1 七. 淺層氣鉆井設(shè)計(jì)原則 2 八. 探井地層壓力的預(yù)測(cè)和監(jiān)測(cè) 2 九. 評(píng)價(jià)井、開(kāi)發(fā)井和調(diào)整井的設(shè)計(jì) 2 十. 鉆井平臺(tái)的選擇 2 十一. 海洋環(huán)境的保護(hù) 2 十二. 鉆井設(shè)計(jì)要體現(xiàn)低成本的原則 2 十三. 鉆井設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容 3 第二節(jié) 鉆井設(shè)計(jì)的制定程序 3 一. 收集資料 3 二. 分析資料 3 三. 制定設(shè)計(jì) 3 四. 設(shè)計(jì)

2、人員的資格要求 3 五. 審批程序 4 六. 設(shè)計(jì)更改 4 第三節(jié) 鉆井設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 4 一. 平臺(tái)就位設(shè)計(jì) 4 二. 井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4 三. 井口裝置設(shè)計(jì) 4 四. 管柱設(shè)計(jì) 4 五. 固井設(shè)計(jì) 4 六. 鉆井液設(shè)計(jì) 4 七. 鉆頭設(shè)計(jì) 4 八. 水力參數(shù)設(shè)計(jì) 4 九. 鉆具組合設(shè)計(jì) 4 十. 井眼軌道設(shè)計(jì)與控制要求 5 十一. 地層評(píng)價(jià)計(jì)劃 5 十二. 防噴器系統(tǒng) 5 十三. 鉆井程序 5 十四. 特殊作業(yè)程序 5 十五. 潛在的風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題及處理措施 5 十六. 工程進(jìn)度計(jì)劃 5 十七. 材料計(jì)劃 5 十八. 成本預(yù)算 5 第四節(jié) 鉆井平臺(tái)的就位

3、設(shè)計(jì)要求 5 一. 鉆井平臺(tái)的海上定位 5 二. 鉆并平臺(tái)艏向 6 三. 浮式平臺(tái)的錨泊要求 6 四. 自升式平臺(tái)的就位要求 6 五. 錨泊模式 7 第五節(jié) 井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 7 一. 基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 7 二. 套管層數(shù)與下人深度的設(shè)計(jì)方法及步驟 8 三. 海洋鉆井中常用的井身結(jié)構(gòu) 10 四. 井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)舉例 12 第六 節(jié)鉆井費(fèi)用預(yù)算 14 一. 預(yù)算的制定 14 二. 鉆并預(yù)算的主要內(nèi)容 14 三. 成本控制 15 四. 預(yù)算的修改 15 附件 Ⅰ 鉆井設(shè)計(jì)的成文格式 16 附件 Ⅱ 海底調(diào)查與土質(zhì)調(diào)查 25 附件 Ⅲ 海洋鉆井作業(yè)對(duì)氣象和海況信息的要求 26

4、 附件 Ⅳ 海洋總公司所屬移動(dòng)式鉆井平臺(tái)作業(yè)能力 28 30 第一章 鉆井設(shè)計(jì) 鉆井設(shè)計(jì)是在分析各種有關(guān)資料的基礎(chǔ)上，遵循國(guó)家及政府有關(guān)機(jī)構(gòu)的規(guī)定和要求，按照安全、快速、優(yōu)質(zhì)和低成本的原則，科學(xué)地做出并經(jīng)過(guò)一定的程序?qū)徍伺鷾?zhǔn)的。因此，鉆井設(shè)計(jì)應(yīng)是鉆井作業(yè)必須遵循的準(zhǔn)則，鉆井監(jiān)督應(yīng)認(rèn)真遵照?qǐng)?zhí)行。 第一節(jié) 鉆井設(shè)計(jì)的基本原則 一. 鉆井的目的，是為勘探和開(kāi)發(fā)油氣田服務(wù)。 二. 鉆井設(shè)計(jì)必須符合國(guó)家及政府有關(guān)機(jī)構(gòu)的規(guī)定和要求，保證鉆井設(shè)計(jì)的合法性。 三. 鉆井設(shè)計(jì)的主要依據(jù): 1.地質(zhì)設(shè)計(jì)是鉆井設(shè)計(jì)必須遵循的主要依據(jù)。在地質(zhì)

5、設(shè)計(jì)中盡可能地提供所鉆之井的地質(zhì)情況(包括地層孔隙壓力、破裂壓力等)，以及提出地質(zhì)上要求的資料。 探井的施工設(shè)計(jì)編制要求技術(shù)部在開(kāi)鉆前1 個(gè)月提供井位意見(jiàn)書(shū)和勘探部在開(kāi)鉆前3 周提供地質(zhì)設(shè)計(jì)書(shū)，在此基礎(chǔ)上鉆井部在開(kāi)鉆前1 周完成探井鉆完井施工設(shè)計(jì)編制和審批。 開(kāi)發(fā)井的鉆井施工設(shè)計(jì)編制需要在鉆完井基本設(shè)計(jì)的批準(zhǔn)后進(jìn)行，同時(shí)要求技術(shù)部在開(kāi)鉆前4 個(gè)月提供井位意見(jiàn)書(shū)和勘探部在開(kāi)鉆前3 個(gè)月提供地質(zhì)設(shè)計(jì)書(shū)，在此基礎(chǔ)上鉆井部在開(kāi)鉆前2 周完成鉆完井施工設(shè)計(jì)的編制和審批。 2.井場(chǎng)調(diào)查資料和鄰井的鉆井資料，也是進(jìn)行鉆井設(shè)計(jì)的主要依據(jù)。技術(shù)部至少在開(kāi)鉆前1 個(gè)月提供井位意見(jiàn)書(shū)，鉆井部應(yīng)在鉆

6、井船拖航前2周做完井場(chǎng)調(diào)查，獲得的各有關(guān)資料(包括井位自然環(huán)境、土壤情況、淺層氣等)地質(zhì)部門(mén)至少應(yīng)在鉆井作業(yè)開(kāi)始前45天做完井場(chǎng)調(diào)查，并將獲得的各有關(guān)資料(包括井位自然環(huán)境、土壤情況、淺層氣等)盡快交給鉆井部門(mén)；同時(shí)，還應(yīng)收集全鄰井的鉆井資料(包括復(fù)雜情況的處理、鉆井液密度的使用情況等)。 鉆井部門(mén)應(yīng)根據(jù)地質(zhì)部門(mén)提供的資料和鄰井資料，認(rèn)真分析，作好鉆井設(shè)計(jì)。如存在由于目前技術(shù)水平、設(shè)備的限制，保證不了鉆井作業(yè)在安全情況下進(jìn)行，或鉆井作業(yè)結(jié)果達(dá)不到地質(zhì)設(shè)計(jì)的要求，應(yīng)盡早明確提出，以便地質(zhì)部門(mén)修改地質(zhì)要求或調(diào)整井位位置。 四. 鉆井設(shè)計(jì)應(yīng)體現(xiàn)安全第一的原則。 大到井身結(jié)構(gòu)，小

7、到每一項(xiàng)作業(yè)程序，都要重視安全，既要重視井下安全，也要重視地面安全，把安全第一的原則貫穿到整個(gè)設(shè)計(jì)中。對(duì)于重大的作業(yè)和風(fēng)險(xiǎn)大的作業(yè)，還應(yīng)制定相應(yīng)的安全應(yīng)急程序。 五. 設(shè)計(jì)鉆井液密度的原則 鉆井液密度必須大于地層孔隙壓力當(dāng)量密度，小于地層破裂壓力當(dāng)量密度。鉆井液密度對(duì)地層孔隙壓力的安全附加值， 用壓力表示，油井為1.5～3.5兆帕(217～507磅/英寸2)，氣井為3.0～5.0兆帕(435～725磅/英寸2)。用密度表示為，油井為0.05～0.10克/厘米3，氣井為0.07～0.15克/厘米3。 六. 井身結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，是鉆井設(shè)計(jì)的關(guān)鍵內(nèi)容，必須遵循下述幾點(diǎn): 1．

8、保證井眼系統(tǒng)壓力平衡，不出現(xiàn)噴漏同在一裸眼中，即鉆下部高壓地層時(shí)用的較高密度的鉆井液產(chǎn)生的液柱壓力，不會(huì)壓漏上部裸露的地層。 2．井內(nèi)鉆井液液柱壓力和地層壓力之間的壓差不宜過(guò)大，以免發(fā)生壓差卡鉆。 3．為保證安全鉆進(jìn)，必須用套管封住復(fù)雜地層井段，如易漏、易垮塌、易縮徑和易卡鉆等井段。 4．探井，特別是地層壓力還沒(méi)有被掌握的井，應(yīng)設(shè)計(jì)一層套管作為備用，以保證井眼能夠鉆到設(shè)計(jì)的深度。 5．對(duì)鉆探多套壓力系統(tǒng)的井，應(yīng)采用多層套管程序，以保護(hù)油氣層不受鉆井液污染和損害。 6．對(duì)高壓油氣井，套管應(yīng)下至高壓油氣層頂部；對(duì)古潛山油氣井，套管應(yīng)下至風(fēng)化殼層頂部

9、。 7．如果海底調(diào)查資料證實(shí)有淺層氣，就應(yīng)設(shè)計(jì)套管坐于淺氣層的頂部，安裝好井口控制系統(tǒng)之后才鉆開(kāi)。 七. 對(duì)于預(yù)測(cè)有淺層氣的井，原則上應(yīng)要求地質(zhì)部門(mén)更改井位，避開(kāi)淺層氣;否則應(yīng)具備井眼控制能力才鉆開(kāi)。 浮式鉆井平臺(tái)在水深超過(guò)100米的海區(qū)作業(yè)，在無(wú)法避開(kāi)淺層氣和建立井眼控制系統(tǒng)情況下，建議用小鉆頭敞開(kāi)(不下隔水管)鉆進(jìn)，并根據(jù)情況，采取繼續(xù)鉆進(jìn)、或動(dòng)態(tài)壓井、或移開(kāi)平臺(tái)的方法處理淺層氣。 八. 探井必須進(jìn)行地層壓力預(yù)測(cè)和監(jiān)測(cè)。 設(shè)計(jì)前，根據(jù)物探資料和鄰井資料進(jìn)行地層壓力預(yù)測(cè)，以確定鉆井液密度和井身結(jié)構(gòu)；鉆進(jìn)階段，利用已獲得的上井段電測(cè)資料對(duì)未鉆開(kāi)的地層進(jìn)行壓力預(yù)

10、測(cè)，以調(diào)整套管程序；鉆進(jìn)中進(jìn)行壓力監(jiān)測(cè)，力求及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常壓力地層，防止井噴，保證安全鉆進(jìn)；每層套管鞋處[一般情況下，從339.73毫米(13-3/8英寸)套管鞋處開(kāi)始]〔一般情況下，從508毫米(20英寸)套管鞋處開(kāi)始〕都要進(jìn)行地層泄漏/破裂壓力試驗(yàn)，并在條件允許時(shí)壓破地層。如果試驗(yàn)結(jié)果比預(yù)計(jì)的低，要分析原因，采取措施，以便安全鉆進(jìn)。 九. 評(píng)價(jià)井、開(kāi)發(fā)井和調(diào)整井的設(shè)計(jì) 要根據(jù)最新的資料，在對(duì)地層壓力進(jìn)行重新評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，確定出更合理的鉆井液密度和井身結(jié)構(gòu)，以提高鉆井速度，保證作業(yè)安全。 十. 鉆井平臺(tái)的選擇，應(yīng)遵循: 1．鉆機(jī)的鉆井能力:選定的平臺(tái)的鉆機(jī)最大額

11、定負(fù)荷，必須大于作業(yè)中出現(xiàn)的最大負(fù)荷的2.0%。 2．平臺(tái)的井控能力:選定的平臺(tái)的井控系統(tǒng)最大額定工作壓力，必須大于預(yù)測(cè)到的最大井口壓力的20%。最大井口壓力是指井眼內(nèi)鉆井液被全部噴空而充滿地層流體時(shí)的關(guān)井壓力。井口頭和套管的設(shè)計(jì)，也按此原則進(jìn)行。 3．平臺(tái)的作業(yè)水深:選定的平臺(tái)的設(shè)計(jì)作業(yè)水深，應(yīng)能滿足所鉆井井位處的水深。 4.平臺(tái)的插樁能力：如果選用自升式平臺(tái)，其最大插樁能力，應(yīng)滿足所鉆井位調(diào)查后計(jì)算的插樁深度。 十一. 海洋環(huán)境保護(hù)，是鉆井設(shè)計(jì)必須遵循的原則之一，主要體現(xiàn)為兩點(diǎn): 1．鉆井液的排放，必須符合國(guó)家環(huán)保局規(guī)定。如果使用油基鉆井液，必須考慮實(shí)施

12、零排放措施。 就要制定相應(yīng)的處理辦法。 2．棄井設(shè)計(jì)。為保護(hù)地下資源和海洋環(huán)境，對(duì)油氣水層要進(jìn)行水泥封堵，并試壓合格;裸眼要封堵；永久棄井的井口，最少應(yīng)該從泥線以下4米處切割。 十二. 鉆井設(shè)計(jì)要體現(xiàn)低成本的原則。 為此，設(shè)計(jì)前應(yīng)注意三點(diǎn):一要充分了解各種資料，在安全的前提下，簡(jiǎn)化井身結(jié)構(gòu)；二要選用先進(jìn)的工具、設(shè)備和技術(shù)；三要在滿足要求前提下，優(yōu)先使用國(guó)產(chǎn)材料。其目的在于提高鉆井速度，降低鉆井成本。 十三. 鉆井設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容應(yīng)包括： 探井基本設(shè)計(jì)內(nèi)容應(yīng)包括：基本數(shù)據(jù)、地質(zhì)設(shè)計(jì)、套管程序、井身結(jié)構(gòu)示意圖、棄井示意圖、鉆頭計(jì)劃、鉆具組合設(shè)計(jì)、泥漿設(shè)計(jì)、固井設(shè)計(jì)、取心計(jì)

13、劃、井身質(zhì)量、測(cè)井項(xiàng)目、DST測(cè)試計(jì)劃及棄井計(jì)劃、井口及套管試壓標(biāo)準(zhǔn)/地漏試驗(yàn)要求、鉆井作業(yè)程序、 “質(zhì)量、健康、安全、環(huán)?！币蟆⒐こ踢M(jìn)度計(jì)劃、歷次井口裝置示意圖。基本地質(zhì)數(shù)據(jù)、工程設(shè)一計(jì)、施工進(jìn)度計(jì)劃、材料計(jì)劃和費(fèi)用預(yù)算。由承包商根據(jù)作業(yè)者要求制定的平臺(tái)就位設(shè)計(jì)、鉆井液設(shè)計(jì)、固井設(shè)計(jì)和定向井設(shè)計(jì)，也屬干鉆井設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。 生產(chǎn)井應(yīng)包括基本數(shù)據(jù)、地質(zhì)設(shè)計(jì)、定向井設(shè)計(jì)、套管程序、井身結(jié)構(gòu)示意圖、鉆頭計(jì)劃、鉆具組合設(shè)計(jì)、泥漿設(shè)計(jì)、固井設(shè)計(jì)、資料錄取及測(cè)井計(jì)劃、井口裝置及套管試壓、鉆井作業(yè)程序、鉆井工程風(fēng)險(xiǎn)分析、“質(zhì)量、健康、安全、環(huán)?！币蟆⒐こ踢M(jìn)度計(jì)劃、歷次井口裝置示意圖。

14、 第二節(jié) 鉆井設(shè)計(jì)的制定程序 一. 收集資料： 在設(shè)計(jì)之前，負(fù)責(zé)鉆井設(shè)計(jì)的技術(shù)人員，應(yīng)廣泛地收集如下主要資料: 1．地質(zhì)資料:井深、目的層深度、完鉆原則、完井方法、地質(zhì)評(píng)價(jià)計(jì)劃及取資料要求、油層套管尺寸、人工井底深度、井位坐標(biāo)及地理位置、靶點(diǎn)坐標(biāo)、水深、地層孔隙壓力梯度和破裂壓力梯度、地溫梯度、地質(zhì)構(gòu)造情況、地層分層及巖性、地層特點(diǎn)及復(fù)雜情況預(yù)測(cè)、目的層流體物性等。 2．井場(chǎng)調(diào)查資料水深測(cè)量圖、海底地貌測(cè)量圖、土壤物理和力學(xué)性質(zhì)、淺氣層深度及厚度、水文和氣象資料、海底建筑及障礙物等。 3．鄰井資料:井身結(jié)構(gòu)、鉆井液類(lèi)型及密度、地層孔隙壓力及破裂壓

15、力梯度、井下復(fù)雜情況及其發(fā)生原因和處理情況、鉆頭使用情況、鉆具組合及井眼軌跡、作業(yè)總結(jié)及建議等。 二. 分析資料： 設(shè)計(jì)經(jīng)理應(yīng)主持召開(kāi)有項(xiàng)目經(jīng)理、設(shè)計(jì)工程師、鉆井監(jiān)督、固井監(jiān)督、鉆井液監(jiān)督等技術(shù)人員參加的專(zhuān)門(mén)會(huì)議，鉆井總工程師應(yīng)主持召開(kāi)有主任工程師、鉆井監(jiān)督、固井監(jiān)督、鉆井液監(jiān)督等技術(shù)人員參加的專(zhuān)門(mén)會(huì)議，聽(tīng)取負(fù)責(zé)鉆井設(shè)計(jì)的技術(shù)人員匯報(bào)，分析獲得的資料.找出關(guān)鍵的問(wèn)題，研究解決的方法，確定井身結(jié)構(gòu)和鉆井液類(lèi)型等。 三. 制定設(shè)計(jì)： 下述人員根據(jù)設(shè)計(jì)的基本原則、方法和要求(將在后續(xù)章節(jié)內(nèi)介紹)，分別進(jìn)行下述設(shè)計(jì)： 1．鉆井工程設(shè)計(jì)：由鉆井設(shè)計(jì)工程師或監(jiān)督以上人員完

16、成。由作業(yè)者高級(jí)技術(shù)人員完成。 2．平臺(tái)就位設(shè)計(jì)：作業(yè)者將井場(chǎng)調(diào)查資料和鉆井有關(guān)資料轉(zhuǎn)給鉆井承包商，由其做出平臺(tái)就位時(shí)的錨泊、插樁、壓載設(shè)計(jì)。;同時(shí)，鉆井承包商還需用這些資料取得保險(xiǎn)公司的保險(xiǎn)。 3．固井設(shè)計(jì)：作業(yè)者設(shè)計(jì)人員與固井承包商討論原則設(shè)計(jì)，由固井承包商按做出詳細(xì)施工設(shè)計(jì)，由作業(yè)者進(jìn)行審核。 作業(yè)者固井監(jiān)督作原則設(shè)計(jì)，固井承包商按其做出詳細(xì)施工設(shè)計(jì)。 4．鉆井液設(shè)計(jì)：作業(yè)者設(shè)計(jì)人員作原則設(shè)計(jì)，鉆井液承包商按其做出詳細(xì)的鉆井液配制與性能維護(hù)設(shè)計(jì)，由作業(yè)者進(jìn)行審核。作業(yè)者鉆井液監(jiān)督作

17、原則設(shè)計(jì)，鉆井液承包商按其做出詳細(xì)的鉆井液配制與性能維護(hù)設(shè)計(jì)。 5．定向井設(shè)計(jì):定向井承包公司按作業(yè)者的要求，做出定向井作業(yè)設(shè)計(jì)。 6．費(fèi)用預(yù)算:見(jiàn)本章第六節(jié)。 四. 設(shè)計(jì)人員的資格要求： 鉆井工程設(shè)計(jì)人員，應(yīng)是具有較全面的鉆井理論知識(shí)、豐富的鉆井實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、熟悉本地區(qū)鉆井作業(yè)和地質(zhì)情況的高級(jí)鉆井技術(shù)人員；由專(zhuān)業(yè)承包公司根據(jù)要求制定的專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)，也應(yīng)交由有相應(yīng)資格的設(shè)計(jì)人員完成，以保證設(shè)計(jì)的先進(jìn)性、合理性和可行性。 五. 審批程序： 設(shè)計(jì)完成后，負(fù)責(zé)鉆井設(shè)計(jì)的技術(shù)人員，將各設(shè)計(jì)整理并匯集成為鉆井設(shè)計(jì)書(shū)，簽名后交由鉆井部設(shè)計(jì)經(jīng)理審核（由承包公司制定的專(zhuān)

18、業(yè)設(shè)計(jì)，如平臺(tái)就位、鉆井液、固井和定向井等設(shè)計(jì)，成文后先由本公司技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)審核，然后由鉆井部設(shè)計(jì)經(jīng)理審核批準(zhǔn)），再交鉆井部部門(mén)經(jīng)理復(fù)審，最后交由分公司主管副總經(jīng)理批準(zhǔn)執(zhí)行。 鉆井主任工程師審核（由承包公司制定的專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)，如平臺(tái)就位、鉆井液、固井和定向井等設(shè)計(jì)，成文后，先由本公司技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)審核，再交作業(yè)者有關(guān)技術(shù)人員，如鉆井液監(jiān)督、固井監(jiān)督和作業(yè)者指定的技術(shù)人員審核），最后交由鉆井總工程師批準(zhǔn)執(zhí)行。 六. 設(shè)計(jì)更改： 鉆井設(shè)計(jì)被批準(zhǔn)后，在執(zhí)行過(guò)程中，如果發(fā)現(xiàn)某些方面因不符合實(shí)際情況或因地質(zhì)油藏部門(mén)變更作業(yè)計(jì)劃而需要修改，必須編寫(xiě)并上報(bào)變更申請(qǐng)書(shū)，經(jīng)主管副總經(jīng)理書(shū)面批準(zhǔn)，方可更改設(shè)計(jì)。而需要修改

19、，必須經(jīng)鉆井總工程師書(shū)面批準(zhǔn)，方可更改設(shè)計(jì)。 第三節(jié) 鉆井設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 一. 平臺(tái)就位設(shè)計(jì) 根據(jù)海底調(diào)查資料、水深、天氣和海況，設(shè)計(jì)出:浮式鉆井裝置的艏向、最短出鏈長(zhǎng)度、錨方位、錨張力試驗(yàn)要求及預(yù)張力值；自升式平臺(tái)的艏向、插樁深度、壓載量及氣隙要求。 二. 井身結(jié)構(gòu)確定設(shè)計(jì) 根據(jù)預(yù)測(cè)的地層壓力、復(fù)雜地層以及地質(zhì)上要求必須封固的地層的深度和海洋鉆井常用的井身結(jié)構(gòu)，確定出該井的井身結(jié)構(gòu)。 三. 井口裝置設(shè)計(jì) 根據(jù)預(yù)測(cè)的井口最大壓力以及是否有防腐要求，確定水下井口頭、泥線懸掛器、井口套管頭的類(lèi)型和結(jié)構(gòu)，以及試壓要求，并指明這類(lèi)裝置的

20、生產(chǎn)廠家、額定工作壓力。 四. 套管柱設(shè)計(jì) 分析套管在井下的各種受力情況，根據(jù)強(qiáng)度和密封性能要求，選擇套管的鋼級(jí)、壁厚和螺紋類(lèi)型，對(duì)套管的抗拉、抗內(nèi)壓和抗擠強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)或校核，然后選定使用的套管。 五. 固井設(shè)計(jì) 確定注水泥的方法(如內(nèi)管柱、水下釋放塞、雙塞或單塞、單級(jí)或雙級(jí)、單凝或雙凝水泥漿等)、水泥漿密度(應(yīng)大于鉆井液密度)、水泥返高、裸眼水泥附加量和水泥漿24小時(shí)后的強(qiáng)度；根據(jù)井溫和施工時(shí)間因素，確定水泥型號(hào)、水泥漿泵送時(shí)間和稠化時(shí)間、水泥漿配方，沖洗液和隔離液的類(lèi)型及數(shù)量的多少；設(shè)計(jì)出使用的套管扶正器類(lèi)型、數(shù)量及安放深度，套管附件的要求與說(shuō)明;提

21、出施工中應(yīng)注意的問(wèn)題；固井質(zhì)量的檢測(cè)方法[試壓、CBL或SBT(CET)]等。 六.鉆井液設(shè)計(jì) 根據(jù)地層巖性、井底溫度和壓力來(lái)確定鉆井液體系（必要時(shí)分井段），以達(dá)到防噴、防塌、防漏、防水化膨脹、防卡、保護(hù)油氣層等要求，還要注意環(huán)境保護(hù)和成本問(wèn)題;對(duì)鉆井液處理設(shè)備的運(yùn)行提出要求;對(duì)鉆井液的關(guān)鍵性能提出控制指標(biāo)及處理原則。 七.鉆頭設(shè)計(jì) 根據(jù)地層的軟硬程度、巖性和鄰井使用鉆頭情況，確定各井段的鉆頭計(jì)劃。除底礫巖及潛山地層外，其他地層應(yīng)使用PDC鉆頭。 應(yīng)優(yōu)先使用PDC鉆頭，并提出使用的牙輪鉆頭噴嘴類(lèi)型（長(zhǎng)或短噴嘴、斜噴嘴、脈沖噴嘴、組合噴嘴等）。

22、 八.水力參數(shù)設(shè)計(jì) 根據(jù)環(huán)空返速、鉆頭水力功率、沖擊力、噴嘴噴射速度要求及機(jī)泥漿泵情況、鉆具條件和井眼類(lèi)型，確定泵排量、噴嘴尺寸、類(lèi)型及數(shù)量。 九.鉆具組合設(shè)計(jì) 在滿足鉆井作業(yè)要求的條件下，以盡量簡(jiǎn)化鉆具結(jié)構(gòu)為原則，依據(jù)井眼直徑、井斜控制要求、地層因素及鉆壓使用范圍，選擇鉆挺直徑和長(zhǎng)度、穩(wěn)定扶正器位置和數(shù)量，并指出各套鉆具的用途（如造斜、穩(wěn)斜、降斜、通井、鉆水泥塞和取心等）；根據(jù)井深、鉆井難度、井徑和井身剖面類(lèi)型，提出使用的鉆桿尺寸和鋼級(jí)。 十.井眼軌道定向井軌跡設(shè)計(jì)與控制要求 根據(jù)地質(zhì)提出的井位與鉆進(jìn)靶點(diǎn)位置的要求、地層特性，選擇合適的井身剖

23、面類(lèi)型，設(shè)計(jì)出井眼軌道軌跡（各個(gè)深度的井斜角和方位角大小及控制標(biāo)準(zhǔn)），監(jiān)測(cè)方法及要求。該部分設(shè)計(jì)應(yīng)與井下鉆具組合和鉆進(jìn)參數(shù)結(jié)合起來(lái)設(shè)計(jì)。 十一.地層評(píng)價(jià)計(jì)劃 根據(jù)地質(zhì)設(shè)計(jì)要求，做出取心（井段、地層及工具類(lèi)型等）、電測(cè)測(cè)井、測(cè)試等計(jì)劃。 十二.防噴器系統(tǒng) 根據(jù)井口壓力大小，確定防噴器結(jié)構(gòu)和防噴器系統(tǒng)的試壓標(biāo)準(zhǔn)及周期確定是否簡(jiǎn)化防噴器結(jié)構(gòu)（各鉆井裝置的防噴器結(jié)構(gòu)都是標(biāo)準(zhǔn)的，要簡(jiǎn)化其結(jié)構(gòu)，必須證實(shí)地層壓力為異常低壓的油井或沒(méi)有油氣層的上部井段）和防噴器系統(tǒng)的試壓標(biāo)準(zhǔn)及周期，并指明防噴器系統(tǒng)的額定工作壓力。 十三. 鉆井程序 常規(guī)的作業(yè)步驟和注

24、意事項(xiàng)，一般性的質(zhì)量要求，對(duì)作業(yè)的準(zhǔn)備與進(jìn)行是重要的，可避免或減少組織停工造成的損失。為減少設(shè)計(jì)書(shū)的篇幅，常規(guī)的鉆井程序，不必在每口井的鉆井設(shè)計(jì)中寫(xiě)出來(lái)，只提示鉆井監(jiān)督參考本手冊(cè)的標(biāo)準(zhǔn)鉆井程序即可。 十四. 特殊作業(yè)程序 對(duì)采用新的或易發(fā)生問(wèn)題的或現(xiàn)場(chǎng)鉆井監(jiān)督和操作人員不熟悉的鉆井工藝、工具和設(shè)備，應(yīng)制定作業(yè)程序或操作步驟，包括安全措施和質(zhì)量要求，避免出現(xiàn)事故或達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。 十五. 潛在的風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題及處理措施 對(duì)于可能存在的異常高壓、淺層氣、井漏、井塌、縮徑等井下復(fù)雜情況，應(yīng)明確提出，提示鉆井監(jiān)督按有關(guān)規(guī)定，做好監(jiān)測(cè)與預(yù)防工作，必要時(shí)制定出專(zhuān)門(mén)措施，以

25、保證安全順利鉆進(jìn)。 十六. 工程進(jìn)度計(jì)劃 根據(jù)地質(zhì)要求、作業(yè)難度、現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)、鄰井作業(yè)情況和套管程序等，測(cè)算出各井段的施工時(shí)間，做出全井進(jìn)度計(jì)劃，并畫(huà)出進(jìn)度計(jì)劃曲線。 十七. 材料計(jì)劃 根據(jù)以上作業(yè)需要及要求，制定出全井材料計(jì)劃，注明規(guī)格、數(shù)量、生產(chǎn)廠家及單價(jià)等有關(guān)資料。專(zhuān)業(yè)承包公司作的設(shè)計(jì)，也應(yīng)包括材料計(jì)劃。 十八. 成本預(yù)算 根據(jù)已做出的作業(yè)時(shí)間、各種設(shè)備租金和人員服務(wù)費(fèi)、使用材料的數(shù)量和價(jià)格，以及其他費(fèi)用，做出全井成本預(yù)算;然后做出日固定作業(yè)費(fèi)，加上每日將要消耗的材料費(fèi)用，對(duì)應(yīng)作業(yè)時(shí)間畫(huà)出一條成本預(yù)算控制曲線，便于現(xiàn)場(chǎng)鉆井監(jiān)督進(jìn)行成本預(yù)算控

26、制。鉆井設(shè)計(jì)及合同價(jià)格 第四節(jié) 鉆井平臺(tái)的就位設(shè)計(jì)要求 海上鉆井平臺(tái)的錨泊就位，對(duì)后繼鉆井作業(yè)能否在惡劣海洋環(huán)境中安全地按計(jì)劃進(jìn)行是十分重要的，作業(yè)者應(yīng)對(duì)此加以重視，并在設(shè)計(jì)中提出明確的要求，便于鉆井監(jiān)督及時(shí)監(jiān)督作業(yè)。 一. 鉆井平臺(tái)的海上定位 1．就位誤差要求 隨著定位技術(shù)的提高，地質(zhì)部門(mén)對(duì)鉆井平臺(tái)在設(shè)計(jì)井位上的就位誤差也提高了要求。目前允許的平臺(tái)就位誤差是:以設(shè)計(jì)井位為中心，半徑30米的圓內(nèi)。 2．定位方法 目前定位常用的是“GPS”全球定位系統(tǒng)。這是一種具有全球覆蓋能力的高精度定位系統(tǒng)，它通過(guò)太空中的衛(wèi)星和地球上的標(biāo)準(zhǔn)臺(tái)站

27、，隨時(shí)提供平臺(tái)每時(shí)每刻的精確位置，并能以數(shù)據(jù)和圖示的形式顯示在熒屏上:拖航時(shí)輸入設(shè)計(jì)的航線，就可隨時(shí)知道平臺(tái)的實(shí)際航線位置與確定的航線的偏差，及位置、速度和航向；就位作業(yè)時(shí)，輸入井位坐標(biāo)和平臺(tái)艏向，就可隨時(shí)顯示出平臺(tái)的實(shí)際位置與設(shè)計(jì)位置的誤差；當(dāng)拋錨工作船上安裝有尾標(biāo)跟蹤設(shè)備，并輸入各個(gè)錨的方位和拋錨距離，即可顯示出拋錨的精度，以指導(dǎo)平臺(tái)精確地就位與拋錨作業(yè)。如果沒(méi)有安裝尾標(biāo)跟蹤設(shè)備，拋錨工作船只能根據(jù)船上的雷達(dá)設(shè)備來(lái)確定拋錨方位，和根據(jù)平臺(tái)的出鏈長(zhǎng)度或參考雷達(dá)的測(cè)距來(lái)確定拋錨的距離是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。 二. 鉆井平臺(tái)艏向 選擇平臺(tái)的艏向，首先應(yīng)考慮的是平臺(tái)的抗環(huán)境力（主要指

28、風(fēng)力，次要指涌、浪、流等)，同時(shí)也要考慮供應(yīng)船的?？?、直升機(jī)的起降和燃燒臂的放噴燃燒，以及平臺(tái)防爆區(qū)劃分和人員在可燃?xì)怏w警報(bào)時(shí)的逃生路徑。一般情況下，選擇作業(yè)季節(jié)的主導(dǎo)風(fēng)向和流向（頂風(fēng)頂流）為艏向。 三. 浮式平臺(tái)的錨泊要求 1．最短出鏈長(zhǎng)度要求:該長(zhǎng)度應(yīng)該大于錨鏈承受極限張力(1 / 2錨鏈破斷張力)時(shí)的懸鏈長(zhǎng)度，以保證錨前面始終有一段錨鏈水平躺在海床上，使錨總是承受水平拉力，如圖1-1示。 出鏈長(zhǎng)度一般為水深的 8～11倍，淺水作業(yè)時(shí)其倍數(shù) 可取大值。當(dāng)水深淺于100米 （328英尺)時(shí)，根據(jù)南海海域 作業(yè)的經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)控制的最短 出鏈長(zhǎng)度不小于823米(2700 英

29、尺)。一般情況下，出鏈越 長(zhǎng)，系泊力就越好。 初始出鏈長(zhǎng)度還應(yīng)該比 要求的最短出鏈長(zhǎng)度長(zhǎng)30.48 ～45.72米(100～150英尺)（取 決于海床土壤性質(zhì)）。這是因 為錨抓力試驗(yàn)時(shí)，錨鏈還會(huì)拉 圖1-1半潛式鉆井平臺(tái)錨鏈工作示意圖 回一段。如果錨鏈被拉回太多，最終出鏈長(zhǎng)度達(dá)不到要求的最短出鏈長(zhǎng)度，必須重拋此錨或加串聯(lián)錨，再進(jìn)行試驗(yàn)。 2．錨鏈張力(錨抓力)試驗(yàn):即預(yù)計(jì)的最大錨鏈張力試驗(yàn)，一般不超過(guò)錨鏈破斷張力的1/3。如張力試驗(yàn)達(dá)不到要求，要調(diào)大錨爪角，或增加串聯(lián)錨等。 3．錨鏈預(yù)張力：根據(jù)當(dāng)平臺(tái)位移達(dá)到5％水深時(shí)，錨鏈張力

30、達(dá)到其1/3破斷張力來(lái)確定。 四．自升式平臺(tái)的就位要求 1.插樁:首先根據(jù)海底調(diào)查資料，確認(rèn)是否能正常插樁，如不能正常插樁，則應(yīng)采取相應(yīng)措施;預(yù)計(jì)插樁的深度。 2.壓載方案制定:其原則是分階段逐步均勻地加載平臺(tái)到其升降機(jī)構(gòu)最大靜態(tài)支持力，平臺(tái)平穩(wěn)不斜為止。壓載總量由下式計(jì)算: Q=G-T-W ...................................................（1-1） 式中:Q—壓載總量，千牛。 G—升降機(jī)構(gòu)最大靜態(tài)支持力，千牛。 T—平臺(tái)自重，千牛。 W—壓載前平臺(tái)上的可變載荷，千

31、牛。 3．升平臺(tái)的高度，即氣隙:按《平臺(tái)操作手冊(cè)》給定的參考高度和下式的計(jì)算值比較，取大者的整數(shù): ...................................... (1-2) 式中:H—升平臺(tái)高度，米。 h1—最大波浪高度，米。 h2—最大潮位，米。 4.如預(yù)測(cè)海流對(duì)樁腳沖刷較 大，及其它影響平臺(tái)安全作業(yè)的問(wèn) 題，要提出解決的措施。 五．錨泊模式 1．浮式平臺(tái)錨泊模式 我公司現(xiàn)有浮式平臺(tái)均為半 潛式平臺(tái)，每個(gè)平臺(tái)均為8個(gè)錨， 其錨泊模式如圖1-2；錨之間的 夾角，因平

32、臺(tái)結(jié)構(gòu)不同而不同，設(shè) 計(jì)時(shí)參照平臺(tái)各自的操作手冊(cè)。 2．自升式平臺(tái)的錨泊模式 大部分自升式平臺(tái)，只有三 個(gè)錨，主要是在平臺(tái)定位時(shí)用于 調(diào)整平臺(tái)位置，其錨泊夾角一般為120o。 第五節(jié) 井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是鉆井設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。其設(shè)計(jì)的基本步驟是:先遵循鉆井設(shè)計(jì)的基本原則，依據(jù)已制定出的各種基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和已取得的各種資料，設(shè)計(jì)套管的下人深度和層次，再根據(jù)海洋鉆井的特點(diǎn)和慣例，確定出井身結(jié)構(gòu)。 一． 基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 1．地質(zhì)提供的數(shù)據(jù):巖性剖面及復(fù)雜井況提示，地層孔隙壓力和破裂壓力剖面，油氣層深度及厚度，鄰井有關(guān)資料。 2

33、．設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 這些數(shù)據(jù)的確定，與鉆井工藝技術(shù)水平有密切的關(guān)系。主要為: （1）抽汲壓力與激動(dòng)壓力允許值(Sb與S8);以當(dāng)量密度表示，單位為克/厘米3，一般取: SB=0.04～0.06 Sg=0.04～0.06 （2）地層壓裂安全增值(Sf)：為防止預(yù)測(cè)的地層破裂壓力偏低而定的安全余量，用當(dāng)量密度表示，取Sf=0.03，單位為克/厘米3。 （3）井涌條件允許值(Sk)：此值是衡量井涌的大小，用當(dāng)量密度表示，取Sk =0.06～0.10,單位為克/厘米3。 （4）壓差允許值(△Pn與△Pa)：鉆井液液柱壓力與地層孔隙壓力的最

34、大壓差允許值，分為正常壓力井段和異常壓力井段。壓差過(guò)大，則容易造成壓差卡鉆，特別是卡套管，使作業(yè)無(wú)法正常進(jìn)行。取△Pn =11.7～16.5兆帕(1700～2400磅/英寸2)，△Pa =14.5～21. 4兆帕(2100～3100磅/英寸2)。 二．套管層數(shù)與下人深度的設(shè)計(jì)方法及步驟 設(shè)計(jì)方法為:先按井內(nèi)壓力系統(tǒng)平衡設(shè)計(jì)出各層套管的下入深度，然后再針對(duì)影響鉆進(jìn)的復(fù)雜地層作適當(dāng)調(diào)整;設(shè)計(jì)由下往上進(jìn)行，第一層套管的下入深度，取決于地質(zhì)要求或井深。設(shè)計(jì)步驟從第一二層套管開(kāi)始，具體如下: 1．以井內(nèi)壓力系統(tǒng)平衡為基礎(chǔ)，以壓力剖面為依據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì) 已知第一層套管的

35、下入深度，確定以上各層套管的下入深度，實(shí)質(zhì)就是在兩相鄰套管鞋之間的裸眼內(nèi)，一要保持壓力系統(tǒng)平衡，即在起下鉆過(guò)程中及井涌壓井時(shí)不會(huì)壓裂上部地層而發(fā)生井漏；二是在鉆進(jìn)和下套管時(shí)不會(huì)發(fā)生壓差卡鉆、卡套管、等復(fù)雜情況。 （1）設(shè)計(jì)步驟 ① 首先根據(jù)預(yù)測(cè)的將鉆地層的孔隙壓力和破裂壓力數(shù)據(jù)，建立起以井深為縱坐標(biāo)、以壓力當(dāng)量密度值為橫坐標(biāo)的壓力曲線圖（如圖1-4所示）； ② 確定設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)； ③ 根據(jù)地質(zhì)設(shè)計(jì)和油氣層位置確定生產(chǎn)套管，即第一層套管的下入深度H1； ④ 利用壓力曲線圖中最大地層孔隙壓力和所應(yīng)有的破裂壓力，初選中間套管下入深度，經(jīng)自下而上的壓差卡鉆校核后，確

36、定中間套管下人深度H2； ⑤ 利用壓力曲線圖中中間套管鞋處地層破裂壓力求最大允許的地層孔隙壓力，初選下層套管下入深度，經(jīng)自下而上的壓差卡鉆校核與破裂壓力校核后，確定下層套管的下入深度H2； ⑥ 根據(jù)中間套管鞋處地層孔隙壓力確定上層套管的下入深度H4； ⑦ 根據(jù)海洋鉆井的特點(diǎn)，確定表層套管和導(dǎo)管的下入深度，即H5和H6； ⑧ 確定各層套管外水泥返高； ⑨ 根據(jù)海洋鉆井中常用的井身結(jié)構(gòu)和計(jì)算得到的套管層數(shù)及下入深度，確定該井的井身結(jié)構(gòu)。 （2）設(shè)計(jì)方法 ① 中間套管下入深度H。的設(shè)計(jì): A．根據(jù)壓力曲線圖中最大地層孔隙壓

37、力，由下式計(jì)算所應(yīng)有的地層破裂壓力來(lái)初選中間套管下入深度: ....................... (1-3) 式中:Wf3ik—中間套管以下裸眼發(fā)生井涌時(shí)，在井內(nèi)最大壓裂梯度作用下，上部裸眼不被壓 裂所應(yīng)有的地層破裂壓力當(dāng)量密度，克/厘米3。 Wpmax—中間套管以下裸眼預(yù)計(jì)最大地層孔隙壓力當(dāng)量密度，克/厘米3。 Sb—抽汲壓力當(dāng)量密度，克/厘米3 SF一地層破裂壓力安全增值，克/厘米3 。 HPmas—發(fā)生井涌時(shí)最大地層孔隙壓力所在井深，米。 Hsi—中間套管下入初選深度，米。

38、 SK—井涌條件允許值，克/厘米3。 用試算法試取Hsi值代入上式中求Wf3ik，然后在曲線圖中查得Hsi深度處的實(shí)際地層破裂壓力當(dāng)量密度。如果Wf3ik略小于實(shí)際值時(shí)，Hsi就為中間套管下入初選點(diǎn)。否則另選一Hsi值計(jì)算，直到滿足為止。 B．校核中間套管下入到初選點(diǎn)深度有無(wú)壓差卡鉆的危險(xiǎn)。 先求出該井段中最大鉆井液液柱壓力與最小地層孔隙壓力之間的最大靜止壓差△P3i為: ...............(1-4) 式中:△P3i—中間套管鉆進(jìn)井段內(nèi)實(shí)際的井內(nèi)最大靜止壓差，兆帕。 Hmm—中間套管鉆進(jìn)井段內(nèi)最小地層孔隙壓力所在的最

39、大深度。米。 W3i一中間套管下入初選深度處的地層孔隙壓力當(dāng)量密度，克/厘米3 Wmin—中間套管鉆進(jìn)井段內(nèi)最小地層孔隙壓力當(dāng)量密度，克/厘米3 用正常壓力地層的壓差允許值:當(dāng)△P3i <△Pn時(shí)，則不易發(fā)生壓差卡鉆，Hsi就是中間套管下入深度H3；當(dāng)△P3i >△Pn時(shí)，在中間套管下入中，則可能發(fā)生壓差卡鉆。這時(shí)，該層套管下人的深度應(yīng)淺于初選深度H3i。用下式計(jì)算在井深Hmm處壓力差為△Pn時(shí)，允許的最大地層孔隙壓力當(dāng)量密度值Wppcr: ..................... (1-5) 在壓力曲線圖上查孔隙壓力當(dāng)量密度Wpp

40、cr所在井深即為中間套管下入深度H3。 ②當(dāng)中間套管下入深度因壓差大而淺于初選深度(H3 式中: Wf3—中間套管鞋處地層破裂壓力當(dāng)量密度，克/厘米“。 Wppcr—中間套管鞋處地層破裂壓力當(dāng)量密度為wf。時(shí)，其下井段所允許的最大地層孔隙壓力當(dāng)量密度，克/厘米3。

41、 H3—中間套管下人深度，米。 H2i一一該層套管下入深度初選點(diǎn)，米。 其它符號(hào)代表意義同前。 當(dāng)選定深度H2i代入上式求得的Wppcr，大于且接近H2i深度處查得的孔隙壓力當(dāng)量密度時(shí)，H2i就是初選深度。 B.校核該層套管下到初選深度H2i時(shí)，是否會(huì)發(fā)生卡鉆。 校核方法如前，可用公式(1-4)，但需改變式中符號(hào)的下標(biāo)數(shù)據(jù)。 ③確定中間套管上面一層的套管下入深度，即H4: 其確定方法如前，可用公式(1-3)，但需改變式中符號(hào)的下標(biāo)數(shù)據(jù)。此時(shí)，把中間套管下深H3當(dāng)作井底看待即可。 ④以上各層套管依照同樣的方法確定

42、，但要考慮海洋的特點(diǎn)。 2.以影響鉆進(jìn)的復(fù)雜地層為依據(jù)，對(duì)上述確定的套管下入深度進(jìn)行調(diào)整 因地層因素，如易垮塌、縮徑、卡鉆、井漏等復(fù)雜地層，影響了鉆井速度和安全。因此，要根據(jù)鉆井工藝技術(shù)水平和鉆井液技術(shù)現(xiàn)狀，確定是否用套管封住這類(lèi)地層，以便安全鉆進(jìn)下部地層。需要注意的是，調(diào)整后的套管下深，應(yīng)不影響井眼壓力系統(tǒng)的平衡。 3．管外水泥漿返高規(guī)定 （1）導(dǎo)管管外水泥漿必須返高到海床面。 （2）表層套管外水泥漿返高，一般到海床面(必須返到導(dǎo)管內(nèi))。遼東灣生產(chǎn)井表層套管外水泥漿返高，為滿足冬季防凍要求，一般到井口甲板。 （3）技術(shù)套管外水泥漿返高，根

43、據(jù)井的具體情況確定，但必須保證封固好套管鞋。 （4）油氣層套管外水泥漿返高，一般應(yīng)超過(guò)油層頂部150～200米，或氣層頂部250～300米。 三．海洋鉆井中常用的井身結(jié)構(gòu) 由于海洋環(huán)境的因素，鉆井中使用的套管柱，不僅要保證井眼安全順利鉆達(dá)設(shè)計(jì)井深，還要保證在海床面上，安全穩(wěn)定地支撐住重981千牛(100噸)以上的水下防噴器系統(tǒng)，或在水面以上20米左右，支撐住約重294千牛( 30噸)的地面全套井口系統(tǒng)和防噴器組，并抵抗海流和海浪對(duì)系統(tǒng)沖擊造成的彎曲力矩。因此，井身結(jié)構(gòu)、井口系統(tǒng)和防噴器組的主要結(jié)構(gòu)，經(jīng)過(guò)實(shí)踐都已形成適應(yīng)海洋自然環(huán)境的成熟的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)。并且，隨著對(duì)地層情況的不

44、斷了解，鉆井技術(shù)的提高，井身結(jié)構(gòu)在沒(méi)有根本性改變的情況下，一方面得到加強(qiáng)，另一方面也得到簡(jiǎn)化，滿足了目前鉆各類(lèi)井和提高鉆井速度的需要。 1. 標(biāo)準(zhǔn)套管柱及作用 如圖1-3所示，在一般情況下為五層套管:導(dǎo)管、表層套管、兩層中間套管、油氣層尾管。 (1)導(dǎo)管 也稱(chēng)為表層導(dǎo)管，主要用作建立井口、支撐井 口和防噴器組。其下入海床以下的深度，根據(jù)地層 破裂強(qiáng)度確定，只要能建立起循環(huán)而不壓裂地層即 可，一般為30～60米。經(jīng)驗(yàn)證明，浮式鉆井裝置使 用外徑762毫米(30英寸)、內(nèi)徑711.2毫米(28英寸)、鋼級(jí)為X52或B級(jí)的套管作表層導(dǎo)管，是保證水下防噴器組

45、安全穩(wěn)定的關(guān)鍵。固定式鉆井裝置作業(yè)時(shí)，把導(dǎo)管稱(chēng)為隔水導(dǎo)管，一般情況下，必須使用762毫米(30英寸) 或609.6毫米(24英寸)套管作隔水導(dǎo)管，只有在井口防噴組較簡(jiǎn)單、重量輕、上下扶正支撐又比較好、以及水淺的情況下，可考慮用508毫米(20英寸)套管作隔水導(dǎo)管。 (2)表層套管 主要用于封住表層的疏松地層，建立起井口控制系統(tǒng)。常用339.73毫米(13-3/8英寸)套管作表層套管，下入深度一般在500米左右，有時(shí)也用508毫米（20英寸)套管作表層套管。 常用508毫米(20英寸)套管作表層套管，下入深度一般在500米左右，有時(shí)也用339. 73毫米（13-3/8英寸)套管作表

46、層套管。 (3)中間套管 也稱(chēng)技術(shù)套管，主要用于封住復(fù)雜地層，保證井眼安全順利鉆達(dá)設(shè)計(jì)深度，常用339.73毫米和244.48毫米(9-5/8英寸)套管作中間套管。 (4)油氣層套管或尾管。油氣層套管常用244.48毫米和177.8毫米(7英寸)套管，油氣層尾管常用177.8毫米和114.3毫米(4-1/2英寸)套管。 2．井身結(jié)構(gòu)類(lèi)型 下述的井身結(jié)構(gòu)，已成功地使用。設(shè)計(jì)新井時(shí)，根據(jù)井深、地層情況和鉆井難度等選用。 （1） 標(biāo)準(zhǔn)類(lèi)型（表1-1） 表1-1標(biāo)準(zhǔn)井身結(jié)構(gòu)類(lèi)型 井眼尺寸 毫米 914.4 660.4 444.5

47、 311.5 215.9 152.4 英寸 36 26 17-1/2 12-1/2 8-1/2 6 套管尺寸 毫米 762.0 508.0 339.73 244.48 177.8 114.3 英寸 30 20 13-3/8 9-5/8 7 4-1/2 套管名稱(chēng) 表層套管 表層套管 中間套管 尾管 注: ① 215. 9毫米井眼與117.8毫米尾管、152.4毫米井眼與114. 3毫米尾管，是根據(jù)地層情況和井深確定是否使用。 ②該類(lèi)型可用于一般的深井和超深井，也可用于復(fù)雜的高壓氣井。 （2）強(qiáng)化類(lèi)型(表1-2): 表1-2井

48、身結(jié)構(gòu)的強(qiáng)化類(lèi)型 井眼尺寸 毫米 914.4 660.4 444.5 355.6 311.5 215.9 152.4 英寸 36 26 17-1/2 14 12-1/2 8-1/2 6 套管尺寸 毫米 762.0 508.0 339.73 298.45 244.48 177.8 114.3 英寸 30 20 13-3/8 11-3/4 9-5/8 7 4-1/2 套管名稱(chēng) 表層套管 表層套管 中間套管 中間尾管 中間套管 尾管 注: ① 355. 6毫米井眼與298.45毫米尾管段:用222. 25

49、 X 311. 15 X 355. 6毫米偏心鉆頭鉆進(jìn)，然后下入298.45毫米無(wú)接箍套管。 ②311.15毫米井眼與244.48毫米套管段:用200. 03 X 269. 88 X 311. 15毫米偏心鉆頭鉆進(jìn)，下入的244.48毫米套管柱要求:進(jìn)入298.95毫米尾管及以下井眼的套管，為無(wú)接箍套管，上部的為普通接箍的套管。 ③該類(lèi)型一般用于復(fù)雜的高溫高壓深井。 (3)簡(jiǎn)化類(lèi)型－I(表1-3) 表1-3 井身結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化類(lèi)型 井眼尺寸（毫米） 762 444.5 444.5 215.9 套管尺寸（毫米） 609.6 339.73 339.73 177

50、.8 套 管 名 稱(chēng) 表層導(dǎo)管 表層套管 中間套管 尾管 （原表） 井眼尺寸（毫米） 914.4 444.5 444.5 215.9 套管尺寸（毫米） 762.0 339.73 339.73 177.8 套 管 名 稱(chēng) 表層導(dǎo)管 表層套管 中間套管 尾管 注: ①該類(lèi)型省去508毫米表層套管，用339.73毫米套管代替。 ②浮式鉆井裝置使用上述結(jié)構(gòu)時(shí)，476.25毫米標(biāo)準(zhǔn)水下井口頭與339. 73毫米套管的連接，采用508 X 339. 73毫米大小頭過(guò)渡連接；244.48毫米套管懸掛器下方用476. 25 X

51、339. 73毫米的專(zhuān)用升高短節(jié)支撐，保證了水下井口系統(tǒng)的完整性(不需要專(zhuān)用井口系統(tǒng))。 ③固定式鉆井裝置使用上述類(lèi)型時(shí)，在泥線懸掛處，采用加大339. 73毫米套管泥線懸掛器外的懸掛環(huán)，并掛在762毫米套管內(nèi)的泥線支撐環(huán)上；其它套管懸掛器，仍為標(biāo)準(zhǔn)懸掛；套管頭不發(fā)生變化，仍為標(biāo)準(zhǔn)套管頭。 (4)簡(jiǎn)化類(lèi)型一Ⅱ(表1-4) 表1-4井身結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化類(lèi)型-Ⅱ 井眼尺寸（毫米） 444.5 311.15 215.9 套管尺寸（毫米） 339.73 244.48 177.8 套 管 名 稱(chēng) 表層套管 中間

52、套管 尾管 （原表） 井眼尺寸（毫米） 914.4 444.5 444.5 套管尺寸（毫米） 762.0 339.73 339.73 套 管 名 稱(chēng) 表層導(dǎo)管 表層套管 油層套管 注: ①該類(lèi)型僅三層套管，339. 73毫米套管作表層套管，也作中間套管，這種類(lèi)型用于淺井。 ②該類(lèi)型使用標(biāo)準(zhǔn)井口，泥線懸掛或井口頭與套管柱之間的過(guò)渡，參照上述《簡(jiǎn)化類(lèi)型一I 》中的方法進(jìn)行。 （5）其它類(lèi)型 在固定式生產(chǎn)平臺(tái)上鉆叢式井，有的用762毫米套管作隔水導(dǎo)管，或用609.6毫米(24英寸)套管，也有的用508毫米套管作隔水導(dǎo)管，并采用打樁的方法施

53、工。 四．井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)舉例 例：某井由地質(zhì)提供的下部地層孔隙壓力和破裂壓力的當(dāng)量密度曲線見(jiàn)圖1-4。根據(jù)下面提供的數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)該井的井身結(jié)構(gòu)。 已知：抽汲壓力當(dāng)量密度值Sb=0. 05克/厘米3，井涌條件允許值Sk=0.07克/厘米3 地層破裂壓力安全增值Sr=0. 03克/厘米3，壓差允許值△Pa=21. 4兆帕 △Pn＝15.7兆帕，設(shè)計(jì)井深TD＝3400米，水深WD=98米 資料證實(shí)沒(méi)有淺層氣，要求177. 8毫米（7英寸)套管完井，轉(zhuǎn)盤(pán)面海拔高度=25米。 解:以井內(nèi)壓力系統(tǒng)平衡設(shè)計(jì)。首先確定套管下入深度與層次，再確定井身結(jié)構(gòu)。 1．設(shè)計(jì)套

54、管的下入深度與層次 （1）第一層套管下到井底，即H1=3400米 （2）確定中間套管的下入深度H3 圖1-4例題壓力剖面圖 ①確定下人初選深度H3i 根據(jù)壓力剖面圖，初選深度H3i=2650米，從圖中查到，下部裸眼中最大孔隙壓力當(dāng)量密度Wpmax=1.7，井深Hpmax=3400米，由公式(1-3)得: 克/厘米3 由圖上查得2650米處Wf2650=1.88克/厘米3。因W3fik

55、mm=1600米，Wmin = 1.07克/厘米3，由公式<1-4)得 兆帕 因△P3i <△Pn＝15.7兆帕，所以中間套管下入深度H3=H3i＝2650米 （3）確定中間套管下面一層套管的下入深度H2 因H3=H3i，所以在中間套管以下井段，不必再下入另一層套管，即不必確定H2。 (4)確定中間套管上面一層套管的下入深度H4。 由公式<1-3)式可變得: ............... (1-7) 此時(shí)的Wpmax=Wp3=1.36，Hpmax=H3=2650,帶入上式得： 如選定H4i＝1600米為初選下入深度，計(jì)算得Wf4ik=1.556克/厘米3 由圖上查得H

56、4i=1600米處的破裂壓力當(dāng)量密度Wf1600 = 1.56克/厘米3。因?yàn)閃f4ik < Wf1600，且相近，所以，這層套管的下入深度H4=H4i=1600米。 (5)導(dǎo)管和表層套管下入深度確定 ①表層套管下入深度H5:根據(jù)巖性情況，確定H5=500米。 ②導(dǎo)管下入深度H6:根據(jù)井口需要和表層巖性情況，導(dǎo)管入泥45米。則導(dǎo)管下入深度H6: H6=入泥長(zhǎng)度+水深+平臺(tái)轉(zhuǎn)盤(pán)面海拔高..............................(1-8) =95+98+25=168米 2. 確定井身結(jié)構(gòu) 上述設(shè)計(jì)，共需六層套管。根據(jù)海洋鉆井使用的井口裝置和完井要求，確定選

57、用標(biāo)準(zhǔn)類(lèi)型的井身結(jié)構(gòu)，其結(jié)果如下表: 表1-5例題計(jì)算結(jié)果 井眼尺寸（毫米） 套管尺寸（毫米） 套管名稱(chēng) 下入深度（米） 備注 914.4 762.0 表層導(dǎo)管 168 660.4 508.0 表層套管 500 444.5 339.73 中間套管 1600 311.15 244.48 中間套管 2650 215.9 177.8 尾管 3400 152.4 114.3 尾管 備用 第六 節(jié)鉆井費(fèi)用預(yù)算 一．預(yù)算的制定 鉆井費(fèi)用的預(yù)算，應(yīng)依據(jù)鉆井設(shè)計(jì)、各承包商服務(wù)合同費(fèi)率、工具租用

58、費(fèi)率、以及鉆井所需的材料數(shù)量和價(jià)格等制定。 制定鉆井費(fèi)用預(yù)算的人員，可以是負(fù)責(zé)鉆井設(shè)計(jì)的高級(jí)鉆井技術(shù)人員，也可以是專(zhuān)門(mén)進(jìn)行鉆井預(yù)算的專(zhuān)業(yè)人員，但都必須掌握制定預(yù)算的資料，保證預(yù)算的準(zhǔn)確性。預(yù)算的制定，應(yīng)該在主管鉆井的技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)和行政領(lǐng)導(dǎo)的指導(dǎo)下進(jìn)行。 預(yù)算制定成文后，交上級(jí)計(jì)劃部門(mén)審核批準(zhǔn)，即可執(zhí)行。 預(yù)算制定的整個(gè)過(guò)程，應(yīng)在作業(yè)前完成。 二. 鉆井預(yù)算的主要內(nèi)容 1．鉆前費(fèi)用:海底調(diào)查、動(dòng)復(fù)員、拖航定位等作業(yè)發(fā)生的費(fèi)用等。 2．鉆井工程費(fèi)用:鉆井期間各承包公司的人員服務(wù)和設(shè)備租用費(fèi)，也包含基地費(fèi)用等。主要包括鉆井平臺(tái)、供應(yīng)船、直升飛機(jī)、電測(cè)、固井

59、、鉆井液、潛水、錄井、下套管、定向井、通訊、庫(kù)房場(chǎng)地及碼頭租用、取心，貨物裝卸、氣象、醫(yī)療服務(wù)、鉆井液及巖屑回收、數(shù)據(jù)傳輸?shù)确?wù)費(fèi)。 工作船、直升飛機(jī)、電測(cè)設(shè)備、固井設(shè)備、潛水設(shè)備、錄井設(shè)備、下套管設(shè)備、定向井設(shè)備、通訊設(shè)備、基地碼頭、井口送入工具、取心工具和井下工具等的租金，以及氣象、鉆井液、水泥化驗(yàn)、井口安裝服務(wù)、取心服務(wù)、基地貨物裝卸服務(wù)等服務(wù)費(fèi)。 3．鉆井材料費(fèi):鉆井作業(yè)期間所用材料費(fèi)用，主要包括鉆井液外加劑、固井水泥及外加劑、各種尺寸的套管及附件、各種鉆頭及附件、井口頭及附件、井下工具、柴油、水和其它材料的費(fèi)用。 4．管理費(fèi):主要包括監(jiān)督費(fèi)、設(shè)計(jì)費(fèi)、保險(xiǎn)費(fèi)、科研

60、費(fèi)、伙食費(fèi)、倒班費(fèi)、港雜費(fèi)、漁業(yè)補(bǔ)償費(fèi)、上交稅金及上級(jí)部門(mén)管理費(fèi)等。 5．不可預(yù)見(jiàn)費(fèi):這是指處理難以預(yù)測(cè)到的井下復(fù)雜情況發(fā)生的費(fèi)用，以及因天氣影響損失作業(yè)時(shí)間而發(fā)生的費(fèi)用。其大小通常是用統(tǒng)計(jì)確定的一個(gè)百分?jǐn)?shù)乘以上述1～4項(xiàng)費(fèi)用之和。這個(gè)百分?jǐn)?shù)的大小，與作業(yè)環(huán)境、季節(jié)、鉆井難度及工藝技術(shù)水平有關(guān)。一般情況下，難以準(zhǔn)確做出某一口井的不可預(yù)見(jiàn)費(fèi)用。因此，鉆前不預(yù)算此項(xiàng)費(fèi)用，到井鉆完后，才根據(jù)發(fā)生的不可預(yù)見(jiàn)的作業(yè)的損失，作出迫加預(yù)算。需要討論 三．成本控制 費(fèi)用跟蹤人員根據(jù)鉆井日?qǐng)?bào)對(duì)各項(xiàng)目費(fèi)用進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤，并每周與預(yù)算對(duì)比，發(fā)現(xiàn)費(fèi)用進(jìn)度超作業(yè)進(jìn)度時(shí)及時(shí)向項(xiàng)目經(jīng)理預(yù)警，項(xiàng)目

61、經(jīng)理應(yīng)采取積極有效的措施進(jìn)一步控制費(fèi)用，將最終費(fèi)用控制在預(yù)算之內(nèi)。 為便于作業(yè)中進(jìn)行成本控制，使成本不超出預(yù)算，應(yīng)根據(jù)預(yù)算計(jì)算出每日固定費(fèi)用，再根據(jù)計(jì)劃井深和材料消耗等情況，制定出《鉆井成本控制曲線》，即井深與預(yù)算費(fèi)用曲線，供鉆井監(jiān)、督使用。監(jiān)督應(yīng)根據(jù)進(jìn)度把每日實(shí)際費(fèi)用與《鉆井成本控制曲線》中的費(fèi)用進(jìn)行對(duì)比分析，控制好作業(yè)成本，不突破預(yù)算。為便于計(jì)算，可不計(jì)鉆前井場(chǎng)調(diào)查費(fèi)用。圖1-5是《鉆井成本控制曲線》的一個(gè)示范例子:井深3000米，下四層套管，不包括鉆前井場(chǎng)調(diào)查費(fèi)用和試油費(fèi)用，共需預(yù)算3000萬(wàn)元。 四．預(yù)算的修改 鉆井作業(yè)結(jié)束后，要根據(jù)作業(yè)的實(shí)際工作量的變化(或增或

62、減)，對(duì)預(yù)算進(jìn)行修改。 需增加的預(yù)算費(fèi):① 遇到地質(zhì)設(shè)計(jì)上沒(méi)預(yù)測(cè)到的井下復(fù)雜情況(如高溫高壓、井漏等)而需增加的處理費(fèi)用。但因管理或措施不當(dāng)造成的停工和事故而發(fā)生的費(fèi)用，不屬增加之列；② 人力不可抗拒的自然力量(如臺(tái)風(fēng)、冰災(zāi)等)造成的作業(yè)損失費(fèi)用；③因地質(zhì)方面臨時(shí)提出增加的取心、電測(cè)、中途測(cè)試、加深井眼等，而發(fā)生的費(fèi)用；④因上級(jí)政策或市場(chǎng)變化等原因?qū)е聝r(jià)格上漲；⑤其它需增加的費(fèi)用。 需減去的預(yù)算費(fèi):① 由于干井，沒(méi)進(jìn)行設(shè)計(jì)所要求的鉆井完井作業(yè)而沒(méi)發(fā)生的費(fèi)用；② 地質(zhì)部門(mén)臨時(shí)提出減少的取心、電測(cè)工作量所含的費(fèi)用；③地質(zhì)部門(mén)要求提前完鉆而沒(méi)鉆進(jìn)尺的那部分井段所含費(fèi)用，等等。 預(yù)算修改

63、批準(zhǔn)后，作為全井鉆井成本結(jié)算的依據(jù)。 圖1-5鉆井成本控制曲線示意圖 附件 Ⅰ 鉆井設(shè)計(jì)的成文格式 Ⅰ、生產(chǎn)井 一． 封面 X X X油田 鉆井工程設(shè)計(jì) 編寫(xiě) 審核 復(fù)審 批準(zhǔn) X X X 公司鉆井部 年 月 日 二． 目錄 三． 基本數(shù)據(jù) 平臺(tái)名稱(chēng) 井別 平臺(tái)中心坐標(biāo):(大地坐標(biāo)X, Y，及經(jīng)度、緯度) 井型 平臺(tái)井?dāng)?shù) 槽口分布 井口間距 平臺(tái)總井深 平均井深 目的層位 深度零點(diǎn) 轉(zhuǎn)盤(pán)高度 平均水深 鉆井方式 四． 地質(zhì)設(shè)計(jì) 應(yīng)包括地理

64、位置及區(qū)域位置、構(gòu)造特征、儲(chǔ)層特征、油藏特征、儲(chǔ)量分布、開(kāi)發(fā)方案概述、井位優(yōu)化、潛力與風(fēng)險(xiǎn)、鄰井地漏試驗(yàn)數(shù)據(jù)、鄰井CO2分壓結(jié)果等。 五． 定向井設(shè)計(jì) 1． 水平井?dāng)?shù)據(jù) 2． 水平分支井?dāng)?shù)據(jù) 3． 井口間距和槽口排列 4． 槽口分布圖 5． 井位水平分布投影圖 6． 立體投影圖 7． 鉆井順序 六． 套管程序 井眼尺寸(in) 井深 (m) 套管尺寸(in) 套管下深(m) 鋼級(jí) 公稱(chēng)重量(lbs /ft) 扣型 七． 井身結(jié)構(gòu)示意圖 八． 鉆頭計(jì)劃 鉆頭尺寸 鉆 頭 類(lèi)

65、 型 鉆頭型號(hào) 數(shù) 量 用途 九． 鉆具組合設(shè)計(jì) 井眼尺寸 鉆 具 組 合 功能 十． 鉆井液設(shè)計(jì) 井 眼 尺 寸 井 段(m) 泥 漿 類(lèi) 型 密 度(g/cm3) 粘 度(s) PV (MPa.s) YP (Pa) FL (cc/30min) 十一． 固井設(shè)計(jì) 1． 固井方法 套管尺寸毫米（英寸） 508（20"）

66、339.73（13-3/8"） 244.48（9-5/8"） 177.8（7"） 水泥漿返高 水泥類(lèi)型 水泥漿密度 附加量 添加劑 固井方法 十二． 資料錄取及測(cè)井計(jì)劃 資料錄取按《海上油氣田開(kāi)發(fā)井快速鉆井資料錄取要求（試行）》執(zhí)行 十三． 井口裝置及套管試壓 1．套管和套管頭試壓 內(nèi) 容 試壓標(biāo)準(zhǔn) 持續(xù)時(shí)間 壓降標(biāo)準(zhǔn) 套管頭 10MPa 10Min < 0.2MPa 套管 10MPa 10Min < 0.2MPa 2．防噴器組和管匯試壓 內(nèi) 容 試壓標(biāo)準(zhǔn) 持續(xù)時(shí)間 壓降標(biāo)準(zhǔn) 萬(wàn)能防噴器 閘板防噴器 剪切閘板防噴器 鉆井四通側(cè)閘閥 立管管匯 阻流管匯 壓井管匯 70MPa 35MPa 十四． 鉆井作業(yè)程序 1． 施工準(zhǔn)備工作 2． 鉆井作業(yè) 十五． 鉆井工程風(fēng)險(xiǎn)分析 序號(hào) 類(lèi)別 內(nèi)容 風(fēng)險(xiǎn)分析 解決方案