非常规油气井钻机选型与配套标准宣贯多媒体

非常规油气井钻机选型与配套（宣贯汇报材料）二○一二年三月汇报人：贺剑提纲二、标准结构、主要内容三、标准条文释义四、需要说明的问题一、标准概况更好地规范非常规油气井钻井施工作业，避免在钻机选型与配套方面的盲目性确保非常规油气井钻机选型与配套的科学性和经济性一、标准概况1.制定标准的目的针对国内尚未制定非常规油气井钻机选型与配套方面的行业标准，制定了《非常规油气井钻机选型与配套》标准。其目的是：本标准以近年来我国在非常规油气钻井方面的施工经验为基础，参考相关石油行业标准以及相关油田企业标准而编写，编写过程中遵循了以下原则：（1）符合国家、行业标准相关要求的原则国标与行标高于企业标准，所以编写企业标准首先应满足国家有关法律、法规的要求，特别是符合GB/T1.1-2009等相关国家标准的规定；其次是企业标准应符合行业标准的要求，不与中国石油天然气相关行业标准相冲突。2.制定标准的原则2.制定标准的原则一、标准概况（2）普遍性与特殊性相结合的原则本标准编制充分参考了常规油气井钻机选型与配套方面的做法与要求，同时考虑了非常规油气井施工对钻机选型与配套的特殊要求，做到了普遍性与特殊性相结合。（3）立足当前、放眼未来的原则本标准编制充分考虑了中国石化非常规油气井的钻井现状与发展需求，使之既能对当前的非常规油气井的钻井起到规范与促进的作用，又能对将来的非常规油气井钻井起到重要的指导作用。一、标准概况SY/T5612－2007石油钻井液固相控制设备规范SY/T5964—2006钻井井控装置组合配套安装调试与维护Q/SH0168.2－2008钻井队钻井设备配套标准第2部分：3000m钻机Q/SH0168.3－2008钻井队钻井设备配套标准第3部分：4000m钻机Q/SH0168.4－2008钻井队钻井设备配套标准第4部分：5000m钻机Q/SH0168.5－2008钻井队钻井设备配套标准第5部分：7000m钻机3.采标参标情况一、标准概况序号姓名职务、职称单位分工1张金成专家、教授级高工中国石化石油工程技术研究院主笔、总体规划、编制说明、钻机选型条款的制定2王敬波工程师中原油田钻井一公司钻机配套条款的制定3贺剑工程师胜利油田黄河钻井总公司钻机配套条款的制定4臧艳彬博士中国石化石油工程技术研究院最大工作钩载计算方法5乔建华工程师胜利油田渤海钻井总公司钻机整体运移方式条款的制定6谢程设备科长胜利油田黄河钻井总公司钻机配套及运移方式条款的制定7王吉俊设备科长胜利油田渤海钻井总公司钻机配套条款的制定4.编写人员情况一、标准概况提纲二、标准的结构、内容三、标准条文释义四、需要说明的问题一、标准的概况标准名称：非常规油气井钻机选型与配套Drillingrigselectionandequipmentarrangementforunconventionaloilandgaswells附录A（资料性附录)钻机名义钻深范围及最大钩载附录B（资料性附录)最大工作钩载计算方法前言1范围2规范性引用文件3术语和定义4钻机选型4.1钻机选型原则4.2型号选择4.3驱动方式选择4.4运移方式选择5钻机设备配套5.1顶驱5.2钻井泵及高压管汇5.3振动筛5.4除气器5.5除砂器5.6除泥器5.7离心机5.8井控系统5.9其它辅助设备二、标准结构、主要内容在钻机配套方面，到目前为止，还没有关于非常规钻机选型方面的标准或规范。常规油气井钻机选型，习惯是以钻机的名义钻井深度和大钩额定载荷为参考。本标准参考了常规油气井钻机配套方面的做法与要求，同时考虑了非常规油气井施工对钻机设备配套的特殊要求。由于非常规油气的勘探开发多是采用长水平段水平井，带来的钻井难点是：扭矩、摩阻大，泵压高，管串下入难度大，岩屑携带困难、易堆积。因此，与常规油气钻机相比，对非常规油气钻机选型与设备配套提出了更高要求：（1）对钻机提升能力要求高（2）最好实现转盘无级调速（3）对钻井泵的要求高（4）对固控系统要求高在顶驱、钻井泵、固控系统等方面做了特殊要求。二、标准结构、主要内容提纲二、标准的结构、内容三、标准条文释义四、需要说明的问题一、标准的概况前言本标准按照GB/T1.1-2009的规则编写。本标准由中国石油化工集团公司石油工程管理部提出。本标准由中国石油化工股份有限公司科技开发部归口。本标准起草单位：中国石化石油工程技术研究院胜利石油管理局黄河钻井总公司中原石油勘探局钻井一公司胜利石油管理局渤海钻井总公司。本标准主要起草人：张金成、王敬波、贺剑、臧艳彬、乔建华、谢程、王吉俊三、标准条文释义释义：由四家单位参与制定人员较多，共有7人先后参与，主要是中间人员更换本标准规定了陆地页岩及致密砂岩油气井钻机选型与配套的基本要求。本标准适用于陆地页岩及致密砂岩油气井的钻机选型与配套。1范围三、标准条文释义下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。SY/T5612－2007石油钻井液固相控制设备规范SY/T5964—2006钻井井控装置组合配套安装调试与维护Q/SH0168.2－2008钻井队钻井设备配套标准第2部分：3000m钻机Q/SH0168.3－2008钻井队钻井设备配套标准第3部分：4000m钻机Q/SH0168.4－2008钻井队钻井设备配套标准第4部分：5000m钻机Q/SH0168.5－2008钻井队钻井设备配套标准第5部分：7000m钻机2规范性引用文件三、标准条文释义释义：标准引用原则：尽量少的引用标准，便于标准的使用和查阅。共引用6个。根据非常规油气井的井深，将钻机型号限定为30、40、50、70型四种3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1最大工作钩载themaximumhookloadduringtheprocessofnormaldrilling正常钻井作业过程中，各种工况条件下，大钩所承受的最大载荷。三、标准条文释义4.1钻机选型原则以设计井深和最大工作钩载作为选型依据。设计井深应在钻机名义钻深范围之内，最大工作钩载应不大于所选钻机实际最大钩载的80％。钻机的名义钻深范围及最大钩载见附录A。4钻机选型三、标准条文释义释义：附录A中的最大钩载为钻机出厂时的额定载荷，随着钻机的使用，其最大钩载逐步变小，因此应以当时的实际最大钩载（定期测定）为标准。参考了“Q/SH0082-2007水平井钻井工程设计要求”的相关规定：根据设计井深，所配钻具在空气中的重量加上方钻杆和水龙头的重量，要求不超过钻机额定负荷的80%，在下套管及处理事故时，短时间的钩载不超过钻机的最大钩载。我们采用了“不超过钻机额定负荷的80%”这一负荷余量要求，但没有采用该标准关于计算井下最大钩载的方法，我们认为应按照钻井工程设计，考虑水平井的摩擦阻力，计算出各种工况条件下的井下最大工作钩载。4.2型号选择4.2.1计算出钻机的最大工作钩载。最大工作钩载计算方法参见附录B。4.2.2根据设计井深，选择对应名义钻深范围的钻机型号。4.2.3若最大工作钩载不大于所选钻机最大钩载的80％，则选择该钻机。否则，选择高一级别的钻机，直至满足要求。4钻机选型三、标准条文释义释义：选型时要同时满足上述的2个条件。根据设计井的实际情况要计算出最大工作钩载。为此建立了一套最大工作钩载的计算方法。附录B4.3驱动方式选择水平段长度≥1200m或水垂比≥1.5的定向井施工，宜选用电动钻机或机电复合驱动钻机。三、标准条文释义释义：江汉油田的建页HF-1井，为中石化第一口页岩气水平井，水平段长1022m河南油田的泌页HF-1井，为中石化第一口页岩油水平井，水平段长1042m胜利油田樊154-平1井，致密性砂岩油井，水平段长1230米。华北局大牛地气田为致密性砂岩气田，均采用水平井开发。最长水平段为1624.00m（DP4井），2011年平均水平段长在1200m左右因此我们将水平段长1200米作为划分水平井难易的一个拐点。同时考虑到水平井施工难度，因此增添了水垂比选择项。4.4运移方式选择丛式井组钻井施工优先选择能整体运移的钻机，宜采用步进式轨道整体运移方式。三、标准条文释义释义：国内常用的钻机整体运移方式主要有四种：拖拉机整拖式运移方式、地锚式钻机整体运移方式、步进式轨道整体运移方式和轮胎牵引式整体运移方式。考虑到钻机整体运移方式的安全性、可靠性和先进性，首先在标准中不推荐采用拖拉机整拖式运移方式和地锚式钻机整体运移方式，因为这两种方式都缺乏先进性。在四种运移方式中步进式轨道整体运移方式和轮胎牵引式整体运移方式都是比较科学先进的，但考虑到轮胎牵引式整体运移方式适用于戈壁或沙漠等开阔地区施工，中国很少使用，因此，丛式井施工仅推荐使用步进式轨道整体移运方式。5.1顶驱5.1.1水平段长度≥1200m或水垂比≥1.5的定向井施工应配备顶驱。5.1.2所选顶驱的额定载荷应不小于钻机的最大钩载。5钻机设备配套三、标准条文释义释义：水平段较长的井在钻进过程中要克服长水平段产生的摩阻、满足倒划眼及处理井下复杂情况的要求，需配备顶驱。胜利油田首口页岩油探井渤页平1井，4335米。50D钻机配70顶驱。现第2段大型压裂顺利完成，已经顺利出油。胜利油田滨435-1HF井，70DB钻机配备70顶驱。•顶部驱动钻井装置是当今石油钻井的前沿技术与装备，是近代钻井装备的三大技术成果（交直流变频电驱系统和井下钻头增压系统）之一。•1、节省接单根时间。接单根的次数减少了2/3。•2、倒划眼防止卡钻。由于不用接方钻杆就可以循环和旋转，所以在不增加起下钻时间的前提下，顶部驱动钻井装置就能够非常顺利的将钻具起出井眼，在定向钻井中，这种功能可以节约大量的时间和降低事故发生的机率。•3、节省定向钻进时间。该装置可以通过立根钻进、循环，这样就相应的减少了井下马达定向的时间。5.2钻井泵及高压管汇钻井泵及高压管汇按表1配置。5钻机设备配套设备参数单位钻机型号30/170040/225050/315070/4500钻井泵台数及功率台×kW2×9562×9562×11763×1176钻井泵最高工作压力MPa353535或5235或52高压管汇最高工作压力MPa353535或5235或52立管套1222表1钻井泵及高压管汇配置要求三、标准条文释义释义：该部分配置的原则采用了高配置的原则。为满足穿越致密岩层时高压喷射钻井以提高钻井时效的需要，在50型及70型钻机钻井液循环系统增加了52MPa选择项。5.3振动筛5.3.130型、40型钻机配备2台振动筛，50型、70型钻机配备3台振动筛。5.3.2单筛处理能力不少于30L/S。5.4除气器配备除气器1台。处理量不少于200m³/h。5.5除砂器配备除砂器1台。处理量不少于180m³/h，单台砂泵功率不小于55kW。5.6除泥器配备除泥器1台。处理量不少于200m³/h，单台砂泵功率不小于55kW。三、标准条文释义5.7离心机30型和40型钻机至少应配备中速离心机1台，50型和70型钻机应配备中速和高速离心机各1台。5.8井控系统井控系统按SY/T5964—2006的相关要求配备。5.9其它辅助设备使用油基钻井液钻井时，循环系统的橡塑件应满足油基钻井液的要求。其它辅助设备按SY/T5612-2007、Q/SH0168.2－2008、Q/SH0168.3－2008、Q/SH0168.4－2008、Q/SH0168.5－2008相关要求执行。三、标准条文释义附录A（资料性附录）钻机名义钻深范围及最大钩载表A-1钻机名义钻深范围及最大钩载钻机型号30/170040/225050/315070/4500名义钻深范围mф127mm钻杆1500~25002000~32002800~45004000~6000ф114mm钻杆1600~30002500~40003500~50004500~7000最大钩载kN1700225031504500三、标准条文释义释义：该参数引用《SYT5609-1999石油钻机型