中國(guó)石油大學(xué)在線考試期末考試《鉆井工程》答案.doc
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中國(guó)石油大學(xué)(北京)遠(yuǎn)程教育學(xué)院 期 末 考 試 《 鉆井工程》 學(xué)習(xí)中心:_______ 姓名:________ 學(xué)號(hào):_______ 關(guān)于課程考試違規(guī)作弊的說(shuō)明 1、提交文件中涉嫌抄襲內(nèi)容(包括抄襲網(wǎng)上、書(shū)籍、報(bào)刊雜志及其他已有論文),帶有明顯外校標(biāo)記,不符合學(xué)院要求或?qū)W生本人情況,或存在查明出處的內(nèi)容或其他可疑字樣者,判為抄襲,成績(jī)?yōu)椤?”。 2、兩人或兩人以上答題內(nèi)容或用語(yǔ)有50%以上相同者判為雷同,成績(jī)?yōu)椤?”。 3、所提交試卷或材料沒(méi)有對(duì)老師題目進(jìn)行作答或提交內(nèi)容與該課程要求完全不相干者,認(rèn)定為“白卷”或“錯(cuò)卷”,成績(jī)?yōu)椤?”。 一、名詞解釋(每小題5分,共20分) 1.井斜方位角 2.硬關(guān)井 3.欠平衡鉆井 4.巖石的可鉆性 二、簡(jiǎn)答題(每小題10分,共40分) 1.鐘擺鉆具組合的防斜原理 2.鉆井液的功用 3. 射流清潔井底的機(jī)理 4. 鉆柱的功用 三、課程設(shè)計(jì)(共40分) 設(shè)計(jì)任務(wù):XX油區(qū)XX凹陷一口直井生產(chǎn)井的鉆井與完井設(shè)計(jì)。 設(shè)計(jì)內(nèi)容:(其中打“√”部分必須設(shè)計(jì),其他部分可選做或不做)。 1.地質(zhì)設(shè)計(jì)摘要(√); 2.井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(√); 3.固井工程設(shè)計(jì):套管柱強(qiáng)度設(shè)計(jì)(√); 4.鉆柱組合和強(qiáng)度設(shè)計(jì)(√); 5.鉆機(jī)選擇(√); 6.鉆進(jìn)參數(shù)設(shè)計(jì): (1)機(jī)械破巖參數(shù)設(shè)計(jì)(包括鉆頭選型,所有鉆頭選用江漢鉆頭廠牙輪鉆頭、選取鉆壓和轉(zhuǎn)速)(√); (2)鉆井液體系及性能設(shè)計(jì)(僅設(shè)計(jì)鉆井液密度,其它參數(shù)不作要求) (3)水力參數(shù)設(shè)計(jì)(√); (4)鉆柱與下部防斜鉆具結(jié)構(gòu)(√)。 考核方式及成績(jī)?cè)u(píng)定 (1)格式、規(guī)范:4分,評(píng)分依據(jù):工程設(shè)計(jì)規(guī)范;評(píng)分標(biāo)準(zhǔn):4*符合程度%。 (2)設(shè)計(jì)的依據(jù)與原則準(zhǔn)確性:12分,評(píng)分依據(jù):工程設(shè)計(jì)依據(jù)與原則; 評(píng)分標(biāo)準(zhǔn):12*符合程度%。 (3)過(guò)程的參數(shù)選擇的合理性和計(jì)算過(guò)程的可靠性:12分,評(píng)分依據(jù):參數(shù)符合工程實(shí)際,計(jì)算過(guò)程可靠;評(píng)分標(biāo)準(zhǔn):12*符合程度%。 (4)結(jié)果準(zhǔn)確性:12分。 基礎(chǔ)數(shù)據(jù): 1.地質(zhì)概況:見(jiàn)后附設(shè)計(jì)樣例表A-1。 2.設(shè)計(jì)井深:H=3000 + 4100 + 學(xué)號(hào)的后二位數(shù)字 3 (m) 3.地層壓力和破裂壓力剖面:根據(jù)圖A-1,地層壓力梯度的當(dāng)量鉆井液密度由1.00g/cm3變?yōu)?.10g/cm3的井深按以下規(guī)律取值: H=3000 + 4100 + 學(xué)號(hào)的后二位數(shù)字 3 (m) 4.設(shè)計(jì)系數(shù):見(jiàn)表A-2和表A-3,其他數(shù)據(jù)查《鉆井手冊(cè)》(甲方)和參考書(shū)。 5.水力參數(shù)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)見(jiàn)表A-4。 6.鉆柱設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)見(jiàn)參數(shù)書(shū)2。 7.完井方式:先期裸眼完井,177.8mm(7”)生產(chǎn)套管。 附錄 1.地質(zhì)概況 表A-1 井 別 探 井 井 號(hào) A5 設(shè)計(jì)井深 目的層 井 位 坐標(biāo) 地面海拔 m 50 縱()m 4275165 橫()m 20416485 測(cè)線位置 504和45地震測(cè)線交點(diǎn) 地理位置 XX省XX市東500m 構(gòu)造位置 XX凹陷 鉆探目的 了解XX構(gòu)造含油氣情況,擴(kuò)大勘探區(qū)域,增加后備油氣源 完鉆原則 進(jìn)入150m完鉆 完井方法 先期裸眼 層位代號(hào) 底界深度,m 分層厚度,m 主要巖性描述 故障提示 A 280 礫巖層夾砂土,未膠結(jié) 滲漏 B 600 320 上部礫巖,砂質(zhì)礫巖,中下部含礫砂巖 滲漏 C 1050 450 中上部含礪砂巖、夾泥巖和粉砂質(zhì)泥巖; 下部礪狀砂巖,含礪砂巖、泥巖、粉砂質(zhì)泥巖不等厚互層 防塌 D 1600 泥巖、砂質(zhì)泥巖、礪狀砂巖、含礪砂巖不等厚互層,泥質(zhì)粉砂巖 防漏 防斜 E 1900 300 砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、夾礪狀砂巖、含礪砂巖 防斜 防漏 F3 2650 750 泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖 防斜 F2J 2900 250 泥巖夾鈣質(zhì)砂巖,夾碳質(zhì)條帶煤線,中部泥巖夾煤層、下部泥巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖 防斜、塌、卡 F2K 3150 250 泥巖為主,泥質(zhì)粉砂巖,中粗砂巖,砂礫巖間互 F1 3500 350 泥巖、泥質(zhì)砂巖、下部灰褐色泥巖 防漏、噴、卡 QJ 3650 (未穿) 150 深灰,淺灰色灰?guī)r為主,間夾褐,磚紅色泥巖 防漏、噴、卡 2.井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 鉆探目的層為灰?guī)r地層,確定完井方法為先期裸眼完井。油氣套管下入層3-5m。 根據(jù)地質(zhì)情況,鉆達(dá)目的層過(guò)程中不受鹽巖,高壓水層等復(fù)雜地層影響,故井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)按地層壓力和破裂壓力剖面(圖A-1)進(jìn)行。 圖A-1 地層壓力和破裂壓力 設(shè)計(jì)系數(shù)見(jiàn)表A-2。 表A-2 井深結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有關(guān)系數(shù) 名稱 g/cm3 g/cm3 g/cm3 g/cm3 MPa MPa 數(shù)值 0.05 0.05 0.03 0.05 15 20 來(lái)源 理論計(jì)算 理論計(jì)算 區(qū)域資料統(tǒng)計(jì) 區(qū)域資料統(tǒng)計(jì) 區(qū)域資料統(tǒng)計(jì) 區(qū)域資料統(tǒng)計(jì) 表 A-3 各層段地層可鉆級(jí)值 地 層 A B C D E F3 F2J F2K F1 QJ 可鉆性值 0.6 1 1.39 2.16 3 3.5 7.3 5.2 4.9 3.水力參數(shù)設(shè)計(jì) (1)泥漿泵型號(hào)與性能 表A-4 水力參數(shù)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 3NB1000鉆井泥漿泵(兩臺(tái),可僅用一臺(tái)) 缸套直徑(mm) 額定泵沖(次 分) 額定排差(L S) 額定泵壓(Mpa) 120 150 19.9 33.1 130 150 23.4 28.2 140 150 27.1 24.3 150 150 31.1 21.2 160 150 35.4 18.6 170 150 40.0 16.5 (2)鉆井液性能其它參數(shù) 地面泵壓不超過(guò)20Mpa Kg=1.07*10Mpa SL 環(huán)空返速不低于0.7m/s,不高于1.2m/s 鉆井液塑性粘度0.0047pa.S 中國(guó)石油大學(xué)(北京)遠(yuǎn)程教育學(xué)院 期末考試 《鉆井工程》 學(xué)習(xí)中心:_____________ 姓名:___________ 學(xué)號(hào):__________ 關(guān)于課程考試違規(guī)作弊的說(shuō)明 1、提交文件中涉嫌抄襲內(nèi)容(包括抄襲網(wǎng)上、書(shū)籍、報(bào)刊雜志及其他已有論文),帶有明顯外校標(biāo)記,不符合學(xué)院要求或?qū)W生本人情況,或存在查明出處的內(nèi)容或其他可疑字樣者,判為抄襲,成 績(jī)?yōu)椤?”。 2、兩人或兩人以上答題內(nèi)容或用語(yǔ)有50%以上相同者判為雷同,成績(jī)?yōu)椤?”。 3、所提交試卷或材料沒(méi)有對(duì)老師題目進(jìn)行作答或提交內(nèi)容與該課程要求完全不相干者,認(rèn)定為“白卷”或“錯(cuò)卷”,成績(jī)?yōu)椤?”。 一、名詞解釋(每小題5分,共20分) 1、井斜方位角 答:井斜方位角:某測(cè)點(diǎn)處的井眼方向線投影到水平面上,稱為井眼方位線,或井抖方位線。以正北方位線為始邊,順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)到井眼方位線上所轉(zhuǎn)過(guò)的角度,即井眼方位角。注意,正北方位線是指地理子午線沿正北方向延伸的線段。所以正北方位線和井眼方位線也都是有向線段,都可以用矢量表示。 2、硬關(guān)井 答:發(fā)現(xiàn)井涌后,在節(jié)流閥關(guān)閉的情況下關(guān)閉防噴器。本方法關(guān)井最迅速,地層流體侵入井眼最少。但在防噴器關(guān)閉期間,由于環(huán)空流體由流動(dòng)突然變?yōu)殪o止,對(duì)井口裝置將產(chǎn)生水擊作用。其水擊波又會(huì)反作用于整個(gè)環(huán)空,也作用于套管鞋處及裸眼地層。嚴(yán)重時(shí),可能損害井口裝置,并有可能壓漏套管鞋處地層及下部裸眼地層。 3.欠平衡鉆井 答:所謂欠平衡壓力鉆井,即在鉆井過(guò)程中允許地層流體進(jìn)入井內(nèi),循環(huán)出井,并在地面得到控制。其主要標(biāo)志為井底有效壓力低于地層壓力。由此可見(jiàn),采用密度低于1.0g/cm,的鉆井液鉆井,未必是欠平衡鉆井,而在壓力系數(shù)低于1.0的油氣藏進(jìn)行欠平衡鉆井則必須采用低密度鉆井液。實(shí)際上欠平衡鉆井既可以在低壓油氣藏進(jìn)行,只要滿足欠平衡壓力條件,也可以在較高地層壓力且井眼穩(wěn)定的油氣藏進(jìn)行。 4.巖石的可鉆性 答:巖石可鉆性是巖石抗破碎的能力。可以理解為在一定鉆頭規(guī)格、類型及鉆井工藝條件下巖石抵抗鉆頭破碎的能力??摄@性的概念,已經(jīng)把巖石性質(zhì)由強(qiáng)度、硬度等比較一般性的概念,引向了與鉆孔有聯(lián)系的概念,在實(shí)際應(yīng)用方面占有重要的地位。通常鉆頭選型、制定生產(chǎn)定額、確定鉆頭工作參數(shù)、預(yù)瀏鉆頭工作指標(biāo)等都以巖石可鉆性為基礎(chǔ)。 二、簡(jiǎn)答題(每小題10分,共40分) 1.鐘擺鉆具組合的防斜原理 答:鐘擺鉆具原理如圖所示。 當(dāng)鐘擺擺過(guò)一定角度時(shí),在鐘擺上會(huì)產(chǎn)生一個(gè)向回?cái)[的力Gc,稱作鐘擺力,Gc=G.sina。顯然,鐘擺擺過(guò)的角度越大,鐘擺力就越大。如果在鉆柱的下部適當(dāng)位置加一個(gè)扶正器,該扶正器支撐在井壁上,使下部鉆柱懸空,則該扶正器以下的鉆柱就好像一個(gè)鐘擺,也要產(chǎn)生一個(gè)鐘擺力。此鐘擺力的作用是使鉆頭切削井壁的下側(cè),從而使新鉆的井眼不斷降斜。 2.鉆井液的功用 答:鉆井液在鉆井中的重要性是通過(guò)它在鉆井過(guò)程中的功用表現(xiàn)出來(lái)的。鉆井液通過(guò)以下路線沿井眼周而復(fù)始地循環(huán)。鉆井液在鉆桿內(nèi)向下循環(huán),通過(guò)鉆頭水眼流出,經(jīng)過(guò)井壁(或套管)和鉆桿的環(huán)形空間上返。鉆井液攜帶著鉆屑經(jīng)過(guò)振動(dòng)篩,鉆屑留在篩布上面,鉆井液流經(jīng)鉆井液槽到鉆井液池。去掉鉆屑后的鉆井液被鉆井泵從鉆井液池吸入并泵入鉆桿內(nèi),開(kāi)始下一個(gè)循環(huán)。在該循環(huán)過(guò)程中,鉆井液具有以下功用。 1)從井底清除巖屑,經(jīng)鉆頭破碎下來(lái)的巖石碎屑叫鉆屑或巖屑,隨著鉆井過(guò)程的不斷進(jìn)行,必須將井底的巖屑及時(shí)地清除出去,以利于提高鉆速和減少鉆井事故。雖然重力傾向于使鉆屑向井底滑落,知果鉆井液在環(huán)形空間向上的流速大于滑落速度,則巖屑就可被帶出井眼。清除鉆屑的效率與鉆井液的密度、鉆井液的粘度和切力、鉆井液的流型等因素有關(guān) 2)冷卻和潤(rùn)滑鉆頭及鉆柱,鉆進(jìn)中,鉆頭摩擦部分以及鉆柱與地層接觸處會(huì)產(chǎn)生很大熱量,這些熱量很難由地層傳遞出去,但熱量從摩擦部位傳到鉆井液中后,隨著循環(huán)該熱量就會(huì)被帶到地面大氣中。鉆井液中加有各種類型的添加#1,尤其是潤(rùn)滑齊」類,鉆井液具有好的潤(rùn)滑性能,這有利于減少扭矩、延長(zhǎng)鉆頭壽命、降低泵壓、提高鉆速。 3)造壁性能,性能良好的鉆井液在井壁上形成一層比地層滲透性低得多的濾餅,一方面鞏固井壁,防止井壁坍塌,同時(shí)阻止濾液進(jìn)入地層。在鉆井液中加入膨潤(rùn)土并進(jìn)行化學(xué)處理,改善膨潤(rùn)土的顆粒度分布,增加鉆井液中膠體顆粒含量,可使鉆井液的造壁性能得到改善。 4)控制地層壓力。地層壓力的合理控制,取決于鉆井液的密度。正常情況下地層的壓力為地層水柱產(chǎn)生的壓力。一般情況下,鉆進(jìn)過(guò)程中混入的鉆屑加上水的質(zhì)量足以平衡地層壓力。然而有時(shí)存在地層壓力異常,不注意會(huì)引起井漏或井噴。 5)循環(huán)停止時(shí)懸浮鉆屑和加重材料,防止下沉良好的鉆井液在循環(huán)停止后都具有切力,即具有懸浮鉆屑和加重材料的能叫鉆井工程理論與技術(shù)力,否則這些固相顆粒沉于井底,造成反復(fù)研磨和沉砂卡鉆等事故。循環(huán)恢復(fù)后,鉆井液又呈液體狀態(tài)可把鉆屑等粗顆拉帶到地面。 6)從所鉆地層獲得資料,從鉆井液攜帶出的巖屑分析和鉆井液中的油氣顯示,可以判斷所鉆地層是否含油氣資源。從鉆井液性能變化和濾液分析可以知道是否鉆遇到巖鹽層、鹽膏層和鹽水層等。 7)傳遞水力功率,鉆井液是將有用的水功率從地面?zhèn)鬟f到鉆頭及井底動(dòng)力鉆具的媒介。鉆井液的類型、排量、流動(dòng)特性和固相含量等是影響水力功率傳遞的重要因素。 3. 射流清潔井底的機(jī)理 答:射流對(duì)井底的清洗作用,射流撞擊井底后形成的井底沖擊壓力波和井底漫流是射流對(duì)井底清洗的兩個(gè)主要作用形式。 (1)射流的沖擊壓力作用。射流撞擊井底后形成的沖擊壓力波并不是作用在整個(gè)井底,而是作用在小圓面積上。就整個(gè)井底而言,射流作用的面積內(nèi)壓力較高,而射流作用的面積以外壓力較低。在射流的沖擊范圍內(nèi)。沖擊壓力也極不均勻,射流作用的中心壓力最高,離開(kāi)中心則壓力急劇下降。另外,由于鉆頭的旋轉(zhuǎn),射流作用的小面積在迅速移動(dòng),本來(lái)不均勻的壓力分布又在迅速變化。由于這兩個(gè)原因。使作用在井底巖屑上的沖擊壓力極不均勻,極不均勻的沖擊壓力使巖屑產(chǎn)生一個(gè)翻轉(zhuǎn)力矩,從而離開(kāi)井底。這就是射流對(duì)井底巖屑的沖擊翻轉(zhuǎn)作用。 (2)漫流的橫推作用。射流撞擊井底后形成的漫流是一層很薄的高速液流層,具有附面射流的性質(zhì)。研究表明,在表面光滑的井底條件下,最大漫流速度出現(xiàn)在小于距井底0. 5 mm的高度范圍內(nèi),最大漫流速度值可達(dá)到射流噴嘴出口速度的50%-80%.噴嘴出口距井底越近,井底漫流速度越高。正是這層具有很高速度的井底漫流,對(duì)井底巖屑產(chǎn)生一個(gè)橫向推力,使其離開(kāi)原來(lái)的位笠.而處于被鉆井液攜帶并隨鉆井液一起運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)。因而,井底漫流對(duì)井底清洗有非常重要的作用。 4.鉆柱的功用 答:(一)鉆柱的功用,鉆柱在鉆井過(guò)程中的主要作用:(1)為鉆井液由井口流向鉆頭提供通道;(2)給鉆頭施加適當(dāng)?shù)膲毫?鉆壓),使鉆頭的工作刃不斷吃入巖石;(3)把地面動(dòng)力(扭矩等)傳遞給鉆頭,使鉆頭不斷旋轉(zhuǎn)破碎巖石;(4)起下鉆頭;(5)根據(jù)鉆柱的長(zhǎng)度計(jì)算井深。 2.鉆柱的特殊作用,(1)通過(guò)鉆柱可以觀察和了解鉆頭的工作情況、井眼狀況及地層情況等;(2)進(jìn)行取心、擠水泥、打撈井下落物、處理井下事故等特殊作業(yè);(3)對(duì)地層流體及壓力狀況進(jìn)行測(cè)試與評(píng)價(jià),即鉆桿瀏試,又稱中途測(cè)試。 三、課程設(shè)計(jì)(共40分) 設(shè)計(jì)任務(wù):XX油區(qū)XX凹陷一口直井生產(chǎn)井的鉆井與完井設(shè)計(jì)。 1 地質(zhì)設(shè)計(jì)摘要 1.1 地質(zhì)概況 該探井位于504和45地震測(cè)線交點(diǎn),距XX省XX市東500m,所在的地質(zhì)構(gòu)造為XX凹陷,該井海拔較低,鉆該井目的是通過(guò)打開(kāi)層來(lái)了解該層的油氣情況礦大該油區(qū)的勘探范圍,增加油區(qū)的總體油氣后備儲(chǔ)量。 表A-1 井別 探井 井號(hào) A5 設(shè)計(jì)井深 目的層 井 位 坐標(biāo) 地面海拔 m 50 縱()m 4275165 橫()m 20416485 測(cè)線位置 504和45地震測(cè)線交點(diǎn) 地理位置 XX省XX市東500m 構(gòu)造位置 XX凹陷 鉆探目的 了解XX構(gòu)造含油氣情況,擴(kuò)大勘探區(qū)域,增加后備油氣源 完鉆原則 進(jìn)入150m完鉆 完井方法 先期裸眼 層位代號(hào) 底界深度,m 分層厚度,m 主要巖性描述 故障提示 A 280 礫巖層夾砂土,未膠結(jié) 滲漏 B 600 320 上部礫巖,砂質(zhì)礫巖,中下部含礫砂巖 滲漏 C 1050 450 中上部含礪砂巖、夾泥巖和粉砂質(zhì)泥巖; 下部礪狀砂巖,含礪砂巖、泥巖、粉砂質(zhì)泥巖不等厚互層 防塌 D 1600 泥巖、砂質(zhì)泥巖、礪狀砂巖、含礪砂巖不等厚互層,泥質(zhì)粉砂巖 防漏 防斜 E 1900 300 砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、夾礪狀砂巖、含礪砂巖 防斜 防漏 F3 2650 750 泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖 防斜 F2J 2900 250 泥巖夾鈣質(zhì)砂巖,夾碳質(zhì)條帶煤線,中部泥巖夾煤層、下部泥巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖 防斜、塌、卡 F2K 3150 250 泥巖為主,泥質(zhì)粉砂巖,中粗砂巖,砂礫巖間互 F1 3500 350 泥巖、泥質(zhì)砂巖、下部灰褐色泥巖 防漏、噴、卡 QJ 3650 (未穿) 150 深灰,淺灰色灰?guī)r為主,間夾褐,磚紅色泥巖 防漏、噴、卡 1.2 地質(zhì)基本數(shù)據(jù) 1.2.1井 號(hào):A5 1.2.2井 別:生產(chǎn)井 1.2.3井 位: (1)井位座標(biāo):縱(X)4275165 橫(Y)20416485 (2)地面海拔:50m (3)地理位置:XX省XX市東500m (4)構(gòu)造位置:XX凹陷 (5)過(guò)井測(cè)線:504和45地震測(cè)線交點(diǎn) 1.2.4設(shè)計(jì)井深: H=3000+4100+673=3601m (學(xué)號(hào):929167) 1.2.5目的層: 層,底層深度3601m,分層厚度150m 1.2.6完鉆層位: A、B、C、D、E、F3、F2J、F2K、F1、QJ 1.2.7完鉆原則:先期裸眼完井 1.2.8鉆探目的:了解XX構(gòu)造含油氣情況,擴(kuò)大勘探區(qū)域,增加后備油氣源 2 井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.1 井下復(fù)雜情況提示 2.1.1在本井的鉆井過(guò)程中,現(xiàn)場(chǎng)有關(guān)技術(shù)人員應(yīng)充分了解、分析鄰井事故復(fù)雜情況,防止事故的發(fā)生,及時(shí)處理好工程復(fù)雜。注意觀察地震對(duì)鉆井的影響: ①井漏:井漏深度及層位; ②井斜:易斜井段及對(duì)應(yīng)層位; ③井噴:易井噴井段及對(duì)應(yīng)層位。 2.1.2進(jìn)入目的層,應(yīng)根據(jù)實(shí)鉆情況及時(shí)調(diào)整泥漿密度,注意防噴、防漏和防卡,一方面要搞好油氣層的發(fā)現(xiàn),保護(hù)工作,另一方面要切實(shí)搞好井控工作,確保安全施工。 2.1.3 根據(jù)油田分公司鉆開(kāi)油氣層申報(bào)制度要求,由地質(zhì)監(jiān)督以書(shū)面形式向鉆井監(jiān)督和井隊(duì)提出油氣層預(yù)告;原則: 1)鉆揭目的層前7天。 2)目的層提前或非目的層發(fā)現(xiàn)油氣顯示要立即通知。 3)鄰井沒(méi)有發(fā)現(xiàn)H2S氣體,但本井應(yīng)密切監(jiān)控。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中H2S的安全臨界濃度為20mg/m3(約14PPm),若發(fā)現(xiàn)H2S,無(wú)論濃度高低,都要向勘探事業(yè)部的鉆井技術(shù)部及HSE管理辦公室、生產(chǎn)技術(shù)處和質(zhì)量安全環(huán)保處報(bào)告,同時(shí)作業(yè)隊(duì)伍要向所屬的上級(jí)部門報(bào)告。 2.2 地層可鉆性分級(jí)及地層壓力預(yù)測(cè) 2.2.1 地層可鉆性分級(jí) 地 層 A B C D E F3 F2J F2K F1 QJ 可鉆性值 0.6 1 1.39 2.16 3 3.5 7.3 5.2 4.9 2.2.2 壓力剖面預(yù)測(cè) 2.3 井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)系數(shù) 鉆探目的層為灰?guī)r地層,確定完井方法為先期裸眼完井。根據(jù)地質(zhì)情況鉆達(dá)目的層過(guò)程中不受鹽巖,高壓水層等復(fù)雜地層影響,故井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)按地層壓力和破裂壓力剖面進(jìn)行。井深結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)系數(shù)如下表所示。 名稱 g/cm3 g/cm3 g/cm3 g/cm3 MPa MPa 數(shù)值 0.05 0.05 0.03 0.05 15 20 來(lái)源 理論計(jì)算 理論計(jì)算 區(qū)域資料統(tǒng)計(jì) 區(qū)域資料統(tǒng)計(jì) 區(qū)域資料統(tǒng)計(jì) 區(qū)域資料統(tǒng)計(jì) 鉆井液的壓力體系 最大鉆井液密度 (2-1) 式中 —— 某層套管鉆進(jìn)井段中所用最大泥漿密度,; —— 該井段中所用地層孔隙壓力梯度等效密度,; —— 抽吸壓力允許值的當(dāng)量密度,取0.036 。 發(fā)生井涌情況 =++S+ (2-2) —— 第n層套管以下井段發(fā)生井涌時(shí),在井內(nèi)最大壓力梯度作用下,上部地層不被壓裂所應(yīng)有的地層破裂壓力梯度,; —— 第n層套管下入深度初選點(diǎn),m; —— 壓井時(shí)井內(nèi)壓力增高值的等效密度, 取0.06 ; —— 地層壓裂安全增值,取0.03 。 校核各層套管下到初選點(diǎn)時(shí)是否會(huì)發(fā)生壓差卡套 (2-3) —— 第n層套管鉆進(jìn)井段內(nèi)實(shí)際的井內(nèi)最大靜止壓差,MPa; —— 該井段內(nèi)最小地層孔隙壓力梯度等效密度,; P—— 避免發(fā)生壓差卡套的許用壓差,取12 MPa; —— 該井段內(nèi)最小地層孔隙壓力梯度的最大深度,m 。 套管層次的確定 1.確定油層套管下入深度H 因?yàn)榫頗=3601m,所以油層套管下入深度H=3601m 。 2.確定第技術(shù)套管下入深度H (1) 初選點(diǎn)H 試取 H=310 m 參考臨井基本參數(shù), =1.60g/cm,=1.12 g/cm 由公式3-2 =1.12+0.036+0.03+ =1.883 (g/cm) 因?yàn)? 且相近,則初選點(diǎn)下入深度H=310 m 。 (2) 校核H=310 m 在此井段 , =1.12 g/cm,=0.85g/cm , H=163 m 。 由公式 3-3 P=9.81163(1.12+0.036-0.85)10 P=0.17126(MPa) 因?yàn)镻< P,所以不會(huì)產(chǎn)生壓差卡套, 則確定此級(jí)套管的下入深度310m 。 3.確定第表層套管下入深度H (1) 試取H=80 m 參考臨井基本參數(shù),=0.85 g/cm,=1.50g/cm。 參考鄰井資料的鉆井液性能指標(biāo)的數(shù)據(jù):在0-163m的井段上鉆井液的密度范圍為1.1-1.2g/cm,在這里我們?cè)嚾°@井液密度為1.15g/cm 由公式 3-2和3-1 =1.15+0.03+ =1.4125(g/cm) 因?yàn)?且相近,則初選點(diǎn)下入深度H=40m 。 (2) 校核H=80m 在此井段 , =0.85 g/cm,=0.85 g/cm,H=80 m 。 由公式 3-3 =9.8180(1.2-0.85)10 =0.27468(MPa) 因?yàn)?80m
從而實(shí)際用鉆桿:80-27.3=52.7m
校核抗擠度:P外擠==1.110009.8(80-27.3)
0.568MPa <=58.21MPa
故安全校核所選鉆鋌及鉆桿滿足要求。
4.2.2 二次開(kāi)鉆鉆具組合
1 .鉆鋌長(zhǎng)度的確定
選鉆鋌外徑203.2mm,內(nèi)徑71.4mm,q=2190N/m。此時(shí)=0.852,W=180KN
L= ==115.7m
從而實(shí)際用13根,實(shí)際長(zhǎng)度139.1=118.3(m)
2.鉆桿長(zhǎng)度計(jì)算及安全校核
鉆桿外徑139.7mm,內(nèi)徑118.6mm,q=360.59N/m,
鋼級(jí)E級(jí)=1945.06KN,=1.3
(1)安全系數(shù)校核:
=0.9/=0.91945.06/1.3=1346.58KN
(2) 卡瓦擠毀校核
=0.9/(/)=0.91945.06/1.42=1232.78KN
(3)動(dòng)載校核:
=0.9-MOP=0.91945.06-400=1350.55KN
較三種安全校核知卡瓦擠毀校核計(jì)算的最小
則鉆桿Lp=(- qL )/(q)=3294.2m>310m
從而實(shí)際用鉆桿:310-118.3=191.7m
校核抗擠度:P外擠==1.1510009.8(310-118.3)
=2.1605MPa<=58.21MPa
故安全校核所選鉆鋌及鉆桿滿足要求。
4.2.3 三次開(kāi)鉆鉆具組合
1 .鉆鋌長(zhǎng)度的確定
選鉆鋌外徑152.4mm。q=1212N/m。此時(shí)=0.839,W=180KN
L= ==212.41m
從而實(shí)際用24根,實(shí)際長(zhǎng)度24 9.1=218.4(m)
2.鉆桿長(zhǎng)度計(jì)算及安全校核
鉆桿外徑127mm,內(nèi)徑112mm,q=237.73N/m,鋼級(jí)E級(jí)=1760.31KN,=1.3
(1)安全系數(shù)校核:
=0.9/=0.91760.31/1.3=1218.676KN
(2) 卡瓦擠毀校核
=0.9/(/)=0.91760.31/1.42=1115.68KN
(3)動(dòng)載校核:
=0.9-MOP=0.91760.31-400=1184.279KN
較三種安全校核知卡瓦擠毀校核計(jì)算的最小
則鉆桿 Lp=(- qL )/(q)=4480.17m>2000m
從而實(shí)際用鉆桿:2000-218.4=1781.6m。
校核抗擠度:P外擠==1.2510009.8(2000-218.4)
=21.825MPa<=68.96 MPa
綜上安全校核所選鉆鋌及鉆桿滿足要求。
鉆具選擇表
項(xiàng)目
鉆頭尺寸(mm)
鉆鋌外徑(mm)
鉆鋌長(zhǎng)度(m)
鉆桿外徑(mm)
一開(kāi)
444.5
203.2
25.54
139.7
二開(kāi)
215.9
203.2
118.3
139.7
三開(kāi)
215.9
152.4
218.4
127
5 鉆井液設(shè)計(jì)
5.1 鉆井液的選擇
5.1.1 井筒內(nèi)鉆井液體積
V= (5-1)
V——第i次開(kāi)鉆時(shí)井筒內(nèi)鉆井液的體積,m;
D ——第i次開(kāi)鉆時(shí)鉆頭的直徑,m;
L——第i 層套管的下入深度,m ;
——所加入的重晶石的密度,取4200 ;
——加入重晶石粉后鉆井液的密度,;
——加入重晶石之前的鉆井液的密度,。
5.1.2 需要加入粘土的量
W= (5-2)
式中 ——所加入粘土的密度,取 2000 ;
——水的密度,取1000 ;
——加入粘土前鉆井液的密度,。
V——所配鉆井液的最大體積,m。
5.1.3 需要加入清水的量
Q=V- (5-3)
式中 W——所加入的粘土的量,t ;
——水的密度,取1000。
W= (5-4)
式中 ——所加入的重晶石的密度,取4200 ;
——加入重晶石粉后鉆井液的密度,;
——加入粘土前鉆井液的密度,。
參考臨井資料,一開(kāi)和時(shí)鉆井液的密度為1.15 ,二開(kāi)和三開(kāi)時(shí)鉆井液密度同為1.156 ,無(wú)須改變鉆井液的密度。
5.2 鉆井液體最大積的計(jì)算
5.2.1 一次開(kāi)鉆井筒內(nèi)鉆井液體積
由公式5-1
V=80
V=12.41(m)
5.2.2 二次開(kāi)鉆井筒內(nèi)鉆井液體積
由公式5-1
V=310
V=11.34(m)
5.2.3 三次開(kāi)鉆井筒內(nèi)鉆井液體積
由公式5-1
V= 2000
V=73.18(m)
一般泥漿池內(nèi)要存儲(chǔ)備用50m鉆井液,取循環(huán)浪費(fèi)20 m鉆井液,所以 V>50+20+73.18,所以V>143.18 m,V=160m 。
5.3 鉆井液密度的轉(zhuǎn)換
5.3.1 一次開(kāi)鉆時(shí)
由公式5-4
W==
W=48(t)
所以加入黏土的量為48t
Q=V-=160-=112m
5.3.2 一次開(kāi)鉆到二次開(kāi)鉆時(shí)需要重晶石質(zhì)量
由公式得
G==4.032t
所以需加重晶石4.032t。
6 鉆井水力參數(shù)設(shè)計(jì)
6.1 泵的選擇
6.1.1 保證井壁不被沖刷的相關(guān)公式
Z= (6-1)
式中 Z—— 流態(tài)值,808;
D——井眼直徑,cm ;
D—— 鉆具外徑,cm ;
n —— 流性指數(shù) ;
K —— 稠度系數(shù),Pas;
——鉆井液密度,g/cm 。
Q=(D (6-2)
Q=(D (6-3)
6.1.2 臨界井深的確定公式
1.第一臨界井深
Dcr= (6-4)
式中a=k+k-m L (6-5)
k= m L (6-6)
k=0.51655(+++) (6-7)
k=L[+] (6-8)
k=L[+] (6-9)
式中 d,d,d,d——地面高壓管線,水龍帶和水龍頭,方鉆桿的內(nèi)徑,m ;
L,L,L,L——地面高壓管線,水龍帶和水龍頭,方鉆桿的長(zhǎng)度,m ;
d,d,d,d—— 分別為鉆桿,鉆鋌的內(nèi)徑和外徑,m ;
B ——常數(shù),內(nèi)平鉆桿取0.51655;
L,L——分別為鉆桿和鉆鋌的長(zhǎng)度,m;
k,k,k——分別為地面管匯,鉆桿內(nèi)外,鉆鋌內(nèi)外的壓力損耗系數(shù);
d—— 井徑,m;
d—— 鉆具外徑,m;
—— 鉆井液的塑性粘度,Pas;
P——泵的最大工作壓力,kW;
Q——泵的最大排量,m/s
2 .第二臨界井深
D= (6-10)
Q——鉆井液攜帶巖屑最小速度對(duì)應(yīng)泵的排量,m/s 。
6.1.3 一開(kāi)時(shí)泵的排量計(jì)算
D=444.5 mm , D=139.7 mm ,n=0.65 ,K=0.3 ,Z=808 ,=1.1g/cm
(6-11)
(6-12)
(6-13)
由公式(6-11) (6-12) (6-13)得攜巖最低返速
=0.6(m/s)
由公式6-2
Q=(D=()1.2
Q=167.73(l/s)
由公式6-3
Q=(D=(0.44450.6
Q=83.868(l/s)
6.1.4 二開(kāi)時(shí)泵的排量計(jì)算
D=215.9 mm , D=139.7 mm ,n=0.65 ,K=0.3 ,
Z=808 ,=1.1g/cm
(6-11)
(6-12)
(6-13)
由公式(6-11) (6-12) (6-13)得攜巖最低返速=0.6(m/s)
由公式6-2
Q=(D=()1.2
Q=25.53(l/s)
由公式6-3
Q=(D=(0.21590.6
Q=12.76(l/s)
6.1.5 三開(kāi)時(shí)泵的排量計(jì)算
D=215.9 mm ,D=127 mm ,n=0.65 ,K=0.3 ,Z=808 ,=1.25g/cm 。
由公式6-2
Q=(D=(0.2159
Q=28.72(l/s)
由公式6-3
Q=(D=(0.21590.6
Q=14.36(l/s)
表5-1泵的參數(shù)表
井段
泵型
鋼套直徑(mm)
最大工作壓力(MPa)
泵速 (沖/分)
柴油機(jī)轉(zhuǎn)速(rpm)
額定排量(l/s)
一開(kāi)
3臺(tái)3NB-1300A
160
24
112
1400
34.32
二開(kāi)
1臺(tái)3NB-1300A
150
27
112
1400
30.17
三開(kāi)
1臺(tái)3NB-1300A
150
27
112
1400
30.17
6.2 臨界井深的計(jì)算
6.2.1 三開(kāi)時(shí)第一臨界井深的確定
當(dāng)三開(kāi)時(shí),d=112mm,d=127mm,d=71.4mm,d=152.4mm,
d=0.2 m ,=1.156 g/cm,=0.023Pas,d=d=d=d=0.120m,
=50m,L=30m,L=20m,L=16m。
由公式6-7
K=0.12975(1.15610)0.023(+++)
K=5.346
由公式6-6
=3.22
由公式6-10
K=(0.001156)0.023366[+]
K=
由公式6-5
n=5.346218.4
n=
由公式5-4
Dcr==-
Dcr=3785.36(m)
6.2.2 泵的工作狀態(tài)的選擇
因?yàn)镈cr>2000 m ,所以全井段泵都以額定泵功率工作,即:=30.17。
6.2.3 噴嘴 射流速度及射流沖擊力的設(shè)計(jì)
因?yàn)閲娮斓漠?dāng)量直徑:d=
又 D
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