钻井完井工程设计 姓名： 班级：1303 学号： 中国石油大学（北京）远程教育学院 2012年 12 月
目录 1.地质概况---------------------------------------------------------------- 3 2.技术指标及质量要求----------------------------------------------------- 18 3.工程设计----------------------------------------------- 错误！未定义书签。 4.健康、安全与环境管理 ----------------------------------- 错误！未定义书签。
第一章地质概况 一、地质概况 表A-1 井别探井井号A5 设计井深3511 目的层石炭系-泥盆系 井位 坐标 地面海拔m 50 纵（ ）m 4275165 横（y）m 20416485 测线位置504和45地震测线交点 地理位置新疆自治区吐鲁番市东90Km 构造位置丘陵石炭系 钻探目的 了解石炭系构造，石炭系-泥盆系含油气情况，扩大勘探区域，增加后备油气 源 完钻原则进入石炭系-泥盆系150m完钻 完井方法先期裸眼 层位代号底界深度，m 分层厚度，m 主要岩性描述故障提示 A 280 砾岩层夹砂土,未胶结渗漏 B 600 320 上部砾岩,砂质砾岩,中下部含砾砂岩渗漏 C 1050 450 中上部含砺砂岩、夹泥岩和粉砂质泥岩； 下部砺状砂岩，含砺砂岩、泥岩、粉砂质泥 岩不等厚互层 防塌 D 1600 泥岩、砂质泥岩、砺状砂岩、含砺砂岩不等 厚互层，泥质粉砂岩 防漏 防斜 E 1900 300 砂质泥岩、泥质粉砂岩、夹砺状砂岩、含砺 砂岩 防斜 防漏 F3 2650 750 泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩防斜 F2J2900 250 泥岩夹钙质砂岩，夹碳质条带煤线，中部泥 岩夹煤层、下部泥岩、粉砂岩、泥质粉砂岩 防斜、塌、卡 F2K 3150 250 泥岩为主，泥质粉砂岩，中粗砂岩，砂砾岩间互 F1 3500 350 泥岩、泥质砂岩、下部灰褐色泥岩防漏、喷、卡 Q J 3650 (未穿) 150 深灰，浅灰色灰岩为主，间夹褐，砖红色泥 岩 防漏、喷、卡 二、井身结构设计 确定完钻探目的层为石炭系-泥盆系灰岩地层，井方法为先期裸眼完井。油气套管下入石炭系-泥盆系层3－5m。根据地质情况，钻达目的层过程中不受盐岩，高压水层等复杂地层影响，故井身结构设计按地层压力和破裂压力剖面（图A－1）进行。
1. 某井测深为5000m ，垂深为3500m ，井筒内钻井液密度为1.30g/cm 3，试求井底静液柱 压力、井筒静液柱压力梯度，画出静液柱压力、压力梯度沿井深的变化。 答：井底静液柱压力 0.009810.00981*1.30*350044.6355h p H MPa ρ=== 井筒静液柱压力梯度 44.63550.007546/3500 h h p G MPa m H = ==
5.说明下面两式的工程（物理）意义： min max f P w g f S S S ρρ≥+++ 1 min max X f P w f k H S S S H ρρ≥+++ 2 答：min f ρ——最小破裂压力当量密度，3/g m max P ρ——该层套管钻井区间最大地层压力梯度当量密度，3/g m w S ——抽汲压力梯度当量密度，3/g m g S ——激动压力梯度当量密度，3/g m f S ——地层压裂安全增值当量密度，3/g m k S ——溢流产生压力梯度当量密度，3/g m X H ——出现溢流的深度，m H ——下推深度，m 1式为正常作业工况（起下钻、钻进）时，对井内有效液柱压力梯度当量密度的要求，即某层套管所对钻进井段中最小破裂压力梯度当量密度min f ρ应大于或等于该段最大地层压力梯度当量密度max P ρ，该井深区间钻进中可能产生的最大抽汲压力梯度当量密度w S ，激动压力梯度当量密度g S 及地层压裂安全增值当量密度f S 之和。 2式为溢流压井工况时，对井内有效液柱压力梯度当量密度的要求，即对于某一层套管所对应井段，在溢流压井工况下，该井段最小破裂压力梯度当量密度min f ρ应大于或等于该井段任意深度X H 处井内溢流产生压力梯度当量密度，最大地层压力梯度当量密度max P ρ，抽汲压力梯度当量密度w S 及地层压裂安全增值当量密度f S 之和。 优 作业认真完成 再接再励 李肖肖 3月12号 油气开采方向一班 吕登宇 1201010434
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
采油工程课程设计 姓名：魏征 编号：19 班级：石工11-14班 指导老师：张黎明 日期：2014年12月25号
目录 3.1完井工程设计 (2) 3.1.1油层及油井数据 (2) 3.1.2射孔参数设计优化 (2) 3.1.3计算油井产量 (3) 3.1.4生产管柱尺寸选择 (3) 3.1.5射孔负压设计 (3) 3.1.6射孔投资成本计算 (4) 3.2有杆泵抽油系统设计 (5) 3.2.1基础数据 (5) 3.2.2绘制IPR曲线 (5) 3.2.3根据配产量确定井底流压 (7) 3.2.4井筒压力分布计算 (7) 3.2.5确定动液面的深度 (21) 3.2.6抽油杆柱设计 (24) 3.2.7校核抽油机 (25) 3.2.8计算泵效，产量以及举升效率 (26) 3.3防砂工艺设计 (30) 3.3.1防砂工艺选择 (31) 3.3.2地层砂粒度分析方法 (31) 3.3.3 砾石尺寸选择方法 (32) 3.3.4支持砾石层的机械筛管规格及缝宽设计。 (32) 3.3.5管外地层充填砾石量估算。 (33) 3.3.6管内充填砾石量估算 (33) 3.3.7携砂液用量及施工时间估算 (33) 3.3.8防砂工艺方案施工参数设计表 (34) 3.4总结 (34)
3.1完井工程设计 3.1.1油层及油井数据 其它相关参数：渗透率0.027 2m μ ，有效孔隙度0.13，泥岩声波时差为3.30 /s m μ，原油粘度8.7Mpa/s,原油相对密度为0.8，体积系数为1.15。 3.1.2射孔参数设计优化 （1）计算射孔表皮系数 p S 和产能比 R p 根据《石油工程综合设计》书中图3-1-10和图3-1-11得 36.8 t = 18.38min 2 V Q ==注注=2.1，t S =22，R p =0.34。 （2）计算1 S ， 1 R p ， dp S ， d S a) PR1=-0.1+0.0008213PA+0.0093DEN+0.01994PD+0.00428PHA-0.00142 7+0.20232z /r K K -0.1147CZH+0.5592ZC-0.0000214PHA2 =0.59248 b) PR1= 1(/)/[(/)] E W E W Ln R R Ln R R S +,得1S =5.03018 c) 因为S1=Sdp+Sp,所以Sdp=S1-Sp=5.03018-2.1=2.93018 d) 因为St=Sdp+Sp+Sd,所以Sd=St-Sdp-Sp=22-2.93018-2.1=16.96982
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=
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。
《钻井工程》学习指南 一、课程性质与任务 课程名称 钻井工程 课程性质 《钻井工程》是石油工程专业三大主干专业课之一，是石油工程专业油气井工程方向的核心专业课程。 课程简介 《钻井工程》从钻井工程地质环境、钻进工具、钻井液、现代钻井技术、钻井控制技术、固井完井、钻井工程设计、特殊钻井作业及技术等多方面，系统讲述钻井工程涉及到的基本理论、基本计算、基本设计和现代主要钻井技术的基本工艺过程。 课程教学目的 培养创新型高素质石油工程专门人才，紧密结合专业特点，以传授现代钻井工程的基本理论与方法为主线，理论联系实际，与多种教学和训练方式相结合，通过整个《钻井工程》课程中的生产实习、课堂教学和实验、课程综合设计三个教学环节，再与最后的毕业设计相结合，使学生准确理解钻井工程中的基本概念，掌握钻井的基础知识、基本理论和主要工艺技术，并能够运用所学知识进行基本的计算、设计和综合性分析。达到能够运用所学知识从事工程施工、工程规划和设计、解决工程实际问题、从事科学研究的能力。使学生在工程实践能力方面达到“认识专业--有能力从事生产--有能力进行工程设计和规划生产--有能力进行科研攻关、解决工程或生产中存在的问题”四个层次的提高。 课程学习特点 课程学习主要通过课堂教学、室内实验、专题讲座、网络课件、生产实习、教具战士、网络录像片观看、现场专家讲座及自学多种途径完成。让学生认识钻井对象（地层和岩石）的特征及掌握特征描述的理论及方法、掌握钻井工程及工艺设计的理论基础及基本方法、掌握现代钻井技术的基本原理。利用网络等现代
教育技术的教学方法和教学手段，理论与实际工程相结合，注重突出钻井工程的基础理论以及实用技术讲授，形成实践课堂教学和创新型人才培养体系，从多视角传授知识，使课堂教学与现场参观相结合，便于学生理解和掌握。 课程学时 本课程的整体知识模块分为三个部分，按教学实施顺序分别为：生产实习-课堂教学及实验-综合课程设计。其中：认识实习3天；生产实习2周，主要在油田现场的实践教学基地进行；“课堂教学及实验”56学时（课堂教学50学时，实验4学时，上机2学时）；“综合课程设计”2周，主要在学校进行。 其中，课堂教学内容的知识讲授顺序及学时分配如下： 第一章钻井的工程地质条件（6学时，其中岩石力学实验2学时） 第二章钻进工具（6学时） 第三章钻井液（4学时） 第四章钻进参数优选（10学时，其中上机1学时） 第五章井眼轨道设计及轨迹控制（11学时，其中上机1学时） 第六章油气井压力控制（6学时） 第七章固井与完井（10学时，其中水泥实验2学时） 第八章其它钻井技术及作业（3学时） 二、各章学习指南 本课程是石油工程专业油气井工程方向的核心专业课程，用于培养学生走向工作岗位必需的基本能力。 第一章钻井的工程地质条件 内容简介 本章内容包括地下压力特性及岩石的工程力学性质两部分。 地下压力特性：地下各种压力的概念、异常高压地层成因、地层压力评价方法、地层破裂压力及预测方法； 岩石的工程力学性质：岩石的类型及结构特点、力学性质及影响因素分析、可钻性和研磨性等。 学习目标与要求 掌握地下各种压力的概念，包括静液压力、上覆岩层压力、基岩应力、地层
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
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。
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：
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
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。
油藏工程课程设计--一口井的设计
哈尔滨石油学院本科生课程设计 报告 课程钻井课程设计 题目一口井的设计 院系石油工程系 专业班级石油工程10- 班 学生姓名 学生学号 指导教师
哈尔滨石油学院课程设计任务书 主要内容： (1) 油藏地质概况； (2) 油藏流体物性分析； (3) 油藏温度、压力系统； (4) 油藏储量计算； (5) 油藏驱动能量及开发方式的确定； (6) 开发井网、开发层系及开采速度的设计； （7）开发方案的经济评价与对比。 基本要求： 要求学生根据实例分析，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本专题设计，设计报告具体包括以下部分： (1) 封面；（2）任务书；(3) 基本数据；(4) 目录；(5)正文；(6)结论；(7)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、书写规范、论据 充分、说服力强，达到工程设计的基本要求。 主要参考资料： [1] 刘德华.油藏工程基础.石油工业出版社，2004 [2] 李传亮.油藏工程原理.石油工业出版社，2005 [3] 何更生.油层物理.石油工业出版社，2006 [4] 刘吉余.油气田开发地质.石油工业出版社，2006 [5] 陈涛平等.石油工程.石油工业出版社，2000 [6] 李颖川.采油工程. 石油工业出版社，2009
目录 第1章油藏地质概况 (2) 1.1油藏构造特征 (2) 1.2 油藏储层特性分析 (3) 第2章油藏流体物性分析 (6) 2.1油水关系（边底水，气顶，溶解气） (6) 2.2油气水的高压物性 (7) 2.3渗流物理特性 (8) 第3章油藏温度、压力系统........................... 错误!未定义书签。 3.1 油藏压力系统 (11) 3.2 油藏温度系统 (13) 第4章油藏储量计算 (15) 4.1油藏储量计算方法.......................... 错误!未定义书签。 4.2 各种储量参数的获得 (18) 4.3最终计算N、 Gs (18) 4.4可采储量及采收率的预测.................... 错误!未定义书签。 4.5储量评价 (19) 第5章油藏驱动能量及开发方式的确定 ................. 错误!未定义书签。 5.1天然能量分析.............................. 错误!未定义书签。 5.2开发方式的确定............................ 错误!未定义书签。第6章开发井网、开发层系及开采速度的设计 .. (22) 6.1开发层系的划分 (22) 6.2开发井网的设计 (22) 6.3开发速度的设计 (22) 第7章开发方案的对比与经济评价 (25)
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
1 表A-1 钻井工程课程设计任务书 2 一、地质概况29： 3 井别：探井井号：设计井深：3265m 目的层：
4 当量密度为：g/cm3 表 A-2设计系数 5
6 7 石工专业石工（卓越班）1201班学生姓名：木合来提.木哈西8 9 10 图 A-1 地层压力和破裂压力
11 12 13 14 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。 15 16 由图A-1得，钻遇最大地层压力当量密度ρpmax=1.23g/cm3，则设计地层破裂压力当17 量密度为：ρfD=1.23+0.024+3245/H1×0.023+0.026. 18 试取H1=1500m，则ρfD=1.23+0.024+2.16×0.023+0.026=1.33 g/cm3, 19 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。 20 验证中间套管下入深度初选点1500m是否有卡钻危险。 21 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，22 该井段内最小地层压力梯度当量密度为1.0 g/cm3。 23 ΔPN=0.00981×(1.10+0.024-1.0)×320=0.389<11MPa 24 所以中间套管下入井深1500m无卡套管危险。 25 水泥返至井深500m。 26 2.油层套管下入J层13-30m，即H2=3265m。 27 校核油层套管下至井深3265m是否卡套管。 28 从图A-1知井深3265m处地层压力梯度为1.23 g/cm3，该井段内的最小地层压力梯度29 为1.12g/cm3，故该井段的最小地层压力的最大深度为2170m。 30 Δpa=0.00981×（1.23+0.024-1.12）×2170=2.85Mpa<20 Mpa 31 所以油层套管下至井深3265m无卡套管危险。 32 水泥返至井深2265m。
石油工程综合课程设计指导书毕业设计1. 石油工程综合课程设计的基本要求和容 1.1. 基本要求 要求学生以一个各项动静态数据资料比较齐全的油藏、气藏或井组为例，按油气藏开发的过程，在教师的指导下，顺序完成一系列训练项目的容，并编写出分析报告。训练项目设计容尽量贴近毕业设计中所涉及的一系列研究方法、计算手段、绘图技术和计算机常用专业软件操作技术等，注重基本训练，不与已开设的课程设计容重复，不深入毕业设计容。 1.2. 基本容 基本容包括：“油田开发地质特征分析训练”、“油田开发动态特征分析训练”、“钻井工程专项设计”、“Surfer、Grapher 软件应用技能穿插训练”等。除“钻井工程专项设计”外，容前后衔接，互相关连，时间安排如下： 1.3. 重点和难点 1.3.1. 重点 ?采油综合曲线、递减曲线、水驱曲线的绘制，生产特征、产量 递减类型、水驱特征、产能的综合分析，以及调整措施和开发 预测； ?单井油层主要物性和生产特征的关系分析，寻求提高产量和采 收率的工艺措施，对提出的压裂、酸化或其它措施进行可行性 论证； ?针对钻井设计层位进行钻具、套管柱和泥浆的设计；
?在上述容中，利用Surfer软件或Grapher软件等常用应用性软 件，快速、规地绘制分析图件和成果图件。 1.3. 2. 难点 ?如何发现单井或层组的生产和开发问题？如何区分特征规律和 人为因素以及数值干扰？如何根据工区具体的地质和储层特 征，提出具体的调整措施和工艺措施？ ?压裂、酸化等工艺措施的可行性论证； ?钻具、套管柱和泥浆的规性设计； ?Surfer软件或Grapher软件等常用应用性软件的应用技巧和技 术。
远程教育学院石油工程专业 《钻井工程》课程设计 任务书 中国石油大学（北京） 远程教育学院 2012年5月
目录 一、地质设计摘要 二、井身结构设计 三、固井工程设计 四、钻柱设计 五、钻井设备选择 六、钻井液设计 七、钻进参数设计 八、下部钻具组合设计 九、油气井控制 十、各次开钻或分井段施工重点要求 十一、地层压力监测要求 十二、地层漏失试验 十三、油气层保护 十四、完井井口装置 十五、环保要求 十六、钻井进度计划 十七、成本预算
XX油区XX凹陷一口直井生产井的钻井与完井设计。 设计内容：（其中打“√”部分必须设计，其他部分可选做或不做） 一、地质设计摘要（√）； 根据《xx井钻井地质设计》，本井设计井深米，预测压力系数为0.95~0.98，属于正常压力体系。主要目的层为。因此本井设计表套封固第四系、第三系泰康组，一开直接采用高密度钻井液钻进，将可能存在的浅层气压稳；若一开确实钻遇浅层气，则在固井水泥浆中加入防气窜剂，保证固井质量。 二、井身结构设计（√）； 井身结构设计 设计系数 抽吸压力系数：0.04g/cm3 激动压力系数：0.04 g/cm3 地层破裂安全增值：0.03 g/cm3 井涌条件允许值：0.05 g/cm3 正常压力压差卡钻临界值：12~15MPa 异常压力压差卡钻临界值：15~20MPa
一、地质概况 表A-1 井别探井井号A5 设计井深目的层 J Q 井位 坐标 地面海拔m 50 纵（ ）m 4275165 横（y）m 20416485 测线位置504和45地震测线交点 地理位置XX省XX市东500m 构造位置XX凹陷 钻探目的了解XX构造 J Q含油气情况，扩大勘探区域，增加后备油气源 完钻原则进入 J Q150m完钻 完井方法先期裸眼 层位代号底界深度，m 分层厚度，m 主要岩性描述故障提示 A 280 砾岩层夹砂土,未胶结渗漏 B 600 320 上部砾岩,砂质砾岩,中下部含砾砂岩渗漏 C 1050 450 中上部含砺砂岩、夹泥岩和粉砂质泥岩； 下部砺状砂岩，含砺砂岩、泥岩、粉砂质泥 岩不等厚互层 防塌 D 1600 泥岩、砂质泥岩、砺状砂岩、含砺砂岩不等 厚互层，泥质粉砂岩 防漏 防斜 E 1900 300 砂质泥岩、泥质粉砂岩、夹砺状砂岩、含砺 砂岩 防斜 防漏 F3 2650 750 泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩防斜 F2J2900 250 泥岩夹钙质砂岩，夹碳质条带煤线，中部泥 岩夹煤层、下部泥岩、粉砂岩、泥质粉砂岩 防斜、塌、卡 F2K 3150 250 泥岩为主，泥质粉砂岩，中粗砂岩，砂砾岩间互 F1 3500 350 泥岩、泥质砂岩、下部灰褐色泥岩防漏、喷、卡 Q J 3650 (未穿) 150 深灰，浅灰色灰岩为主，间夹褐，砖红色泥 岩 防漏、喷、卡
钻井与完井工程(高起专)阶段性作业1 一、单选题 1. 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称为_______。(A) 参考井(B) 预探井(C) 详探井(D) 生产（或开发）井标准答案是：A 2. 下列哪一项不是井身设计的内容？_____。(6分) (A) 必封点深度(B) 油层套管下深(C) 设计井深(D) 井身结构设计的基础参数标准答案是：C 3. 在井的类型当中，有一种井主要为探明油田面积，油水边界线，为油田计算可靠工业储量提供资料的井，它是_______。(A) 参考井(B) 预探井(C) 详探井(D) 生产（或开发）井标准答案是：B 4. 当井内液柱压力低于某一压力值时地层出现坍塌或者缩径，该压力称为_____。(6分) (A) 井内有效液柱压力(B) 地层破裂压力(C) 地层坍塌压力(D) 上覆岩层压力标准答案是：C 5. 下列哪项不是异常高压的形成原因_______。(6分) (A) 沉积物的快速沉积，压实不均匀(B) 渗透作用；构造作用 (C) 储集层的机构(D) 水力压裂标准答案是：D 6. 下列哪些不是井身结构设计的基础参数的工程数据？_____。(5分) (A) 抽汲压力系数(B) 上覆地层压力(C) 地层压裂安全增值(D) 激动压力系数标准答案是：B 二、判断题 1. 常见的套管下入层次是导管，层套管，中间套管（技术套管）生产套管，尾管。(5分) 正确错误标准答案是：正确 2. 由岩石颗粒之间相互接触来支撑的那部分上覆地层压力称为压力梯度。(5分) 正确错误标准答案是：错误 3. 可行裸露段的长度是只由工程条件决定的井深区间。(5分)正确错误标准答案是：错误 4. 目的层是裸露段的底界，油层套管的下深根据完井方式不同而定。(5分) 正确错误标准答案是：正确 5. 井身结构设计的地质方面的数据：岩性剖面及故障提示；地层破裂压力梯度剖面。(5分) 正确错误标准答案是：正确 三、填空题 1. 钻井与完井工程的主要内容是___(1)___ 、___(2)___ 、___(3)___ 。(5分) (1). 标准答案是: 钻井 (2). 标准答案是: 固井 (2). 标准答案是: 确定井底完成方法 5. 在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，这样的井称为___(9)___ 。(5分) (2). 标准答案是: 声波时差法 7. 对于岩性为泥岩、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，所需的地层压力的预测方法是___(12)___ 。(5分)