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本井与义 101-斜 18 同台，大门朝南第 2 口
设计编号: 202202-102
钻 钻 井 工 程 设 计
中石化胜利油田分公司 2 2022 年 年 0 03 3 月 月 1 01 日
单位: 开发中心 井号: 义 101-斜 17 井别: 采油井
井型: 定向井
义 义 101- -斜 斜 1 17 7 井 钻井工程设计
设 计 单 位 ：
：
胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院
工 程 设 计
：
：
钻井液设计 ：
：
固 井 设 计 ：
：
定 额 设 计 ：
：
目 目
录
1 设计依据 ............................................................................................................... 1 2 质量要求 ............................................................................................................... 1 3 井身结构 ............................................................................................................... 1 4 轨道设计 ............................................................................................................... 4 5 钻井设备 ............................................................................................................... 6 6 钻具组合与强度校核 ........................................................................................... 7 7 钻头选型与钻井参数 ......................................................................................... 11 8 钻井液设计 ......................................................................................................... 12 9 油气层保护要求 ................................................................................................. 15 10 油气井压力控制（井控专篇）
...................................................................... 16 11 固井设计 ........................................................................................................... 27 12 钻井施工重点技术要求................................................................................... 35 13 完井井口装置 ................................................................................................... 40 14 职业健康、生产安全、公共安全、环保（HSE）要求 ............................... 41 15 钻井资料要求 ................................................................................................... 52
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钻井工程设计 1
1 设计依据 1.1 钻井工程设计依据 （1）
钻井地质设计； （2）
邻区邻井实钻资料； （3）
有关技术规范及技术法规； （4）
井位审批纪要号：2022－002。钻井投资估算：505.56 万元。
1.2 井位 数据 初测井口坐标：纵(X) 4194221.00
横(Y) 20651210.00
方位修正角(°)：-8.56
磁倾角(°)：56.47
磁场强度(μT)：53.35
2 质量要求 2.1 直井段井身质量要求 表 表 2 2- -1 1
井身质量要求
井深（m）
井斜角（°）
全角变化率（≤°/30m）
水平位移（m）
0～500 1 1.00 / 500～1000 2 1.00 / 1000～2000 3 1.50 / 2000～2100 5 1.75 / 直井段采用电子多点监测井身轨迹，起钻测多点计算井身轨迹数据。
2.2 定向井段井身质量要求
定向段采用 MWD 随钻测控井身轨迹，根据实际情况采用滑动钻进和复合钻进两种方式，随时调整井斜和方位。
靶点 A 靶半径(m):20.00
3 井身结构 3.1 井身结构设计系数 抽吸压力当量密度(Sb)：0.036g/cm3
激动压力当量密度(Sg)：0.036g/cm3
井涌条件当量密度(Sk)：0.05g/cm3
安全附加当量密度(Sf)：0.07g/cm3
正常压差允值：12～15MPa 异常压差允值：15～20MPa
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钻井工程设计 2
3.2 井身结构设计数据表 表 表 3 3- -1 1
井身结构设计
开钻 顺序 钻头尺寸 （mm）
井深 （m）
套管外径 （mm）
套管下深 （m）
水泥封固段 （m）
一开 311.2 301.0 244.5 300 0～301 二开 215.9 2700.17 139.7 2697 0～2700.17 3.3 钻井顺序 义 本井与义 101-斜 斜 18 同台，大门朝南第 2 口。
表 表 3-2
同台井数据 钻井 顺序 井号 井深 （m）
造斜点 （m）
定向方位 （°）
最大井斜角 （°）
水平位移 （m）
表层下深 （m）
备注 1 义 101-斜 18 3057.82 1700 28.95 27.38 581.88 310
2 义 101-斜 17 2700.17 2100 85.12 26.67 227.88 300
图 图 3-1
同台井 水平 投影图
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3.4 井身结构示意图
图 图 3 3- -1 1
井身结构图
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钻井工程设计 4
4 轨道设计 4.1 轨道设计 表 表 4 4- -1 1
轨道设计表
井号：义 101-斜 17 轨道类型：直-增-稳-降
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（°）
2650.00 227.88 85.12 2100.00 26.67 磁倾角（°）
磁场强度（μT）
磁偏角 （°）
收敛角 （°）
方位修正角 （°）
56.47 53.35 -7.5 1.06 -8.56 初测井口：X=4194221.00 Y=20651210.00 靶点:A X=4194236.8 Y=20651394.9 垂深:2560m
闭合距:185.57m
闭合方位:85.12°
靶半径:20m
表 表 4 4- -2 2
轨道参数
0.00 0.00 0 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
2100.00 0.00 85.12 2100.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
2277.80 26.67 85.12 2271.45 40.64 3.46 40.49 4.50 0.00
2600.71 26.67 85.12 2560.00 185.57 15.80 184.90 0.00 0.00 A 2700.17 23.69 85.12 2650.00 227.88 19.40 227.05 0.90 180.00
表 表 4 4- -3 3
轨道各点数据
井深 （m）
井斜 （°）
方位 （°）
闭合方位 （°）
垂深 （m）
闭合距 （m）
南北 （m）
东西 （m）
造斜率 （°/30m）
方位变化率 （°/30m）
狗腿度 （°/30m）
工具面 （°）
0.00 0.00 85.12 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 2100.00 0.00 85.12 0.00 2100.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 2140.00 6.00 85.12 85.12 2139.93 2.09 0.18 2.08 4.50 0.00 4.50 0.00 2180.00 12.00 85.12 85.12 2179.42 8.35 0.71 8.32 4.50 0.00 4.50 0.00 2220.00 18.00 85.12 85.12 2218.04 18.70 1.59 18.63 4.50 0.00 4.50 0.00 2254.15 23.12 85.12 85.12 2250.00 30.69 2.61 30.57 4.50 0.00 4.50 0.00 2260.00 24.00 85.12 85.12 2255.36 33.02 2.81 32.90 4.50 0.00 4.50 0.00 2277.80 26.67 85.12 85.12 2271.45 40.64 3.46 40.49 4.50 0.00 4.50 0.00 2343.32 26.67 85.12 85.12 2330.00 70.05 5.96 69.79 0.00 0.00 0.00 0.00 2377.80 26.67 85.12 85.12 2360.81 85.52 7.28 85.21 0.00 0.00 0.00 0.00 2421.66 26.67 85.12 85.12 2400.00 105.21 8.96 104.83 0.00 0.00 0.00 0.00 2477.80 26.67 85.12 85.12 2450.17 130.41 11.10 129.93 0.00 0.00 0.00 0.00 2499.99 26.67 85.12 85.12 2470.00 140.37 11.95 139.86 0.00 0.00 0.00 0.00 2577.80 26.67 85.12 85.12 2539.53 175.29 14.92 174.66 0.00 0.00 0.00 0.00 2600.71 26.67 85.12 85.12 2560.00 185.57 15.80 184.90 0.00 0.00 0.00 0.00 2640.71 25.47 85.12 85.12 2595.93 203.15 17.30 202.41 -0.90 0.00 0.90 180.00 2680.71 24.27 85.12 85.12 2632.22 219.97 18.73 219.18 -0.90 0.00 0.90 180.00 2700.17 23.69 85.12 85.12 2650.00 227.88 19.40 227.05 -0.90 0.00 0.90 180.00 注：1、完钻垂深、靶点垂深均不含补心高； 2、中靶降斜完钻，靶心半径 20m。
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4.2 井眼轨道垂直投影图
图 图 4 4- -1 1
井眼轨道垂直投影图
4.3 井眼轨道水平投影图
图 图 4 4- -2 2
井眼轨道水平投影图
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5 钻井设备 5.1 设备选择要求 本井设计钻深 2700.17m，依据钻机负荷的选择原则，确定选择的钻机设备负荷能力及配置能够满足 2700.17m 及以上钻井的需要。
（1）正常钻井施工过程中最大工作钩载不能超过钻机实际最大钩载的 80%。
（2）钻具的最大净重不能超过钻杆盒承载能力。
（3）钻机净空高应满足设计井口装置安装的需要。
（4）要求设备工况良好，设备防护与安全设施齐全，动力与传动系统效率高，循环与钻井液净化、维护处理系统能够满足不同井段对排量、钻井液性能维护与钻井液储备的要求。
5.2 主要设备简介 表 表 5 5- - 1
L 40L 型 钻机主要设备 配备 要求
序号 设备名称 主要技术参数 单位 数量 1 天车 最大静负荷 2250kN 台 1 2 游车大钩 最大钩载 2250kN 台 1 3 水龙头 最大静负荷 2250kN，最高工作压力不低于 34MPa，中心管内径 75mm 台 1 4 转 盘 最大静负荷与通孔直径分别为：3150kN，520mm
台 1 5 井架 最大静负荷 2250kN 套 1 6 井架底座 钻台面高度≥5 m，转盘梁最大静载荷 2250 kN 套 1 7 柴油机 柴油机或柴油发电机组单台功率不小于 800 kW 台 3 8 钻井泵 单台功率不小于 960 kW（1300HP），最大泵压 35MPa 台 2 9 钻井液 循环罐 含搅拌机，单罐有效容积不小于 30 m3
个 3 10 振动筛
套 1 11 除砂器
台 1 12 离心机
台 1～2 13 钻井参数仪
套 1 注：本表仅列 4000m 钻机的主要设备要求，其他设备配备执行 Q/SH1020 2618.2-2017。
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6 钻具组合与强度校核 6.1 钻具组合 表 表 6 6- -1 1
钻具组合
开钻 次序 井眼尺寸
（mm）
钻进井段
（m）
钻具组合 一开 311.2 0～301 Φ311.2mm 钻头+Φ177.8mm 钻铤 12 根（含无磁钻铤 1 根）+Φ127mm 钻杆 二 开 直井段 215.9 301～2100 常规钻具：Φ215.9mm 钻头+止回阀+Φ177.8mm 钻铤 12 根（含无磁钻铤 1 根）+Φ127mm 钻杆 钟摆钻具：Φ215.9mm 钻头+止回阀+Φ177.8mm 钻铤 2 根（含无磁钻铤 1 根）+ Φ214mm 螺旋扶正器+Φ177.8mm 钻铤 10 根+Φ127mm 钻杆 斜井段 215.9 2100～2700.17 Φ215.9mm 钻头+Φ171.5mm1.25°单弯动力钻具+止回阀+Φ158.8mm无磁钻铤1根+MWD+Φ158.8mm钻铤2根+Φ127mm加重钻杆 30 根+Φ127mm 钻杆 通井 215.9 0～2700.17 组合一：215.9mm 钻头+止回阀+Φ158.8mm 钻铤 2 根+Φ210mm螺扶+Φ127mm 加重钻杆+Φ127mm 钻杆 组合二：Φ215.9mm 钻头+Φ210mm 螺扶+止回阀+Φ127mm 加重钻杆 1 根+Φ210mm 螺扶+Φ127mm 加重钻杆+Φ127mm 钻杆 注：本设计供参考，施工单位在实钻中可根据实际情况依据地层特性在确保井下安全、确保下套管顺利和井身质量、提高钻井速度的原则调整钻具组合；通井钻具的选择应该有利于井眼修复，以保证套管顺利下入。
6.2 钻柱强度校核 表 表 6 6- -2 2
钻柱强度校核
中和点深度(m): 2565 中和点位置:外径 127mm 内径 76.2mm 加重钻杆 钻
具
明
细 序号 钻柱 名称 外径 （mm）
内径 （mm）
钢级 重量 （kg/m）
长度 （m）
屈服强度 （MPa）
抗拉 系数 抗扭 系数 MISES 系数 1 钻铤 158.8 71.4
126.22 27.0
100.0 16.34 2 加重钻杆 127.0 76.2
73.85 285.0
81.82 30.99 6.91 3 钻杆 127.0 108.6 G-105 29.69 2388.17 724.0 4.44 12.73 2.22
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6.3 定向井井下专用工具及仪器 表 表 6 6- - 3 井下专用工具及仪器表
名
称 规
格 型
号 数
量 备
注 Φ158.8 mm 无磁钻铤 根
1
Φ177.8 mm 无磁钻铤 根
1
Φ127mm 加重钻杆 根
30
Φ214mm 螺旋扶正器 个
1
Φ210mm 螺旋扶正器 个
2
Φ171.5mm 单弯（1.25°）
根
1
Φ158.8mm 钻铤 根
2
Φ177.8mm 钻铤 根
11
MWD、电子单多点 套
各 1
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7 钻头选型与钻井参数 7.1 钻头选型设计 表 表 7 7- -1 1
钻头选型设计表
序号 尺寸 （mm）
钻进井段 （m）
进尺 （m）
纯钻时间（h）
机械钻速（m/h）
数量 （只）
钻头型号推荐 1 2 1 311.2 0～301 301
MP2
2 215.9 301～2100 1799 50 35.98 1 PDC
3 215.9 2100～2700.17 600.17 25 24.01 1 PDC
7.2 钻井参数设计 表 表 7 7- -2 2
钻井参数设计表
钻头 序号 层位 井段 (m) 喷嘴 组合 (mm) 钻 进 参 数 水
力
参
数 钻压 (kN) 转速 (r/min)排量(L/s) 立管 压力 (MPa) 钻头 压降 (MPa) 循环 压耗 (MPa) 冲 击力 (kN) 喷射 速度 (m/s) 钻头水 功率 (kW) 比水 功率 (W/mm2 ) 上返 速度 (m/s) 功率 利用率 (％) 1 平 原 组 0～301
2 东营组 301～2100 9,9...
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