鉆井工程設(shè)計

目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"1基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 1\o"CurrentDocument"1.1井位概況 2\o"CurrentDocument"1.2施工目的 2\o"CurrentDocument"1.3固井 4\o"CurrentDocument"1.3.1各層套管及水泥設(shè)計 6\o"CurrentDocument"1.3.2固井質(zhì)量要求 62射孔 6\o"CurrentDocument"2.1壓裂設(shè)計 8\o"CurrentDocument"2.1.1壓裂層段及相關(guān)施工參數(shù) 8\o"CurrentDocument"2.1.2壓裂液配方及各種原料添加劑用量 8\o"CurrentDocument"2.2施工準(zhǔn)備 9\o"CurrentDocument"2.2.1作業(yè)設(shè)備 9\o"CurrentDocument"2.2.2支撐劑 9\o"CurrentDocument"2.2.3壓裂作業(yè)用液 10\o"CurrentDocument"2.3施工步驟 10\o"CurrentDocument"2.3.1壓前井下作業(yè)設(shè)備 10\o"CurrentDocument"2.3.2壓裂液的配制 10\o"CurrentDocument"2.3.3壓裂施工 10\o"CurrentDocument"2.3.4環(huán)保治理、交井 10\o"CurrentDocument"3質(zhì)量保證要求 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環(huán)保要求 12\o"CurrentDocument"5完井資料的整理與提交 13\o"CurrentDocument"6附錄 14\o"CurrentDocument"6.1計算過程 14\o"CurrentDocument"6.1.1固井所需水泥漿計算 14\o"CurrentDocument"6.1.2所需頂替液計算 15\o"CurrentDocument"6.1.3射孔的孔數(shù)計算 157施工過程及壓裂曲線判讀 錯誤!未定義書簽。\o"CurrentDocument"7.1施工過程 167.2壓裂曲線判讀 17

1基礎(chǔ)數(shù)據(jù)1.1井位概況表1-1井位概況地理位置河南省輝縣市趙固鄉(xiāng)構(gòu)造位置位于趙固礦區(qū)內(nèi)，趙固礦區(qū)位于焦作煤田東部，焦作煤田位于太行山復(fù)背斜隆起的南側(cè)，處于東西向構(gòu)造和新華夏系構(gòu)造的復(fù)合部位。南鄰開封斷陷，東鄰湯陰斷陷。礦井西北與程村煤礦為鄰，開鉆日期東南與趙峰二礦相葬完井日期2008年3月06日井別煤層氣開發(fā)井完鉆層位二疊系下統(tǒng)山西組(P1s)完鉆井深(m)煤層溫度(°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。套管程序規(guī)格(mm)下入深度(m)鋼級壁厚(mm)水泥返深(m)固井質(zhì)量生產(chǎn)套管139.7777.0N807.72523合格聯(lián)入(m)人工井底(m)短套管位置(m)1.45775.0701.32-706.82表1-2煤層綜合解釋成果表層位層號井段(m)厚度(m)含氣量(m3/t)結(jié)論山西組"1723.0-728.05.016.5煤層

表1-3地層分層數(shù)據(jù)及地層剖面描述地層巖性描述第四系底界深度50m，主要是黃土，其中黃土夾礫石，黃土厚度較大，與下伏地層呈不整合接觸。石千峰組底界深度145m，整個層段以中粒砂巖，砂質(zhì)泥巖，細(xì)粒砂巖和粉砂巖為主，其中部分夾有泥巖。最下層主要是厚層的中粗粒砂巖，其中也夾有少量的細(xì)粒砂巖。上石盒子組底界深度328m，上部主要是泥巖和粉砂巖，兩者交替出現(xiàn)，中間夾有一定厚度的中粒砂巖和少量的砂質(zhì)泥巖。下石盒子組底界深度為625m，上部主要是泥巖，細(xì)粒砂巖和中粒砂巖；中部以粉砂巖和泥巖為主，其中夾有較厚的砂質(zhì)泥巖和少量的細(xì)粒砂巖；下部主要是中粒砂巖和泥巖，其中夾有部分細(xì)粒砂巖和砂質(zhì)泥巖。山西組底界深度735m，以砂質(zhì)泥巖和泥巖為主，其中723m-728m為5m后的煤層，煤層頂板701.5m-717.5m為17m厚的中粒砂巖，718.5m-723m為5.5m厚的粉砂巖，和煤層底板728m-733m是5m厚的泥巖。太原組底界深度778m，以石灰石，泥石和砂質(zhì)泥石為主。1.2施工目的利用水力加砂壓裂工藝技術(shù)改善煤層的原始滲流條件，提高煤層氣井的產(chǎn)能。通過生產(chǎn)井的排采取得全套生產(chǎn)參數(shù)，用以指導(dǎo)該地區(qū)的煤層氣勘探開發(fā)及相關(guān)數(shù)據(jù)的采集。1.3固井包括表層套管，生產(chǎn)套管；材料包括套管，水和水泥。1.3.1各層套管及水泥設(shè)計固井的主要材料為鋼級為J55的表層套管和鋼級為N80的生產(chǎn)套管，G級水泥和水。表1-4套管程序和水泥返高要求套管程序井段(m)井深(m)套管外徑(mm)套管下深(m)水泥返深(m)一開1.45-7171244.570地面二開71-801778139.7777523表1-5水泥用量數(shù)據(jù)表套管程序套管尺寸mm鉆頭尺寸mm理論環(huán)空容積m3返深m水泥塞長度m水泥等級注水泥量t表層套管244.5311.152.03地面0.3G3.764生產(chǎn)套管139.7215.95.415230.5G10.0

表1-6水泥漿配方及性能套管程序表層套管生產(chǎn)套管配方H級華新水泥+水+降失水劑+分散劑+早強(qiáng)劑+促凝劑+消泡劑常規(guī)水泥漿配方：1000g水泥+12g降失水劑DRF-300S+20g早強(qiáng)劑DRA-1S+0.6g分散劑DRS-1S+450g水+減阻劑+防漏失劑+緩凝劑+減輕劑試驗(yàn)條件27°C27C密度（g/cm3）1.831.87稠化時間（min）N施工時間+45日施工時間+45API濾失量（ml）7225自由水（ml/250ml）<3.50.1流變性能塑性粘度MPa.s2830動切力Pa1315n值>0.65-0.75N0.75-0.85K值<0.35<0.20抗壓強(qiáng)度MPa/24h>8.5>13.81.3.2固井質(zhì)量要求按中國石油天然氣總公司1990年頒發(fā)的《固井技術(shù)規(guī)定》第二章的要求執(zhí)行。水泥返高必須達(dá)到設(shè)計要求，煤層段封固良好。固井質(zhì)量檢查必須在規(guī)定的侯凝時間內(nèi)完成。套管試壓必須符合<<SY5467—92套管柱試壓規(guī)范”要求。二1煤層；739-回即完井井深療311皿鉆頭沖ln)

0244.5皿套管W0.訕132止皿鉆頭用01m圖1-1井身結(jié)構(gòu)設(shè)計示意圖2射孔及壓裂2.1壓裂設(shè)計本設(shè)計采用102槍彈在煤層段按照90度螺旋相位射孔，射孔的孔密為20孔/米，射孔的厚度為5m，射孔的總數(shù)為100孔。并且以活性水作為壓裂液。2.1.1壓裂層段及相關(guān)施工參數(shù)表2-1壓裂層段壓裂層位射孔井段（m）射孔厚度（m）滲透率(10-3Um2)孔密（孔/米）孔數(shù)（孔）射孔槍型煤層段723.0-728.05.00.0920100102槍彈表2-2施工參數(shù)破裂壓力MPa17.9動態(tài)縫寬mm32.0支撐劑用量m336.8閉合應(yīng)力MPa5.2支撐縫寬mm24.0施工排量m3/min8.0動態(tài)縫長m103.5支撐縫高m7.5平均砂液比%11.2支撐縫長m78.0壓裂液用量m3640.0施工最高水馬力hp42002.1.2壓裂液配方及各種原料、添加劑用量（1）壓裂液配方活性水：清水+0.05%殺菌劑+0.5%KCl+0.05%助排劑（DL-10）表2-3原料、添加劑備料單清水64m3殺菌劑0.32t氯化鉀（KCl）3.2t助排劑（DL-10）0.32t（2）配液順序及說明：配液水質(zhì)PH為6.5—7.5，機(jī)械雜質(zhì)小于0.1%。技術(shù)要求：配液用水必須清潔，配完的壓裂液要進(jìn)行充分的攪拌，混合均勻；按照《中聯(lián)煤層氣有限責(zé)任公司煤層氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)一煤層氣井壓裂技術(shù)規(guī)程》執(zhí)行。

2.1.3壓裂層段施工執(zhí)行步驟表2-4壓裂層段施工執(zhí)行表泵注程序液體性質(zhì)施工液量(m3)加砂量(m3)混砂液量(m3)砂液比(%)排量(m3/min)泵注時間(min)備注活性水混砂液小型壓裂活性水4422活性水5522活性水6622活性水8852停泵15min，測瞬時停泵壓力前置液活性水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攜砂液活性水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頂替液活性水9.69.652.0合計552.636.8583.314.883.52.2施工準(zhǔn)備表2-5壓裂設(shè)備及主要參數(shù)設(shè)備名稱數(shù)量新度系數(shù)備注2000型泵車71最大排量2.0ms/min最大工作壓力110MPa100BPM混砂車10.5管匯車11最大工作壓力110MPa儀表車11可控8臺泵車砂罐車5112ms/臺壓裂液大罐18150ms/罐2.2.1作業(yè)設(shè)備（1） 40噸修井機(jī)1套；（2） ①118mm通井規(guī)1根；（3） KY35/65井口1套；（4） SFZ18-35A型防噴器1套；（5） 發(fā)電機(jī)（50KW）1臺；（6） ①73mm油管78m；2.2.2支撐劑（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技術(shù)要求：圓度不低于0.8，球度不低于0.8，清潔無雜質(zhì)。2.2.3壓裂作業(yè)用液2-6壓裂作業(yè)用液液體名稱壓裂液測試用液前置液攜砂液頂替液液量ms232003209.62.3施工步驟2.3.1壓前井下作業(yè)準(zhǔn)備設(shè)備搬遷、安裝。安裝KY25/65井口，錄取套補(bǔ)距、油補(bǔ)距。通井：用①118mmx0.5m通井規(guī)按規(guī)定限速通井至目前井底，起出通井管柱并檢查通井規(guī)有無印痕，判斷套管完好狀況。通井時必須裝指重表，遇阻懸重不得超過20-30KN，出現(xiàn)異常情況經(jīng)現(xiàn)場研究決定采取措施后方可繼續(xù)施工(當(dāng)通徑規(guī)遇阻起出后，應(yīng)下入鉛模通井檢查，以確定落物或井下套管變形情況)。洗井:用清水正洗井替出井內(nèi)全部泥漿，排量25-30m3/h，循環(huán)洗井2周至進(jìn)出口相對密度一致，出口液體干凈無雜質(zhì)污染物為合格。井筒試壓，采用清水試壓20MPa，試壓時間30min，壓降小于0.5MPa為合格；試壓不合格必須查出原因，否則不準(zhǔn)進(jìn)行下步工序。按標(biāo)準(zhǔn)安裝防噴器，并對SFZ18-35A型防噴器試壓：高壓：30MPa，穩(wěn)壓30min，壓降小于0.5MPa；低壓：2MPa，30min不滲不漏無壓降為合格。射孔前用0.5%KCl鹽水替出井內(nèi)液體，至進(jìn)出口液性一致。射孔：采用102槍彈、90°螺旋相位布孔，射孔密度20孔/米，射孔井段723-728m。嚴(yán)禁誤射、漏射，發(fā)射率要求不低于90%，若低于90%應(yīng)重新補(bǔ)射。套管刮削，在射孔段下上控制上提、下放速度，反復(fù)刮削2?3次。拆下KY25/65井口，換上KY35/65井口。重新錄取套補(bǔ)距和油補(bǔ)距。座井口：固定采油樹，采油樹要用繃?yán)K四個方向?qū)强嚲o，并用地錨固定，井口采油樹試壓30MPa，10min不滲不漏為合格。2.3.2壓裂液的配制轉(zhuǎn)罐：所有儲水大罐保證清潔，檢查合格后方可使用。備液：要求備足壓裂所需清水。配液：充分循環(huán)配制合格的壓裂液640m3。2.3.3壓裂施工（1） 擺放壓裂施工所需的設(shè)備。（2） 泵注方式：光套管注入。（3） 連接高低壓管匯。（4） 走泵、排空、關(guān)井口閘門，高壓部分試壓40MPa不滲不漏為合格。（5） 按泵注程序進(jìn)行壓裂施工。（6） 壓后測瞬時停泵壓力，并測壓降曲線60分鐘。排液：（1） 壓裂結(jié)束后12小時，用3mm油嘴或針形閥控制放噴，觀察排出液體性能。記錄排液時間、壓力、排量、累計液量、Cl-、pH值等。（2） 排液時，有氣體產(chǎn)出時，要在出口處每班點(diǎn)火一次，進(jìn)行產(chǎn)氣情況描述；（3） 施工排液及求產(chǎn)過程中，井場配備H2S氣體監(jiān)測及防護(hù)裝置，若監(jiān)測到H2S氣體，則嚴(yán)格按照有關(guān)H2S氣體操作規(guī)范操作執(zhí)行。探砂面、沖砂：當(dāng)井口壓力降至0MPa時，下沖砂管柱探砂面，要求指重表懸重下降范圍在10-20KN，兩次深度不超過0.5m；用0.5%KCl鹽水沖砂至井底，當(dāng)返出液中含砂量低于0.1%時，應(yīng)再反復(fù)探砂面兩次，砂面上升不超過1m為合格。換井口裝置：拆下KY35/65井口，換上KY25/65井口裝置。下完井管柱：按下泵設(shè)計要求完成生產(chǎn)管柱。2.3.4環(huán)保治理、交井試采合格后，配齊全采油樹，保證不滲不漏，拆遷修井設(shè)備，治理環(huán)境污染，恢復(fù)井場原貌，按標(biāo)準(zhǔn)交井。3質(zhì)量保證要求（1） 所用添加劑質(zhì)檢合格后方可使用，保證壓裂液的數(shù)量和質(zhì)量。（2） 配置壓裂液所用清水應(yīng)清潔無雜質(zhì)，所有壓裂液罐及拉水罐必須清洗干凈。（3） 對配制好的液體在施工前應(yīng)現(xiàn)場取樣檢查，如發(fā)現(xiàn)不合格，必須清罐后重新配制。（4） 必須保證支撐劑的數(shù)量和質(zhì)量，入井料應(yīng)達(dá)到廠家送樣標(biāo)準(zhǔn)。（5） 取全取準(zhǔn)施工壓力、排量、液量等參數(shù)，準(zhǔn)確計量各階段壓裂液、支撐劑儲罐內(nèi)的泵入體積和泵注時間，以便與儀表計量結(jié)果進(jìn)行對比校正。（6） 嚴(yán)格按有關(guān)技術(shù)要求和安全操作規(guī)程完成各道工序。（7） 壓裂前檢修壓裂設(shè)備，確保設(shè)備完好。（8） 嚴(yán)格按設(shè)計要求進(jìn)行地面壓裂管匯試壓壓力，（9） 各作業(yè)工序要求有齊全準(zhǔn)確的原始記錄，壓裂隊提交連續(xù)記錄的泵壓、液量、排量和砂液比曲線和數(shù)據(jù)等施工資料。4HSE要求4.1健康要求（1） 施工人員應(yīng)穿戴勞保護(hù)具上崗。（2） 施工前按設(shè)計要求試壓，非施工作業(yè)人員嚴(yán)禁進(jìn)入高壓作業(yè)區(qū)。（3） 施工現(xiàn)場要配備醫(yī)務(wù)急救藥品及相關(guān)器材、人員。4.2安全要求（1） 施工前開安全大會，各工作崗位分工明確，聽從統(tǒng)一指揮。（2） 施工現(xiàn)場排空、放噴管線用30MPa試壓合格的硬管線。（3） 施工現(xiàn)場要設(shè)立明顯的標(biāo)志，避免無關(guān)人員進(jìn)入作業(yè)區(qū)，作業(yè)區(qū)域嚴(yán)禁煙火。（4） 井場消防設(shè)施、井控設(shè)備齊全完好，現(xiàn)場備消防車兩輛，救護(hù)車一輛。（5） 壓裂液罐必須距井口20m以外。（6） 安裝試壓合格壓裂井口，井口用地錨固定，施工時井口限壓35MPa。（7） 作業(yè)、施工過程中，加強(qiáng)井控崗位責(zé)任制，牢固樹立井噴失控就是災(zāi)難事故的思想。（8） 嚴(yán)格按照正確的操作規(guī)程安裝作業(yè)設(shè)備、循環(huán)系統(tǒng)、井控設(shè)備、消防設(shè)備，污水或殘液回收罐等做到正確安裝使用與維護(hù)。（9） 排液施工過程中，井場配備H2S氣體監(jiān)測及防護(hù)裝置，若監(jiān)測到H2S氣體，則嚴(yán)格按照有關(guān)H2S氣體操作規(guī)范操作執(zhí)行。4.3環(huán)保要求（1） 嚴(yán)格遵守當(dāng)?shù)丨h(huán)境部門的有關(guān)規(guī)定，嚴(yán)格執(zhí)行HSE要求。（2） 壓裂液罐前挖一條排污溝至排污池，并做好防滲防漏等工作，作業(yè)液嚴(yán)禁亂排亂放，實(shí)施無污染、無落地作業(yè)。（3） 施工作業(yè)結(jié)束后對井場進(jìn)行全面清理，以免造成井場及周邊環(huán)境的污染。5完井資料的整理與提交（1） 壓裂作業(yè)施工設(shè)計書（一式六份，壓前審批）（2） 分析實(shí)驗(yàn)報告（一份原件，一份復(fù)印件，壓前提交）水分析報告壓裂液主要添加劑檢驗(yàn)報告支撐劑室內(nèi)評價報告（3） 壓裂資料（一式兩份，壓后現(xiàn)場立即提交一份）壓裂施工記錄（人工記錄數(shù)據(jù)）壓裂施工原始記錄數(shù)據(jù)及曲線（電子版）（4） 作業(yè)資料（一式兩份，現(xiàn)場提交）施工日報表（單井裝訂）油管、抽油桿記錄排采管柱示意圖（5） 射孔資料（現(xiàn)場提交）射孔記錄（一式兩份）（6） 總結(jié)報告（一式十份，壓后15日送交一份送審稿）壓裂作業(yè)施工總結(jié)（7） 計算機(jī)光盤（作業(yè)完后送交）壓裂施工及測壓降數(shù)據(jù)。（ASCII、二進(jìn)制格式，一份）總結(jié)報告光盤。（一份）6附錄6.1計算過程6.1.1固井所需水泥漿計算(1)一開固井所需水泥漿計算:_兀m=pV式中：V一一開固井所需水泥漿的體積；1p一固井所用水泥漿的密度，取1.85g/cm3；《一一開所用鉆頭直徑；d2——開所用套管直徑；hi一一開水泥漿固井高度；mi一一開固井所需水泥漿質(zhì)量。代入相應(yīng)數(shù)據(jù)可得一開固井所需水泥漿的質(zhì)量為:=3764kg(2)二開固井所需水泥漿計算:式中:V2一二開固井所需水泥漿的體積;p一固井所用水泥漿的密度，取1.85g/cm3；d3一二開所用鉆頭直徑;d4一二開所用套管直徑;h2一二開水泥漿固井高度;m2一二開固井所需水泥漿質(zhì)量。代入相應(yīng)數(shù)據(jù)可得二開固井所需水泥漿的質(zhì)量為:m?=10000kg6.1.2所需頂替液計算壓裂所需頂替液的要求是不能過頂替，一般是所計算頂替液量的90%。由此可得所需頂替液量為:(d￥-hx0.9式中:V一所需頂替液的體積;d一井筒的最終內(nèi)徑;h一煤層埋深;代入數(shù)據(jù)可得:V=9.6m36.1.3射孔的孔數(shù)計算由于射孔時按90度螺旋相位射孔，射孔的孔密為20孔/米，煤層厚度為5米，因此射孔的孔數(shù)為100孔。7施工過程及壓裂曲線判讀7.1施工過程15時10分00秒至16時09分15秒進(jìn)行壓裂施工。共注入壓裂液557.2m3,其中測試用液24m3，前置液202m3，攜砂液321.2m3，頂替液10m3。加入粒徑①0.15-0.30mm石英砂支撐劑4.2m3,加入粒徑O0.45-0.90mm石英砂支撐劑24.6m3,加入粒徑O0.90-1.20mm石英砂支撐劑8.0m3平均施工攜砂比12.3%。施工排量7.8?8.1m3/min，破裂泵壓16.8MPa,施工泵壓16.8-12.7-25.0MPa，停泵壓力25.2MPa。15時10分10秒開始注入前置液，到15時17分08秒油壓出現(xiàn)最大值即所得破裂壓力16.8MPa。15時22分03秒注入壓裂液53m3時開始以較低的攜砂比3%加入粒徑O0.15-0.30mm石英砂支撐劑，到15時30分22秒共注入前置液202m3,低攜砂比加入粒徑O0.15-0.30mm石英砂支撐劑4.2m3。施工排量7.8-8.0m3/min，施工泵壓16.8-15.2MPa。