海洋钻井工程技术课件

海洋钻井工程技术 中海石油基地集团有限公司监督监理技术分公司20052005年0808月徐荣强1 1海洋钻井工程技术徐荣强12内容1.1.海洋钻井工程基本知识2.2.海洋钻井工程技术3.3.QHSEQHSE基本要求2 2内容海洋钻井工程基本知识23渤海海域划分及各油田名称LD10-1油田SZ36-1油田3 3渤海海域划分及各油田名称LD10-1油田SZ36-1油田34基本知识LD4-2/5-2/10-1LD4-2/5-2/10-1油田井身结构优化1.孔隙压力；2.坍塌压力；3.破裂压力。4 4基本知识LD4-2/5-2/10-1油田井身结构优化孔隙压力5钻井设备及工具1.1.旋转系统2.2.提升系统3.3.循环系统4.4.动力及传动装置5.5.井控系统6.6.钻井工具5 5钻井设备及工具旋转系统56钻井设备及工具-旋转系统旋转系统1.1.转盘2.2.方钻杆（顶驱）3.3.水龙头4.4.钻柱顶部驱动装置顶部驱动装置6 6钻井设备及工具-旋转系统转盘顶部驱动装置67钻井设备及工具 提升系统提升系统1.1.天车2.2.游动滑车3.3.大钩4.4.钻井大绳5.5.井架及底座6.6.绞车7.7.涡磁刹车绞车及涡磁刹车绞车及涡磁刹车7 7钻井设备及工具 提升系统天车绞车及涡磁刹车78钻井设备及工具-循环系统循环系统1.1.泥浆泵2.2.地面管汇3.3.水龙带4.4.水龙头5.5.泥浆罐6.6.泥浆池7.7.泥浆槽8.8.震动筛9.9.除砂器、除泥器、离心机泥浆泵泥浆泵泥浆泵振动筛振动筛振动筛除泥器除泥器除泥器离心机离心机离心机8 8钻井设备及工具-循环系统泥浆泵泥浆泵振动筛除泥器离心机9钻井设备及工具-钻具钻具1.1.钻杆2.2.钻铤3.3.加重钻杆4.4.配合接头5.5.保护接头6.6.钻柱受力分析：浮力、压应力、拉应力、剪应力、弯曲应力、其他外力等BHABHA9 9钻井设备及工具-钻具钻杆BHA910钻井设备及工具-钻井工具钻井工具1.1.吊卡2.2.卡瓦3.3.旋扣钳4.4.钻井大钳5.5.提升短节等1010钻井设备及工具-钻井工具吊卡1011岩石与钻头 钻头钻头PDCPDC钻头牙轮钻头1111岩石与钻头 钻头PDC钻头牙轮钻头1112 在有利的集油气构造或油气田范围内，为确定油气藏是否存在、圈定油气藏的边界，并对油气藏进行工业评价及取得油气开发所需的地质资料而钻的井。探井钻井工程1 1、探井的定义2 2、探井的分类 1)1)预（初）探井：3)3)评价井：1212 在有利的集油气构造或油气田范围内，为确定油气藏是13探井钻井工程3 3、探井钻井设计流程图选定套管下入深度钻井液设计固井设计钻柱设计钻机选择费用预算钻头设计钻井时间选择套管柱设计探井钻井工程设计收集资料确定孔隙、破裂坍塌压力勘探计划1313探井钻井工程3、探井钻井设计流程图选定套管下入深度钻井液设计14常用探井井身结构120”套管 200500m30”导管 100m粘土粘土,松散砂岩松散砂岩 平原组平原组 砂岩与泥岩互层砂岩与泥岩互层 明化镇明化镇 含砾砂岩夹薄层泥岩含砾砂岩夹薄层泥岩 馆陶组馆陶组 砂泥岩互层砂泥岩互层 东营组东营组 砂泥岩互层砂泥岩互层 沙河街组沙河街组 13-3/8”套管 5001500m9-5/8”套管7”尾管1414常用探井井身结构120”套管 200500m30”导管 15常用探井井身结构224”或20”导管 100m粘土粘土,松散砂岩松散砂岩 平原组平原组 砂岩与泥岩互层砂岩与泥岩互层 明化镇明化镇 含砾砂岩夹薄层泥岩含砾砂岩夹薄层泥岩 馆陶组馆陶组 砂泥岩互层砂泥岩互层 东营组东营组 砂泥岩互层砂泥岩互层 沙河街组沙河街组 13-3/8”套管 500m9-5/8”或7 7”套管1515常用探井井身结构224”或20”导管 100m粘土,松散砂16常用探井井身结构3粘土粘土,松散砂岩松散砂岩 平原组平原组 砂岩与泥岩互层砂岩与泥岩互层 明化镇明化镇 含砾砂岩夹薄层泥岩含砾砂岩夹薄层泥岩 馆陶组馆陶组 砂泥岩互层砂泥岩互层 东营组东营组 砂泥岩互层砂泥岩互层 沙河街组沙河街组 13-3/8”套管 500m9-5/8”或7 7”套管1616常用探井井身结构3粘土,松散砂岩 平原组 砂岩与泥岩互层 明17井口平台开发井钻井工程开发井：是指在油气田总体开发方案（ODP）批准以后，为了油气生产或补充地下能量以及研究已开发地区地下情况的变化所钻的井，包括生产井，注水井，水源井、检查井、资料井等。1717井口平台开发井钻井工程开发井：是指在油气田总体开发方案（OD18开发井按照井身轨迹轴线方向可分为：1.1.直井2.2.定向井A.A.常规定向井B.B.大位移井C.C.水平井D.D.水平分支井E.E.多底井开发井钻井工程1818开发井按照井身轨迹轴线方向可分为：开发井钻井工程1819常用生产井井身结构120”套管 200500m30”导管 100m粘土粘土,松散砂岩松散砂岩 平原组平原组 砂岩与泥岩互层砂岩与泥岩互层 明化镇明化镇 含砾砂岩夹薄层泥岩含砾砂岩夹薄层泥岩 馆陶组馆陶组 砂泥岩互层砂泥岩互层 东营组东营组 砂泥岩互层砂泥岩互层 沙河街组沙河街组 13-3/8”套管 5001500m9-5/8”套管7”尾管1919常用生产井井身结构120”套管 200500m30”导管2013-3/8”套管 200m9-5/8”套管1925m20”导管 100m粘土粘土,松散砂岩松散砂岩 平原组平原组 砂岩与泥岩互层砂岩与泥岩互层 明化镇明化镇 含砾砂岩夹薄层泥岩含砾砂岩夹薄层泥岩 馆陶组馆陶组 500 500垂垂 深深 1100 1100 1330 1330未未 穿穿砂泥岩互层砂泥岩互层,油层油层 东营组东营组 常用生产井井身结构2202013-3/8”套管 200m9-5/8”套管1925m2021地质分层及井身结构13-3/8”套管 200m9-5/8”套管20”导管 100m粘土粘土,松散砂岩松散砂岩 平原组平原组 砂岩与泥岩互层砂岩与泥岩互层 明化镇明化镇 含砾砂岩夹薄层泥岩含砾砂岩夹薄层泥岩 馆陶组馆陶组 砂泥岩互层砂泥岩互层,油层油层 东营组东营组 7”7”尾管2121地质分层及井身结构13-3/8”套管 200m9-5/8”22地质分层及井身结构13-3/8”套管9-5/8”技术套管20”导管100m7”优质筛管粘土粘土,松散砂岩松散砂岩 平原组平原组 砂岩与泥岩互层砂岩与泥岩互层 明化镇明化镇 含砾砂岩夹薄层泥岩含砾砂岩夹薄层泥岩 馆陶组馆陶组 砂泥岩互层砂泥岩互层,油层油层 东营组东营组 2222地质分层及井身结构13-3/8”套管9-5/8”技术套管223多底分支井技术转盘面：0.00海面：23.2米泥 面：37 米小平台：14米36隔水导管67米，入泥30米12-1/4“井眼水平着陆9-5/8套管17-1/2井眼500.00米13-3/8 套管495.00米分支：6“主井眼 自9-5/8”CSG斜向器开窗侧钻尾管挂盲管固井滑套ECP+特殊筛管串12-1/4“地质领眼井眼？6分支井眼8-1/2分支井眼2323多底分支井技术 转盘面：0.00海面：224海洋开发井钻井方式2424海洋开发井钻井方式2425优快钻完井技术1.集中钻表层，非钻机时间表层固井技术；2.PDC钻头可钻的套管附件；3.大功率泥浆马达导向钻井系统；4.顶部驱动装置高效固控系统；5.小阳离子钻井液；油基钻井液;6.满贯测井、部分井使用LWD钻井系统；7.专门设计的PDC钻头;8.简化井身结构；9.长裸眼单级双封和无候凝固井技术;10.非钻机时间测固井质量。2525优快钻完井技术集中钻表层，非钻机时间表层固井技术；2526“钻井压裂，适度防砂”技术；钻完井全过程油气藏保护技术；PURE射孔技术；压裂充填防砂技术（表皮系数5左右）；梯级筛管防砂技术；大孔径深穿透射孔技术；水平井段适时跟踪技术等；完井后及时排液技术。投产前闭路循环调试设备技术。优快钻完井技术2626“钻井压裂，适度防砂”技术；优快钻完井技术2627内容1.1.海洋钻井工程基本知识2.2.海洋钻井工程技术3.3.QHSEQHSE基本要求2727内容海洋钻井工程基本知识2728定向井的定义1.定向井定向钻井是使井眼沿预先设计的井眼轴线（井眼轨迹）钻达预定目标的钻井过程。2.基本概念n井深：从井口到测点的实际长度。n井斜角：井眼轴线的切线与铅直线之间的夹角。n方位角：井眼轴线的切线在水平面投影与正北方向之间的夹角。n井底水平位移（闭合距）：表示井底在水平面上偏离原井口的大小，它是完钻井底与井口在水平面上投影之间的直线距离。定向井的定义定向井29定向井井眼轨迹控制一套钻具组合、一只PDCPDC钻头、一次起下钻随钻测量仪、PDC钻头，导向马达的钻具组合并能钻三维多靶定向井配合使用顶部驱动装置，极大提高作业效率2929定向井井眼轨迹控制一套钻具组合、一只PDC钻头、一次起下钻随30LD5-2油田定向井资料3030LD5-2油田定向井资料3031钻井液钻井液（Dri11ing F1uidsDri11ing F1uids）是指油气钻井过程中以其多种功能满足钻井工作需要的各种循环流体的总称。钻井液又称做钻井泥浆（Drilling MudsDrilling Muds），或简称为泥浆（MudsMuds）。钻井液最基本的功用有以下几点：1.1.携带和悬浮岩屑2.2.稳定井壁和平衡地层压力3.3.冷却和润滑钻头、钻具4.4.传递水动力3131钻井液钻井液（Dri11ing F1uids）是指油气钻井32钻井液钻井液（Dri11ing F1uidsDri11ing F1uids）是指油气钻井过程中以其多种功能满足钻井工作需要的各种循环流体的总称。钻井液又称做钻井泥浆（Drilling MudsDrilling Muds），或简称为泥浆（MudsMuds）。钻井液最基本的功用有以下几点：1.1.携带和悬浮岩屑2.2.稳定井壁和平衡地层压力3.3.冷却和润滑钻头、钻具4.4.传递水动力3232钻井液钻井液（Dri11ing F1uids）是指油气钻井33钻井液类型按其密度大小可分为非加重钻井液和加重钻井液。按与粘土水化作用的强弱可分为非抑制性钻井液和抑制性钻井液。按其固相含量的不同，可分为低固相钻井液和无固相钻井液。根据流体介质的不同，可分为水基钻井液、油基钻井液和气体型钻井流体等三种类型。3333钻井液类型按其密度大小可分为非加重钻井液和加重钻井液。3334钻井液性能及其测试n密度n漏斗粘度n塑性粘度n动切力、静切力nAPIAPI滤失量、HTHPHTHP滤失量npHpH值n碱度n含砂量n固相含量n膨润土含量n滤液中各种离子的质量浓度等3434钻井液性能及其测试密度碱度3435常用泥浆体系1.1.JFCJFC泥浆体系2.2.JFC/plusJFC/plus泥浆体系3.3.KCl/PLUSKCl/PLUS泥浆体系4.4.PEMPEM（KCl/PLUS/JLXKCl/PLUS/JLX）泥浆体系5.5.PRDPRD泥浆体系6.6.油基泥浆3535常用泥浆体系JFC泥浆体系3536固井作业油井水泥分类油井水泥分为五类：A、B、C、G、H。A、B、C级水泥用于井温76以下的井。G、H级水泥用于井温大于76的井。在海上固井作业中，G级水泥通过加入速凝剂和缓凝剂可用于低、中、高温井，适用于全井段所有套管层次的固井作业。井底静止温度超过110 的井，固井需要使用硅粉水泥。3636固井作业油井水泥分类3637固井封固要求返高要求常压油气层固井，水泥返到油气层顶界以上至少150米。高压油气层固井，水泥返到油气顶界以上至少300米。隔水套管、表层套管固井，水泥必须返到泥面；技术套管固井，水泥一般返到上层套管鞋内以上100米左右，裸眼段较长可采用单级双封固井；尾管固井，水泥返至尾管顶部。根据油田经验，确定裸眼容积附加数。规定如下：隔水管套固井，按钻头直径计算的环空容积附加数为200；表层套管固井，按钻头直径计算的环空容积附加数为100；技术套管和油层套管，按钻头直径计算的环空容积附加数为50；尾管固井，按钻头直径计算的环空容积附加数为30；如果采用电测环形容积，南海西部地区附加数取510，渤海地区取30左右。3737固井封固要求返高要求3738固井分类内管固井；单级固井；单级双封固井；多级固井；尾管固井。3838固井分类内管固井；3839内管固井程序接插入头，下内管（3 3柱5”HWDP5”HWDP ）到位后下压3535吨；套管内灌满海水，检查密封；循环一周，注意观察套管液面变化；确认密封后，接固井管汇，开始注水泥作业；固井泵注冲洗液；注领浆和尾浆；固井泵替尾水，检查回流；若单流阀失效，则替至最后一根钻杆，视情况蹩压WOC 3060min；提出插入头，确认液面正常后起钻；清洗固井管线和钻杆。3939内管固井程序接插入头，下内管（3柱5”HWDP）到位后下40单级固井程序打通，循环；通水，试压；泵冲洗液、隔离液；投底塞；泵领浆，尾浆；投顶塞；泵尾水；替泥浆或完井液，碰压；放压，检查有无回流。4040单级固井程序打通，循环；4041单级双封固井程序打通，循环；通水，试压；替冲洗液，隔离混合水；投底塞；注前置浆，水泥浆密度：1.85sg1.85sg左右；隔离混合水，中间液，隔离混合水；后置浆：领浆：水泥浆密度：1.58sg1.58sg，尾浆：水泥浆密度：1.90sg1.90sg左右；投顶塞；泵尾水；替泥浆或完井液，碰压；放压，检查有无回流。4141单级双封固井程序打通，循环；4142多级固井多级固井的目的：1.当井底地层无法承受水泥浆柱所产生的静液柱压力；2.注水泥后环空静液柱压力大于套管抗外挤压力。3.有严重漏失层，一次注水泥无法避开漏层时；4.一个井段需要不同类型的水泥浆固井；5.为了达到防气窜目的。分级箍在套管柱中的安装位置：1.为了解决注水泥后环空静液柱压力过高的问题，它可以装在管柱中任意要求的位置；2.为了解决严重漏层，它可以安装在漏层之上；3.为了实现多种水泥浆体系固井，可以按要求装在管柱的任意位置上；4.为了解决气窜问题，它可以装在气层之上，同时选用带封隔器的双级注水泥工具。4242多级固井多级固井的目的：4243多级固井多级注水泥工具：1.1.带封隔器的多级注水泥工具；2.2.关闭挡圈；3.3.第一级关闭塞；4.4.自由下落式打开塞；5.5.第二级锁紧塞。固井程序：1.1.在下管柱前，将关闭挡圈装在浮箍上。2.2.注完第一级水泥后，投放第一级关闭塞，并顶替到关闭挡圈碰压。3.3.第一级注水泥作业完成后，立即投放自由下落式打开塞，推动多级注水泥工具的下滑套，暴露出注水泥循环孔，循环钻井液直到第一级水泥超过稠化时间为止，然后开始第二级注水泥作业。4.4.注完水泥后，投放锁紧塞，按要求顶替，碰压后增加泵压300300500psi500psi，以推动分级箍的上滑套关闭注水泥循环孔。确保水泥不会回流。4343多级固井多级注水泥工具：4344尾管固井尾管固井下尾管，钻杆送到位，接水泥头打通循环，投球，送球入座加压，剪销，下放，座挂继续加压，剪切球座上提管柱，正转脱手固井，注水泥释放泵送胶塞，送至尾管胶塞处剪切尾管胶塞，碰压从悬挂器中起出中心管循环，清洗多余水泥拆水泥头，起钻JJ固井结束固井结束4444尾管固井下尾管，钻杆送到位，接水泥头打通循环，投球，送球入座45井口装置海上钻井平台4545井口装置海上钻井平台4546内容1.1.海洋钻井工程基本知识2.2.海洋钻井工程技术3.3.QHSEQHSE基本要求4646内容海洋钻井工程基本知识4647项目组组织机构图项 目 经 理项 目 工 程 师费用控制工程师后勤支持材料准备工程师技术支持钻 完 井 专 家其 他 项 目 经 理其 它 相 关 部 室现场钻完井监督钻井部公司主管领导油服钻井油服固井油 服 定 向 井油服泥浆油服测井油服中法地质渤海通讯公司渤海供应公司国内外其它服务商监督监理公司4747项目组组织机构图项目经理项目工程师费用控制工程师后勤支持材料48实现奋斗目标以人为本团队精神发展海洋石油爱护蓝色疆土以提高产能为前提控制在ODP范围内六大控制要素成本健康安全质量环保进度安全第一4848实现奋斗目标以人为本发展海洋石油以提高产能为前提控制在ODP494949