钻井工程设计(石油、煤层气)

1、v1、钻井工程设计的基本内容、钻井工程设计的基本内容v2、钻井工程设计前的基础资料、钻井工程设计前的基础资料 v3、井身结构设计、井身结构设计v4、钻井液设计、钻井液设计 v5、钻柱与下部钻具组合设计、钻柱与下部钻具组合设计v6、钻井参数优化设计、钻井参数优化设计 v7、井控与、井控与HSE设计设计v8、固井、完井工程设计、固井、完井工程设计 （1）确定合理的井身结构；）确定合理的井身结构；（2）选择钻机（设备）类型；）选择钻机（设备）类型；（3）钻柱组合和强度设计；）钻柱组合和强度设计；（4）钻井参数设计；）钻井参数设计；机械破岩参数：钻头类型、尺寸、数量、钻压、转机械破岩参数：钻头类型、尺

2、寸、数量、钻压、转速、冲洗液排量等；速、冲洗液排量等；钻井液性能；钻井液性能；水力参数设计。水力参数设计。（5）固井工程设计）固井工程设计固井要求；固井要求；套管柱强度设计；套管柱强度设计；水泥浆性能参数设计；水泥浆性能参数设计；流变学注水泥浆设计。流变学注水泥浆设计。（6）油气井压力检测；）油气井压力检测；（7）环境保护要求）环境保护要求（8）成本及材料预算；）成本及材料预算；（9）技术经济指标及时效分析。）技术经济指标及时效分析。1地质资料地质资料地质资料是钻井工程设计的第一手资料，在收集地质资料是钻井工程设计的第一手资料，在收集地质资料时主要收集设计井的地质分层、地层岩地质资料时主要收集

3、设计井的地质分层、地层岩性、可钻性、研磨性、性、可钻性、研磨性、故障提示故障提示、地层倾角、地层倾角、地地层压力层压力、破裂压力破裂压力等。等。 2完井方法和井身结构完井方法和井身结构在完井方法和井身结构确定过程中，要了解在完井方法和井身结构确定过程中，要了解设计井所在地区的各种完井方法和井身结构、设计井所在地区的各种完井方法和井身结构、施工和生产中的情况、各种完井方法和井身施工和生产中的情况、各种完井方法和井身结构的优缺点。结构的优缺点。 3钻头资料钻头资料收集收集35口设计区块的全井实际钻头使用资口设计区块的全井实际钻头使用资料，包括每只钻头的类型，所钻地层井深、料，包括每只钻头的类型，所

4、钻地层井深、层、段、主要岩性，钻头进尺、钻头工作时层、段、主要岩性，钻头进尺、钻头工作时间，主要技术参数（钻压、转速、排量、钻间，主要技术参数（钻压、转速、排量、钻井液密度），钻头磨损特点，钻头成本。井液密度），钻头磨损特点，钻头成本。 4钻井液资料钻井液资料收集收集12口井的钻井液的资料，总结对分层口井的钻井液的资料，总结对分层钻井液性能的要求，使用过程中遇到的问题，钻井液性能的要求，使用过程中遇到的问题，如何处理维护钻井液性能，全井钻井液材料如何处理维护钻井液性能，全井钻井液材料及及处理剂消耗处理剂消耗情况，钻井液成本，钻井液净情况，钻井液成本，钻井液净化系统情况、数量、规格、使用效果和存

5、在化系统情况、数量、规格、使用效果和存在问题。问题。 5技术参数技术参数收集收集35口井的钻井技术参数资料（钻压、口井的钻井技术参数资料（钻压、转速、排量、钻井液密度、泵压、钻头尺转速、排量、钻井液密度、泵压、钻头尺寸），同时，收集喷射钻井资料，钻具及井寸），同时，收集喷射钻井资料，钻具及井眼尺寸，钻头水眼尺寸，泵排量和泵压，喷眼尺寸，钻头水眼尺寸，泵排量和泵压，喷射钻井的效果。射钻井的效果。 6钻具结构资料钻具结构资料收集设计井油气田的钻头尺寸与钻具尺寸的收集设计井油气田的钻头尺寸与钻具尺寸的配合，常用钻具尺寸、类型、钢级、壁厚、配合，常用钻具尺寸、类型、钢级、壁厚、国别、合理使用钻具的措施

6、，易斜井段所用国别、合理使用钻具的措施，易斜井段所用的钻具结构的的钻具结构的防斜效果防斜效果，稳定器的使用情况。，稳定器的使用情况。7压力控制资料压力控制资料包括设计区块各地层的包括设计区块各地层的地层压力值地层压力值，所采用，所采用的附加压力数值，井口装置及防喷设备、规的附加压力数值，井口装置及防喷设备、规格、类型，除气设备，除气措施。格、类型，除气设备，除气措施。8套管柱设计及注水泥套管柱设计及注水泥收集设计井油田所用的各种载荷的安全系数、收集设计井油田所用的各种载荷的安全系数、设计方法，实际套管柱的区域、套管柱下部设计方法，实际套管柱的区域、套管柱下部结构，所用注水泥措施（替钻井液速度，

7、隔结构，所用注水泥措施（替钻井液速度，隔离液、水泥浆密度，速凝剂，缓凝剂，放压离液、水泥浆密度，速凝剂，缓凝剂，放压与环空蹩压候凝，注水泥计算，水泥量附加与环空蹩压候凝，注水泥计算，水泥量附加数，井径扩大情况，注水泥泵压的计算方法，数，井径扩大情况，注水泥泵压的计算方法，提高固井质量的措施与方法。）提高固井质量的措施与方法。）v定义定义 套管层次、套管下入深度以及井眼尺寸套管层次、套管下入深度以及井眼尺寸（钻头尺寸）与套管尺寸的配合。（钻头尺寸）与套管尺寸的配合。 v目的目的 保证安全、优质、快速和经济地钻达目的层保证安全、优质、快速和经济地钻达目的层v内容内容 下入套管层数下入套管层数 各层

8、套管的下入深度各层套管的下入深度 选择合适的套管尺寸与钻头尺寸组合选择合适的套管尺寸与钻头尺寸组合v井身结构设计的主要原则井身结构设计的主要原则 能有效保护矿层能有效保护矿层 能避免产生井漏、井喷、井塌、卡能避免产生井漏、井喷、井塌、卡钻等井下复杂情况钻等井下复杂情况, ,为全井安全、优为全井安全、优质、快速和经济地钻进创造条件；质、快速和经济地钻进创造条件； 当实际地层压力超过预测值使井出当实际地层压力超过预测值使井出现液流时，在一定范围内，具有压现液流时，在一定范围内，具有压井处理溢流的能力。井处理溢流的能力。v易坍塌地层、蠕变地层、塑性地层。如页岩地层、易坍塌地层、蠕变地层、塑性地层。如

9、页岩地层、泥岩地层、盐岩地层、盐膏层、煤层等泥岩地层、盐岩地层、盐膏层、煤层等v裂隙溶洞、破碎带、不整合交接面型漏失地层裂隙溶洞、破碎带、不整合交接面型漏失地层v含有毒气体地层含有毒气体地层v井位附近河流河床底部深度处、饮用水水源的地井位附近河流河床底部深度处、饮用水水源的地下水底部深度处下水底部深度处 导管导管 钻表层井眼时，将钻井液从地表引导到钻台平面上钻表层井眼时，将钻井液从地表引导到钻台平面上来。来。 表层套管表层套管 防止浅层水受污染，封闭浅层流砂、砾石层及浅层防止浅层水受污染，封闭浅层流砂、砾石层及浅层气，支撑井口设备装置，悬挂依次下入的各层套管气，支撑井口设备装置，悬挂依次下入的

10、各层套管的载荷。的载荷。 技术套管（中间套管）技术套管（中间套管） 封隔坍塌地层及高压水层封隔坍塌地层及高压水层 封隔不同的压力体系封隔不同的压力体系 继续钻井的需要继续钻井的需要 生产套管生产套管 为油气水等生产提供流通通道为油气水等生产提供流通通道 保护产层、分层测试、分层采油、分层改造保护产层、分层测试、分层采油、分层改造 尾管尾管 技术尾管技术尾管 生产尾管生产尾管 尾管回接尾管回接v 生产套管尺寸应满足采油方面要求。根据生产层的产能、生产套管尺寸应满足采油方面要求。根据生产层的产能、油管大小、增产措施及井下作业等要求来确定。油管大小、增产措施及井下作业等要求来确定。v 对于探井，要考

11、虑原设计井深是否要加深，地质上的变化对于探井，要考虑原设计井深是否要加深，地质上的变化会使原来的预告难于准确，是否要求井眼尺寸上留有余量会使原来的预告难于准确，是否要求井眼尺寸上留有余量以便增下中间套管，以及对岩心尺寸要求等。以便增下中间套管，以及对岩心尺寸要求等。v 要考虑到工艺水平，如井眼情况、曲率大小、井斜角以及要考虑到工艺水平，如井眼情况、曲率大小、井斜角以及地质复杂情况带来的问题。并应考虑管材、钻头库存规格地质复杂情况带来的问题。并应考虑管材、钻头库存规格等的限制。等的限制。 v 确定井身结构尺寸一般确定井身结构尺寸一般由内向外由内向外依次进行，首先确定生产依次进行，首先确定生产套管

12、尺寸，再确定下入生产套管的井眼尺寸，然后确定中套管尺寸，再确定下入生产套管的井眼尺寸，然后确定中层套管尺寸等，依此类推，直到表层套管的井眼尺寸，最层套管尺寸等，依此类推，直到表层套管的井眼尺寸，最后确定导管尺寸。后确定导管尺寸。v 生产套管根据采油方面要求来定。勘探井则按照勘探方要生产套管根据采油方面要求来定。勘探井则按照勘探方要求来定。求来定。v 套管与井眼之间有一定间隙，间隙过大则不经济，过小会套管与井眼之间有一定间隙，间隙过大则不经济，过小会导致下套管困难及注水泥后水泥过早脱水形成水泥桥。间导致下套管困难及注水泥后水泥过早脱水形成水泥桥。间隙值一般最小在隙值一般最小在9.512.7mm(

13、3/81/2in)范围，最好为范围，最好为19mm（3/4in）。）。 钻井液设计需考虑的因素：钻井液设计需考虑的因素： 地质条件地质条件泥浆选型、性能参数泥浆选型、性能参数 钻孔结构参数、工艺方法等钻孔结构参数、工艺方法等泥浆选型、参数泥浆选型、参数 不同孔段泥浆转换兼顾性、经济性不同孔段泥浆转换兼顾性、经济性 循环系统排布及固控设备状况性能维护循环系统排布及固控设备状况性能维护 测录井及环保等其它要求限制性要求测录井及环保等其它要求限制性要求 对工程的要求预防性措施对工程的要求预防性措施1）地层压力（地应力）：孔隙压力大，发）地层压力（地应力）：孔隙压力大，发生涌水、井喷等；地应力大，会出

14、现缩径、坍塌，生涌水、井喷等；地应力大，会出现缩径、坍塌，需采用加重泥浆。孔隙压力小，易漏失，采用气体需采用加重泥浆。孔隙压力小，易漏失，采用气体钻进、充气泥浆、泡沫泥浆等。钻进、充气泥浆、泡沫泥浆等。2）蒙脱石含量高的强水敏性地层，易产生）蒙脱石含量高的强水敏性地层，易产生膨胀缩径、分散造浆。泥浆应具有低滤失量和强抑膨胀缩径、分散造浆。泥浆应具有低滤失量和强抑制性能，需采用聚合物泥浆、钾基泥浆等。制性能，需采用聚合物泥浆、钾基泥浆等。v3）炭泥质千枚岩、绿泥石化等地层，遇水）炭泥质千枚岩、绿泥石化等地层，遇水易分散剥落，引起掉快及孔壁坍塌。泥浆应易分散剥落，引起掉快及孔壁坍塌。泥浆应具有低滤

15、失量、强封堵性和强抑制性，应适具有低滤失量、强封堵性和强抑制性，应适当提高泥浆密度。当提高泥浆密度。v4）盐膏地层：如盐岩、钾盐、光卤石、芒）盐膏地层：如盐岩、钾盐、光卤石、芒硝、天然碱、石膏等，易出现泥浆盐侵、钙硝、天然碱、石膏等，易出现泥浆盐侵、钙侵污染，易发生扩径及孔壁坍塌等。应选用侵污染，易发生扩径及孔壁坍塌等。应选用盐水泥浆及复合盐水泥浆等。盐水泥浆及复合盐水泥浆等。v5）高渗透性地层：如砂岩地层，易形成较厚泥饼，）高渗透性地层：如砂岩地层，易形成较厚泥饼，容易造成卡钻。泥浆应具有较低滤失量、较低固相容易造成卡钻。泥浆应具有较低滤失量、较低固相含量，良好的润滑性能，并配备一定数量的解

16、卡剂。含量，良好的润滑性能，并配备一定数量的解卡剂。v6）地层完整程度：完整地层，重点考虑流变性能及）地层完整程度：完整地层，重点考虑流变性能及润滑性能。松散、破碎地层，钻井液应具有适当的润滑性能。松散、破碎地层，钻井液应具有适当的密度，保证对孔壁具有足够的支撑；粘度、切力不密度，保证对孔壁具有足够的支撑；粘度、切力不能太低，返速不能太高，以免冲刷孔壁；胶凝强度能太低，返速不能太高，以免冲刷孔壁；胶凝强度不能太大，避免起下钻及开泵时压力波动大抽垮或不能太大，避免起下钻及开泵时压力波动大抽垮或压漏地层。压漏地层。v 7）孔隙、裂隙发育地层：孔隙或裂隙大小，是确定堵漏）孔隙、裂隙发育地层：孔隙或裂

17、隙大小，是确定堵漏方法及施工工艺的重要依据。方法及施工工艺的重要依据。v 8）地层温度梯度：高温地层，泥浆应具有良好的抗温性）地层温度梯度：高温地层，泥浆应具有良好的抗温性能。冻土层或寒冷地区，采用抗低温泥浆，或采取必要的能。冻土层或寒冷地区，采用抗低温泥浆，或采取必要的保温措施。保温措施。v 9）地质年代、地层埋藏深度也是判断复杂情况、进行钻）地质年代、地层埋藏深度也是判断复杂情况、进行钻井液设计的重要依据。如泥页岩地层，年代古老且埋藏较井液设计的重要依据。如泥页岩地层，年代古老且埋藏较深可能已失去水敏特性；石膏地层，深可能已失去水敏特性；石膏地层，200米以浅的石膏含米以浅的石膏含结晶水的

18、几率很高，结晶水的几率很高，200米已深的石膏多不含结晶水。米已深的石膏多不含结晶水。v 斜孔、水平孔，对泥浆的悬浮与携带、泥浆的润滑性能要斜孔、水平孔，对泥浆的悬浮与携带、泥浆的润滑性能要求严格。求严格。v 勘探孔：油气、非常规油气、钾盐等勘探，应考虑冲洗液勘探孔：油气、非常规油气、钾盐等勘探，应考虑冲洗液对测录井及取心质量的影响，以及密度、封堵等对储层的对测录井及取心质量的影响，以及密度、封堵等对储层的影响。影响。v 孔径大小：对泥浆流动速度的影响，需考虑携带及循环对孔径大小：对泥浆流动速度的影响，需考虑携带及循环对孔壁冲蚀作用的影响。孔壁冲蚀作用的影响。v 套管下深：下套管之后，可以改变

19、泥浆类型和工艺参数。套管下深：下套管之后，可以改变泥浆类型和工艺参数。v 孔深：随着深度的增加，减摩降阻作用越重要。孔深：随着深度的增加，减摩降阻作用越重要。v全面钻进，岩屑量大，要考虑泥浆的携岩能力。全面钻进，岩屑量大，要考虑泥浆的携岩能力。v孔底动力钻具：对泥浆流变性、固相含量及润滑孔底动力钻具：对泥浆流变性、固相含量及润滑性要求较高。同时应考虑对处理孔内事故的影响，性要求较高。同时应考虑对处理孔内事故的影响，如孔内动力钻具对扫孔的影响。如孔内动力钻具对扫孔的影响。v绳索取心钻进：较低的粘度、切力及固相含量，绳索取心钻进：较低的粘度、切力及固相含量，良好的润滑性能有助于防止绳钻钻杆内壁结垢

20、，良好的润滑性能有助于防止绳钻钻杆内壁结垢，降低环空压力，减小压力激动的影响。降低环空压力，减小压力激动的影响。v 循环系统：循环系统：v 应有利于泥浆维护。如循环槽排布影响泥浆性能维护。应有利于泥浆维护。如循环槽排布影响泥浆性能维护。v 应有利于环保。应有利于环保。v 有利于特殊情况处理。有利于特殊情况处理。v 泥浆泵的泵送能力。泥浆泵的泵送能力。v 是否有固控系统。对固控系统使用提出要求，若无固控系是否有固控系统。对固控系统使用提出要求，若无固控系统，应提出应对措施。统，应提出应对措施。v 不同孔段泥浆转换：既满足施工要求，又要避免泥浆浪费不同孔段泥浆转换：既满足施工要求，又要避免泥浆浪费

21、v 工程要求：工程要求：v 具有良好的防塌、防漏、保护气层等能力。具有良好的防塌、防漏、保护气层等能力。v 应有利于安全、优质、高效钻进。应有利于安全、优质、高效钻进。v 应有利于环境保护。应有利于环境保护。v 应有利于发现和保护储层（如气、油、水）。应有利于发现和保护储层（如气、油、水）。v 应有利于取心及其它地质资料录取。应有利于取心及其它地质资料录取。v 应有利于复杂情况的预防和处理。应有利于复杂情况的预防和处理。v 钻井液设计对操作的要求：钻井液设计对操作的要求：v 避免不当操作诱发孔内事故。避免不当操作诱发孔内事故。v（1） 异常压力地层异常压力地层v（2） 松散地层松散地层v（3）

22、破碎（硬脆碎）地层）破碎（硬脆碎）地层v（4） 水敏性地层水敏性地层v（5） 溶蚀（或称水溶）性地层溶蚀（或称水溶）性地层v（6）漏失地层）漏失地层v孔隙压力大地应力：易发生涌（气、水孔隙压力大地应力：易发生涌（气、水等）、坍塌、掉块、钻孔缩径，易导致井等）、坍塌、掉块、钻孔缩径，易导致井喷、埋钻、卡钻。需加重钻井液喷、埋钻、卡钻。需加重钻井液v地层压力低地层：地层压力低地层：易发生漏失。采用低密易发生漏失。采用低密度循环流体。度循环流体。v液柱压力大于（或等于）地层孔隙压力液柱压力大于（或等于）地层孔隙压力不涌不涌v液柱压力大于（或等于）地层坍塌压力液柱压力大于（或等于）地层坍塌压力不塌不塌

23、v液柱压力大于（或等于）导致地层塑性变形的径液柱压力大于（或等于）导致地层塑性变形的径v向压力向压力不缩径不缩径v环空压力小于地层的压裂压力环空压力小于地层的压裂压力不压裂地层不压裂地层v主要结构形状为碎屑状和颗粒状。主要结构形状为碎屑状和颗粒状。v无胶结或胶结性差。岩石中含少量（或不含）泥无胶结或胶结性差。岩石中含少量（或不含）泥质成分。质成分。v埋藏深度浅（一般在埋藏深度浅（一般在01000m），因此地层结），因此地层结构松散、成岩性差。第四系松散沉积层，如无胶构松散、成岩性差。第四系松散沉积层，如无胶结的粉砂、流砂和风化层。渗透性强。结的粉砂、流砂和风化层。渗透性强。v具有胶结性差、孔壁

24、机械强度低、渗透性强特点，具有胶结性差、孔壁机械强度低、渗透性强特点，易发生孔壁坍塌缩径卡钻事故。易发生孔壁坍塌缩径卡钻事故。v渗透性强的地层，适时添加随钻封堵材料，渗透性强的地层，适时添加随钻封堵材料，v控制失水量，以防形成厚泥皮造成粘附卡钻。控制失水量，以防形成厚泥皮造成粘附卡钻。v适当的粘度和泵排量，防止孔壁被冲蚀。适当的粘度和泵排量，防止孔壁被冲蚀。v密度较一般地层高，有利于孔壁稳定。密度较一般地层高，有利于孔壁稳定。v注意提钻的抽吸作用造成孔壁坍塌，薄弱孔注意提钻的抽吸作用造成孔壁坍塌，薄弱孔段避免带内管提下钻。段避免带内管提下钻。v避免在孔壁薄弱地层长时间循环钻井液。避免在孔壁薄弱

25、地层长时间循环钻井液。v特点：无胶结、有裂缝、坍塌压力大。特点：无胶结、有裂缝、坍塌压力大。v技术措施：增加胶结、充填裂缝，提高孔技术措施：增加胶结、充填裂缝，提高孔壁强度。提高液柱支撑力。壁强度。提高液柱支撑力。v及时充填裂缝，是破碎地层孔壁稳定的核及时充填裂缝，是破碎地层孔壁稳定的核心。控制失水量心。控制失水量15ml。v适当提高钻井液的粘度，控制排量，防止适当提高钻井液的粘度，控制排量，防止冲刷。冲刷。v有坍塌掉块现象时适时提高钻井液密度。有坍塌掉块现象时适时提高钻井液密度。v注意提下钻时的抽吸和挤压作用造成孔壁注意提下钻时的抽吸和挤压作用造成孔壁坍塌和钻孔漏失。坍塌和钻孔漏失。v孔壁薄

26、弱时应避免带内管起下钻。孔壁薄弱时应避免带内管起下钻。v特征：含蒙脱石、高岭石、绿泥石等粘土特征：含蒙脱石、高岭石、绿泥石等粘土矿物。产生澎胀压力、增加地层塑性，降矿物。产生澎胀压力、增加地层塑性，降低地层强度。低地层强度。v技术措施：降低泥浆滤失量，提高钻井液技术措施：降低泥浆滤失量，提高钻井液的抑制性能，增强泥浆吸附、交联及包被的抑制性能，增强泥浆吸附、交联及包被作用，封堵孔壁毛细管通。作用，封堵孔壁毛细管通。v溶蚀性地层以氯化钠盐层最为典型，其他还有钾溶蚀性地层以氯化钠盐层最为典型，其他还有钾盐、石膏、芒硝、天然碱、光卤石及溢晶石等。盐、石膏、芒硝、天然碱、光卤石及溢晶石等。v存在问题：

27、缩径塑性变形和蠕变流动；盐膏层中存在问题：缩径塑性变形和蠕变流动；盐膏层中所含石膏层和钙芒硝的膨胀；盐的溶解造成扩径所含石膏层和钙芒硝的膨胀；盐的溶解造成扩径和岩矿心采取率低；饱和盐水由于温度差别引起和岩矿心采取率低；饱和盐水由于温度差别引起的重结晶，影响打捞；盐下部泥页岩引起的复杂的重结晶，影响打捞；盐下部泥页岩引起的复杂问题；异常压力问题。问题；异常压力问题。v采用饱和（或欠饱和）盐水泥浆、油基泥浆；采用饱和（或欠饱和）盐水泥浆、油基泥浆；v盐的种类以盐矿体成分而定。盐的种类以盐矿体成分而定。v添加盐重结晶抑制剂预防结晶，影响岩心打捞。添加盐重结晶抑制剂预防结晶，影响岩心打捞。v必要时采用

28、较高比重泥浆；必要时采用较高比重泥浆；v不影响盐矿心检测。如钾盐矿，禁用含不影响盐矿心检测。如钾盐矿，禁用含K+材料。材料。v加强划眼和扩眼。加强划眼和扩眼。常用参数：常用参数： 密度密度 流变参数：漏斗粘度、表观粘度、塑性粘度、流变参数：漏斗粘度、表观粘度、塑性粘度、动切力、静切力动切力、静切力 滤失量、泥饼厚度滤失量、泥饼厚度 pH值值 含砂量、固相含量含砂量、固相含量v钻井液密度是确保安全、快速钻进和保护油钻井液密度是确保安全、快速钻进和保护油气层的一个十分重要的参数。气层的一个十分重要的参数。v利用密度的作用，调节钻井液孔内静液柱压利用密度的作用，调节钻井液孔内静液柱压力，达到对孔壁的

29、支撑作用。起到防涌、防力，达到对孔壁的支撑作用。起到防涌、防喷、防漏、防缩径、掉块、坍塌的效果。喷、防漏、防缩径、掉块、坍塌的效果。v根据地质设计中的压力预测值根据地质设计中的压力预测值+附加值确定。附加值确定。v附加值为：附加值为：0.050.15 ，气体：，气体：0.070.15。v钻井液的流变性是指在外力作用下，钻井液发钻井液的流变性是指在外力作用下，钻井液发生流动和变形的特性。钻井液的流变性与携岩、生流动和变形的特性。钻井液的流变性与携岩、孔壁稳定、机械钻速和环空水力参数计算等密孔壁稳定、机械钻速和环空水力参数计算等密切相关，是钻井液最重要的性能之一。切相关，是钻井液最重要的性能之一。

30、v漏斗粘度：用漏斗粘度计测量，计量单位秒漏斗粘度：用漏斗粘度计测量，计量单位秒（s）。）。v粘度高：对孔壁冲刷小，胶结作用强，有利于松散破碎粘度高：对孔壁冲刷小，胶结作用强，有利于松散破碎地层孔壁稳定；悬浮、携带能力强；有利于减缓漏失。地层孔壁稳定；悬浮、携带能力强；有利于减缓漏失。但易引起较大的环空压力；钻进效率低；利于固相控制；但易引起较大的环空压力；钻进效率低；利于固相控制；钻作业时抽汲作用强。孔壁形成虚厚泥皮。适用于松散、钻作业时抽汲作用强。孔壁形成虚厚泥皮。适用于松散、破碎、漏失地层及颗粒大悬浮携带困难地层。破碎、漏失地层及颗粒大悬浮携带困难地层。v粘度低：环空压力小；钻进效率高；利

31、于岩屑地表沉降；粘度低：环空压力小；钻进效率高；利于岩屑地表沉降；孔壁清洁，利于防卡。但易形成紊流，对孔壁冲刷大，孔壁清洁，利于防卡。但易形成紊流，对孔壁冲刷大，不利于松散破碎地层孔壁稳定。对绳索取心钻进有利。不利于松散破碎地层孔壁稳定。对绳索取心钻进有利。v无固相钻井液：小于无固相钻井液：小于20sv一般低固相泥浆：一般低固相泥浆：2025sv需要加重，需将粘度提高至需要加重，需将粘度提高至25s左右左右v粘土层：粘土层：2030sv粘附性强的粘土层：粘附性强的粘土层：30sv松散、破碎地层：松散、破碎地层：2540sv稳定地层：无需控制滤失量。稳定地层：无需控制滤失量。v硬脆碎地层：硬脆碎

32、地层：API滤失量滤失量15ml。v强渗透性地层（如砂岩等松散地层）：强渗透性地层（如砂岩等松散地层）：vAPI滤失量滤失量10ml。v水敏性地层：水敏性地层： API滤失量滤失量6ml。v泥皮厚度：泥皮厚度： 0.5mm。v裸眼孔段施工周期越长滤失量应控制越低裸眼孔段施工周期越长滤失量应控制越低v含砂量：含砂量：0.5%。vpH值：值： 通常为通常为810，水敏性地层不宜太高。，水敏性地层不宜太高。v同一裸眼井段上部高压下部低压时，密度不能降同一裸眼井段上部高压下部低压时，密度不能降低，及时加入合适的堵漏材料，提高地层的承压低，及时加入合适的堵漏材料，提高地层的承压能力，确保上部井壁稳定和下

33、部不漏失。上部低能力，确保上部井壁稳定和下部不漏失。上部低压下部高压时，钻下部地层之前，对上部地层进压下部高压时，钻下部地层之前，对上部地层进行承压堵漏，保能够承受压稳下部地层所需要的行承压堵漏，保能够承受压稳下部地层所需要的最高密度（大排量循环不漏）。最高密度（大排量循环不漏）。v造浆材料（膨润土）、加重材料（石灰石粉）、造浆材料（膨润土）、加重材料（石灰石粉）、 无机处理剂（纯碱、烧碱等）、降滤失剂（腐无机处理剂（纯碱、烧碱等）、降滤失剂（腐植酸钠等）、降粘剂（磺化单宁）植酸钠等）、降粘剂（磺化单宁）v增粘剂（羧甲基纤维素）、抑制剂又称防塌剂增粘剂（羧甲基纤维素）、抑制剂又称防塌剂（磺化沥

34、青）、（磺化沥青）、 絮凝剂（聚丙烯酰胺）、润滑絮凝剂（聚丙烯酰胺）、润滑剂（石墨、石蜡）、封堵剂、泡沫剂与消泡剂。剂（石墨、石蜡）、封堵剂、泡沫剂与消泡剂。vv自然沉降法（泥浆坑、沉淀池、泥浆槽）自然沉降法（泥浆坑、沉淀池、泥浆槽）v稀释法稀释法v替换部分原浆法替换部分原浆法v化学絮凝（无机盐、高分子聚合物等）化学絮凝（无机盐、高分子聚合物等）v机械清除法固控设备（离心机、除泥器、机械清除法固控设备（离心机、除泥器、除砂器及振动筛等）除砂器及振动筛等）v 合理的钻柱设计是确保优质、快速、安全钻井的重要条件。合理的钻柱设计是确保优质、快速、安全钻井的重要条件。尤其是对深井钻井，钻柱在井下的工作

35、条件十分复杂与恶尤其是对深井钻井，钻柱在井下的工作条件十分复杂与恶劣，钻柱设计就显得更加重要。劣，钻柱设计就显得更加重要。v 钻柱设计包括钻柱尺寸选择和强度设计两方面内容。在设钻柱设计包括钻柱尺寸选择和强度设计两方面内容。在设计中，一般遵循以下两个原则：计中，一般遵循以下两个原则：v 满足强度（抗拉强度、抗击强度等）要求，保证钻柱安全满足强度（抗拉强度、抗击强度等）要求，保证钻柱安全工作；工作；v 尽量减轻整个钻柱的重力，以便在现有的抗负荷能力下钻尽量减轻整个钻柱的重力，以便在现有的抗负荷能力下钻更深的井。更深的井。（1）组成钻柱各工具的规范及特性参数（查）组成钻柱各工具的规范及特性参数（查阅

36、相关手册）；阅相关手册）；（2）井身结构；）井身结构；（3）井眼的垂直剖面图和水平投影图；）井眼的垂直剖面图和水平投影图；（4）设计地层分层及故障提示；）设计地层分层及故障提示；（5）地层分层。）地层分层。 1钻柱的设计与计算钻柱的设计与计算（1）钻铤柱的设计与计算；）钻铤柱的设计与计算；（2）杆柱的设计与计算。）杆柱的设计与计算。2钻柱的受力分析与强度校核钻柱的受力分析与强度校核（1）钻井过程中各种应力的计算；）钻井过程中各种应力的计算；（2）危险断面的校核。）危险断面的校核。3下部钻具组合设计下部钻具组合设计（1）钟摆钻具组合设计（纠偏）；）钟摆钻具组合设计（纠偏）；（2）满眼钻具组合设计

37、（扶正器）；）满眼钻具组合设计（扶正器）；（3）满眼一钟摆钻具组合设计；）满眼一钟摆钻具组合设计；（4）震击器与减震器的安放设计。）震击器与减震器的安放设计。1钻铤柱的设计钻铤柱的设计 （1）钻铤尺寸的确定）钻铤尺寸的确定 （2）钻铤长度的确定）钻铤长度的确定 2钻杆的设计钻杆的设计 （1）钻杆设计所必需的参数包括设计下入深度、井眼尺寸、）钻杆设计所必需的参数包括设计下入深度、井眼尺寸、钻井液密度、抗拉安全系数、钻铤长度、外径及钻杆规范钻井液密度、抗拉安全系数、钻铤长度、外径及钻杆规范等级等。等级等。（2）最大允许静拉载荷）最大允许静拉载荷Pa的确定的确定（3）确定钻杆的规格、壁厚、材质）确定

38、钻杆的规格、壁厚、材质v钻柱轴向应力的计算钻柱轴向应力的计算 v钻柱外挤应力的计算钻柱外挤应力的计算 v钻柱弯曲应力的计算钻柱弯曲应力的计算 v钻柱剪应力的计算钻柱剪应力的计算 v危险断面的强度校核危险断面的强度校核 下部钻具组合设计的基本原则：下部钻具组合设计的基本原则：（1）能有效地控制井斜全角变化率及井斜角，从而保证井）能有效地控制井斜全角变化率及井斜角，从而保证井身质量；身质量；（2）钻头工作的稳定性高，并能施加较大的钻压，有利于）钻头工作的稳定性高，并能施加较大的钻压，有利于提高钻速；提高钻速；（3）为了起下钻顺利并降低费用，在可能的条件下尽量简）为了起下钻顺利并降低费用，在可能的条

39、件下尽量简化钻具组合；化钻具组合；（4）对于定向井斜井段的下部钻具组合则主要应满足井眼）对于定向井斜井段的下部钻具组合则主要应满足井眼轨迹控制的特别要求。轨迹控制的特别要求。钻头选型原则钻头选型原则v （1）选择哪种型号、规格的钻头，最重要的依据就是地层。）选择哪种型号、规格的钻头，最重要的依据就是地层。设计者应从地质部门提供的地层柱状剖面图上找到岩性描述，设计者应从地质部门提供的地层柱状剖面图上找到岩性描述，根据所钻岩石的机械性能，包括岩石硬度、塑脆性、研磨性、根据所钻岩石的机械性能，包括岩石硬度、塑脆性、研磨性、可钻性等数据，作为选择钻头类型的依据。可钻性等数据，作为选择钻头类型的依据。v

40、 （2）不同的钻头类型，其破岩机理及适用的地层有所不同，）不同的钻头类型，其破岩机理及适用的地层有所不同，设计者应对各种类型钻头的工作原理有充分的了解，这是合设计者应对各种类型钻头的工作原理有充分的了解，这是合理选择钻头的重要环节。理选择钻头的重要环节。v （3）对设计井所在地区已使用的钻头资料进行详细分析、）对设计井所在地区已使用的钻头资料进行详细分析、评价，作为钻头选型的比较标准，这是合理选择和使用好钻评价，作为钻头选型的比较标准，这是合理选择和使用好钻头的重要依据。头的重要依据。v 钻头选型的原则是使钻头的每米成本最低。目标函数：单位钻头选型的原则是使钻头的每米成本最低。目标函数：单位进

41、尺成本。进尺成本。v 钻具组合钻具组合1：215.9mmPDC钻头钻头+178mm液动潜孔锤液动潜孔锤+单单流阀流阀+158.8mm钻铤钻铤2根根+214mm扶正器扶正器+158.8mm钻钻铤铤1根根+214mm扶正器扶正器+158.8mm钻铤钻铤21根根+158.8mm随钻震击器随钻震击器+158.8mm钻铤钻铤2根根+旁通阀旁通阀+127mm加重钻杆加重钻杆15根根+127mm钻杆钻杆v 钻具组合钻具组合2：215.9mm牙轮钻头牙轮钻头+178mm液动潜孔锤液动潜孔锤+单单流阀流阀+158.8mm钻铤钻铤2根根+214mm扶正器扶正器+158.8mm钻钻铤铤1根根+214mm扶正器扶正器+158.8mm钻铤钻铤21根根+158.8mm随钻震击器随钻震击器+158.8mm钻铤钻铤2根根+旁通阀旁通阀+127mm加重钻杆加重钻杆15根根+127mm钻杆钻杆 v钻井工程的总目标：以最低的成本钻出高钻井工程的总目标：以最低的成本钻出高质量的井眼质量的井眼.v影响钻速和钻头寿命的因素：影响钻速和钻头寿命的因素：v （1）不可控因素）不可控因素 v 是指客观存在的因素，如所钻的地层、岩性、储层埋藏深是指客观存在的因素，如所钻的地层、岩性、储层埋藏深度以及地层压力等。度以及地层压力等。v （2）可控因素）可控因素 v 可进行人为调节的因素