鉆井工程設計(石油、煤層氣)

1、v1、鉆井工程設計的基本內容、鉆井工程設計的基本內容v2、鉆井工程設計前的基礎資料、鉆井工程設計前的基礎資料 v3、井身結構設計、井身結構設計v4、鉆井液設計、鉆井液設計 v5、鉆柱與下部鉆具組合設計、鉆柱與下部鉆具組合設計v6、鉆井參數(shù)優(yōu)化設計、鉆井參數(shù)優(yōu)化設計 v7、井控與、井控與HSE設計設計v8、固井、完井工程設計、固井、完井工程設計 （1）確定合理的井身結構；）確定合理的井身結構；（2）選擇鉆機（設備）類型；）選擇鉆機（設備）類型；（3）鉆柱組合和強度設計；）鉆柱組合和強度設計；（4）鉆井參數(shù)設計；）鉆井參數(shù)設計；機械破巖參數(shù)：鉆頭類型、尺寸、數(shù)量、鉆壓、轉機械破巖參數(shù)：鉆頭類型、尺

2、寸、數(shù)量、鉆壓、轉速、沖洗液排量等；速、沖洗液排量等；鉆井液性能；鉆井液性能；水力參數(shù)設計。水力參數(shù)設計。（5）固井工程設計）固井工程設計固井要求；固井要求；套管柱強度設計；套管柱強度設計；水泥漿性能參數(shù)設計；水泥漿性能參數(shù)設計；流變學注水泥漿設計。流變學注水泥漿設計。（6）油氣井壓力檢測；）油氣井壓力檢測；（7）環(huán)境保護要求）環(huán)境保護要求（8）成本及材料預算；）成本及材料預算；（9）技術經(jīng)濟指標及時效分析。）技術經(jīng)濟指標及時效分析。1地質資料地質資料地質資料是鉆井工程設計的第一手資料，在收集地質資料是鉆井工程設計的第一手資料，在收集地質資料時主要收集設計井的地質分層、地層巖地質資料時主要收集

3、設計井的地質分層、地層巖性、可鉆性、研磨性、性、可鉆性、研磨性、故障提示故障提示、地層傾角、地層傾角、地地層壓力層壓力、破裂壓力破裂壓力等。等。 2完井方法和井身結構完井方法和井身結構在完井方法和井身結構確定過程中，要了解在完井方法和井身結構確定過程中，要了解設計井所在地區(qū)的各種完井方法和井身結構、設計井所在地區(qū)的各種完井方法和井身結構、施工和生產(chǎn)中的情況、各種完井方法和井身施工和生產(chǎn)中的情況、各種完井方法和井身結構的優(yōu)缺點。結構的優(yōu)缺點。 3鉆頭資料鉆頭資料收集收集35口設計區(qū)塊的全井實際鉆頭使用資口設計區(qū)塊的全井實際鉆頭使用資料，包括每只鉆頭的類型，所鉆地層井深、料，包括每只鉆頭的類型，所

4、鉆地層井深、層、段、主要巖性，鉆頭進尺、鉆頭工作時層、段、主要巖性，鉆頭進尺、鉆頭工作時間，主要技術參數(shù)（鉆壓、轉速、排量、鉆間，主要技術參數(shù)（鉆壓、轉速、排量、鉆井液密度），鉆頭磨損特點，鉆頭成本。井液密度），鉆頭磨損特點，鉆頭成本。 4鉆井液資料鉆井液資料收集收集12口井的鉆井液的資料，總結對分層口井的鉆井液的資料，總結對分層鉆井液性能的要求，使用過程中遇到的問題，鉆井液性能的要求，使用過程中遇到的問題，如何處理維護鉆井液性能，全井鉆井液材料如何處理維護鉆井液性能，全井鉆井液材料及及處理劑消耗處理劑消耗情況，鉆井液成本，鉆井液凈情況，鉆井液成本，鉆井液凈化系統(tǒng)情況、數(shù)量、規(guī)格、使用效果和存

5、在化系統(tǒng)情況、數(shù)量、規(guī)格、使用效果和存在問題。問題。 5技術參數(shù)技術參數(shù)收集收集35口井的鉆井技術參數(shù)資料（鉆壓、口井的鉆井技術參數(shù)資料（鉆壓、轉速、排量、鉆井液密度、泵壓、鉆頭尺轉速、排量、鉆井液密度、泵壓、鉆頭尺寸），同時，收集噴射鉆井資料，鉆具及井寸），同時，收集噴射鉆井資料，鉆具及井眼尺寸，鉆頭水眼尺寸，泵排量和泵壓，噴眼尺寸，鉆頭水眼尺寸，泵排量和泵壓，噴射鉆井的效果。射鉆井的效果。 6鉆具結構資料鉆具結構資料收集設計井油氣田的鉆頭尺寸與鉆具尺寸的收集設計井油氣田的鉆頭尺寸與鉆具尺寸的配合，常用鉆具尺寸、類型、鋼級、壁厚、配合，常用鉆具尺寸、類型、鋼級、壁厚、國別、合理使用鉆具的措施

6、，易斜井段所用國別、合理使用鉆具的措施，易斜井段所用的鉆具結構的的鉆具結構的防斜效果防斜效果，穩(wěn)定器的使用情況。，穩(wěn)定器的使用情況。7壓力控制資料壓力控制資料包括設計區(qū)塊各地層的包括設計區(qū)塊各地層的地層壓力值地層壓力值，所采用，所采用的附加壓力數(shù)值，井口裝置及防噴設備、規(guī)的附加壓力數(shù)值，井口裝置及防噴設備、規(guī)格、類型，除氣設備，除氣措施。格、類型，除氣設備，除氣措施。8套管柱設計及注水泥套管柱設計及注水泥收集設計井油田所用的各種載荷的安全系數(shù)、收集設計井油田所用的各種載荷的安全系數(shù)、設計方法，實際套管柱的區(qū)域、套管柱下部設計方法，實際套管柱的區(qū)域、套管柱下部結構，所用注水泥措施（替鉆井液速度，

7、隔結構，所用注水泥措施（替鉆井液速度，隔離液、水泥漿密度，速凝劑，緩凝劑，放壓離液、水泥漿密度，速凝劑，緩凝劑，放壓與環(huán)空蹩壓候凝，注水泥計算，水泥量附加與環(huán)空蹩壓候凝，注水泥計算，水泥量附加數(shù)，井徑擴大情況，注水泥泵壓的計算方法，數(shù)，井徑擴大情況，注水泥泵壓的計算方法，提高固井質量的措施與方法。）提高固井質量的措施與方法。）v定義定義 套管層次、套管下入深度以及井眼尺寸套管層次、套管下入深度以及井眼尺寸（鉆頭尺寸）與套管尺寸的配合。（鉆頭尺寸）與套管尺寸的配合。 v目的目的 保證安全、優(yōu)質、快速和經(jīng)濟地鉆達目的層保證安全、優(yōu)質、快速和經(jīng)濟地鉆達目的層v內容內容 下入套管層數(shù)下入套管層數(shù) 各層

8、套管的下入深度各層套管的下入深度 選擇合適的套管尺寸與鉆頭尺寸組合選擇合適的套管尺寸與鉆頭尺寸組合v井身結構設計的主要原則井身結構設計的主要原則 能有效保護礦層能有效保護礦層 能避免產(chǎn)生井漏、井噴、井塌、卡能避免產(chǎn)生井漏、井噴、井塌、卡鉆等井下復雜情況鉆等井下復雜情況, ,為全井安全、優(yōu)為全井安全、優(yōu)質、快速和經(jīng)濟地鉆進創(chuàng)造條件；質、快速和經(jīng)濟地鉆進創(chuàng)造條件； 當實際地層壓力超過預測值使井出當實際地層壓力超過預測值使井出現(xiàn)液流時，在一定范圍內，具有壓現(xiàn)液流時，在一定范圍內，具有壓井處理溢流的能力。井處理溢流的能力。v易坍塌地層、蠕變地層、塑性地層。如頁巖地層、易坍塌地層、蠕變地層、塑性地層。如

9、頁巖地層、泥巖地層、鹽巖地層、鹽膏層、煤層等泥巖地層、鹽巖地層、鹽膏層、煤層等v裂隙溶洞、破碎帶、不整合交接面型漏失地層裂隙溶洞、破碎帶、不整合交接面型漏失地層v含有毒氣體地層含有毒氣體地層v井位附近河流河床底部深度處、飲用水水源的地井位附近河流河床底部深度處、飲用水水源的地下水底部深度處下水底部深度處 導管導管 鉆表層井眼時，將鉆井液從地表引導到鉆臺平面上鉆表層井眼時，將鉆井液從地表引導到鉆臺平面上來。來。 表層套管表層套管 防止淺層水受污染，封閉淺層流砂、礫石層及淺層防止淺層水受污染，封閉淺層流砂、礫石層及淺層氣，支撐井口設備裝置，懸掛依次下入的各層套管氣，支撐井口設備裝置，懸掛依次下入的

10、各層套管的載荷。的載荷。 技術套管（中間套管）技術套管（中間套管） 封隔坍塌地層及高壓水層封隔坍塌地層及高壓水層 封隔不同的壓力體系封隔不同的壓力體系 繼續(xù)鉆井的需要繼續(xù)鉆井的需要 生產(chǎn)套管生產(chǎn)套管 為油氣水等生產(chǎn)提供流通通道為油氣水等生產(chǎn)提供流通通道 保護產(chǎn)層、分層測試、分層采油、分層改造保護產(chǎn)層、分層測試、分層采油、分層改造 尾管尾管 技術尾管技術尾管 生產(chǎn)尾管生產(chǎn)尾管 尾管回接尾管回接v 生產(chǎn)套管尺寸應滿足采油方面要求。根據(jù)生產(chǎn)層的產(chǎn)能、生產(chǎn)套管尺寸應滿足采油方面要求。根據(jù)生產(chǎn)層的產(chǎn)能、油管大小、增產(chǎn)措施及井下作業(yè)等要求來確定。油管大小、增產(chǎn)措施及井下作業(yè)等要求來確定。v 對于探井，要考

11、慮原設計井深是否要加深，地質上的變化對于探井，要考慮原設計井深是否要加深，地質上的變化會使原來的預告難于準確，是否要求井眼尺寸上留有余量會使原來的預告難于準確，是否要求井眼尺寸上留有余量以便增下中間套管，以及對巖心尺寸要求等。以便增下中間套管，以及對巖心尺寸要求等。v 要考慮到工藝水平，如井眼情況、曲率大小、井斜角以及要考慮到工藝水平，如井眼情況、曲率大小、井斜角以及地質復雜情況帶來的問題。并應考慮管材、鉆頭庫存規(guī)格地質復雜情況帶來的問題。并應考慮管材、鉆頭庫存規(guī)格等的限制。等的限制。 v 確定井身結構尺寸一般確定井身結構尺寸一般由內向外由內向外依次進行，首先確定生產(chǎn)依次進行，首先確定生產(chǎn)套管

12、尺寸，再確定下入生產(chǎn)套管的井眼尺寸，然后確定中套管尺寸，再確定下入生產(chǎn)套管的井眼尺寸，然后確定中層套管尺寸等，依此類推，直到表層套管的井眼尺寸，最層套管尺寸等，依此類推，直到表層套管的井眼尺寸，最后確定導管尺寸。后確定導管尺寸。v 生產(chǎn)套管根據(jù)采油方面要求來定?？碧骄畡t按照勘探方要生產(chǎn)套管根據(jù)采油方面要求來定?？碧骄畡t按照勘探方要求來定。求來定。v 套管與井眼之間有一定間隙，間隙過大則不經(jīng)濟，過小會套管與井眼之間有一定間隙，間隙過大則不經(jīng)濟，過小會導致下套管困難及注水泥后水泥過早脫水形成水泥橋。間導致下套管困難及注水泥后水泥過早脫水形成水泥橋。間隙值一般最小在隙值一般最小在9.512.7mm(

13、3/81/2in)范圍，最好為范圍，最好為19mm（3/4in）。）。 鉆井液設計需考慮的因素：鉆井液設計需考慮的因素： 地質條件地質條件泥漿選型、性能參數(shù)泥漿選型、性能參數(shù) 鉆孔結構參數(shù)、工藝方法等鉆孔結構參數(shù)、工藝方法等泥漿選型、參數(shù)泥漿選型、參數(shù) 不同孔段泥漿轉換兼顧性、經(jīng)濟性不同孔段泥漿轉換兼顧性、經(jīng)濟性 循環(huán)系統(tǒng)排布及固控設備狀況性能維護循環(huán)系統(tǒng)排布及固控設備狀況性能維護 測錄井及環(huán)保等其它要求限制性要求測錄井及環(huán)保等其它要求限制性要求 對工程的要求預防性措施對工程的要求預防性措施1）地層壓力（地應力）：孔隙壓力大，發(fā)）地層壓力（地應力）：孔隙壓力大，發(fā)生涌水、井噴等；地應力大，會出

14、現(xiàn)縮徑、坍塌，生涌水、井噴等；地應力大，會出現(xiàn)縮徑、坍塌，需采用加重泥漿?？紫秹毫π?，易漏失，采用氣體需采用加重泥漿?？紫秹毫π?，易漏失，采用氣體鉆進、充氣泥漿、泡沫泥漿等。鉆進、充氣泥漿、泡沫泥漿等。2）蒙脫石含量高的強水敏性地層，易產(chǎn)生）蒙脫石含量高的強水敏性地層，易產(chǎn)生膨脹縮徑、分散造漿。泥漿應具有低濾失量和強抑膨脹縮徑、分散造漿。泥漿應具有低濾失量和強抑制性能，需采用聚合物泥漿、鉀基泥漿等。制性能，需采用聚合物泥漿、鉀基泥漿等。v3）炭泥質千枚巖、綠泥石化等地層，遇水）炭泥質千枚巖、綠泥石化等地層，遇水易分散剝落，引起掉快及孔壁坍塌。泥漿應易分散剝落，引起掉快及孔壁坍塌。泥漿應具有低濾

15、失量、強封堵性和強抑制性，應適具有低濾失量、強封堵性和強抑制性，應適當提高泥漿密度。當提高泥漿密度。v4）鹽膏地層：如鹽巖、鉀鹽、光鹵石、芒）鹽膏地層：如鹽巖、鉀鹽、光鹵石、芒硝、天然堿、石膏等，易出現(xiàn)泥漿鹽侵、鈣硝、天然堿、石膏等，易出現(xiàn)泥漿鹽侵、鈣侵污染，易發(fā)生擴徑及孔壁坍塌等。應選用侵污染，易發(fā)生擴徑及孔壁坍塌等。應選用鹽水泥漿及復合鹽水泥漿等。鹽水泥漿及復合鹽水泥漿等。v5）高滲透性地層：如砂巖地層，易形成較厚泥餅，）高滲透性地層：如砂巖地層，易形成較厚泥餅，容易造成卡鉆。泥漿應具有較低濾失量、較低固相容易造成卡鉆。泥漿應具有較低濾失量、較低固相含量，良好的潤滑性能，并配備一定數(shù)量的解

16、卡劑。含量，良好的潤滑性能，并配備一定數(shù)量的解卡劑。v6）地層完整程度：完整地層，重點考慮流變性能及）地層完整程度：完整地層，重點考慮流變性能及潤滑性能。松散、破碎地層，鉆井液應具有適當?shù)臐櫥阅?。松散、破碎地層，鉆井液應具有適當?shù)拿芏?，保證對孔壁具有足夠的支撐；粘度、切力不密度，保證對孔壁具有足夠的支撐；粘度、切力不能太低，返速不能太高，以免沖刷孔壁；膠凝強度能太低，返速不能太高，以免沖刷孔壁；膠凝強度不能太大，避免起下鉆及開泵時壓力波動大抽垮或不能太大，避免起下鉆及開泵時壓力波動大抽垮或壓漏地層。壓漏地層。v 7）孔隙、裂隙發(fā)育地層：孔隙或裂隙大小，是確定堵漏）孔隙、裂隙發(fā)育地層：孔隙或裂

17、隙大小，是確定堵漏方法及施工工藝的重要依據(jù)。方法及施工工藝的重要依據(jù)。v 8）地層溫度梯度：高溫地層，泥漿應具有良好的抗溫性）地層溫度梯度：高溫地層，泥漿應具有良好的抗溫性能。凍土層或寒冷地區(qū)，采用抗低溫泥漿，或采取必要的能。凍土層或寒冷地區(qū)，采用抗低溫泥漿，或采取必要的保溫措施。保溫措施。v 9）地質年代、地層埋藏深度也是判斷復雜情況、進行鉆）地質年代、地層埋藏深度也是判斷復雜情況、進行鉆井液設計的重要依據(jù)。如泥頁巖地層，年代古老且埋藏較井液設計的重要依據(jù)。如泥頁巖地層，年代古老且埋藏較深可能已失去水敏特性；石膏地層，深可能已失去水敏特性；石膏地層，200米以淺的石膏含米以淺的石膏含結晶水的

18、幾率很高，結晶水的幾率很高，200米已深的石膏多不含結晶水。米已深的石膏多不含結晶水。v 斜孔、水平孔，對泥漿的懸浮與攜帶、泥漿的潤滑性能要斜孔、水平孔，對泥漿的懸浮與攜帶、泥漿的潤滑性能要求嚴格。求嚴格。v 勘探孔：油氣、非常規(guī)油氣、鉀鹽等勘探，應考慮沖洗液勘探孔：油氣、非常規(guī)油氣、鉀鹽等勘探，應考慮沖洗液對測錄井及取心質量的影響，以及密度、封堵等對儲層的對測錄井及取心質量的影響，以及密度、封堵等對儲層的影響。影響。v 孔徑大?。簩δ酀{流動速度的影響，需考慮攜帶及循環(huán)對孔徑大?。簩δ酀{流動速度的影響，需考慮攜帶及循環(huán)對孔壁沖蝕作用的影響?？妆跊_蝕作用的影響。v 套管下深：下套管之后，可以改變

19、泥漿類型和工藝參數(shù)。套管下深：下套管之后，可以改變泥漿類型和工藝參數(shù)。v 孔深：隨著深度的增加，減摩降阻作用越重要?？咨睿弘S著深度的增加，減摩降阻作用越重要。v全面鉆進，巖屑量大，要考慮泥漿的攜巖能力。全面鉆進，巖屑量大，要考慮泥漿的攜巖能力。v孔底動力鉆具：對泥漿流變性、固相含量及潤滑孔底動力鉆具：對泥漿流變性、固相含量及潤滑性要求較高。同時應考慮對處理孔內事故的影響，性要求較高。同時應考慮對處理孔內事故的影響，如孔內動力鉆具對掃孔的影響。如孔內動力鉆具對掃孔的影響。v繩索取心鉆進：較低的粘度、切力及固相含量，繩索取心鉆進：較低的粘度、切力及固相含量，良好的潤滑性能有助于防止繩鉆鉆桿內壁結垢

20、，良好的潤滑性能有助于防止繩鉆鉆桿內壁結垢，降低環(huán)空壓力，減小壓力激動的影響。降低環(huán)空壓力，減小壓力激動的影響。v 循環(huán)系統(tǒng)：循環(huán)系統(tǒng)：v 應有利于泥漿維護。如循環(huán)槽排布影響泥漿性能維護。應有利于泥漿維護。如循環(huán)槽排布影響泥漿性能維護。v 應有利于環(huán)保。應有利于環(huán)保。v 有利于特殊情況處理。有利于特殊情況處理。v 泥漿泵的泵送能力。泥漿泵的泵送能力。v 是否有固控系統(tǒng)。對固控系統(tǒng)使用提出要求，若無固控系是否有固控系統(tǒng)。對固控系統(tǒng)使用提出要求，若無固控系統(tǒng)，應提出應對措施。統(tǒng)，應提出應對措施。v 不同孔段泥漿轉換：既滿足施工要求，又要避免泥漿浪費不同孔段泥漿轉換：既滿足施工要求，又要避免泥漿浪費

21、v 工程要求：工程要求：v 具有良好的防塌、防漏、保護氣層等能力。具有良好的防塌、防漏、保護氣層等能力。v 應有利于安全、優(yōu)質、高效鉆進。應有利于安全、優(yōu)質、高效鉆進。v 應有利于環(huán)境保護。應有利于環(huán)境保護。v 應有利于發(fā)現(xiàn)和保護儲層（如氣、油、水）。應有利于發(fā)現(xiàn)和保護儲層（如氣、油、水）。v 應有利于取心及其它地質資料錄取。應有利于取心及其它地質資料錄取。v 應有利于復雜情況的預防和處理。應有利于復雜情況的預防和處理。v 鉆井液設計對操作的要求：鉆井液設計對操作的要求：v 避免不當操作誘發(fā)孔內事故。避免不當操作誘發(fā)孔內事故。v（1） 異常壓力地層異常壓力地層v（2） 松散地層松散地層v（3）

22、破碎（硬脆碎）地層）破碎（硬脆碎）地層v（4） 水敏性地層水敏性地層v（5） 溶蝕（或稱水溶）性地層溶蝕（或稱水溶）性地層v（6）漏失地層）漏失地層v孔隙壓力大地應力：易發(fā)生涌（氣、水孔隙壓力大地應力：易發(fā)生涌（氣、水等）、坍塌、掉塊、鉆孔縮徑，易導致井等）、坍塌、掉塊、鉆孔縮徑，易導致井噴、埋鉆、卡鉆。需加重鉆井液噴、埋鉆、卡鉆。需加重鉆井液v地層壓力低地層：地層壓力低地層：易發(fā)生漏失。采用低密易發(fā)生漏失。采用低密度循環(huán)流體。度循環(huán)流體。v液柱壓力大于（或等于）地層孔隙壓力液柱壓力大于（或等于）地層孔隙壓力不涌不涌v液柱壓力大于（或等于）地層坍塌壓力液柱壓力大于（或等于）地層坍塌壓力不塌不塌

23、v液柱壓力大于（或等于）導致地層塑性變形的徑液柱壓力大于（或等于）導致地層塑性變形的徑v向壓力向壓力不縮徑不縮徑v環(huán)空壓力小于地層的壓裂壓力環(huán)空壓力小于地層的壓裂壓力不壓裂地層不壓裂地層v主要結構形狀為碎屑狀和顆粒狀。主要結構形狀為碎屑狀和顆粒狀。v無膠結或膠結性差。巖石中含少量（或不含）泥無膠結或膠結性差。巖石中含少量（或不含）泥質成分。質成分。v埋藏深度淺（一般在埋藏深度淺（一般在01000m），因此地層結），因此地層結構松散、成巖性差。第四系松散沉積層，如無膠構松散、成巖性差。第四系松散沉積層，如無膠結的粉砂、流砂和風化層。滲透性強。結的粉砂、流砂和風化層。滲透性強。v具有膠結性差、孔壁

24、機械強度低、滲透性強特點，具有膠結性差、孔壁機械強度低、滲透性強特點，易發(fā)生孔壁坍塌縮徑卡鉆事故。易發(fā)生孔壁坍塌縮徑卡鉆事故。v滲透性強的地層，適時添加隨鉆封堵材料，滲透性強的地層，適時添加隨鉆封堵材料，v控制失水量，以防形成厚泥皮造成粘附卡鉆?？刂剖?，以防形成厚泥皮造成粘附卡鉆。v適當?shù)恼扯群捅门帕?，防止孔壁被沖蝕。適當?shù)恼扯群捅门帕?，防止孔壁被沖蝕。v密度較一般地層高，有利于孔壁穩(wěn)定。密度較一般地層高，有利于孔壁穩(wěn)定。v注意提鉆的抽吸作用造成孔壁坍塌，薄弱孔注意提鉆的抽吸作用造成孔壁坍塌，薄弱孔段避免帶內管提下鉆。段避免帶內管提下鉆。v避免在孔壁薄弱地層長時間循環(huán)鉆井液。避免在孔壁薄弱

25、地層長時間循環(huán)鉆井液。v特點：無膠結、有裂縫、坍塌壓力大。特點：無膠結、有裂縫、坍塌壓力大。v技術措施：增加膠結、充填裂縫，提高孔技術措施：增加膠結、充填裂縫，提高孔壁強度。提高液柱支撐力。壁強度。提高液柱支撐力。v及時充填裂縫，是破碎地層孔壁穩(wěn)定的核及時充填裂縫，是破碎地層孔壁穩(wěn)定的核心?？刂剖啃??？刂剖?5ml。v適當提高鉆井液的粘度，控制排量，防止適當提高鉆井液的粘度，控制排量，防止沖刷。沖刷。v有坍塌掉塊現(xiàn)象時適時提高鉆井液密度。有坍塌掉塊現(xiàn)象時適時提高鉆井液密度。v注意提下鉆時的抽吸和擠壓作用造成孔壁注意提下鉆時的抽吸和擠壓作用造成孔壁坍塌和鉆孔漏失。坍塌和鉆孔漏失。v孔壁薄

26、弱時應避免帶內管起下鉆?？妆诒∪鯐r應避免帶內管起下鉆。v特征：含蒙脫石、高嶺石、綠泥石等粘土特征：含蒙脫石、高嶺石、綠泥石等粘土礦物。產(chǎn)生澎脹壓力、增加地層塑性，降礦物。產(chǎn)生澎脹壓力、增加地層塑性，降低地層強度。低地層強度。v技術措施：降低泥漿濾失量，提高鉆井液技術措施：降低泥漿濾失量，提高鉆井液的抑制性能，增強泥漿吸附、交聯(lián)及包被的抑制性能，增強泥漿吸附、交聯(lián)及包被作用，封堵孔壁毛細管通。作用，封堵孔壁毛細管通。v溶蝕性地層以氯化鈉鹽層最為典型，其他還有鉀溶蝕性地層以氯化鈉鹽層最為典型，其他還有鉀鹽、石膏、芒硝、天然堿、光鹵石及溢晶石等。鹽、石膏、芒硝、天然堿、光鹵石及溢晶石等。v存在問題：

27、縮徑塑性變形和蠕變流動；鹽膏層中存在問題：縮徑塑性變形和蠕變流動；鹽膏層中所含石膏層和鈣芒硝的膨脹；鹽的溶解造成擴徑所含石膏層和鈣芒硝的膨脹；鹽的溶解造成擴徑和巖礦心采取率低；飽和鹽水由于溫度差別引起和巖礦心采取率低；飽和鹽水由于溫度差別引起的重結晶，影響打撈；鹽下部泥頁巖引起的復雜的重結晶，影響打撈；鹽下部泥頁巖引起的復雜問題；異常壓力問題。問題；異常壓力問題。v采用飽和（或欠飽和）鹽水泥漿、油基泥漿；采用飽和（或欠飽和）鹽水泥漿、油基泥漿；v鹽的種類以鹽礦體成分而定。鹽的種類以鹽礦體成分而定。v添加鹽重結晶抑制劑預防結晶，影響巖心打撈。添加鹽重結晶抑制劑預防結晶，影響巖心打撈。v必要時采用

28、較高比重泥漿；必要時采用較高比重泥漿；v不影響鹽礦心檢測。如鉀鹽礦，禁用含不影響鹽礦心檢測。如鉀鹽礦，禁用含K+材料。材料。v加強劃眼和擴眼。加強劃眼和擴眼。常用參數(shù)：常用參數(shù)： 密度密度 流變參數(shù)：漏斗粘度、表觀粘度、塑性粘度、流變參數(shù)：漏斗粘度、表觀粘度、塑性粘度、動切力、靜切力動切力、靜切力 濾失量、泥餅厚度濾失量、泥餅厚度 pH值值 含砂量、固相含量含砂量、固相含量v鉆井液密度是確保安全、快速鉆進和保護油鉆井液密度是確保安全、快速鉆進和保護油氣層的一個十分重要的參數(shù)。氣層的一個十分重要的參數(shù)。v利用密度的作用，調節(jié)鉆井液孔內靜液柱壓利用密度的作用，調節(jié)鉆井液孔內靜液柱壓力，達到對孔壁的

29、支撐作用。起到防涌、防力，達到對孔壁的支撐作用。起到防涌、防噴、防漏、防縮徑、掉塊、坍塌的效果。噴、防漏、防縮徑、掉塊、坍塌的效果。v根據(jù)地質設計中的壓力預測值根據(jù)地質設計中的壓力預測值+附加值確定。附加值確定。v附加值為：附加值為：0.050.15 ，氣體：，氣體：0.070.15。v鉆井液的流變性是指在外力作用下，鉆井液發(fā)鉆井液的流變性是指在外力作用下，鉆井液發(fā)生流動和變形的特性。鉆井液的流變性與攜巖、生流動和變形的特性。鉆井液的流變性與攜巖、孔壁穩(wěn)定、機械鉆速和環(huán)空水力參數(shù)計算等密孔壁穩(wěn)定、機械鉆速和環(huán)空水力參數(shù)計算等密切相關，是鉆井液最重要的性能之一。切相關，是鉆井液最重要的性能之一。

30、v漏斗粘度：用漏斗粘度計測量，計量單位秒漏斗粘度：用漏斗粘度計測量，計量單位秒（s）。）。v粘度高：對孔壁沖刷小，膠結作用強，有利于松散破碎粘度高：對孔壁沖刷小，膠結作用強，有利于松散破碎地層孔壁穩(wěn)定；懸浮、攜帶能力強；有利于減緩漏失。地層孔壁穩(wěn)定；懸浮、攜帶能力強；有利于減緩漏失。但易引起較大的環(huán)空壓力；鉆進效率低；利于固相控制；但易引起較大的環(huán)空壓力；鉆進效率低；利于固相控制；鉆作業(yè)時抽汲作用強?？妆谛纬商摵衲嗥?。適用于松散、鉆作業(yè)時抽汲作用強?？妆谛纬商摵衲嗥?。適用于松散、破碎、漏失地層及顆粒大懸浮攜帶困難地層。破碎、漏失地層及顆粒大懸浮攜帶困難地層。v粘度低：環(huán)空壓力?。汇@進效率高；利

31、于巖屑地表沉降；粘度低：環(huán)空壓力小；鉆進效率高；利于巖屑地表沉降；孔壁清潔，利于防卡。但易形成紊流，對孔壁沖刷大，孔壁清潔，利于防卡。但易形成紊流，對孔壁沖刷大，不利于松散破碎地層孔壁穩(wěn)定。對繩索取心鉆進有利。不利于松散破碎地層孔壁穩(wěn)定。對繩索取心鉆進有利。v無固相鉆井液：小于無固相鉆井液：小于20sv一般低固相泥漿：一般低固相泥漿：2025sv需要加重，需將粘度提高至需要加重，需將粘度提高至25s左右左右v粘土層：粘土層：2030sv粘附性強的粘土層：粘附性強的粘土層：30sv松散、破碎地層：松散、破碎地層：2540sv穩(wěn)定地層：無需控制濾失量。穩(wěn)定地層：無需控制濾失量。v硬脆碎地層：硬脆碎

32、地層：API濾失量濾失量15ml。v強滲透性地層（如砂巖等松散地層）：強滲透性地層（如砂巖等松散地層）：vAPI濾失量濾失量10ml。v水敏性地層：水敏性地層： API濾失量濾失量6ml。v泥皮厚度：泥皮厚度： 0.5mm。v裸眼孔段施工周期越長濾失量應控制越低裸眼孔段施工周期越長濾失量應控制越低v含砂量：含砂量：0.5%。vpH值：值： 通常為通常為810，水敏性地層不宜太高。，水敏性地層不宜太高。v同一裸眼井段上部高壓下部低壓時，密度不能降同一裸眼井段上部高壓下部低壓時，密度不能降低，及時加入合適的堵漏材料，提高地層的承壓低，及時加入合適的堵漏材料，提高地層的承壓能力，確保上部井壁穩(wěn)定和下

33、部不漏失。上部低能力，確保上部井壁穩(wěn)定和下部不漏失。上部低壓下部高壓時，鉆下部地層之前，對上部地層進壓下部高壓時，鉆下部地層之前，對上部地層進行承壓堵漏，保能夠承受壓穩(wěn)下部地層所需要的行承壓堵漏，保能夠承受壓穩(wěn)下部地層所需要的最高密度（大排量循環(huán)不漏）。最高密度（大排量循環(huán)不漏）。v造漿材料（膨潤土）、加重材料（石灰石粉）、造漿材料（膨潤土）、加重材料（石灰石粉）、 無機處理劑（純堿、燒堿等）、降濾失劑（腐無機處理劑（純堿、燒堿等）、降濾失劑（腐植酸鈉等）、降粘劑（磺化單寧）植酸鈉等）、降粘劑（磺化單寧）v增粘劑（羧甲基纖維素）、抑制劑又稱防塌劑增粘劑（羧甲基纖維素）、抑制劑又稱防塌劑（磺化瀝

34、青）、（磺化瀝青）、 絮凝劑（聚丙烯酰胺）、潤滑絮凝劑（聚丙烯酰胺）、潤滑劑（石墨、石蠟）、封堵劑、泡沫劑與消泡劑。劑（石墨、石蠟）、封堵劑、泡沫劑與消泡劑。vv自然沉降法（泥漿坑、沉淀池、泥漿槽）自然沉降法（泥漿坑、沉淀池、泥漿槽）v稀釋法稀釋法v替換部分原漿法替換部分原漿法v化學絮凝（無機鹽、高分子聚合物等）化學絮凝（無機鹽、高分子聚合物等）v機械清除法固控設備（離心機、除泥器、機械清除法固控設備（離心機、除泥器、除砂器及振動篩等）除砂器及振動篩等）v 合理的鉆柱設計是確保優(yōu)質、快速、安全鉆井的重要條件。合理的鉆柱設計是確保優(yōu)質、快速、安全鉆井的重要條件。尤其是對深井鉆井，鉆柱在井下的工作

35、條件十分復雜與惡尤其是對深井鉆井，鉆柱在井下的工作條件十分復雜與惡劣，鉆柱設計就顯得更加重要。劣，鉆柱設計就顯得更加重要。v 鉆柱設計包括鉆柱尺寸選擇和強度設計兩方面內容。在設鉆柱設計包括鉆柱尺寸選擇和強度設計兩方面內容。在設計中，一般遵循以下兩個原則：計中，一般遵循以下兩個原則：v 滿足強度（抗拉強度、抗擊強度等）要求，保證鉆柱安全滿足強度（抗拉強度、抗擊強度等）要求，保證鉆柱安全工作；工作；v 盡量減輕整個鉆柱的重力，以便在現(xiàn)有的抗負荷能力下鉆盡量減輕整個鉆柱的重力，以便在現(xiàn)有的抗負荷能力下鉆更深的井。更深的井。（1）組成鉆柱各工具的規(guī)范及特性參數(shù)（查）組成鉆柱各工具的規(guī)范及特性參數(shù)（查閱

36、相關手冊）；閱相關手冊）；（2）井身結構；）井身結構；（3）井眼的垂直剖面圖和水平投影圖；）井眼的垂直剖面圖和水平投影圖；（4）設計地層分層及故障提示；）設計地層分層及故障提示；（5）地層分層。）地層分層。 1鉆柱的設計與計算鉆柱的設計與計算（1）鉆鋌柱的設計與計算；）鉆鋌柱的設計與計算；（2）桿柱的設計與計算。）桿柱的設計與計算。2鉆柱的受力分析與強度校核鉆柱的受力分析與強度校核（1）鉆井過程中各種應力的計算；）鉆井過程中各種應力的計算；（2）危險斷面的校核。）危險斷面的校核。3下部鉆具組合設計下部鉆具組合設計（1）鐘擺鉆具組合設計（糾偏）；）鐘擺鉆具組合設計（糾偏）；（2）滿眼鉆具組合設計

37、（扶正器）；）滿眼鉆具組合設計（扶正器）；（3）滿眼一鐘擺鉆具組合設計；）滿眼一鐘擺鉆具組合設計；（4）震擊器與減震器的安放設計。）震擊器與減震器的安放設計。1鉆鋌柱的設計鉆鋌柱的設計 （1）鉆鋌尺寸的確定）鉆鋌尺寸的確定 （2）鉆鋌長度的確定）鉆鋌長度的確定 2鉆桿的設計鉆桿的設計 （1）鉆桿設計所必需的參數(shù)包括設計下入深度、井眼尺寸、）鉆桿設計所必需的參數(shù)包括設計下入深度、井眼尺寸、鉆井液密度、抗拉安全系數(shù)、鉆鋌長度、外徑及鉆桿規(guī)范鉆井液密度、抗拉安全系數(shù)、鉆鋌長度、外徑及鉆桿規(guī)范等級等。等級等。（2）最大允許靜拉載荷）最大允許靜拉載荷Pa的確定的確定（3）確定鉆桿的規(guī)格、壁厚、材質）確定

38、鉆桿的規(guī)格、壁厚、材質v鉆柱軸向應力的計算鉆柱軸向應力的計算 v鉆柱外擠應力的計算鉆柱外擠應力的計算 v鉆柱彎曲應力的計算鉆柱彎曲應力的計算 v鉆柱剪應力的計算鉆柱剪應力的計算 v危險斷面的強度校核危險斷面的強度校核 下部鉆具組合設計的基本原則：下部鉆具組合設計的基本原則：（1）能有效地控制井斜全角變化率及井斜角，從而保證井）能有效地控制井斜全角變化率及井斜角，從而保證井身質量；身質量；（2）鉆頭工作的穩(wěn)定性高，并能施加較大的鉆壓，有利于）鉆頭工作的穩(wěn)定性高，并能施加較大的鉆壓，有利于提高鉆速；提高鉆速；（3）為了起下鉆順利并降低費用，在可能的條件下盡量簡）為了起下鉆順利并降低費用，在可能的條

39、件下盡量簡化鉆具組合；化鉆具組合；（4）對于定向井斜井段的下部鉆具組合則主要應滿足井眼）對于定向井斜井段的下部鉆具組合則主要應滿足井眼軌跡控制的特別要求。軌跡控制的特別要求。鉆頭選型原則鉆頭選型原則v （1）選擇哪種型號、規(guī)格的鉆頭，最重要的依據(jù)就是地層。）選擇哪種型號、規(guī)格的鉆頭，最重要的依據(jù)就是地層。設計者應從地質部門提供的地層柱狀剖面圖上找到巖性描述，設計者應從地質部門提供的地層柱狀剖面圖上找到巖性描述，根據(jù)所鉆巖石的機械性能，包括巖石硬度、塑脆性、研磨性、根據(jù)所鉆巖石的機械性能，包括巖石硬度、塑脆性、研磨性、可鉆性等數(shù)據(jù)，作為選擇鉆頭類型的依據(jù)?？摄@性等數(shù)據(jù)，作為選擇鉆頭類型的依據(jù)。v

40、 （2）不同的鉆頭類型，其破巖機理及適用的地層有所不同，）不同的鉆頭類型，其破巖機理及適用的地層有所不同，設計者應對各種類型鉆頭的工作原理有充分的了解，這是合設計者應對各種類型鉆頭的工作原理有充分的了解，這是合理選擇鉆頭的重要環(huán)節(jié)。理選擇鉆頭的重要環(huán)節(jié)。v （3）對設計井所在地區(qū)已使用的鉆頭資料進行詳細分析、）對設計井所在地區(qū)已使用的鉆頭資料進行詳細分析、評價，作為鉆頭選型的比較標準，這是合理選擇和使用好鉆評價，作為鉆頭選型的比較標準，這是合理選擇和使用好鉆頭的重要依據(jù)。頭的重要依據(jù)。v 鉆頭選型的原則是使鉆頭的每米成本最低。目標函數(shù)：單位鉆頭選型的原則是使鉆頭的每米成本最低。目標函數(shù)：單位進

41、尺成本。進尺成本。v 鉆具組合鉆具組合1：215.9mmPDC鉆頭鉆頭+178mm液動潛孔錘液動潛孔錘+單單流閥流閥+158.8mm鉆鋌鉆鋌2根根+214mm扶正器扶正器+158.8mm鉆鉆鋌鋌1根根+214mm扶正器扶正器+158.8mm鉆鋌鉆鋌21根根+158.8mm隨鉆震擊器隨鉆震擊器+158.8mm鉆鋌鉆鋌2根根+旁通閥旁通閥+127mm加重鉆桿加重鉆桿15根根+127mm鉆桿鉆桿v 鉆具組合鉆具組合2：215.9mm牙輪鉆頭牙輪鉆頭+178mm液動潛孔錘液動潛孔錘+單單流閥流閥+158.8mm鉆鋌鉆鋌2根根+214mm扶正器扶正器+158.8mm鉆鉆鋌鋌1根根+214mm扶正器扶正器+158.8mm鉆鋌鉆鋌21根根+158.8mm隨鉆震擊器隨鉆震擊器+158.8mm鉆鋌鉆鋌2根根+旁通閥旁通閥+127mm加重鉆桿加重鉆桿15根根+127mm鉆桿鉆桿 v鉆井工程的總目標：以最低的成本鉆出高鉆井工程的總目標：以最低的成本鉆出高質量的井眼質量的井眼.v影響鉆速和鉆頭壽命的因素：影響鉆速和鉆頭壽命的因素：v （1）不可控因素）不可控因素 v 是指客觀存在的因素，如所鉆的地層、巖性、儲層埋藏深是指客觀存在的因素，如所鉆的地層、巖性、儲層埋藏深度以及地層壓力等。度以及地層壓力等。v （2）可控因素）可控因素 v 可進行人為調節(jié)的因素