鑽探工程設計

A. 鑽井工程 工程設計 水平井

一般油田鑽井井深是有轉盤面算起的！所謂不信海拔就是實際海拔+地面到轉盤面的海拔（40鑽機一般為5.1），假如以長慶的40鑽機為例，也是就是中靶坐標的海拔應該是-2060.0-5.1=-2044.9

B. 做一口定向井的鑽井工程設計,需要付多少費用

價錢要視具體情況而定：如果該區域從來沒鑽過定向井且鄰井資料很少，要做出第一口定向井的設計，那費用會很高。如果對區域情況非常熟悉，做一口定向井設計有個萬八千就夠了。

C. 石油鑽井施工設計和石油鑽井工程設計有區別嗎

石油工程專業培養具備工程基礎理論和石油工程專業知識，能在石油工程領域從事油氣鑽井工程、採油工程、油藏工程、儲層評價等方面的工程設計、工程施工與管理、應用研究與科技開發等方面工作，獲得石油工程師基本訓練的高級專門技術人才。
石油工程專業是十九世紀九十年代在加利福尼亞建立的。當地聘用了一些地質學家來探查每口油井中產油區與水區之間的聯系，目的是防止外部水進入產油區。從這時開始，人們認識到了在油田開發中應用技術的潛力。「美國采礦與冶金工程師學會」(AIME)於1914年成立了石油技術委員會。1957年，AIME改名為「美國采礦、冶金和石油工程師學會」。

D. 鑽井工程優化設計技術

隨著我國石油勘探開發的深入，鑽井工程越來越多地面臨井深、高溫高壓等地質條件復雜的情況，使鑽井工程風險更加突出。針對這些問題，石油鑽井技術的研究與應用也在不斷深化。針對復雜地質條件下深井超深井技術發展，國內外都開展了鑽井地質環境因素描述技術研究，並在此基礎上進行鑽井工程的優化設計與施工。鑽井地質環境因素是鑽井工程的基礎數據，主要包括岩石力學參數、地應力參數、地層壓力參數及岩石可鑽性參數等。准確掌握這些基礎數據對鑽井工程設計及施工具有重要意義。

對於岩石力學參數的求取，通常採用實驗室對岩心試驗，以及利用地球物理測井資料解釋岩石力學特性參數。地層壓力檢測與預測研究主要是針對碎屑岩層系，對於海相碳酸鹽岩地層壓力預測，尚未取得成熟有效的方法，碳酸鹽岩剖面中地層壓力的准確預測難度較大。

3.3.2.1 鑽井地質環境因素描述技術

鑽井地質環境因素是鑽井工程所面對的需要盡力去認識與掌握的客觀影響力，主要包括地質構造因素、地層力學特徵、地層可鑽性以及鑽井工具與地層相互作用耦合規律等。對鑽井地質環境因素的研究與准確描述，可以提高鑽井效率，降低鑽井風險，對進行科學化鑽井具有重要意義。

（1）岩石力學參數求取

岩石力學參數是反映岩石綜合性質的基礎數據，包括彈性參數和力學強度參數。岩石的彈性參數分為靜態彈性參數和動態彈性參數。靜態彈性參數一般通過室內對岩心進行直接載入測試換算求取，動態彈性參數則是通過測定聲波在岩樣中波速轉換得到。岩石靜態彈性參數可在室內應用三軸應力測試裝置實測應力、應變曲線，並應用下列公式計算得出：

中國海相油氣勘探理論技術與實踐

式中：μ_s為靜態泊松比，無因次；Δε_θ為徑向應變，mm；ΔL為軸向應變，mm；E_s為動態楊氏模量，MPa；Δσ為應力，N/mm；Δε為應變，mm。

根據岩石彈性參數之間的關系，可導出計算岩石動態彈性參數的公式：

中國海相油氣勘探理論技術與實踐

靜態彈性參數和動態彈性參數之間存在明顯的差別。一般情況下，動態彈性參數大於靜態彈性參數（E_d＞E_s，μ_d＞μ_s）。為了從測井資料中獲得靜態彈性參數，需要把動態彈性參數轉換成靜態彈性參數，國內外在動靜彈性參數轉換方面提出了多個的轉換模式。

岩石力學強度參數包括：岩石硬度H_d、單軸抗壓強度S_c、初始剪切強度C和內摩擦角Φ、抗拉強度S_t和三軸抗壓強度S_p，均可在實驗室通過實際岩心測試求出，也可以利用測井資料進行計算，岩石強度的方法和有關模式：

中國海相油氣勘探理論技術與實踐

內聚力和內摩擦角是表徵岩石是否破壞的兩個主要參數，也是井壁穩定計算中的重要參數。

岩石剪切破壞與否主要受岩石所受到的最大、最小主應力控制，σ₃與σ₁的差值越大，井壁越易坍塌，從井壁岩石受力狀態分析中，可以發現岩石的最大、最小主應力分別為周向應力和徑向應力，這說明導致井壁失穩的關鍵是井壁岩石所受的周向應力σ_θ和徑向應力σ_r的差值，即σ_θ-σ_r的大小。差值越大，井壁越易坍塌。通常水平地應力是非均勻的，即σ_H≠σ_h，所以井壁上的周向應力是隨井周角而變化的（井周角為井壁上點的矢徑與最大地應力方向的夾角）。井周角在θ=90°和θ=270°處，σ_θ值最大。因此，該兩處的差應力值達到最大（因為r在井壁各處為常數，與θ無關），是井壁發生失穩坍塌的位置。

採用庫侖-摩爾強度准則進行分析，可求得保持井壁穩定所需的鑽井液密度計算公式為：

中國海相油氣勘探理論技術與實踐

式中：H為井深，m；ρ_m為當量鑽井液密度，g/cm³；C為岩石的黏聚力，MPa；η為應力非線性修正系數；σ_H，σ_h分別為最大、最小水平地應力，MPa。

E. 鑽探工程技術

由於中國石化海相層系勘探目的層深，許多地區為高陡構造，地層可鑽性較差，同時中古生界海相層系被中、新生界覆蓋，主要目的層位深度較大，因此對測試儀器及技術提出較高的要求，針對高溫、高壓、高含硫環境的測試儀器需進一步的改進與攻關，要求鑽探工程能夠克服上述難題。鑽探還需繼續對以下方面加強攻關力度。地層壓力和地應力預測的精度低，合理井身結構的優化難度大；缺乏有效的高陡構造高效防斜打快技術，復雜深井、超深井上部大眼井段和深部小眼井段鑽井速度比較慢；沒有自主研發的高溫高壓環境下的井眼軌跡測量控制儀器及井下工具；井身結構復雜，長裸眼、小間隙、高密度條件下的固井技術亟待完善；地層裂縫發育，同裸眼井段存在多套地層壓力系統，有效處理同時發生「噴漏」事故的技術手段缺乏；氣層壓力高，富含硫化氫等有毒及腐蝕性氣體，對井控技術、鑽井液體系和裝備、工具的要求高針對海相碳酸鹽岩層系深度較大、高溫、高壓、高含硫環境的地質條件進行鑽井、測試技術系列的攻關，形成海相超深井提高機械鑽速技術、深井固井技術、不同壓力系統下的油氣層保護技術攻關、超深井地層壓力預測檢測技術、防斜打直優快鑽井技術等技術系列。

1）超深井鑽井工藝技術：鑽井設備配套選擇；鑽井液體系、配方及性能參數確定；現場施工控制技術，重點在欠平衡壓力的控制和各種井下條件下鑽井液循環（井控）方案確定；鑽井工藝設計和工藝方法，重點包括井身結構與鑽具結構設計等。

2）碳酸鹽岩儲層保護技術：根據碳酸鹽岩儲層特徵，鑽井設備配套選擇，鑽井液體系、配方及性能參數確定；現場施工控制技術，重點在欠平衡壓力的控制和各種井下條件下鑽井液循環（井控）方案確定；鑽井工藝設計和工藝方法，重點包括井身結構與鑽具結構設計等。

3）碳酸鹽岩儲層改造技術：前置壓裂酸化、交替注入技術；前期清除技術、前置酸壓技術、交替注入技術、快速助排技術，反應分析、排返分析、施工設計、高排量施工、壓前壓後油井管理及壓裂酸化效果評估技術。

形成適應海相層系高溫、高壓、高含硫環境的鑽井、測試技術系列，為加速中國石化海相碳酸鹽岩層系油氣勘探提供支撐技術，為發現新的塔河油田和普光氣田規模的特大型油氣田打下堅實技術基礎。

F. 鑽井設計

在盡可能多地獲得地層和儲層參數並加以分析後，就可以進行鑽井的設計工作。鑽井設計很大程度上決定了所用鑽井、完井、生產工藝類型以及所需的設備。

鑽井設計應包括鑽井地質設計、鑽井工程設計、鑽井施工進度設計和鑽井成本預算設計4個部分。設計的基本原則是：

1）鑽井地質設計要明確提出設計依據、鑽探目的、設計井深、目的層、完鑽層位及原則、完井方法、取資料要求、井深質量、產層套管尺寸及強度要求、阻流環位置及固井水泥上返高度等。

2）鑽井地質設計要為鑽井工程設計提供鄰區、鄰井資料，設計地層水、氣及岩石物性，設計地層剖面、地層傾角及故障提示等資料。

3）鑽井工程設計必須以鑽井地質設計為依據，有利於取全、取准各項地質工程資料；保護煤層，降低對煤層的損害；保證井身質量；為後期作業提供良好的井筒條件。

4）鑽井工程設計應根據鑽井地質設計的鑽井深度和施工中的最大負荷，合理選擇鑽機，所選鑽機不得超過其最大負荷能力的80％。

5）鑽井工程設計要根據鑽井地質設計提供的鄰井、鄰區試氣壓力資料，設計鑽井液密度、水泥漿密度和套管程序。

6）鑽井工程設計必須提出安全措施和環境保護要求。

G. 礦區（項目）鑽探施工技術與組織設計

礦區(項目)鑽探工程具有開動鑽機多,鑽孔類型、孔內岩層各異的特點,要求施工技術與組織設計具有全面性。主要包括以下內容:

(一)前言

鑽探工程項目名稱、鑽探工程性質、目的任務及項目概況。

(二)鑽探工程施工條件

1)施工項目的地理和交通位置、地形、地貌、當地氣候和生活條件;

2)可供參考的歷史資料,如工程量、孔數、孔位、時效、鑽效、孔斜、沖洗液類型、主要鑽進工藝、堵漏、取心方法及其效果;

3)鑽孔所遇岩石的主要物理力學特性。闡明影響鑽探施工的主要地質因素,岩石的主要礦物成分及結構、岩層傾角、軟硬程度、可鑽性、研磨性、節理裂隙發育程度、破碎程度及含水及透水性、涌水及漏水情況等。

(三)鑽探工作量及鑽孔類型

1)按勘探線及礦段,說明鑽孔布置情況及施工順序;

2)按鑽孔性質(勘探孔、普查孔、水文孔……)、鑽孔深度、設計開孔角度分類列表說明各類鑽孔數及工作量,見表13-1;

表13-1 鑽孔類型及孔深分類表

3)按岩石可鑽性等級,將礦區岩石分類並註明其工作量,見表13-2;

表13-2 鑽孔鑽進各類岩石統計表

4)水文鑽孔的抽水、止水層數及地質要求;

5)按鑽進方法及鑽孔口徑分類列出其工作量。

(四)鑽探工程質量要求

1)鑽孔六項質量指標的具體要求;

2)鑽孔終孔口徑、取心直徑要求;

3)特殊鑽孔質量要求,定向孔中靶精度及靶區要求;

4)工程合同約定的其他要求等。

(五)鑽探工程技術

1.鑽探設備

根據地層條件、鑽孔深度、終孔直徑、鑽進方法,確定鑽探設備(鑽機、水泵、動力機、鑽塔及擰管機、攪拌機、照明發電機等)的規格及數量。

2.鑽孔結構

闡明選擇鑽孔結構的依據。按不同施工條件、地質設計繪制典型鑽孔結構圖。

3.鑽進方法

根據勘探區岩石的物理力學特性確定鑽進方法、鑽頭類型及技術參數。闡明鑽進不同岩層的鑽進方法及具體技術措施。

4.鑽孔護壁與堵漏

1)根據地層情況合理選擇鑽孔沖洗介質與護孔材料;

2)確定沖洗液介質配方和性能調整方法,處理劑及潤滑劑種類及鑽孔堵漏材料和堵漏工藝;

3)沖洗液凈化設備和循環系統的配備與布置;

4)鑽孔護孔方法:套管的質量與規格、數量、程序等;水泥護孔時水泥質量要求、類型、性能及灌注方法等。

5.保證鑽探工程質量的技術措施

1)採用的取心方法,取心工具的配備、使用及操作;

2)使用的測斜儀類型,易斜地層的防斜、糾斜措施;

3)定向鑽孔的軌跡設計及控制方法;

4)保證達到六項質量指標或工程特殊要求的具體技術措施,薄弱環節技術攻關方案和措施。

6.新技術、新工藝、新方法的推廣及應用

在鑽探施工中應用推廣哪些新技術、新工藝、新方法,解決哪些實際問題,意義及預期效果。如有科研項目,應作出專門計劃安排和專項經費。

(六)安全生產措施

針對性地提出鑽探施工項目中特殊環節的安全生產要點及防範措施預案。

(七)鑽探前期工程

1)鑽探施工場地的交通道路,鑽機作業場地面積、供水、供電路線及方式,繪制鑽探施工現場布置平面圖;

2)確定鑽探施工場地的交通道路、場地平整、供水、供電、通訊、臨時設施(職工生活場所、辦公、倉庫)等的建築工作量及實施措施、計劃及時間安排;

3)確定礦區(項目)鑽探工程所需設備儀器的類型、數量和備用量。按材料消耗定額確定主要材料及工具需求量。

(八)鑽探施工組織

1)確定鑽探工程項目組織機構形式;

2)按鑽探工程項目規模確定項目管理人員、施工作業人員及施工隊伍的組織形式(外包工程和內包工程);

3)按工程項目組織形式進行人員崗位分工,並列出各崗人員分工明細表。

(九)施工管理制度及崗位職責

1.工程施工管理制度

必須健全技術經濟責任制、工程質量管理制、安全生產責任制、項目例會制、開孔、終孔驗收制、材料設備管理制、勞動人事管理制、項目資金管理等制度。

2.施工與管理人員崗位職責

施工與管理人員崗位職責應包括:項目經理、副經理職責,項目總工程師(技術負責)職責,施工鑽機機長、班長、材料員、安全員、質量管理員、機械維修管理員及動力、水泵、記錄、泥漿等崗位職責。

(十)HSE(健康、安全、環保)管理

根據所承擔的鑽探工程施工項目特點、地域、施工條件,以國家法律、法規為前提,設計HSE管理具體措施。

(十一)施工進度計劃安排

1)根據施工項目地質設計或工程項目任務書(合同),安排鑽孔施工順序,提出總體施工進度計劃,繪制施工進度計劃圖並分解月、季、年施工進度計劃;

2)提出保證施工進度計劃的具體措施。

(十二)礦區(項目)鑽探工程施工技術與組織設計附圖、表材料

1.礦區(項目)鑽探工程施工技術與組織設計中應附的主要圖件

1)施工礦區(項目)交通位置圖;

2)工程布置平面圖(在地質地形圖上標注每個鑽孔位置坐標,鑽孔編號等);

3)礦區(項目)地層理想綜合柱狀圖;

4)有代表性的鑽孔結構設計圖;

5)施工進度計劃橫道圖。

2.礦區(項目)鑽探施工技術與組織設計中應附的主要表格

1)鑽探施工進度計劃安排明細表;

2)主要設備、儀器配備匯總表;

3)主要器材、工具配備匯總表;

4)鑽探技術經濟指標目標計劃表;

5)各鑽孔設計參數表(設計孔深、終孔口徑、開孔頂角和方位角、岩心直徑等)。

H. 鑽探施工單孔技術與組織設計

單孔技術與組織設計的編寫提綱與礦區(項目)鑽探設計基本相似,只是針對具體鑽孔的條件而論。主要內容如下。

(一)前言

鑽孔編號及位置、鑽探工程性質、目的與任務、孔深、孔徑等。

(二)施工條件

簡述鑽孔施工交通、氣候、風力、水源、電源、地層情況(附地層理想柱狀剖面圖)。

(三)鑽孔技術質量要求

由地質設計及合同提出的具體鑽探工程六大質量指標和特殊要求。

(四)鑽孔施工主要設備和器具選擇

根據孔深、終孔口徑、地層復雜程度選擇鑽機、水泵、鑽塔、附屬設備、鑽桿、鑽具和必備儀器、工具的類型規格,並列出配置清單。

(五)機場布置及鑽前工程

繪制鑽孔施工現場布置平面圖,鑽孔施工「三通一平」及臨時設施搭建設計。

(六)鑽孔結構

確定鑽孔縱剖面形狀(包括開孔、終孔直徑,套管層數及各段的長度和直徑)。

(七)鑽進工藝技術

1.鑽進方法

根據鑽孔地層柱狀圖分層設計鑽進方法。如合金、復合片、金剛石鑽進,沖擊回轉鑽進,提鑽取心鑽進或繩索取心鑽進等。

2.沖洗液與護壁堵漏方法

根據所鑽地層設計沖洗液類型、配方,配製方法及性能調整方法;選擇護壁堵漏方法與材料;若採用套管護壁闡述套管規格、數量、下入方法及固管要求。

3.岩礦心採取心方法

分層闡述取心方法和取心工具。在取心困難的地層中應附特種取心工具的結構示意圖,並說明操作注意事項。

4.鑽頭的選擇

分層闡述取心鑽頭、擴孔鑽頭類型、規格、性能參數要求等,並列匯總表。對於需要的特殊鑽頭應附鑽頭結構圖。

5.保證鑽孔質量的措施

根據岩心鑽探六大質量指標及鑽孔地質設計(或合同)要求,闡述保證鑽孔質量的具體措施。對於薄弱環節應有針對性地作重點闡述。

6.事故預防與處理

根據鑽孔所鑽地層及孔深、孔徑情況和鑽孔軌跡特點,闡述鑽孔可能出現的事故類型、預防措施及處理預案。

7.定向鑽孔技術設計參數及內容

如果施工定向鑽孔,設計應增加以下內容:

1)孔身剖面類型;

2)鑽孔遇層角;

3)造斜點、分支點位置;

4)各孔段的曲率或曲率半徑;

5)目標點孔深,靶區半徑;

6)垂直孔段或直線孔段長度;

7)各孔段端點的頂角、方位角、長度和垂深及空間坐標值;

8)定向鑽孔總長度(即孔深),開孔頂角、方位角及孔位坐標;

9)校核孔身曲率是否滿足粗徑鑽具通過、鑽桿柱安全等限制條件。

(八)鑽孔施工組織

1.確定鑽孔施工組織與承包模式

一般情況下,單孔施工以機台為單位施工,對於施工難度大而深的特殊鑽孔由上級單位指派1～2名專業管理人員指導施工。鑽孔施工承包有兩種模式,一是總承包(包施工費用,包工資、材料、工期、安全與質量),二是部分承包(包工期、安全與質量,其他以定額核定費用)。

2.編制施工計劃及措施

1)鑽孔施工程序、進度計劃和具體措施,繪制施工進度橫道圖;

2)編制設備易損件、施工材料、新添器具和工具購置計劃;

3.建立組織管理制度

確定人員編制、勞動工資待遇標准,制定機台及管理人員崗位責任制、經濟承包責任制、質量管理制、安全生產管理責任制等。已有規范性制度的可以參照執行,沒有的特殊要求需針對性制定。

(九)HSE(健康、安全、環保)管理

根據鑽孔施工條件、環境和要求進行針對性設計,闡述保證實施措施及預案。

(十)編制「鑽孔施工技術設計指示書」

編制簡明扼要的「鑽孔施工技術設計指示書」,概述地質情況及施工技術要求。「鑽孔施工技術設計指示書」格式參見表13-3。

表13-3 鑽孔施工設計指示書