钻井设计的基本原则和程序

钻井设计的基本原则和程序

一、钻井设计的基本原则钻井设计应遵循以下原则1满足地质设计对工程的要求钻井是实现地质目的的手段，钻井也是为地质目的服务，对于探井是取得地层资料，力争获得地质发现，对于开发井来说是快速建成生产能力钻井设计必须以保证实现地质任务为前提，充分考虑录井、测井、中途测试、完井、试油等方面的需要，因此钻井设计必须提高服务于地质目的的意识通过采取一系列先进适用技术，适当的成本投入，提高为地质目的服务的质量如探井应为油气发现与评价创造良好的条件，钻井液密度尽可能接近于地层孔隙压力,避免使用影响气测与录井的添加剂，有利于录井捕捉油气显示，提高井眼质量，并为录井、试油创造良好的环境，减少油气层伤害，为准确评价油气层创造条件对于开发井应建立良好的采油气与注水、井下作业的井筒环境，保证油气井安全生产与后期作业2钻井设计法律法规遵循原则钻井设计是在充分分析有关地质和工程资料基础上进行编制，必须符合国家及当地政府有关法律、法规和要求，必须依据国家、行业、企业有关标准及规定进行编制，保证钻井的合法性钻井设计前必须对钻井地质、工程、井位、周边环境等进行前期研究和现场调研，区域探井和重点预探井必须完成可行性论证报告在此基础上设计应按照安全、快速、优质和高效的原则编制，形成的钻钻井设计的后评估是不断提高设计质量的重要途径，钻后评估可以检查钻井设计方案是否合理，设计质量是否达到要求，还可以寻找到继续进一步改进设计的途径后评估包括以下内容1设计质量评估监督或业主单位委托井队等施工单位对设计的文字错误及设计审查质量进行评价2井身结构合理性评估，提出并身结构改进方向根据实钻地层岩性剖面、地层压力剖面、实钻井发生的井下复杂与事故情况、钻井技术经济指标等资料，评价设计与实际下入的套管层次、套管下入深度、井眼尺寸、水泥返高等是否满足安全、优质、快速、高效钻井的要求，是否适应所钻井实际地层属性需要，是否有利于油气发现和满足勘探地质取资料要求，提出井身结构改进的方向3钻井液密度与钻井液体系合理性评估根据实际钻遇地层特点、地层岩性、岩矿理化特性及矿物组分分析、地层三压力剖面、油气水分布及性质、钻遇地层发生的有关复杂情况及其处理情况等资料，评价设计和实际使用的钻井液体系、配方、钻井液密度等主要性能参数是否与实钻地层属性相适应，是否有利于减少井下复杂与事故，是否满足井控与安全钻井的需要，并根据钻井液现场维护处理情况和实际钻井助剂消耗情况，评价设计和实际钻井液处理剂品种选择、配方、加量和材料消耗是否经济、合理，钻井液维护处理技术措施及固控技术是否满足钻井液固相控制、维护处理和提高钻井效果的需要在此基础上，围绕满足安全、优质、快速、高效钻井要求，提出如何进一步完善钻井液技术的途径和方法，最优的钻井液密度程序，最佳钻井液体系配方4钻头与钻井参数设计符合性评估根据实钻地层特点、岩石力学特性处理结果、实钻技术经济指标等资料，通过分析钻头及钻井参数使用中的经验教训I、分井段评价钻头选型、钻头数量、钻速预测的符合程度、设计钻头喷嘴组合、机械参数、水力参数的科学合理性等情况，对设计和实际使用钻头的实施效果以及钻井参数与水力参数的优化情况是否有利于对井身质量的控制和钻井速度的提高等进行评价5工期成本预测误差分析根据所钻井实际施工情况、钻井进度和实际钻井工程材料、工具消耗情况，评价钻井工程设计的钻井材料消耗、钻井进度、钻井直接成本等是否合理，并对设计技术经济指标与实钻情况是否吻合以及产生误差的原因进行分析5重点技术措施的针对性评估评价施工重点措施是否具有针对性,对现场发生的复杂情况是否发挥了作用,是否最大限度减少了事故复杂的发生7安全环保评估评估安全环保方面有无疏漏6设计执行变更情况如果有设计的变更，应说明变更的原因7设计讨论中不同意见的合理性对设计讨论中的不同意见进行评价8设计改进的方向提出进一步提高设计质量的改进方向设计的后评估应分出等级，对于低于规定要求，应对设计人与设计单位提出批评，同时评估结论应通报设计审批人员井设计必须具有可操作性，所提出的钻井指标要体现该地区或可比地区的钻井先进水平3客观、公正原则钻井设计要体现业主对钻井工程施工的要求，同时也要本着客观、公正的原则，平衡各方利益，在工期、材料消耗设计时要考虑平均水平，使大多数施工队伍按设计施工都不亏损设计的工期在考虑技术进步情况下按一般平均水平考虑，如果风险费不能体现钻井向更复杂地区发展的实际，设计工期还应附加一定的风险工期4安全与环保优先原则作为负责任的大公司，应树立百年发展意识,也就是其生产活动必须保证在长达年以上的时间内不会对环境造成严重的损害，因为这种损害一旦发生，公10司0将付出沉重的代价，甚至导致公司无法取得社会公众的支持钻井活动对安全与环境影响巨大,等数次特大安全环境事故都发生于钻井行业，对集团公司的社会形象造12成.2极3其恶劣的影响钻井设计必须树立安全与环境优先意识，确保钻井以及后期油气开发生产中不会因为钻井问题而导致对安全与环境的严重损害5责任与权利、义务相统一原则钻井设计人员负有安全的责任，地质设计人员并不能承担钻井安全的责任，因此钻井设计的地层压力预测必须由钻井人员完成才能体现责任与义务的相统一一般地质设计人员关心目的层的压力情况，对钻井需经过的上部地层可能研究不深入，不排除由于地质人员的主要目标是油气层保护与地质发现，而有意修正预测结果，以最大限度有利于自己工作成果取得的可能性区域预探井钻井设计应利用地震、邻区情况进行压力预测，评价井与开发井应利用邻井地层压力监测、检测与地层压力测试资料预测本井地层压力老区开发井应分析近几年各开发动用油气层压力公报，搞清全部所钻地层的压力6钻井风险与经济性统一原则钻井总是会存在风险的，减少风险往往带来钻井成本的增加，有时甚至表面上看增加了施工成本可以减少风险，但事实上又带来新的风险，因此设计必须平衡钻井的风险与经济性,做到风险与经济性的统一，以适中的投资适度控，制钻井的风险钻井设计在主要目的层段必须体现有利于发现与保护油气层，而在非目的层段应主要考虑满足钻井工程施工作业安全和降低成本的需要7强制性与推荐性措施区分钻井设计是业主单位利益的体现，对于业主单位有影响的内容如对质量要求、安全要求等，应是强制执行的设计内容但由于设计者并不能保证是知识最全面、最具权威性的人，因此对于提高钻井生产效率的措施应是推荐措施，应鼓励施工单位采用自己最先进的特色技术，不断提高钻井生产效率，降低钻井风险，从而提高自身的经济效益因此设计应区分推荐性与强制性措施，以便于充分发挥施工单位的积极性，设计单位也可通过及时收集施工信息，不断提高设计的水平8设计要科学合理、详尽、完备性原则设计必须做到科学合理、详尽、完备，这就要求设计不能出现遗漏，但对于有区块标准设计的批钻井，在执行区块标准设计基础上，可以只对差异部分做出具体设计，共性部分可以执行标准设计或已形成的相应规范9采用技术成熟、先进、适用原则钻井面临的对象复杂多变，钻井需克服各种复杂的地质情况，，同时钻井还要追求最高的效率与效益,先进适用的技术是实现这一目标的保证，钻井设计应尽可能采用先进、’适用的技术，提高钻井安全性与效率钻井设计中采用的技术必须是成熟的技术，如果现有技术难以满足钻井作业需要时,应积极组织攻关研究，探索解决钻井难题的途径，确保钻井目的的实现，还没有成熟的技术进入设计应提出试验保证措施10充分研究地层、地质条件原则钻井设计人员必须与具体的地层、地质条件打交道，解决钻井过程中出现的地质问题，因此钻井设计人员必须认真分析地质、地层情况，使钻井设计的措施更具有针对性，尽可能减少钻井施工的风险11充分分析并提供邻井资料原则邻井资料分析是钻井设计的基础,只有充分参考邻井的经验与教训I,才能充分优化钻井设计同时邻井资料也是现场施工人员的重要参考，一个钻井设计即便水平不高，只要邻井资料提供全面，分析正确，一个有经验的井队工程师也能制订出最佳的措施，高效完成钻井施工，反之如果钻井设计中没有提供充分的邻井资料，则井队工程师可能难以吃透钻井设计精神，执行措施可能不具有钎对佐，因此不可避免地会出现各种复杂情况，重复别人犯过的同样错误设计书中要有邻井资料与情况分析的详细内容

二、钻井设计的前期工作及质量控制钻井设计的科学性、先进性和可操作性对钻井工程作业的成败和油气勘探与生产效益起着十分关键的作用，减少差错、提高设计的科学合理性是钻井设计的生命因此对钻井设计中所提及的技术和措施必须在设计前做充分的调查研究与分析，钻井设计必须通过一定的程序、措施与制度来保证设计的质量钻井设计的前期工作及控制设计质量的措施包括:1钻井设计人员深入了解地质情况钻井设计人员应早期介入井位的论证，参与地质方案的讨论，熟悉掌握地质、工程资料，深入了解地质目的，明确设计任务地质部门应组织工程管理部门、钻前施工单位、钻井设计人员进行井位勘察，了解地貌、地形、地物、道路、通信、气象、水文等情况对井位确定的影响，同时井位的确定、井场确定还应考虑对周边环境、周边居民的影响2钻井设计的资料收集与分析钻井设计人员在接受设计任务后，应详细收集分析设计井的邻区、邻井的工程、地质资料，形成钻井设计的邻井资料分析部分的内容，这些资料同时也是施工设计、钻井施工井队的重要参考资料在此基础上形成初步的设计方案与设计要点3充分的设计方案论证油田公司工程技术部门召集由地质、录井、钻井、固井、井控、钻井液、安全环保等方面的技术人员参加的会议，研究讨论钻井设计方案的基本原则设计方案论证时参加设计的各方互相通报设计的依据与设计井的基本情况，形成设计的要点，特别是地质部门通报地层与地质情况，与工程设计人员就井身结构、钻井液密度等达成一致，避免钻井设计中出现严重的不一致同时讨论还可以保证设计的主要内容科学合理，减少设计出现原则性错误的可能性设计讨论首先由井位提出人员介绍本井地质任务及地质地层研究中与工程相关的内容地质录井人员介绍地形、地貌有无影响钻井施工的因素，介绍钻遇地层情况，介绍邻井情况、邻井地层压力情况、钻井液密度使用情况及井眼稳定情况钻井工程设计人员由设计技术负责人介绍以下内容

①邻井情况邻井与本井关系、邻井井身结构及优缺点、邻井钻井液密度的使用、邻井复杂与事故情况及其分析、邻井钻井液使用情况、邻井井径情况、邻井钻具组合使用及井斜情况、邻井钻头使用情况、邻井钻井技术指标情况、邻井固井情况、邻井地层压力（孔隙压力、破裂压力,包括测试、检测、监测结果）情况

②钻井工程设计方案井身结构方案、各开次固井方案、钻井液方案、钻机设计、井控与安全环保方案、钻头设计方案及工期预测设计讨论形成记录表格式见下表设计论证应形成论证记录与结论4设计过程的质量控制在钻井设计过程中，应遵守一定的程序，引用的资料、数据应尽量用拷贝、粘贴，避免输入时产生错误另外设计应尽量按设计内容顺序，逐项完成，避免出现遗漏工程设计应尽可能全面地提供邻井钻井情况，并对邻井情况做出科学的总结，以便于钻井施工过程中更多地参考邻井钻井情况工程设计必须按讨论的技术要点进行，设计严禁千篇一律，钻井技术措施设计必须根据邻井情况针对性提出设计中的推荐措施应进行说明，不做说明的应视为强制执行内容对于可以由施工单位自主决定的措施应充分发挥施工单位的主观能动性，设计中仅作为推荐措施提出钻头与钻井工期预测与材料、成本控制必须科学合理钻井液必须分井段分地层提出维护处理措施，并尽可能对井下出现的各种复杂情况提出预案钻井液密度使用必须按地层按井深提出控制程序,避免大井段只提出钻井液密度.变化范围钻井液材料必须标出类别及作用，设计中只能出现已取得入网许可的合格产品，试验性的新产品使用必须经设计讨论确定后方可按试验的方式进入设计5钻井设计的三级质量审直设计完成后首先是设计人员自检，设计人员仔细对设计书进行检查，尽量减少设计的差错，然后，工程设计、钻井液设计、固井设计人员进行互检，互检修订后再进入审批环节审批过程也是设计质量控制的过程，审批人员除对设计内容负责外，还需要对设计的质量负责，审批人员需认真审查设计的差错情况与设计的科学合理性设计单位内部在设计审批过程中发现的设计缺陷应直接进行更正，设计委托单位与主管单位在审批过程中发现的缺陷应记入设计三级质量审查记录中，设计三级质量审查结果需反馈到设计人员，设计人员应综合考虑审核意见，据此对设计进行最后定型设计三级质量审查记录格式见下表钻井设计三级质量审查记录

三、钻井设计的审批程序设计的审批通常包含设计单位的审批与业主单位的审批，不同的油田可能审批程序有差异，但审批程序应包含以下环节1设计单位的审批设计单位的审批包含设计单位技术负责人审核与设计单位负责人审批业主单位的审批业主单位通常是勘探公司、开发公司或勘探事业部、开发2事业部，其审批通常包含项目部审批、领导审批、安全环保审批等3油田公司主管部门与主管领导审批油田公司的主管部门通常是工程技术处，工程技术处代表油田管理机关对设计进行审批重点井与复杂井、特殊工艺井设计还需要油田公司主管领导审批钻井设计三级审查记录随钻井设计审批过程运行，审查中发现的差错及对设计的不同意见分别记入钻井设计三级审查记录中设计审批人员不能对已讨论形成的设计主要原则与内容发表意见，只能对文字错误与完善设计提出意见设计审查完成后钻井设计三级审查记录由设计完成单位、审批单位分别存留，设计人员根据钻井设计三级审查记录修改完善钻井设计后交付印刷工程设计人员参与进行钻井地质设计初审，工程设计人员审查钻井地质设计内容是否提供了详细的地质、地貌及钻井条件资料，是否提供了齐全的邻井情况及地层情况资料，资料录取要求是否明确，是否有与设计讨论有不一致之处钻井设计及审批流程如下所示

四、钻井设计执行的现场跟踪与变更钻井设计的现场跟踪是提高设计水平与设计质量的重要途径，设计单位应经常性到现场跟踪了解设计执行情况,了解设计还存在哪些不足，现场还有哪些技术可以吸收进设计等，通过这些信息的及时掌握，可以不断提高设计水平设计执行过程中如果出现了意外的情况、地质要求变更、地层情况与设计不符等，无法执行原钻井设计，应及时进行变更设计设计不能随意变更，变更设计必须依据充分，经过与设计同样的论证与审批程序方能生效

五、钻井设计的后评估。