钻井工程设计

钻井设计涉及所有的油气井，是钻井工程的必须步骤。钻井设计的基本内容包括地质设计、工程设计、进度设计和费用预算四个部分。钻井设计要本着“科学、安全、经济、环保”的原则来进行。

●地质设计应提供钻探目的和要求、地层孔隙压力、破裂压力、岩性特征、地层剖面、

故障提示等资料，并提供邻井的油、气、水显示和复杂情况资料，注明含硫化氢地

层深度和估计含量。

●工程设计以此为依据，包括编制合理的井身结构和套管程序，确定钻井液的类型和

指标要求等。

●进度设计和费用预算要建立在本地区切实可靠的定额基础上来进行。

在进行钻井设计时，要正确处理好安全、质量、速度、效益以及对社会、公众、环境的影响的关系，确保安全、环境与健康费用的投入，避免出现片面追求效益、危及安全、损害环境与职工健康的情况。钻井地质设计和工程设计要严格执行审批手续。在生产过程中，甲乙都要双方执行设计。如果发现新的情况需要更改设计时，也要严格按照相应的审批程序和制度来执行。

开发设计不仅包括钻井设计，还需要做开发方案、井位布置、钻机选型、井身结构设计优化、泥浆选型、测录试方案等，往往需要提供待钻区块地层压力资料、油井生产与测试资料、已完钻水平井的钻完井资料和钻井总体计划、对设计的原则要求、对设备的基本要求等相关资料。

钻井工程设计的任务是根据地质部门提供的地质设计书内容，进行一口井施工工程参数及技术措施的设计，并给出钻井进度预测和成本预算。

钻井设计是一项系统的工作，技术上大体上包括以下内容：

一、确定合理的井身结构（套管下深、水泥返高、套管强度校核）

二、固井工程设计

1、套管柱强度设计

2、套管柱管串结构及扶正器安装

3、水泥及水泥浆设计

4、注水泥浆及流变学设计

三、钻柱组合和强度设计（钻具强度校核）

四、钻机选择

一般考虑钻机的最大载荷是在设计阶段，用来根据井深及套管层序选择钻机，确定钻机基本型号。所谓钻机的最大负荷，就是指钻机在钻井过程中所要承受的最

大重量。传统做法是以钻具的载荷来选择钻机，原则上选择与井深相匹配的名义钻

井深度的钻机/或更上一级的钻机。然而，事实上，钻机最大负荷一般出现在两种

工况：（1）下套管，一般指技术套管和油层套管（最大套管负荷用来校核初步选择

的钻机提升能力）；（2）设计井深起钻负荷（在相同井深的情况下，起钻负荷大于

钻进时负荷）。然后，确定钻机负荷储备系数，一般选择0.8（钻井过程中最大负荷

最大为钻机负荷能力的80%），根据以上两种计算结果，选择钻机。

根据第一种工况，计算钻机承受的最大负荷（最大套管载荷）公式Qmax=0.8（浮力系数）×1.8（安全系数）×q技套（负荷最大一层技套线重）×L技套（负荷

最大一层技套长度）。该理论公式只是当套管悬重的大于钻进时重量时可用，但是

在深井钻井过程中，钻具组合的浮重往往要大于套管的浮重，这时就要用钻具组合

最重的重量计算钻机负荷。

在此基础上，还需要用专业软件计算套管内摩阻和井眼轨迹（裸眼段）对摩阻的影响程度。

五、钻进参数设计

1、机械破碎参数（钻压、转速等）

2、钻井液体系及性能

3、水力参数（排量、泵压、粘度等）

4、下部防斜钻具结构

六、油气井压力控制

七、钻前工程

八、环境保护要求

九、各次开钻或分段施工的特殊点要求

十、材料及成本预算

十一、技术经济指标及钻井进度计划

钻井设计应该首先从地质设计开始，并由设计机构出具钻井概念设计，该设计再由固井、钻井液两家专业公司校核，从技术手段上判断实施的可行性。最终，由钻井设计机构融合成最终的钻井设计。

油公司为了安全，一般都选用大一个级别的钻机，一般超过7000m就要专门校核负荷。针对钻机选型问题，主要看12 ¼”井眼9 ⅝"套管下深（净重），例如7000m水平井，不一定要用90D钻机，关键是看9 ⅝"套管下深，计算每层套管重量，还有打钻时钻具重量（下套管时钻具全部在钻台上），加上安全系数以及考虑卡钻时上提下放的情况。如果这些都考虑了，只要钻机负荷够，就能用。水平井钻具算重量的时候要按垂深考虑，并且要考虑浮力。主要针对处理复杂，水平井卡钻很容易发生，这个时候上提的时候一定要考虑够（该条针对类似30C这样的小钻机；对于70D钻机，认为钻机的负荷能力足够拔断S135钻具）。

此外，9 ⅝"一般最多下到4500m，四川最深也就下到4000m，一般不设计那么深。9 ⅝"套管太深意味着13 ⅜"也深，成本上不划算。

实例：水平井垂深5800-6000ft，1300ft侧钻，井斜40度，水平段660ft。进行750HP 钻机校核，按照7"套管开窗，6"钻头+120mm钻铤+88.9mm钻杆，下入5"套管计算。完钻井深大约2137m，套管重量46t，钻具重量47t，安全系数按照1.8，摩阻系数按照0.3计算，需要大钩负荷110t，750HP钻机（负荷150t）可以满足要求。

钻井设计项目须知

设计启动所需资料清单：

1.钻井地质设计及地层压力数据；

2.邻井或邻区完井报告或完井施工总结；

3.甲方对设计和施工提出的要求，包括质量标准等。

以上清单按照单井钻井设计，如果需要制作整体方案设计，则要求的资料更多。

软件介绍

兰德马克

国际石油行业公认的LANDMARK软件，为定向井配套必须使用的有四个模块，包括定向计算、设计、摩阻计算、水力计算设计等，一套正版需要约3.8万美元。据悉，LANDMARK 2003版对于计算机硬件要求需要P1.8G以上，至少512M内存，Windows XP专业版，必须有打印口（安装硬件狗）。