石油工程設(shè)計(jì)大賽-多分支水平井

石油工程設(shè)計(jì)大賽--多分支水平井第一頁(yè)，共36頁(yè)。第二頁(yè)，共36頁(yè)。1.作品說(shuō)明2.布井方案3.油管柱設(shè)計(jì)4.射孔工藝目錄5.采氣方式第三頁(yè)，共36頁(yè)。6.壓裂設(shè)計(jì)7.氣井特殊問(wèn)題處理8.井口集輸裝置9.采氣成本目錄10.作品特色第四頁(yè)，共36頁(yè)。1.作品說(shuō)明

沁端區(qū)塊位于沁水盆地南部，隸屬于山西省沁水縣，礦區(qū)屬于中聯(lián)煤層氣有限責(zé)任公司。本區(qū)屬山區(qū)丘陵地貌，以低山丘陵為主。本區(qū)為典型的干旱性大陸氣候，降雨量較少，冬季氣溫較低，年平均降雨量400~900mm，年最大降雨量891mm，最大積雪深度212.5mm。年平均氣溫10.9℃，最高37.3℃，最低-16.3℃，最大凍土層深度0.41m。該區(qū)處于張性應(yīng)力區(qū)，地震發(fā)生的概率較低，其地震烈度為6度。第五頁(yè)，共36頁(yè)。1.作品說(shuō)明

本區(qū)屬山區(qū)丘陵地貌，以低山丘陵為主。本區(qū)構(gòu)造形態(tài)總體為一走向北北東、傾向北西西的單斜構(gòu)造。在此基礎(chǔ)上發(fā)育了一系列近南北－北北東向?qū)捑忨耷?，形成區(qū)內(nèi)地層的波狀起伏，巖層傾角一般不超過(guò)15°，個(gè)別地段受構(gòu)造影響巖層傾角變化大。斷層不發(fā)育，規(guī)模較大的僅一條，斷距最大達(dá)100m。總體屬地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單類(lèi)。第六頁(yè)，共36頁(yè)。1.作品說(shuō)明圖1.1地質(zhì)剖面示意圖第七頁(yè)，共36頁(yè)。1.作品說(shuō)明

根據(jù)本賽題所給出的地質(zhì)資料及井組情況，現(xiàn)選用多級(jí)分段壓裂水平井與上翹式單翼多分支井井組采氣工程設(shè)計(jì)。第八頁(yè)，共36頁(yè)。2.布井方案

Z1井井型為直井，目標(biāo)煤層是3#和15#，井口坐標(biāo)為：X：19647687；Y：3965160，地質(zhì)剖面圖見(jiàn)圖2.1，井身結(jié)構(gòu)見(jiàn)表2.1圖2.1Z1井地質(zhì)剖面圖第九頁(yè)，共36頁(yè)。2.布井方案表2.1Z1井井身結(jié)構(gòu)圖第十頁(yè)，共36頁(yè)。2.布井方案

Z-2H井為多級(jí)分段壓裂水平井，Z-2V是其生產(chǎn)井目標(biāo)煤層是3#，Z-2H井口坐標(biāo)為：X：19647880；Y：3964931，地質(zhì)剖面圖見(jiàn)圖2.2，井身結(jié)構(gòu)見(jiàn)表2.2、2.3。圖2.2Z-2H井地質(zhì)剖面圖第十一頁(yè)，共36頁(yè)。2.布井方案表2.2Z-2H井井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)表2.3Z-2V井井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第十二頁(yè)，共36頁(yè)。2.布井方案

Z-3A井為單翼多分支水平井井組，Z-2B是其生產(chǎn)井，目標(biāo)煤層是3#，Z-3A井口坐標(biāo)見(jiàn)表2.4，示意圖見(jiàn)圖2.3，井身結(jié)構(gòu)見(jiàn)表2.5、2.6。圖2.3多分支井示意圖第十三頁(yè)，共36頁(yè)。2.布井方案表2.4Z-3A井井眼坐標(biāo)第十四頁(yè)，共36頁(yè)。2.布井方案表2.5Z-3A井井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第十五頁(yè)，共36頁(yè)。2.布井方案表2.6Z-3B井井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第十六頁(yè)，共36頁(yè)。3.油氣管柱設(shè)計(jì)結(jié)果完井生產(chǎn)管柱結(jié)構(gòu)為Φ73mm油管+流動(dòng)短節(jié)+井下安全閥+流動(dòng)短節(jié)+Φ73mm油管+SB—3型封隔器+Φ73mm油管+座放短節(jié)+Φ73mm油管+球座。第十七頁(yè)，共36頁(yè)。4.射孔工藝設(shè)計(jì)結(jié)果

直井采用電纜傳輸射孔工藝。

射孔方式選擇負(fù)壓射孔方式，合理射孔負(fù)壓為：23.6MPa。采用無(wú)固相清潔鹽水射孔液，其配方為：清潔地表水+1％CaCl2+5％KCl。采用YD-102射孔槍SDP43RDX-5型彈，采用HMX耐高溫藥、20孔/m、60°相位角、負(fù)壓22.44Mpa、電纜輸送方式螺旋布孔，深度預(yù)計(jì)到達(dá)635mm，孔徑17.8mm。槍性能見(jiàn)表4.1.第十八頁(yè)，共36頁(yè)。4.射孔工藝設(shè)計(jì)結(jié)果表4.1直井孔槍性能數(shù)據(jù)表第十九頁(yè)，共36頁(yè)。5.采氣方式

本設(shè)計(jì)單井采用柱塞氣舉排水采氣方法。柱塞氣舉排水采氣是利用氣井自身能量推動(dòng)油管內(nèi)的柱塞舉水,不需其它動(dòng)力設(shè)備、生產(chǎn)成本低,在美國(guó)被認(rèn)為是最佳的排水采氣工藝。該方法的優(yōu)點(diǎn)是由于柱塞在舉升氣體與采出液體之間形成一個(gè)固體界面,能夠有效地防止氣體上竄和液體回落,從而減少了滑脫損失、提高了舉升效率。根據(jù)估算的日產(chǎn)水量、各種泵型的優(yōu)缺點(diǎn)及泵的排量，最終選擇螺桿泵作為抽采設(shè)備，型號(hào)為GLB300-21。第二十頁(yè)，共36頁(yè)。5.采氣方式

本設(shè)計(jì)井組采用增壓輸氣排水采氣方式。壓縮機(jī)組的設(shè)計(jì)參數(shù)如下所示。第二十一頁(yè)，共36頁(yè)。5.采氣方式本設(shè)計(jì)直井開(kāi)發(fā)年限為23年，見(jiàn)氣時(shí)間為5個(gè)月，產(chǎn)氣量為2285m3/d，產(chǎn)水量為1.4m3/d，分段壓裂水平井開(kāi)發(fā)年限為7年，見(jiàn)氣時(shí)間為3個(gè)月，產(chǎn)氣量為12000m3/d，產(chǎn)水量為1.8m3/d。上翹式單翼多分支水平井開(kāi)發(fā)年限為5年，見(jiàn)氣時(shí)間為2個(gè)月，產(chǎn)氣量均為22000m3/d，產(chǎn)水量均為4.8m3/d.第二十二頁(yè)，共36頁(yè)。

對(duì)于煤層氣藏開(kāi)采工藝中的增產(chǎn)措施首選當(dāng)屬水力壓裂技術(shù)。壓裂液選用弱膠聯(lián)壓裂液，配方見(jiàn)表6.1。設(shè)計(jì)井壓裂施工選用的支撐劑類(lèi)型為直徑0.4-0.8蘭州砂。6.壓裂設(shè)計(jì)第二十三頁(yè)，共36頁(yè)。6.壓裂設(shè)計(jì)表6.1弱膠聯(lián)壓裂液配方第二十四頁(yè)，共36頁(yè)。6.壓裂設(shè)計(jì)直井用連續(xù)油管壓裂工藝技術(shù)，工作流程如下圖6.1所示圖6.1連續(xù)油管壓裂技術(shù)的作業(yè)程序第二十五頁(yè)，共36頁(yè)。6.壓裂設(shè)計(jì)

水平井及井組選用水平井裸眼封隔器多級(jí)分段壓裂技術(shù)。裸眼封隔器分段壓裂主要工具包括裸眼封隔器自封式球座壓差滑套投球滑套懸掛封隔器回接筒丟手接頭，工具耐溫，耐壓差，堵球尺寸分為等，由分段壓裂級(jí)別各級(jí)投球滑套差別而設(shè)定。第二十六頁(yè)，共36頁(yè)。6.壓裂設(shè)計(jì)圖6.2裸眼封隔器管串結(jié)構(gòu)組合第二十七頁(yè)，共36頁(yè)。6.壓裂設(shè)計(jì)

本水平井水平井段為1098米，分9段，用弱膠聯(lián)壓裂液3083.96m3壓裂，加砂量360m3，平均單層加砂40m3，單層最高砂比22.5%，平均砂比21.2%，最大排量4.6m3/min，壓裂后測(cè)無(wú)阻流量85.003×104m3/d，初期投產(chǎn)氣量7.55×104m3/d，目前產(chǎn)氣量5.82×104m3/d，初期開(kāi)井套壓20MPa，目前套壓14.96MPa，平均日壓降速率為0.0201，單位采氣量壓降為0.0028MPa/104m3。第二十八頁(yè)，共36頁(yè)。6.壓裂設(shè)計(jì)

井口裝置選用KQ65-105抗硫采氣井口裝置。圖6.3KQ65-105抗硫采氣井口裝置第二十九頁(yè)，共36頁(yè)。6.壓裂設(shè)計(jì)

直井下泵深度為623.1m，分段壓裂水平井下泵深度為670.5m，上翹式單翼多分支水平井下泵深度為568.2m。

施工排量2.0m3/min，前置液量4m3，攜砂液量28m3，頂替液量16.5m3,支撐劑采用φ0.4-φ0.8的蘭州砂，體積4.45m3，支撐縫長(zhǎng)79.16m,支撐裂縫寬度3.31×103，增產(chǎn)倍數(shù)2.17倍。第三十頁(yè)，共36頁(yè)。7、氣井特殊問(wèn)題處理1、防砂技術(shù)方案氣井射孔完成后不再下入任何機(jī)械防砂裝置或充填物，也不注入任何化學(xué)藥劑，而是依靠油氣層砂粒在炮眼口處形成具有一定承載能力的砂拱，達(dá)到防砂目的。2、防腐技術(shù)方案建議采用化學(xué)防腐措施，即油套管材料采用N80鋼材并配合使用環(huán)空保護(hù)液防腐措施。第三十一頁(yè)，共36頁(yè)。7、氣井特殊問(wèn)題處理3、防垢除垢技術(shù)方案（1）定期向地層里擠注阻垢劑從而抑制各種垢的形成；（2）從套管環(huán)空中注入多功能阻垢緩蝕劑；（3）采取持久性防腐措施和定期除垢相結(jié)合的工藝措施。（4）除垢措施。推薦酸液配方為：10~20HCL+1~2%酸化緩蝕劑+1~2%鐵離子穩(wěn)定劑+1%互溶劑+0.5~1%的防膨脹劑+0.3~0.5%的助排劑+其它。4、防治水合物技術(shù)方案采取注醇工藝防治水合物的形成，采用甲醇作為化學(xué)抑制劑。第三十二頁(yè)，共36頁(yè)。8、井口集輸工藝井口集輸工藝設(shè)計(jì)如下：（1）每口垂直井設(shè)有抽水和采氣系統(tǒng)；（2）用螺桿泵將煤層水采出通過(guò)PE管道排至儲(chǔ)水池；（3）采出的煤層氣經(jīng)節(jié)流閥，進(jìn)入分離器進(jìn)行氣液分離；（4）分離后的煤層氣經(jīng)質(zhì)量流量計(jì)計(jì)量后進(jìn)入聚乙烯管道外輸至焚燒坑焚燒。第三十三頁(yè)，共36頁(yè)。9、采氣成本

設(shè)計(jì)遵循“少投入、多產(chǎn)出”的原則，結(jié)合國(guó)內(nèi)其他相似油田的生產(chǎn)開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，得出所需成本。第三十四頁(yè)，共36頁(yè)。10、作品特色

本設(shè)計(jì)特點(diǎn)是柱塞氣舉排水采氣、采用上翹式單翼多分支井型和直井的連續(xù)油管壓裂工藝技術(shù)。

柱塞氣舉排水采氣優(yōu)點(diǎn)是：能充分利用地層自身能量實(shí)現(xiàn)舉升。因而成本低、投資小、見(jiàn)效快、經(jīng)濟(jì)效