丛式井钻井工程方案设计

1 3
G
r
B 2
r2
1 2
Pz r
C 2
r
2
1
1 3
G
r
B 2
r2
1 2
Pz r
1
C 2 2
r
n
0
水力参数设计 ZZ-2H井水力参数设计结果
套管柱力学性能分析及套管柱强度校核
磨损对套管抗挤强度的影响
Pult (Peult Pyult )
(Peult Pyult ) 2 4Peult Pyult H ult 2(1 H ult )
311.1mm井眼摩阻扭矩随井深的变化情况
井口大钩载荷
井口扭矩变化
摩阻扭矩预测分析及及钻柱优化设计 ZZ- 2H水平井不同工况下摩阻扭矩分析
215.9mm井眼摩阻扭矩随井深的变化情况
井口大钩载荷
井口扭矩变化
摩阻扭矩预测分析及钻柱优化设计 ZZ- 2H水平井不同工况下摩阻扭矩分析
152.4 mm井眼摩阻扭矩随井深的变化情况
Φ203mmNMDC9.45m Φ165mmDC×3根
二开（Φ311.1mm）钻井参数：钻压30～50KN，转速120rpm+马达，排量65 l/s
Ф311.1mmBit
Φ268mmSTAB
Φ203mmLWD5.93m Φ194mmNMDC9.10m
Φ245mm0.75°Motor Φ203mmNMDC3m Φ203mmMWD8.5m
根据防碰扫描分析结果，确定了4个平台上井与平台井口 号之间的对应关系。
在满足防碰要求的前提下，设计出每一口井的井身剖面 参数，为其后的摩阻、扭矩分析、水力参数计算、套管 强度设计提供了基础参数，并最终形成可操作的丛式井 轨迹设计方案。
ZZ目标区域3号人工岛 三维轨迹示意图
ZZ目标区域1号人工井场三维 轨迹示意图（部分）
井口大钩载荷
井口扭矩变化
❖钻具组合及钻井参数设计
一开（Φ444.5mm）钻井参数：钻压30～50KN，转速140rpm+马达，排量64 l/s
Ф444.5mmBit
Φ400mmSTAB
Φ194mmNMDC7.81m Φ127mmHWDP 142.34m
Φ139.7mmDP
Φ245mm1.5°Motor
ZZ目标区域4号人工岛三维轨迹示意图
YY区块水平投影图（部分）
防碰分析
YY区块典型井井身结构设计
典型定向井： 井深4383.95m、 垂深2870.00m， 水垂比为1.09， 是YY区块定向 井中水平位移 及井深均为最 大的定向井
YY区块典型井井身结构设计
典型水平井：断 块上的一口靶前 位移较大的水平 井，其总井深为 5464.81m，垂深 为3180m，水平 位移为4038.64m， 水垂比为1.27， 是整个构造上水 平位移和水平位 移均为最大的水 平井。
摩阻扭矩预测分析及钻柱优化设计 ZZ1-3定向井不同工况下摩阻扭矩分析
311.1mm井眼摩阻扭矩随井深的变化情况
井口大钩载荷
井口扭矩变化
摩阻扭矩预测分析及钻柱优化设计 ZZ1-3定向井不同工况下摩阻扭矩分析
215.9mm井眼摩阻扭矩随井深的变化情况
井口大钩载荷
井口扭矩变化
摩阻扭矩预测分析及钻柱优化设计 ZZ-2H水平井不同工况下摩阻扭矩分析
套管磨损对套管抗内压强度的影响
Piyield y
D 2 d wall 2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
3D 4
d4 wall
套管柱力学性能分析及套管柱强度校核 Φ244.5mm套管磨损分析 （ZZ-2H）
P110，侧向力800N/m
P110，侧向力206N/m
套管柱力学性能分析及套管柱强度校核 Φ177.8mm套管磨损分析（ZZ-2H）
西侧：距东侧井排53m处， 由北向南按井间距为3m布 井20口。
方位：北偏西27.18º
井口数：38个(2×19)
轨迹设计与防碰分析
满足位置与姿态约束的三维轨迹设计
轨迹设计与防碰分析
扫描分析
M
P
C
比较井 参考井
N
o M′ P′
E
比较井 参考井
参考井
N
比较井
水平
水平扫描
N
P
M
Q
H
比较井 参考井
水力参数设计
H－B流体偏心环空螺旋流层流流动研究
1
h Ro2 e2 sin 2 2 Ri e cos
1
R Ri h (Ro2 e2 sin2 ) 2 ecos
D V~ 0
Dt
DV~ ~f P~
Dt
Q Pz
[
0
rpi
Ri
rp2i r 2 r,
19口井(定向井8口、水平井11口) --（老井张2701、Z27X1）
ZZ目标区域2号人工井场 ——单排井口布置
21口井(定向井10口、水平井11口)
井场规格：300m×120m
井排方式：单排布井
东侧：以Z29×1、Z2703井 连线方位由北向南按井间 距为3m布井20口，该井分 别位于第11、12个井口。
y
)
2
]0.5
Ta (Pi ri2 Po ro2 ) [To2 3 2 (Pi Po )2 ro4 ]0.5
套管柱力学性能分析及套管柱强度校核 ZZ-2H水平井套管柱强度设计
水泥浆配方及性能设计
水泥及添加剂用量
提高固井质量的注水泥工艺
钻井液性能要求及其调整 套管扶正 前置液及其设计 顶替流态与接触时间
r 2
C
Pz r
dr
r rpo
2 po
r2
R r,
r 2
C
Pz r
dr
rpi
Ri
rp2o
rp2i r,
r 2
C
Pz r
dr
]d
Pz
Q
0
b1
b2
b3
d
T
KⅡn1
0 Ⅱ
A1
Ⅱ
A1
A1 0
若
1 2
trT
2
2 0
若
1 2
trT
2
2 0
1
r,
K
1 n
井场规格：180m×120m 井排方式：单排布井
西侧：以Z2702、Z2701井连
线方位由北向南按井间距为 3m布井20口，该井分别位于 第7、8个井口。 东 侧 ： 以 Z27×1 井 所 在 位 置 平行于西侧井排，该井位于井 排第11井口。由北向南按井间 距为3m布井20口。 井排方位：北偏西23.39º 井口数：40个(2×20)
比较井 参考井
法面扫描
o M′ P′
E
Q r
MP
H
参考井 比较井
最短距离扫描
测量误差传播理论
ei
i,l
dr dp
p
i
C svy K
C rand i,K
C syst i,K
iR
iS
测量误差传播理论
相碰概率判断
分离系数F=（两测点间的距离）/（R1+R2）
N E
T
2 NN
NE
NE 2
井斜角
45 60 85 90
72F屈服值，Pa
7.2 9.6 13.4 14.4
➢ 在偏心环空顶替中，紊流顶替是最好的流态；当不能实现 紊流顶替，选择高速层流顶替，也是提高顶替效的一种可 行措施。
ZZ目标区域3号人工岛 ——双排井口布置
井场规格：110m×140m 井排方式：双排布井 行、列间距：2.5m 井排位置：以Z5（老井） 为基准布井，Z5井位于西 边井排第4井口。 井排方位：正南北向 井口数： 68个（2×34）
40口井(定向井19口、水平井21 口)--（含已钻井Z5）
ZZ目标区域1号人工井场 ——单排井口布置
EE
NV EV
1
N E
K
2
V NV
EV
2 VV
V
轨迹设计槽口分配
ZZ目标区域3号人工岛 井口分配数据表
ZZ目标区域1号人工井场井口分配
ZZ目标区域4号人工岛井口分配数据表
ZZ目标区域1号人工井场井口分配
轨迹设计结果
四个平台上共设计了85口井，其中定向井38口，水平井 47口，除一口定向井是油井外，其它均为注水井，而水 平井均为油井。
N80，侧向力190N/m
套管柱力学性能分析及套管柱强度校核
定向井、水平井套管强度设计与校核
Pca
Pco
[1
3 ( z Pi 4 y
) 2 ]0.5
z Pi 2 y
Pba
Pbo
(3ro4
ri2 ri4 )0.5
( z Po ) y
[1
3ro4 3ro4 ri4
(
z
Po
Φ139.7mmDP
三开（Φ215.9mm ）钻井参数：钻压70～81KN，转速126rpm+马达，排量32 l/s
Ф215.9mm Bit
Φ171mmLWD 5.77m Φ165mmNMDC 9.39m
Φ139.7mmDP
Φ171mmMWD8.22m Φ127mmDP 873.05m Φ171mm 1.1°MotorΦ171mmNMDC2.06m
XX 油田YY区块 丛式井组钻井工程方案设计
ZZ目标区域3号人工岛 ——双排井口布置
井场规格：100m×100m 井排方式：双排布井 行、列间距：2.5m 井排位置：以Z502（老井） 为基准布井，Z502井位于东 边井排第12井口。 井排方位：北偏西19º 井口数： 38个（2×19）
12口井(水平井5口、定向井7口