【摘要】：隨著石油資源開采的不斷進行,陸上勘探領域越來越少,石油資源緊缺問題日漸突出,而占地球面積70%以上的海洋,估計資源量巨大,油氣儲量相當可觀,加大加快海上油氣的勘探開發(fā)勢在必行,特別是大規(guī)模的灘淺海油田勘探開發(fā)將是實現(xiàn)陸地油氣資源接替的重要能源后備基地。本文以灘海油田B區(qū)塊為研究對象,根據該區(qū)塊工程地質特點,對其關鍵鉆井技術開展了以下研究工作：分析雙井口鉆井的技術優(yōu)勢及技術難點,結合灘海油田B區(qū)塊實際地質、工程條件論證雙井口鉆井技術在B區(qū)塊的可實施性,總結適合于B區(qū)塊的雙井口表層鉆井的一般施工工序；基于測井數(shù)據,建立考慮井斜角、方位角影響的地層坍塌壓力、地層破裂壓力模型,分析B區(qū)塊井斜角和方位角對地層坍塌壓力、地層破裂壓力的影響,最后基于三壓力剖面計算結果,設計B區(qū)塊典型井技術套管和表層套管下深,優(yōu)化了井身結構；考慮鉆柱屈曲的影響,推導了鉆柱摩阻扭矩計算模型,對灘海油田典型井B-6井進行鉆柱摩阻扭矩分析和鉆柱結構優(yōu)化；針對灘海油田B區(qū)塊館陶組礫石層與中生界砂巖、泥巖、礫巖互層而嚴重降低機械鉆速的問題,基于PDC鉆頭破巖機理、混合切削理論、冠部形狀設計理論、切削齒大小形狀設計理論、鉆頭水力學設計理論,設計適合于于礫石層的個性化PDC鉆頭。研究結果表明：雙井口鉆井技術是解決B區(qū)塊平臺面積緊張的有效措施；B區(qū)塊泥漿安全密度窗口較寬且隨井斜角的增大而增大,非常適合于鉆水平井、大斜度井；沿最小水平主應力方向鉆進時,泥漿安全密度窗口最大,井壁最穩(wěn)定；建議B區(qū)塊采用三開井身結構,一開封隔平原組以上松軟地層,二開封隔明化鎮(zhèn)及館陶以上易塌易漏地層,采用Φ406.4mm鉆頭開鉆、Φ215.9mm鉆頭完鉆；從降低摩阻扭矩和避免鉆柱屈曲、失穩(wěn)的角度出發(fā),推薦B區(qū)塊三開Φ215.9mm井眼的鉆具組合為Φ215.9mm鉆頭+φ171.45mm螺桿+Φ151mmMWD+φ171.45mm無磁鉆鋌+Φ139.7mm加重鉆桿+Φ139.7mm鉆桿；B區(qū)塊二、三開鉆進中PDC鉆頭表現(xiàn)優(yōu)于牙輪鉆頭,推薦二、三開采用PDC鉆頭鉆進；設計的Φ215.9mm、φ311.1mm兩種個性化PDC鉆頭在礫石層提速方面取得了明顯效果。本文的研究方法及結果,對灘海油田B區(qū)塊及其他類似區(qū)塊鉆井施工、設計具有重要的指導作用。
[Abstract]:With the continuous exploitation of petroleum resources, there are fewer and fewer fields of onshore exploration, and the shortage of petroleum resources is becoming more and more prominent. The sea, which accounts for more than 70% of the earth's area, is estimated to have a huge amount of resources and considerable oil and gas reserves. It is imperative to accelerate the exploration and development of offshore oil and gas, especially the exploration and development of large scale shallow and beach oil fields will be an important energy reserve base to realize the replacement of terrestrial oil and gas resources. According to the engineering geological characteristics of B block in Tan Hai Oilfield, this paper has carried out the following research work on its key drilling technology: analyzing the technical advantages and technical difficulties of double-wellhead drilling, Combined with the actual geology of Block B in Tan Hai Oilfield, the feasibility of double-wellhead drilling technology in Block B is demonstrated under the engineering conditions, and the general construction procedure of double-wellhead surface drilling suitable for Block B is summarized, and based on the logging data, the inclined angle of well is established. The influence of azimuth angle on formation collapse pressure, formation fracture pressure model, well inclination angle and azimuth angle of B block on formation collapse pressure and formation fracture pressure are analyzed. Finally, based on the results of three pressure profiles, The technical casing and surface casing depth of typical wells in B block are designed to optimize the wellbore structure, considering the effect of string buckling, the calculation model of friction torque of drill string is derived. The friction torque of drill string and the optimization of drill string structure are analyzed for typical well B-6 in Tan Hai Oilfield, aiming at the problem of serious reduction of mechanical drilling rate in Guantao formation gravel layer and Mesozoic sandstone, mudstone and conglomerate interbed in B block of Tan Hai Oilfield. Based on the rock breaking mechanism of PDC bit, mixed cutting theory, crown shape design theory, cutting tooth size shape design theory and bit hydraulic design theory, the individualized PDC bit suitable for gravel layer is designed. The results show that the dual wellhead drilling technology is an effective measure to solve the shortage of platform area in block B, and the mud safety density window in block B is wider and increases with the increase of the inclined angle, which is very suitable for drilling horizontal wells and large deviated wells. When drilling along the direction of minimum horizontal principal stress, the mud safety density window is the largest and the borehole lining is the most stable. Second, Kaifeng separated Minghua Town and Guantao, easy to collapse and leak formation, using 桅 406.4mm bit to drill, 桅 215.9mm bit to complete drilling, starting from the angle of reducing friction torque and avoiding buckling and instability of drill string, It is recommended that the drilling tool combination of three 桅 215.9mm holes in B block is 桅 215.9mm bit 蠁 171.45mm screw 桅 151mmMWD 蠁 171.45mm non-magnetic drill collar 桅 139.7mm weighted 桅 139.7mm drill pipe, in B block 2 and 3 drilling, PDC bit performance is superior to that of cone bit, PDC bit is recommended for second and third drilling. The designed 桅 215.9 mm and 蠁 311.1mm individualized PDC bits have achieved obvious results in increasing the speed of gravel beds. The research methods and results of this paper play an important guiding role in drilling operation of B block and other similar blocks in Tan Hai Oilfield.
【學位授予單位】：西南石油大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TE52

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