钻井与完井工程重点总结.doc

绪论
钻井分类：地质探井、预探井、详探井（评价井）、地质浅井、检查资料井、生产井、注水井。
地质探井：了解地层的沉积年代、岩性、厚度、生储盖组合。
预探井：以发现未知新油气藏为目的所钻的井。
井身结构设计
井深结构设计的任务：确定套管的下入层次、下入深度、水泥浆返深、水泥环厚度、生产套管尺寸及钻头尺寸。
井身结构设计应满足以下主要原则：
能有效保护储层；
避免产生井漏、井喷、井塌、卡钻等井下复杂情况和事故，为安全、优质、高速和经济钻井创造条件；
当实际地层压力超过预测值发生溢流时，在一定范围内，应具有处理溢流的能力。
选择井身结构的客观依据：地层压力剖面、地层破裂压力剖面、井眼坍塌压力剖面。
上覆地层压力p0：指该处以上地层岩石基质和孔隙中流体的总重量（重力）产生的压力。
地层压力pp：指岩石孔隙中流体的压力，亦称地层孔隙压力。
骨架压力：由岩石颗粒之间相互接触来支撑的那部分上覆地层压力（亦称有效上覆地层压力或颗粒压力）。
异常高压的成因：
沉积物的快速沉积，压实不均匀；
渗透作用；
构造作用；
储集层的结构。
地层压力预测方法：（要求掌握d（dc）指数法的原理）
d（dc）指数法检测原理：机械钻速是钻压、钻速、钻头类型及尺寸、水力参数、钻井液性能、地层岩性等因素的函数。当其他因素一定时，只考虑压差对钻速的影响，则机械钻速随压差减小而增加。在正常地层压力情况下，如岩性和钻井条件不变，机械钻速随井深的增加而下降。当钻入压力过渡带之后，由于压差减小，岩石孔隙度增大，机械钻速转而加快。d指数则正是利用这种差异预报异常高压。
地层破裂压力：当液体压力达到某一数值时会使地层破裂，这个液体压力称为地层破裂压力。
地应力：指地下环境中某一岩层深度所处的应力状态。可用三个主应力表示，即垂直主应力z、最大水平地应力H、最小水平地应力h。
井眼坍塌压力预测
井眼失稳破坏准则：石油工程对脆性泥页岩——般采用摩尔—库尔强度准则。
井深结构设计时井内压力系统必须满足：pf>=pmE>=pR（原则）
Pf——地层破裂压力；
pmE——钻井液有效液柱压力；
pR——地层压力。
井身结构设计的基础参数：
地质方面的数据
岩性剖面及故障提示；
地层压力梯度剖面；
地层破裂压力梯度剖面。
工程数据
抽汲压力系数Sw（起钻）；
激动压力系数Sg（下钻）；
地层破裂安全增值Sf；
溢流条件Sk；
压差允值pN（pa）。（避免差压卡钻）
套管层次：导管，表层套管，中间套管（或技术套管），生产套管（或油层套管）。
井身结构设计步骤：
根据区域地质情况，确定按正常作业工况或溢流工况选择式；
利用压力剖面图中最大地层压力梯度求中间套管下入深度假定点；
验证中间套管下入深度H3是否有卡套管的危险；
计算钻井（或中间）尾管的最大下入深度；
计算表层套管下入深度H1；
进一步校核中间尾管；
生产套管下入目的层中，应进行压差卡钻和溢流条件校核。
钻井液
钻井液主要功能：
清洗井底，携带岩屑；
冷却、润滑钻头和钻柱；
形成泥饼，保护井壁；
控制和平衡地层压力；
悬浮岩屑和加重材料；
提供所钻地层的地质资料；
传递水功率；
防止钻具腐蚀。
主要的粘土矿物：高岭石、蒙脱石、伊利石。
粘土矿物的水化作用：指水分子被粘土表面及其所带阳离子极化后定向排列而形成的水化膜的作用。包括表面水化（主要有粘土表面吸附产生）和渗透水化（主要由吸附阳离子在表面和本体的浓度差产生）两种。
扩散双电层的形成与结构
由于胶体粒子带电，在它周围分布着与其电荷数相等的反离子，于是在固液界面形成双电层。反离子分布不均匀，靠固体表面密度高，形成紧密层（吸附层）。
扩散双电层：从固体表面到过剩反离子为零处得这一层称为扩散双电层。
钻井液的工艺性能
钻井液的流变性能：钻井液在流动过程中的流变性和静止状态下触变性的流体力学表现，主要由粘度、静切应力等流变参数表示。
钻井液流变行为模式：幂律流体模式；宾汉流体模式；卡森流体模式；赫——巴流体模式。
钻井液的失水造壁性能
失水：钻井液在屡失过程中，其中的自由水在压差作用下向多孔性地层屡失渗透的过程叫做失水。
造壁：井壁上泥饼的形成叫做造壁。
失水类型：瞬间失水、动失水、静失水。
影响失水的因素：
静失水量Vf与时间t的关系；（正相关）
静失水量与压差的关系；（正相关）
静失水量与滤液粘度的关系；（负相关）
静失水量与固相含量及类型的关系；（Vf(Cc/Cm-1)1/2）
静失水量与泥饼厚度的关系；（正相关）
静失水量与泥饼渗透率的关系。（正相关）
钻井液分类：水基钻井液、油基钻井液、气态钻井液。
钻进工艺
影响钻井速度的因素：
地层岩性；
钻井液性能：密度、固相含量、粘度、失水，尤其是初失水、含油量；（具体分析见图4-2）
钻头类型；
水力参数：由于射流形成的影响；