非常規(guī)油氣井鉆機(jī)選型與配套標(biāo)準(zhǔn)宣貫多媒體

1、非常規(guī)油氣井鉆機(jī)選型與配套宣貫匯報(bào)資料二一二年三月匯報(bào)人：賀劍提 綱二、規(guī)范構(gòu)造、主要內(nèi)容三、規(guī)范條文釋義四、需求闡明的問(wèn)題一、規(guī)范概略 更好地規(guī)范非常規(guī)油氣井鉆井施任務(wù)業(yè)，防止在鉆機(jī)選型與配套方面的盲目性 確保非常規(guī)油氣井鉆機(jī)選型與配套的科學(xué)性和經(jīng)濟(jì)性一、規(guī)范概略1.制定規(guī)范的目的 針對(duì)國(guó)內(nèi)尚未制定非常規(guī)油氣井鉆機(jī)選型與配套方面的行業(yè)規(guī)范，制定了規(guī)范。其目的是： 本規(guī)范以近年來(lái)我國(guó)在非常規(guī)油氣鉆井方面的施工閱歷為根底，參考相關(guān)石油行業(yè)規(guī)范以及相關(guān)油田企業(yè)規(guī)范而編寫，編寫過(guò)程中遵照了以下原那么： 1符合國(guó)家、行業(yè)規(guī)范相關(guān)要求的原那么 國(guó)標(biāo)與行標(biāo)高于企業(yè)規(guī)范，所以編寫企業(yè)規(guī)范首先應(yīng)滿足國(guó)家有關(guān)法

2、律、法規(guī)的要求，特別是符合GB/T 1.1-2021等相關(guān)國(guó)家規(guī)范的規(guī)定；其次是企業(yè)規(guī)范應(yīng)符合行業(yè)規(guī)范的要求，不與中國(guó)石油天然氣相關(guān)行業(yè)規(guī)范相沖突。2.制定規(guī)范的原那么2.制定規(guī)范的原那么一、規(guī)范概略 2普遍性與特殊性相結(jié)合的原那么 本規(guī)范編制充分參考了常規(guī)油氣井鉆機(jī)選型與配套方面的做法與要求，同時(shí)思索了非常規(guī)油氣井施工對(duì)鉆機(jī)選型與配套的特殊要求，做到了普遍性與特殊性相結(jié)合。 3立足當(dāng)前、放眼未來(lái)的原那么 本規(guī)范編制充分思索了中國(guó)石化非常規(guī)油氣井的鉆井現(xiàn)狀與開(kāi)展需求，使之既能對(duì)當(dāng)前的非常規(guī)油氣井的鉆井起到規(guī)范與促進(jìn)的作用，又能對(duì)未來(lái)的非常規(guī)油氣井鉆井起到重要的指點(diǎn)作用。一、規(guī)范概略 SY/T

3、56122007 石油鉆井液固相控制設(shè)備規(guī)范 SY/T 59642006 鉆井井控安裝組合配套安裝調(diào)試與維護(hù) Q/SH 0168.22021鉆井隊(duì)鉆井設(shè)備配套規(guī)范 第2部分：3000m鉆機(jī) Q/SH 0168.32021鉆井隊(duì)鉆井設(shè)備配套規(guī)范 第3部分：4000m鉆機(jī) Q/SH 0168.42021鉆井隊(duì)鉆井設(shè)備配套規(guī)范 第4部分：5000m鉆機(jī) Q/SH 0168.52021鉆井隊(duì)鉆井設(shè)備配套規(guī)范 第5部分：7000m鉆機(jī)3.采標(biāo)參標(biāo)情況一、規(guī)范概略序號(hào)姓名職務(wù)、職稱單位分工1張金成專家、教授級(jí)高工中國(guó)石化石油工程技術(shù)研究院主筆、總體規(guī)劃、編制說(shuō)明、鉆機(jī)選型條款的制定2王敬波工程師中原油田鉆

4、井一公司鉆機(jī)配套條款的制定3賀 劍工程師勝利油田黃河鉆井總公司鉆機(jī)配套條款的制定4臧艷彬博士中國(guó)石化石油工程技術(shù)研究院最大工作鉤載計(jì)算方法5喬建華工程師勝利油田渤海鉆井總公司鉆機(jī)整體運(yùn)移方式條款的制定6謝 程設(shè)備科長(zhǎng)勝利油田黃河鉆井總公司鉆機(jī)配套及運(yùn)移方式條款的制定7王吉俊設(shè)備科長(zhǎng)勝利油田渤海鉆井總公司鉆機(jī)配套條款的制定4.編寫人員情況一、規(guī)范概略提 綱二、規(guī)范的構(gòu)造、內(nèi)容三、規(guī)范條文釋義四、需求闡明的問(wèn)題一、規(guī)范的概略規(guī)范稱號(hào)：非常規(guī)油氣井鉆機(jī)選型與配套Drilling rig selection and equipment arrangement for unconventional oi

5、l and gas wells附錄A 資料性附錄)鉆機(jī)名義鉆深范圍及最大鉤載附錄B資料性附錄)最大任務(wù)鉤載計(jì)算方法前言1 范圍2 規(guī)范性援用文件3 術(shù)語(yǔ)和定義4 鉆機(jī)選型 4.1 鉆機(jī)選型原那么 4.2 型號(hào)選擇 4.3 驅(qū)動(dòng)方式選擇 4.4 運(yùn)移方式選擇5 鉆機(jī)設(shè)備配套5.1 頂驅(qū)5.2 鉆井泵及高壓管匯5.3 振動(dòng)篩5.4 除氣器5.5 除砂器5.6 除泥器5.7 離心機(jī)5.8 井控系統(tǒng)5.9 其它輔助設(shè)備二、規(guī)范構(gòu)造、主要內(nèi)容 在鉆機(jī)配套方面，到目前為止，還沒(méi)有關(guān)于非常規(guī)鉆機(jī)選型方面的規(guī)范或規(guī)范。常規(guī)油氣井鉆機(jī)選型，習(xí)慣是以鉆機(jī)的名義鉆井深度和大鉤額定載荷為參考。本規(guī)范參考了常規(guī)油氣井鉆

6、機(jī)配套方面的做法與要求，同時(shí)思索了非常規(guī)油氣井施工對(duì)鉆機(jī)設(shè)備配套的特殊要求。 由于非常規(guī)油氣的勘探開(kāi)發(fā)多是采用長(zhǎng)程度段程度井，帶來(lái)的鉆井難點(diǎn)是：扭矩、摩阻大，泵壓高，管串下入難度大，巖屑攜帶困難、易堆積。因此，與常規(guī)油氣鉆機(jī)相比，對(duì)非常規(guī)油氣鉆機(jī)選型與設(shè)備配套提出了更高要求： 1對(duì)鉆機(jī)提升才干要求高 2最好實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)盤無(wú)級(jí)調(diào)速 3對(duì)鉆井泵的要求高 4對(duì)固控系統(tǒng)要求高在頂驅(qū)、鉆井泵、固控系統(tǒng)等方面做了特殊要求。二、規(guī)范構(gòu)造、主要內(nèi)容提 綱二、規(guī)范的構(gòu)造、內(nèi)容三、規(guī)范條文釋義四、需求闡明的問(wèn)題一、規(guī)范的概略前言本規(guī)范按照GB/T1.1-2021的規(guī)那么編寫。本規(guī)范由中國(guó)石油化工集團(tuán)公司石油工程管理部提

7、出。本規(guī)范由中國(guó)石油化工股份科技開(kāi)發(fā)部歸口。本規(guī)范起草單位：中國(guó)石化石油工程技術(shù)研討院 勝利石油管理局黃河鉆井總公司 中原石油勘探局鉆井一公司 勝利石油管理局渤海鉆井總公司。本規(guī)范主要起草人：張金成、王敬波、賀 劍、臧艷彬、 喬建華、謝 程、王吉俊三、規(guī)范條文釋義釋義： 由四家單位參與制定人員較多，共有7人先后參與，主要是中間人員改換 本規(guī)范規(guī)定了陸地頁(yè)巖及致密砂巖油氣井鉆機(jī)選型與配套的根本要求。 本規(guī)范適用于陸地頁(yè)巖及致密砂巖油氣井的鉆機(jī)選型與配套。1 范圍三、規(guī)范條文釋義 以下文件對(duì)于本文件的運(yùn)用是必不可少的。凡是注日期的援用文件，僅所注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的援用文件，其最

8、新版本包括一切的修正單適用于本文件。 SY/T 56122007 石油鉆井液固相控制設(shè)備規(guī)范 SY/T 59642006 鉆井井控安裝組合配套安裝調(diào)試與維護(hù) Q/SH 0168.22021鉆井隊(duì)鉆井設(shè)備配套規(guī)范 第2部分：3000m鉆機(jī) Q/SH 0168.32021鉆井隊(duì)鉆井設(shè)備配套規(guī)范 第3部分：4000m鉆機(jī) Q/SH 0168.42021鉆井隊(duì)鉆井設(shè)備配套規(guī)范 第4部分：5000m鉆機(jī) Q/SH 0168.52021鉆井隊(duì)鉆井設(shè)備配套規(guī)范 第5部分：7000m鉆機(jī)2 規(guī)范性援用文件三、規(guī)范條文釋義釋義：規(guī)范援用原那么：盡量少的援用規(guī)范，便于規(guī)范的運(yùn)用和查閱。共援用6個(gè)。根據(jù)非常規(guī)油氣井

9、的井深，將鉆機(jī)型號(hào)限定為30、40、50、70型四種3 術(shù)語(yǔ)和定義 以下術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。3.1 最大任務(wù)鉤載 the maximum hook load during the process of normal drilling 正常鉆井作業(yè)過(guò)程中，各種工況條件下，大鉤所接受的最大載荷。三、規(guī)范條文釋義4.1 鉆機(jī)選型原那么 以設(shè)計(jì)井深和最大任務(wù)鉤載作為選型根據(jù)。設(shè)計(jì)井深應(yīng)在鉆機(jī)名義鉆深范圍之內(nèi)，最大任務(wù)鉤載應(yīng)不大于所選鉆機(jī)實(shí)踐最大鉤載的80。鉆機(jī)的名義鉆深范圍及最大鉤載見(jiàn)附錄A。4 鉆機(jī)選型三、規(guī)范條文釋義釋義： 附錄A中的最大鉤載為鉆機(jī)出廠時(shí)的額定載荷，隨著鉆機(jī)的運(yùn)用，其最大鉤載逐

10、 步變小，因此應(yīng)以當(dāng)時(shí)的實(shí)踐最大鉤載定期測(cè)定為規(guī)范。參考了“Q/SH0082-2007程度井鉆井工程設(shè)計(jì)要求的相關(guān)規(guī)定： 根據(jù)設(shè)計(jì)井深，所配鉆具在空氣中的分量加上方鉆桿和水龍頭的分量，要求不超越鉆機(jī)額定負(fù)荷的80%，在下套管及處置事故時(shí)，短時(shí)間的鉤載不超越鉆機(jī)的最大鉤載。 我們采用了“不超越鉆機(jī)額定負(fù)荷的80%這一負(fù)荷余量要求，但沒(méi)有采用該規(guī)范關(guān)于計(jì)算井下最大鉤載的方法，我們以為應(yīng)按照鉆井工程設(shè)計(jì)，思索程度井的摩擦阻力，計(jì)算出各種工況條件下的井下最大任務(wù)鉤載。4.2 型號(hào)選擇4.2.1 計(jì)算出鉆機(jī)的最大任務(wù)鉤載。最大任務(wù)鉤載計(jì)算方法參見(jiàn)附錄B。4.2.2 根據(jù)設(shè)計(jì)井深，選擇對(duì)應(yīng)名義鉆深范圍的鉆

11、機(jī)型號(hào)。4.2.3 假設(shè)最大任務(wù)鉤載不大于所選鉆機(jī)最大鉤載的80，那么選擇該鉆機(jī)。否那么，選擇高一級(jí)別的鉆機(jī)，直至滿足要求。 4 鉆機(jī)選型三、規(guī)范條文釋義釋義：選型時(shí)要同時(shí)滿足上述的2個(gè)條件。根據(jù)設(shè)計(jì)井的實(shí)踐情況要計(jì)算出最大任務(wù)鉤載。為此建立了一套最大任務(wù)鉤載的計(jì)算方法。附錄B4.3 驅(qū)動(dòng)方式選擇 程度段長(zhǎng)度1200m或水垂比1.5的定向井施工，宜選用電動(dòng)鉆機(jī)或機(jī)電復(fù)合驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)。三、規(guī)范條文釋義釋義：江漢油田的建頁(yè)HF-1井，為中石化第一口頁(yè)巖氣程度井，程度段長(zhǎng)1022m河南油田的泌頁(yè)HF-1井，為中石化第一口頁(yè)巖油程度井，程度段長(zhǎng)1042m勝利油田樊154-平1井，致密性砂巖油井，程度段長(zhǎng)1

12、230米。華北局大牛地氣田為致密性砂巖氣田，均采用程度井開(kāi)發(fā)。 最長(zhǎng)程度段為1624.00mDP4井， 2021年平均程度段長(zhǎng)在1200m左右因此我們將程度段長(zhǎng)1200 米作為劃分程度井難易的一個(gè)拐點(diǎn)。同時(shí)思索到程度井施工難度，因此增添了水垂比選擇項(xiàng)。4.4 運(yùn)移方式選擇 叢式井組鉆井施工優(yōu)先選擇能整體運(yùn)移的鉆機(jī)，宜采用步進(jìn)式軌道整體運(yùn)移方式。三、規(guī)范條文釋義釋義： 國(guó)內(nèi)常用的鉆機(jī)整體運(yùn)移方式主要有四種：遷延機(jī)整拖式運(yùn)移方式、地錨式鉆機(jī)整體運(yùn)移方式、步進(jìn)式軌道整體運(yùn)移方式和輪胎牽引式整體運(yùn)移方式。思索到鉆機(jī)整體運(yùn)移方式的平安性、可靠性和先進(jìn)性，首先在規(guī)范中不引薦采用遷延機(jī)整拖式運(yùn)移方式和地錨式

13、鉆機(jī)整體運(yùn)移方式，由于這兩種方式都缺乏先進(jìn)性。在四種運(yùn)移方式中步進(jìn)式軌道整體運(yùn)移方式和輪胎牽引式整體運(yùn)移方式都是比較科學(xué)先進(jìn)的，但思索到輪胎牽引式整體運(yùn)移方式適用于戈壁或沙漠等開(kāi)闊地域施工，中國(guó)很少運(yùn)用，因此，叢式井施工僅引薦運(yùn)用步進(jìn)式軌道整體移運(yùn)方式。5.1 頂驅(qū)5.1.1 程度段長(zhǎng)度1200m或水垂比1.5的定向井施工應(yīng)配備頂驅(qū)。5.1.2 所選頂驅(qū)的額定載荷應(yīng)不小于鉆機(jī)的最大鉤載。5 鉆機(jī)設(shè)備配套三、規(guī)范條文釋義釋義：程度段較長(zhǎng)的井在鉆進(jìn)過(guò)程中要抑制長(zhǎng)程度段產(chǎn)生的摩阻、滿足倒劃眼及處置井下復(fù)雜情況的要求，需配備頂驅(qū)。勝利油田首口頁(yè)巖油探井渤頁(yè)平1井，4335米。50D鉆機(jī)配70頂驅(qū)?，F(xiàn)第

14、2段大型壓裂順利完成，曾經(jīng)順利出油。勝利油田濱435-1HF井 ，70DB鉆機(jī)配備70頂驅(qū)。頂部驅(qū)動(dòng)鉆井安裝是當(dāng)今石油鉆井的前沿技術(shù)與配備，是近代鉆井配備的三大技術(shù)成果交直流變頻電驅(qū)系統(tǒng)和井下鉆頭增壓系統(tǒng)之一。1、節(jié)省接單根時(shí)間。接單根的次數(shù)減少了2/3。2、倒劃眼防止卡鉆。由于不用接方鉆桿就可以循環(huán)和旋轉(zhuǎn)，所以在不添加起下鉆時(shí)間的前提下，頂部驅(qū)動(dòng)鉆井安裝就可以非常順利的將鉆具起出井眼，在定向鉆井中，這種功能可以節(jié)約大量的時(shí)間和降低事故發(fā)生的機(jī)率。3、節(jié)省定向鉆進(jìn)時(shí)間。該安裝可以經(jīng)過(guò)立根鉆進(jìn)、循環(huán)，這樣就相應(yīng)的減少了井下馬達(dá)定向的時(shí)間。5.2 鉆井泵及高壓管匯 鉆井泵及高壓管匯按表1配置。5

15、鉆機(jī)設(shè)備配套設(shè)備參數(shù)單位鉆機(jī)型號(hào)30/170040/225050/315070/4500鉆井泵臺(tái)數(shù)及功率臺(tái)kW295629562117631176鉆井泵最高工作壓力MPa353535或5235或52高壓管匯最高工作壓力MPa353535或5235或52立管套1222表1 鉆井泵及高壓管匯配置要求三、規(guī)范條文釋義釋義：該部分配置的原那么采用了高配置的原那么。為滿足穿越致密巖層時(shí)高壓放射鉆井以提高鉆井時(shí)效的需求，在50型及 70型鉆機(jī)鉆井液循環(huán)系統(tǒng)添加了52MPa選擇項(xiàng)。5.3 振動(dòng)篩5.3.1 30型、40型鉆機(jī)配備2臺(tái)振動(dòng)篩，50型、70型鉆機(jī)配備3臺(tái)振動(dòng)篩。5.3.2 單篩處置才干不少于30

16、L/S。5.4 除氣器 配備除氣器1臺(tái)。處置量不少于200m/h。5.5 除砂器 配備除砂器1臺(tái)。處置量不少于180 m/h，單臺(tái)砂泵功率不小于55kW。5.6 除泥器 配備除泥器1臺(tái)。處置量不少于200 m/h，單臺(tái)砂泵功率不小于55kW。三、規(guī)范條文釋義5.7 離心機(jī) 30型和40型鉆機(jī)至少應(yīng)配備中速離心機(jī)1臺(tái)，50型和70型鉆機(jī)應(yīng)配備中速和高速離心機(jī)各1臺(tái)。5.8 井控系統(tǒng) 井控系統(tǒng)按SY/T 59642006的相關(guān)要求配備。5.9 其它輔助設(shè)備 運(yùn)用油基鉆井液鉆井時(shí)，循環(huán)系統(tǒng)的橡塑件應(yīng)滿足油基鉆井液的要求。 其它輔助設(shè)備按SY/T 5612-2007、Q/SH 0168.22021、Q

17、/SH 0168.32021、Q/SH 0168.42021、Q/SH 0168.52021相關(guān)要求執(zhí)行。三、規(guī)范條文釋義附錄 A 資料性附錄 鉆機(jī)名義鉆深范圍及最大鉤載 表A-1 鉆機(jī)名義鉆深范圍及最大鉤載鉆 機(jī) 型 號(hào)30/170040/225050/315070/4500名義鉆深范圍m127mm鉆桿15002500200032002800450040006000114mm鉆桿16003000250040003500500045007000最大鉤載kN1700225031504500三、規(guī)范條文釋義釋義：該參數(shù)援用規(guī)范。勝利油田黃河鉆井濱435-1HF施工中，采用140mm鉆桿。B.1 受

18、力分析 在正常鉆進(jìn)、起下鉆、循環(huán)、下套管等鉆井作業(yè)過(guò)程中，起鉆和上提套管時(shí)，鉆機(jī)鉤載最大，這兩種工況下井眼內(nèi)管柱所接受的軸向載荷主要有：管柱本身產(chǎn)生的重力、鉆井液產(chǎn)生的浮力、斜井段和程度段井壁對(duì)管柱的正壓反力、井壁和鉆井液的摩擦力。資料性附錄最大任務(wù)鉤載計(jì)算方法 附錄 B三、規(guī)范條文釋義B.1.1 管柱重力 管柱本身的重力計(jì)算公式為 (B-1) 式中： 空氣環(huán)境中管柱總重力，kN； 第i 段管柱單位長(zhǎng)度的重力，kN，又稱“線重； 第i 段管柱的長(zhǎng)度，m。三、規(guī)范條文釋義B.1.2 浮力 井下管柱處于鉆井液環(huán)境時(shí)，還遭到鉆井液靜液壓力的作用，管柱的一切與鉆井液相接觸的外表上的靜液壓力與面積乘積的

19、合力，稱為浮力，方向向上。普通采用浮力系數(shù)對(duì)管柱所遭到的鉆井液浮力進(jìn)展計(jì)算，浮力系數(shù)計(jì)算公式為： B-2 式中： 浮力系數(shù)； 鉆井液密度，g/cm3； 管柱鋼材的密度，g/cm3，普通取7.8 g/cm3； 三、規(guī)范條文釋義 管柱在鉆井液中的重力又稱為“線浮重，即管柱的線重與浮力系數(shù)的乘積，即： 線浮重=線重浮力系數(shù) B-3 那么，思索鉆井液浮力和靜液壓力的橫向擠壓作用后，管柱在頂截面處的拉力計(jì)算公式為： (B-4) 式中： 管柱在鉆井液中的浮重，kN。二、規(guī)范條文釋義B.1.3 井壁、套管對(duì)管柱的正壓反力 在斜井段和程度井井段，管柱在軸向拉壓、彎、以及管柱本身重力耦協(xié)作用下，管柱對(duì)與之接觸的

20、井壁或套管施加一個(gè)正壓力，因此，管柱遭到一個(gè)井壁或套管給它的正壓反力。這個(gè)正壓反力是產(chǎn)生摩擦力的根源。三、規(guī)范條文釋義B.1.4 井壁和鉆井液的摩擦力 管柱遭到的摩擦阻力有兩部分：管柱與鉆井液之間的摩擦阻力以及管柱與井壁或套管之間的摩擦阻力。鉆井液對(duì)管柱的摩擦阻力較小，在簡(jiǎn)化計(jì)算時(shí)可以不以思索。井壁或套管對(duì)管柱的摩擦阻力是由接觸反力產(chǎn)生的，接觸反力的大小取決于管柱拉力和壓力、狗腿度、管柱和井眼尺寸、管柱自重及井斜角。因此，管柱與井壁或套管之間摩擦阻力與鉆井液性能、井壁巖石性質(zhì)、管柱構(gòu)造、井眼軌跡及井身質(zhì)量等要素有關(guān)，計(jì)算較為復(fù)雜，目前大多采用有限元軟件進(jìn)展計(jì)算，如Landmark等。三、規(guī)范條

21、文釋義B.2 管柱軸向載荷計(jì)算模型 假設(shè)管柱與井壁的摩擦力分布于整個(gè)管柱上，為了便于分析將整個(gè)管柱分為假設(shè)干桿柱單元段，經(jīng)過(guò)對(duì)每個(gè)單元桿柱進(jìn)展受力分析，疊加摩擦力的影響，從而求得井口軸向載荷。軸向載荷求解取任一單元桿柱 ，如圖B-1所示，作用在單元桿柱上的力有： ， ：?jiǎn)卧獥U柱上下端的拉力，N； ， ：?jiǎn)卧獥U柱在鉆井液中的重力分布和正 壓力分布，N/m； ：?jiǎn)卧獥U柱上摩擦力分布，N/m。圖B-1 管柱微單元受力表示圖三、規(guī)范條文釋義釋義：規(guī)范中給出的載荷算法，為資料性附錄。勝利油田有本人的計(jì)算方法。主要參考了西南石油學(xué)院施太和、付建紅等人提出的大位移井摩阻扭矩力學(xué)模型。這種方法在計(jì)算定向井摩阻

22、大小和定向井設(shè)計(jì)中經(jīng)常運(yùn)用，經(jīng)過(guò)實(shí)踐驗(yàn)證該方法的精度可 以滿足實(shí)踐鉆井需求。B.1.4 井壁和鉆井液的摩擦力 根據(jù)根本假設(shè)，它位于空間斜平面上，為了便于分析分別以集中力替代分布力，并以單元桿柱的中點(diǎn)為原點(diǎn)建立迪卡爾坐標(biāo)系xyz坐標(biāo)系，如圖B-2所示，x軸為切線方向，xy平面與平面重合，z軸與平面垂直向下。在xyz坐標(biāo)系中，根據(jù)力平衡原理有如下方程： (B-5) 圖B-2 單元桿柱迪卡爾坐標(biāo)系三、規(guī)范條文釋義在大地坐標(biāo)系中，向量 、 可分別表示為： ：第i單元段上端和下端井斜角； ：第i單元段上端和下端方位角；利用余弦定理，以上兩向量的夾角 可表示為三、規(guī)范條文釋義斜平面 的傾角 為合向量 與向

23、量 的夾角，可由下式求解： 方程(B-5)可以表示為：(B-7) (B-8) 三、規(guī)范條文釋義 為正壓力N與y軸的夾角，將(B-6)式代入(B-7)式可消去 ，由此可得單元管柱軸向載荷的求解模型：(B-9) 式中： 管柱摩擦系數(shù)，無(wú)因次單位； 計(jì)算單元段在空氣中的單位分量，N； 計(jì)算單元段的長(zhǎng)度，m； 重力分量 在 平面上的投影與x軸的夾角，rad；三、規(guī)范條文釋義B.3 摩擦系數(shù)確實(shí)定 由公式B-9可知，摩擦系數(shù) 是計(jì)算軸向載荷的重要參數(shù)，確定摩擦系數(shù)的方法主要有兩種：一是實(shí)驗(yàn)方法，運(yùn)用摩擦學(xué)實(shí)際，研討摩擦系數(shù)的非線性問(wèn)題，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)研討不同類型的摩擦副，如鋼對(duì)鋼、鋼對(duì)不同類型的巖石在不同介

24、質(zhì)中的摩擦特性，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果總結(jié)出規(guī)律以此來(lái)確定摩擦系數(shù)；二是現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)資料反推法，根據(jù)實(shí)測(cè)的摩擦阻力、井眼軌跡、管柱組合等參數(shù)反推出摩擦系數(shù)。結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)鉆數(shù)據(jù)，不同工況和鉆井液類型所對(duì)應(yīng)的摩擦系數(shù)取值可參考表B-1。三、規(guī)范條文釋義工況水基鉆井液油基鉆井液套管內(nèi)裸眼套管內(nèi)裸眼鉆井0.350.250.200.15下套管0.400.350.300.28下尾管0.300.350.200.30表B-1 摩擦系數(shù)取值參考數(shù)據(jù)表 由于摩阻系數(shù)是一個(gè)與地層、井眼軌跡、鉆具組合、井深等有關(guān)的參數(shù)，在不同地域、不同井段摩阻系數(shù)取值不一樣，同時(shí)也不能夠用一個(gè)摩擦系數(shù)來(lái)描畫和計(jì)算全井的摩阻，因此，表B-1

25、中提供的數(shù)據(jù)只供參考，各油田應(yīng)根據(jù)詳細(xì)地質(zhì)情況和已鉆井摩阻分析來(lái)確定摩阻系數(shù)。三、規(guī)范條文釋義B.4 最大任務(wù)鉤載的求解 起鉆和下套管工況下，管柱底部邊境條件為： B-10 由公式B-9可知，當(dāng)知單元桿柱下端的軸向力 時(shí)，那么由方程組B-9可求出單元桿柱上端的軸向力 ，因此，采用有限差分方法，從井底 開(kāi)場(chǎng)，經(jīng)過(guò)有限次的迭代計(jì)算，即可求得井口處管柱遭到的軸向載荷 ，鉆井作業(yè)過(guò)程中的鉆機(jī)所接受的最大任務(wù)鉤載 為： +懸吊系統(tǒng)的分量 B-11三、規(guī)范條文釋義提 綱二、規(guī)范的構(gòu)造、內(nèi)容三、規(guī)范條文釋義四、需求闡明的問(wèn)題一、規(guī)范的概略41由于由于是第一次編制非常規(guī)鉆機(jī)選型與配套方面的規(guī)范，一是沒(méi)有國(guó)外非

26、常規(guī)油氣井鉆機(jī)選型與配套方面的相關(guān)規(guī)范或規(guī)范做參考。二是國(guó)內(nèi)在非常規(guī)油氣井鉆井施任務(wù)業(yè)方面剛剛起步，還沒(méi)有構(gòu)成成熟的關(guān)于鉆機(jī)選型與配套方面的閱歷和做法，我們?cè)谝?guī)范中采用了較高配置。三是我們編寫組程度有限，在規(guī)范的編寫過(guò)程中還存在許多不完善或欠思索之處，因此敬請(qǐng)大家在這次宣貫和運(yùn)用過(guò)程中及時(shí)提出缺乏之處，便于在規(guī)范修訂時(shí)不斷矯正與完善，使本規(guī)范更符合實(shí)踐，更有指點(diǎn)和規(guī)范意義。 聯(lián)絡(luò)人：張金成 石油工程技術(shù)研討院 賀 劍 勝利石油管理局黃河鉆井總公司 電 話手 機(jī)：11486458，54604223四、需求闡明的問(wèn)題謝謝大家一、規(guī)范的概略非常規(guī)油氣資源概略 非常規(guī)油氣資

27、源泛指在地質(zhì)條件或開(kāi)采工藝有別于常規(guī)油氣，經(jīng)過(guò)常規(guī)開(kāi)采手段不能得到經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的石油天然氣資源。主要包括：油砂、油頁(yè)巖、稠油、致密砂巖氣(深盆氣)、煤層氣、頁(yè)巖氣、溶解氣、天然氣水合物、深源氣、淺層生物氣等。 非常規(guī)油氣資源概略 全球非常規(guī)石油資源量合計(jì)4495億噸，與常規(guī)石油資源量(4582億噸)根本相當(dāng)(據(jù)Rogner等)。一、規(guī)范的概略非常規(guī)油氣資源概略 全球非常規(guī)天然氣資源為3922萬(wàn)億方，是常規(guī)天然氣資源量的8.3倍，而非常規(guī)天然氣產(chǎn)量已占全球天然氣產(chǎn)量約1/5。 全球非常規(guī)天然氣產(chǎn)量化一、規(guī)范的概略非常規(guī)油氣資源概略一、規(guī)范的概略 近些年的研討闡明：我國(guó)泥頁(yè)巖非常發(fā)育，既有海相頁(yè)巖，也

28、有湖相頁(yè)巖，主要分布于中西部和東部的松遼、渤海灣、鄂爾多斯、吐哈、準(zhǔn)噶爾、四川等盆地，估算地質(zhì)資源量約1530萬(wàn)億方。 我國(guó)非常規(guī)油氣資源富存領(lǐng)域非常寬廣，資源量宏大，甚至遠(yuǎn)大于常規(guī)油氣資源。中國(guó)石化已把非常規(guī)油氣資源的勘探開(kāi)發(fā)確定為“十二五期間的重點(diǎn)勘探開(kāi)發(fā)工程。一、規(guī)范的概略48 非常規(guī)油氣在儲(chǔ)層特性、產(chǎn)出機(jī)理等多方面與常規(guī)油氣都存在著明顯的不同，采用的鉆井技術(shù)與常規(guī)油氣也不一樣。長(zhǎng)程度段程度井程度井鉆井技術(shù)：可以獲得更大儲(chǔ)層泄流面積，提高采收率。利用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具構(gòu)成光滑的井眼，更易獲得較好的地層評(píng)價(jià)，為后期實(shí)施大型壓裂提供根據(jù)。 一、規(guī)范的概略49叢式程度井 可采用底部滑動(dòng)井架鉆叢式

29、井組。每井組38口單支程度井，程度井段間距300-400m左右。有利于后期實(shí)施整體壓裂。一、規(guī)范的概略四、規(guī)范主要內(nèi)容及確定根據(jù)前言1 范圍2 規(guī)范性援用文件3 術(shù)語(yǔ)和定義4 鉆機(jī)選型5 鉆機(jī)設(shè)備配套附錄A 資料性附錄)最大井下負(fù)載計(jì)算方法附錄B資料性附錄) 鉆機(jī)整體運(yùn)移方式規(guī)范稱號(hào)：非常規(guī)油氣井鉆機(jī)選型與配套Drilling rig selection and equipment arrangement for unconventional oil and gas wells四、規(guī)范主要內(nèi)容及確定根據(jù)前言本規(guī)范按照GB/T1.1-2021的規(guī)那么編寫。本規(guī)范由中國(guó)石油化工集團(tuán)公司石油工程管理

30、部提出。本規(guī)范由中國(guó)石油化工股份科技開(kāi)發(fā)部歸口。本規(guī)范起草單位：中國(guó)石化石油工程技術(shù)研討院、勝利石油管理局黃河鉆井總公司、中原石油勘探局鉆井一公司、勝利石油管理局渤海鉆井總公司。本規(guī)范主要起草人：張金成、王敬波、賀劍、臧艷彬、喬建華、謝程、王吉俊四、規(guī)范主要內(nèi)容及確定根據(jù) 本規(guī)范規(guī)定了非常規(guī)油氣井在鉆機(jī)選型方面的根本要求,以及適用于非常規(guī)油氣井施工的各類鉆機(jī)的設(shè)備配套要求，并引薦了幾種適用于叢式井施工的鉆機(jī)整體運(yùn)移方式。 本規(guī)范適用于非常規(guī)頁(yè)巖油氣和致密砂巖油氣井的鉆機(jī)選型與配套。1 范圍四、規(guī)范主要內(nèi)容及確定根據(jù) SY/T56091999 石油鉆機(jī)型式與根本參數(shù) SY/T 56122007

31、石油鉆井液固相控制設(shè)備規(guī)范 SY/T 64262005 鉆井井控技術(shù)規(guī)程 Q/SH 0168.22021鉆井隊(duì)鉆井設(shè)備配套規(guī)范 第2部分：3000m鉆機(jī) Q/SH 0168.32021鉆井隊(duì)鉆井設(shè)備配套規(guī)范 第3部分：4000m鉆機(jī) Q/SH 0168.42021鉆井隊(duì)鉆井設(shè)備配套規(guī)范 第4部分：5000m鉆機(jī) Q/SH 0168.52021鉆井隊(duì)鉆井設(shè)備配套規(guī)范 第5部分：7000m鉆機(jī) 2 規(guī)范性援用文件四、規(guī)范主要內(nèi)容及確定根據(jù)3 術(shù)語(yǔ)和定義 以下術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。3.1 長(zhǎng)程度段程度井 horizontal wells with long horizontal section 程

32、度段長(zhǎng)度大于或等于1500m的井。3.2 短程度段程度井 horizontal wells with short horizontal section 程度段長(zhǎng)度小于或等于800m的井。3.3 中長(zhǎng)程度段程度井 horizontal wells with moderate horizontal section 程度段長(zhǎng)度大于800m而小于1500m的井。程度段長(zhǎng)度大于或等于1500m的井。四、規(guī)范主要內(nèi)容及確定根據(jù)頁(yè)巖油氣井： 江漢油田建頁(yè)HF-1井，中石化完鉆的第一口頁(yè)巖氣程度井，程度段長(zhǎng)1022.52m 河南油田泌頁(yè)HF-1井，中石化完鉆的第一口頁(yè)巖油程度井，程度段長(zhǎng)1042m劃分根據(jù)：

33、最長(zhǎng)程度段為1624mDP4井，目前程度段超越1500m的井只需4口井，平均程度段長(zhǎng)介于8001100m年度（年）完鉆井?dāng)?shù)（井）鉆井周期(d)機(jī)械鉆速(m/h)實(shí)鉆平均水平段長(zhǎng)(m)最長(zhǎng)水平段長(zhǎng)(m)20074129.034.14881.971220.0220088134.823.91948.481624.00200911105.134.71105.991531.072010455.296.3480080011年上半年5+149.847.19790.2280011年三季度453.87.541042.81371致密砂巖油氣井：四、規(guī)范主要內(nèi)容及確定根據(jù)4 鉆機(jī)選型4.1 鉆機(jī)選型原那么4.1.1

34、 以井深和最大鉤載作為選型根據(jù)，井深應(yīng)在鉆機(jī)鉆深范圍之內(nèi)，最大井下負(fù)載應(yīng)小于所選鉆機(jī)最大鉤載的80。4.1.2 以實(shí)現(xiàn)“平安、優(yōu)質(zhì)、快速施工為原那么。4.1.3 以經(jīng)濟(jì)適用為原那么。參考了“Q/SH0082-2007程度井鉆井工程設(shè)計(jì)要求的相關(guān)規(guī)定： 根據(jù)設(shè)計(jì)井深，所配鉆具在空氣中的分量加上方鉆桿和水龍頭的分量，要求不超越鉆機(jī)額定負(fù)荷的80%，在下套管及處置事故時(shí)，短時(shí)間的鉤載不超越鉆機(jī)的最大鉤載。制定根據(jù)：四、規(guī)范主要內(nèi)容及確定根據(jù)4.2 直井施工鉆機(jī)選型 直井施工鉆機(jī)選型以井深和鉆機(jī)最大鉤載為根據(jù)，鉆機(jī)性能要求按SY/T 56091999相關(guān)要求執(zhí)行，參見(jiàn)表1。表1中114mm鉆桿組成的鉆

35、柱的名義平均質(zhì)量為30kg/m，127mm鉆桿組成的鉆柱的名義平均質(zhì)量為36kg/m。以114mm鉆桿標(biāo)定的名義鉆深范圍上限作為鉆機(jī)型號(hào)的表示根據(jù)。鉆 機(jī) 型 號(hào)30/170040/225050/315070/4500名義鉆深范圍 m127mm鉆桿15002500200032002800450040006000114mm鉆桿16003000250040003500500045007000最大鉤載kN(t)1700（170）2250（225）3150（315）4500（450）表1 石油鉆機(jī)鉆深范圍及最大鉤載四、規(guī)范主要內(nèi)容及確定根據(jù)4.3 定向井施工鉆機(jī)選型4.3.1 鉆機(jī)型號(hào)選擇4.3.1.

36、1 以井深和鉆機(jī)最大鉤載為根據(jù)。4.3.1.2 各種工況條件下最大井下負(fù)載計(jì)算方法參見(jiàn)附錄A。4.3.2 鉆機(jī)驅(qū)動(dòng)方式選擇 長(zhǎng)程度段程度井施工引薦運(yùn)用全電動(dòng)鉆機(jī)，中長(zhǎng)程度段程度井施工引薦運(yùn)用全電動(dòng)鉆機(jī)或復(fù)合驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)，短程度段程度井施工可運(yùn)用復(fù)合驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)或機(jī)械鉆機(jī)。 長(zhǎng)程度段程度井在鉆進(jìn)過(guò)程中要抑制長(zhǎng)程度段產(chǎn)生的摩阻,需求提供穩(wěn)定的高扭矩,穿越膨脹地層時(shí)滿足低速開(kāi)泵要求，因此長(zhǎng)程度段程度井鉆探引薦運(yùn)用全電動(dòng)鉆機(jī)釋義：四、規(guī)范主要內(nèi)容及確定根據(jù)4.4 叢式井施工鉆機(jī)整體運(yùn)移方式選擇4.4.1 引薦的鉆機(jī)整體運(yùn)移方式 叢式井施工引薦運(yùn)用以下兩種鉆機(jī)整體運(yùn)移方式： a)步進(jìn)式軌道整體運(yùn)移方式。 b)輪

37、胎牽引式整體運(yùn)移方式。 上述兩種鉆機(jī)運(yùn)移方式的特點(diǎn)參見(jiàn)附錄B。4.4.1 不同地理環(huán)境下鉆機(jī)運(yùn)移方式引薦 a)井距相距較近的叢式井鉆井，引薦運(yùn)用步進(jìn)式軌道整體運(yùn)移方式。 b)在戈壁或沙漠等開(kāi)闊地域施工、井距相距較遠(yuǎn)的叢式井鉆井，引薦運(yùn)用輪胎牽引式整體運(yùn)移方式。四、規(guī)范主要內(nèi)容及確定根據(jù)常用的鉆機(jī)整體運(yùn)移方式主要有四種：遷延機(jī)整拖式運(yùn)移方式地錨式鉆機(jī)整體運(yùn)移方式步進(jìn)式軌道整體運(yùn)移方式輪胎牽引式整體運(yùn)移方式制定根據(jù)：遷延機(jī)整拖式運(yùn)移方式和地錨式鉆機(jī)整體運(yùn)移方式雖然在我國(guó)當(dāng)前還經(jīng)常運(yùn)用，但思索到鉆機(jī)整體運(yùn)移方式的平安性、可靠性和先進(jìn)性，并未在規(guī)范中進(jìn)展引薦，也不反對(duì)繼續(xù)運(yùn)用。四、規(guī)范主要內(nèi)容及確定根

38、據(jù)5 鉆機(jī)設(shè)備配套5.1 提升、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)5.1.1 提升、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)設(shè)備性能要求 30型、40型、50型、70型鉆機(jī)的提升、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)設(shè)備性能分別按照Q/SH 0168.22021、Q/SH 0168.32021、Q/SH 0168.42021、Q/SH 0168.52021的相關(guān)要求執(zhí)行。5.1.1 頂驅(qū)選擇 a)長(zhǎng)程度段程度井施工需配備頂驅(qū)，中長(zhǎng)程度段程度井引薦配備頂驅(qū)，短程度段程度井施工可根據(jù)施工需求配置。 b)位垂比大于0.68的程度井施工引薦配備頂驅(qū)。 c)所選頂驅(qū)的額定載荷應(yīng)不小于鉆機(jī)的最大鉤載。5.2 動(dòng)力與傳動(dòng)系統(tǒng) 30型、40型、50型、70型鉆機(jī)的動(dòng)力與傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)備性能分別按照Q/SH 0168.22021、Q/SH 0168.32021、Q/SH 0168.42021、Q/SH 0168.52021的相關(guān)要求執(zhí)行。四、規(guī)范主要內(nèi)容及確定根據(jù)表2 鉆井泵及高壓管匯性能參數(shù)設(shè)備參數(shù)單位鉆機(jī)型號(hào)30/170040/225050/315070/4500鉆井泵臺(tái)數(shù)及功率臺(tái)kW296029602117631176鉆井泵最高工作壓力MPa353535或5235或52鉆井泵缸套直徑mm1201701301