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1、O/SY中国石油天然气集团有限公司企业标准Q/SY020402023固井工程设计报告规范Specificationforcementingengineeringdesignreport2023-12-27发布20240201实施中国石油天然气集团有限公司发布前言111范围12规范性引用文件13术语和定义14固井工程设计报告I附录A（资料性）固井工程设计报告示例7参考文献29-XX.-A刖三本文件按照GB/T1.12020标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。本文件由中国石油天然气集团有限公司标准化委员会石油工程技术专业标准化技术委员会提出并归口。本文件起草单位：工程技术
2、研究院、油气和新能源分公司、油田技术服务有限公司（工程技术分公司）、长庆油田分公司、西南油气田分公司、长城钻探工程有限公司、川庆钻探工程有限公司、渤海钻探工程有限公司。本文件主要起草人：靳建洲、李勇、魏风奇、王圣明、陈志勇、陈力力、马勇、李成全、孙宝玉、吴阳、和建勇、郑睿、王贵富。曲从锋、于永金。齐奉忠、赵殊勋、张艺杰、江乐。本文件审查专家：张松杰刘梅全、杨建永、栗克、陈世春、蒋海涛、刘文鹏、马广来、阎卫军、张振华、孔令军、白璟、周华安、寇明富、程东、岳砚华、聂明虎、周树合、李祥银、李杰、何军、万明庆、周英操、徐显广、李亮亮、张雅静、周胜鹏。固井工程设计报告规范1范围本文件规定了技术套（尾）管
3、、生产套（尾）管固井工程设计报告的编制要求。本文件适用于技术套（尾）管、生产套（尾）管固井工程设计报告的编制。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件，不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。SY/T5088钻井井身质量控制规范3术语和定义本文件没有需要界定的术语和定义。4固井工程设计报告1.1 1封面简述固井工程设计的基本信息，包括但不限于井号、井型、井别、开次、套管尺寸、油气井类型、构造名称、建设单位、施工单位、设计单位、日期。固井工程设计报告示例见附录A。1.2 审核审批
4、页简述各单位部门审查、审核、审批意见和审查、审核、审批人签字，主要包括设计单位初审、钻探公司审查、建设单位审核、油（气）田公司审批等。可根据实际需求修改审核审批的单位或部门。1.3 目录包括固井工程设计报告各章条的编号、标题与页码。1.4 设计依据1.4.1 概要性文件简述本固井工程设计依据的概要性文件，如地质设计、钻井工程设计、区城相关技术规定等。1.4.2 地质分层与压力分布包括但不限于地层名称、垂深加）、垂厚（m）、孔隙压力系数、坍塌压力系数、漏失压力系数、破裂压力系数、岩性描述。4.4.3油、气、水、盐层位置简述油、气、水、盐层的顶深（m）、底深（m）、垂厚（m）等。4.4.4钻井资料
5、4.4.4.1 井包括但不限于：a）常规数据：开次、套管层次、钻深（m）、钻头直径（mm）、套管外径（mm）、套管壁厚（mm）、套管顶深（m）、套管底深（m）、水泥返深（m）、工程阻位深度（m）;b）其他需额外标注数据：分级固井需额外标注“分级箍深度（m）”，尾管固井需额外标注“悬挂器深度（m）”，定向井、水平井需额外标注“造斜点深度（m）”“入窗点深度（m）”，水平井需额外标注“水平段长（m）”；c）井身结构图。4.4.4.2包括但不限于：a）井斜数据：包括但不限于测深（m）、井斜角（“）、方位角（）、垂深（m）、狗腿角（）30m.北坐标（m）、东坐标（m）、水平位移（m）;b）井眼轨迹垂直
6、投影图、井眼轨迹水平投影图，符合SY/T5088规定的直井可以不作此项要求。4.4.4.3 井径数据包括但不限于：a）井径数据：井段顶深（m）、底深（m）、井径（mm）、环容（1.Zm）、段环容（rrP）、累计环容（nV）;b）井径图。4.4.4.4 裸眼段测斜、井径数据分析包括但不限于：a）裸眼段测斜数据分析：裸眼段最大井斜角（）及井深（m）、最大狗腿角（）30m及井深（m）,符合SYfr5088规定的直井可以不作此项要求：b）裸眼段井径数据分析：最大井径段（m）及最大井径（mm）、最小井径段（In）及最小井径（mm）。4.4.4.5 井径环容分析包括但不限于平均井径（mm）、平均井径扩大率
7、魏）、平均环容（1./m）、段长（m）、段环容加3）、累计环容（a?）。4.4.4.6 井;简述地层温度（C）,宜提供12口邻井同井深或同层位的井温数据。4.4.4.7 钻井液性能主要包括：a）基本性能：应结合油田公司规定及现场实际进行参数测定；b）流变性能：主要包括六速数值、塑性黏度（mPas）、动切力（Pa）、流性指数、稠度系数（Pa-sw）等。4.4.4.8 钻具组合简述当前开次最后一趟钻或下套管前通井的钻具类型、尺寸、数量等。4.4.4.9 钻井参数主要包括：a）钻进参数：主要包括钻压（I）转速（7mm）、排量（1./s）、泵压（MPa）等；b）钻井泵参数：主要包括缸径（mm）、额定压
8、力（MPa）、泵冲排量（1./冲）、泵效（）等。4.4.4.10 钻井复杂简述起下钻遇阻、遇卡与落物、井塌与漏失、溢流、井涌、井喷等复杂情况。4.5 固井目的、难点及措施4.5.1 固井目的简述当前开次的固井目的。4.5.2 固井技术难点简述下套管、注替水泥浆、水泥浆候凝等过程中的难点。4.5.3 固井措施要求简述通井、下套管、固井前循环、注替水泥浆、水泥浆候凝等过程中的技术措施。4.6 套管柱与扶正器4.6.1 管串组合简述当前开次管串类型、尺寸、数量，管串类型包括但不限于套管、浮鞋、浮箍。4.6.2 套管强度校核套管强度校核应包含下列数据信息：a）几何尺寸与强度数据：包括但不限于顶深（m）
9、、底深（m）、外径（丽）、壁厚（丽）、钢级、扣型、公称质量（kgm）抗拉强度（kN）、抗挤强度（MPa）抗内压强度（MPa）;b）强度校核结果：包括但不限于抗拉安全系数、抗挤安全系数、抗内压安全系数；O强度校核条件：主要包括强度计算模型、轴向载荷计算条件、外挤载荷计算条件、内压载荷计算条件等；d）强度校核曲线图：包括但不限于套管三轴抗拉强度、三轴抗挤强度、三轴抗内压强度校核曲线图。4.6.3 上扣扭矩套管上扣扭矩参照SY/T5412中的相关规定执行。根据实际需求选择是否添加此项内容。4. 6.4扶正器安放和居中度扶正器安放和居中度应包含下列数据信息。a）扶正器安放：简述安放井段的顶深（m）、底
10、深（m）、扶正器类型、扶正器外径（mm）、扶正器间距（m）、扶正器数量（个）等，根据实际需求选择是否添加此项内容，符合SY/T5088规定的直井可以不作此项要求。b）居中度分析：1）居中度分析，简述扶正器下深On）、扶正器间距（m）、井斜角（）、扶正器类型、扶正器外径（mm）、居中度（%）等，根据实际需求选择是否添加此项内容，符合SY/T5088规定的直井可以不作此项要求；2）绘制居中度分析曲线图。4.7 套管下入模拟4.7.1 波动压力模拟波动压力模拟的基础参数，主要包括套管外径（mm）、钻井液黏附系数、钻井液密度（g/cm）钻井液静切力（Pa）、钻井液流变模式、套管下入速度（min根）、套
11、管下入加速度瓜）等。根据实际需求选择是否添加此项内容。绘制波动压力与环空液柱总压力曲线图。根据实际需求选择是否添加此项内容。4.7.2 套管串刚度分析计算通井钻具组合与套管用的刚度比，判断套管申是否可以顺利下入。根据实际需求选择是否添加此项内容，符合SY/T5088规定的直井可以不作此项要求。4.7.3 可通过的最大井眼曲率计算采用美国石油协会（AmeriCanPetroleumInstitute,API）国际钻井承包商协会（TntennatiOnalAssociationofDrillingContraCtOrS,IADC）等方法计算允许套管串通过的最大井眼曲率（）30mo根据实际需求选择是
12、否添加此项内容，符合SY/T5088规定的直井可以不作此项要求。4.7.4 大钩载荷预测4.7.4.1 大钩载荷预测的计算计算的条件参数主要包括：a）套管与扶正器参数：扶正器长度（m）、重合段套管段长（m）、套管下入速度（min根）等；b）漂浮接箍条件参数：是否优选漂浮接箍、是否安放漂浮接箍、漂浮接箍安放位置（m）等；c）摩阻参数：裸眼段摩阻系数最小值及最大值、重合段摩阻系数等；d）钻井液条件参数：钻井液类型、是否考虑钻井液黏度影响等；e）其他条件参数：计算步长（m）、曲线条数、是否加载实测钩载、是否加载屈曲计算结果等。根据实际需求选择是否添加此项内容，符合SY/T5088规定的直井可以不作此
13、项要求。4.7.4.2 大钩或荷预测的绘图套管下放大钩载荷（kN）、套管上提大钩载荷（kN）、转盘扭矩（Nm）、轴向力（kN）、钻井液黏滞力（kN）、漂浮接箍位置优化（m）等曲线图。根据实际需求选择是否添加此项内容，符合SY/T5088规定的直井可以不作此项要求。4.8 注水泥设计4.8.1 前置液设计包括但不限于前置液的名称、密度（gem2）、用量血3）、占（裸眼）环空高度）、配方。4.8.2 水泥浆设计水泥浆设计应包含名称、密度（g/cm2）、返深（In）及下列数据信息：a）水泥浆用量：包括但不限于水泥浆的理论用量（n?）、附加百分比（%）、附加量（n?）、附加后用量（m3）ob）水泥浆配
14、方：包括但不限于水泥浆的具体配方组成。c）水泥浆基本性能：主要包括水泥浆的水灰比、实验温度（C）实验压力（MPa）.API失水量（m1.）、游离液（%）、沉降稳定性（g/cn?）、初始稠度（Be）、抗压强度（MPa）、稠化时间（min）、混合流体相容性稠化时间（min）等。抗压强度、稠化时间、混合流体相容性稠化时间的取值，参照SY/T6544中的相关规定执行。1.1.1 顶替液设计包括但不限于顶替液的名称、密度（gcm3）.用量（In3）。1.1.4 浆柱结构浆柱结构应包含下列数据信息：a）管外浆柱结构：包括但不限于管外流体的名称、密度（g/cn?）、顶深加）、底深血）、段长（m）;b）管内浆
15、柱结构：包括但不限于管内流体的名称、密度（g/cm3）、顶深（m）底深（向、段长（m）;C）浆柱结构图：绘制管内、管外浆柱结构图。1.1.5 流变学设计1.1.6 8.5.1流体流变参数主要包括流体的名称、密度（g/cm3）、流变模式、塑性黏度（mPa-s）、动切力（Pa）、稠度系数（PaS0）、流性指数、牛顿黏度（mPa-S）等C1.1.7 .2最终顶替压力计算包括但不限于顶替排量（n/min）、管内外总静液压差（MPa）、环空循环压耗（MPa）.管内循环压耗（MPa）、管内外总循环压耗（MPa）、失重压差（MPa）、最终顶替压力（MPa）。1.1.8 .3固井压稳防漏计算主要包括：a）关注
16、点的压稳计算：包括但不限于窜流关注点深度（m）地层孔隙压力（MPa）.固井环空静压（MPa）、固井环空失重压力（MPa）、分析结果。根据实际需求选择是否添加此项内容。b）关注点的防漏计算：包括但不限于漏失关注点深度（m）、地层漏失压力（MPa）、固井环空动压（MPa）、固井环空静压（MPa）、分析结果。地层漏失压力难以获取的，可取值地层破裂压力。根据实际需求选择是否添加此项内容。1.1.9 8.5.4最终顶替环空压力曲线图绘制最终顶替环空压力曲线图。1.1.10 替计划主要包括操作内容、流体名称、流体密度（gcm2）X流体用量（m3）、流体排量（m3min）施工时间（min）、累计时间（min
17、）、累计注入（m等。1.1.11 工过程模拟施工过程模拟包括但不限于不同时刻（Inin）的流体注入量（m3）和排量（m3min）流体返出量（m3）和排量（1113min）井口压力（MPa）,井底压力当量密度（gCnI3）。绘制井口压力、井底压力、排量、真空段长度等随时间变化的曲线图。1.1.12 替效率模拟计算不同排量下的顶替效率并绘制顶替效率模拟图。根据实际需求选择是否添加此项内容。4.9 特殊固井工艺施工要求尾管固井、分级固井等特殊固井工艺施工按照相应工具操作程序执行，例如液压生挂、倒扣丢手的尾管固井应包括钻杆伸长及压缩距（m）、投球下落时间（min）、倒扣扭转圈数等。根据实际需求选择是否
18、添加此项内容。4.10 固井工具设备简述固井施工的工具设备类型、规格、数量等。4.11应急预案与HSE要求4.11.1 应急预案简述本次固井过程中的应急预案，主要包括通井、下套管、固井施工、候凝等过程中的应急预案。4.11.2 HSE要求简述本次固井工作的相关健康、安全与环保等要求。4.12井控风险识别与预案措施简述本次固井工作的井控风险与预案措施等。附录A（资料性）固井工程设计报告示例固井工程设计报告示例如下。井号:井另J:油气井类别：建设单位：井型:开次:构造名称：施工单位：XX井XXmm套管固井工程设计设计单位名称日期固井工程设计审批表设计人：日期：设计单位初审意见：审核人签字：日期：钻
19、探公司审查意见：审核人签字：日期：项目建设单位审核意见：审核人签字：日期：汕（气）田公司审批意见：审核人签字：日期：目录1设计依据X1.1 地质分层与压力分布1.2 油、气、水、盐层位置1.3 钻井资料X2固井目的、难点及措施X2.1 固井目的X2.2 固井技术难点2.3 固井措施要求3套管柱与扶正器X3.1 管申组合3.2 套管强度校核3.3 上扣扭矩X3.4 扶正器安放和居中度X4套管下入模拟4.1 波动压力模拟X4.2 套管串刚度分析X4.3 可通过的最大井眼曲率计算4.4 大钩载荷预测X5注水泥设计5.1 前置液设计X5.2 水泥浆设计5.3 顶替液设计5.4 浆柱结构5.5 流变学设
20、计5.6 注替计划5.7 施工过程模拟X5.8 顶替效率模拟X6特殊固井工艺施工要求X7固井工具设备8应急预案与HSE要求X8.1 应急预案X8.2 HSE要求X9井控风险识别与预案措施X1设计依据本固井工程设计依据的概要性文件：地质设计、钻井工程设计、中国石油天然气股份有限公司勘探与生产分公司固井技术规定和相关石油行业标准。1.1 地质分层与压力分布表1地质分层与压力分布地层垂深n垂厚m孔隙压力系数坍塌压力系数破裂压力系数岩性描述1.2 油、气、水、盐层位置1.3 钻井资料1.3.1 井身结构表3井身结构开次套管层次钻深m钻头直径套管水泥返深mnn外径nn壁厚nn顶深m底深R注：工程阻位深度
21、（m）:分级固井需标注“分级箍深度（m）”；尾管固井能标注“悬挂器深度（m）”；定向井、水平井需标注“造斜点深度（m）、入窗点深度（m）”水平井需标注“水平段长（m）”o井身结构、导管小72OmmXI7mm30m钻头4914.4mmx30m浅层套管b508nmX18MnX501.5m钻头力660.4mm5O2m水泥返深：2990.5m钻头45511mX3709m水泥返深：446Om造斜点:5560m技术套管365.13mmxl3.8811m3707m技术尾管回接273.05mmxl3.8lmmX2990.5m钻头巾333.4InmX4663m技术尾管282,5811unX18.6IeX(299
22、0.54662.5)m分级籁：5700m技术尾管4196.85mmX16.8311nX(41606596)n/钻头241.311mX6596m-1.3.2表4井斜数据测深n井斜角C）方位角（。）垂深n狗腿角(*)30m北坐标H东坐标m水平位移n井眼轨迹垂直投影图-100010002000MKX)lHM.S(KM(600010002000SS3040005000607000水平位移，m（垂面方位角IO1.280）图2井眼轨迹垂直投影图井眼轨迹水平投影图10006000-100OU(+w(JS-2000-3000-40,-5000-6000w(一)E(+km1.3.3井径数据表5井径数据井径图自5
23、至n井径11m井径扩大率%环容1./m段环容m3累计环容mj图4井径图1.3.4裸眼段测斜、井径数据分析表6裸眼段测斜数据分析最大井斜角X井深(*)Xm最大狗腿角X井深C)30mm表7裸眼段井径数据分析最大井径段D最大井径m最小井径段m最小井径nn1.3.5井径环容分析表8井径环容分析类别平均井径m平均井径扩大率%平均环容1./m段长11段环容m*累计环容11?重合段裸眼段1.3.6井温数据表9井温数据井深n地层温度1C1.3.7钻井液性能表1。一钻井液基本性能钻井液类型密度g/cm3漏斗黏度S初切Pa终切PaAPl失水Rl1.滤饼厚度Sfl固相含量%含砂%PH值表U钻井液流变性能361002
24、00300600塑性黏度mPas动切力Pa流性指数稠度系数Pas*1.3.8钻具组合1.3.9钻井参数表12钻进参数钻压t转速r/min排量1./s泵压MPa表13钻井泵参数1.3.10钻井复杂2固井目的、难点及措施固井目的2.2固井技术难点缸径额定压力MPa泵冲排量1./冲泵效%2.3固井措施要求3套管柱与扶正器3.1 管串组合3.2 套管强度校核3.2.1 几何尺寸与强度数据表14几何尺寸与强度数据顶深11底深n外径Wt壁厚nn公称质量kg/m强度钢级扣型抗拉kN抗挤MPa抗内压MPa3.2.2 强度校核结果表15强度校核结果管柱类型顶深底深m段长n重量kN安全系数段重累重抗拉抗挤抗内压3
25、.2.3 强度校核条件表16强度校核条件强度计算模型轴向载荷计算条件外挤载荷计算条件内压载荷计算条件3.2.4 弓虽度校核曲线图图5三轴抗拉强度校核曲线图图6三轴抗挤强度校核曲线图图7三轴抗内压强度校核曲线图3.3上扣扭矩3.4扶正器安放和居中度3.4.1扶正器安放表17扶正器安放井段序号扶正器类型顶深底深扶正器外径扶正器间距数量个合计3.4.2居中度分析3500-表18居中度分析序号扶正器下深n扶正器间距Cl井料角()扶正器类型扶正器外径11ra居中度%667%居中度平均居中度执正公堵中度铁正H屈居中度4000-克4500-5000-5500-01020304050607080901居中度，
26、%4套管下入模拟4.1波动压力模拟表19基础参数波动IE力,MRa图9波动压力变化曲线图环IISS压力叟化由蝮图10环空液柱总压力变化曲线图4.2 套管串刚度分析4.3 可通过的最大井眼曲率计算4.4 大钩载荷预测表20条件参数计算步长，m扶正器长度，m是否优选漂浮接箍是否安放漂浮接箍漂浮接箍安放位置,m裸眼段摩阻系数最小值裸眼段摩阻系数最大值曲线条数是否考虑钻井液黏度影响钻井液类型套管下入速度，min根是否加我文溯钩我是否加载屈曲计算结果重合段套管段长，m重合段系数与裸眼段相同市.合段系数图11套管下放大钩载荷曲线图图12套管上提人钩载荷曲线图巾1968m技术尾管轴向力轴向力,kN钻井液黏滞
27、力，kN5000-400-300-200-100010023最大井深时大钩载荷，kN139.711un生产套管漂浮接播位置图16漂浮接箍位置优化曲线图5注水泥设计5.1 前置液设计表21前置液设计前置液名称密度g/cm用量配方5.2 水泥浆设计5.2.1 水泥浆用量表22水泥浆用量水泥浆名称密度gcmj返深m附加%附加量mj理论用量ID3附加后用量m35.2.2水泥浆配方表23水泥浆配方配方水泥浆名称5.2.3 水泥浆基本性能表24水泥浆基本性能水泥浆名称水泥浆密度，gcm3水灰比实验温度，实验压力，MPaAPl失水量，111.游离液，%沉降稳定性，gcm3初始稠度，Bc水泥石抗压强度，MPa
28、8h24h48h稠化时间，min40Bc70Be混合流体相容性稠化时间min水泥浆：钻井液：前置液=7:2:1水泥浆:钻井液:前置液=1:1:1水泥浆：钻井液=7:3水泥浆：前置液=7:35.3顶替液设计表25顶替液设计顶替液名称用量mi密度gcm35.4浆柱结构5.4.1管外浆柱结构表26管外浆柱结构流体名称密度gcm,顶深n底深段长n5.4.2管内浆柱结构表27管内浆柱结构流体名称密度glcm顶深m底深段长ID5.4.3浆柱结构图单位为米0：管内流体井段段长钻井液0.004127.544127.54压斑液4127.54-42J0.0082.46水泥塞4210.-1230.0020.0010
29、0O环空流体彼桨0.001800.001800.001500中间浆180000-3000.001200.00尾浆3000.00-4230.001230.002000250030003500400042J05.5流变学设计5.5.1流体流变参数表28流体流变参数流体名称流体密度gc11s流变模式塑性黏度rfjS动切力Pa稠度系数Pa-S*流性指数牛顿黏度11flS1.1.2 最终顶替压力计算表29最终顶替压力顶替排量m3min管内外总静液压差MPa环空循环压耗MPa管内循环压耗MPa管内外总循环压耗MPa失重压差MPa最终顶替压力MPa注：失重压差=失重后环空静液柱压力一同等高度钻井液静液柱压力
30、；失重压差计算时，考虑环空尾浆全部失重（若只有一种水泥浆，则不考虑失重）。1.1.3 固井压稳防漏计算表30关注点的压稳计算窜流关注点深度11地层孔隙压力MPa固井环空静压MPa固井环空失重压力MPa分析表31关注点的防漏计算漏失关注点深度11地层漏失压力MPa固井环空动压MPa固井环空静压MPa分析1.1.4 最终顶替环空压力曲线图压力曲线图18最终顶替环空压力曲线图5.6 注替计划表32注替计划序号操作内容流体名称流体密度gcm!流体用量11?流体排量m3Zmin施刘min累计时间in累计注入11l35.7 施工过程模拟表33施工过程模拟时间min注入情况返出情况井口压力MPa当量密度gc
31、m,注入流体注入量m3注入排量mjmin返出流体返出量IH3返出排量m,min井底关注点1关注点2井口压力50100图19井口压力随时间变化曲线图一孔压力多心修座矶压力公立度井虚压力当倒度井庵压力当座图21排随时间变化曲线图图22真空段长度随时间变化曲线图5.8顶替效率模拟2000090181)270360内向角.()图23顶替效率模拟图6特殊固井工艺施工要求7固井工具设备表34固井工具设备8应急预案与HSE要求8.1应急预案8.2HSE要求9井控风险识别与预案措施1 SY/T2 SY/T参考文献5412下套管作业规程6544油井水泥浆性能要求oos7oszoASO中国石油天然气集团有限公司企业标准固井工程设计报告规范Q/SY020402023石油工业出版社出版（北京安定门外安华里二区一号楼）北京中石油彩色印刷有限责任公司排版印刷（内部发行）880X1230充米16开木2.25印张62千字印1一3002024年1月北京第1版2024年1月北京第1次印刷书号：15502120899定价：60.00元版权专有不将!印
