中石化固井设计.doc

HH74P78HH74P78 井井 生产套管固井设计生产套管固井设计 设设 计计 单单 位位 长庆固井公司第二固井工程项目部 设设 计计 人人 叶雪松 设设 计计 时时 间间 2013 年 11 月 22 日 初初 审审 人人 蒋 敏 初初 审审 时时 间间 2013 年 11 月 22 日 审审核核人人 冯文革 审审 核核 时时 间间 2013 年 11 月 22 日 川庆钻探工程有限公司长庆固井公司 2 审批意见审批意见 同意按此施工设计组织固井施工 审批人 王政庆审批人 王政庆 2013 11 222013 11 22 3 目 录 一 基本情况一 基本情况 1 二 主要依据二 主要依据 1 三 井身结构与固井方法三 井身结构与固井方法 2 四 压力计算四 压力计算 3 五 套管设计五 套管设计 3 六 水泥量计算六 水泥量计算 4 七 水泥浆设计及性能七 水泥浆设计及性能 5 八 套管内顶替量计算八 套管内顶替量计算 5 九 顶替终了最高泵压计算九 顶替终了最高泵压计算 5 十 井底静止温度计算和水泥浆最高受热温度十 井底静止温度计算和水泥浆最高受热温度 6 十一 施工程序十一 施工程序 6 十二 施工时间计算十二 施工时间计算 6 十三 施工技术措施十三 施工技术措施 6 十四 井控注意事项十四 井控注意事项 9 十五 十五 HSE 管理管理 9 十六 十六 HH74P78 井固井作业应急预案井固井作业应急预案 10 十七 附件十七 附件 稠化曲线图稠化曲线图 11 1 一 基本一 基本情况情况 1 井 别 开发井 井 型 水平井 2 地理位置 甘肃省镇原县中原乡武亭村前庄组 3 构造位置 鄂尔多斯盆地天环坳陷南端 4 施工井队 川庆 40002 钻井队 5 完钻井深 3782m 垂深 2379 05m 造斜点 1921m 6 套管尺寸 139 7mm 生产套管 7 套管下深 3781 76m 8 阻 位 3749 17m 9 水泥返高 返至地面 10 油气层位置 11 井径数据 该井平均井径 井段 m 井径 cm 井径扩大率 1410 196523 348 1 1965 222023 267 7 2220 362123 267 7 二 二 主要依据主要依据 1 1 设计主要依据设计主要依据 HH74P78 井钻井工程设计 二级井身结构 HH74P78 井钻井工程轨迹调整设 计 实际钻井数据 测井数据 2 2 钻井复杂情况描述钻井复杂情况描述 无 3 3 固井难点固井难点 一次性封固 3782 米井段 水平段有 1165 米的裸眼段 容易造成水平段底部混 浆 下套管摩阻大 封固段较长 该井所在区块承压能力低 普遍渗漏 固井时容 易发生漏失 4 4 技术措施技术措施 填充段采用低密高强水泥浆体系 减少目的层所受压力 注灰过程中 保证水 泥浆密度均匀 稳定 替泥浆过程中防止排量忽高忽低 减少激动压力 5 5 承压实验承压实验 打压 3MPa 稳压 15min 压力未降 由钻井监督确认 2 三 井身三 井身结构与固井方法结构与固井方法 1 1 井身结构 井身结构图图 井底位置斜深 3782m 入窗斜深 2617m 垂深 2379 05m 2 2 固井方法 固井方法 该井采用一次注水泥全井段封固的固井工艺 领浆 密度 1 30 1 33g cm3 封 固地面 1965m 中浆 1 75 1 80 g cm3 封固 1965 2220m 尾浆 密度 1 85 1 90g cm3 封固 2220 3782m 井段 封固段总长 3782m 3 3 固井前钻井液性能要求 固井前钻井液性能要求 钻井液性能在固井前不做大的调整 由于钻井液性能对固井质量有很大的影响 固井前对钻井液性能的调整要求在保证井壁稳定的前提下降低粘度 切力和失水 便于提高顶替效率 防止发生窜槽现象 固井前泥浆性能要求如下表 切力 Pa 密度 g cm3 马氏粘度 S 滤失量 ml 泥饼 mm 初切终切 含砂量 塑性 粘度 动切力 PH 值 1 1510050 5 3 50 3 15 78 222 3 215 9mm 3782m 139 7mm 3781 76m 造斜点 1921m 311 2mm 331m 273 1mm 331m 3 四 压力计算四 压力计算 1 1 地层压力 破裂压力 地层压力 破裂压力 地层压力 21 35MPa 当量密度 0 91g cm3 2 2 环空静液柱压力 环空静液柱压力 Psh 0 00981 1959 74 1 33 239 64 1 80 179 67 1 90 33 15 MPa 当量密度 1 42g cm3 3 3 压稳计算 压稳计算 常规水泥浆井底静液柱压力当量密度为 1 46g cm3 大于该井地层压力 浆柱能 很好的压稳地层 4 4 防漏计算 防漏计算 陇东区域主要漏失层位为洛河组 该井洛河底界深度为 1494m 承压试验显示 该井打压 3MPa 稳压 15min 压降 0 稳压 现承受泥浆压力为 16 85MPa 最大承 压 19 85MPa 未漏 施工过程中 水泥浆静液柱压力为 19 49MPa 综上所述 理 论上该井固井过程不会发生漏失 但应做好固井防漏准备 因此注替过程应适当控 制排量防止激动压力憋漏地层 五 套管设计五 套管设计 1 1 表层套管设计 表层套管设计数据数据 表套尺寸 mm 螺纹类型 表套下深 m 钻井液密度 g cm3 237 1短圆扣3311 03 2 2 生产套管柱设计数据 生产套管柱设计数据 安全系数 井号 套管 外径 mm 井 段 m 钢级 壁厚 mm 扣 型 每米 重量 kg m 段重 t 抗拉抗挤 抗内压 泥浆 密度 g cm3 HH74P78139 70 3782N807 72长圆 25 395 682 271 602 34 1 15 3 3 管柱结构 管柱结构 管串结构 浮鞋 2 根套管 浮箍 1 根套管 关井阀 浮箍 套管串 水泥头 套管 N 80 7 72 上扣扭矩最大 5 9kN m 最小 3 54kNm 最佳 4 72kN m 该井扶正器的安放位置和数量设计见表 井段 m类型规格加放方法扶正器数量 0 00 331刚扶5 1 2 8 1 2 1 只 10 根套管5 只 331 1921弹扶5 1 2 8 1 2 1 只 8 根套管25 只 1921 2617弹扶5 1 2 8 1 2 1 只 5 根套管14 只 4 井段 m类型规格加放方法扶正器数量 2617 3782树脂旋流刚性 滚轮 扶正器5 1 2 8 1 2 1 只 2 根套管58 只 注 尾浆段扶正器必须采用刚性注 尾浆段扶正器必须采用刚性 滚轮滚轮 扶正器安放 扶正器安放 六 水泥量计算六 水泥量计算 1 1 水泥浆量设计水泥浆量设计 起止 0331331255 035 7411830 8311830 8313605 46 3311410 1079233 527 4929665 8541496 6847721 19 14101965 555233 427 4615238 7356735 4165245 72 19652220255237 028 797340 7364076 1573687 57 222037821562227 025 1439273 27103349 42118851 83 环容计算 附加15 L 分段容积 L 累积 L 井段m段长 m 井径 mm 米容 L m 封固 类别 井径 cm 段长 m 平均环容 L m 段容 L 附加量 容积 L 造浆率 合水泥 t 领浆01965 23 72196528 8756735 411565245 721 3050 中浆19652220 23 7025528 807344 33158445 980 8011 尾浆22203782 22 70156225 1639292 521545186 400 7560 起止段 m 分段容积计算 2 2 前置液设计前置液设计 类型密度 g cm3 设计长度 m 基液液量 m3 CXY 清水1 02350清水10 3 3 备水量计算备水量计算 前置液 m3 配浆水 m3 替浆水 m3 洗车 m3 用水总量 m3 备水 150 m3 101004610166249 5 七 水泥浆设计及性能七 水泥浆设计及性能 1 1 水泥浆体系 水泥浆体系 领浆 大样灰 100 水 中浆 大样灰 50 水 尾浆 大样灰 44 水 2 2 水泥浆小样性能检测结果 水泥浆小样性能检测结果 性 能领浆中浆尾浆 密度 g cm3 1 331 801 88 稠化时间 60 30 MPa min440190126 稠化过渡时间 min50114 可泵时间 min390176122 失水 6 9MPa 60 ml3332 抗压强度 60 24h MPa5 320 425 1 自由水 ml0 50 10 流动度 mm260190180 相容性相容性良好 稳定性没有分层 结晶和早凝现象 八 套管内顶替量计算八 套管内顶替量计算 套管壁厚内 径分段长度单位容积分段容积 mm mm m l m m 3 清水7 72124 263749 1712 1345 4846 39 类 型 替浆 附加 2 m 3 注 替浆量根据实际入井套管数据现场重新校核 注 替浆量根据实际入井套管数据现场重新校核 6 九 顶替终了最高泵压计算九 顶替终了最高泵压计算 领浆中浆尾浆领浆中浆尾浆 2379 0537821960 431 4 341 4 1 331 801 901 005 4913 2618 75 固井 垂深 m 井深 m 封固段垂长 m 水泥浆密度 g cm3 顶替液平均 密度 g cm3 摩阻 MPa 静压差 MPa 最大施工 压力 MPa 十 井底静止温度计算和水泥浆最高受热温十 井底静止温度计算和水泥浆最高受热温 度度 井眼垂深 m 井口温度 井底静止温度 水泥浆最高受热温度 2379 05256565 十一 施工程序十一 施工程序 1 试压 地面连接的所有管线试压不低于 20MPa 2 注前置液 水泥车注前置液 10m3 3 水泥车注领浆 78m3 密度要求控制在 1 33 0 03g cm3 注中浆 18m3 密度 控制 1 80 0 03g cm3 注尾浆 36m3 密度控制 1 90 0 03g cm3 水泥浆密度控 制应由低到高 4 替浆 总替浆量 46 4m3 替浆过程分为以下步骤 水泥车压塞 1 0m3 压塞液类型为清水 压塞液 排量控制在 500 l min 水泥车双车替清水 43 4m3 替浆排量控制在 2000 1400 l min 最后用单车替浆 2m3 清水 排量控制在 500 800 l min 5 要求注替平稳连续 避免压力过高压漏地层 6 碰压结束后 稳压 2 3min 后放回水检查回压凡尔关闭情况 若关井候凝 憋 压的压力值为管内外静液柱压差附加 2MPa 左右 注意观察井口压力变化情况 及时 放压 7 48 小时后测固井质量 然后试压 7 十二 施工时间计算十二 施工时间计算 序号工作内容 注替量m 3 注替排量l min作业时间min 1注前置液10800 120010 2注领浆78200039 3注中浆1820009 4注尾浆36150024 5倒闸门压胶塞15002 6大泵替浆43 42000 140024 7单车替浆 清水 25004 8稳压10 9 合计122min 从注领浆到碰压总时间112min 从注中浆到碰压总时间73min 从注尾浆到碰压总时间64min 十三 施工技术措施十三 施工技术措施 1 1 井眼准备 井眼准备 根据电测井径情况对小井眼段和遇阻段要反复认真通井 划眼和循环洗井 做 到起下钻顺畅无阻卡 为顺利下套管创造良好的井眼条件 通井过程中要大排量洗井 要求排量不小于钻井排量的 1 2 倍 并进行分段循 环泥浆 水平段及大斜度井段每 150m 循环一周 使井内无沉砂 泥浆性能的调整必须确保井眼畅通 井壁稳定 同时尽量满足固井施工的要求 通井时 认真做好遇阻遇卡记录 要求在阻卡段进行短程起下钻 直至畅通 钻具下到井底后要充分循环至振动筛上无岩屑返出方可起钻 下套管前井队组织人力对所有设备进行一次检查 发现问题及时解决 重点岗 位定人定岗 责任落实到人 固井时确保两台泥浆泵上水良好 要求井队必须更换要求井队必须更换 5 1 2 闸板芯子 井口防喷器开关正常 闸板芯子 井口防喷器开关正常 2 2 套管准备及下套管要求 套管准备及下套管要求 送井套管按入井顺序排放 由录井队 钻井队认真丈量 编号 按照完井方案 要求编排 经核对数据一致方可入井 对送井套管的钢级 壁厚 产地要逐根复查 按照 API 标准对送井的套管进行逐根通径 检查套管丝扣是否完好 上扣时要 做好余扣记录 用清洗液对套管进行逐根清洗 严禁浆油污洒落在套管的本体上 下套管时要安排专人进行监督 防止下错或者位置误差 在下入 10 根套管后 钻井队接好循环接头 通过泥浆循环对入井工具的关闭情况进行检查 在确定没有 问题的情况下继续下套管 8 灌浆要求 每 20 根套管灌满一次 可以通过测量泥浆罐液面的下降来核对灌 入量是否到位 浮鞋 浮箍和扶正器在场地要严格检查 确定完好时再入井 每根套管使用耐 高温螺纹密封脂 最下部连续 5 根套管必须用丝扣胶粘接 扶正器的销钉固定要牢 靠 防止脱落 套管上扣扭矩必须按 API 标准执行 用双吊卡下套管 严禁使用卡瓦 套管上钻台要戴套管帽公护丝 起吊要有专人指挥 防碰伤 对扣要平稳严禁 错扣 下套管过程中修设备或灌泥浆时要活动套管 严防套管粘卡 下套管过程中 泥浆出口要安排专人坐岗 观察返浆情况 遇有异常及时汇报 套管下放速度控制在 90 120s 根 套管到位后 复核入井根数 定位短节及附件深度无误后循环泥浆 同时 清 理井场以满足固井施工车辆摆放的要求 固井前以合理的钻井液密度 压稳地层流体 确保下套管及固井过程中不发生 井漏等复杂情况 对于存在漏失的井段 下套管前应进行堵漏 使地层有足够承压 能力保证固井施工时不发生漏失 下完套管后以不低于钻井时排量的 1 2 倍循环 2 3 周 确保井眼干净直到振动筛 上无岩屑时方可进行固井施工 固井队的技术人员在钻井队下套管时必须到现场进行技术指导 防止附件错扣 下套管时严禁井口落物 3 3 施工设备 施工设备 设备名称数量设备名称数量 水泥车3 台压风机0 台 工具车1 台运灰车12 台 立式灰罐0 个指挥车1 台 潜水泵4 台 以上设备施工前都要经过认真检查 保养 运转良好 必须满足本次固井施工 的要求 4 4 前置液性能 前置液性能 失水 60 常压 0 68T 比重 1 02 紊流临界排量 22 l s 粘度 六速流变 5 5 入井工具附件 入井工具附件 名 称尺寸 mm 型 号钢级数量 只 备注 浮 鞋 139 7 强制复位式N801 浮 箍 139 7强制复位式N801 关井阀 139 7N801 9 双弧扶正器 139 740 刚性扶正器 139 7旋流式45含备用 滚珠扶正器 139 7旋流式70含备用 胶塞 139 7 2含备用 6 6 固井施工要求 固井施工要求 固井前固井监督组织召开由钻井队长 录井队长和固井队长参加的协调会 固井前固井队召开施工交底会 要求分工明确 固井施工单位负责上井总灰量及顶替量的计算复核 钻井队下套管数据的现场 校核 固井队现场全面指挥 各协作单位密切配合 保证固井施工的连续性 施工要连续进行 做到管线不刺不漏 水泥浆密度按要求均匀稳定 操作平稳 化验员负责水泥浆大样的复核及混灰均匀程度的检测 7 7 施工注意事项 施工注意事项 水泥浆密度达到设计要求 应泵入不低于设计数量的水泥量 替浆计量数据准确 误差不超过 0 5m3 水泥车流量计各级浆体注替后应及时清零 以避免重复计量 为保证固井施工的安全 水泥浆密度控制要求 领浆密度不超过 1 35g cm3 中 浆密度不超过 1 85g cm3 尾浆密度不超过 1 90g cm3 为防止井底压力过大压漏地层 整个替浆过程中严格控制替浆排量在设计范围 双车替浆期间控制井口压力不超过 15Mpa 如果在双车替浆期间出现压力异常 采 用降低排量的方式继续替浆 或者改用单车小排量顶替 本次施工需要钻井队备配浆清水不低于 249m3 水泥车替浆用清水 十四 井控注意事项十四 井控注意事项 1 下套管作业前 钻井队需提供可建立正常循环 不涌 不漏 不垮塌的合格井 眼 2 下套管作业前 钻井队应更换与所下套管相匹配的防喷器密封胶芯 以便于出 现异常情况时可以实施关井 3 下套管过程中 应及时进行套管内灌浆 观察钻井液返出情况 进行池体积监 测 发现溢流 井涌等情况及时关井 4 套管到位后循环洗井及固井作业期间 安排专人进行井控坐岗 观察钻井液返 出情况 发现异常及时报告 以便采取有效措施 十五 十五 HSE 管理管理 1 1 健康管理 健康管理 油气勘探开发作业在野外 设备多 工种多 工艺复杂 常伴随有各种职业危害 健康管理就是要消除或尽可能降低职业危害 保证职工身心健康 1 粉尘危害 在固井过程中常有较多的粉尘 要尽可能避免粉尘飞扬 10 2 毒物防护 井喷时喷出的原油及天然气中 常含有硫化氢等有害物质 一部 分钻井液处理剂也含有一定的毒性 施工现场应配备必要的防毒急救设备等 3 预防职业性多发病 由于野外作业 不良环境及气象条件差 关节炎 肠胃 病 冻伤等成为多发病 应加强预防措施 改善职工工作和休息条件 定期进行体 检 加强个人防护 搞好卫生保健 2 2 安全管理 安全管理 1 固井作业中安全工作的重点是针对高压作业 高压容器及高压流体 有毒物 质侵害 火灾危害等主要危险源采取相应的措施 保证人身和生产安全 2 电线 电器的安装和使用应符合有关安全用电的规程和规范 3 在井场需动火时 要按照动火级别申请动火 动火时要按规定做好防火措施 4 在施工过程中 所有人员必须穿戴劳保用品 远离高压区 在高压区设立明 显警示标志 保证人身和生产安全 3 3 环境管理 环境管理 1 必须遵守国家及当地环保法律 法规 2 施工过程中禁止污水 废弃水泥浆等外溢 以免破坏农田和草场 保护植被 不受损害 3 现场施工后剩余的水泥 药品及包装袋等必须清理干净 剩余药品及未入井 的水泥浆排放到指定的排污池内 严禁污染井场及其它地方 禁止车辆行驶途中排 放废弃液体 十六 十六 HH74P78 井固井作业应急预案井固井作业应急预案 为了保证 HH74P78 井生产套管固井施工有序地进行 最大限度地防止事故的发生 根据镇泾区块油气田固井施工作业的特点 特制定本井固井施工应急预案 1 适用期间 进入该井场 施工作业开始至施工作业结束 2 作业地点 镇泾工区 HH74P78 井井场 3 预案实施单位 长庆固井公司第二固井工程项目部 GJ12215 队 4 事故因素 影响该井固井施工的各种突发事件 5 应急准备 5 1 技术保障 由固井队队长 施工指挥 HSE 管理员等负责制定应急技术方案 和相关技术咨询 5 2 信息保障 调度室保持 24 小时值班 做好各种信息记录 及时上传下达 6 报警及内容 6 1 报警程序 公司第二固井工程项目部 现场作业班 车 组 现场指挥 本队应急小组 6 2 报警内容 1 井号 固井类别 套管结构 110 重大安全事故 11 2 出现的紧急情况及现场处理详情 3 人员伤亡情况 4 后续处理的难点及要点 5 需求援的其他事宜 6 3 应急事件类别 1 作业中高压管线 闸门连接刺漏 2 作业设备突发故障 造成施工间断 3 行驶途中发生设备故障 交通事故 4 落地油 水泥粉尘 固井液外溢造成环境污染 5 现场施工过程中发生的人身事故 7 应急行动 7 1 本队应急小组接到固井险情报告后 迅速制定处置方案并立即向华北分公司应 急指挥部和大队应急指挥部汇报 7 2 材料员根据处置方案中的工具 物资材料需求 迅速组织并以最快的速度送往 现场 7 3 应急小组指定负责人指挥实施 7 4 当涉及其它紧急事宜时 在应急小组的统一指挥下 立即启动相应的应急预案 7 5 因设备故障造成施工中断时采取以下应急措施 1 若固井车发生故障时 应立即关闭井口