油氣田鉆井勘探施工綜合技術(shù)方案一、工程概況1.1項目背景本項目位于松遼盆地北部油氣勘探區(qū)塊，區(qū)域構(gòu)造上處于中央坳陷區(qū)與東北隆起區(qū)過渡帶。鉆探目的層為白堊系姚家組三段碎屑巖儲層，設(shè)計井深3200m，預(yù)計鉆井周期45天。區(qū)塊前期三維地震解釋顯示存在面積約25km2的構(gòu)造圈閉，儲層平均孔隙度18.5%，滲透率25mD，具有良好的油氣勘探前景。1.2地質(zhì)設(shè)計要點地層剖面：自地表至目的層依次為第四系松散層（0-250m）、下白堊統(tǒng)嫩江組泥巖（250-800m）、姚家組砂巖（800-1500m）、青山口組頁巖（1500-2200m）、泉頭組砂礫巖（2200-3200m）地層壓力：預(yù)測目的層地層壓力系數(shù)1.12，破裂壓力梯度1.85MPa/100m地質(zhì)要求：全井段取心收獲率≥90%，目的層段連續(xù)取心，測井項目包括常規(guī)十三項+成像測井+地層測試1.3工程設(shè)計參數(shù)項目設(shè)計參數(shù)備注井型直井靶心半徑≤0.5m井身結(jié)構(gòu)三開制φ339.7mm×250m+φ244.5mm×1500m+φ139.7mm×3200m鉆井液體系聚合物鉆井液→油基鉆井液2200m后轉(zhuǎn)換體系固井要求水泥返高至地面二開、三開均需聲幅測井二、施工準(zhǔn)備2.1設(shè)備配置鉆機(jī)系統(tǒng)：ZJ30DB鉆機(jī)（最大鉤載3000kN），配備F-1600泥漿泵2臺（一用一備）井口工具：全套7-5/8"防噴器組（含萬能防噴器+雙閘板防噴器），額定工作壓力35MPa循環(huán)系統(tǒng)：400m3泥漿罐（五倉式），配備除砂器、除泥器、離心機(jī)三級凈化設(shè)備動力系統(tǒng)：12V190柴油機(jī)5臺（總功率3750kW），配備2000kW柴油發(fā)電機(jī)2臺2.2材料準(zhǔn)備鉆具組合：一開：φ444.5mm鉆頭+φ279.4mm鉆鋌×6根+φ127mm鉆桿二開：φ215.9mmPDC鉆頭+φ177.8mm鉆鋌×12根+φ127mm加重鉆桿×15根+φ127mm鉆桿三開：φ152.4mm金剛石鉆頭+φ120.65mm鉆鋌×8根+φ127mm加重鉆桿×10根+φ127mm鉆桿鉆井液材料：聚丙烯酰胺（PAM）20t、降濾失劑（SMP-1）15t、油基鉆井液添加劑35t固井材料：G級油井水泥350t，硅粉50t，液體速凝劑8t2.3技術(shù)準(zhǔn)備編制《鉆井工程單井作業(yè)指導(dǎo)書》，開展三級技術(shù)交底（公司→項目部→班組）組織HSE專項培訓(xùn)，重點演練井噴失控應(yīng)急處置程序完成鉆井地質(zhì)設(shè)計、工程設(shè)計的現(xiàn)場會審，形成會審紀(jì)要三、鉆井施工工序3.1一開施工（0-250m）井場布置：按照SY/T5974-2014標(biāo)準(zhǔn)布置井場，井口距民房≥300m，設(shè)置雙應(yīng)急通道鉆進(jìn)工藝：采用φ444.5mm三牙輪鉆頭，鉆壓80-100kN，轉(zhuǎn)速60r/min鉆井液密度1.05-1.10g/cm3，粘度28-32s，排量30L/s每鉆進(jìn)50m進(jìn)行短起下作業(yè)，確保井眼暢通固井作業(yè)：下入φ339.7mm表層套管，套管鞋出露地面0.3m注入G級水泥120t，替漿量45m3，碰壓壓力15MPa，候凝48h3.2二開施工（250-1500m）鉆進(jìn)參數(shù)：250-800m（泥巖段）：鉆壓60-80kN，轉(zhuǎn)速80r/min，排量28L/s800-1500m（砂巖段）：鉆壓100-120kN，轉(zhuǎn)速100r/min，排量25L/s鉆井液維護(hù)：維持密度1.15-1.20g/cm3，漏斗粘度35-40s每周測定鉆井液流變參數(shù)，控制動切力15-20Pa，靜切力3-5Pa/10-15Pa取心作業(yè)：在1200-1300m段進(jìn)行密閉取心，取心筒型號HC-44采用投球式取心工具，單次取心長度≤5m，收獲率要求≥95%3.3三開施工（1500-3200m）井眼準(zhǔn)備：二開完鉆后進(jìn)行通井作業(yè)，通井規(guī)直徑為鉆頭直徑的95%2200m處轉(zhuǎn)換為油基鉆井液體系，密度1.30-1.35g/cm3目的層鉆進(jìn)：2200-2800m（頁巖段）：采用φ152.4mmPDC鉆頭，鉆壓80-100kN，轉(zhuǎn)速60r/min2800-3200m（砂礫巖段）：更換金剛石鉆頭，鉆壓50-70kN，轉(zhuǎn)速40r/min特殊作業(yè)：每300m進(jìn)行一次地層承壓試驗，破裂壓力≥25MPa目的層段（3000-3200m）采用近平衡鉆井，井底壓差控制在1-2MPa四、關(guān)鍵技術(shù)措施4.1井眼軌跡控制配備MWD隨鉆測量系統(tǒng)，實時監(jiān)測井斜角（≤1°/30m）、方位角變化每鉆進(jìn)100m進(jìn)行單點測斜，井斜超過1.5°時采用鐘擺鉆具組合糾斜關(guān)鍵井段（2000-2500m）加密測量，確保全井最大井斜角≤3°4.2鉆井液技術(shù)聚合物鉆井液配方：清水+0.2%PAM+0.5%CMC+2%膨潤土+1%SMP-1油基鉆井液配方：柴油80%+氯化鈣水溶液20%+乳化劑3%+有機(jī)土2%+降濾失劑1.5%維護(hù)要點：控制油基鉆井液含水率≤5%，電穩(wěn)定性≥800V，塑性粘度35-45mPa·s4.3取心作業(yè)技術(shù)取心前調(diào)整鉆井液性能，提高粘度至45-50s，降低排量至15L/s采用"緩慢給壓、均勻鉆進(jìn)"操作法，機(jī)械鉆速控制在0.5-0.8m/h割心時先停轉(zhuǎn)盤后上提鉆具，確保巖心爪順利閉合4.4固井工藝二開固井采用雙凝水泥體系，領(lǐng)漿初凝時間4h，尾漿初凝時間8h三開固井采用泡沫水泥技術(shù)，水泥漿密度1.85g/cm3，頂替效率≥95%固井后進(jìn)行聲幅測井，優(yōu)質(zhì)段≥85%，不合格段需進(jìn)行擠水泥補救五、HSE管理5.1風(fēng)險識別與控制風(fēng)險類型風(fēng)險等級控制措施井噴重大安裝遠(yuǎn)程控制臺，儲備200m3加重鉆井液卡鉆較大每鉆進(jìn)500m進(jìn)行短起下，監(jiān)測扭矩變化環(huán)境污染較大設(shè)置三級沉淀池，鉆井液不落地處理機(jī)械傷害一般轉(zhuǎn)動部位安裝防護(hù)罩，設(shè)置安全警示標(biāo)識5.2安全防護(hù)措施井場設(shè)置"兩堂一舍"（食堂、澡堂、宿舍），配備4具8kg干粉滅火器作業(yè)人員配備全套PPE（安全帽、防砸鞋、防靜電工作服、防護(hù)眼鏡）每周開展一次應(yīng)急演練，重點訓(xùn)練井噴、火災(zāi)、觸電等事故處置程序5.3環(huán)保要求鉆井廢水經(jīng)三級沉淀+氣浮處理后回用，回用率≥90%巖屑采用固化處理技術(shù)，固化后用于井場平整廢棄鉆井液運至指定處置場進(jìn)行無害化處理，符合GB36600-2018標(biāo)準(zhǔn)六、質(zhì)量控制6.1質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)井身質(zhì)量：井斜≤1°/30m，水平位移≤1.5m/1000m固井質(zhì)量：水泥返高符合設(shè)計要求，聲幅測井優(yōu)質(zhì)段≥85%取心質(zhì)量：收獲率≥90%，巖心整理符合SY/T5913-2014標(biāo)準(zhǔn)6.2質(zhì)量保證措施實行"三檢制"（自檢、互檢、專檢），每道工序需質(zhì)檢員簽字確認(rèn)關(guān)鍵工序（固井、取心、測井）實行"作業(yè)許可"制度，需技術(shù)負(fù)責(zé)人審批建立質(zhì)量問題追溯機(jī)制，對不合格項實行"四不放過"原則（原因、責(zé)任、措施、驗證）6.3數(shù)據(jù)錄取要求全井段連續(xù)錄取鉆井液性能、鉆時、扭矩、泵壓等參數(shù)，數(shù)據(jù)間隔≤5min取心段詳細(xì)記錄巖心描述（顏色、巖性、含油性、構(gòu)造特征）測井?dāng)?shù)據(jù)需進(jìn)行質(zhì)量驗收，曲線合格率≥98%，深度誤差≤0.1%七、施工進(jìn)度計劃7.1進(jìn)度安排前期準(zhǔn)備：5天（設(shè)備安裝、調(diào)試、材料到位）一開作業(yè)：3天（鉆進(jìn)+固井+候凝）二開作業(yè)：15天（含取心、測井）三開作業(yè)：20天（含鉆井液轉(zhuǎn)換、取心、完井電測）完井作業(yè)：2天（井口裝置安裝、資料整理）7.2進(jìn)度保障措施實行24小時連續(xù)作業(yè)，采用"四班三倒"工作制關(guān)鍵材料（鉆頭、水泥、鉆井液添加劑）儲備量為設(shè)計用量的1.5倍配備專職設(shè)備維修班，確保設(shè)備完好率≥95%八、應(yīng)急處置8.1井噴應(yīng)急處置發(fā)現(xiàn)征兆：鉆井液池液面異常上漲、出口流量增大、鉆速突快、泵壓下降關(guān)井程序：發(fā)出警報，切斷井場電源司鉆立即上提鉆具至合適位置，停轉(zhuǎn)盤、停泵關(guān)萬能防噴器→關(guān)相應(yīng)閘板防噴器→關(guān)節(jié)流閥試關(guān)井壓井作業(yè)：采用司鉆法壓井，按照"低泵速試驗→計算壓井參數(shù)→壓井施工"流程操作8.2卡鉆事故處理粘吸卡鉆：采用"泡油解卡法"，注入原油10-15m3，浸泡2-4h后上提井塌卡鉆：先維持循環(huán)，逐步提高鉆井液密度至1.30g/cm3，小排量循環(huán)打通井眼落物卡鉆：使用打撈籃或強(qiáng)磁打撈器進(jìn)行打撈，無效時采用側(cè)鉆處理8.3火災(zāi)事故處置初期火災(zāi)使用現(xiàn)場滅火器撲救，同時啟動消防泵電氣火災(zāi)先切斷電源，使用二氧化碳滅火器油基鉆井液火災(zāi)采用泡沫滅火系統(tǒng)，同時疏散下風(fēng)向人員九、技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用9.1隨鉆監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用LWD隨鉆測井系統(tǒng)，實時獲取地層電阻率、自然伽馬、密度等參數(shù)配備隨鉆壓力監(jiān)測儀，實時監(jiān)測井底壓力，實現(xiàn)近平衡鉆井應(yīng)用鉆井液脈沖傳輸技術(shù)，數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)到2bit/s9.2鉆井液技術(shù)創(chuàng)新油基鉆井液采用納米級乳化劑，提高乳液穩(wěn)定性，降低摩阻20%應(yīng)用鉆井液固相控制一體化技術(shù)，固相含量控制在5%以內(nèi)采用可降解鉆井液處理劑，減少環(huán)境污染9.3智能化鉆井應(yīng)用應(yīng)用自動送鉆系統(tǒng)，鉆壓控制精度±2kN配備智能鉆井參數(shù)優(yōu)化系統(tǒng)，實時推薦最佳鉆進(jìn)參數(shù)應(yīng)用井眼軌跡三維可視化系統(tǒng)，實現(xiàn)井眼軌跡實時預(yù)測十、驗收標(biāo)準(zhǔn)10.1工程驗收井身質(zhì)量：全井段井斜≤3°，水平位移≤5m固井質(zhì)量：聲幅測井優(yōu)質(zhì)段≥85%，水泥環(huán)膠結(jié)強(qiáng)度≥3