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元陆17井固井技术张庆华张相乾（中原油田西南钻井公司）摘要：元坝地区是中石化天然气增储上产的重点区域。
该地区地质条件复杂，断层多，存在多套压力系统，尤其陆相气层异常活跃。
在勘探过程中经常钻遇高压气层，必须使用超高钻井液密度压稳后才能继续钻进，从而给完钻下套管、固井施工带来了更大的困难。
元陆17井使用￠215.9mm钻头在三开钻井施工中钻遇高压气层，经过节流压井后，钻井液密度提高到2.42g/cm3（设计最高密度2.03g/cm3）才保证安全钻进。
为满足下步施工安全提前下入￠193.7mm无接箍套管封隔高压气层。
针对在超高钻井液密度下，￠215.9mm 井眼下入￠193.7mm无接箍套管和固井施工中存在着较多困难；单边间隙小（套管与井眼单边间隙只有11.1mm）；气层段长达647.5米，气层较多压稳困难；下套管、固井时易发生井漏，尾管钻具输送过程中易井漏；水泥浆密度高，替浆排量小固井质量难以保证。
通过下套管前优化地层承压方案；优选水泥浆体系，领尾浆均采用2.55 g/cm3高密度加重胶粒防窜双凝单密度水泥浆体系；制定安全、合理的下套管技术措施和固井施工技术方案。
使得套管安全下入，并顺利完成固井施工，达到质量评价良好。
关键词：元陆17 溢流超高钻井液密度固井高密度质量良好作者简介：张庆华，1993年毕业于中原石油学校钻井工程专业，工程师1 概述元陆17井是南方勘探分公司在四川盆地川东北元坝东部断褶带圈闭群构造上所布的一口重点预探井。
设计井深4730米。
圈闭为构造-岩性复合圈闭。
由于新区钻探不可预见的因素多，存在易漏、易塌、易斜、易涌等复杂情况，地层压力系数远远高于设计的压力系数（本井设计最高密度 2.03g/cm3）。
该井三开￠215.9mm井眼在自流井组马鞍山段钻井施工时发生溢流，钻井液密度由设计最高2.03g/cm3提置2.42 g/cm3才压稳满足继续钻井施工。
下部将钻开地质预测的自流井组珍珠冲段、须家河组和雷口坡3套气层，不管下部是钻遇高压还是低压，均可能出现喷漏同存情况，井控风险极高。
第四节钻井常用计算公式、井架基础的计算公式（一）基础面上的压力nQ O+QP基=4式中：P基——基础面上的压力，MPa ；n ----- 动负荷系数（一般取1.25~1.40）；Q O天车台的负荷=天车最大负荷+天车重量，t ；Q B――井架重量，t ；（二）土地面上的压力P地=卩基+W式中：P地——土地面上的压力，MPa;P基-—基础面上的压力，MPa;W—-一基础重量，t （常略不计）。
（三）基础尺寸1、顶面积P基F1= B1式中：F1 -基础顶面积，cm2 ；B1——混凝土抗压强度（通常为28.1kg/cm2=0.281MPa）2、底面积P地2B2式中：F2 -基础底面积，cm2；B2—-一土地抗压强度，MPa ；P 地,――土地面上的压力，MPa。
3、基础高度匹—FJXP城I 1 ■—III x/l;s x式中：H ——基础高度，m;F2、F1分别为基础的底面积和顶面积，cm2；P基——基础面上的压力，MPa ；B3——混凝土抗剪切强度（通常为 3.51kg/cm2=0.351MPa）。
（二）混凝土体积配合比用料计算1、计算公式配合比为1 : m : n=水泥：砂子：卵石。
根据经验公式求每1m3混凝土所需的各种材料如下:].55门录m + n m u2、混凝土常用体积配合比及用料量，见表1-69。
混凝土用途体积配合比每立方米混凝土每立方米砂子每立方米石子每1000公斤水尼水泥kg砂子3 m石子3 m水泥kg石子3 m混凝土m3水泥kg砂子3 m混凝土m3砂子3 m石子3 m混凝土m3 1•坚硬土壤上的井架脚，小基墩井架脚，基墩的上部分。
1 :2 :4335 0.45 0.90 744 2 2.22 372 0.5 1.11 1.35 2.70 2.992•厚而大的突出基墩。
1 : 2.5 :5276 0.46 0.91 608 2 2.20 304 0.5 1.10 1.57 3.10 3.633•支承台、浇灌坑穴及其他。
FORMULAS AND CALCULATION 公式和计算1. Hydrostatic Pressure(HP) 静液柱压力Hydrostatic pressure using ppg and feet as the units of measureHP （psi ）=mud weight,ppg ⨯0.052⨯true vertical depth(TVD),ft举例：Example: mud weight =13.5ppg （泥浆密度）True vertical depth =12,000ft （垂深）HP=13.5ppg ⨯0.052⨯12,000ft =8424psi （静液柱压力）2．Annular Velocity(AV) 环空返速 AV,ft/min=2224.5Q Dh Dp ⨯- Where Q =circulation rate , gpm 排量Dh=inside diameter of casing or hole size ,in. 套管内径或井眼尺寸Dp=outside diameter of pipe,tubing or collars,in. 钻具或油管的外径举例：Example: pump output=530gpmHole size=12-1/4 in.Pipe OD=4-1/2 in AV=12.985129.8125=100ft/min3．Pump output,gpm,required for a desired annular velocity,ft/min给定所需环空返速后如何确定泥浆排量 Pump output,gpm=22,/min()24.5AV ft Dh DP - Where AV =desired annular velocity,ft/min 所需要的环空返速Dh =inside diameter of casing or hole size ,in 套管内径或井眼尺寸Dp=outside diameter of pipe ,tubing or collars,in. 钻具或油管的外径举例：Example:desired annular velocity=120ft/minHole size =12-1/4 inPipe OD =4-1/2 in PO=22120(12.25 4.5)24.5-4．Buoyancy Factor(BF) 浮力系数Buoyancy factor using mud weight,ppgBF=65.5,65.5mud weight ppg-举例：Example:Determine the buoyancy factor for a 15.0ppg fluid : 确定泥浆密度为15.0ppg的浮力系数BF =65.515.065.5-BF=0.770995．Pump Pressure/Pump Stroke Relationship 泵压和泵冲的简单换算关系(Also Called the Roughneck’s Formula) Basic formulaNew circulating Pressure,psi= present circulating Pressure ⨯2,, newpumprate spm oldpumprate spm ⎛⎫ ⎪⎝⎭举例：Example : Determine the new circulating pressure,psi using the following data:确定新的循环泵压Present circulating pressure =1800psi 现在的循环泵压Old pump rate =60spm 现在的排量New pump rate =30spm 新的排量New circulating Pressure,psi = present circulating⨯23060spmspm⎛⎫⎪⎝⎭=450psi 新的循环泵压6．Temperature Conversion Formulas 摄氏和华氏温度的转化公式Convert temperature,︒Fahrenheit(F)to︒Centigrade or Celsius(C)︒C=()325320.5556 9FOR C F︒-︒=︒-⨯举例：example: Convert 95︒F to ︒C: 将95︒F转换成︒C:︒C=()9532595320.55569OR C-︒=-⨯=35 ︒C:7．Slug Calculations 压钻杆重泥浆的计算1）Barrels of slug required for a desired length of dry pipe 设定期望的不倒返泥浆的钻具高度后，如何计算重泥浆的体积量Step 1Hydrostatic pressure repuired to give desired drop inside drill pipe: Hp,psi=mud wt,ppg⨯0.052⨯ft of dry pipeStep 2Difference in pressure gradient between slug weight and mud weight: Psi/ft=(slug wt,ppg-mud wt,ppg) ⨯0.052Step 3Length of slugin drill pipe:Slug length,ft=pressure,psi÷difference in pressure gradient,psi/ftStep 4Volume of slug,barrels:Slug vol,bbl=slug lenth,ft⨯drill pipe capacity,bbl/ft举例：Example:determine the barrels of slug required for the following:确定所需要的重泥浆体积量Desired length of dry pipe(2 stands)=184 ft 期望的不倒返泥浆的钻具高度（两柱）Mud weight =12.2 ppg 在用泥浆密度Slug weight =13.2 ppg 重泥浆密度Drill pipe capacity =0.01422bbl/ft 钻具的内容积4-1/2 in.—16.6 1b/ftStep 1 第一步计算Hydrostatic pressure required: 需要的液柱压力降Hp,psi=12.2 ppg⨯0.052⨯184 ft =117 psiStep 2 第二步计算Difference in pressure gradient,psi/ft: 压力的不同Psi/ft=(13.2ppg-12.2ppg) ⨯0.052 =0.052 Psi/ftStep 3 第三步计算Length of slug in drill pipe,ft: 重泥浆在钻具内的长度Slug length,ft=117psi÷0.052 =2250 ftStep 4 第四步计算Volume of slug,bbl:Slug vol,bbl=2250ft⨯0.01422 bbt/ft=32.0bbl 需要的重泥浆的体积量2）Weight of slug required for a desired length of dry pipe with a set volume of slug 设定期望的不倒返泥浆的钻具高度和重泥浆的体积量后，如何计算重泥浆密度Step 1Length of slug in drill pipe,ft:Slug length,ft=slug vol,bbl÷drill pipe capacity,bbl/ftStep 2Hydrostatic pressure required to give desired drop inside drill pipe:Hp,psi=mud wt,ppg⨯0.052⨯ft of dry pipeStep 3Weight of slug,ppg:Slug wt,ppg=HP,psi÷0.052÷slug length,ft+mud wt,ppg举例：Example:determine the weight of slug required for the following: 确定重泥浆密度Desired length of dry pipe(2 stands)=184 ft 期望的不倒返泥浆的钻具高度（两柱）Mud weight =12.2 ppg 泥浆密度Slug volume =25 bbl 重泥浆体积Drill pipe capacity =0.01422bbl/ft 钻具的内容积4-1/2 in.—16.6 1b/ftStep 1 第一步计算Length of slug in drill pipe,ft: 重泥浆在钻具内的长度Slug length,ft=25 bbl÷0.01422 bbl/ft=1758 ftStep 2 第二步计算Hydrostatic pressure required: 需要的液柱压力HP,psi=12.2 ppg⨯0.052⨯184 ft=117psiStep 3 第三步计算Weight of slug,ppg: 重泥浆密度Slug wt,ppg=117 psi÷0.052÷1758 ft+12.2 ppg=13.5 ppg3）Volume,height,and pressure gained because of slug:因为重泥浆造成的泥浆体积、高度和压力的变化a)Volume gained in mud pits after slug is pumped,due to U-tubing:Vol,bbl =ft of dry pipe⨯drill pipe capacity,bbl/ftb)Height,ft,that the slug would occupy in annulus:Height,ft=annulus vol,ft/bbl⨯slug vol,bblc)hydrostatic pressure gained in annulus because of slug:HP,psi=height of slug in annulus,ft⨯difference in gradient,psi/ft between slug wt and mud wt举例：Example:Feet of dry pipe(2 stands) =184 ft 干钻杆的长度（不倒返泥浆）Slug volume =32.4 bbl 加重泥浆的体积量Slug weight =13.2 ppg 加重泥浆的密度Mud weight =12.2 ppg 在用泥浆的密度Drill pipe capacity =0.01422bbl/ft 钻具的内容积4-1/2 in.—16.6 1b/ftAnnulus volume(8-1/2 in.by 4-1/2 in.)=19.8 ft/bbl环空容积（例如：8-1/2 in.钻头和4-1/2 in钻杆）a) Volume gained in mud pits after slug is pumped,due to U-tubing:因为U型管效应，加重泥浆泵入井内后，泥浆罐增加的泥浆体积量：Vol,bbl =184 ft⨯0.01422 bbl/ft =2.62bblb)Height,ft,that the slug would occupy in the annulus: 加重泥浆在环空所占的高度：Height,ft=19.8 ft/bbl⨯32.4 bbl =641.5 ftc)hydrostatic pressure gained in annulus because of slug:加重泥浆造成的液柱压力的增加值：HP,psi=641.5 ft(13.2-12.2)⨯0.052 =33.4psi8．Stuck Pipe Calculations 卡钻的计算Determine the feet of free pipe and the free point constantThe depth at which the pipe is stuck and the number of feet of free pipe can be estimated by the drill pipe stretch table below and the following formula.卡点的深度和自由段钻具的长度可由钻具的伸长表和以下公式计算：Table 2Drill Pipe Stretch TableStretchNominal Wall Constant FreeID, Weight, ID, Area, in/1000lb PointIn . lb/ft in. sq in. /1000 ft constant2-3/8 4.85 1.995 1.304 0.30675 3260.06.65 1.815 1.843 0.21704 4607.72-7/8 6.85 2.241 1.812 0.22075 4530.010.40 2.151 2.858 0.13996 7145.03-1/2 9.50 2.992 2.590 0.15444 6475.013.30 2.764 3.621 0.11047 9052.515.50 2.602 4.304 0.09294 10760.04.0 11.85 3.476 3.077 0.13000 7692.514.00 3.340 3.805 0.10512 9512.54-1/2 13.75 3.958 3.600 0.11111 9000.016.60 3.826 4.407 0.09076 11017.518.10 3.754 4.836 0.08271 12090.020.00 3.640 5.498 0.07275 13745.05.0 16.25 4.408 4.374 0.09145 10935.019.50 4.276 5.275 0.07583 13187.55-1/2 21.90 4.778 5.828 0.06863 14570.024.70 4.670 6.630 0.06033 16575.06-5/8 25.20 5.965 6.526 0.06129 16315.0,int tan Feet of stretch in free po cons t free pipe pull force in thousands of pounds⨯ = 自由段钻具=伸长*卡点常量/上拉力举例： Example: 3-1/2 in.13.30lb/ft drill pipe20 in. of stretch with 35,000 lb of pull forceFrom drill pipe stretch table:Free point constant =9052.5 for 3-1/2 in.drill pipe13.30 lb/ftfeet offree pipe =20.9052.535in ⨯=5173ftdetermine free point constant (FPC) 确定卡点常量The free point constant can be determined for any type of steel drill pipe if the outside diameter,in.,and inside diameter, in.,are known:FPC=As ⨯2500Where As =pipe wall cross sectional area ,sq in. 钻具的本体横截面积举例：Example 1:From the drill pipe sretch table :4-1/2 in.drill pipe 16.6 lb/ft – ID=3.826 in.FPC=()224.5 3.8260.78542500-⨯⨯=11,017.59．Mixing Fluids of Different Densities 配制不同密度的泥浆的计算Formula:()1122()F F V D V D V D +=Where 1V =volume of fluid 1(bbl,gal,etc.) 流体1的容积1D =density of fluid 1(ppg,lb/ft 3,etc) 流体1的比重2V = volume of fluid 2(bbl,gal,etc.) 流体2的容积2D = density of fluid 2(ppg,lb/ft 3,etc) 流体2的比重 F V =volume of final fluid mix 混合后流体的容积F D =density of final fluid mix 混合后流体的比重举例：Example 1: A limit is placed on the desired volume:Determine the volume of 11.0 ppg mud and 14.0 ppg mud required to build 300 bbl of 11.5 ppg mud: 确定配制300 bbl 比重为11.5 ppg 的泥浆所需要11.0 和14.0 ppg 的泥浆各多少 Given : 400 bbl of 11.0ppg mud on hand ,and 400 bbl of 14.0ppg mud on hand给定条件：11.0 和14.0 ppg 的泥浆各400 bbl 。
附录1
气分离器
台井控设
备
注：
1．现场考核以100分为基础分，按照检查表检查点项扣除相应分值后，为最终考核打分结果。
2．违章问题按照检查表对应分值扣分，同时按照《井控奖惩管理办法进行违章处罚》进行处罚。
3．相关服务单位出现违章问题按照《井控奖惩管理办法进行违章处罚》进行处罚，同时按照单位累计相应扣分分值。
4．如检查表中要求与施工井所在油气田企业的井控细则有冲突，执行细则要求。
5．检查中发现表中未含有的井控隐患，可依据相关标准、制度等要求，参照类似问题扣分或认定违章。
并上报工程技术处，对检查表进行修订。
6．该检查表由工程技术处负责解释。
三春集油田优快钻井技术摘要：三春集油田位于东濮凹陷南端，是黄河南地区重要油气聚集区之一。
本区属于华北平原南部，原始地层压力系数为 1.0～1.05，三春集油田以双靶二开定向井为主，施工中存在轨迹防碰、地质结构复杂、断层多、裸眼段长、定向托压、易垮塌、井漏及井控风险等施工难题。
通过前期详细调研临井，制定施工方案、优选钻头、优化钻具组合和钻井参数，做好井漏、井塌预防及井身质量控制，春17-9井、春9-53井和春16-1井二开使用PDC+LG双驱钻井技术，春17-9井和春9-51井对比，平均机械钻速提高了5.59m/h，钻井周期缩短11.67d,完井周期缩短8.87d。
在三春集油田形成了一套优快钻井技术，为加快三春集产能的勘探开发，优质提速提供新的方向和思路。
关键词：技术难点；技术对策；钻井；三春集油田1 概述三春集油田位于东濮凹陷南端，构造带主体南北长约20km，东西宽约6km，本区属于华北平原南部，地势平坦，海拔在 50.00m 左右。
三春集油田平均井深在3000m左右，钻遇地层明化镇、馆陶组，岩性主要为砂泥岩，可钻性好、地层易吸水膨胀造成缩径，易造浆，易发生固相侵等情况,馆陶组及上部易漏、易坍塌，馆陶地层含砾石，易造成钻头提前损坏，馆陶组易斜，易漏，易发生卡钻；钻遇地层沙二、三、四段，岩性主要为泥岩、砂岩互层。
地层压力低，易造浆，易垮塌、掉块。
通过分析区块钻井技术难点，制定相应提速技术措施、优化钻具组合、优选钻头，做好故障复杂预防，现场春17-9井、春9-53井两口井取得良好效果。
2 地质分层及井身结构2.1 地质分层三春集油田施工井地层由上到下为平原组、明化镇、馆陶组、沙二段、沙三段和沙四段，以春17-9井为例地质分层见表1。
2.2 井身结构以春17-9井为例，三春集油田井身结构与套管程序见表2。
3 技术难点（1）平原组地表疏松开眼易井斜，大尺寸井眼净化困难，易沉砂堵钻头水眼和发生沉砂卡钻，下套管易出现遇阻和下不到位、开泵困难情况。
井下作业井控基本计算公式一、井控压力计算公式井控压力是指通过液体或气体对井底压力进行控制，以防止井底及井壁破裂或产生不适当的井底压力。
井控压力计算公式如下：Pc=Pm+Po+Ph+Pl+Ps其中，Pc为井控压力，Pm为钻井液静压，Po为井底气体静压，Ph为井底动压，Pl为井底液柱压力，Ps为井底流体动力压力。
二、泥浆性能计算公式泥浆性能是指控制井下作业流体的粘度、密度、过滤损失等参数，以满足井下作业的需要。
泥浆性能计算公式如下：a)泥浆密度计算公式：ρm=ρw+Δρs其中，ρm为泥浆密度，ρw为水密度，Δρs为钻井液添加剂的密度差。
b)泥浆粘度计算公式：μm=μb+Δμs其中，μm为泥浆粘度，μb为基础泥浆的粘度，Δμs为钻井液添加剂的粘度变化。
c)泥浆过滤损失计算公式：Lf=Kw*√(PV*ΔP*t)其中，Lf为泥浆过滤损失，Kw为岩心的渗透系数，PV为岩心孔隙体积的比例，ΔP为岩心孔隙压力差，t为时间。
三、井身尺寸计算公式井身尺寸是指井筒的内径和外径，井身尺寸的选择要满足井下作业的需求，并考虑到井下作业的安全因素。
井身尺寸计算公式如下：a)井筒内径计算公式：IDc=ODc-2×Ts其中，IDc为井筒的内径，ODc为井筒的外径，Ts为井筒壁的厚度。
b)井筒外径计算公式：ODc=ODp+2×Ts其中，ODp为井壁的外径。
以上是井下作业井控的基本计算公式，涵盖了井控压力计算、泥浆性能计算和井身尺寸计算等方面。
这些计算公式在实际的井下作业过程中，可以帮助工程师和技术人员合理地设计和控制井下作业，确保井下作业的安全和高效进行。
钻井井控计算题计算题类型1、某井已知垂直井深为2000m ，钻井液密度为1.30g/cm 3,求钻井液的静液压力MPa：MPa gh ：m 48.2548.25200000981.030.1钻井液的静液压力为答解=??==P ρ2、某井已知垂直井深3000 m ，井内钻井液密度是1.2 g/cm3，求钻井液产生的静液压力是多少MPa288.35:MPa 288.35300000981.02.1:是钻井液产生的静液压力答解=??==P gh m ρ3、已知井内钻井液密度是1.24 g/cm3，求压力梯度是多少KPaKPa g G m 164.12:164.1281.924.1:压力梯度是答解=?==ρ4、某井已知垂直井深2000m ，该处的地层压力为，求平衡该地层所需的钻井液密度3m cm /35g .12000/26460102.0102P/H .0=?==ρ解：答：平衡该地层所需的钻井液密度为1.35g/cm 3。
5、某井已知井深2760m ，井内充满钻井液密度为1.20g/cm3，关井立管压力是2400Kpa ，求井底的地层压力是多少891Mpa.3434891Kpa 32941240027602.19.812400F F F F m d p b ==+=??+=+==）（解：答：井底的地层压力是。
6、已知钻井液密度1.44g/cm3,垂直井深为2438m ，环形空间压力损失为，求2438m 处的当量钻井液密度。
331.48g/cm0.04321.44 cm /0432g .081.9/2438/034.1=+===当量钻井液密度解：钻井液密度增量答：2438m 处的当量钻井液密度是1.48g/cm 3。
7、某井在正常循环时，已知钻井液密度1.2g/cm3垂直井深3000m ，环形空间压力损失，求：正常循环时的井底压力36.581.335.2828Mpa .3530002.18.98.9=+=+==??=??=环空压力损失钻井液静液压力正常循环时的井底压力垂直井深钻井液密度解：钻井液压力答：正常循环时的井底压力是。
一、应急处理组织机构主要职责1、公司钻井井控应急小组1.1负责井控险情的处理及抢险方案的制定与实施。
1.2负责应急预案的启动和终止、组织调用公司内部的各类抢险资源1.3负责向上级钻井井控应急小组负责人和有关部门汇报井控事故的情况，必要时请求援助。
1.4负责组织井喷事故后有关事宜的处理及恢复正常生产。
2、钻井队钻井井控应急小组2.1在发生井控险情后，进入应急状态，并根据险情的严重程度向公司钻井井控应急小组及有关部门报告。
2.2根据实际情况果断决策，安排组织抢险工作，在保证人员安全的前提下，尽可能控制危险因素和事态的发展，防止井喷事故恶化。
在井喷失控可能造成人员伤亡的情况下，组织所有可能危及到的人员撤离到安全地方。
2.3在井喷失控的情况下，若出现H2S等有毒有害气体浓度超标，应立即向公司钻井井控应急小组请示，经批准后立即点火，以控制有毒有害气体的蔓延。
2.4事故解除后，组织恢复生产，并写出事故报告。
二、应急状态及应急预案的启动在钻井施工过程中，发生溢流/井涌/井喷、井喷失控、H2S等有毒有害气体外溢，以及由此引发的人员伤亡、环境严重污染等情况，各级钻井井控应急小组及有关部门立即进入应急状态，并立即启动应急预案。
三、应急预案的内容1、重点地质风险提示及施工安全技术要点1.1重点地质风险提示1．1.1升深2-17井是松辽盆地北部东南断陷区徐家围子断陷带升平构造上的一口开发井，该井设计井深3381m，目的层为登楼库组和营城组,三开采用充气欠平衡钻井工艺。
该井距已报废的升深2井801m，升深2-1井约1500m，本井所钻遇的地层特性和储层特点与升深2井和升深2-1井完全相同。
1．1.2升平构造位于汪家屯气田南端徐家围子断陷带北翼斜坡带升平-兴城构造上，呈北西向展布，受北西向断裂控制明显。
升深2井原始地层压力32.25MPa，投产后日产气33.3×104m3，日产水4.19m3，井口温度80.13℃，关井时油压27.10MPa，套压27.30 MPa，CO2含量5.458%。
鄂尔多斯盆地宁东油田NP16井钻井工程设计中国石油化工股份有限公司华北分公司二○一二年九月鄂尔多斯盆地宁东油田NP16井钻井工程设计设计单位：华北分公司工程技术研究院设计人：初审人：审批单位：华北分公司审核人：审批人：中国石油化工股份有限公司华北分公司二○一二年九月设计审批意见原则同意该设计，同时提出以下要求，请一并执行。
1、本井钻井程序比较复杂，请认真执行设计，对侧钻点、回填写井段要充分考虑满足后期作业需要。
2、主井眼钻井液性能满足油气层保护的需要，在确保井下安全的前提下尽量降低钻井液密度，钻井液其它性能指标要符合设计要求。
3、本井水平段较长，请固井队、钻井队及固井工具服务方根据工具的尺寸、钢性等制定并落实好通井及下套管技术措施，确保套管下到设计位置。
4、监督加强对施工（尤其完井作业期间）质量的检查控制和日报、井史、和钻井液性能等资料的日常检查，发现问题及时整改，确保资料完整、准确、详实。
完井后一周内按合同要求E-mail地址提交井史电子文档。
5、完井管串组合根据实钻情况来确定，油层套管固井前各固井队和工具服务方及钻井队要认真准备，作好施工设计确保作业安全中国石油化工股份有限公司华北分公司2012年10月目录1 设计依据 (1)2 地质概况 (1)3 钻井主要设备。
(3)4 井身结构 (6)5 井眼轨迹 (6)6 专用工具及仪器设备 (10)7 钻具组合、钻进参数及主要措施 (10)8 推荐钻头及水力参数设计 (12)9 套管强度设计 (15)10 钻柱强度校核 (16)11 钻进目的层技术措施 (17)12 测量方案及轨迹计算方法 (17)13井身质量 (18)14 井控要求 (18)15 钻井完井液设计 (22)16 固井设计 (27)17 重点施工措施 (30)18 健康、安全与环境管理 (31)19 施工进度预测 (35)20 钻井主要材料计划 (36)21 资料提交 (37)1 设计依据1.1《NP16井钻井地质设计》1.2引用的主要行业标准和企业标准如下：（1） SY/T 5333-1996 《钻井工程设计格式》（2） SY/T 5431-2008 《井身结构设计方法》（3） SY/T 5724-2008 《套管柱结构与强度设计》（4） SY/T 5088-2008 《钻井井身质量控制规范》（5） SY/T 5234-2004 《优选参数钻井基本方法及应用》（6） SY/T 5619-2009 《定向井下部钻具组合设计方法》（7） SY/T 5955-2004 《定向井井身轨迹质量》（8） SY/T 5435-2003 《定向井轨道设计与轨道计算》（9） SY/T 5480-2007 《固井设计规范》（10）SY/T 6426-2005 《钻井井控技术规程》（11）SY/T 5964-2006 《钻井井控装置组合配套安装调试与维护》（12）SY/T 6276-2010 《石油天然气工业健康、安全与环境管理体系》（13）Q/SH 0082-2007 《水平井钻井工程设计要求》（14）《井控管理规定与实施细则》（华北分公司2011年修订）（15）《钻井井控实施细则》（华北分公司2011年修订）1.3邻井钻井资料邻井NP9井未发生复杂事故。
天然气求产公式:采出液求产公式:卡点计算: K=21F cm中和点计算：KN1MPa=10.194kgf/cm 2工程大气压 1kgf/cm 2=98.076KPa1bar=1 kgf/cm 2 国际工程单位 1psi=6.895kPa=0.006895 MPa 英制静液柱压力： P=ρgH/1000 MPa 当量流体密度：ρe =1000P/gHg/cm 3ρe =1000P/gH+ρ压力梯度： G= P /H=ρg kPa/m 上覆岩层压力：P O =P M +P P MPaG O =G M +G P kPa/m井底压差>0正压差 压力系数:静止状态:静止关井: 节流循环:正常循环:油管压力=循环压损+静液压不平衡值+井涌控压修井液自动外溢的条件:aw V V h ∆=wd a m w h p p )(102--=ρρ1.07---1.20g/cm3为盐水;0.12-0.36g/cm3为天然气;0.36---1.07g/cm3为油或混合气体溢流。
密度选择:ρ＝ρe +ρ附加密度附加:油水井0.05~0.1;气井0.07~0.15 根据地层压力计算: ρ＝102(P P +P 附加）/H根据立管压力计算:压力附加:油水井1.5~3.5;3.0-5 MPa计算钻柱内容积:()n n L D L D L D V 222212114+⋅⋅⋅++=π计算套管环空容积()()[]⋅⋅⋅+-+-=222221212124L D D L D D V p h p h π总容积: V=V 1=V 2所需加重压井液量取总容积的1.5---2倍。
循环一周时间: QV V t 211+=压井排量一般取钻进时排量的1/3—1/2。
上返速度:根据新浆总体积V 求重晶石ρs —加重剂密度; ρ1—压井液密度; ρ0—原浆密度; 根据原浆总体积V 求重晶石降低压井液密度所需水量钻柱装有回压阀测定关井立压 不循环法:循环法: P d =P T - P ci P T —测量立管压力初始循环立管压力:p Ti =p d +p cip ci —压井排量循环立管压力(低泵速泵压)，Mpa 。
钻头水利参数计算公式：1、 钻头压降：dc QP eb 422827ρ= （MPa ） 2、冲击力：VF Q j02.1ρ= (N)3、 喷射速度：dV eQ201273=(m/s)4、 钻头水功率：d c QN eb 42305.809ρ= （KW ）5、比水功率：DNN b 21273井比＝ (W/mm 2)6、 上返速度：D DV Q221273杆井返＝- （m/s ）式中：ρ－钻井液密度 g/cm 3Q－排量 l/sc －流量系数，无因次，取0.95～0.98de －喷嘴当量直径 mmd d d de 2n 2221+⋯++= d n ：每个喷嘴直径 mmD 井、D 杆 －井眼直径、钻杆直径 mm全角变化率计算公式：()()⎪⎭⎫ ⎝⎛∂+∂+∆=-∂-∂225sin 222b a b a b a L K abab ϕϕ 式中：a ∂ b ∂ －A 、B 两点井斜角；a ϕ b ϕ －A 、B 两点方位角套管强度校核：抗拉：安全系数 m ＝1.80（油层）；1.60～1.80（技套） 抗拉安全系数＝套管最小抗拉强度/下部套管重量 ≥1.80 抗挤：安全系数：1.12510ν泥挤H P= 查套管抗挤强度P c ' P c'/P挤≥1.125按双轴应力校核：Hn P ccρ10=式中：P cc －拉力为T b 时的抗拉强度（kg/cm 2） ρ －钻井液密度（g/cm 3） H －计算点深度（m ） 其中：⎪⎭⎫⎝⎛--=T T KPP b b ccc K 223T b ：套管轴向拉力（即悬挂套管重量） kg P c ：无轴向拉力时套管抗挤强度 kg/cm 2K ：计算系数 kg σs A K 2=A ：套管截面积 mm 2 σs ：套管平均屈服极限 kg/mm 2 不同套管σs 如下：J 55：45.7 N 80:63.5 P 110:87.9地层压力监测：⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛=D W NT R R d m n c 0671.0lg 282.3lg (d c 指数)100417.04895.8105⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯-=H cn ddR d Rcmcnp= （压力系数）式中：T –钻时 min/m N –钻盘转数 r/minW －钻压 KN D －钻头直径 mmR n －地层水密度 g/cm 3 R m －泥浆密度 g/cm 3压漏实验：1、 地层破裂压力梯度：HPG Lm f 10008.9+=ρ KPa2、 最大允许泥浆密度：HP Lm 102max +=ρρ g/cm 3为安全，表层以下[]06.0max-=ρρm g/cm 3 技套以下[]12.0max-=ρρmg/cm 33、 最大允许关井套压：[]8.01000'max ⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛--=gHm R a P P ρρ式中：P L －漏失压力（MPa ） PR－破裂压力（MPa ）ρm－原泥浆密度（g/cm 3） H －实验井深（m ）ρ'm ax－设计最大泥浆密度（g/cm 3） 10008.9mHP PL ρ+＝漏10008.9HmR P P ρ+=破井控有关计算：最大允许关井套压经验公式：表层套管[Pa]=11.5%×表层套管下深（m ）/10 MPa 技术套管[Pa]=18.5%×技术套管下深（m ）/10 MPa地层破裂压力梯度：HPG RR 1000=KPa/m最大允许关井套压：8.000981.01000max ⨯⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=H H G P R a 套套ρ Mpa 最大允许钻井液密度：81.9'max G R=ρ－0.06 (表层)81.9'maxGR=ρ－0.12 （技套）套管在垂直作用下的伸长量：10724854.7-⨯-=∆LmL ρ式中：ρm －钻井液密度 g/cm 3 L ∆ －自重下的伸长 m L －套管原有长度 m 套管压缩距：()ρρmL LLE L 总钢固自-⨯=∆10式中：L ∆ －下缩距 m L自－自由段套管长度 mL固－水泥封固段套管长度 mL总－套管总长 mρ钢－钢的密度 7.85g/cm 3ρm－钻井液密度 g/cm 3E －钢的弹性系数 （2.1×106kg/cm 3）泥浆有关计算公式：1、加重剂用量计算公式：()rr r r r 重加原重原加加－＝-V W 式中：W 加 －所需加重剂重量 吨 V 原 －加重前的泥浆体积 米3r 原、r 重、r 加－加重前、加重后、加重材料比重 g/cm 32、泥浆循环一周时间：QT V V 60柱井-=式中：T －泥浆循环一周时间 分 V 井、V 柱 －井眼容积、钻柱体积 升 Q －泥浆泵排量 升/秒 3、井底温度计算公式：1680HT T += 式中：T 、T 0 －井底、井口循环温度 o C H －井深 米 4、配制泥浆所需粘土和水量计算：粘土量 ()rr r r r 水土水泥泥泥土－＝-V W 水量r土土泥水－＝W VQ 式中：W 土 －所需粘土的重量 吨 V 泥 －所需泥浆量 米3r 水、r 土、r 泥 －水、土和泥浆的比重 g/cm 3 Q 水 －所需水量 米35、降低比重所需加水量：()rrrrr水稀水稀原原水＝--VQ式中：Q水－所需水量米3V原－原泥浆体积米3r原、r稀、r水－原泥浆、稀释后泥浆和水的比重g/cm3。
《钻井工程》课程综合复习资料一、判断题1．衡量钻头技术、经济指标最科学的衡量参数是钻头的平均机械钻速。
答案：错误2．造斜工具的实际造斜率等于所钻井段的井眼曲率。
答案：正确3．取心钻井的关键环节包括形成岩心、保持岩心和取出岩心。
答案：正确4．粘附卡钻的原因主要是泥饼厚度过大，与钻井液的密度没有关系。
答案：错误5.钻柱是指水龙头以下、钻头以上所有串接管柱的总称。
答案：正确6．二维定向井设计轨道上，某点的水平位移、平长、视平移三者是相等的。
答案：正确7．相同的泵压下，采用大尺寸钻杆，可以提高钻头水功率。
答案：正确8．只要套管居中，水泥浆的顶替效率就可以达到100%。
答案：错误9.在深海区域，沉积岩的平均上覆岩层压力梯度值远小于0.0227MPa/m。
答案：正确10.在钻速方程中，转速指数为的值一般大于1。
答案：错误11．造斜工具装置角为195°时，所钻井眼的井斜角与井斜方位角都减小。
答案：正确12.某井A点井斜角为30° , B点井斜角为35° , A点的井眼曲率一定比B点的小。
答案：错误13．造斜工具装置角为165°时，所钻井眼的井斜角与井斜方位角都增大。
答案：错误14．用磁性测斜仪测得某点方位角为349.5°，已知该地区为西磁偏角，大小为10.5°，则该点的真方位角为339°。
答案：正确15．造斜工具装置角为75°时，所钻井眼的井斜角与井斜方位角都增大。
答案：正确16.按3=210°的装置角安装造斜工具，所钻井眼井斜角减小，方位角减小。
答案：正确17.按3 =150°的装置角安装造斜工具，所钻井眼井斜角、井斜方位都增大。
答案：错误18.在额定泵压工作条件下，获得最大钻头水功率的条件为A p l=0.357 P r。
答案：正确19.在第一临界井深范围内，获得最大钻头水功率的条件是Q opr= Q r。
常用各种钻井计算一、压井基本数据计算1、关井立管压力P d+P md=P p=P a+P ma关井到压力平稳所需时间与地层渗透性有关。
渗透性良好地层10-15min，致密地层时间较长。
如压力难以平稳，当其上升很缓慢后即可取值。
如钻具装上了回压凡尔，关井后立管表上读不出压力，可在关井条件下，用泵以很小排量想钻柱内缓慢注入泥浆，顶开回压凡尔。
当套压有明显升高时（节流器不能打开），停泵，同时读立管压力。
如读立管压力时套压已上升一个值，则在读的立管压力值上减去套压的增值即为关井立压。
P d=P d’-（P a’-P a）P d’-套压有明显升高停泵前立压P a’-停泵前压P a-关井套压P d-关井立压2、压井泥浆密度ρm1=ρm+102P d/Hρm1-压井用泥浆密度，g/cm3ρm-原浆密度，g/cm3P d-关井立管压力，MPaH-井深，m3、重浆由井口到钻头时间T=HV/（60Q）H-井深（钻柱长），mV-钻柱每米内容积，l/mQ-循环排量，l/m二、井内压力平衡1、压力平衡关系2、波动压力计算三、循环管路压力降循环管路压力降由钻杆内、钻铤内、钻杆外环空和钻铤外环空以及地面管汇各部分压力降组成的。
目前计算管内和环空循环压力降公式很多，不同泥浆流型、流态有各自不同的计算公式。
有些公式十分繁杂，计算不方便，并且各公式在不同地区、不同情况下的准确性不同，下面公式为半经验公式被现场证实为比较可靠而又较简单的计算公式。
1、管内循环压力降ρ0.8η0.2Q1.8P i=0.12 ·Ld4.8P i-管内循环压力降,Mpaη-泥浆塑性粘度,mpa·sL-管路长度,md-管路内径,cm2、环空循环压力降ρ0.8η0.2Q1.8P0=0.12 ·L（D h-D p）3（D h+D p）1.8P0-环空循环压力降,Mpaη-泥浆塑性粘度,mpa·sL-管路长度,md-管路内径,cmD h-井眼直径，cmD p-钻具直径，cm对于上述两式中塑性粘度η值，如用清水钻进，由于无法测得其塑性粘度，可以用η=3.2代入，近似计算。
