深水窄压力窗口井五开次井身结构设计方法与流程

本发明属于的石油天然气等资源的钻井工程的技术领域，具体涉及一种深水窄压力窗口井五开次井身结构设计方法。

背景技术：

井身结构是指储层以上井段须下入专用套管的层次、深度以及相应的井眼尺寸。井身结构的设计方法，随着区域的地应力大小、地应力方向、坍塌压力大小、破裂压力大小、钻井液性能及钻井工艺方法等因素的不同，设计方法也各不相同。但如果井身结构设计不合理，可能会引起井漏、卡钻、甚至井喷等一系列复杂情况，严重影响钻井时效和钻井安全。

窄压力(密度)窗口是指压差δp(δp＝pf(破裂压力)-pp(孔隙压力)或δp＝pf-pb(坍塌压力))接近、等于或小于循环压耗以及δp≤0的情况。

国内深水传统五开次井身结构为：

钻头程序：φ914.4mm钻表层，依次为φ660.4mm钻一开次，φ444.5mm钻二开次，φ311.15mm钻三开次，φ215.9mm钻四开次，φ152.4mm钻五开次。

套管程序：φ762mm作为隔水管，依次为φ508mm为一开次套管，φ339.7mm作为二开次套管，φ244.5mm作为三开套管，φ177.8mm作为四开套管，五开次通常不下套管。

壁厚程序为：隔水管25.4mm，其余12.7mm。

该方案在地质条件不太复杂、海况比较好的地区适用，但在海况恶劣、地质条件复杂的地区，压力窗口窄的区块并不适应，且该方法不利于深水钻井成本的控制。此外，在钻井过程中，窄压力(密度)窗口井很容易发生复杂情况，一旦发生复杂情况甚至事故时，需要花费大量的人力、物力和财力来进行处理，而且没有好的解决方法，处理效率低，工期长，有时还可能是无效的，往往最终填井侧钻。

上述论述内容目的在于向读者介绍可能与下面将被描述和/或主张的本发明的各个方面相关的技术的各个方面，相信该论述内容有助于为读者提供背景信息，以有利于更好地理解本发明的各个方面，因此，应了解是以这个角度来阅读这些论述，而不是承认现有技术。

技术实现要素：

本发明的目的在于避免现有技术中的不足而提供一种深水窄压力窗口井五开次井身结构设计方法，以解决深水窄压力窗口井常规五开次井身结构易发生复杂情况和钻井成本控制不合理的问题。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

提供一种深水窄压力窗口井五开次井身结构设计方法，包括以下步骤：

s1、表层：采用牙轮钻头喷射钻进，边钻进的同时边下隔水管并进行防转固定；

s2、一开次：喷射钻完表层并下完隔水管后，用该牙轮钻头钻进至泥面以下600-700m，起钻完，下入外径为φ508-520.7mm，壁厚为25.4mm的一开套管，注入水泥浆固井；

s3、二开次：用偏心钻具钻至泥面以下1500-1600m米后起出钻头，下入二开套管串，二开套管串悬挂于一开套管鞋以上位置，然后注入水泥浆固井；

s4、三开次：用偏心钻具钻至泥面以下2200-2300m米后起出钻头，下入三开套管，然后注入水泥浆固井；

s5、四开次：使用钻头钻至泥面以下2900-3000m米后起出钻头，下入四开套管串，四开套管串悬挂于三开套管鞋以上位置，注入水泥浆固井；

s6、五开次：使用钻头钻至目的层后起出钻头，转入完井作业。

作为进一步的改进，在步骤s1中，采用φ660.4-673.1mm的三牙轮钻头喷射钻进，边钻进的同时边下901.1-914.4mm，壁厚为34.925-38.1mm的隔水管。

作为进一步的改进，在步骤s2中，下入内管柱，用内管柱法注入水泥浆固井。

作为进一步的改进，在步骤s3中，用最大可钻井眼直径为φ482.6mm的偏心扩眼钻具，钻φ482.6mm井眼，起出钻头后下入外径为φ444.5mm，壁厚为23.1-25.4mm，长度1000-1150m的二开套管串，二开套管串悬挂于一开套管鞋以上150m位置。

作为进一步的改进，在步骤s4中，用最大可钻井眼直径为φ406.4mm的偏心扩眼钻具，钻φ406.4mm井眼，起出钻头后下入外径为φ355.6mm，壁厚为12.7-19.05mm的三开套管。

作为进一步的改进，使用直径为φ311.15-330.2mm的钻头钻入，起出钻头后下入外径为φ245-254mm，壁厚为12.7-19.05mm的四开套管串，四开套管串悬挂于三开套管鞋以上150m位置。

作为进一步的改进，在步骤s6中，使用直径为φ203.2-215.9mm的钻头钻入。

本发明提供的深水窄压力窗口井五开次井身结构设计方法，与现有技术相比，解决了现有深水窄压力窗口井常规五开次井身结构安全性不高及成本控制不合理的问题，其有益效果是：

(1)本发明表层采用喷射钻进，且边钻边下隔水管并防转固定，从而省去了一趟起下钻具的时间、一趟下入隔水管的时间和一次固井作业的时间；

(2)二开次和四开次采用套管悬挂技术，减少了套管的用量，有利于成本的节省；

(3)表层、一开次及二开次增加了套管壁厚和外径，增加了浅层支撑井壁的能力；

(4)二开次和三开次都采用偏心扩眼技术，有利于提高后续井眼的尺寸和钻柱力学安全。

(5)本发明结构简单，操作方便，可在石油钻井领域广泛应用。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是深水窄压力窗口井五开次井身结构的设计方法的步骤框图。

图2是五开次井身结构示意图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

为实施本发明，需要进行特殊尺寸钻头与扩眼器的研制，以及与相应井眼井身结构配套的钻井工具、套管头、固井工具附件及测试工具的研制，具体内容如下：

一、特殊尺寸钻头与偏心钻具

①表层采用φ660.4-673.1mm的三牙轮钻头，喷射钻进；

②一开次采用直径为φ660.4-673.1mm的三牙轮钻头，旋转钻进；

③二开次用最大可钻井眼直径为φ482.6mm的偏心钻具，旋转钻进；

④三开次用最大可钻井眼直径为φ406.4mm的偏心钻具，旋转钻进；

⑤四开次使用直径为φ311.15-330.2mm的pdc钻头，旋转钻进；

⑥五开次使用直径为φ203.2-215.9mm的pdc钻头，旋转钻进。

二、特殊尺寸隔水管与套管

①隔水管，外径901.1-914.4mm，壁厚为34.925-38.1mm；

②一开套管，外径为φ508-520.7mm，壁厚为25.4mm；

③二开套管串，外径为φ444.5mm，壁厚为23.1-25.4mm；

④三开套管，外径为φ355.6mm，壁厚为12.7-19.05mm。

⑤四开套管串，外径为φ245-254mm，壁厚为12.7-19.05mm。

本发明可以使用的钻头和套管的类型有很多，但是一般情况下，使用钻头为三牙轮、pdc钻头、和偏心钻具等，使用套管有内外加厚或减厚类型，扣型为表层隔水管采用d-90/mt，一开套管采用s-60/mt，二开套管串和三开套管采用btc扣，四开套管串采用vamtop扣。

本发明的深水窄压力窗口井五开次井身结构设计方法步骤如图1所示，五开次井身结构如图2所示，具体步骤如下：

s1、表层，首次开钻采用φ660.4-685.8mm的三牙轮钻头喷射钻进，边钻进的同时边下901.1-914.4mm，壁厚为34.925-38.1mm的隔水管1并进行防转固定，封住上部不稳定、易垮塌、易漏失井段，为下一步施工提供井眼通道并为下一步施工提供井口装置的安装支撑，且无需固井；

s2、一开次，喷射完表层并下完隔水管1后，用该φ660.4-685.8mm的三牙轮钻头钻进至泥面以下600-700m，起钻完，下入外径为φ508-520.7mm，壁厚为25.4mm的一开套管2，用内管柱注入水泥浆固井，封住上部垮塌、漏失、水层井段，为下一步施工提供井眼通道并为下一步施工提供井口装置的安装支撑，用内管柱注入水泥浆固井；

s3、二开次，用最大可钻井眼直径为φ482.6mm的偏心扩眼钻具，钻φ482.6mm井眼至泥面以下1500-1600m米后起出钻头，下入外径为φ444.5mm，壁厚为23.1-25.4mm，长度约1000-1150的二开套管串3，二开套管串3悬挂于一开套管鞋4以上150m左右位置，然后注入水泥浆固井；

s4、三开次，用最大可钻井眼直径为φ406.4mm的偏心扩眼钻具，钻φ406.4mm井眼至泥面以下2200-2300m米后起出钻头，下入外径为φ355.6mm，壁厚为12.7-19.05mm的三开套管5，然后注入水泥浆固井；

s5、四开次，用直径为φ311.15-330.2mm的钻头钻入，钻至泥面以下2900-3000m米后起出钻头，下入外径为φ245-254mm，壁厚为12.7-19.05mm的四开套管串6，四开套管串6悬挂于三开套管鞋7以上150m左右位置，注入水泥浆固井；

s6、五开次，用直径为φ203.2-215.9mm的钻头钻入，钻至目的层后起出钻头，转入完井作业。

本发明适合于压力窗口窄，进尺较大的深水井，在以往五开次井身结构的基础上，考虑到海域的海洋环境和地质环境，表层采用喷射钻进，且边钻边下隔水管并防转固定，从而省去了一趟起下钻具的时间、一趟下入隔水管的时间和一次固井作业的时间；二开次和四开次采用套管悬挂技术，减少了套管的用量，有利于成本的节省；表层、一开次及二开次增加了套管壁厚和外径，增加了浅层支撑井壁的能力，二开次和三开次都采用偏心扩眼技术，有利于提高后续井眼的尺寸和钻柱力学安全。此外，本发明在实钻中钻遇复杂井段而发生复杂情况时，可以下入非标套管，封隔复杂地层段，可以最快速度解决钻进中存在的问题，从而减少井下复杂事故发生率，增加经济效益。

上面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，不能理解为对本发明保护范围的限制。

总之，本发明虽然列举了上述优选实施方式，但是应该说明，虽然本领域的技术人员可以进行各种变化和改型，除非这样的变化和改型偏离了本发明的范围，否则都应该包括在本发明的保护范围内。