《煤层气钻完井设计指南GBT+40547-2021》详细解读

《煤层气钻完井设计指南GB/T40547-2021》详细解读contents目录1范围2规范性引用文件3术语和定义4设计原则和依据5钻井工程设计6固井设计7钻前工程技术要求contents目录8风险分析9健康、安全、环保要求10钻完井工程质量要求11设计书内容框架附录A(资料性)钻井工程质量控制要求附录B(资料性)煤层气钻完井设计书内容框架011范围适用范围该标准适用于煤层气直井、定向井的钻完井工程设计。对于水平井等其他井型，可以参照此标准进行设计。涉及内容规定了煤层气井钻完井设计的原则、依据。涵盖了钻完井设计的内容和技术要求。该标准不适用于石油、天然气等其他类型钻井工程的设计。对于非煤层气钻井工程，需要参考其他相关标准和规范。不适用范围022规范性引用文件主要引用的国家和行业标准《煤层气地面开采安全规程》01《煤炭工业矿井设计规范》02《钻井工程及井控技术规范》03《油气井钻井及修井作业职业安全推荐做法》04促进行业标准化和规范化通过广泛引用国家和行业标准，推动煤层气钻完井行业的标准化和规范化进程，提升整个行业的水平和竞争力。确保煤层气钻完井设计的合规性和安全性通过引用国家和行业标准，确保设计过程符合相关法律法规和安全要求，降低钻完井过程中的风险。提高设计质量和效率规范性引用文件为设计人员提供了明确的设计依据和参考，有助于提高设计质量和效率，减少不必要的返工和修改。引用文件的作用和意义深入理解引用文件的内容和要求设计人员应认真研读引用文件，了解其内容和要求，确保在设计过程中正确应用。如何正确应用这些引用文件结合实际情况灵活运用在应用引用文件时，设计人员应结合具体的工程实际情况，灵活运用相关标准和规范，确保设计的合理性和可行性。及时更新和跟踪最新标准随着技术的不断进步和行业的发展，相关标准和规范也会不断更新和完善。设计人员应及时跟踪最新标准，确保设计依据的时效性和准确性。033术语和定义指储存在煤层中以甲烷为主要成分、以吸附在煤基质颗粒表面为主、部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的烃类气体。煤层气（CoalbedMethane,CBM）具有工业价值的煤层气聚集区域，由含气煤层、盖层和底板构成。煤层气藏（CoalbedMethaneReservoir）3.1煤层气钻井（Drilling）利用钻机设备及破岩工具在地下钻凿出具有一定深度的圆柱形孔眼的过程。完井（WellCompletion）钻井完钻后，为使井筒和油层之间建立有效的连通渠道或使井筒具备采集、举升、控制生产及油气层保护的条件而进行的一系列工艺作业。3.2钻井与完井3.3井型分类定向井（DirectionalWell）沿着预先设计的井眼轨迹钻达预定目标的井。井眼轨迹可以是二维的、三维的，可以是直井段、增斜段、稳斜段、降斜段组合而成，也可以是经过纠偏的井眼轨迹。水平井（HorizontalWell）井斜角达到或接近90°，井身沿着水平方向钻进一定长度的井。直井（VerticalWell）井眼轴线大体沿铅垂线方向，其井斜角、井底水平位移和全角变化率均在限定范围内的井。030201044设计原则和依据设计原则科学性原则钻完井设计应遵循地质学、钻井工程学、油气田开发等科学原理，确保设计的合理性和可行性。安全性原则设计过程中应充分考虑安全因素，确保钻井作业过程中的人员和设备安全。经济性原则在满足科学性和安全性的前提下，应追求经济效益，降低钻井成本。环保性原则钻完井设计应符合国家环保法规，减少对环境的污染和破坏。设计依据地质资料包括区域地质、构造地质、地层岩性、煤层分布、煤质特征等，为钻井设计提供基础数据。02040301钻井技术条件结合现有钻井技术和设备条件，制定切实可行的钻井方案。工程要求根据煤层气开发的目标和要求，确定钻井的深度、井身结构、钻井液性能等参数。安全环保法规遵循国家和地方的安全环保法规，确保钻井作业的合法性和可持续性。055钻井工程设计直井钻井适用于地质条件相对简单、煤层气储层厚度较大的区域。定向井钻井在地质条件复杂或储层分布不均的地区，通过定向钻井技术，可以有效地穿越多个煤层，提高煤层气的开采效率。5.1钻井方式选择钻机选择根据井深、井径和钻进速度等要求，选择合适的钻机型号和功率。钻具组合针对不同的地层和钻井目的，设计合理的钻具组合，包括钻头、钻杆、扶正器等。5.2钻井设备选型5.3钻井液选择及循环系统设计循环系统设计设计合理的钻井液循环系统，包括泥浆泵、泥浆罐、振动筛等设备的选型和布局，确保钻井液能够有效地携带岩屑并保持井眼清洁。钻井液选择根据地层特性和钻井要求，选用合适的钻井液类型，如膨润土钻井液、聚合物钻井液等。套管层次设计根据地层压力、坍塌压力和破裂压力等参数，设计合理的套管层次和下入深度，确保井壁稳定和煤层气的有效封隔。井眼轨迹设计针对定向井，设计合理的井眼轨迹，包括造斜点、造斜率等参数，确保能够准确穿越目标煤层。5.4井身结构设计066固井设计确保井筒的密封性和稳定性固井设计应确保井筒与地层之间形成良好的密封，防止地层流体互窜，同时保证井筒的稳定性，防止井壁坍塌。考虑地层特性和井筒条件符合安全环保要求6.1设计原则固井设计需充分考虑地层压力、温度、渗透率等特性，以及井筒尺寸、井斜、方位等因素，确保固井质量。固井材料应选用环保型材料，减少对环境的影响。同时，设计过程中应考虑安全因素，防止固井过程中发生安全事故。确定固井方案根据井筒条件和地层特性，选择合适的固井方案，包括固井材料、固井工艺和固井时间等。6.2设计内容计算固井材料用量根据井筒尺寸和地层条件，计算所需固井材料的用量，确保固井质量。制定固井施工措施为确保固井施工顺利进行，需制定详细的施工措施，包括施工步骤、注意事项和安全措施等。固井材料应符合相关标准和规范，具有良好的流动性和稳定性，确保固井质量。固井材料质量要求施工过程中应严格控制各项参数，如注水泥浆的密度、流量和压力等，确保固井质量。固井施工工艺要求固井完成后，应进行质量检测，包括声波测井、伽马测井等方法，确保固井质量符合要求。固井质量检测要求6.3技术要求010203077钻前工程技术要求010203井场应选择在地质条件稳定、交通便利、远离污染源的区域。井场布置应符合安全、环保、消防等要求，确保钻井作业顺利进行。井场内应设置明显的安全警示标志，并配备相应的安全设施。7.1井场选择与布置定期对钻井设备进行维护保养，确保其处于良好的工作状态。根据煤层气井的设计要求，选择合适的钻井设备，包括钻机、泥浆泵、钻杆等。钻井设备应满足安全、环保、高效等要求，确保钻井作业的质量和效率。7.2钻井设备选择010203根据地层特性和钻井工艺要求，选择合适的钻井液和完井液。钻井液和完井液应具有良好的携岩、冷却、润滑等性能，以确保钻井作业的顺利进行。定期对钻井液和完井液进行检测和调整，确保其性能满足钻井作业的要求。7.3钻井液与完井液0102037.4井控技术要求制定完善的井控技术措施，包括防喷、防漏、防火等方案。01配备专业的井控设备和人员，确保在紧急情况下能够及时有效地进行处理。02定期对井控设备进行检查和维护保养，确保其处于良好的工作状态。03088风险分析8.1钻井过程中的风险井壁坍塌风险由于煤层的地质特性，钻井过程中可能会出现井壁坍塌的风险，需要采取相应的支护措施来确保井筒的稳定性。煤层气泄漏风险在钻井过程中，如果煤层气压力过高或钻井液密度过低，可能会导致煤层气泄漏，从而引发安全事故。因此，需要严格控制钻井液密度，并采取相应的安全措施。卡钻风险由于煤层中存在大量的煤屑和泥质，容易在钻头部位堆积，导致卡钻事故的发生。为了避免这种情况，需要定期清理钻头，并使用合适的钻井参数。8.2完井过程中的风险固井质量风险固井质量直接影响到煤层气井的寿命和产能。如果固井质量不佳，可能会导致井筒之间的窜通，进而影响煤层气的开采效果。因此，需要严格控制固井材料的质量和施工工艺。套管损坏风险在完井过程中，如果套管的质量不过关或者施工不当，可能会导致套管损坏，进而影响煤层气的正常开采。为了避免这种情况，需要选择质量可靠的套管，并严格按照施工规范进行操作。采气树及井口装置失效风险采气树及井口装置是煤层气井的重要组成部分，如果这些设备失效，可能会导致煤层气泄漏等安全事故。因此，需要定期检查和维护这些设备，确保其处于良好的工作状态。099健康、安全、环保要求建立健全健康管理制度制定完善的健康管理制度，明确各级管理人员和操作人员的职责，确保员工的身体健康。定期体检对煤层气钻井和完井作业人员进行定期体检，及时发现并处理健康问题，防止疾病传播。提供必要的劳动保护用品为作业人员提供符合国家标准的劳动保护用品，如防尘口罩、防毒面具等，降低职业病发生的风险。健康要求严格遵守安全操作规程制定并执行严格的安全操作规程，确保作业人员了解并遵守相关规定，防止事故发生。配备安全设施在钻井和完井现场配备必要的安全设施，如消防设施、急救设备等，确保在紧急情况下能够及时采取措施。开展安全培训定期对作业人员进行安全培训，提高他们的安全意识和应急处理能力。安全要求严格遵守国家和地方的环保法规，确保钻井和完井作业符合环保要求。遵守环保法规采取有效措施减少废弃物排放，如使用环保型钻井液、回收利用废水等，降低对环境的影响。减少废弃物排放在钻井和完井作业完成后，及时进行生态恢复工作，确保作业区域生态环境得到有效保护。恢复生态环境环保要求1010钻完井工程质量要求井身结构设计应合理，符合地质条件和工程要求，确保井壁稳定和钻井安全。钻井过程中应严格控制井斜，保证井眼轨迹符合设计要求。钻井液性能应满足携岩、稳定井壁、冷却钻头、润滑钻具等要求，减少对储层的伤害。固井质量应达到规定标准，确保各层套管之间的密封性和环空水泥石的强度。10.1钻井工程质量要求10.2完井工程质量要求完井管柱结构应合理设计，满足采气、注水、测试等作业要求，确保密封性和耐腐蚀性。完井方式应根据储层特性、开采技术条件和经济效益等因素综合确定。完井后应进行必要的测试和监测，确保煤层气井的正常生产和安全生产。射孔作业应严格按照设计要求进行，保证射孔质量和储层保护。010203041111设计书内容框架11.1封面和目录封面应包含项目名称、设计单位、提交日期等基本信息目录应详细列出设计书的章节和页码，方便查阅““说明设计的总体要求和预期目标阐述设计的重点和难点，以及解决方案简述设计的目的、任务来源和设计原则11.2设计总说明11.3地质概况与煤层气藏特征描述区域地质背景，包括地层、构造、岩浆岩等01分析煤层气藏的形成条件、赋存状态和分布规律02评价煤层气资源潜力和开发前景03确定钻井方式（直井、定向井等）和钻井参数（井深、井径等）选择钻井设备和工具，制定钻井工艺流程提出钻井过程中的安全措施和应急预案11.4钻井工程设计010203010203确定完井方式和完井管柱结构选择完井材料和工具，制定完井工艺流程提出完井过程中的安全措施和质量控制要求11.5完井工程设计11.6附图与附表提供钻井和完井工程设计所需的各类附图，如井身结构图、设备布置图等列出设计中所引用的数据表、规范表等附表，方便查阅和核对12附录A(资料性)钻井工程质量控制要求01井位选址根据地质勘探资料和开发需求，合理选择井位，确保钻井位置的科学性和安全性。钻井前质量控制02钻井设计制定详细的钻井工程设计，包括井身结构、钻井参数、泥浆体系等，确保钻井过程的可控性和稳定性。03设备检查对钻井设备进行全面检查和维护，确保其性能良好，满足钻井需求。泥浆性能监控实时监测泥浆性能，调整泥浆配比，确保泥浆的携岩能力、稳定性和润滑性。井眼轨迹控制通过定向钻井技术，精确控制井眼轨迹，确保井眼的光滑和垂直度。固井质量控制采用优质水泥浆，确保固井质量，防止井壁坍塌和地层流体互窜。030201钻井过程中质量控制通过测井、试压等手段，检测井筒的完整性，确保井筒密封性和安全性。井筒完整性检测按照设计要求安装井口装置，确保其密封性和可靠性。井口装置安装对钻井过程中产生的废弃物进行妥善处理，防止对环境造成污染。废弃物处理钻井后质量控制13附录B(资料性)煤层气钻完井设计书内容框架封面应包含项目名称、设计单位、设计日期等基本信息。目录封面和目录详细列出设计书的章节和页码，便于查阅。0102介绍煤层气开发项目的背景和意义。综述项目背景列出设计所依据的标准、规范和相关政策文件。设计依据简述煤层气井的地理位置、地质条件、开发目标等。工程概况选择适合的钻井液体系，并说明其性能和环保性。钻井液设计确定固井方案，包括水泥浆的配方和施工工艺。固井设计