整个勘探开发流程:地质勘察—物探—钻井—录井—测井—固井—完井—射孔—采油—修井—增采—运输—加工等。
油气钻完井学术问题的分类：①力学问题：流体力学、管柱力学、岩石力学②化学问题③工程地质问题④关键技术问题：井眼轨迹控制技术、井眼失稳与控制技术、高效破岩与洗井技术、储层保护技术、综合设计方法、钻井成本问题、钻井污染问题
~各项技术的问题：深井超深井，水平井，大位移井，连续管，小井眼，欠平衡
软件的定义：软件是计算机系统中与硬件相互依存的另一部分，它是包括程序，数据及其相关文档的完整集合
岩石力学的研究内容及目的：①研究岩石在载荷作用下的应力、变形和破坏规律以及工程稳定性等问题②研究岩石在各种应力状态下的力学性质和机械性质目的：选择合适的钻头类型
破岩方式按岩石破碎机理分类：①热力破坏②熔融和汽化③化学溶解④机械破碎
特殊注水泥方式：特殊方法的使用基于井下特殊情况：①低破裂梯度存在而水泥要求高返时用双级法②大尺寸套管注水泥用内管法③有低压漏层的大裂隙条件用外管法④
极易漏失井用反循环法⑤特殊井为提高充填质量的浅井用延迟法
传统的套管设计存在的主要问题
一是对套管受力形态的认识，认为套管所受的外挤力只是由静水柱压力或泥浆柱压力产生的，没有考虑在开发过程中地层对套管的作用力；
二是外挤力对套管作用方式的认识，认为套管所受的外挤力沿套管径向均匀分布，没有考虑在开发过程中套管可能受到的非均匀载荷、集中对向载荷以及剪切载荷；
三是对套管强度的认识，认为作用于套管的载荷是均匀的，套管的强度就是API套管强度，而实际上载荷不是均匀的，在多向应力的作用下套管抗挤强度已不是原有强度
井架组成：主体、天车台、天车架、二层台、立管平台、工作梯分类：塔形井架、前开口井架、A型井架、桅形井架基本参数：最大钩载、高度、二层台容量。
深井快速钻井技术一般从哪三个方面考虑：
一、装备方面：选择大功率，高性能，自动化程度高的钻机，选用先进钻头，采用其他先进设备和井下工具二、工艺方面：实施实时监控，优化钻井参数，用优质钻井液进行平衡钻井，实现科学化钻井作业三、执行方面：加强管理，尽量减少钻井事故影响深井钻速的主要原因：①地质因素和井身结构设计不合理造成复杂情况影响钻速②大直径井眼机械钻速低③深井段致密硬塑性泥页岩，泥质砂岩和砂质泥岩等难钻地层机械钻速低④小直径井眼机械钻速慢
螺杆钻具的工作原理：钻井液流过马达，在马达的进出口形成压力差，推动转子旋转，将扭矩和转速通过万向轴和传动轴传递给钻头，即将液体的压力能转化为机械能。
涡轮钻具的工作原理：当钻井液流经涡轮定子时，因流向改变而产生的反作用力矩可推动转子旋转，从而带动主轴旋转，并把转矩传递给钻头。
涡轮钻具和螺杆钻具的区别：①结构差异②工作原理不同③工作特性的区别④转速差异⑤压降差异⑥耐温性能差异⑦直径影响的差异⑧横振差异⑨长度差异
等壁厚定子的优点：①可以避免常规定子橡胶滞后热的积聚效应，降低因之导致的橡胶破坏风险②散热性好，可有效减缓橡胶的热老化，可以适应更高的井底温度③热膨胀、溶胀均匀，有效保证马达线型，提高密封性④橡胶层薄，单级密封压力高
钻杆横向振动发生的机理：①屈曲引起底部钻具组合的横向振动：
直井，中性点以下钻柱的轴向力足以使钻柱产生静力失稳，钻头旋转阻力矩使平面屈曲转化为空间螺旋屈曲，钻柱的运动不稳定，出现公转-涡动。
②钻头与地层相互作用引起BHA横向振动③其他因素引起的横向振动
单牙轮钻头的破岩原理：单牙轮的牙轮绕轮轴转动产生冲击和压入作用，同时牙轮表面各个部位相对于井底产生不相同的滑移运动，形成网状切削轨迹的井底模式。
它对于破碎产生塑性转化的岩石特别有利。在该切削方式中，牙齿和岩石接触时间更多，传递的能量更充分，破岩效率更高。
SMITH公司在钢齿钻头工艺方面做出了很大贡献。
由于钢齿棱角导致了牙齿在破岩过程中的应力集
中，而且影响耐磨层的厚度，因此SMITH把棱角倒
成圆角，其他面做成波浪形，增加耐磨层的厚度，
从而提高牙齿的寿命。
用作钢材切割工具的碳化钨，常加入碳化钛、碳化
钽或它们的混合物，来提高抗爆能力
三牙轮钻头采用轴承套的优点：①牙轮钻头工作时，牙轮首先转动，其次浮动套在其外表面与牙轮内表面之间的摩擦力作用下转动，并形成外摩擦副②其内表面与牙爪大轴颈外表面又有相对转动，形成内摩擦副③内、外两对摩擦副把相对滑动速度一分为二，从而降低了各摩擦副间的相对滑动速度④因此浮动套的优点是降低滑动轴承的相对滑动速度、温升以及摩擦功率损失，延长了轴承的使用寿命。
PDC钻头剖面的结构
深锥面优点：稳定性较高；中心区域的金刚石覆盖
率大缺点：导向性不好；清洗效果不好；攻击能力低
浅锥面优点：导向性强；清洗效果好；攻击性强
缺点：稳定性差；金刚石覆盖率低
PDC钻头的进展: ①基于加工制造的新型PDC钻头②基
于切削齿形状设计的新型~③基于切削齿布齿的~④复合
~⑤用于页岩储层定向~⑥用于地质评价的微芯~
钢体钻头和胎体钻头的区别？
一、制造方式不同：钢体钻头是由合金钢使用多轴车床加工钻头的冠部形状，然后与接头对焊而成；胎体钻头是由各种胎体粉和金属钢架在模具内经高温烧结而成。
二、使用侧重点不同：钢体钻头适用于不含砾、抗压强度低、易钻的地层；胎体钻头本身强度高，主要适用于含砾、抗压强度高的难钻地层。
钻头泥包的机理：粗糙PDC钻头胎体表面增加了PDC钻头的粘附力，尤其在钻井液静止后PDC钻头齿的静电力使粘土粘附在钻头表面，从而导致钻头泥包。
解决方法：对现有PDC钻头进行防泥包镀层技术处理，即对PDC钻头进行镍磷耐磨加厚处理和电镀处理形成强的化学键。
惰性不溶固体加重剂对比可溶性盐钻井液加重剂能降低钻井液中固相含量，有利于流变性调控和提高机械钻速，但成本较高，对钻具的腐蚀性强，使用中一般要加缓蚀剂。高温对钻井液处理剂的影响：①高温降解：高温下，有机高分子处理剂的主链断裂或亲水基团与主链的连接处断裂②高温交联：处理剂分子结构中存在的各种不饱和活性基团，在高温作用下相互连接，产生交联，增大了分子量
③高温解吸：温度升高，处理剂在粘土表面的吸附平衡向解吸方向移动，吸附量降低。
④高温去水化作用：处理剂的亲水基去水化作用在高温下发生
高温对黏土的影响：①高温分散：泥浆中的粘土粒子在高温作用下，自动分散的现象
②高温钝化：经过高温作用后粘土表面活性降低的现象
③高温聚结：已经高度分散的粒子由于高温作用降低分散度的趋势
分子设计：从分子、电子水平上，通过数据库等大量实验数据，结合现代量子化学方法，通过计算机图形学技术等设计新的分子
正交试验定义：正交试验设计是安排多因素试验、寻求最优水平组合的一种高效率试验设计方法是利用正交表来安排与分析多因素试验的一种设计方法
意义：它是从试验因素的全部水平组合中，挑选有代表性的水平组合进行试验的，不仅能了解全面试验的情况，也能找出最优的水平组合。
平面应力问题和平面应变问题的区别：①第三维度上的应力应变情况不同：平面应力问题可以忽略第三维度上的应力，而平面应变问题可以忽第三维度上的应变略②平面应力问题讨论的弹性体为薄板③平面应变问题讨论的是具有很长的纵向轴的柱形物体，横截面大小和形状沿轴线长度不变
套管轴向应力有：①由井内套管柱自重而产生的初始轴向应力
②由管柱内外压力泊松效应而产生附加轴向应力③由弯曲井段
带来的弯曲应力④因温度变化而产生的热应力
水平井的设计思路和基本方法：目的层油藏地质设计→产量预
测→完井方法选择→水平段设计→目的层以上的剖面设计→套
管程序设计→井下工具与测量方法选择→水力参数设计与地面
设备选择→经济评价
砂砾岩和砂岩的区别：（1）砂岩的主要是由小直径的成分组成，而砂砾岩中含有较粗的成分（2）砂岩是在水流比较缓慢的环境中形成的，砂砾岩则在水流急的环境下形成。
智能完井的相关信息智能完井系统是一个实时注采管理网络，在井中安装可获得井下油气生产信息的永久性传感器，实时采集井下压力、温度、流量等参数，通过数据传输系统和控制设备，在地面进行数据收集和决策分析，形成油藏管理决策信息，并通过控制系统实时反馈到井下对油层进行生产、注气、注水遥控、提高油井生产状态的生产系统。通过智能井可以进行远程控制，达到优化产能的目的
面临的挑战：①井下元器件的稳定性和可靠性②国内的油藏条件提高了智能完井技术的难度③多科学、多专业知识的人才匮乏④高昂的费用数字化油田的重要组成部分
智能钻井
一、概述 1.1项目简介 煤层气是成煤过程中生成、并以吸附和游离状态赋存于煤层及周边岩层中的自储式天然气体。现逐渐已经成为一种新型洁净接替能源和化工原料，对其进行开发利用一方面可以保护环境、增加国家的能源供应，促进地方经济的发展，另一方面将从根本上避免当地煤矿生产中特大瓦斯事故的发生，提高煤矿生产的安全性并带动相关产业的发展。 沁水盆地是我国大型含煤盆地之一，不仅赋存着丰富的煤炭资源，同时还伴生着丰富的煤层气资源。项目区位于山西省沁水县境内，含煤地层为石炭、二叠系；该区地面标高700-1200m，是一个沟谷纵横交错的低山丘陵区。GSS-4565-05V井位于沁水盆地南部向西北倾的斜坡带上，本区构造简单，断层稀少，煤层气资源丰富，含气饱和度较好。 1.2钻探目的与任务 钻探目的：获取目标煤层的储层参数，主要包括：煤层埋深、厚度等，同时，形成一个小型先导性生产试验井组。 钻探任务：获得该地区的地层剖面，钻遇地层的岩石性质，获取目标煤层的基本数据，根据所得到的数据完成固井和完井的工作。 1.3地理和构造位置 本井位于山西省沁水县柿庄镇，含煤地层为石炭系。该区地面标高884.216m，是一个沟谷纵横交错的低山丘陵区。构造位于沁水盆地南部向西北倾的斜坡上。 1.4基本数据 井名：GSS-4565-05V井。 井别：煤层气生产井。 构造位置：沁水盆地南部向西北倾的斜坡带上。 地理位置：山西省沁水县柿庄镇。
井口坐标：X：3968359.436m Y：647003.837m。 地面海拔：863.059m，补心海拔：865.859m，补心高2.80m。 设计井深：852.00m。 目的煤层：山西组（P1s）3#煤层。 一开时间:2013年10月11日05:00 二开时间:2013年10月14日12:00 完钻时间:2013年10月19日13:30 完井时间:2013年10月23日12:00 完钻原则：钻穿山西组3#煤层，留足60m口袋完钻。 完钻井深：845.00m。 完钻层位：太原组。 完井方式：套管完井（3#煤层段下玻璃钢套管）。 井身质量：最大井斜：3.96°，方位：15.84°，井深：512.41 m。 最大全角变化率： 1.65°，井深：741.00m，井底位移：12m。 二、工程简况 2.1施工单位 (1)钻井施工单位：格瑞克（郑州）技术服务有限公司GD75-10钻井队承钻，钻机型号：意大利Drillmec G75 钻机，队长：梁宝义；工程技术员：杨帆。 (2)录井施工单位：濮阳市中油福瑞石油工程技术有限公司2008队，仪器型号：ZY-2008，分队长：李强。 （3）测井施工单位: 完井裸眼测井和技套固井质量测井均由中国石油集团华北测井有限公司60263队承担,测井系列:EILog系列,测井分队长:李昌友。 （4）煤层解吸试井施工单位：（参数井适用）
钻井流程：搬迁→一开准备→一开钻进→下表套→固井→试压→二开准备→二开钻进→中完测井→下技套→固井→固井质量测井→试压→三开准备→三开钻进→完钻测井→下油套→固井→固井质量测井→试压，焊井口 钻头可分为刮刀钻头、牙轮钻头、金刚石钻头、硬质合金钻头、特种钻头等。钻头常用尺寸包括450mm、216mm等。 钻柱通常由钻头、钻铤、钻杆、稳定器、专用接头及方钻杆组成。 钻井液是钻井的血液，其性能主要有：(1)密度；(2)粘度；(3)屈服值；(4)静切力；(5)失水量；(6)泥饼厚度；(7)含砂量；(8)酸碱度；(9)固相、油水含量。 钻井液的循环程序为泥浆罐经泵→地面管汇→立管→水龙带、水龙头→钻柱内→钻头→钻柱外环形空间→井口、泥浆(钻井液)槽→钻井液净化设备→泥浆罐。 钻井液对油气层的损害主要有以下几种：(1)固相颗粒及泥饼堵塞油气通道；(2)滤失液使地层中粘土膨胀而堵塞地层孔隙；(3)钻井液滤液中离子与地层离子作用产生沉淀堵塞通道； (4)产生水锁效应，增加油气流动阻力。 影响机械钻速的因素有(1)钻压、转速和钻井液排量；(2)钻井液性质；(3)钻头水力功率的大小；(4)岩石可钻性与钻头类型。 钻井取心工具包括：(1)取心钻头：用于钻取岩心；(2)外岩心筒：承受钻压、传递扭矩；(3)内岩心筒：储存、保护岩心；(4)岩心爪：割断、承托、取出岩心；(5)还有悬挂轴承、分水流头、回压凡尔、扶正器等。 钻井过程中溢流显示： (1)钻井液储存罐液面升高；(2)钻井液出口流速加快；(3)钻速加快或放空；(4)钻井液循环压力下降；(5)井下油、气、水显示；(6)钻井液在出口性能发生变化。 溢流关井程序： (1)停泵；(2)上提方钻杆；(3)适当打开节流阀；(4)关防喷器；(5)试关紧节流阀；(6)发出信号，迅速报告队长、技术员；(7)准确记录立柱和套管压力及泥浆增量。 井漏： 井漏主要由下列现象发现，(1)泵入井内钻井液量＞返出量，严重时有进无出；(2)钻井液罐液面下降，钻井液量减少；(3)泵压明显下降。漏失越严重，泵压下降越明显。 卡钻及造成原因： 卡钻就是在钻井过程中因地质因素、钻井液性能不好、技术措施不当等原因，使钻具在井内长时间不能自由活动，这种现象叫卡钻。主要有黏附卡钻、沉砂卡钻、砂桥卡钻、井塌卡钻、缩径卡钻、泥包卡钻、落物卡钻及钻具脱落下顿卡钻等。 处理卡钻事故的方法： (1)泡油解卡；(2)使用震击器震击解卡；(3)倒扣套铣；(4)爆炸松扣；(5)爆炸钻具侧
水平井完井方式及其选择 水平井完井方式可采用裸眼完井、割缝衬管、割缝衬管加管外封隔器、下套管注水泥 一、完井方式 1、裸眼完井 裸眼完井费用不高,但局限于致密岩石地层,此外,裸眼井难以进行增产措施,以及沿井段难以控制注入量与产量,早期水平井完井用裸眼完成,但现在已趋步放弃此方法。当今只有在具有天然裂缝的碳酸盐岩油气藏与油气井的泄油半径很小时才使用裸眼完井的方法。 2、割缝衬管完井 该方法就是在水平段下入割缝衬管,主要目的就是防止井眼坍塌。此外,衬管提供一个通道,在水平井中下入各种工具诸如连续油管。有三种类型的衬管可采用: 1)穿孔衬管。衬管已预先预制好。 2)割缝衬管。衬管已预先铣好各种宽度、深度、长度的缝。 3)砾石预充填衬管。割缝衬管要选择孔或缝的尺寸,可以起到有限的防砂作用。在不胶结地层,则采用绕丝割缝筛能有效地防砂,另外在水平井采用砾石充填,也能有效防砂。 割缝衬管完井的主要缺点就是难以进行有效的增产措施,因为衬管与井眼之环形空间就是裸眼,彼此连通,同样,也不能进行进行分采。 3、割缝衬管加管外封隔器 该方法就是将割缝衬管与管外封隔器一起下入水平段,将水平段分隔成若干段,可达到沿井段进行增产措施与生产控制的目的。由于水平井并非绝对水平,一口井一般都有多个弯曲处,这样,有时难以下入衬管带几个封隔器
4、下套管注水泥射孔 该方法只能在中、长曲率半径井中实施。在水平井中采用水泥固井时,自由水成分较直井降低得更多,这就是因为水平井中由于密度关系,自由水在油井顶部即分离,密度较高的水泥就沉在底部,其结果水泥固井的质量不好。为避免这种现象发生,应做一些相应的试验。 注:1、超短曲率水平井:半径1～2ft,造斜角(45°～60°)/ft; 2、短曲率水平井:半径20～40ft,造斜角(2°～5°)/ft; 3、中曲率水平井:半径300～800ft,造斜角(6°～20°)/(100ft); 4、长曲率水平井:半径1000～3000ft,造斜角(2°～6°)/(100ft)。 二、完井方式选择 在选择完井方式时,必须重点考虑以下几个方面的问题: 1、岩石地层 若考虑裸眼完井,重要的就是保证岩石就是致密的,同时钻井过程就是稳定的。经验报告与文献指出,若水平井方向就是沿着水平最小应力钻井,则井筒显示极好的稳定性。 2、钻井方法 短曲率半径仅用裸眼或可能用割缝衬管完井。对于中、长曲率半径水平井,既可用裸眼,又可用裸眼下割缝衬管或水泥固井射孔完井。 3、钻井液 由于水平井钻井的特殊性,钻井液所造成的地层伤害较直井更大,特别就是低渗透层与负压地层。为了减少这种伤害,除了应考虑泥浆的密度与性能外,还应考虑水泥固井射孔完井这种情况,以便通过压裂酸化解除这种伤害。 4、增产措施 若考虑酸化压裂,对水泥固井射孔完井来说,易于控制,可利用桥塞分段酸化;对裸眼井或割缝衬管完井则比较困难,因为沿井段滤失量太大,必要时应利用连续油管减少均匀布酸的困难,利用化学转换剂实现分段酸化(化学转换剂过一段时间后可自行解堵)。 5、生产机理 对凝析气层或气水同产层,完井时应尽量避免水平段的轨迹上下浮动,以免凝析液或水积累在井筒的低部位,难以排出或将天然气气锁在弓形高部位。 6、井下作业及修井 应根据油气层的具体情况,分析今后的气液分布动态,预见今后的井下作业及修井,以确定采用哪种完井方式。 7、水平井报废的技术经济要求 作为完井设计人,必须预先知道水平井报废的具体技术要求与有关特殊规定,以便作出评估。 8、投资风险 使用水泥固井不仅增加了完井费用,延长了作业时间,还必须射孔完井。尽管完井费用的增加似乎还很难判断就是否合算,但如果考虑在过早的水淹与井壁产生坍塌的井中侧钻新的井眼这一问题,则注水泥固井这一做法还就是意义深远的。 与直井相比,水平井必须有一个更加完善的完井计划。完井计划的制订主要受三个因素的制约。 1、对地层的认识 1)均质地层 这类地层常见于重油砂岩。在正常情况下,它们不需要分段隔离,其完井设计相对简单而容易,水平段大多采取全井裸眼完成,依靠连续油管作业或射孔技术来解除井筒附近的伤
表A-1 钻井工程课程设计任务书 一、地质概况29： 井别：探井井号：设计井深：3265m 目的层： 当量密度为：g/cm3 表A-2设计系数 石工专业石工（卓越班）1201班学生：木合来提.木哈西
图A-1 地层压力和破裂压力
一．井身结构设计 1.由于该井位为探井，故中间套管下深按可能发生溢流条件确定必封点深度。 由图A-1得，钻遇最层压力当量密度ρpmax=1.23g/cm3，则设计地层破裂压力当量密度为：ρfD=1.23+0.024+3245/H1×0.023+0.026. 试取H1=1500m，则ρfD=1.23+0.024+2.16×0.023+0.026=1.33 g/cm3, ρf1400=1.36 g/cm3> ρfD 且相近，所以确定中间套管下入深度初选点为H1=1500m。验证中间套管下入深度初选点1500m是否有卡钻危险。 从图A-1知在井深1400m处地层压力梯度为1.12 g/cm3以及320m属正常地层压力，该井段最小地层压力梯度当量密度为1.0 g/cm3。 ΔP N=0.00981×(1.10+0.024-1.0)×320=0.389<11MPa 所以中间套管下入井深1500m无卡套管危险。 水泥返至井深500m。 2.油层套管下入J层13-30m，即H2=3265m。 校核油层套管下至井深3265m是否卡套管。 从图A-1知井深3265m处地层压力梯度为1.23 g/cm3，该井段的最小地层压力梯度为1.12g/cm3，故该井段的最小地层压力的最大深度为2170m。 Δp a=0.00981×（1.23+0.024-1.12）×2170=2.85Mpa<20 Mpa 所以油层套管下至井深3265m无卡套管危险。 水泥返至井深2265m。 3.表层套管下入深度。 中间套管下入井深1500处，地层压力梯度当量密度为1.12 g/cm3，给定溢流数值
水平井完井主要有三种方式：裸眼完井、固井射孔完井和割缝衬管完井。在3种完井方式中，割缝衬管水平井堵水难度最大，因为割缝衬管与岩石壁面之间无隔挡,底水或边水进入井筒有径向流和横向流2种方式，机械封隔方法仅能实现割缝衬管内部空间的封隔，不能实现割缝衬管与岩石壁面之间环形空间的封隔。 国外主要针对割缝衬管水平井进行。早期主要采用化学剂笼统注入法[6-8]。90年代中期环空封隔技术(ACP)的提出为割缝衬管水平井堵水技术提供了新的 思路。 环空封隔(ACP)定位注入技术是借助连续油管(CT)和跨式封隔器(IBP)，在割缝套管与井壁之间的环空放置可形成化学封隔层的可固化液，形成不渗透的高强度段塞，达到隔离环空区域的目的。然后配合管内封隔器，实现堵剂的定向注入(图2)。如果出水部位在水平井段上部或下部，需要1个ACP，如果出水部位在水平井段中部，则需要设置2个ACP。当过量水(气)的产出不是由于断层或裂缝引起时，可考虑采用ACP直接封隔水(气)部位。 4 水平井堵水研究的难点、重点 l)难点水平井堵水具有共性的瓶颈技术难点有3个：一是出水层位判定技术，二是堵水工艺技术，三是堵水剂技术。出水层位判定技术与水平井测井技术密切相关；堵水工艺技术与井下工具、管柱技术、完井方式、堵水剂特性有关；堵水剂技术与化工技术工艺、材料科学有关，是研究比较活跃的技术难点。 2)重点水平井堵水最大的重点是堵水剂，特别是有较强的油、水选择性，合成生产方便，化学性能稳定，适应性强，施工工艺简单的选择性堵水剂的研究
开发。其次，适合油藏、油井特点的选择性堵水工艺研究也是水平井堵水的重点。两个选择性——堵剂的选择性和工艺的选择性研究的突破是水平井堵水技术能工业化应用的关键。
第一章 钻井概述 1、钻井的定义：利用机械设备，将地层钻成具有一定深度的园柱形孔眼的工程。 2、各类井型： (1)地质基准井<参考井>:为了了解地层的沉积年代、岩性、厚度、生储盖层组合，并为地球物理勘探提供各种参数所钻的井。 (2)预探井:主要上为探明油田面积，油水边界线，为油田计算可靠工业储量提供资料所钻的井。 (3)详探井:在已证实有工业开采价值的油田上，为确定油层参数，查明油田地质特性，为油田开发做好准备的井，这种井在油层部位要求全取心。 (4)生产<或开发>井:在已探明储量，有开采工业价值的油田构造上钻产油产气井 (5)注水<气>井:为了提高采收率，达到稳产所钻的井。注水注气的主要目的是为了给地层提供生产油气所必须的能量。 第二章 井身结构设计 1、井身结构定义：套管层次、套管下入深度以及井眼尺寸(钻头尺寸)与套管尺寸的配合。 2、三压力： (1)地层压力( Formation Pressure) P P :是指作用在岩石孔隙流体(油气水)上的 压力，也叫地层孔隙压力。 (2)地层破裂压力(Fracture Pressure)Pf:在井中，当地层压力达到某一值时会使地层破裂，这个压力称为地层破裂压力。 (3)地层坍塌压力(Caving Pressure)Pc:当井内液柱压力低于某一值时，地层出现坍塌，我们称这个压力为地层坍塌压力。 3、静液柱压力(Hydrostatic pressure)Ph ：由液柱重力引起的压力。 4、上覆岩层压力 P 0(Overburden Pressure)：某处地层的上覆岩层压力是指覆 盖在该地层以上的地层基质(岩石)和孔隙中流体(油气水)的总重力造成的压力。 5、压力梯度：单位高度(或深度)增加的压力值。 6、有效密度(当量密度)：钻井液在流动过程中有效地作用在井内的压力为有效液柱压力，通过有效压力换算得到的液体密度称为当量密度(ECD)。 7、DC 指数法预测地层压力的原理：机械钻速随压差的减少而增加。正常情况下，钻速随井深的增加而减小，Dc 增加，在异常地层压力地层，钻速增加而dc 减小。 适用范围：岩性为泥岩、页岩；钻进过程中的地层压力监测和完钻后区块地层压力统计分析。 8、地层——井内压力系统的平衡：c m E f P P P ≥≥；p mE P P ≥(P mE —钻井液有效液柱压力) 9、井身结构设计的主要原则：(1)能有效保护油气层；(2)能避免产生井漏、井喷、井塌、卡钻等井下复杂情况,为全井安全、优质、快速和经济地钻进创造条件；(3)当实际地层压力超过预测值使井出现液流时，在一定范围内，具有压井处理溢流的能力。 10、井身结构设计的基础参数： (1)地质方面的数据：①岩性剖面及故障提示；②地层压力梯度剖面；③地层破裂压力梯度剖面。 (2)工程数据：①抽汲压力系数Sw ；②激动压力系数Sg ；③地层压力安全增值) (00981.0a h MP H P ρ=
水平井完井方式及其选择
水平井完井方式及其选择 水平井完井方式可采用裸眼完井、割缝衬管、割缝衬管加管外封隔器、下套管注水泥射孔 （1）裸眼 （2）割缝衬管完井 （3）衬管管外分段封隔完井 （4）水泥固井射孔完井 的实际经验。完井方式对于水平井今后能否进行正常生产或者进行多种作业是非常重要的。某种钻井方式只能适应于某种完井方式。 一、完井方式 1、裸眼完井 裸眼完井费用不高，但局限于致密岩石地层，此外，裸眼井难以进行增产措施，以及沿井
段难以控制注入量和产量，早期水平井完井用裸眼完成，但现在已趋步放弃此方法。当今只有在具有天然裂缝的碳酸盐岩油气藏和油气井的泄油半径很小时才使用裸眼完井的方法。 2、割缝衬管完井 该方法是在水平段下入割缝衬管，主要目的是防止井眼坍塌。此外，衬管提供一个通道，在水平井中下入各种工具诸如连续油管。有三种类型的衬管可采用： 1)穿孔衬管。衬管已预先预制好。 2)割缝衬管。衬管已预先铣好各种宽 度、深度、长度的缝。 3)砾石预充填衬管。割缝衬管要选择 孔或缝的尺寸，可以起到有限的防砂作用。 在不胶结地层，则采用绕丝割缝筛能有效 地防砂，另外在水平井采用砾石充填，也 能有效防砂。 割缝衬管完井的主要缺点是难以进行有效的增产措施，因为衬管与井眼之环形空间是裸眼，彼此连通，同样，也不能进行进行分采。 3、割缝衬管加管外封隔器 该方法是将割缝衬管与管外封隔器一起下
入水平段，将水平段分隔成若干段，可达到沿井段进行增产措施和生产控制的目的。由于水平井并非绝对水平，一口井一般都有多个弯曲处，这样，有时难以下入衬管带几个封隔器 4、下套管注水泥射孔 该方法只能在中、长曲率半径井中实施。在水平井中采用水泥固井时，自由水成分较直井降低得更多，这是因为水平井中由于密度关系，自由水在油井顶部即分离，密度较高的水泥就沉在底部，其结果水泥固井的质量不好。为避免这种现象发生，应做一些相应的试验。 注：1、超短曲率水平井：半径1～2ft，造斜角（45°～60°）/ft； 2、短曲率水平井：半径20～40ft，造斜角（2°～5°）/ft； 3、中曲率水平井：半径300～800ft，造斜角（6°～20°）/（100ft）； 4、长曲率水平井：半径1000～3000ft，造斜角（2°～6°）/（100ft）。 二、完井方式选择 在选择完井方式时，必须重点考虑以下几个方面的问题： 1、岩石地层 若考虑裸眼完井，重要的是保证岩石是致密的，同时钻井过程是稳定的。经验报告和文献指出，若水平井方向是沿着水平最小应力钻井，则井筒显示极好的稳定性。 2、钻井方法
钻井实践报告范文 大学生通过实习可以更进一步接近自己向往的公司单位,为以后的就业做好铺垫和提供参考。下面是作者为大家整理的几篇钻井实践报告内容，希望对大家有所帮助，仅供参考! 钻井实践报告1 1、主要目的和任务：了解钻井过程概况和各种录井方法，使我们对学校所学理论知识有更深刻的认识，并了解石油各个方面的生产环节。通过实习，了解专业，增强感性认识，学习基本技能，深化已学的知识，并以现场实际操作来培养我们动手动脑能力，增强我们对石油钻井技术更感性的认识，了解我国石油工程的现状，激发我们热爱专业，勤奋学习的热情。 2、实习地点及方式：地点：华东石油局——新疆井场。 方式：实践。 3、具体内容3.1井场的组成及钻井过程概况3.1.1、井场概况井场是在陆地上打井时为便于钻井施工，在井口周围平整出来的一片平地，面积根据钻机钻探能力的大小而定，钻6km深井的钻机约需120×90m2，钻3km井深的钻机约需100×60m2，再小于此的钻机，井场可小到60×80m2。井场用于放置钻井设备如井架、动力机、泥浆泵及循环系统、以及存放钻杆、套管等管材，放置水罐、油罐、洗井液罐及堆放洗井液材料、各种配件等。并设有值班房、发电房、库房等临时建筑。 井场的空场大小应能满足搬家、安装、固井及处理事故等作业时大批车辆进出、摆放的需要。 井场的形状大体上为长方形，可因地制宜以减少土方量。但公路应从井架大门前方通入井场，不应从钻井设备后部通入(即所谓倒井场)，油罐等也不应放于井场入口附近，以免井场上出现井喷、失火等险情时抢险车辆无法进入井场。 对离矿区较远的探井，尚需有生活设施如宿舍、厨房、饭厅等。 图1钻井井场及设备示意图 1.天车11.鼠洞(接单根用)21.管子坡道31.(脱泥机)泥浆过滤设备 2.井架12.鼠洞(放方钻杆用)22.管架32.脱砂机
完井工程 完井工程定义:完井工程是衔接钻井和采油工程而又相对独立的工程，是从钻开油层开始，到下套管注水泥固井、射孔、下生产管柱、排液，直至投产的系统工程。 完井工程的内容 （1）岩心分析及敏感性分析 根据勘探预探井或评价井所取的岩心，进行系统的岩心分析和敏感性分析，并根据实验分析的结果，提出对钻开油、气层的钻井液，射孔液，增产措施的压裂液、酸液，以及井下作业的压井液等的基本技术要求。 岩心分析及敏感性分析项目如下： 1）岩心分析：常规分析、薄片分析、X射线衍射（XRD）、电镜扫描（SEM）。 2）敏感性分析：水敏、速敏、酸敏、碱敏、盐敏。 （2）钻开油层的钻井液 钻井液的选择，主要是考虑如何防止钻井液的滤液侵入油层而造成油层的损害，同时又考虑到安全钻进的问题，如钻遇高压层、低压层、漏失层、岩盐层、石膏层和裂缝层时的钻井液，根据测井资料、岩心分析、敏感性分析数据和实践经验去选择钻井液类型、配方及外加剂。 （3）完井方式及方法 根据油田地质特点及油田开发方式和井别，按砂岩、碳酸岩盐、火成岩和变质岩等岩性去选择完井方式，完井方式基本分为两大类，即裸眼完井和套管射孔完井。裸眼完井又有不同的方法，如裸眼、割缝衬管、绕丝筛管砾石充填；射孔完井也有不同的方法，如套管射孔、尾管射孔、套管内绕丝筛管砾石充填等方法。 （4）油管及生产套管尺寸的选定 根据节点分析（Nodal Analysis）即压力系统分析，进行油层——井筒——地面管线敏感性分析。油管敏感性则是根据油层压力、产量、产液量、流体的粘度、增产措施和开采方式等方面的综合分析去选定油管的直径，然后根据油管尺寸去选定生产套管尺寸。过去传统的作法是先选定生产套管尺寸，然后再确定油管尺寸。现代完井工程没有沿用过去传统概念和做法，而是建立了用油管尺寸去确定生产套管尺寸的新思路和新方法。 套管系统设计本应包括表层套管、技术套管与生产套管，但这里仅仅论述了生产套管设计，至于表层套管和技术套管，它有专门的设计要求，这应按钻井工程要求进行设计，这里就不涉及了。 （5）生产套管设计 以下述井别、油气层物理性质、地应力及工程措施等方面的资料，作为套管设计基础依据： 1）井别：油井、气井或注蒸汽采油井、注水井、注气井或注汽井。 2）油层压力及油层温度。 3）地下水性质、pH值、矿化度以及对套管的腐蚀程度。 4）天然气中是否含H2S或CO2等腐蚀性气体。 5）油层破裂压力梯度，压裂、酸化增产措施的最高压力。 6）地应力走向、方位及大小。 7）注蒸汽时的压力、温度。 8）盐岩层的蠕动。 9）注水开发后的压力变化及油层间窜通状况。 10）油层出砂情况。 根据选定完井方式，在依据上述因素，选择套管的钢级、强度、壁厚以及连接螺纹类型和螺纹密封脂的类型，以及上扣的扭矩等。若用衬管完成，这要设计悬挂深度及方式。对于注蒸汽井，这要考虑到套管受热时套管螺纹承受的拉力和螺纹的密封性，以及预应力完成。对于定向井、水平井，同样考虑套
目录 一、前言 (1) 二、地质部分 (2) （一）地质构造特征 (2) （二）地层岩性特征 (3) （四）热储层特征 (3) 三、钻井施工部分 (4) （一）钻进施工 (4) （二）钻井液 (4) （三）井身结构及固井 (4) （四）钻井施工技术保证措施 (6) （五）洗井 (6) 四、抽水试验 (7) （一）基本情况 (7) （二）热储水文地质参数的计算 (7) （三）水质分析 (8) 五、结论 (10) 附图：井身结构示意图 (11) 附表一：表层套管记录 (12) 附表二：技术套管记录 (13) 附表三：抽水试验记录表 (17) 附录：水质分析报告 (19)
一、前言 中国水城项目地处天津市宁河县界内，北面与天津市宁河县相连，南面与天津市塘沽区毗邻，西面与天津市东丽区接壤，东面与天津市汉沽区相交，在天津滨海新区的U型圈内，属北京市清河农场永久用地。北京市清河农场总占地115平方公里，其中中国水城项目位于清河农场西区，土地总面积33平方公里（见图1：天津市宁河县中国水城地热井交通位置图）。 天津市经中诚通投资管理有限公司，为充分利用本地地热资源，为天津市宁河县中国水城项目提供供暖及洗浴等方面的需求，设计了一采一灌对井开发模式，以达到在利用地热资源的同时有效的保护地热资源，实现能源的可持续利用。本地热井项目由天津华恒永清钻井工程有限公司组织施工，通过紧张的施工，第一口地热开采井顺利完井竣工。 本井施工设计由天津地热勘查开发设计院拟定，完井目的层为上第三系馆陶组热储层，由天津华恒永清钻井工程有限公司施工，设计井深1915m，实际完井深度1915.55m。 本井2010年3月15日设备搬迁安装到位，3月16日由甲乙双反和监理方进行了钻前验收，验收合格后进行了钻探技术交底工作，并且举行了地热井开钻
煤层气井钻井完井技术浅议 蒋作焰 【摘要】：煤层在储层物性、机械力学性质及储集方式等方面具有与常规油气储层不同的特征；这些特征决定了煤层气井钻井、取心、完井及储层保护诸技术的特殊性。据此，我们从钻井完井工程的角度分析了现有技术存在的问题和制约煤层气开发效果的主要因素。研究并形成了一整套煤层气井的取心技术、储层保护技术和完井技术。这套技术应用于中国多个煤层气试验开发区，不仅满足了地质评价的需要，也为实现煤层气工业性开采起到了积极推动作用。 【关键词】：煤层气钻井技术完井技术 【作者】：蒋作焰2006年毕业于长江大学石油工程专业，中原石油勘探局钻井一公司工程师。
前言 煤层气又称煤层甲烷,是一种优质高效清洁能源。凭借良好的安全效益、环保效益和经济效益，煤层气的勘探开发已在国际上引起广泛的关注。我国煤层气资源十分丰富,但是目前我国的天然气勘探开发还处于起步阶段。中原钻井通过多年的攻关研究和试验，形成并掌握了一整套适合煤层气的钻井完井工艺技术，其内容包括：煤层造穴技术、连通技术、煤层井眼轨迹控制技术、水平分支井技术、充气欠平衡钻井技术、煤层绳索取心技术、煤层气完井技术、煤储层保护技术、煤层气井完井技术等。 一、煤层气井钻井完井的特殊性 煤层气钻井完井技术是建立在煤层地质力学性质及开采要求基础之上的。煤层具有不同于其他储层的特殊地质特性表现在以下几个方面： 1、井壁稳定性差，容易发生井下复杂故障。 煤层机械强度低，裂缝和割理发育，均质性差，存在较高剪切应力作用。因而煤层段井壁极不稳定，在钻井完井过程中极易发生井壁坍塌、井漏、卡钻甚至埋掉井眼等井下复杂。 2、煤层易受污染，实施煤层保护措施难度大。 煤层段孔隙压力低且孔隙和割理发育，极易受钻井液、完井液和固井水泥浆中固相颗粒及滤液的污染；但在钻井完井过程中，为安全钻穿煤层，防止井壁坍塌，又要适当提高钻井液完井液的密度，保持一定的压力平衡。这就必然会增加其固相含量和滤失量，加重煤层的污染。因此，存在着防止煤层污染和保证安全钻进的矛盾，从而使实施煤层保护较油气层更为困难。 3、煤层破碎含游离气多，取心困难。
东北石油大学华瑞学院课程设计 年月日
东北石油大学课程设计任务书 课程 题目 专业学号 主要容、基本要求、主要参考资料等： 1、设计主要容： 根据已有的基础数据，利用所学的专业知识，完成一口井的钻井工程相关参数的计算，最终确定出钻井、完井技术措施。主要包括井身结构、钻具组合、钻井液、钻井参数设计和完井设计。 2、设计要求： 要求学生选择一口井的基础数据，在教师的指导下独立地完成设计任务，最终以设计报告的形式完成专题设计，设计报告的具体容如下： （1）井身结构设计；（2）套管强度设计；（3）钻柱设计；（4）钻井液设计；（5）钻井水力参数设计；（6）注水泥设计；（7）设计结果；（8）参考文献； 设计报告采用统一格式打印，要求图表清晰、语言流畅、书写规、论据充分、说服力强，达到工程设计的基本要求。 3、主要参考资料： 王常斌等，《石油工程设计》，东北石油大学校自编教材 涛平等，《石油工程》，石油工业，2000 《钻井手册（甲方）》编写组，《钻井手册》，石油工程，1990 完成期限
指导教师 专业负责人 年月日
前言 钻井工程设计是石油工程的一个重要部分，是确保油气钻井工程顺利实施和质量控制的重要保证，是钻井施工作业必须遵循的原则，是组织钻井生产和技术协作的基础，是搞好单井预算和决算的唯一依据。钻井设计的科学性、先进性关系到一口井作业的成败和效益。科学钻井水平的提高，在一定程度上依靠钻井设计水平的提高。 设计应在充分分析有关地质和工程资料的基础上，遵循国家及当地政府有关法律、法规和要求，按照安全、快速、优质和高效的原则进行，并且必须以保证实施地质任务为前提。主要目的层段的设计必须体现有利于发现与保护油气层，非目的层段的设计主要考虑满足钻井工程施工作业和降低成本的需要。 本设计的主要容包括：1、井身结构设计及井身质量要求：原则是能有效地保护油气层，使不同地层压力梯度的油气层不受钻井液污染损坏；应避免漏、喷、塌、卡等复杂情况发生，为全井顺利钻进创造条件，使钻井周期最短；钻下部高压地层时所用的较高密度钻井液产生的液柱压力，不致压裂上一层管鞋处薄弱的裸露地层；下套管过程中，井钻井液柱压力之间的压差不致产生压差卡套管等严重事故以及强度的校核。2、套管强度设计；3、钻柱设计：给钻头加压时下部钻柱是否会压弯，选用足够的钻铤以防钻杆受压变形；4、钻井液体系；5、水力参数设计；6，注水泥设计，钻井施工进度计划等几个方面的基本设计容。
第一章、绪论 第一节、钻井完井工程在石油工业中的地位 石油和天然气作为世界上的主要能源和优质化工原料，是当今社会经济发展中重要的生产力要素之一。目前，世界能源消费的结构比例为：石油40％，天然气22.9％，煤炭27.4％，核能7.1％，水电2.5％，石油和天然气的比例占到世界能源消费的62.9％。一个国家对石油和天然气的拥有量和占有量已成为综合国力的重要标志。石油在一个国家的国民经济中的地位和作用是非常重要的，它对于经济、政治、军事和人民生活都有极大的影响。 石油工业是从事石油勘探、石油开发和石油加工的能源和化工原材料生产部门。钻井是石油勘探、石油开发的一个非常重要的环节和手段。在世界范围内，油田在石油勘探阶段的总投资中钻井的费用达到55%—80%，在石油开发阶段的总投资中钻井的费用超过50%，从中可见钻井工作所占的比重。一个国家在钻井技术上的进步程度，往往反映了这个国家石油工业的发展状况，因此，许多国家竞相宣布本国钻了世界上第一口油井，以显示他们在世界石油工业发展史曾经做出的贡献和所处的地位。 石油勘探有多种方法，但钻井是最重要也是最终判断地下是否有油的手段。当一个地质圈闭经钻探并获得了有工业开采价值的油气流后就算找到了一个油田。下一步的工作就是进一步搞清楚这个油田的具体范围和出油能力。因此，在钻探过程中发现油气后，就应立即查清油层的层数、深度、厚度，并要搞清油层的岩性和其他物理性质，还要对油层进行油气生产能力的测试和原油性质的分析，然后再进行扩大钻探，进一步探明圈闭含油气情况，算出地下的油气储藏量有多少。这样，对一个油田来说，它的初步勘探工作才算结束。通过地质勘探，发现有工业价值的油田以后，就可以着手准备开发油田的工作了。 油田开发是指在认识和掌握油田地质及其变化规律的基础上，在油藏上合理的分布油井和投产顺序，以及通过调整采油井的工作制度和其它技术措施，把地下石油资源采到地面的全过程。油田从详探到全面投入开发的工作顺序一般为：在见油的构造带上布置探井，迅速控制含油面积；在已控制的含油面积内，打资料井，了解油层的特征；分区分层试油，求得油层产能参数；开辟生产试验区，进一步掌握油层特性及其变化规律；根据岩心、测井和试油、试采等各项资料进行综合研究，作出油层分层对比图、构造图和断层分布图，确定油藏类型；油田开发设计；根据最可靠、最稳定的油层钻一套基础井网，钻完后不投产，根据井的全部资料，对全部油层的油砂体进行对比研究，然后修改和调整原方案；在生产井和注水井投产后，收集实际的产量和压力资料进行研究，修改原来的设计指标，定出具体的各开发时期的配产、配注方案。由以上油田的开发工作顺序可知，油田开发可以说是用钻井的办法证实油气的分布范围，并且有井可以投入生产而形成一定生产规模。 在石油勘探、开发各个阶段的共同特点是都要钻井。如在地质普查阶段，为了研究地层剖面，寻找储油构造，要钻地质井、基准井、制图井、构造井等。在区域祥探阶段，为了寻找油气藏，并详细研究其储量、性质，要钻预探井、详探井、边探井等。在油田开发阶段，为了把石油、天然气开采出来．更需要钻井，如生产井、注水井、观察井等。石油钻井类型按性质和用途一般分为： 地质探井（基淮参数井）。是指在很少了解的盆地和凹陷中，为了了解地层的沉积年代、岩性、厚度、生储盖层组合，并为地球物理解释提供各种参数所钻的井。 预探井。在地震详查和地质综合研究基础上所确定的有利圈闭范围内，为了发现油气藏所
目前国内外常见的完井方法有：射孔完井、裸眼完井、衬管完井、砾石充填完井等。 1．裸眼完井 所谓裸眼完井是将套管下至油气层顶部或稍进入油气层，然后注水泥固井，待水泥凝固后钻开油气层完井。其优点是： （1）减少油气层污染； （2）油层全部裸露，整个油层段井径都可以开采； （3）一般不需要射孔，减少射孔污染； （4）井眼容易在加深，并可转为衬管完井； （5）后期采用砾石充填可保持高产。 其缺点是： （1）不能克服井壁垮塌和油层出砂对油井生产的影响； （2）不能产层范围内不同压力油、气、水层的相互干扰； （3）无法进行选择性酸化压力； （4）先期裸眼完井在未打开油气层时就固井，对油层情况还不够清楚，打开油气层时遇到特殊情况，会给钻井和生产造成麻烦； （5）后期裸眼完井不能消除泥浆对产层的污染。 裸眼完井法的使用条件是： （1）岩性坚硬致密、井壁稳定的碳酸岩盐岩、砂岩储层； （2）无气顶、无底水、无含水夹层及易跨塌的夹层储层； （3）单一厚储层或压力、岩性均质的多层储层； （4）不需要实施分隔层段及选择性处理的油层。 裸眼完井分为先期裸眼完井和后期裸眼完井两种： （1）先期裸眼完井 先期裸眼完井是指钻至油气层顶部下套管固井，然后钻开油气层。如图1所示。有的厚油层上部有气顶或顶界有水层时，可将套管下过油层顶界，进行裸眼完井，必要时射开其中的含油层，称为复合型裸眼完井。如图2所示。 后期裸眼完井是指直接钻开油气层，然后下套管至油气层顶部注水泥固井。如图3所示。先期裸眼比后期裸完经优越在于： （1）排除了上部地层的干扰，为采用清水或符合产层特点的洗井液打开油气层创造了条件；（2）缩短了洗井液对对产层的侵泡时间，减少油气层污染； （3）钻开产层后，如遇到复杂情况，可将钻柱起到套管内进行处理； （4）消除高压油气层对固井质量带来的影响。 2．射孔完井 射孔完井是将套管下入油气层底部注水泥固井，然后进行射孔将油层与井眼连通起来。 射孔完井的优点是： （1）能有效地封隔和支撑跨塌层； （2）能分隔不同压力和不同特点的油气层，可进行分层测试、分层开采和酸化压裂；（3）可进行无油管或多油管完井；
东北石油大学课程设计 年月日
东北石油大学课程设计任务书 课程 题目 专业学号 主要容、基本要求、主要参考资料等： 1、设计主要容： 根据已有的基础数据，利用所学的专业知识，完成一口井的钻井工程相关参数的计算，最终确定出钻井、完井技术措施。主要包括井身结构、钻具组合、钻井液、钻井参数设计和完井设计。 2、设计要求： 要求学生选择一口井的基础数据，在教师的指导下独立地完成设计任务，最终以设计报告的形式完成专题设计，设计报告的具体容如下： （1）井身结构设计；（2）套管强度设计；（3）钻柱设计；（4）钻井液设计；（5）钻井水力参数设计；（6）注水泥设计；（7）设计结果；（8）参考文献； 设计报告采用统一格式打印，要求图表清晰、语言流畅、书写规、论据充分、说服力强，达到工程设计的基本要求。 3、主要参考资料： 王常斌等，《石油工程设计》，东北石油大学校自编教材 涛平等，《石油工程》，石油工业，2000 《钻井手册（甲方）》编写组，《钻井手册》，石油工程，1990 完成期限
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前言 钻井工程设计是石油工程的一个重要部分，是确保油气钻井工程顺利实施和质量控制的重要保证，是钻井施工作业必须遵循的原则，是组织钻井生产和技术协作的基础，是搞好单井预算和决算的唯一依据。钻井设计的科学性、先进性关系到一口井作业的成败和效益。科学钻井水平的提高，在一定程度上依靠钻井设计水平的提高。 设计应在充分分析有关地质和工程资料的基础上，遵循国家及当地政府有关法律、法规和要求，按照安全、快速、优质和高效的原则进行，并且必须以保证实施地质任务为前提。主要目的层段的设计必须体现有利于发现与保护油气层，非目的层段的设计主要考虑满足钻井工程施工作业和降低成本的需要。 本设计的主要容包括：1、井身结构设计及井身质量要求：原则是能有效地保护油气层，使不同地层压力梯度的油气层不受钻井液污染损坏；应避免漏、喷、塌、卡等复杂情况发生，为全井顺利钻进创造条件，使钻井周期最短；钻下部高压地层时所用的较高密度钻井液产生的液柱压力，不致压裂上一层管鞋处薄弱的裸露地层；下套管过程中，井钻井液柱压力之间的压差不致产生压差卡套管等严重事故以及强度的校核。2、套管强度设计；3、钻柱设计：给钻头加压时下部钻柱是否会压弯，选用足够的钻铤以防钻杆受压变形；4、钻井液体系；5、水力参数设计；6，注水泥设计，钻井施工进度计划等几个方面的基本设计容。
钻井与完井液主要内容 第一章绪论 一、钻井液的主要作用 1. 清洗孔底，携带和悬浮岩屑 冲洗液清洗孔底和携带岩屑的能力，决定于送入孔内的冲洗液量及冲洗液的性能指标，其次也与钻具和钻头的结构有关。 冲洗液的携带和悬浮岩屑的能力--切力和粘度； 有效携带岩屑的前提下可降低冲洗液的上返速度。 泥浆悬浮岩屑的能力主要取决于泥浆的静切力值。 2、冷却钻头 冷却钻头的效果，取决于单位时间流经孔底的冲洗液量和冲洗介质的热容量和粘度。 水的粘度低，热容量大，冷却能力强。空气的粘度低，热容量小，需要较大的流量，才能有效地冷却钻头。泥浆的粘度大，流速低，冷却能力不如清水 3、润滑钻具和钻头 冲洗液的润滑效果，取决于在钻具和孔壁岩石表面形成的润滑膜的强度。 润滑膜的强度取决于使用的冲洗液类型和往冲洗液中添加的添加剂的种类和数量。 乳状液，表面活性剂溶液，乳化泥浆和油基泥浆的润滑性能远高于空气、清水和普通的水基泥浆。表面活性剂的添加，可提高冲洗液的润滑性能。 4. 保护孔壁 复杂地层：松散、破碎、坍塌、遇水膨胀等岩层 维护孔壁的影响因素：冲洗液类型、冲洗液的性能参数、在环空中的流态。 矿化度高的聚合物泥浆，具有较好的抑制孔壁的效应，特别是含钾的聚合物泥浆。 油基泥浆具有最强的抑制孔壁的能力。 复杂地层钻进时，维护孔壁是能否持续钻进的关键。 二、钻井液类型 泥浆： 概念：粘土分散在液体（水或油）中形成的分散体系，水基泥浆，油基泥浆。 性能：比重；粘度和切力；失水量。可在较大范围内调节，可适应不同地层的要求；对钻头、牙轮轴承、钻具和套管有一定的润滑作用，可减少其磨损。 适用：风化、破碎、松散和遇水失稳地层（复杂地层）。石油和天然气钻井几乎都是在沉积岩中钻进，冲洗液主要使用泥浆。泥浆称为石油钻井的“血液”。固体矿床勘探钻进，泥浆是对付复杂地层的主要手段。 乳状液 概念：液体（油或水）分散在另一种液体（水或油）中形成的稳定的分散体系。分为：水包油乳状液、油包水乳状液。使小口径金刚石钻进的钻进速度和钻进深度大幅度地提高。 无固相冲洗液 概念：含有无机盐和有机高分子（或聚合物）的溶液。适用：裂隙发育、易坍塌和轻微膨胀的地层。小口径金刚石钻进，绳索取芯钻进中，可防止钻杆内壁结泥皮和降低压损。 完井液：在石油钻井中，无固相钻井液用于钻进生产层，可减轻使用泥浆时对油层的损害 第二章泥浆总论 一、泥浆概念及类型：
钻井设计基本原则 1.钻井的目的：是为勘探和开发油气田服务。 2.钻井设计必须国家及政府有关机构的规定和要求，保证钻井设计的合法性。 3.钻井设计的主要依据： 3.1.地质设计是钻井设计必须遵循的主要依据。地质部门至少应在开始钻井作业前75 天，向钻井部门提供地质设计，并应在该设计中尽可能地提供所钻之井的地质情况（包括地层孔隙压力、破裂压力等），以及提出地质上要求的资料。 3.2.井场调查资料和邻井的钻井资料，也是进行钻井设计的主要依据。地质部门至少应 在钻井作业开始前45天做完井场调查，并将获得的各有关资料（包括井位自然环境、土壤情况、浅层气等）尽快交给钻井部门；同时，还应收集全邻井的钻井资料（包括复杂情况的处理、钻井液密度的使用情况等）。 3.3.钻井部门应根据地质部门提供的资料和邻井资料，认真分析，作好钻井设计。如存 在由于目前技术水平、设备的限制，保证不了钻井作业在安全情况下进行，或钻井作业结果达不到地质设计的要求，应尽早明确提出，以便地质部门修改地质要求或调整井位位置。 4.钻井设计应体现安全第一的原则。大到井身结构，小到每一项作业程序，都要重视安全， 既要重视井下安全，也要重视地面安全，把安全第一的原则贯穿到整个设计中。对于重大的作业和风险大的作业，还应制定相应的安全应急程序。 5.设计钻井液密度的原则。钻井液密度必须大于地层孔隙压力当量密度，小于地层破裂压 力当量密度。钻井液密度对地层孔隙压力的安全附加值，用压力表示，油井为 1.5~3.5MPa，气井为3.0~5.0MPa。 6.井身结构的设计，是钻井设计的关键内容，必须遵循下述几点： 6.1.保证井眼系统压力平衡，不出现喷漏同在一裸眼中，即钻下部高压地层时用的较高 密度的钻井液产生的液柱压力，不会压漏上部裸露的地层。 6.2.井内钻井液液柱压力和地层压力之间的压差不宜过大，以免发生压差卡钻。 6.3.为保证安全钻进，必须用套管封住复杂地层井段，如易漏、易垮塌、易缩径和易卡 钻等井段。 6.4.探井，特别是地层压力还没有被掌握的井，应设计一层套管作为备用，以保证井眼 能够钻到设计的深度。 6.5.对钻探多套压力系统的井，应采用多层套管程序，以保护油气层不受钻井液污染和 损害。
完井方法：贯眼完井与衬管完井 贯眼完井法 这种方法是用同一尺寸的钻头钻穿油，气层，然后下油层套管注水泥固井。特点是正对着油，气层部位的套管是带眼的，一般为园孔，也可以做成割缝的孔，在油，气层顶部的套管外面装有水泥伞，水泥伞是一把倒置的用钢片做筋的帆布伞，以阻止环形空间的水泥浆下流堵塞油，气层；注水泥时水泥浆从注水泥短节的孔眼向外返出，注水泥短节下部的套管内装有反向的单流凡尔，防止水泥浆从套管中下沉。固井后，再把水泥塞和倒装的单流凡尔钻掉下入油管完井。 贯眼完井法的优点是：井身结构比较简单，油、气层裸露面积大，能防止油层塌坍。缺点是水泥伞易被压坏，使水泥浆侵入油，气层，在水泥凝固期间油、气层部位的泥浆稠化，给以后的洗井投产带来困难；在生产过程中油，气层出水后不易封堵水层。由寸：这些缺点的限制，所以此法目前使用较少。 衬管完井法 衬管完井法是钻至生产层顶部下套管固井，换小钻头钻开油，气层，然后在油，气层部位下入带割缝眼的衬管。衬管可以直接座于井底，适用于油，气层薄、衬管短的情况。也可以通过衬管顶部的衬管悬挂器把衬管的重量悬挂在油层套管上，并密封套管和衬管之间的环形空间，适用于油，气层厚度大，衬管较长的井。 割缝筛管是在石油套管或油管上用多种方式切割出多条一定规格的纵向或螺旋直排式缝隙。采用特殊超薄切割片和光束切割后而成，其缝宽（0.2— 0.4）mm（根据客户需求而定），缝长可大于20mm （可根据用户需求而定）。缝截面为矩型和梯形两种，缝隙的布置可根据用户要求进行加工。本产品防沙性能好、无堵塞，提高采油质量，多用在水平井、侧钻井和分枝井中。国外同类井完井方式可达90％以上采用石油割缝筛管，是当前特殊采油工艺首选的配套专用管材。 对于一些油、气层较疏松，出砂较严重的油、气井，为了更好的支撑井壁，防止形成砂堵，可在衬管与井壁的环形空间人为的充填—层一定尺寸的砾石，这种方法称为砾石衬管完成法。 砾石衬管完井法需在钻开油，气层后采用偏心钻头扩眼，然后下入衬管，再用洗井掖将砾石送至衬管与井壁的环形空间内，也可以在地面上将砾石放好在预制的砾石衬管(即双层衬管中间预先充填好砾石)内，然后下入并内。 充填的砾石与衬管可起双层阻砂作用，防砂能力强，油，气层裸露面积大，可防正井壁坍塌。砾石衬管完成的缺点是：有夹层水时不宜采用，施工亦较复杂，一般在疏松的砂岩油，气层中采用。 从完井方式上讲： 贯眼完井属于后期完井，即先打开产层再固井； 衬管完井属于先期完井，即先固井后打开产层，再甩衬管。 从套管柱结构上讲： 贯眼完井套管柱结构是：套管+与之等径割缝套管，即套管与割缝套管一体下入； 衬管完井套管柱结构是：套管固井后，再下入小尺寸割缝套管，即套管与割缝套管先后下入。 从后期处理上讲： 贯眼完井的割缝套管不能再取出； 衬管完井的割缝套管可拔出进行扩孔和加深作业。