深水钻完井关键技术内容简介

路继臣的等编著的这本《深水钻完井关键技术》是“十一五”期间“863”重大项目“南海深水油气勘探开发关键技术及装备”研究中“深水钻完井关键技术研究”课题的研究成果。本书以HG1井为工程依托，围绕深水井身结构设计、深水钻井隔水管及井口、深水钻井液和固井工艺、深水钻井井控和深水油气完井测试管串设计与工艺五大关键技术进行了论述。

第1章 深水钻井井身结构优化设计

1.1 钻井地质环境描述

1.1.1 区域三维岩石物理参数综合反演方法

1.1.2 深水钻井三压力剖面建立

1.1.3 HG1井三压力剖面建立及钻前井壁稳定预测

1.2 深水钻井井筒温度及压力计算

1.2.1 井筒传热模型建立

1.2.2 井筒温度计算

1.2.3 井筒压力计算

1.3 不确定地层压力条件下套管下人深度及层次确定

1.3.1 含可信度的各类地层压力预测方法

1.3.2 含可信度安全钻井液密度上下限区间及概率分布状态的确定

1.3.3 套管层次及下深确定方法

1.3.4 套管层次及下深风险评价

1.3.5 套管下人深度及层次确定方法应用实例

1.4 水下井口力学分析及表层套管承载力与下深计算

1.4.1 导管及表层套管竖向承载力分析模型及计算方法

1.4.2 导管及表层套管横向承载力理论模型及求解

1.4.3 水下井口力学稳定性分析

1.4.4 导管喷射下人深度计算

1.5 深水钻井套管柱安全可靠性分析

1.5.1 传统安全系数设计方法存在的不足

1.5.2 基于可靠性理论套管失效风险评价方法的建立

1.5.3 HG1井套管安全可靠性评价分析

1.6 深水钻井井身结构设计软件

1.6.1 软件简介

1.6.2 数值计算步骤

1.6.3 软件模块设计

1.7 深水井身结构设计应用实例

参考文献

第2章 深水钻井隔水管与水下井口

2.1 深水钻井隔水管静态与动态强度及涡激振动计算

2.1.1 静态性能

2.1.2 随机非线性动力分析

2.1.3 耦合动力分析

2.1.4 涡激振动数值模拟

2.1.5 材料试验研究

2.2 深水钻井隔水管寿命预测、耐久性与检测方法

2.2.1 失效模式识别与损伤评估

2.2.2 波致疲劳、涡激疲劳寿命分析

2.2.3 检测与监测方法

2.2.4 完整性管理技术框架

2.3 深水钻井隔水管作业风险分析与控制

2.3.1 钻井船动力定位失效风险分析与控制

2.3.2 关键作业风险定量评估

2.3.3 失效风险评估与可靠性分析

2.3.4 悬挂动力分析与避台撤离

2.3.5 涡激振动抑制技术

2.3.6漂浮减重技术

2.4 水下井口强度及稳定性

2.4.1 井口结构和表层套管下放产生的超孔隙水压力

2.4.2 井口表层套管竖向承载力的时效性

2.4.3 井口表层套管模型试验

2.4.4 喷射下表层套管水平承载力、变形的时效性

2.4.5 井口表层套管承载力设计软件

2.5 深水钻井隔水管系统工程设计与分析软件

2.5.1 软件主要功能

2.5.2 软件工作流程

2.5.3 软件模块划分

2.5.4 与国外软件的比较

2.5.5 软件精度验证

2.6 HG1井钻井隔水管系统分析与评估

2.6.1 隔水管系统设计要素与概念设计

2.6.2 隔水管系统设计影响因素

2.6.3 HG1井的隔水管系统配置与分析Ⅰ

2.6.4 HG1井的隔水管系统配置与分析Ⅱ

参考文献

第3章 深水钻井钻井液与固井工艺

3.1 概述

3.1.1 存在的主要问题

3.1.2 国外研究进展

3.2 大直径隔水管携岩水力学及携岩能力

3.2.1 钻井液水力学和携岩性能研究

3.2.2 钻井液悬浮性能研究

3.2.3 钻井液排量与流变参数的优选

3.2.4 携岩水力参数计算软件

3.3 温度对钻井液、水泥浆、前置液流变性能的影响

3.3.1 海水温度场

3.3.2 井筒温度场模型

3.3.3 温度对钻井液性能的影响

3.3.4 温度对水泥浆流变性能的影响

3.3.5 温度对前置液流变性能的影响

3.4 深水钻井浅层井壁稳定机理及对策

3.4.1 概述

3.4.2 浅层井壁稳定机理

3.4.3 钻井液防治浅层井壁失稳技术

3.5 深水钻井液中天然气水合物生成机理及其抑制

3.5.1 概述

3.5.2 深水钻井液中水合物生成机理

3.5.3 深水钻井液水合物抑制

3.6 深水钻井液研究及其性能评价

3.6.1 深水水基钻井液

3.6.2 深水油基钻井液

3.7 深水固井低密度水泥浆的配方及其性能

3.7.1 低密度水泥浆配方

3.7.2 深水固井低密度水泥浆性能

3.8 深水低温前置液

3.8.1 稀释剂

3.8.2 加重材料需水量

3.8.3 悬浮剂

3.8.4 前置液的流变性

3.8.5 前置液的稳定性

3.8.6 前置液与水泥浆的相容性

3.8.7 前置液与钻井液的相容性

3.9 HG1井的钻井液与固井设计

3.9.1 工程设计基础数据

3.9.2 地层评价要求

3.9.3 分段钻井液设计

3.9.4 钻井液体系及现场维护处理程序

3.9.5 各井段钻井液处理和维护管理程序

3.9.6 井下复杂情况应急处理

3.9.7 浅水流评价及解决措施

3.9.8 提高顶替效率

参考文献

第4章深水钻井井控

4.1 气体侵入井筒规律及井筒水合物的生成与分解

4.1.1 深水钻井井控气体侵入井筒规律

4.1.2 深水钻井井筒中水合物生成与分解

4.2 深水钻井溢流及井涌早期监测

4.2.1 基于LWD和PWD技术钻井溢流及井涌早期监测

4.2.2 基于小截面流量测量法钻井溢流及井涌早期监测

4.3 深水钻井井涌压井技术

4.3.1 基于LWD和PWD技术的地层压力预测和合理钻井液密度确定

4.3.2 基于深水窄安全密度窗口压井法

4.3.3 计算机优化压井控制系统

4.4 深水钻井浅层流与浅层气动态压井技术

4.4.1 动态压井钻井装备

4.4.2 动态压井水力参数计算方法

4.4.3 动态压井水力参数计算软件

4.4.4 钻遇浅层气的处理程序

4.4.5 海上动力压井基本操作步骤

4.5 深水钻井井控过程模拟软件系统

4.5.1 深水井控模拟仿真模型及其求解

4.5.2 深水井控软件主要功能

4.5.3 溢流及压井软件算例

4.6 深水钻井井控配套设备

4.6.1 深水防喷器

4.6.2 深水防喷器控制系统

4.6.3 HGl井井控设备配置建议

4.7 深水钻井井控作业程序

4.7.1 早期检测溢流

4.7.2 发现溢流关井作业程序

4.7.3 压井难易程度评价程序

4.7.4 发现溢流作业程序

4.7.5 防止井喷失控作业程序

4.7.6 海洋浅层气井控作业程序

4.7.7 带转喷器的隔水管钻进井控程序

4.7.8 紧急脱开作业程序

4.7.9 回挤法压井作业程序

4.7.10 体积法压井作业程序

4.7.11 顶部压井法井控作业程序

4.7.12 裸眼电测井控作业程序

4.7.13 深水下套管和固井作业井控程序

4.7.14 压井过程中可能出现的复杂情况及应对措施

4.7.15 深水井控需要考虑的主要因素

参考文献

第5章 深水钻井完井测试管串设计与工艺

5.1 深水钻井完井测试井筒温度及压力计算

5.1.1 气液两相管流与井筒传热计算模型

5.1.2 流体力学特性参数及热物性参数计算

5.1.3 井筒温度及压力计算程序

5.1.4 实例计算与验证

5.2 深水钻井完井测试管串优化设计

5.2.1 设计的一般原则

5.2.2 结构设计与构件选型

5.2.3 受力、变形计算模型与方法

5.2.4 强度设计模型与方法

5.2.5 优化设计软件

5.3 深水钻井完井测试井筒水合物与结蜡预测及防控

5.3.1 水合物预测

5.3.2 结蜡预测

5.3.3 水合物与结蜡防控

5.4 深水钻井完井测试工艺技术

5.4.1 影响测试参数获取的储层因素

5.4.2 测试工作制度及工艺参数优化设计

5.4.3 测试方案优化设计软件

5.4.4 测试工艺技术规程

5.5 HG1井完井测试工程设计

5.5.1 HG1井地层及邻井资料

5.5.2 HG1井完井测试井筒温度与压力模拟计算

5.5.3 HG1井完井测试方案设计

5.5.4 HG1井完井测试管串设计

5.5.5 HG1井完井测试中水合物的预测及防治方案

参考文献 2100433B

中国首座自主设计、建造的第六代深水半潜式钻井平台“海洋石油981”已于2012年5月9日在中国南海海域正式开钻。

这将是中国石油公司首次独立进行深水油气勘探开发，标志着中国海洋石油工业的深水战略迈出了实质性的步伐。

据了解，此次开钻水域在中国南海水域距离香港东南320公里处，开钻井深1500米。

国际上一般将水深超过300米海域的油气资源定义为深水油气，1500米水深以上称为超深水。在丰富的海上油气资源中，深水、超深水的资源量占全部海洋资源量的30%至40%。在全球获得的重大勘探发现中，有50%来自海洋，主要是深水海域。深水海域已经成为国际上油气勘探开发的重要接替区域。

中国海洋石油工业勘探开发的海上油田水深普遍小于300米，大于300米水深的油气勘探开发处于起步阶段。中国南海油气资源极为丰富，整个南海盆地群石油地质资源量约在230亿至300亿吨之间，天然气总地质资源量约为16万亿立方米，占中国油气总资源量的三分之一，其中70%蕴藏于153．7万平方公里的深海区域。

海洋石油981主要参数

海上生产井钻井：海洋石油天然气勘探钻井完钻后，经储量 证实确有开采价值，制定总体开发方案（ODP）并经 批准，便可进行油气田以开发为目的的钻井。

海上完井：生产井钻井完钻后，为开采该井中的油气，采用 将井中替换为完井液、射孔、下入井内生产管柱（或 安装电潜泵等）以及安装井口采油树，达到开启采油 树阀门后，即可采出石油天然气的整个过程。完井是从下完套管、固井结束开始，包括射孔、防 砂、下生产管柱或大修、增产作业等，直至投产正常后 交付生产的整个过程。 通常钻完井作业实行一体化，采用批钻批完的方式。 具体由有限公司各分公司钻井部统一负责组织实施，委 派海上施工平台钻完井监督作为作业代表，由其负责组 织、协调海上完井作业按照设计进行施工。

海洋石油生产井的钻井方式有（1）海底基盘的预钻井（Predrilling）；（2）平台钻井；（3）深水海底完井的浮式钻井等。 钻井方法通常有丛式集束钻井、定向钻井、水平钻井、 井内多支钻井等。