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要选用先进的工具、设备和技术;三要在满足要求前提下,优先使用国产材料。其目的在于提高钻井速度,降低钻井成本。:探井基本设计内容应包括:基本数据、地质设计、套管程序、井身结构示意图、弃井示意图、钻头计划、钻具组合设计、泥浆设计、固井设计、取心计划、井身质量、测井项目、DST测试计划及弃井计划、井口及套管试压标准/地漏试验要求、钻井作业程序、“质量、:..生产井应包括基本数据、地质设计、定向井设计、套管程序、井身结构示意图、钻头计划、钻具组合设计、泥浆设计、固井设计、资料录取及测井计划、井口装置及套管试压、钻井作业程序、钻井工程风险分析、“质量、健康、安全、环保”要求、工程进度计划、历次井口装置示意图。钻井设计的制定程序一收集资料:在设计之前,负责钻井设计的技术人员,应广泛地收集如下主要资料::井深、目的层深度、完钻原则、完井方法、地质评价计划及取资料要求、油层套管尺寸、人工井底深度、井位坐标及地理位置、靶点坐标、水深、地层孔隙压力梯度和破裂压力梯度、地温梯度、地质构造情况、地层分层及岩性、地层特点及复杂情况预测、目的层流体物性等。、海底地貌测量图、土壤物理和力学性质、浅气层深度及厚度、水文和气象资料、海底建筑及障碍物等。:井身结构、钻井液类型及密度、地层孔隙压力及破裂压力梯度、井下复杂情况及其发生原因和处理情况、钻头使用情况、钻具组合及井眼轨迹、作业总结及建议等。:设计经理应主持召开有项目经理、设计工程师、钻井监督、固井监督、钻井液监督等技术人员参加的专门会议,听取负责钻井设计的技术人员汇报,,研究解决的方法,确定井身结构和钻井液类型等。:下述人员根据设计的基本原则、方法和要求(将在后续章节内介绍),分别进行下述设计::由钻井设计工程师或监督以上人员完成。:作业者将井场调查资料和钻井有关资料转给钻井承包商,由其做出平台就位时的锚泊、插桩、压载设计。:作业者设计人员与固井承包商讨论原则设计,由固井承包商按做出详细施工设计,由作业者进行审核。:作业者设计人员作原则设计,钻井液承包商按其做出详细的钻井液配制与性能维护设计,由作业者进行审核。:定向井承包公司按作业者的要求,做出定向井作业设计。:见本章第六节。:钻井工程设计人员,应是具有较全面的钻井理论知识、丰富的钻井实践经验、熟悉本地区钻井作业和地质情况的高级钻井技术人员;由专业承包公司根据要求制定的专业设计,也应交由有相应资格的设计人员完成,以保证设计的先进性、合理性和可行性。:设计完成后,负责钻井设计的技术人员,将各设计整理并汇集成为钻井设计书,签名后交由钻井部设计经理审核(由承包公司制定的专业设计,如平台就位、钻井液、固井和定向井等设计,成文后先由本公司技术领导审核,然后由钻井部设计经理审核批准),再交钻井部部门经理复审,最后交由分公司主管副总经理批准执行。:..设计更改:钻井设计被批准后,在执行过程中,如果发现某些方面因不符合实际情况或因地质油藏部门变更作业计划而需要修改,必须编写并上报变更申请书,经主管副总经理书面批准,方可更改设计。、水深、天气和海况,设计出:浮式钻井装置的艏向、最短出链长度、锚方位、锚张力试验要求及预张力值;自升式平台的艏向、插桩深度及气隙要求。、复杂地层以及地质上要求必须封固的地层的深度和海洋钻井常用的井身结构,确定出该井的井身结构。,确定水下井口头、井口套管头的类型和结构,以及试压要求,并指明这类装置的生产厂家、额定工作压力。,根据强度和密封性能要求,选择套管的钢级、壁厚和螺纹类型,对套管的抗拉、抗内压和抗挤强度进行设计或校核,然后选定使用的套管。(如内管柱、水下释放塞、双塞或单塞、单级或双级、水泥浆密度(应大于钻井液密度)、水泥返高、裸眼水泥附加量和水泥浆24小时后的强度;根据井温和施工时间因素,确定水泥型号、水泥浆泵送时间和稠化时间、水泥浆配方,冲洗液和隔离液的类型及数量的多少;设计出使用的套管扶正器类型、数量及安放深度,套管附件的要求与说明;提出施工中应注意的问题;固井质量的检测方法[试压、CBL或SBT(CET)]等。、井底温度和压力来确定钻井液体系(必要时分井段),以达到防喷、防塌、防漏、防水化膨胀、防卡、保护油气层等要求,还要注意环境保护和成本问题;对钻井液处理设备的运行提出要求;对钻井液的关键性能提出控制指标及处理原则。、岩性和邻井使用钻头情况,确定各井段的钻头计划。除底砾岩及潜山地层外,其他地层应使用PDC钻头。、钻头水力功率、喷嘴喷射速度要求及泥浆泵情况、钻具条件和井眼类型,确定泵排量、喷嘴尺寸、类型及数量。,以尽量简化钻具结构为原则,依据井眼直径、井斜控制要求、地层因素及钻压使用范围,选择钻挺直径和长度、扶正器位置和数量,并指出各套钻具的用途(如造斜、稳斜、降斜、通井、钻水泥塞和取心等);根据井深、钻井难度、井径和井身剖面类型,提出使用的钻杆尺寸和钢级。、地层特性,选择合适的井身剖面类型,设计出井眼轨迹(各个深度的井斜角和方位角大小及控制标准),监测方法及要求。该部分设计应与井下钻具组合和钻进参数结合起来设计。,做出取心(井段、地层及工具类型等)、测井、测试等计划。,确定防喷器结构和防喷器系统的试压标准及周期,并指明防喷器系统的额定工作压力。,一般性的质量要求,对作业的准备与进行是重要的,可避免或减少组织停工造成的损失。:..备,应制定作业程序或操作步骤,包括安全措施和质量要求,避免出现事故或达不到设计要求。十五潜在的风险问题及处理措施对于可能存在的异常高压、浅层气、井漏、井塌、缩径等井下复杂情况,应明确提出,提示钻井监督按有关规定,做好监测与预防工作,必要时制定出专门措施,以保证安全顺利钻进。、作业难度、现场经验、邻井作业情况和套管程序等,测算出各井段的施工时间,做出全井进度计划,并画出进度计划曲线。,制定出全井材料计划,注明规格、数量、生产厂家及单价等有关资料。专业承包公司作的设计,也应包括材料计划。,对后继钻井作业能否在恶劣海洋环境中安全地按计划进行是十分重要的,作业者应对此加以重视,并在设计中提出明确的要求,便于钻井监督及时监督作业。,地质部门对钻井平台在设计井位上的就位误差也提高了要求。目前允许的平台就位误差是:以设计井位为中心,半径30米的圆内。:..2定位方法目前定位常用的是“GPS全球定位系统。这是一种具有全球覆盖能力的高精度定位系统,它通过太空中的卫星和地球上的标准台站,随时提供平台每时每刻的精确位置,并能以数据和图示的形式显示在荧屏上:拖航时输入设计的航线,就可随时知道平台的实际航线位置与确定的航线的偏差,及位置、速度和航向;就位作业时,输入井位坐标和平台艏向,就可随时显示出平台的实际位置与设计位置的误差;当抛锚工作船上安装有尾标跟踪设备,并输入各个锚的方位和抛锚距离,即可显示出抛锚的精度,以指导平台精确地就位与抛锚作业。如果没有安装尾标跟踪设备,抛锚工作船只能根据船上的雷达设备来确定抛锚方位,和根据平台的出链长度或参考雷达的测距来确定抛锚的距离是否达到设计要求。,首先应考虑的是平台的抗环境力(主要指风力,次要指涌、浪、流等),同时也要考虑供应船的停靠、直升机的起降和燃烧臂的放喷燃烧,以及平台防爆区划分和人员在可燃气体警报时的逃生路径。一般情况下,选择作业季节的主导风向和流向(顶风顶流)为艏向。三浮式平台的锚泊要求1?最短出链长度要求:该长度应该大于锚链承受极限张力(1/2锚链破断张力)时的悬链长度,以保证锚前面始终有一段锚链水平躺在海床上,使锚总是承受水平拉力,如图1-1示。出链长度一般为水深的811倍,浅水作业时其倍数可取大值。当水深浅于100米(328英尺)时,根据南海海域作业的经验,应控制的最短出链长度不小于823米(2700英尺)。一般情况下,出链越长,系泊力就越好。?(100?150英尺)(取决于海床土壤性质)。这是因为锚抓力试验时,锚链还会拉回一段。如果锚链被拉回太多,最终出链长度达不到要求的最短出链长度,必须重抛此锚或加串联锚,再进行试验。2?锚链张力(锚抓力)试验:即预计的最大锚链张力试验,一般不超过锚链破断张力的1/3。如张力试验达不到要求,要调大锚爪角,或增加串联锚等。?锚链预张力:根据当平台位移达到5%水深时,锚链张力达到其1/:首先根据海底调查资料,确认是否能正常插桩,如不能正常插桩,则应采取相应措施;预计插桩的深度。:其原则是分阶段逐步均匀地加载平台到其升降机构最大静态支持力,平台平稳不斜为止。压载总量由下式计算::..—压载总量,千牛。G—升降机构最大静态支持力,千牛。T—平台自重,千牛。W—压载前平台上的可变载荷,千牛。,即气隙:按《平台操作手册》给定的参考高度和下式的计算值比较,取大者的整数:.........................................(1-2)式中:H—升平台高度,米。h—最大波浪咼度,米。1h—最大潮位,米。,及其它影响平台安全作业的问题,要提出解决的措施。五?锚泊模式1?浮式平台锚泊模式我公司现有浮式平台均为半潜式平台,每个平台均为8个锚,其锚泊模式如图1-2;锚之间的夹角,因平台结构不同而不同,设计时参照平台各自的操作手册。2?自升式平台的锚泊模式大部分自升式平台,只有三个锚,主要是在平台定位时用于调整平台位置,其锚泊夹角一般为120。°第五节井身结构设计井身结构设计是钻井设计的关键。其设计的基本步骤是:先遵循钻井设计的基本原则,依据已制定出的各种基础数据和已取得的各种资料,设计套管的下人深度和层次,再根据海洋钻井的特点和惯例,确定出井身结构。?地质提供的数据:岩性剖面及复杂井况提示,地层孔隙压力和破裂压力剖面,油气层深度及厚度,邻井有关资料。,与钻井工艺技术水平有密切的关系。主要为:(1)抽汲压力与激动压力允许值(Sb与S8);以当量密度表示,单位为克/厘米3,—般取:S==?(2)地层压裂安全增值(S):为防止预测的地层破裂压力偏低而定的安全余量,用当量密度表示,f取S=,单位为克/厘米。3:..(3)井涌条件允许值(S):此值是衡量井涌的大小,用当量密度表示,取S=,单位为克/厘米。3(4)压差允许值(△Pn与厶Pa):钻井液液柱压力与地层孔隙压力的最大压差允许值,分为正常压力井段和异常压力井段。压差过大,则容易造成压差卡钻,特别是卡套管,使作业无法正常进行。取△Pn=?(1700?2400磅/英寸),△Pa=?(2100?3100磅/英寸)。2二?套管层数与下人深度的设计方法及步骤设计方法为:先按井内压力系统平衡设计出各层套管的下入深度,然后再针对影响钻进的复杂地层作适当调整;设计由下往上进行,第一层套管的下入深度,取决于地质要求或井深。设计步骤从第一二层套管开始,具体如下:1?以井内压力系统平衡为基础,以压力剖面为依据进行设计已知第一层套管的下入深度,确定以上各层套管的下入深度,实质就是在两相邻套管鞋之间的裸眼内,一要保持压力系统平衡,即在起下钻过程中及井涌压井时不会压裂上部地层而发生井漏;二是在钻进和下套管时不会发生压差卡钻、卡套管、等复杂情况。(1)设计步骤①首先根据预测的将钻地层的孔隙压力和破裂压力数据,建立起以井深为纵坐标、以压力当量密度值为横坐标的压力曲线图(如图1-4所示);②确定设计数据;③根据地质设计和油气层位置确定生产套管,即第一层套管的下入深度H;④利用压力曲线图中最大地层孔隙压力和所应有的破裂压力,初选中间套管下入深度,经自下而上的压差卡钻校核后,确定中间套管下人深度Ha;⑤利用压力曲线图中中间套管鞋处地层破裂压力求最大允许的地层孔隙压力,初选下层套管下入深度,经自下而上的压差卡钻校核与破裂压力校核后,确定下层套管的下入深度;⑥根据中间套管鞋处地层孔隙压力确定上层套管的下入深度H;4⑦根据海洋钻井的特点,确定表层套管和导管的下入深度,即耳和⑧确定各层套管外水泥返高;⑨根据海洋钻井中常用的井身结构和计算得到的套管层数及下入深度,确定该井的井身结构。(2)设计方法①中间套管下入深度的设计:HoA?根据压力曲线图中最大地层孔隙压力,由下式计算所应有的地层破裂压力来初选中间套管下入深pmasW^WSSS(1-3)Kf3ikpmaxbfH3i:W—中间套管以下裸眼发生井涌时,在井内最大压裂梯度作用下,上部裸眼不被压3ik裂所应有的地层破裂压力当量密度,克/厘米。3W/厘米。3—中间套管以下裸眼预计最大地层孔隙压力当量密度,克pmaxS—抽汲压力当量密度,克/厘米3bS一地层破裂压力安全增值,克/厘米。F3H—发生井涌时最大地