CN103711457A - 一种六开次井身结构的设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种六开次井身结构的设计方法，属于石油天然气等资源的工程钻探领域。所述方法包括以下步骤：(1)表层：使用直径为Φ604-614mm的钻头钻入，钻深30-50米后起出钻头，下入直径为Φ503-513mm的套管，注入水泥浆固井；(2)一开次：使用直径为Φ474-484mm的钻头钻入，钻深300米后起出钻头，下入直径为Φ401-411mm的套管，注入水泥浆固井；(3)二开次：使用直径为Φ337-347mm的钻头钻入，钻深2000米左右后起出钻头，下入直径为Φ293-303mm的套管，注入水泥浆固井。

Description

一种六开次井身结构的设计方法

技术领域

本发明属于石油天然气等资源的工程钻探领域，具体涉及一种六开次井身结构的设计方法。

背景技术

对于井身结构设计、提高钻速技术、固井质量以及承压堵漏等钻井关键技术国内外研究均不够完善，国内外在常规的各类工艺技术水平上是相似的，大体处在同一水平状态上。在提高地层稳定性和承压能力以及小间隙高密度防气窜固井工艺方面仍然存在难以解决的问题。

国外套管尺寸多，在深井超深井中采用的套管系列齐全，应用范围广，属常规系列井身结构。

国内深井井身结构以传统的钻头及套管程序为：

钻头程序：26″-17 1/2″-12 1/4″-9 5/8″-8 1/2″

套管程序：20″-13 3/8″-9 5/8″-7″-5″为主，该方案在地质条件不太复杂的地区是适用的，这已为钻井实践所证明。

但国内现有的单一的套管、钻头系列难以适应复杂地质条件下深井超深井钻井的要求，尤其对南方海相复杂深井，在地层压力系统复杂时(同一裸眼中多套地层压力共存，且压力系数相差悬殊)，难以适应，并且还存在以下问题：

(1)套管层数少，不能满足封隔多套压力层系的要求；

(2)钻井速度慢；

(3)井控能力低；

(4)目的层与套管间隙小，易发生卡钻，固井质量难以保证。

无论国内国外，现有的钻探技术和井身结构仍然无法解决探区的高温、高压、高含腐蚀性气体以及喷、漏、塌、卡、斜、多套压力系统共存于同一裸眼的复杂地层的钻探要求。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种六开次井身结构的设计方法，针对常规井身结构和使用目前的钻探技术时在钻探过程中钻遇复杂地层无法实施钻探目的的难题，解决同一裸眼井段不同压力系统的安全钻进问题，解决希望增下一层套管但井身结构没有余地的矛盾的问题，解决在复杂地层钻探难于实现地质目的难题，满足勘探开发的要求。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种六开次井身结构的设计方法，所述方法包括以下步骤：

(1)表层：使用直径为Φ604-614mm的钻头钻入，钻深30-50米后起出钻头，下入直径为Φ503-513mm的套管，注入水泥浆固井；

(2)一开次：使用直径为Φ474-484mm的钻头钻入，钻深300米后起出钻头，下入直径为Φ401-411mm的套管，注入水泥浆固井；

(3)二开次：使用直径为Φ337-347mm的钻头钻入，钻深2000米左右后起出钻头，下入直径为Φ293-303mm的套管，注入水泥浆固井；

(4)三开次：使用直径为Φ261-271mm的钻头钻入，钻深5000米左右后起出钻头，下入直径为Φ214-224mm的套管，注入水泥浆固井；

(5)四开次：使用直径为Φ182-192mm的钻头钻入次要目的层，钻深5000-6000米后起出钻头，下入直径为Φ163-173mm的套管，注入水泥浆固井；

(6)五开次：使用直径为Φ134-144mm的钻头钻入主要目的层，起出钻头后，下入直径为Φ115-125mm的尾管；

(7)六开次：使用直径为Φ91-101mm的钻头钻进致目的层，井眼尺寸Φ95.2mm，然后采取裸眼完井方法进行完井。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明改进了常规井身结构的不足，解决了常规井身结构存在的矛盾；

(2)本发明提高了勘探能力，可钻到以前常规井身结构下达不到的层位；

(3)本发明提高了钻井速度；

(4)本发明减少了井下复杂事故发生的几率，增加了经济效益；

(5)本发明解决了钻井过程中环空间隙的问题；

(6)本发明提高了井控能力，保障了安全施工。

附图说明

图1是本发明六开次井身结构的设计方法的步骤框图。

图2是利用本发明六开次井身结构的设计方法得到的六开次井身结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述：

本发明进行了特殊尺寸的钻头的研制，与特种井眼井身结构配套的钻井工具、套管头、固井工具附件及测试工具的研制。具体内容如下：

一、特殊尺寸钻头

①三牙轮钻头：24″(Φ609.6mm)、18-7/8″(Φ479.4mm)、

13-1/2″(Φ342.90mm)、10-1/2″(Φ266.70mm)、

7-3/8″(Φ187.3mm)；

②单牙轮钻头：5-1/2″(Φ139.7mm)、3-3/4″(Φ95.25mm)。

③PDC钻头：18-7/8″(Φ479.4mm)、13-1/2″(Φ342.90mm)、

10-1/2″(Φ266.70mm)、7-3/8″(Φ187.3mm)。

二、特种尺寸抗硫气密封套管头

规格为：

20″×16″×11-3/4″×8-5/8″-105；20″×16″×11-3/4″×8-5/8″-140；

16″×11-3/4″×8-5/8″-105；16″×11-3/4″×8-5/8″″-140。

三、特种尺寸套管：

113/4″(Φ298.45mm)；85/8″(Φ219.07mm)；

65/8″(Φ168.28mm)；43/4″(Φ120.65mm)。

四、特种尺寸悬挂器：

113/4″×85/8″及工具；85/8″×65/8″；65/8″×43/4″。

五、特种尺寸小尺寸RTTS封隔器

规格有：8-5/8″、6-5/8″、4-3/4″。

六、特种尺寸扶正器

尺寸为：Φ475.0mm、Φ342.0mm、Φ265.0mm、Φ184.0mm、Φ136.0mm、Φ92.0mm等。

七、特种尺寸套管吊卡、卡盘、套管钳等。

八、钻井油管头：KQY103-140；KQY103-105。))，见表1所示的六开次井眼井身结构钻头与套管间隙数据表；

表1

本发明在充分考虑井眼尺寸、套管尺寸满足固井质量要求的前提下，也开展了套管非标准套的研究和开发，所以钻井工程设计中，在复杂井段预备了一层套管，实钻中如果遇到困难而无法继续进行时，可以下一层套管以封隔此复杂层段。

本发明可以使用的钻头和套管的类型有很多，但是一般情况下，使用钻头为三牙轮、PDC钻头、空气锤等，使用套管有内外加厚，防硫套管等，但必须是气密封扣套管。

本发明一种六开次井身结构的设计方法的步骤如图1所示，六开次井身结构如图2所示，具体如下：

本发明一种适六开次井身结构的设计方法中的井身结构属非常规系列。其主要特点有：一是开眼直径大、导管和表层套管尺寸大，为后续施工打下了基础；二是探井及复杂地层开发井的完钻井眼大，为油井开发创造了良好的条件。这些套管系列为复杂深井井身结构设计提供有利的借鉴。

首次开钻采用直径Φ609.40mm钻头，下入直径Φ508.00mm套管，封住上部不稳定、垮塌、漏失井段，为下一步施工提供井眼通道并为下一步施工提供井口装置的安装支撑。

其次使用直径Φ479.42mm、Φ342.90mm、Φ266.70mm、Φ187.33mm、Φ139.70mm、Φ95.2mm钻头进行各次钻进，并下入Φ406.40mm、Φ298.45mm、Φ219.1mm、Φ168.3mm、Φ120.65mm相应尺寸的套管，封住地层压力不同的垮塌、漏失、含膏盐、高压水层、含H₂S、高压产层等地层((各开次钻头所钻深度，无法具体确定，只能根据钻遇地层情况确定)。

套管长度一般按标准要求在10.0-11.0米左右。

本发明的一个实施例如图2所示，所用的具体尺寸如下：

1、导管：使用直径Φ609.40mm钻头，钻深30-50米后起出钻头，下入30-50米左右直径Φ508.00mm套管，注入水泥浆固井，封住上部松散、不稳定、垮塌、漏失井段，为下一步施工提供井眼通道并为下一步施工提供井口装置的安装支撑。

2、一开：使用直径Φ479.42mm的钻头，钻深300米左右后起出钻头，将直径Φ406.40mm的套管下入到300米左右，注入水泥浆固井，封住上部垮塌、漏失、水层井段，为下一步施工提供井眼通道并为下一步施工提供井口装置的安装支撑。以后各次钻进均为在前一次的套管内下入小一级尺寸的钻头，往下继续钻进。

3、二开：使用直径Φ342.90mm的钻头，钻深2000米左右后起出钻头，将直径Φ298.45mm套管下入2000米左右，注入水泥浆固井。本层钻遇的地层特点是砂泥岩软硬交错变化大、易水化剥蚀掉块、易塌。砂岩石英含量高，且胶结致密、硬度大、研磨性强，地层可钻性差，跳钻严重，易断钻具。同时地层压力相对较低，承压能力差。

4、三开：使用直径Φ266.70mm钻头，钻深5000米左右后起出钻头，将直径Φ219.07mm的套管下入5000米左右，注入水泥浆固井。本层钻遇的地层特点是：段上部井段为陆相地层，下部井段为海相地层，地层发育有多套含气层，地层软硬交错，砂岩可钻性低，泥岩易坍塌、潜在地层应力变化、地层不稳定等复杂情况。

5、四开：使用直径Φ187.33mm钻头，此开次一般为地质上提出的次要目的层或者是正常压力系统的目前层，钻深5000-6000米左右。将直径Φ168.28mm的套管下入5000-6000米左右，注入水泥浆固井。本井段为海相地层，岩性比较复杂，嘉陵江组气层中普遍含H₂S，地层压力高。

6、五开：井眼尺寸Φ139.70mm，此开次一般为地质上提出的主要目的层或者是非正常压力系统的目前层，尾管直径Φ120.65mm。

7、六开：井眼尺寸Φ95.2mm，采取不下套管裸眼完井方法。本井段钻遇是主要目的层，存在钻遇超高压气层的可能性。

目前，钻遇复杂井段发生复杂甚至是事故时，总是在处理，而且没有好的解决方法，处理效率低，工期长，有时还可能是无效的，往往最终填井侧，利用本发明的井身结构设计方法后，当钻遇复杂井段而发生复杂事故时，可以下入非标套管，封隔此复杂地层段，可以达到最快速度解决钻进中存在的问题，从而提高了机械钻速并减少了井下复杂事故发生的几率，增加了经济效益。

在钻进中，本发明充分利用了各开次的功能，根据地层的复杂性质(如不同压力体系、垮塌地层、水层、漏层等)能够有选择的下入套管封隔复杂层段，避开钻遇复杂层段的事故与复杂，提高了井眼的本质安全，从而提高了井控能力，保障了安全施工。

上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的方法，因此前面描述的方式只是优选的，而并不具有限制性的意义。

Claims (1)

1.一种六开次井身结构的设计方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

(1)表层：使用直径为Φ604-614mm的钻头钻入，钻深30-50米后起出钻头，下入直径为Φ503-513mm的套管，注入水泥浆固井；

(2)一开次：使用直径为Φ474-484mm的钻头钻入，钻深300米后起出钻头，下入直径为Φ401-411mm的套管，注入水泥浆固井；

(3)二开次：使用直径为Φ337-347mm的钻头钻入，钻深2000米左右后起出钻头，下入直径为Φ293-303mm的套管，注入水泥浆固井；

(4)三开次：使用直径为Φ261-271mm的钻头钻入，钻深5000米左右后起出钻头，下入直径为Φ214-224mm的套管，注入水泥浆固井；

(5)四开次：使用直径为Φ182-192mm的钻头钻入次要目的层，钻深5000-6000米后起出钻头，下入直径为Φ163-173mm的套管，注入水泥浆固井；

(6)五开次：使用直径为Φ134-144mm的钻头钻入主要目的层，起出钻头后，下入直径为Φ115-125mm的尾管；

(7)六开次：使用直径为Φ91-101mm的钻头钻进致目的层，井眼尺寸Φ95.2mm，然后采取裸眼完井方法进行完井。

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