海洋钻井工程技术

海洋钻井工程技术 中海石油基地集团有限公司监督监理技术分公司2005年08月 徐荣强 2 内容 海洋钻井工程基本知识海洋钻井工程技术QHSE基本要求 3 渤海海域划分及各油田名称 LD10 1油田 SZ36 1油田 4 基本知识 LD4 2 5 2 10 1油田井身结构优化 孔隙压力 坍塌压力 破裂压力 5 钻井设备及工具 旋转系统提升系统循环系统动力及传动装置井控系统钻井工具 6 钻井设备及工具 旋转系统 转盘方钻杆 顶驱 水龙头钻柱 7 钻井设备及工具 提升系统 天车游动滑车大钩钻井大绳井架及底座绞车涡磁刹车 8 钻井设备及工具 循环系统 泥浆泵地面管汇水龙带水龙头泥浆罐泥浆池泥浆槽震动筛除砂器 除泥器 离心机 9 钻井设备及工具 钻具 钻杆钻铤加重钻杆配合接头保护接头钻柱受力分析 浮力 压应力 拉应力 剪应力 弯曲应力 其他外力等 BHA 10 钻井设备及工具 钻井工具 吊卡卡瓦旋扣钳钻井大钳提升短节等 11 岩石与钻头 钻头 PDC钻头 牙轮钻头 12 在有利的集油气构造或油气田范围内 为确定油气藏是否存在 圈定油气藏的边界 并对油气藏进行工业评价及取得油气开发所需的地质资料而钻的井 探井钻井工程 1 探井的定义 2 探井的分类 1 预 初 探井 3 评价井 13 探井钻井工程 3 探井钻井设计流程图 选定套管下入深度 钻井液设计 固井设计 钻柱设计 钻机选择 费用预算 钻头设计 钻井时间选择 套管柱设计 探井钻井工程设计 收集资料 确定孔隙 破裂坍塌压力 勘探计划 14 常用探井井身结构1 20 套管200 500m 粘土 松散砂岩平原组 砂岩与泥岩互层明化镇 含砾砂岩夹薄层泥岩馆陶组 砂泥岩互层东营组 砂泥岩互层沙河街组 15 常用探井井身结构2 24 或20 导管100m 粘土 松散砂岩平原组 砂岩与泥岩互层明化镇 含砾砂岩夹薄层泥岩馆陶组 砂泥岩互层东营组 砂泥岩互层沙河街组 13 3 8 套管500m 9 5 8 或7 套管 16 常用探井井身结构3 粘土 松散砂岩平原组 砂岩与泥岩互层明化镇 含砾砂岩夹薄层泥岩馆陶组 砂泥岩互层东营组 砂泥岩互层沙河街组 13 3 8 套管500m 9 5 8 或7 套管 17 井口平台 开发井钻井工程 开发井 是指在油气田总体开发方案 ODP 批准以后 为了油气生产或补充地下能量以及研究已开发地区地下情况的变化所钻的井 包括生产井 注水井 水源井 检查井 资料井等 18 开发井按照井身轨迹轴线方向可分为 直井定向井常规定向井大位移井水平井水平分支井多底井 开发井钻井工程 19 常用生产井井身结构1 20 套管200 500m 粘土 松散砂岩平原组 砂岩与泥岩互层明化镇 含砾砂岩夹薄层泥岩馆陶组 砂泥岩互层东营组 砂泥岩互层沙河街组 20 13 3 8 套管200m 9 5 8 套管1925m 20 导管100m 粘土 松散砂岩平原组 砂岩与泥岩互层明化镇 含砾砂岩夹薄层泥岩馆陶组 500 垂深 1100 1330 未穿 砂泥岩互层 油层东营组 常用生产井井身结构2 21 地质分层及井身结构 13 3 8 套管200m 9 5 8 套管 20 导管100m 粘土 松散砂岩平原组 砂岩与泥岩互层明化镇 含砾砂岩夹薄层泥岩馆陶组 砂泥岩互层 油层东营组 7 尾管 22 地质分层及井身结构 13 3 8 套管 9 5 8 技术套管 20 导管100m 7 优质筛管 粘土 松散砂岩平原组 砂岩与泥岩互层明化镇 含砾砂岩夹薄层泥岩馆陶组 砂泥岩互层 油层东营组 23 多底分支井技术 转盘面 0 00 海 面 23 2 米 泥 面 37 米 小平台 14米 36 隔水导管67米 入泥30米 12 1 4 井眼水平着陆 9 5 8 套管 17 1 2 井眼500 00米 13 3 8 套管495 00米 分支 6 主井眼自9 5 8 CSG斜向器开窗侧钻 尾管挂 盲管 固井滑套 ECP 特殊筛管串 12 1 4 地质领眼井眼 6 分支井眼 8 1 2 分支井眼 24 海洋开发井钻井方式 25 优快钻完井技术 集中钻表层 非钻机时间表层固井技术 PDC钻头可钻的套管附件 大功率泥浆马达 导向钻井系统 顶部驱动装置 高效固控系统 小阳离子钻井液 油基钻井液 满贯测井 部分井使用LWD钻井系统 专门设计的PDC钻头 简化井身结构 长裸眼单级双封和无候凝固井技术 非钻机时间测固井质量 26 钻井压裂 适度防砂 技术 钻完井全过程油气藏保护技术 PURE射孔技术 压裂充填防砂技术 表皮系数5左右 梯级筛管防砂技术 大孔径深穿透射孔技术 水平井段适时跟踪技术等 完井后及时排液技术 投产前闭路循环调试设备技术 优快钻完井技术 27 内容 海洋钻井工程基本知识海洋钻井工程技术QHSE基本要求 定向井的定义 定向井定向钻井是使井眼沿预先设计的井眼轴线 井眼轨迹 钻达预定目标的钻井过程 基本概念井深 从井口到测点的实际长度 井斜角 井眼轴线的切线与铅直线之间的夹角 方位角 井眼轴线的切线在水平面投影与正北方向之间的夹角 井底水平位移 闭合距 表示井底在水平面上偏离原井口的大小 它是完钻井底与井口在水平面上投影之间的直线距离 29 定向井井眼轨迹控制 一套钻具组合 一只PDC钻头 一次起下钻 随钻测量仪 PDC钻头 导向马达的钻具组合并能钻三维多靶定向井配合使用顶部驱动装置 极大提高作业效率 30 LD5 2油田定向井资料 31 钻井液 钻井液 Dri11ingF1uids 是指油气钻井过程中以其多种功能满足钻井工作需要的各种循环流体的总称 钻井液又称做钻井泥浆 DrillingMuds 或简称为泥浆 Muds 钻井液最基本的功用有以下几点 携带和悬浮岩屑稳定井壁和平衡地层压力冷却和润滑钻头 钻具传递水动力 32 钻井液 钻井液 Dri11ingF1uids 是指油气钻井过程中以其多种功能满足钻井工作需要的各种循环流体的总称 钻井液又称做钻井泥浆 DrillingMuds 或简称为泥浆 Muds 钻井液最基本的功用有以下几点 携带和悬浮岩屑稳定井壁和平衡地层压力冷却和润滑钻头 钻具传递水动力 33 钻井液类型 按其密度大小可分为非加重钻井液和加重钻井液 按与粘土水化作用的强弱可分为非抑制性钻井液和抑制性钻井液 按其固相含量的不同 可分为低固相钻井液和无固相钻井液 根据流体介质的不同 可分为水基钻井液 油基钻井液和气体型钻井流体等三种类型 34 钻井液性能及其测试 密度漏斗粘度塑性粘度动切力 静切力API滤失量 HTHP滤失量pH值 碱度含砂量固相含量膨润土含量滤液中各种离子的质量浓度等 35 常用泥浆体系 JFC泥浆体系JFC plus泥浆体系KCl PLUS泥浆体系PEM KCl PLUS JLX 泥浆体系PRD泥浆体系油基泥浆 36 固井作业 油井水泥分类油井水泥分为五类 A B C G H A B C级水泥用于井温76 以下的井 G H级水泥用于井温大于76 的井 在海上固井作业中 G级水泥通过加入速凝剂和缓凝剂可用于低 中 高温井 适用于全井段所有套管层次的固井作业 井底静止温度超过110 的井 固井需要使用硅粉水泥 37 固井封固要求 返高要求常压油气层固井 水泥返到油气层顶界以上至少150米 高压油气层固井 水泥返到油气顶界以上至少300米 隔水套管 表层套管固井 水泥必须返到泥面 技术套管固井 水泥一般返到上层套管鞋内以上100米左右 裸眼段较长可采用单级双封固井 尾管固井 水泥返至尾管顶部 根据油田经验 确定裸眼容积附加数 规定如下 隔水管套固井 按钻头直径计算的环空容积附加数为200 表层套管固井 按钻头直径计算的环空容积附加数为100 技术套管和油层套管 按钻头直径计算的环空容积附加数为50 尾管固井 按钻头直径计算的环空容积附加数为30 如果采用电测环形容积 南海西部地区附加数取5 10 渤海地区取30 左右 38 固井分类 内管固井 单级固井 单级双封固井 多级固井 尾管固井 39 内管固井程序 接插入头 下内管 3柱5 HWDP 到位后下压3 5吨 套管内灌满海水 检查密封 循环一周 注意观察套管液面变化 确认密封后 接固井管汇 开始注水泥作业 固井泵注冲洗液 注领浆和尾浆 固井泵替尾水 检查回流 若单流阀失效 则替至最后一根钻杆 视情况蹩压WOC30 60min 提出插入头 确认液面正常后起钻 清洗固井管线和钻杆 40 单级固井程序 打通 循环 通水 试压 泵冲洗液 隔离液 投底塞 泵领浆 尾浆 投顶塞 泵尾水 替泥浆或完井液 碰压 放压 检查有无回流 41 单级双封固井程序 打通 循环 通水 试压 替冲洗液 隔离混合水 投底塞 注前置浆 水泥浆密度 1 85sg左右 隔离混合水 中间液 隔离混合水 后置浆 领浆 水泥浆密度 1 58sg 尾浆 水泥浆密度 1 90sg左右 投顶塞 泵尾水 替泥浆或完井液 碰压 放压 检查有无回流 42 多级固井 多级固井的目的 当井底地层无法承受水泥浆柱所产生的静液柱压力 注水泥后环空静液柱压力大于套管抗外挤压力 有严重漏失层 一次注水泥无法避开漏层时 一个井段需要不同类型的水泥浆固井 为了达到防气窜目的 分级箍在套管柱中的安装位置 为了解决注水泥后环空静液柱压力过高的问题 它可以装在管柱中任意要求的位置 为了解决严重漏层 它可以安装在漏层之上 为了实现多种水泥浆体系固井 可以按要求装在管柱的任意位置上 为了解决气窜问题 它可以装在气层之上 同时选用带封隔器的双级注水泥工具 43 多级固井 多级注水泥工具 带封隔器的多级注水泥工具 关闭挡圈 第一级关闭塞 自由下落式打开塞 第二级锁紧塞 固井程序 在下管柱前 将关闭挡圈装在浮箍上 注完第一级水泥后 投放第一级关闭塞 并顶替到关闭挡圈碰压 第一级注水泥作业完成后 立即投放自由下落式打开塞 推动多级注水泥工具的下滑套 暴露出注水泥循环孔 循环钻井液直到第一级水泥超过稠化时间为止 然后开始第二级注水泥作业 注完水泥后 投放锁紧塞 按要求顶替 碰压后增加泵压300 500psi 以推动分级箍的上滑套关闭注水泥循环孔 确保水泥不会回流 44 尾管固井 下尾管 钻杆送到位 接水泥头 打通循环 投球 送球入座 加压 剪销 下放 座挂 继续加压 剪切球座 上提管柱 正转脱手 固井 注水