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1、鄂尔多斯盆地红河油田HH73P89井钻井工程设计中国石油化工股份有限公司华北分公司二零一三年九月鄂尔多斯盆地红河油田HH73P89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： 周建山审批人：中国石油化工股份有限公司华北分公司二零一三年九月设 计 审 批 意 见原则上同意该单井设计,同时提出以下意见和要求，请一并执行。1、钻井队要认真地进行设计的技术交底，提前做好邻井资料的收集与对比，根据实钻情况做好各种复杂情况应急预案与处理措施或方案。2、本井部分层段存在井漏风险，实钻过程中请参考邻井资料，做好防漏、堵漏预案。堵漏要做到早发现早处理，堵漏
2、结束要做承压试验，不留后患。3、定向作业和井眼轨迹控制由定向技术服务方负责，钻井队要积极搞好配合。实钻过程中，钻具组合、钻井参数及钻头类型的选择可根据实际情况进行适当调整，确保井身质量和井眼轨迹符合设计要求。4、37井区HH37P3井长8油层有H2S产出，36井区HH36P42井长8油层有CO产出，要认真做好H2S、CO等窒息性气体的监测和防范工作。5、实钻中要加强钻井液管理，特别是延安组煤层、长7油页岩的防塌问题。正常钻进期间，要密切注视振动筛岩屑返出情况，同时加强短起下钻清除岩屑床。水平段钻遇泥岩，纯泥岩段超出10m且没有原油溢流情况下，钻井液密度可提高至1.10-1.15g/cm3 。6
3、、加强钻具管理和探伤，定期倒换钻具，防止钻具事故。7、强化钻井液失水控制，确保井壁稳定井眼畅通。下技术套管时，下部井段可适当减少套管扶正器数据，保证技术套管顺利下入，技术套管尽量下至井底，原则上口袋不大于2米。8、技术套管全返固井，管串短套管按油开处二开结构井下套管通知和工程技术处关于定位短节要求执行，替浆时注意注浆压力控制防止压漏地层。9、其它要求执行钻井工程总体方案要求。华北分公司工程技术处 2013年09月16日目 录1.设计依据12.地质概况13.钻井主要设备54.井身结构设计55.井眼轨道设计66.专用工具及仪器设备127.钻具组合、钻进参数及主要措施128.推荐钻头及水力参数设计1
4、79.套管强度设计1810.钻柱强度校核1911.钻进目的层技术措施2012.测量方案及轨迹计算方法2013.井身质量要求2114.井控要求2215.环境保护2716.钻井液设计2917.固井设计3818.重点施工措施4419.设备管理要点4620.安全技术管理的几项规定4621.施工进度预测4722.钻井主要材料计划4823.钻井资料提交49附录：工程应急预案49HH73P89井钻井工程设计（2013.09）1.设计依据1.1 HH73P89井钻井地质设计1.2 HH73P89井主要的引用标准、规范和规定（1）SY/T 5431-2008 井身结构设计方法（2）SY/T 5088-2008
5、钻井井身质量控制规范（3）SY/T 5234-2004 优选参数钻井基本方法及应用（4）SY/T 5964-2006 钻井井控装置组合配套安装调试与维护（5）SY/T 6426-2005 钻井井控技术规程（6）SY/T 5480-2007 固井设计规范（7）SY/T 5955-2004 定向井井身轨迹质量（8）SY/T 6276-2010 石油天然气工业健康、安全与环境管理体系（9）SY/T 5435-2003 定向井轨道设计与轨道计算（10）SY/T 5172-2007 直井井眼轨迹控制技术规范（11）Q/SH 0082-2007 水平井钻井工程设计要求（12）井控管理规定与实施细则（华北分
6、公司2011年修订）（13）钻井井控实施细则（华北分公司2011年修订）（14）中国石油化工集团公司石油与天然气井井控管理规定（试行）1.3邻井钻井资料及红河油田水平井实钻资料根据邻井实钻情况，该井在钻入第四系时注意防塌、防涌；白垩系、侏罗系时加密对井斜角测量防止井斜；在华池组至洛河组井段防缩径卡钻；直罗组砂岩层防涌水、泥岩防剥落造成卡钻；在环河组可能有盐层发育，提前做好钻井液处理，防止缩径卡钻；延安组控制好钻井液密度防止煤层防掉块、井壁坍塌；水平段有可能钻遇泥岩夹层，防泥岩剥落。2.地质概况2.1 钻井性质：评价井（水平井）2.2 井口位置2.2.1 地理位置：甘肃省镇原县中原乡上杜村刘家洼
7、组，井口位于HH73P14井井口144713方向506.50m处。2.2.2 构造位置：鄂尔多斯盆地天环坳陷南端。2.3 坐标：井口、导眼靶点、A靶点、B靶点坐标，见表1。表1 HH73P89井口、导眼靶点、A和B靶点坐标XY井口3934569.4436414512.18导眼靶点3934865.7336414465.18A靶点3934865.7336414465.18B靶点3935705.2436414332.02*A、B靶点海拔采用井口海拔高度1343.62m（为放样数据）。*A、B靶点目的层均为长813油层，由于地下地质情况不确定性强，预测的深度和厚度与实际可能存在误差，在实钻过程中要加强
8、对比，及时进行校正。2.4 设计井深 导眼垂深2474.37m，导眼斜深2582.73m； B靶点垂深2372.62m，B靶点斜深3390.97m。2.5 设计方位设计方位为35059132.6 目的层位 导 眼：三叠系延长组长81 水平段：三叠系延长组长8132.7 完钻层位 导 眼：三叠系延长组长92 水平段：三叠系延长组长8132.8 完钻原则 导眼钻穿长91底，无油气显示留足30m口袋完钻（斜深）； 水平段钻达设计B靶点，目的层水平段长850m。2.9 完井方式套管完井2.10 地层压力/温度预测根据红河油田邻井红河105井DST资料，压力系数取0.919，预测本井钻遇长813目的层地
9、层压力为21.33MPa，预测本井为常压井。根据红河105井试油结果，地温梯度为2.63/100m，地面温度平均11，预计本井井底温度为76.22。2.11 钻井目的、任务（1） 开展红河油田73井区长813水平井工程工艺试验；（2）评价红河油田73井区长813油藏水平井开发的技术及经济可行性；（3）评价红河油田73井区长813油层水平井单井产能；（4）验证地质评价成果。2.12 井控及硫化氢风险提示（1）钻井井控风险评价根据中石化石油与天然气井井控管理规定和华北石油局、华北分公司井控管理规定与实施细则（2011年修订）的有关规定的要求：本井为水平井,井控风险分级为中风险井；本井压力系数取0.
10、919，介于0.9至1.07之间，地层压力系数分级为常压井，但在钻井过程中要注意防范井底压力突然大幅增加所带来的风险；HH37P3井延长组长8油层钻进过程中有H2S产出，含量为24ppm,在30mg/m3（20ppm）150mg/m3（100ppm）之间，井控风险分类为危害井。（2）本井为评价井，通过分析邻井、邻区数据，及本区内有钻井的情况，预测本井、本层属于流体常压、中-高风险、危害井。（3）钻开油气层前现场施工单位必须进行井控安全措施交底，根据实钻情况进行H2S气体检查和防控。2.13 地理及环境资料2.13.1 气象资料该地区气温年较差和日较差较大，最高温度可达37.2，最低温度可降到-
11、20.8，年平均气温712，年平均降水量为4001000mm，且大都集中于79月份。春夏多吹东南风，秋冬多吹西北风，风力一般为二至三级，最大七至八级。2.13.2 地形地物区内人口众多，为农业大县。属黄土塬复杂地形，海拔10541486m，塬、梁、茆、沟纵横交错，地形高差数米至数百米。主要河流有茹河、洪河、泾河，并发育有支流。区内县城之间、县乡之间有公路贯穿，交通较为便利。2.14 钻遇地层预测HH73P89井钻遇地层预测见表2。表2 HH73P89井钻遇地层预测简表地 层垂深(m)垂厚(m)海拔(m)岩 性 描 述系统组段油层组第四系全新统265.4265.41078.2灰黄色黄土层,底部棕
12、色砂砾层。白垩系下统志丹群罗汉洞组533.4268.0810.2棕黄、棕色细、中、粗砂岩与褐色泥岩呈不等厚互层。环河组1113.4580.0230.2灰色泥岩、粉砂质泥岩夹灰色泥质粉砂岩、细砂岩，局部具石膏薄层。华池组1243.4130.0100.2灰褐、灰色泥岩与棕褐色泥质粉砂岩、灰褐色中砂岩呈不等厚互层。洛河-宜君组1516.7273.3-173.1棕、棕灰色中砂岩与褐色泥岩呈略等厚互层。侏罗系中统安定组1781.7265.0-438.1 褐、棕褐、紫褐色泥岩、粉砂质泥岩与棕、棕灰、棕红色细砂岩呈等厚互层。直罗组2025.7244.0-682.1 上部为灰绿色泥岩、粉砂质泥岩与浅灰色细砂岩
13、呈等厚互层；下部为浅灰色粗、细砂岩与灰色泥岩呈略等厚互层。下统延安组2115.689.9-772.0 深灰色泥岩、灰黑色炭质泥岩与浅灰色细砂岩、中砂岩、含砾粗砂岩呈略等厚互层夹多层煤。三叠系上统延长组第三段长4+52147.732.1-804.1深灰、灰黑色泥岩与浅灰色细、粉砂岩呈略等厚互层。长62260.6112.9-917.0 深灰色泥岩、粉砂质泥岩与浅灰色细砂岩、泥质粉砂岩呈等厚互层。长72332.672.0-989.0 深灰、灰黑色泥岩、粉砂质泥岩与浅灰色细砂岩、泥质粉砂岩呈等厚互层，底部为灰黑色油页岩。第二段长812383.651.0-1040.0浅灰色细砂岩、泥质粉砂岩与深灰色泥岩
14、、粉砂质泥岩呈等厚互层。长822403.319.7-1059.7深灰色泥岩、粉砂质泥岩与浅灰色细砂岩、泥质粉砂岩、粉砂岩等厚互层。长912449.846.5-1106.2灰黑、深灰色泥岩、粉砂质泥岩与浅灰色细砂岩、粉砂岩不等厚互层。长922479.830.0-1136.2深灰色泥岩与浅灰色细砂岩呈略等厚互层。注：表中垂深、A靶点、B靶点均从地面起算，且均采用井口海拔1343.62 m（为放样数据）。3.钻井主要设备ZJ-40钻机以上相应的配套设备。4.井身结构设计根据本井钻井地质设计及井身结构设计方法（SY/T 5431-2008）进行本井井身结构和套管程序设计。一开采用311.2mm钻头钻至
15、301m，下244.5mm套管封固第四系黄土层和罗汉洞组，进入基岩2050m，不少于300m。表层套管推荐采用常规固井工艺，要求水泥浆返至地面，保证固井质量。二开采用215.9mm钻头钻完导眼；导眼井底至导眼靶点以上50m井段，保证封固质量；上水泥塞段：在导眼造斜点附近，水泥塞高度统一控制在150m，造斜点上100m，造斜点下50m，保证封固质量；回填后采用215.9mm钻头钻至B点，下139.7mm生产套管固井。固井采用一次注水泥双凝水泥浆体系全井封固固井工艺，尾浆返至油层顶界以上200.0m，低密度水泥浆返至井口。井身结构与套管程序设计见表3和图1。表3 井身结构和套管程序设计表开数井眼尺
16、寸井深套管尺寸下深水泥返高一开311.2mm301m244.5mm300m地面二开导眼215.9mm1784.84m上水泥塞段：侧钻点上100m，侧钻点下50m下水泥塞段：导眼靶点上下各50m215.9mm2582.73m主井眼215.9mm2084.27m139.7mm3388.97m地面215.9mm3390.97m图1 HH73P89井井身结构设计图5.井眼轨道设计5.1 HH73P89井导眼井身剖面设计HH73P89井导眼井身剖面设计（见表4，表5，表6）。表4 HH73P89井导眼轨道参数井号：HH73P89导眼轨道类型：直-增-稳井深：2582.73m井底垂深 m井底闭合距 m井底
17、闭合方位 造斜点 m最大井斜角 2474.37374.39350.991784.8435.00磁倾角 磁场强度 T磁偏角 收敛角 方位修正角 54.2053.09-3.15-0.55-2.60井口：X=3934569.44 Y=36414512.18导眼靶点 X=3934865.73 Y=36414465.18垂深:2368.12m闭合距:299.99m靶半径:30m备注：本井地磁参数计算时间2013年9月16日，计算软件为IDDS 3.1表5 HH73P89井导眼轨道剖面设计井深m井斜角方位角垂深m水平位移m南北m东西m造斜率/30m备注0.000.0000.000.000.000.000.
18、001784.840.00350.991784.840.000.000.000.00造斜点2084.8435.00350.992066.5388.8287.72-13.913.502453.0235.00350.992368.12299.99296.29-47.000.00导眼靶点2552.7335.00350.992449.80357.19352.78-55.960.00长91底2582.7335.00350.992474.37374.39369.77-58.660.00导眼井底表6 HH73P89井导眼轨道各点数据井深m井斜角方位角垂深m水平位移m南北m东西m造斜率/30m备注0.000.
19、00350.990.000.000.000.000.001784.840.00350.991784.840.000.000.000.00造斜点1814.843.50350.991814.820.920.90-0.143.501844.847.00350.991844.693.663.62-0.573.501874.8410.50350.991874.348.228.12-1.293.501904.8414.00350.991903.6514.5914.41-2.293.501934.8417.50350.991932.5222.7322.45-3.563.501964.8421.00350.9
20、91960.8332.6232.22-5.113.501994.8424.50350.991988.5044.2243.67-6.933.502024.8428.00350.992015.4057.4956.78-9.013.502054.8431.50350.992041.4472.3771.48-11.343.502084.8435.00350.992066.5388.8287.72-13.913.502114.8435.00350.992091.10106.02104.71-16.610.002144.8435.00350.992115.67123.23121.71-19.310.002
21、174.8435.00350.992140.25140.44138.70-22.000.002204.8435.00350.992164.82157.64155.70-24.700.002234.8435.00350.992189.40174.85172.69-27.390.002264.8435.00350.992213.97192.06189.69-30.090.002294.8435.00350.992238.55209.27206.68-32.790.002324.8435.00350.992263.12226.47223.68-35.480.002354.8435.00350.992
22、287.70243.68240.67-38.180.002384.8435.00350.992312.27260.89257.67-40.870.002414.8435.00350.992336.85278.10274.66-43.570.002444.8435.00350.992361.42295.30291.66-46.260.002453.0235.00350.992368.12299.99296.29-47.000.00导眼靶点2483.0235.00350.992392.69317.20313.28-49.700.002513.0235.00350.992417.27334.4133
23、0.28-52.390.002543.0235.00350.992441.84351.62347.27-55.090.002552.7335.00350.992449.80357.19352.78-55.960.00长91底2582.7335.00350.992474.37374.39369.77-58.660.00导眼井底HH73P89井导眼轨道垂直剖面图和水平投影图见图2，图3。图2 HH73P89井导眼轨道垂直剖面图图3 HH73P89井导眼轨道水平投影图5.2 HH73P89井主井眼轨道设计HH73P89井导眼段回填至有效水泥塞面1784.84m处，钻至2084.27m处开始定向钻进。
24、井眼轨迹设计以有利于提高机械钻速、有利于降低摩阻、有利于着陆点的控制和水平段井眼轨迹调整为原则，兼顾后期采油作业。实际钻井过程中，根据施工情况施工队可对造斜点井深，造斜段造斜率做适当调整，保证井眼轨迹平滑，保证A点符合地质设计和补充地质设计要求。井眼轨道参数见表7、表8和表9。表7 HH73P89井主井眼轨道参数井号：HH73P89轨道类型：直-增-稳-增-平井深：3390.97m井底垂深 m井底闭合距 m井底闭合方位 造斜点 m最大井斜角 2372.621150.00350.992084.2789.71磁倾角 磁场强度 T磁偏角 收敛角 方位修正角 54.2053.09-3.15-0.55-
25、2.60井口：X=3934569.44 Y=36414512.18靶A X=3934865.73 Y=36414465.18垂深:2368.12m闭合距:299.99m闭合方位:350.99靶半高:1.5m靶半宽:10m靶A1 X=3934964.5 Y=36414449.52垂深:2368.62m闭合距:400m闭合方位:350.99靶半高:1.5m靶半宽:10m靶A2 X=3935063.27 Y=36414433.85垂深:2369.12m闭合距:500m闭合方位:350.99靶半高:1.5m靶半宽:10m靶A3 X=3935162.03 Y=36414418.19垂深:2369.62m
26、闭合距:600m闭合方位:350.99靶半高:1.5m靶半宽:10m靶A4 X=3935260.8 Y=36414402.52垂深:2370.12m闭合距:700m闭合方位:350.99靶半高:1.5m靶半宽:10m靶A5 X=3935359.56 Y=36414386.86垂深:2370.62m闭合距:800m闭合方位:350.99靶半高:1.5m靶半宽:10m靶A6 X=3935458.33 Y=36414371.19垂深:2371.12m闭合距:900m闭合方位:350.99靶半高:1.5m靶半宽:10m靶A7 X=3935557.09 Y=36414355.52垂深:2371.62m闭
27、合距:1000m闭合方位:350.99靶半高:1.5m靶半宽:10m靶A8 X=3935655.86 Y=36414339.86垂深:2372.12m闭合距:1100m闭合方位:350.99靶半高:1.5m靶半宽:10m靶B X=3935705.24 Y=36414332.02垂深:2372.62m闭合距:1150m闭合方位:350.99靶半高:1.5m靶半宽:10m备注：本井地磁参数计算时间2013年9月16日，计算软件为IDDS 3.1。表8 HH73P89井主井眼剖面参数井深m井斜角方位角垂深m水平位移m南北m东西m狗腿度/30m备注0.000.0000.000.000.000.000.
28、002084.270.00350.992084.270.000.000.000.00造斜点2388.9665.00350.992327.68155.07153.15-24.306.402425.1165.00350.992342.96187.83185.51-29.430.002540.9589.71350.992368.12299.99296.29-47.006.40A2640.9689.71350.992368.62400.00395.06-62.660.00A12740.9789.71350.992369.12500.00493.83-78.330.00A22840.9689.71350
29、.992369.62600.00592.59-93.990.00A32940.9789.71350.992370.12700.00691.36-109.660.00A43040.9689.71350.992370.62800.00790.12-125.320.00A53140.9789.71350.992371.12900.00888.89-140.990.00A63240.9789.71350.992371.621000.00987.65-156.660.00A73340.9789.71350.992372.121100.001086.42-172.320.00A83390.9789.143
30、50.972372.621150.001135.80-180.160.34B表9 HH73P89井主井眼轨道各点数据井深m井斜角方位角垂深m水平位移m南北m东西m造斜率/30m备注0.000.00350.990.000.000.000.000.002084.270.00350.992084.270.000.000.000.00造斜点2114.276.40350.992114.211.671.65-0.266.402144.2712.80350.992143.776.676.59-1.056.402174.2719.20350.992172.6014.9414.75-2.346.402204.2
31、725.60350.992200.3226.3726.04-4.136.402234.2732.00350.992226.5940.8140.31-6.396.402264.2738.40350.992251.1058.0957.38-9.106.402294.2744.80350.992273.5278.0077.04-12.226.402324.2751.20350.992293.58100.2899.05-15.716.402354.2757.60350.992311.04124.66123.12-19.536.402384.2764.00350.992325.66150.84148.9
32、8-23.636.402388.9665.00350.992327.68155.07153.15-24.306.402418.9665.00350.992340.36182.26180.01-28.560.002425.1165.00350.992342.96187.83185.51-29.430.002455.1171.40350.992354.10215.67213.01-33.796.402485.1177.80350.992362.06244.58241.56-38.326.402515.1184.20350.992366.75274.20270.81-42.966.402540.95
33、89.71350.992368.12299.99296.29-47.006.40A2570.9589.71350.992368.27329.99325.92-51.710.002600.9589.71350.992368.42359.99355.55-56.410.002630.9589.71350.992368.57389.99385.18-61.110.002640.9689.71350.992368.62400.00395.06-62.660.00A12670.9689.71350.992368.77430.00424.69-67.380.002700.9689.71350.992368
34、.92460.00454.32-72.080.002730.9689.71350.992369.07490.00483.94-76.780.002740.9789.71350.992369.12500.00493.83-78.330.00A22770.9789.71350.992369.27530.00523.46-83.030.002800.9789.71350.992369.42560.00553.09-87.730.002830.9789.71350.992369.57590.00582.72-92.430.002840.9689.71350.992369.62600.00592.59-
35、93.990.00A32870.9689.71350.992369.77630.00622.22-98.690.002900.9689.71350.992369.92660.00651.85-103.390.002930.9689.71350.992370.07690.00681.48-108.090.002940.9789.71350.992370.12700.00691.36-109.660.00A42970.9789.71350.992370.27730.00720.99-114.360.003000.9789.71350.992370.42760.00750.62-119.060.00
36、3030.9789.71350.992370.57790.00780.25-123.760.003040.9689.71350.992370.62800.00790.12-125.320.00A53070.9689.71350.992370.77830.00819.75-130.030.003100.9689.71350.992370.92860.00849.38-134.730.003130.9689.71350.992371.07890.00879.01-139.430.003140.9789.71350.992371.12900.00888.89-140.990.00A63170.978
37、9.71350.992371.27930.00918.52-145.700.003200.9789.71350.992371.42960.00948.15-150.400.003230.9789.71350.992371.57990.00977.78-155.100.003240.9789.71350.992371.621000.00987.65-156.660.00A73270.9789.71350.992371.771030.001017.28-161.370.003300.9789.71350.992371.921060.001046.91-166.070.003330.9789.713
38、50.992372.071090.001076.54-170.770.003340.9789.71350.992372.121100.001086.42-172.320.00A83370.9789.37350.982372.361130.001116.05-177.02-0.343390.9789.14350.972372.621150.001135.80-180.16-0.34B根据钻遇层位情况，调整轨迹，并经地质确认进行A靶点着陆及水平段施工，HH73P89井主井眼轨道垂直剖面图和水平投影图（图4，图5）。图4 HH73P89井主井眼轨道垂直剖面图图5 HH73P89井主井眼轨道水平投影图
39、6.专用工具及仪器设备专用工具配套由定向服务方根据井身结构和工艺要求自行配置。7.钻具组合、钻进参数及主要措施7.1 开钻前要求7.1.1 严格按要求安装设备，达到平、稳、正、全、灵、牢，调整转盘、天车、井口中心在同一铅垂线上，偏差小于10mm，正常试运转2h，并经验收合格后，方可正式开钻。7.1.2 开钻前要认真贯彻设计，对地质、工程、钻井液、固井、完井等设计进行技术交底，贯彻重点技术措施，并按设计要求做好开钻前的各项准备工作。7.1.3 要求地面“四级”净化设备配备齐全，包括振动筛2台、除砂器1台、除泥器1台、离心机1台。7.1.4 开钻前挖好一个深2.53m直径2m的圆井，下入0.508m2.5m（直径下深）的铁桶，环空用水泥混凝土固好，钻台底至沉砂池的排浆循环坑要用水泥抹好。钻台底四周要用水泥抹平，保证一开排浆畅通，以防基础坍塌，不均匀下沉。7.2一开井段7.2.1 井段：0.00301m7.2.2 地层：第四系，白垩系罗汉洞组上部
