杨俊

2005届毕业生毕业论文（设计）目录目录 (1)第一章井身结构的确立及完井方法 (3)第二章钻机及设备选择 (4)第三章钻头类型的选择及钻进参数的确定 (6)第四章钻井液的设计 (7)第五章钻柱及防斜钻柱设计 (13)第六章钻井水力参数设计 (22)第七章固井及注水泥设计 (35)第八章井控工艺设计 (42)参考文献: (48)致谢 (49)附录 (50)毕业设计一口井的基础数据一、设计题目川西****井钻井工程设计二、基本数据1、井深 3320 米2、钻探目的3、预测底层数据地层底界深度（米）层厚（米）压力梯度岩性描述故障提示Jc2 477 477 1.06 泥岩夹砂岩、低为页岩防塌、防斜Jc1 628 151Jt5 723 95Jt4~3 947 224Jt2 1155 208Jt1 1305 150Jh 1841 536 1.04 砂岩夹页岩、煤层防磨钻头Tc5-3 1882 41Tc5-2 1913 31Tc5-1 1939 26 1.25 灰岩、顶为云岩防喷Tc4-4 2016 77Tc4-3 2098 82Tc4-2 2127 29Tc4-1~3 2156 29Tc2-3 2194 38Tc2-2 2255 61Tc2-1 2362 107 1.48 云岩Tc1 2477 115Tf4 2520 43Tf3~1 2806 286 1.41 灰岩夹泥灰岩、泥岩防喷P2 2 2893 87 1.54 灰岩夹燧石结核防喷P2 1 2943 50P1 3-3 2963 20 1.62 灰岩防喷P1 3-2 3080 117 1.36 灰岩、上部夹燧石防喷P1 3-1 3113 33 1.37 灰岩、偶夹泥质条带防喷P1 2-2 3134 21 1.40 灰岩P1 2-1 3200 66 1.40 灰岩、低夹燧石P1 1 3263 63 1.60 页岩夹砂岩、煤线防漏防卡C 3303 40 1.37 角砾灰岩、云岩防喷S 3320 17*注：压力梯度即指地层压力当量密度，单位为克/立方厘米。

打印日期：2009年03月02日第一章井身结构的确立及完井方法一、井身结构设计要求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、卡等复杂情况产生。

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，不致压裂上一层套管鞋处薄弱的裸露地层。

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、确定套管下入深度和层次原则1、不发生压差卡套管。

2、井内压力最大时（下钻产生激动压力时，井涌关井时），不把裸露的地层压裂（套管鞋处最薄弱）。

3、接近平衡地层压力钻井方式确定泥浆密度，对于高塑性地层、松软的地层、漏失层、浅层含腐蚀性流体、破坏性地层及断层等复杂地层，应考虑下套管封隔。

三、确定完井方法由于本井是单一产层，而上部岩石和上一层的压力梯度相差太大，如果采取射孔完井的方式，容易把底层压裂，从而产生井喷和油气层破，所以采取裸眼完井一次钻进。

四、井身结构设计各段套管下入目的及确定依据：一开：用660.4mm钻头钻至30米处，用208mm套管下至29米处，为以后顺利开钻和钻进提供条件二开：用444.5mm钻头转至477米处，用399.7mm套管下至475米处，此为表层套管，依据是因为在这一段地层的岩性描述为：泥岩夹砂岩，底为页岩，为易斜易塌地层。

所以这一段下表层套管，其目的就是封隔地表疏松，易塌，易漏的地层,安装井口装置，是井口设备的唯一支撑件。

三开：用311.2mm钻头转至1305米处，用244.5mm套管下至1302米处，此层为第一层技术套管，依据是该段地层岩性是灰岩顶底为云岩、煤层、砂岩夹页岩，故障提示为防喷防磨钻头。

所以下入这一层技术套管段的主要目的是防止塌、喷、漏、斜。

四开：用215.9mm钻头转至3263米处，用177.8mm套管下至3260米处，此层为第二层技术套管，该段岩性是灰岩夹燧石、煤线、泥质条带、页岩夹砂岩，故障提示为防喷。

目的是防喷、防漏、防卡，封隔油气层与其它地层。

四开：用152.4mm钻头转至3320米，由于该层为石炭系产层单一，该层多为角砾灰岩、云岩，均为含气地层，且压力梯度大，为防井下事故多，采用裸眼完井一次钻进。

五、井身结构图注：见附录图1第二章钻机及设备选择一、钻机及设备选择的原则钻机及设备的选择，主要是以井深和最大钩载作为依据确定。

1、井深钻探目的石炭系，设计井深3320 米2、最大钩载最大钩载是以提升7’’的套管需要来确定的。

依据公式:G=L×q已知: 7’’套管单重：q=47.66kg/m;计算：G=3260×47.66=155.3716 吨因为在起下钻若是遇阻处理事故及大钩本身重量等原因，所以以最大钩载安全系数取1.8，=1.8×155.3716=279.699吨。

则Qmax由以上可知，选ZJ-45钻机二、钻机设备三、钻机及配件参数四、三缸单作用泵流量、压力与缸套间的关系第三章钻头类型的选择及钻进参数的确定一、钻头选择的原则1、在浅井段，岩石胶结疏松，主要考虑钻头的钻速和防止泥包；在深井段，由于起下钻行程长，主要考虑钻头的进尺。

2、在易斜井段宜选用位移量小，牙齿多而短的钻头。

3、在3000米以下的泥岩、页岩、软地层，最好选用中硬地层钻头。

4、研磨性地层往往会造成钻头直径的磨损，严重影响下一个钻头的的指标，所以应选择外排加强的镶齿保径钻头。

5、软硬交错地层，一般选择中长楔型齿或锥型齿的镶齿钻头。

二、地层分类及适用岩石三、钻头及钻进参数根据表4来选择钻头及钻进参数第四章钻井液的设计一、钻井液的作用和功效1、提供水力作用。

2、清洗井底，携带岩屑。

3、冷却和润滑钻头、钻柱。

4、保持井眼稳定，帮助测井。

5、减少地层损害，控制地层压力。

6、减小钻柱，套管和油管的腐蚀。

7、减小扭矩，阻力和管柱遇卡，提高钻速。

二、钻井液设计分段依据1、在地层压力变化较大的地层应分段对钻井液进行设计。

2、在易喷、易漏、易卡、易石膏污染的地层应分段进行钻井液设计。

三、钻井液体系的确定1、0~477米钻井液的确定①由于本段地层压力小于而且本段无防喷提示，因而泥浆比重不必太高。

但本段有防喷提示，所以在泥浆中要加入一定量的Nacl或Kcl，从提高钻速及经济效益方面考虑，选择无固相聚合物泥浆体系②钻井液体系: 0.1~0.3%FA367+0.1%Cal22、477~1305米钻井液的确定①本段地层压力变化不大，从1.06降至1.04，主要为砂岩夹页岩、煤层等，故障提示是防磨钻头，故采用低固相聚合物体系②钻井液体系：土2.5~3.5％+0.05~0.1％PHP+0.05~0.1％KPAM3、1305~2362米钻井液的确定①本段压力梯度逐渐增大且故障提示为防喷，所以选用低固相聚合物体系，应在泥浆体系中加入一定的Cal2，同时也该加一些加重剂来防喷。

②钻井液体系：膨润土+纯碱+磺化栲胶+铁铬盐+石灰+CMC+NAOH+不容解的石灰4、2362~2893米钻井液体系的确定①该地层岩性描述以灰岩为主，地层压力梯度较大，且主要故障提升为防喷，设计钻井液为聚磺钻井液②钻井液体系：基浆+3~5％SMP+0.5~1％SMT+其他（CMC、防卡剂、润滑剂）加重剂。

5、2893~3320米钻井液的确定①、该井段地层岩性描述为灰岩为主，故障提示为以防喷，防漏，防卡为主，设计钻井液为聚磺钻井液②、钻井液体系：基浆+3~5％SMP+0.5~1％SMT（2—2％SMC）+其他（CMC、防卡剂、润滑剂）加重剂。

四、钻井液性能参数设计钻井液性能参数计算所涉及的经验公式塑性粘度：PV =10m ρ±（3~5） m p ·s 动切应力：YP =0.02PV =0.150~0.280 PaPV=600φ-300φYP =0.511(2300φ-600φ)⋅=32.3n ⎪⎭⎫ ⎝⎛300600lg φφnk 511511.0600φ=1、第一段：0~477米①、密度：ρP =1.06g/cm 3 ρe =0.07～0.15 g/cm 3 ρm =ρP +ρe =1.13～1.21 g/cm 3 ②、塑性粘度P V (mPas):P V =10×ρm ±（3~5）=7.8～15.8 mPas ③、动切力Y P (Pa):Y P =0.02×P V =0.156～0.316 Pa④、流性指数n 、稠度系数K ； 由以上公式可以知⋅=32.3n ⎪⎭⎫⎝⎛300600lg φφ nk 511511.0600φ= 得：n=0.973K=0.019——0.038 ⑤、漏斗粘度F V (s)： F V =2.2P V =17.16～34.76 ⑥、初切、终切(Pa)： 该段为清水相聚合物钻井液初切：1.0～1.5 终切：1.2～1.5 ⑦、泥浆储备量1.8×井筒容积=1.8×3.14×477×0.44452/4=133.17 m 3 2、第二段：477~1305米①、密度：ρP =1.06g/cm 3 ρe =0.07～0.15 g/cm 3 ρm =ρP +ρe =1.13～1.21 g/cm 3 ②、塑性粘度P V (mPas):P V =10×ρm ±（3~5）=7.8～15.8 mPas ③、动切力Y P (Pa):Y P =0.02×P V =0.156～0.316 Pa④、流性指数n 、稠度系数K ； 由以上公式可以知⋅=32.3n ⎪⎭⎫ ⎝⎛300600lg φφ n k 511511.0600φ=得：n=0.973K=0.019——0.038 ⑤、漏斗粘度F V (s)： F V =2.2P V =17.16～34.76 ⑥、初切、终切(Pa)： 该段为低固相聚合物钻井液初切：1.0～1.5 终切：3～5 ⑦、失水量P L ，泥饼厚度K该段地层存在大量的泥，页岩，属易塌地层，故：P L <5ml K ≦1.5mm ⑧、泥浆储备量1.8×井筒容积=1.8×3.14×1305×0.3112/4=178.35 m 3 3、第三段：1305~2362米①、密度：ρP=1.48 g/cm3 ρe=0.07～0.15 g/cm3 ρm =ρP+ρe =1.55～1.63 g/cm3 ②、塑性粘度PV(mPas):PV=10×ρm ±（3~5）=12～20 mPas ③、动切力YP(Pa):YP=0.02×PV=0.24～0.4 Pa④、流性指数n 、稠度系数K ； 由以上公式可以知⋅=32.3n ⎪⎭⎫⎝⎛300600lg φφn k 511511.0600φ= 得：n=0.972K=0.029——0.049 ⑤、漏斗粘度FV(s)： FV=2.2PV=26.4～44 ⑥、初切、终切(Pa)：初切：1.0～1.5 终切：3～5 ⑦、泥浆储备量1.8×井筒容积=1.8×3.14×2362×0.21592/4=154.276m 34、第四段：2362~2893米①、密度：ρP=1.54 g/cm3 ρe=0.07～0.15 g/cm3 ρm =ρP+ρe =1.61～1.69 g/cm3②、塑性粘度PV(mPas):PV=10×ρm±（3~5）=12.8～20.8 mPas③、动切力YP(Pa):YP=0.02×PV=0.265～0.416 Pa④、流性指数n 、稠度系数K ；由以上公式可以知⋅=32.3n⎪⎭⎫⎝⎛300600lgφφnk511511.0600φ=得：n=0.972K=0.031——0.050⑤、漏斗粘度FV(s)：FV=2.2PV=28.16～45.76⑥、初切、终切(Pa)：初切：3～5 终切：5～10⑦、泥浆储备量1.8×井筒容积=1.8×3.14×2893×0.21592/4=188.959 m35、第五段：2893~3320米①、密度：ρP=1.62 g/cm3 ρe=0.07～0.15 g/cm3 ρm =ρP+ρe =1.69～1.77 g/cm3②、塑性粘度PV(mPas):PV=10×ρm±（3~5）=13.5～21.5 mPas③、动切力YP(Pa):YP=0.02×PV=0.27～0.43 Pa④、流性指数n 、稠度系数K ；由以上公式可以知⋅=32.3n⎪⎭⎫⎝⎛300600lgφφnk511511.0600φ=得：n=0.972K=0.033——0.052 ⑤、漏斗粘度FV(s)：FV=2.2PV=29.7～47.3⑥、初切、终切(Pa)：初切：3～5 终切：5～10⑦、泥浆储备量1.8×井筒容积=1.8×3.14×3320×0.21592/4=216.849 m3五、钻井液体系及性能参数设计表6:钻井液体系及性能参数设计七、钻井液体系维护表7:钻井液体系维护八、环境保护措施1、废物消除钻井和钻井液技术的发展使在工作过程中来减少废物的可能性成为现实。