钻井工程设计

目录TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"1基础数据 1\o"CurrentDocument"1.1井位概况 2\o"CurrentDocument"1.2施工目的 2\o"CurrentDocument"1.3固井 4\o"CurrentDocument"1.3.1各层套管及水泥设计 6\o"CurrentDocument"1.3.2固井质量要求 62射孔 6\o"CurrentDocument"2.1压裂设计 8\o"CurrentDocument"2.1.1压裂层段及相关施工参数 8\o"CurrentDocument"2.1.2压裂液配方及各种原料添加剂用量 8\o"CurrentDocument"2.2施工准备 9\o"CurrentDocument"2.2.1作业设备 9\o"CurrentDocument"2.2.2支撑剂 9\o"CurrentDocument"2.2.3压裂作业用液 10\o"CurrentDocument"2.3施工步骤 10\o"CurrentDocument"2.3.1压前井下作业设备 10\o"CurrentDocument"2.3.2压裂液的配制 10\o"CurrentDocument"2.3.3压裂施工 10\o"CurrentDocument"2.3.4环保治理、交井 10\o"CurrentDocument"3质量保证要求 11\o"CurrentDocument"4 HSE要求 12\o"CurrentDocument"4.1健康要求 12\o"CurrentDocument"4.2安全要求 12\o"CurrentDocument"4.3环保要求 12\o"CurrentDocument"5完井资料的整理与提交 13\o"CurrentDocument"6附录 14\o"CurrentDocument"6.1计算过程 14\o"CurrentDocument"6.1.1固井所需水泥浆计算 14\o"CurrentDocument"6.1.2所需顶替液计算 15\o"CurrentDocument"6.1.3射孔的孔数计算 157施工过程及压裂曲线判读 错误!未定义书签。\o"CurrentDocument"7.1施工过程 167.2压裂曲线判读 17

1基础数据1.1井位概况表1-1井位概况地理位置河南省辉县市赵固乡构造位置位于赵固矿区内，赵固矿区位于焦作煤田东部，焦作煤田位于太行山复背斜隆起的南侧，处于东西向构造和新华夏系构造的复合部位。南邻开封断陷，东邻汤阴断陷。矿井西北与程村煤矿为邻，开钻日期东南与赵峰二矿相葬完井日期2008年3月06日井别煤层气开发井完钻层位二叠系下统山西组(P1s)完钻井深(m)煤层温度(°C)最大井斜/方位/井深778.022.5最大井斜2.65°；方位265.3°；所在井深395.0m；井底位移12.16m。套管程序规格(mm)下入深度(m)钢级壁厚(mm)水泥返深(m)固井质量生产套管139.7777.0N807.72523合格联入(m)人工井底(m)短套管位置(m)1.45775.0701.32-706.82表1-2煤层综合解释成果表层位层号井段(m)厚度(m)含气量(m3/t)结论山西组"1723.0-728.05.016.5煤层

表1-3地层分层数据及地层剖面描述地层岩性描述第四系底界深度50m，主要是黄土，其中黄土夹砾石，黄土厚度较大，与下伏地层呈不整合接触。石千峰组底界深度145m，整个层段以中粒砂岩，砂质泥岩，细粒砂岩和粉砂岩为主，其中部分夹有泥岩。最下层主要是厚层的中粗粒砂岩，其中也夹有少量的细粒砂岩。上石盒子组底界深度328m，上部主要是泥岩和粉砂岩，两者交替出现，中间夹有一定厚度的中粒砂岩和少量的砂质泥岩。下石盒子组底界深度为625m，上部主要是泥岩，细粒砂岩和中粒砂岩；中部以粉砂岩和泥岩为主，其中夹有较厚的砂质泥岩和少量的细粒砂岩；下部主要是中粒砂岩和泥岩，其中夹有部分细粒砂岩和砂质泥岩。山西组底界深度735m，以砂质泥岩和泥岩为主，其中723m-728m为5m后的煤层，煤层顶板701.5m-717.5m为17m厚的中粒砂岩，718.5m-723m为5.5m厚的粉砂岩，和煤层底板728m-733m是5m厚的泥岩。太原组底界深度778m，以石灰石，泥石和砂质泥石为主。1.2施工目的利用水力加砂压裂工艺技术改善煤层的原始渗流条件，提高煤层气井的产能。通过生产井的排采取得全套生产参数，用以指导该地区的煤层气勘探开发及相关数据的采集。1.3固井包括表层套管，生产套管；材料包括套管，水和水泥。1.3.1各层套管及水泥设计固井的主要材料为钢级为J55的表层套管和钢级为N80的生产套管，G级水泥和水。表1-4套管程序和水泥返高要求套管程序井段(m)井深(m)套管外径(mm)套管下深(m)水泥返深(m)一开1.45-7171244.570地面二开71-801778139.7777523表1-5水泥用量数据表套管程序套管尺寸mm钻头尺寸mm理论环空容积m3返深m水泥塞长度m水泥等级注水泥量t表层套管244.5311.152.03地面0.3G3.764生产套管139.7215.95.415230.5G10.0

表1-6水泥浆配方及性能套管程序表层套管生产套管配方H级华新水泥+水+降失水剂+分散剂+早强剂+促凝剂+消泡剂常规水泥浆配方：1000g水泥+12g降失水剂DRF-300S+20g早强剂DRA-1S+0.6g分散剂DRS-1S+450g水+减阻剂+防漏失剂+缓凝剂+减轻剂试验条件27°C27C密度（g/cm3）1.831.87稠化时间（min）N施工时间+45日施工时间+45API滤失量（ml）7225自由水（ml/250ml）<3.50.1流变性能塑性粘度MPa.s2830动切力Pa1315n值>0.65-0.75N0.75-0.85K值<0.35<0.20抗压强度MPa/24h>8.5>13.81.3.2固井质量要求按中国石油天然气总公司1990年颁发的《固井技术规定》第二章的要求执行。水泥返高必须达到设计要求，煤层段封固良好。固井质量检查必须在规定的侯凝时间内完成。套管试压必须符合<<SY5467—92套管柱试压规范”要求。二1煤层；739-回即完井井深疗311皿钻头冲ln)

0244.5皿套管W0.讪132止皿钻头用01m图1-1井身结构设计示意图2射孔及压裂2.1压裂设计本设计采用102枪弹在煤层段按照90度螺旋相位射孔，射孔的孔密为20孔/米，射孔的厚度为5m，射孔的总数为100孔。并且以活性水作为压裂液。2.1.1压裂层段及相关施工参数表2-1压裂层段压裂层位射孔井段（m）射孔厚度（m）渗透率(10-3Um2)孔密（孔/米）孔数（孔）射孔枪型煤层段723.0-728.05.00.0920100102枪弹表2-2施工参数破裂压力MPa17.9动态缝宽mm32.0支撑剂用量m336.8闭合应力MPa5.2支撑缝宽mm24.0施工排量m3/min8.0动态缝长m103.5支撑缝高m7.5平均砂液比%11.2支撑缝长m78.0压裂液用量m3640.0施工最高水马力hp42002.1.2压裂液配方及各种原料、添加剂用量（1）压裂液配方活性水：清水+0.05%杀菌剂+0.5%KCl+0.05%助排剂（DL-10）表2-3原料、添加剂备料单清水64m3杀菌剂0.32t氯化钾（KCl）3.2t助排剂（DL-10）0.32t（2）配液顺序及说明：配液水质PH为6.5—7.5，机械杂质小于0.1%。技术要求：配液用水必须清洁，配完的压裂液要进行充分的搅拌，混合均匀；按照《中联煤层气有限责任公司煤层气行业标准一煤层气井压裂技术规程》执行。

2.1.3压裂层段施工执行步骤表2-4压裂层段施工执行表泵注程序液体性质施工液量(m3)加砂量(m3)混砂液量(m3)砂液比(%)排量(m3/min)泵注时间(min)备注活性水混砂液小型压裂活性水4422活性水5522活性水6622活性水8852停泵15min，测瞬时停泵压力前置液活性水303087.5活性水300.934.2386.40.15-0.30mm石英砂活性水303085.7活性水251.530.1684.80.15-0.30mm石英砂活性水252584.2活性水301.832.3685.20.15-0.30mm石英砂活性水303084.5携砂液活性水403.545.28.885.80.45-0.90mm石英砂24.6m3活性水404.046.21085.1活性水404.247.310.584.8活性水354.140.211.784.4活性水354.341.212.383.8活性水404.546.311.384.2活性水353.239.69.185.20.90-1.20mm石英砂8.0m3活性水302.622.38.785.4活性水252.210.88.884.5顶替液活性水9.69.652.0合计552.636.8583.314.883.52.2施工准备表2-5压裂设备及主要参数设备名称数量新度系数备注2000型泵车71最大排量2.0ms/min最大工作压力110MPa100BPM混砂车10.5管汇车11最大工作压力110MPa仪表车11可控8台泵车砂罐车5112ms/台压裂液大罐18150ms/罐2.2.1作业设备（1） 40吨修井机1套；（2） ①118mm通井规1根；（3） KY35/65井口1套；（4） SFZ18-35A型防喷器1套；（5） 发电机（50KW）1台；（6） ①73mm油管78m；2.2.2支撑剂（1） O0.15-0.30mm石英砂4.2m3（2） O0.45-0.90mm石英砂24.6m3（3） O0.90-1.20mm石英砂8.0m3技术要求：圆度不低于0.8，球度不低于0.8，清洁无杂质。2.2.3压裂作业用液2-6压裂作业用液液体名称压裂液测试用液前置液携砂液顶替液液量ms232003209.62.3施工步骤2.3.1压前井下作业准备设备搬迁、安装。安装KY25/65井口，录取套补距、油补距。通井：用①118mmx0.5m通井规按规定限速通井至目前井底，起出通井管柱并检查通井规有无印痕，判断套管完好状况。通井时必须装指重表，遇阻悬重不得超过20-30KN，出现异常情况经现场研究决定采取措施后方可继续施工(当通径规遇阻起出后，应下入铅模通井检查，以确定落物或井下套管变形情况)。洗井:用清水正洗井替出井内全部泥浆，排量25-30m3/h，循环洗井2周至进出口相对密度一致，出口液体干净无杂质污染物为合格。井筒试压，采用清水试压20MPa，试压时间30min，压降小于0.5MPa为合格；试压不合格必须查出原因，否则不准进行下步工序。按标准安装防喷器，并对SFZ18-35A型防喷器试压：高压：30MPa，稳压30min，压降小于0.5MPa；低压：2MPa，30min不渗不漏无压降为合格。射孔前用0.5%KCl盐水替出井内液体，至进出口液性一致。射孔：采用102枪弹、90°螺旋相位布孔，射孔密度20孔/米，射孔井段723-728m。严禁误射、漏射，发射率要求不低于90%，若低于90%应重新补射。套管刮削，在射孔段下上控制上提、下放速度，反复刮削2〜3次。拆下KY25/65井口，换上KY35/65井口。重新录取套补距和油补距。座井口：固定采油树，采油树要用绷绳四个方向对角绷紧，并用地锚固定，井口采油树试压30MPa，10min不渗不漏为合格。2.3.2压裂液的配制转罐：所有储水大罐保证清洁，检查合格后方可使用。备液：要求备足压裂所需清水。配液：充分循环配制合格的压裂液640m3。2.3.3压裂施工（1） 摆放压裂施工所需的设备。（2） 泵注方式：光套管注入。（3） 连接高低压管汇。（4） 走泵、排空、关井口闸门，高压部分试压40MPa不渗不漏为合格。（5） 按泵注程序进行压裂施工。（6） 压后测瞬时停泵压力，并测压降曲线60分钟。排液：（1） 压裂结束后12小时，用3mm油嘴或针形阀控制放喷，观察排出液体性能。记录排液时间、压力、排量、累计液量、Cl-、pH值等。（2） 排液时，有气体产出时，要在出口处每班点火一次，进行产气情况描述；（3） 施工排液及求产过程中，井场配备H2S气体监测及防护装置，若监测到H2S气体，则严格按照有关H2S气体操作规范操作执行。探砂面、冲砂：当井口压力降至0MPa时，下冲砂管柱探砂面，要求指重表悬重下降范围在10-20KN，两次深度不超过0.5m；用0.5%KCl盐水冲砂至井底，当返出液中含砂量低于0.1%时，应再反复探砂面两次，砂面上升不超过1m为合格。换井口装置：拆下KY35/65井口，换上KY25/65井口装置。下完井管柱：按下泵设计要求完成生产管柱。2.3.4环保治理、交井试采合格后，配齐全采油树，保证不渗不漏，拆迁修井设备，治理环境污染，恢复井场原貌，按标准交井。3质量保证要求（1） 所用添加剂质检合格后方可使用，保证压裂液的数量和质量。（2） 配置压裂液所用清水应清洁无杂质，所有压裂液罐及拉水罐必须清洗干净。（3） 对配制好的液体在施工前应现场取样检查，如发现不合格，必须清罐后重新配制。（4） 必须保证支撑剂的数量和质量，入井料应达到厂家送样标准。（5） 取全取准施工压力、排量、液量等参数，准确计量各阶段压裂液、支撑剂储罐内的泵入体积和泵注时间，以便与仪表计量结果进行对比校正。（6） 严格按有关技术要求和安全操作规程完成各道工序。（7） 压裂前检修压裂设备，确保设备完好。（8） 严格按设计要求进行地面压裂管汇试压压力，（9） 各作业工序要求有齐全准确的原始记录，压裂队提交连续记录的泵压、液量、排量和砂液比曲线和数据等施工资料。4HSE要求4.1健康要求（1） 施工人员应穿戴劳保护具上岗。（2） 施工前按设计要求试压，非施工作业人员严禁进入高压作业区。（3） 施工现场要配备医务急救药品及相关器材、人员。4.2安全要求（1） 施工前开安全大会，各工作岗位分工明确，听从统一指挥。（2） 施工现场排空、放喷管线用30MPa试压合格的硬管线。（3） 施工现场要设立明显的标志，避免无关人员进入作业区，作业区域严禁烟火。（4） 井场消防设施、井控设备齐全完好，现场备消防车两辆，救护车一辆。（5） 压裂液罐必须距井口20m以外。（6） 安装试压合格压裂井口，井口用地锚固定，施工时井口限压35MPa。（7） 作业、施工过程中，加强井控岗位责任制，牢固树立井喷失控就是灾难事故的思想。（8） 严格按照正确的操作规程安装作业设备、循环系统、井控设备、消防设备，污水或残液回收罐等做到正确安装使用与维护。（9） 排液施工过程中，井场配备H2S气体监测及防护装置，若监测到H2S气体，则严格按照有关H2S气体操作规范操作执行。4.3环保要求（1） 严格遵守当地环境部门的有关规定，严格执行HSE要求。（2） 压裂液罐前挖一条排污沟至排污池，并做好防渗防漏等工作，作业液严禁乱排乱放，实施无污染、无落地作业。（3） 施工作业结束后对井场进行全面清理，以免造成井场及周边环境的污染。5完井资料的整理与提交（1） 压裂作业施工设计书（一式六份，压前审批）（2） 分析实验报告（一份原件，一份复印件，压前提交）水分析报告压裂液主要添加剂检验报告支撑剂室内评价报告（3） 压裂资料（一式两份，压后现场立即提交一份）压裂施工记录（人工记录数据）压裂施工原始记录数据及曲线（电子版）（4） 作业资料（一式两份，现场提交）施工日报表（单井装订）油管、抽油杆记录排采管柱示意图（5） 射孔资料（现场提交）射孔记录（一式两份）（6） 总结报告（一式十份，压后15日送交一份送审稿）压裂作业施工总结（7） 计算机光盘（作业完后送交）压裂施工及测压降数据。（ASCII、二进制格式，一份）总结报告光盘。（一份）6附录6.1计算过程6.1.1固井所需水泥浆计算(1)一开固井所需水泥浆计算:_兀m=pV式中：V一一开固井所需水泥浆的体积；1p一固井所用水泥浆的密度，取1.85g/cm3；《一一开所用钻头直径；d2——开所用套管直径；hi一一开水泥浆固井高度；mi一一开固井所需水泥浆质量。代入相应数据可得一开固井所需水泥浆的质量为:=3764kg(2)二开固井所需水泥浆计算:式中:V2一二开固井所需水泥浆的体积;p一固井所用水泥浆的密度，取1.85g/cm3；d3一二开所用钻头直径;d4一二开所用套管直径;h2一二开水泥浆固井高度;m2一二开固井所需水泥浆质量。代入相应数据可得二开固井所需水泥浆的质量为:m?=10000kg6.1.2所需顶替液计算压裂所需顶替液的要求是不能过顶替，一般是所计算顶替液量的90%。由此可得所需顶替液量为:(d¥-hx0.9式中:V一所需顶替液的体积;d一井筒的最终内径;h一煤层埋深;代入数据可得:V=9.6m36.1.3射孔的孔数计算由于射孔时按90度螺旋相位射孔，射孔的孔密为20孔/米，煤层厚度为5米，因此射孔的孔数为100孔。7施工过程及压裂曲线判读7.1施工过程15时10分00秒至16时09分15秒进行压裂施工。共注入压裂液557.2m3,其中测试用液24m3，前置液202m3，携砂液321.2m3，顶替液10m3。加入粒径①0.15-0.30mm石英砂支撑剂4.2m3,加入粒径O0.45-0.90mm石英砂支撑剂24.6m3,加入粒径O0.90-1.20mm石英砂支撑剂8.0m3平均施工携砂比12.3%。施工排量7.8〜8.1m3/min，破裂泵压16.8MPa,施工泵压16.8-12.7-25.0MPa，停泵压力25.2MPa。15时10分10秒开始注入前置液，到15时17分08秒油压出现最大值即所得破裂压力16.8MPa。15时22分03秒注入压裂液53m3时开始以较低的携砂比3%加入粒径O0.15-0.30mm石英砂支撑剂，到15时30分22秒共注入前置液202m3,低携砂比加入粒径O0.15-0.30mm石英砂支撑剂4.2m3。施工排量7.8-8.0m3/min，施工泵压16.8-15.2MPa。