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1、鄂尔多斯盆地大牛地气田DPH-81井钻井工程设计中国石油化工股份有限公司华北分公司二一三年五月鄂尔多斯盆地大牛地气田DPH-81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二一三年五月 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、 本井施工斜导眼完后，着陆点深度及水泥回填位置等均要根据地层变化作相关调整。为加快作业进度对回填部分斜导眼的轨迹符合率在满足中靶前提下不做严格要求；钻穿目的层后，可根据快速钻进的需要改变钻井方式和钻具组合。2、 二开下技术套管间隙较小，井队和
2、固定队应根据实钻情况制定完善的通井、下套管及固井措施，确保固井质量符合要求，特别注意下完套管后固井前循环钻井液排量要控制在环空返速在1.2m/s以上。3、 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。4、 表层套管常规固井或内插法均可，技术套管固井前钻井队充分作好井眼准备工作，通井正常后方可进行下套管作业，水泥浆性能试验要取现场水质进行检测。5、 本井完井管柱结合实钻情况和投产方式另行通知。6、本设计与工区钻井总体设计一并执行。中国石油化工股份有限
3、公司华北分公司2013年5月目 录1. 设计依据12. 地质概况13. 钻井主要设备44. 井身结构及套管程序55. 井眼轨道56. 专用工具及仪器设备117. 钻具组合、钻进参数及主要措施118. 钻头及水力参数设计159. 套管强度设计1610. 钻柱强度校核1711. 钻开水平段目的层技术措施1812. 测量方案及轨迹计算方法1813. 井身质量1914. 井控要求2015. 完井井口装置2416. 钻井完井液设计2417. 固井设计2918. 复杂情况对策3319. 设备管理要点3520. 健康、安全与环境管理要点3521. 施工进度预测3922. 钻井主要材料计划4023. 资料提交
4、401. 设计依据1.1 DPH-81井钻井地质设计1.2 DPH-81井设计引用的主要标准规范：1、SY/T5333-1996 钻井工程设计格式2、SY/T 5431-2008 井身结构设计方法3、SY/T 5435-2003 定向井轨道设计与轨迹计算4、SY/T 5088-2008 评定井身质量的项目和计算方法5、SY/T 5619-2009 定向井下部钻具组合设计方法6、SY/T 6426-2005 钻井井控技术规程7、Q/SH S0003.1-2004 石油天然气井工程安全技术规范8、SY/T 5724-2008 套管柱结构与强度设计9、SY/T 5480-2007 固井设计规范1.3
5、 鄂尔多斯盆地北部地区钻井工程总体设计方案1.4 根据邻井钻井资料及大牛地气田盒1气层水平井实钻资料。2. 地质概况2.1 钻井性质: 开发井（水平井）2.2 井口位置：DPH-81井井口位于位于大42井井口3.27方向887m处。2.2.1 地理位置：内蒙古自治区神木县尔林兔镇东葫芦素一队。DPH-81井井口位于位于大42井井口3.27方向887m处。2.2.2 构造位置：鄂尔多斯盆地伊陕斜坡东北部。2.2.3 坐标位置：井口，导眼及A、B靶点坐标见表1。表1 井口及靶点坐标项目井口导眼靶点A靶点B靶点X4323749.844323460.064323411.77 4322252.65Y19
6、396877.6719396955.3219396968.2619397278.84距井口方位/165.00165.00165.00距井口距离/300.00m350.00m1550.00m海 拔1240.53m/垂深/2459.00m2459.00m2465.00m斜深/2608.69m2658.03m3858.05m距砂顶/7.5m 8.7m 距砂底/11.5m 11.2m 2.3设计井深：井深3858.05m，垂深2465.00m。2.4设计方位：1652.5完钻层位：二叠系下统下石盒子组盒1段。2.6完钻原则：钻达设计B靶点。2.7完井方式：裸眼完井2.8地层孔隙压力预测气田地层孔隙压力
7、大致可分为二段，三叠系之上地层孔隙压力为正常压力系统，石炭系和二叠系为低压系统（图1）。图1 地层孔隙压力预测图2.9 地温梯度预测：根据大牛地气田多口井测试资料统计，大牛地气田地温梯度3.12/100m，预计本井井底温度为81.43。2.10 地层倾角预测：根据区域地质资料及实钻资料,预测本井地层倾角小于1。2.11 地理及环境资料2.11.1气象资料该地区常年干旱缺水，最高气温达40，最低气温达-30，年平均气温为7.2，平均年降水量为375mm。最大积雪厚度160mm，最大冻土深度1400mm。平均最多风向为南风，最大风速20.7m/s，平均风速2.3m/s。地震基本烈度为6度。2.11
8、.2地形地物该地区人烟稀少，经济落后，自然地理条件较差，地表为沙漠、低缓沙丘、草原，地面海拔一般为12301360m，平均海拔为1300m。大牛地气田北邻黄河和包兰铁路，气田内有210国道穿过，乡间公路交织成网，交通便利。2.12 DPH-81井钻遇地层简表（见表2）表2 DPH-81井地层预测简表地层系统垂深(m)垂厚(m)岩性简述界系统组段代号新生界第四系全新统Q450 50 浅棕黄色风积砂层。中生界白垩系下统志丹群K1z235 185 棕色砂岩与同色泥岩略等厚互层；底部为细砂岩。侏罗系中统安定组J2a410175 泥岩夹泥灰岩，底部为棕褐色细砂岩。直罗组J2z515 105 浅灰绿色砂岩
9、与灰绿、灰紫得瑟泥岩呈等厚互层，底部为灰白浅灰绿色含砾砂岩。中下统延安组J1-2y635 120 灰白、浅灰色砂岩与深灰色、灰黑色泥岩呈等厚互层夹煤层；下部为灰白色含砾粗砂岩。三叠系上统延长组T3y1258 623 灰白、灰绿色砂岩与同色泥岩互层。中统二马营组T2e1480 222 杂色砂岩与棕、灰紫色泥岩呈略等厚互层。下统和尚沟组T1h1619 139 棕、灰褐色泥岩与杂色砂岩略等厚互层。刘家沟组T1l1934 315 棕红、灰紫色泥岩与杂色砂岩略等厚互层。上古生界二叠系上统石千峰组P2sh2213 279灰褐、棕褐色泥岩与灰白紫灰灰绿色细砂岩不等厚互层。上石盒子组P2s2351 138棕褐
10、、紫褐色泥岩、粉砂质泥岩与浅棕灰、浅灰色细砂岩、泥质粉砂岩呈略等厚互层。下统下石盒子组盒3P1x3239140棕褐色泥岩、灰色粉砂质泥岩与浅灰色中砂岩、灰色泥质粉砂岩呈略等厚互层。盒2P1x2243342棕褐色泥岩、灰色粉砂质泥岩与灰白、浅灰色粗、细砂岩。盒1P1x1248047灰白色粗、中砂岩与灰色泥岩呈略等厚互层。山西组山2P1s2252848灰白、浅灰色砂砾岩、含砾粗砂岩、粗、中、细、粉砂岩、泥质粉砂岩与灰黑色泥岩、炭质泥岩呈不等厚互层。山1P1s1257951灰黑色泥岩、炭质泥岩与灰白、浅灰色含砾粗砂岩、粗、中、细砂岩呈略等厚互层，间夹多层煤。石炭系上统太原组太2C3t2259112顶
11、部为灰黑色炭质泥岩，其下为灰黑色泥岩、粉砂质泥岩、浅灰色含灰细砂岩呈等厚层。太1C3t1260615顶部为厚煤层，其下为浅灰色中、细砂岩与灰黑色泥岩呈等厚互层夹煤层。中统本溪组C2b26082灰色铝土岩、碳质泥岩。下古生界奥陶系下统马家沟组马五1-4O1m51-4262416(未穿）浅灰色含灰云岩。注：表中垂深、A靶点、B靶点均从地面起算，且均采用井口设计海拔1240.53m。3. 钻井主要设备钻井主要设备要满足钻井施工要求，满足环境保护要求。建议配备顶部驱动装置，钻井主要设备见表3。表3 钻井主要设备序号名称型号单位数量负荷(kN)功率(kW)备注1钻机ZJ50L部13150127钻杆300
12、0m89钻杆4000m2井架JJ315/45-D套13150K型，高度45m3提升系统天车TC315台13150游车YC350台13500大钩DG350台13500水龙头SL450台131504转盘ZP275台15850转速:最高195rpm5钻井液泵F-1600台21180最高压力35.0MPa6柴油机PZ12V190BBL-3台32430单机功率810kW7发电机1#VL436台2740单机功率370kW2#VL208台1208单机功率208kW8压风机风冷电动螺杆台29罐类加重下灰罐个2单灌体积10 m3钻井液储备罐个3单灌体积40 m3淡水储备罐个2单灌体积40 m3循环罐个5总体积2
13、60 m310井控装置环型防喷器FH35-35台1二开，三组合，负荷能力35.0MPa双闸板防喷器2FZ35-35台1压井放喷节流管汇YG-35JG/S3-35套1负荷能力35.0MPa11控制系统司钻控制台KQP6407+远控台1节流控制箱12振动筛1#ZS21.152/3P套14高频振动筛2#ZS21.152/3P套14高频振动筛13除砂器NCJ-227台12.2处理量227m3/h14除泥器NJ-861台12.215电动砂泵台116离心机LW355台118.517电磁涡轮刹车台118自动灌钻井液装置套119液压大钳Q10Y-M台120仪器及仪表钻井参数仪表套1泥浆参数仪表套121顶驱装置
14、4. 井身结构及套管程序依据本井钻井地质设计及井身结构设计方法（SY/T5431-2008）进行本井身结构和套管程序设计。一开采用311.2mm钻头钻至401米，下244.5mm套管封固第四系黄土层和志丹群砂砾和泥岩互层易漏、易垮塌层，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222.3mm钻头导眼钻至2900.91m，回填，侧钻点2555.56m，主井眼造斜一次击中A点，下177.8mm技术套管固井，为三开水平段安全施工提供有利条件，降低水平段施工风险。由于技术套管中存在气层，因此固井按生产套管固井实施，采用一次注水泥双凝水泥浆体系全井封固固井工艺。尾浆返至油气
15、层顶界以上300.0米，低密度水泥浆返至井口。三开水平段采用152.4mm钻头钻至B靶点，井身结构与套管程序设计见表4。 表4 井身结构与套管程序数据表开数井眼尺寸井深套管尺寸下深水泥返高一开311.2mm（12 1/4）401m 244.5mm（9 5/8） 400m地面二开导眼222.3mm（8 3/4）2900.91m有效水泥塞面井深2555.56m222.3mm（8 3/4）2658.03m177.8mm（7） 2658.03m地面三开152.4mm（6） 3858.05m裸眼完井 加强地层对比，经地质确认进入A靶点后实施着陆及水平井段至B靶点。5. 井眼轨道5.1 DPH-81井导眼
16、段井眼轨道设计导眼段井眼轨道设计见表5、表6、表7。表5 DPH-81井导眼段轨道参数井号：DPH-81（导眼）轨道类型：直-增-稳-降井深：2900.91m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 2610.19546.37165.002107.2573.07磁倾角 磁场强度 T磁偏角 收敛角 方位修正角 58.3854.76-4.4-0.75-3.65井口：X=4323749.84 Y=19396877.67靶导靶X=4323460.06 Y=19396955.32垂深:2459m闭合距:300m靶半径:30m备注：本井地磁参数由IDDS3.1软件计算所得，计算时间20
17、13年5月13日。表6 轨道参数井深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工具面靶点0.000.0000.000.000.000.000.000.002107.250.00165.002107.250.000.000.000.000.002555.5673.07165.002443.53249.17-240.6864.494.890.002608.6973.07165.002459.00300.00-289.7877.650.000.00导靶2855.9148.35165.002579.00513.96-496.44133.033.00180.002900.9143.8516
18、5.002610.19546.37-527.76141.423.00180.00表7 轨道各点数据井深m井斜角方位角垂深m水平位移m南北位移m东西位移m造斜率/30m备注0.000.00165.000.000.000.000.000.002107.250.00165.002107.250.000.000.000.002137.254.89165.002137.211.28-1.240.334.892167.259.78165.002166.965.11-4.931.324.892197.2514.67165.002196.2711.46-11.072.974.892227.2519.56165
19、.002224.9320.29-19.595.254.892257.2524.45165.002252.7431.52-30.458.164.892287.2529.34165.002279.4945.09-43.5511.674.892317.2534.23165.002304.9860.89-58.8115.764.892347.2539.12165.002329.0378.80-76.1120.404.892377.2544.01165.002351.4798.70-95.3325.554.892407.2548.90165.002372.13120.44-116.3331.174.89
20、2437.2553.79165.002390.87143.86-138.9537.234.892467.2558.68165.002407.54168.79-163.0443.694.892497.2563.57165.002422.02195.05-188.4050.494.892527.2568.46165.002434.21222.45-214.8757.584.892555.5673.07165.002443.53249.17-240.6864.494.89侧钻点2585.5673.07165.002452.27277.87-268.4071.920.002608.6973.07165
21、.002459.00300.00-289.7877.650.00导靶2638.6970.07165.002468.48328.46-317.2785.02-3.002668.6967.07165.002479.44356.39-344.2492.24-3.002698.6964.07165.002491.84383.70-370.6299.31-3.002728.6961.07165.002505.66410.32-396.34106.20-3.002758.6958.07165.002520.85436.19-421.32112.90-3.002788.6955.07165.002537.3
22、7461.22-445.51119.38-3.002818.6952.07165.002555.19485.36-468.82125.63-3.002848.6949.07165.002574.24508.53-491.20131.62-3.002855.9148.35165.002579.00513.96-496.44133.03-3.002885.9145.35165.002599.51535.84-517.58138.69-3.002900.9143.85165.002610.19546.37-527.76141.42-3.00井底5.2 DPH-81井导眼设计轨道垂直剖面图和水平投影图
23、（见图2和图3）图2 DPH-81井导眼设计轨道垂直剖面示意图图3 DPH-81井导眼设计轨道水平投影示意图5.3 DPH-81井主井眼轨道设计DPH-81井导眼段回填至有效水泥塞面2555.56m处开始侧钻，直至中A靶点。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，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点符合地质设计和调整地质设计要求。本井目的层为盒1气层，水平段也可能钻遇泥岩等易垮塌层，水平段轨迹调整遵循地质设计或调整设计要求，确保地质成果。轨道参数和井眼轨迹数据见表8、表9、表
24、10。表8 DPH-81井井眼轨道设计参数井号：DPH_81主井眼轨道类型：直-增-平井深：3858.05m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 2465.001550.00165.002107.2589.71磁倾角 磁场强度 T磁偏角 收敛角 方位修正角 58.3854.76-4.4-0.75-3.65井口：X=4323749.84 Y=19396877.67靶A X=4323411.77 Y=19396968.26垂深:2459m闭合距:350m闭合方位:165靶半高:1m靶半宽:10m靶A1 X=4323315.17 Y=19396994.14垂深:2459.5m
25、闭合距:450m闭合方位:165靶A2 X=4323218.58 Y=19397020.02垂深:2460m闭合距:550m闭合方位:165靶A3 X=4323121.99 Y=19397045.9垂深:2460.5m闭合距:650m闭合方位:165靶A4 X=4323025.4 Y=19397071.78垂深:2461m闭合距:749.99m闭合方位:165靶A5 X=4322928.8 Y=19397097.67垂深:2461.5m闭合距:850m闭合方位:165靶A6 X=4322832.21 Y=19397123.55垂深:2462m闭合距:950m闭合方位:165靶A7 X=4322
26、735.62 Y=19397149.43垂深:2462.5m闭合距:1050m闭合方位:165靶A8 X=4322639.03 Y=19397175.31垂深:2463m闭合距:1149.99m闭合方位:165靶A9 X=4322542.43 Y=19397201.19垂深:2463.5m闭合距:1250m闭合方位:165靶A10 X=4322445.84 Y=19397227.08垂深:2464m闭合距:1350m闭合方位:165靶A11 X=4322349.25 Y=19397252.96垂深:2464.5m闭合距:1450m闭合方位:165靶B X=4322252.65 Y=193972
27、78.84垂深:2465m闭合距:1550m闭合方位:165靶半高:1m靶半宽:30m备注：本井地磁参数由IDDS3.1软件计算所得，计算时间2013年5月13日。表9 轨道参数井深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工具面靶点0.000.0000.000.000.000.000.000.002107.250.00165.002107.250.000.000.000.000.002658.0389.71165.002459.00350.00-338.0790.594.890.00A2758.0389.71165.002459.50450.00-434.67116.470.0
28、00.00A12858.0389.71165.002460.00550.00-531.26142.350.000.00A22958.0389.71165.002460.50650.00-627.85168.230.000.00A33058.0389.71165.002461.00749.99-724.44194.110.000.00A43158.0489.71165.002461.50850.00-821.04220.000.000.00A53258.0489.71165.002462.00950.00-917.63245.880.000.00A63358.0489.71165.002462.
29、501050.00-1014.22271.760.000.00A73458.0389.71165.002463.001149.99-1110.81297.640.000.00A83558.0489.71165.002463.501250.00-1207.41323.520.000.00A93658.0489.71165.002464.001350.00-1304.00349.410.000.00A103758.0489.71165.002464.501450.00-1400.59375.290.000.00A113858.0589.71165.002465.001550.00-1497.194
30、01.170.000.00B表10 轨道各点数据井深m井斜角方位角垂深m水平位移m南北位移m东西位移m造斜率/30m备注0.000.00165.000.000.000.000.000.002107.250.00165.002107.250.000.000.000.00Kop2137.254.89165.002137.211.28-1.230.334.892167.259.77165.002166.965.10-4.931.324.892197.2514.66165.002196.2711.45-11.062.964.892227.2519.55165.002224.9320.27-19.585
31、.254.892257.2524.43165.002252.7431.50-30.438.154.892287.2529.32165.002279.5045.06-43.5211.664.892317.2534.21165.002304.9960.85-58.7715.754.892347.2539.09165.002329.0678.75-76.0620.384.892377.2543.98165.002351.5198.63-95.2725.534.892407.2548.87165.002372.18120.36-116.2631.154.892437.2553.75165.002390
32、.93143.77-138.8737.214.892467.2558.64165.002407.61168.69-162.9443.664.892497.2563.53165.002422.12194.94-188.3050.454.892527.2568.41165.002434.33222.33-214.7657.544.892557.2573.30165.002444.17250.67-242.1264.884.892587.2578.18165.002451.55279.73-270.2072.404.892617.2583.07165.002456.44309.32-298.7880
33、.064.892647.2587.96165.002458.78339.22-327.6687.804.892658.0389.71165.002459.00350.00-338.0790.594.89A2688.0389.71165.002459.15380.00-367.0598.350.002718.0389.71165.002459.30410.00-396.03106.120.002748.0389.71165.002459.45440.00-425.00113.880.002758.0389.71165.002459.50450.00-434.67116.470.00A12788.
34、0389.71165.002459.65480.00-463.65124.230.002818.0389.71165.002459.80510.00-492.62132.000.002848.0389.71165.002459.95540.00-521.60139.760.002858.0389.71165.002460.00550.00-531.26142.350.00A22888.0389.71165.002460.15580.00-560.24150.120.002918.0389.71165.002460.30610.00-589.21157.880.002948.0389.71165
35、.002460.45640.00-618.19165.650.002958.0389.71165.002460.50650.00-627.85168.230.00A32988.0389.71165.002460.65680.00-656.83176.000.003018.0389.71165.002460.80710.00-685.80183.760.003048.0389.71165.002460.95740.00-714.78191.530.003058.0389.71165.002461.00749.99-724.44194.110.00A43088.0389.71165.002461.
36、15779.99-753.42201.880.003118.0389.71165.002461.30809.99-782.39209.640.003148.0389.71165.002461.45839.99-811.37217.410.003158.0489.71165.002461.50850.00-821.04220.000.00A53188.0489.71165.002461.65880.00-850.02227.760.003218.0489.71165.002461.80910.00-878.99235.530.003248.0489.71165.002461.95940.00-9
37、07.97243.290.003258.0489.71165.002462.00950.00-917.63245.880.00A63288.0489.71165.002462.15980.00-946.61253.640.003318.0489.71165.002462.301010.00-975.58261.410.003348.0489.71165.002462.451040.00-1004.56269.170.003358.0489.71165.002462.501050.00-1014.22271.760.00A73388.0489.71165.002462.651080.00-1043.20279.530.003418.0489.71165.002462.801110.00-1072.17287.290.003448.0489.71165.002462.951140.00-1101.15295.050.003458.0389.71165.002463.001149.99-1110.81297.640.00A83488.03
