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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班学生姓名：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，钻遇最大地层压力当量密度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，该井段内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，该井段内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。
钻井工程设计指导前言一、钻井设备二、井身结构设计三、钻具组合设计四、钻井液设计五、钻井参数六、油气井压力控制七、固井设计前言钻井是石油、天然气勘探与开发的主要手段。
钻井工程质量的优劣和钻井速度的快慢，直接关系到钻井成本的高低，油田勘探开发的综合经济效益及石油工业发展速度。
钻井程设计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，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。
搞好钻井工程设计也是提高技术管理和加强企业管理水平的一项重要措施，是钻井生产实现科学化管理的前提。
钻井工程设计应包括以下方面的内容：1.地面井位的选择及钻井设备的确定；2.井身结构的确定；3.钻柱设计与下部钻具的组合；4.钻井参数设计；5.钻井液设计；6.油气井压力控制；7.固井设计；一钻井设备(一) 钻进设备的选择钻井设备可以按设计及分类细分为若干部件系统。
这些系统可分为：1.动力系统；2.起升系统；3.井架及井架底座；4.转盘；5.循环系统；6.压力控制系统。
这些系统是选择钻井设备的基础。
钻井设备的选择主要依据钻机类型，地表条件及钻井设计所确定的最大载荷而定。
(二) 钻井设备选择实例表1-1是大庆地区45110钻井队芳深三井的钻进设备记录。
二井身结构设计(一) 井身结构确定的原则1.能有效的保护油气层，使不同压力梯度的油气层不受泥浆污染损害。
2.应避免漏、喷、塌卡等情况发生，为全井顺利钻进创造条件，使钻井周期最短。
3.钻下部高压地层时所用的较高密度泥浆产生的液柱压力，不致压裂上一层管鞋处薄弱的露地层。
4.下套管过程中，井内泥浆液柱压力之间的压差，不致产生压差卡套管事故。
(二) 井身结构设计步骤1.根据地区特点和井的自身条件，确定在保证工程需要的条件下应下几层套管，做出井身结构设计图。
2.确定套管尺及相应钻头尺寸。
3.确定各层套管的下入深度。
青海油田E31油藏7-7井钻井设计班级：石油工程四班学号：201004010417姓名：张东旭指导老师：卢渊时间：2014年3月15日E31油田7-7井钻井设计班级：石油工程四班学号：201004010417 姓名：张东旭一. 前言1.7-7井的地理位置和构造位置；7-7井位于青海省柴达木盆地西部南区，行政区划属青海省海西州花土沟镇的尕斯库勒油田E31油藏中。
在油田范围内，北部为山区，中部为戈壁，南部为尕斯库勒湖湖滩，地面海拔2850～3180m左右。
尕斯库勒油田E31油藏呈南北走向的背斜构造。
7-7井则位于油藏背斜构造的轴部的位置。
2.钻井目的、完钻井深、投产日期、开采层位、与周围油水井的关系见下表一。
表一二. 7-7井的地质概论1、基本数据(1) 井号：跃7-7井；(2) 井别：开发井；(3) 井位：a) 井位座标：井口纵坐标X：4227647.5米，横坐标Y：16318558.4米；b) 地面海拔：2992.67米；c) 井口地理位置：青海省海西州花土沟镇，距离北京16857293.72米；d) 构造位置：茫崖拗陷区尕斯断陷亚区尕斯库勒油田E31油藏背斜构造的轴部位置；(4) 设计垂深：3540米；(5) 目的层：E31油藏各主力小层；(6) 完钻层位及完钻原则：a) 完钻层位：E31油藏I-4/6油组；b) 完钻原则：定深井底50米无油气显示完钻。
2、区域地质简介(1) 地层构造概况：圈闭要素：E31油藏为一构造完整、轴向近南北的背斜构造，南北长约12km，宽度约4km。
构造轴部较平坦，两翼不对称，西陡东缓；圈闭层位：下干柴沟组下段；圈闭面积：39 平方千米；高点埋深：3178米；闭合幅度：400米；预测油气类型：异常高温高压低渗透油气藏；预测油气地质储量：3868万吨；预测含油面积：225.4平方千米；油层平均厚度：北区平均单井厚度31.6m, 南区平均单井厚度23.4m。
地质储量：3678万吨。
一、常规钻井（直井）钻具组合：BIT钻头；DC钻鋌；SDC 螺旋钻鋌；LZ螺杆钻具；SJ双向减震器；DP钻杆；HWOP加重钻杆；STB或LF钻具稳定器；LB随钻打捞杯；DJ震击器；1、塔式钻具组合：Φ444.5mmBIT×0.50m+Φ229mmDC×27.24m +Φ203mmDC×54.94m+Φ165 mmDC×54.51m+Φ139.7mmDPΦ311.1mmBIT×0.40m+Φ229mmDC×54.38m+Φ203mmDC×82.23m+Φ165m mDC×81.83m+Φ139.7mmDPФ311.1mmBIT×0.32m+Ф244.5mm LZ×9.50m+Ф229mmDC×45.40m+Ф203 mmDC×73.13m+Ф165mmDC×81.83m+Ф139.7mmDPΦ311.1mmBIT×0.30m+Φ229mm SJ×6.62m+Ф229mmDC×53.94m+Ф203mm DC×81.75m+Ф165mmDC×81.83m+Ф139.7mmDP钻头FX1951X0.44 m（Φ311.1mm）＋6A10/630×0.61 m＋9″钻铤×52.17m （6根）＋6A11/5A10×0.47 m+ 8″钻铤×133.19m（9根）＋410/5A11×0.49 m＋61/2″钻铤×79.88m（9根）＋51/2″HWOP×141.88m（15根）＋51/2″钻杆（＊＊根）＋顶驱Φ215.9mmBIT×0.25m+430/4A10+Ф165mmSDC×161.56m+4A11/410+Ф165 mmDJ×8.81m+411/4A10＋61/2″钻铤×79.88m（9根）＋51/2″HWOP×141.88m （15根）＋51/2″钻杆（＊＊根）＋顶驱2、钟摆钻具组合：Φ660.4mmP2×0.50m+730/NC61母+Φ229mm SJ×9.24m+Φ229mmSDC×1 8.24m+730/NC61公+26″LF+731/NC61母+Φ229mmSDC×9.24m+730/NC61公+ 26″LF+731/NC56母+Φ203mmDC×94.94m+410/NC56公+Φ139.7mmDP+顶驱Φ444.5mmGA114×0.50m+730/NC61母+Φ229mmSJ×9.24m+Φ229mm SDC ×18.24m+171/2″LF+Φ229mmSDC×9.24m+171/2″LF+NC61公/NC56母+Φ2 03mmDC×121.94m+8″随震+8″DC×18.94m+410/NC56公+Φ127mmH WOP×141. 94m +Φ139.7mmDP+顶驱Φ311.1mmBIT×0.46m+Φ229mmDC×18.08m+Φ308mmLF×1.82m+Φ203 mmDC×9.10m+Φ308mmLF×1.51m+Φ229mmDC×27.32m+203mmDC×73.13m+Φ178mmDC×81.83m+Φ139.7mmDP+顶驱Φ311.1mmDB535Z×0.50m+630/NC61母+Φ229mmSJ×9.24m+Φ229mm SDC×18.24m +NC61公/NC56母+121/4″LF + NC56 公/ NC61母+Φ229mm SDC×9. 24m +NC61公/NC56母+121/4″LF+Φ203mmDC×121.94m+8″随震+8″SDC×27.9 4m+410/NC56公+Φ139.7mmHWOP×141.94m +Φ139.7mmDP+顶驱Φ311.1mmDB535FG2×0.50m+630/731+95/8″LZ+Φ229mmSJ×18.64m+ 12 1/4″LF ++Φ229mm SDC×9.24m +121/4″LF+Φ203mmDC×148.94m+410/NC56公+Φ139.7mmHWOP×141.94m +Φ139.7mmDP+顶驱Φ215.9mmBIT×0.33m+Φ172mmLZ×8.55m+Φ165mmSDC×1.39m+Φ165mmSD C×1.39m+Φ214mmSTB×1.38m+Φ165mmDC× 236.14m+Φ139.7mmHWOP×141.94 m +Φ139.7mmDP+顶驱3、满眼钻具组合：Φ311.1mmH136×0.30m+121/4″LF +NC56 公/ NC61母+Φ229mmSJ×9.24m+NC61公/NC56母+121/4″LF + NC56 公/ NC61母+Φ229mm SDC×18.24 m+NC61公/NC56母+121/4″LF+Φ203mmDC×121.94m+8″随震+8″SDC×18.94m +410/NC56公+Φ139.7mmHWOP×141.94m +Φ139.7mmDP+顶驱Φ215.9mm牙轮BIT×0.24m+Φ190mm LB×1.10m+Φ214mmSTB×1.39m+Ф16 5mm SDC×1.39m+Φ214mmSTB×1.40m+Ф165mm DC×8.53m+Φ214mmSTB×1.39m+Φ165mm SJ×5.08m+Ф165mm DC×244.63m+Φ139.7mmHWOP×141.94m +Φ139.7m mDP+顶驱Φ215.9mm牙轮BIT×0.24m+Φ214mmLF×1.49m+Ф165mmSDC×1.39m+Φ21 4mmLF×1.40m+Ф165mmDC×8.53m+Φ214mmLF×1.39m+Φ165mm SJ×5.08m+Ф16 5mmDC×244.63m+Φ139.7mmHWOP×141.94m +Φ139.7mmDP+顶驱Φ215.9mm牙轮BIT×0.25m+Φ214mmSTB×1.50m+Ф165mmSDC×1.38m+Φ2 14mmSTB×1.40m+Ф165mmDC×8.81m+Φ214mmSTB×1.40m+Ф165mm SJ×6.11m+Ф165mmDC×229.22m+Φ139.7mmHWOP×141.94m +Φ139.7mmDP+顶驱二、定向井（水平井）钻具组合：1、直井段钻具组合：采用塔式钻具组合、钟摆钻具组合、满眼钻具组合。
第一节钻井工程一、钻井过程二、钻井设备三、钻井现场四、泥浆五、井深计算六、井下压力测试及中途测试七、岩心描述钻井分直井和定向井。
定向井可分为：普通定向井、大斜度井、丛式井、多底井、斜直井、水平井等。
普通定向井：在一个井场内仅有一口最大井斜角小于60°的定向井。
大斜度井：在一个井场内仅有一口最大井斜角在60°～86°范围内的定向井。
丛式井：在一个井场内有计划地钻出的两口或两口以上的定向井组，其中可含一口直井。
多底井：一个井口下面有两个或两个以上井底的定向井。
斜直井:用倾斜钻机或倾斜井架完成的，自井口开始井眼轨道一直是一段斜直井段的定向井。
动画3-1一、钻井过程1、准备工作定井位：地质师根据地质上或生产上的需要确定井身轴线或井底的位置。
修公路：主要保障能通行重车，有的满载车总重可达39～40吨或更多。
平井场：在井口周围平整出一块场地以供施工之用。
井场面积因钻机而异，大型钻机约需120×90m2，中型钻机可为100×60m2。
打基础：为了保证施工过程中各设备不因下陷不均匀而歪斜，要打基础。
小些的基础用预制件，大的基础则在现场用混凝土浇灌。
安装：立井架，安装钻井设备。
2、钻进当前世界各地普遍使用的打井方法是旋转钻井法，此法始于1900年。
钻进：钻进直接破碎岩石的工具叫钻头。
钻进时用足够的压力把钻头压到井底岩石上，使钻头的刃部吃入岩石中。
钻头上边接钻柱，用钻柱带动钻头旋转以破碎并底岩石广井就会逐渐加深。
加到钻头上的压力叫钻压，是靠钻柱在洗井液中的重量(即减去浮力后的重量)的一部分产生的。
钻柱把地面的动力传给钻头，所以，钻柱是从地面一直延伸到井底的，井有多深，钻柱就有多长。
随着井的加深，钻柱重量将逐渐加大，以致于将超过钻压的需要。
过大的钻压将会引起钻头、钻柱、设备的损坏，所以必需将大于钻压的那部分钻柱重量吊悬起来，不使作用到钻头上。
钻柱在洗井液中的重量称为悬重，大于钻压需要而吊悬起来的那部分重量称为钻重。
钻井工程设计报告范文一、引言钻井工程设计是石油和天然气开发过程中至关重要的一环。
其目的是开展钻探作业以获得地下油气资源。
本文将详细介绍钻井工程设计的内容，包括设计原则、工程方案、工作流程以及设计参数等。
二、设计原则1. 安全第一：钻井工程设计的首要原则是确保操作人员和设备的安全。
所有设计决策都应以安全为前提，遵循相关规范和标准，采取适当的安全措施，预防事故和灾难的发生。
2. 经济性：钻井工程设计应在安全的前提下追求经济效益。
设计师应通过选择适当的装备和工艺流程，优化钻探时间和成本，并确保提高钻井速度和效率。
3. 环境友好：钻井工程设计应注重保护环境，减少对自然资源的消耗和污染。
设计师应遵循环保法规和政策，采取相应措施减少废弃物的产生，妥善处理和回收利用可回收资源。
三、工程方案1. 钻井井型选择：根据地质勘探和地下构造的情况，选择合适的钻井井型，如水平井、垂直井或斜井等。
同时考虑目标层位、井壁稳定性等因素，确定最佳井型。
2. 钻井液选择：根据地质状况和钻探目标，选择合适的钻井液类型，如泥浆、泡沫液或气体钻井液等。
确保钻井液的性能符合要求，同时降低钻井液对地下水和环境的影响。
3. 钻具设计：根据井深、井径和钻井液性质等因素，选择合适的钻具，包括钻头、钻柱、钻杆等。
进行钻具强度校核，确保钻具能够承受地层压力和摩擦力的作用。
四、工作流程1. 钻探前期准备：包括设计井勘探方案、编制施工程序、准备设备和材料等。
2. 钻具组装：将各类钻具进行组装，包括钻头、钻柱、钻杆等。
3. 井下作业：进行井下操作，包括井探、起下钻井具、置换钻井液等。
4. 钻层评价：对钻探过程中碰到的地层进行评价，包括地层性质、含油气性能等。
5. 钻层完井：根据地质勘探结果，决定是否完成钻层作业，布套并进行封井作业。
五、设计参数1. 井深和井径：决定井筒的长度和直径，根据地质状况和勘探需求确定。
2. 钻井液参数：包括密度、粘度、流变性等，根据地质勘探需求和目标层位选择合适的参数。
钻井设计涉及所有的油气井，是钻井工程的必须步骤。
钻井设计的基本内容包括地质设计、工程设计、进度设计和费用预算四个部分。
钻井设计要本着“科学、安全、经济、环保”的原则来进行。
●地质设计应提供钻探目的和要求、地层孔隙压力、破裂压力、岩性特征、地层剖面、故障提示等资料，并提供邻井的油、气、水显示和复杂情况资料，注明含硫化氢地层深度和估计含量。
●工程设计以此为依据，包括编制合理的井身结构和套管程序，确定钻井液的类型和指标要求等。
●进度设计和费用预算要建立在本地区切实可靠的定额基础上来进行。
在进行钻井设计时，要正确处理好安全、质量、速度、效益以及对社会、公众、环境的影响的关系，确保安全、环境与健康费用的投入，避免出现片面追求效益、危及安全、损害环境与职工健康的情况。
钻井地质设计和工程设计要严格执行审批手续。
在生产过程中，甲乙都要双方执行设计。
如果发现新的情况需要更改设计时，也要严格按照相应的审批程序和制度来执行。
开发设计不仅包括钻井设计，还需要做开发方案、井位布置、钻机选型、井身结构设计优化、泥浆选型、测录试方案等，往往需要提供待钻区块地层压力资料、油井生产与测试资料、已完钻水平井的钻完井资料和钻井总体计划、对设计的原则要求、对设备的基本要求等相关资料。
钻井工程设计的任务是根据地质部门提供的地质设计书内容，进行一口井施工工程参数及技术措施的设计，并给出钻井进度预测和成本预算。
钻井设计是一项系统的工作，技术上大体上包括以下内容：一、确定合理的井身结构（套管下深、水泥返高、套管强度校核）1、套管柱强度设计2、套管柱管串结构及扶正器安装3、水泥及水泥浆设计4、注水泥浆及流变学设计三、钻柱组合和强度设计（钻具强度校核）四、钻机选择一般考虑钻机的最大载荷是在设计阶段，用来根据井深及套管层序选择钻机，确定钻机基本型号。
所谓钻机的最大负荷，就是指钻机在钻井过程中所要承受的最大重量。
传统做法是以钻具的载荷来选择钻机，原则上选择与井深相匹配的名义钻井深度的钻机/或更上一级的钻机。
一、满眼钻具组合又称刚性配合钻具或刚性满眼钻具,是一种安装在钻柱下部的刚度较大而且井径与钻柱外径之间间隙较小的防止井斜角和井眼曲率变大的一种钻具组合。
刚性满眼钻具一般是由几个外径与钻头直径相近的扶正器与一定长度外径较大的钻铤所组成。
它的防斜原理是在钻头以上的下部钻柱上安装一定数量的扶正器，以扶正合钻铤；提高下部钻柱的刚度，减少其弯曲程度，以消除钻头的严重倾斜，使其能减小和限制由于钻柱弯曲而产生的增斜力，同时扶正器能支撑在井壁上，抗衡地层自然造斜力，以达到控制井斜在最小范围内变化的目的。
为了发挥满眼钻具的防斜作用，在钻具上至少要有三个稳定点，除在靠近钻头处有一个扶正器外，其上面应再安放两个扶正器才能保持有三点接触井壁。
如果只有两点接触，钻柱就能循沿一条曲线，不能保证井眼的直线性。
如果有三点接触，就能保证井眼的直线性和限制钻头的横向移动。
具体如下：1.在垂直或接近垂直的井眼中钻具的防斜作用：当钻具在垂直或接近垂直的井眼中工作时，它的作用是保持井眼沿直线方向加深。
上扶正器能抵消由于上扶正器以上的钻柱弯曲所产生的横向力，使上扶正器以下的钻柱居中，同时也帮助下扶正器抵消地层横向力。
下扶正器的作用抵消地层横向力，限制钻头的横向移动，当地层造斜力不大时，满眼钻具能保持刚直居中状态，使钻头沿铅直方向钻进。
2. 增斜时钻具的防斜作用：当钻进时井斜较大的地层时，满眼钻具能有力地抵抗地层横向力，减小井斜的变化。
在地层横向力的作用下，下扶正器和钻头靠向井壁高的一侧，抵抗地层横向力，限制钻头横向移动。
同时地层横向力势必要扭弯下扶正器上的短钻铤，由于钻铤刚度大，能有力地抵抗此地层的横向力。
中扶正器也帮助中扶正器以下的钻柱抵抗地层横向力。
因此，限制了钻头的横向移动和侧斜。
在已斜井眼内，钻具还有一个纠斜作用，这是由于上扶正器以上的钻铤因自重的作用靠在井壁低侧，并以上扶正器为支点将力下传，作用于上扶正器下的一根钻铤上有一个弯矩，此弯矩使中扶正器靠井壁高的一侧，再以中扶正器为支点将力下传使钻头趋向于井壁低的一侧，产生一个纠斜力。
西南石油大学课程设计2016年12 月30 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。
本设计的主要内容包括：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，是钻井周期最短；钻下部高雅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，井内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、套管柱设计：选择不同型号的套管，满足钻井中固井、完井要求；3、钻具组合设计：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内容；目录第1章预设井、邻井基本参数 (1)1.1设计资料收集 (1)1.2井身结构设计图 (2)第2章井身结构设计 (3)2.1最大钻井液密度和压差计算公式 (3)2.2井身结构设计 (4)第3章套管柱设计 (6)3.1资料的查取汇总 (6)3.2油层套管柱的设计 (6)3.3表层套管柱的设计 (8)第4章钻柱设计 (10)4.1钻铤的设计 (10)4.2钻具组合 (10)4.3结论统计 (15)第5章钻井液设计 (16)5.1所需钻井液体积及相关公式 (16)5.2井筒内钻井液体积计算 (16)5.3钻井液密度转换 (17)5.4结论统计 (18)第6章钻井水力参数设计 (19)6.1水力参数相关公式 (19)6.2泵的选择 (22)6.3相关参数计算 (23)第7章注水泥设计 .......................................................................... 错误！未定义书签。
（一）钻井工程1.主要技术指标及质量要求2.井型、井身结构及钻具组合井型：使用直井和定向井（丛式井）两种，通常丛式井组布置4-7口井。
井身结构：一开:Φ311mm钻头⨯表层井深m+Φ244.5mm（钢级为J55、壁厚8.94mm）套管⨯表层井深；二开:Φ215.9mm钻头⨯设计完钻井深+Φ139.7 mm套管（钢级为N80、壁厚7.72mm）⨯设计深度（1）直井采用二开井结构（一开钻入稳定基岩20m）A. 一开钻具组合Φ311.1mm钻头+Φ158.8mm钻铤+方钻杆B. 二开钻具组合：Φ215.9mm钻头+Φ158.8mm钻铤+Φ127mm钻杆+Φ133方钻杆C. 取心钻具组合Φ215.9mm取心钻头+Φ177.8mm绳索取心钻具+Φ177.8mm镗孔钻铤×3根+Φ127mm钻杆+Φ133方钻杆（2）定向井采用二开井结构（一开钻入稳定基岩20m）A. 一开钻具组合Φ311.1mm钻头+Φ158.8mm钻铤+Φ127mm钻杆+Φ133方钻杆B.二开直井段钻具组合Φ215.9mm钻头+Φ158.8mm钻铤+Φ214mm稳定器+Φ127mm钻杆+Φ133mm方钻杆C. 定向造斜段钻具组合：(a)Φ215.9mm钻头+Φ165 mm弯螺杆+定向接头+Φ158.8mm无磁钻铤+Φ158.8mm钻铤+Φ127加重钻杆+Φ127钻杆+Φ133mm方钻杆(b)Φ215.9mm钻头+Φ165 mm直螺杆+定向弯接头+Φ158.8mm无磁钻铤+Φ158.8mm钻铤+Φ127钻杆+Φ133mm方钻杆D.稳斜段钻具组合满眼钻具组合或带动力钻具的复合钻。
3.钻井主要设备要求4.钻井液一开：坂土浆钻井液；二开：聚合物钻井液。
（具体参数见钻井工程设计）5.下套管方案（1）表层套管串结构：Φ244.5mm套管+联顶节（2）生产套管串结构：Φ139.7mm浮鞋+Φ139.7mm套管1根+Φ139.7mm浮箍+Φ139.7mm套管串+Φ139.7mm短套管1根+Φ139.7mm套管串+联顶节（3）套管串结构要求（生产套管）a阻位至浮鞋10米左右；b磁定位短套管的位置在主力目的煤层顶上20±5米左右；c套管接箍不能进煤层，煤层厚超过套管长度，接箍可排在夹煤矸石中部；d须使用套管头；e一口井配备至少12个扶正器。
气井二级风险井构造：鄂尔多斯盆地伊陕斜坡井别：评价井井型：直井庆2-11-34井钻井工程设计中国石油天然气股份有限公司长庆油田分公司井号：庆2-11-34井设计单位：川庆钻探工程公司工程技术研究院钻井工程设计室设计人：温雪丽日期： 2013年05月28日设计室技术负责人意见：（签字）日期：设计单位技术负责人意见：（签字）日期：长庆油田分公司陇东天然气项目部审核意见:（签字）日期：目录1 设计依据 (1)1.1基本数据 (1)1.2 气象资料 (1)1.3 地理简况 (1)1.4 钻井液性能要求 (1)1.5地质分层及油气水层 (3)1.6本井设计井控风险级别 (4)2 技术指标及质量要求 (5)2.1井身质量要求 (5)2.2 固井质量要求 (5)2.3资料录取要求 (5)2.4 钻井取心质量要求 (5)2.5分析化验采样要求 (6)2.6测井要求 (6)3 工程设计 (7)3.1井身结构 (7)3.2钻机选型及钻井主要设备 (8)3.3钻具组合 (10)3.4 钻头及钻井参数设计 (13)3.5钻井液 (15)3.6油气井压力控制 (18)3.7取心技术措施 (27)3.8 固井设计 (27)3.9 各次开钻或分井段施工重点要求 (32)3.10 完井设计 (35)3.11 弃井要求 (36)3.12 钻井进度计划 (36)4 健康、安全与环境管理 (38)4.1基本要求 (38)4.2健康、安全与环境管理体系要求 (38)4.3关键岗位配置要求 (39)4.4健康管理要求 (39)4.5安全管理要求 (41)4.6环境管理要求 (45)5 完井提交资料 (46)5.1完井提交资料 (46)1 设计依据钻井工程设计依据：庆2-11-34井钻井地质设计；邻区、邻井实钻资料；有关技术规范及行业标准。
1.1基本数据庆2-11-34井基础数据表1.2 气象资料井区属温带大陆性季风气候，夏季高温多雷雨，秋季凉爽而短促，冬季干旱且漫长，日照充足，雨热同季。
长庆油田定向井二开“一趟钻”钻井技术--长庆石油勘探局四合一钻井技术主要依靠转盘与井下动力钻具的复合运动,驱动钻头共同破岩,提高破岩效率,应用预弯曲井下动力钻具,增加了对钻头的导向能力控制,通过对复合运动情况下钻柱准动力学、动力学原理分析,使钻头产生的侧向力克服地层造斜力,从而推动钻头沿设计轨迹的方向运动,实现直井段防斜打快,斜井段轨迹控制。
配合高效PDC钻头与MWD等工具,可简化施工工序、实现一套钻具组合就能完成定向、增斜、稳斜、降斜钻井施工工序,从而缩短钻井周期、提高机械钻速,节约钻井成本。
四合一钻井技术主要的钻具组合为PDC钻头+螺杆钻具+定向接头+短钻铤+扶正器+钻铤+钻杆。
一、基本情况长庆石油勘探局采用“四合一”钻具,在油井定向井施工实现了二开“一趟钻”完钻，“四合一”钻具是复合钻井技术的继承和发展,是四种工具、四种性能的集成。
具备了塔式钟摆的防斜性能、多稳定器结构稳斜稳方位能力、复合钻井的滑动可调性、PDC 钻头的快速钻进等综合优势，使定向井的二开直井段-造斜段-增斜段-稳斜段钻井实现“一趟钻”完钻，成为钻井提速的有效钻具组合。
2006年在姬塬区块试验应用后，刷新了长庆钻井历史上11项指标，钻机月速度提高23.95 %，一趟钻比例达到19.31 %。
2007年在油田各区块推广应用，再次刷新了长庆钻井历史上6项指标，截止6月26日油井开钻745口，完井691口钻井进尺145.7万米，二开“一趟钻”完钻185口，完钻比例达到27.24 %，钻机月速度提高27.45 %，机械钻速提高19.7 %，钻井周期下降12.39%。
二、“四合一”钻具结构形成的背景及技术思路(一) “四合一”钻具是提速的需要1、市场占有率低长庆钻井的内部市场占有率仅为50%，与长庆油田的大发展不相适应，靠增加设备，需要大量的投资，在设备有限的情况下，只有提高钻井速度，才能提高市场占有率，才能促进长庆油田的快速有效协调发展。
《钻井工程》课程设计乌39井姓名专业班级油工61302学号201360043班级序号18指导教师张俊1 井身结构1.1井身结构示意图1.2井下复杂情况提示1.3井身结构设计数据表1.4井身结构设计说明1.5 钻机选型及钻井主要设备2.钻具组合设计2.1一开钻具组合设计本井一开钻井液密度为ρd=1.15g/cm3，最大钻压Wmax=100KN，钻井深度D1=500m，井斜角为0°，钢材密度取7.85g/cm³，安全系数取S N=1.2。
2.1.1选择尺寸配合一开井眼直径381mm，钻头尺寸选用直径381.0mm，根据钻头与钻柱尺寸配合关系，钻铤选用直径为228.6mm的钻铤，钻杆选用直径为127mm的钻杆。
2.1.2钻铤长度设计（1）计算浮力系数K b=1-（ρd/ρs）=1-（1.15/7.85）=0.854（2）计算第一段钻铤长度本井选用NC61-90线密度q c=2.847kN/m，单根长度为9.1m的钻铤，根据中心点原则该钻铤需用长度为：L c=S N Wmax/(q c K b）=（1.2×100）/（2.847×0.854×1）=49.356mn=49.356/9.1=5.4根据库存和防斜要求NC61-90钻铤实取6根，上接直径为203.2mm的钻铤9根，直径为177.8的钻铤12根，组成塔式钻具组合。
（3）钻铤参数计算钻铤总长度为：Lc= L c1+ L c2+ L c3=（6+9+12）×9.1=245.7m钻铤总浮重为：F mc=K b cosα（L c1q c1+ L c21q c2+ L c31q c3）=0.854×1×（6×2.847+9×2.19+12×1.606）×9.1=435.7kN2.1.3钻杆强度设计本井钻杆选用外径127mm，壁厚为9.195mm，D级新钻杆，其线密度=0.284kN/m，最小抗拉挤力F y=1290.86kN，最小抗挤力为p c=50.96Mpa。
（1）计算最大安全静拉力本井抗拉安全系数取S t=1.3F a=0.9F y/SS t=0.9×1290.86/1.3=893.67kN（2）计算最大许用井深L p=F a/（q p K b）-F mc/（q p K b）=(893.67-435.7)/（0.284×0.854）=1888.26m则：L p+L c=1888.26+245.7=2133.96≥D1该钻杆满足本井强度要求。
（3）抗外挤强度校核计算最大外挤力P cmax=0.00981ρd (D1-L c)=0.00981×1.15×（500-245.7）=2.869MPa抗外挤系数S c=1.1，则所需抗挤强度为：P= P cmax S c=2.869×1.1=3.156 Mpa<p c则该钻杆满足抗挤要求。
2.1.4一开钻具组合综上所述，本井一开钻具组合采用如下：Φ381.0mm钻头，Φ228.6mm钻铤3根，Φ203.2mm钻铤6根，Φ177.8mmmm钻铤12根,Φ127mm钻杆。
2.2二开钻具组合设计本井二开钻具组合，井液密度为ρd=1.15 g/cm3，最大钻压Wmax=160kN，钻井深度D2=2450m，井斜角为0°，钢材密度取7.85g/cm³，安全系数取S N=1.3。
2.2.1选择尺寸配合二开井眼直径215.9mm，钻头尺寸选用215.9mm钻头，根据钻头与钻柱尺寸配合关系，钻铤选用158.8mm钻铤，钻杆选用127mm钻杆。
2.2.2钻铤长度设计（1）计算浮力系数=1-（ρd/ρs）=1-（1.15/7.85）=0.854（2）计算第一段钻铤长度本井选用NC-62（4IF），其线密度=1.212 kN/m，单根长度为9.1m，根据中心点原则该钻铤需用长度为：L c = S N Wmax/(q c K b）=（1.2×160）/（1.212×0.854x1）=185.5mmn=185.5/9.1=20.38根据库存和防斜要求NC-62（4IF）钻铤实取21根上接直径为158.8mm的随钻震击器，直径为158.8mm的钻铤3根。
（3）钻铤参数计算钻铤总长度为：Lc= L c1+ L c2+=（21+3）×9.1=218.4m钻铤总浮重为：F mc=K b cosα（L c1q c1+ L c21q c2）=0.854×1×218.4×1.212=226.05kN2.2.3钻杆强度设计本井钻杆选用外径127mm，壁厚为9.195mm，D级新钻杆，其线密度=0.284kN/m，最小抗拉挤力F y=1290.86kN，最小抗挤力为p c=50.96Mpa。
（2）计算最大安全静拉力本井抗拉安全系数取St=1.3F a=0.9F y/SS t=0.9×1290.86/1.3=893.67kN（2）计算最大许用井深L p=F a/（q p K b）-F mc/（q p K b）=(893.67-218.4)/（0.284×0.854）=2784.21m则：L p+L c=2784.21+218.4=3002.6m≥D2该钻杆满足本井强度要求。
（3）抗外挤强度校核计算最大外挤力P cmax=0.00981ρd (D1-L c)=0.00981×1.15×（2450-218.4）=25.18MPa抗外挤系数S c=1.1，则所需抗挤强度为：P= P cmax S c=25.18×1.1=27.69Mpa<p c则该钻杆满足抗挤要求。
（4）钟摆钻具组合设计在二开井段出现易斜地层，需进行防斜钻具组合设计，本井采用钟摆钻具组合进行防斜，根据井眼直径选用215mm稳定器，并计算其到钻头距离，如下：○1计算钻铤截面轴惯性矩J=π/64（d c4 - d ci4）{dc-外径 d-内径}=π/64（0.15884-0.07144）=2.99×10-5○2计算水力半径r=1/2（d h -d c）{-井径 dc-内径}=1/2（0.2159-0.0.1588）=0.02855m○3计算A,B,CA=π2q m sinα=π2×1.212×0.854×sin5°=0.8903B=82.04Wr=82.04×160×0.02855=374.76C=184.6π2EJr{E=205.94}=184.6×π2×205.94×2.99×10-5×0.02855=0.3203○4计算稳定器钻头距离Lz=√((√(B2+4AC)-B)/2A)=((( 374.762+4×0.8903×0.3203) 0.5-374.76)/2/0.8903) 0.5=0.029m第二稳定器位置计算○1计算钻铤截面轴惯性矩J=π/64（d c4 - d ci4）{dc-外径 d-内径}=π/64（0.15884-0.07144）=2.99×10-5○2计算水力半径C=1/2（d h -d c）{-井径 dc-内径}=1/2（0.2159-0.0.1588）=0.02855m○3第二稳定器距离钻头最优长度Lp=(16C×E/q m/sinα)0.25=（16×0.02855×205.94/1.212/0.854/sin5°）0.25=5.68m2.2.4二开钻具组合综上所述，在二开井深常规钻具组合如下：Φ215.9mm钻头，Φ158.8mm钻铤21根，Φ158.8随钻震击器，Φ158.8mm钻铤3根，Φ127mm钻杆易斜井段采用双钟摆钻具组合Φ215.9mm钻头，Φ158.8mm钻铤2根，Φ215mm稳定器，Φ158.8mm钻铤1根Φ215mm稳定器，Φ158.8mm钻铤18根，Φ158.8随钻震击器，Φ158.8mm 钻铤3根，Φ127mm钻杆。
3钻井液设计3.1钻井液完井液设计备注：低荧光润滑剂荧光级别小于5级3.2钻井液材料用量设计4水力参数设计备注：本井设计取心10m ，设计胎体三角聚晶金刚石取心钻头1只。
4.2钻井参数设计4.2.1一开钻井参数设计本井一开使用钻井液密度ρd= g/cm³，粘度μpv= mPa.s.井深D= m ，井眼直径Dh= cm ，钻铤直径dc= cm ， 钻铤内径du= cm ，钻杆直径dp= cm ，钻杆内径dpi= cm ，钻铤长度Lc= m 。
钻杆接头采用的平式，B=0.51655 （1）确定最小排量 ①计算最低环空返速dd 18.24a ⨯=ρV =本井要求环控返速为 ，所以Va 取 m/s 。
②计算携岩最小排量 Qa=（2）计算偏环系统压耗系数①)9.1(^)8.1(^.)3(^1007.1g --⨯=L s Pa K μ ②计算Kc5套管强度设计 6固井设计注：现场施工前必须根据实际情况做复核试验。
7钻井施工要求7.1开钻前要求（1）严格按要求安装设备，达到平、稳、正、全、牢。
天车、转盘、井口中心在同一铅垂线上，偏差小于10mm。
经动负荷试运转2h正常并对高压管汇进行1.5h的25MPa流动试压，且经验收合格后方可开钻。
（2）开钻前要求进行地质、工程、钻井液、固井技术交底，贯彻重点技术措施和施工要求，按设计要求做好开钻准备工作，切实做到准备充分、思想明确、措施落实。
（3）振动筛罐区安装位置不得影响节流管汇的安装，井口距泥浆罐中心线7-18cm。
各次开钻前要进行设备、井控、钻井液净化设备等工作的整改。
（4）圆井防塌挡管不得高于地面。
（5）导管埋深6~8m，导管外用鹅卵石填埋，用水泥浆灌缝，要求导管必须找中。
7.2一开钻进要求（1）为保证井身质量，刚开钻时钻压10~20KN,以后逐渐增加钻压，其原则为不超过钻铤浮重的80%。
每钻完一根单根洗井2~3min，上下划眼2次修好井壁再接单根，提钻时抓好灌泥浆工作，确保井内压力平衡。
（2）导管鞋附近钻进是采用低钻速、低钻压、小排量，以防导管鞋处发生垮塌、漏失。
一开期间严禁在导管鞋处划眼或洗井。
（3）做到早开泵、晚停泵，接单根要迅速，防止堵水眼憋泵。
钻进中必须开动振动筛、除砂器，控制固相含量，防止坍塌和沉砂。
7.3二开钻进要求（1）钻套管附件时，钻压20~40KN，转速60r/min，以防止部套管脱落；用好振动筛，防止钻套管附件产生的碎屑堵塞钻头水眼。
