MM断块综合开发方案研究 石油大赛设计9.doc

全国石气工程设计大赛national petroleum engineering design competition参赛作品3作品说明依据石气工程大赛各项内容，经过分析与团队的分工配合做出与之有关的设计负责人签字：团队成员签字：指导老师签字：时间：目录第1章 气藏工程设计71 地质资料及基本数据71.1 基本数据71.2 地质资料录取要求101.3 故障提示111.4 关于地质资料的说明111.5开发方式确定：121.6 开发层系划分121.7开发速度121.8 井网及井距121.9节点的设置131.10气井生产系统131.11气井产能的影响因素151.11.1井壁污染对气井产能的影响151.11.2函数节点分析射孔密度对气井产能的影响161.11.3井下气嘴直径对气井产能的影响井下气嘴主要用于井下节流降压。161.11.4增产新技能：161.11.5气藏采收率计算171.12气藏的计算方式181.13天然气和凝析气原始储量191.14可采储量19第2章 钻完井设计212井身结构设计212.1井身结构设计依据212.2井身结构设计的原则212.3井身结构设计内容212.4设计内容212.5有关系数的确定222.6设计井身：222.7钻机选型及钻井主要设备232.8 钻头选型及钻进参数设计252.8.1 设计原则及设计方法252.8.2 设计步骤252.9 钻具设计262.9.1 钻具选用原则及设计方法262.9.2钻具组合262.9.3 钻具校核272.10 钻井液设计282.10.1 设计原则及设计内容282.10.2 设计方法282.10.3 钻井液管理措施282.10.4 推荐常用钻井液292.10.5 钻井液用料概算292.10.6 固控设备要求292.10.7 保护气、气层要求292.11水力参数设计292.12泵的选择292.13喷嘴选择292.14常用流量302.15 设计方法及系数选择302.16井深质量控制302.16.1井身质量标准302.16.2井斜控制方法及设计312.17套管柱设计312.17.1设计内容312.17.2套管强度设计原则及设计方法312.17.3套管串下部结构设计322.17.4设计要求322.18注水泥计算及固井工艺设计322.18.1设计内容322.18.2注水泥计算332.18.3固井工艺设计33第3章 采气工程方案设计343.1采气工程方案设计的地位343.2导向技术研究和先导性试验343.3 采气工程技术现状调研353.5 采气工程方案设计的基本任务363.8防腐、防垢、防砂及防水合物工艺设计373.9动态监测373.10采气工程方案设计应用37第4章 地面工程设计394.1供气对象和主要用户的供气要求及供气总量394.2天然气集输管网页工艺流程的工艺要求394.2.1线路的选择要求394.2.2地区等级划分要求404.3管道铺设424.4截断阀的设置444.5对于线路的具体选择根据具体要求设计如下454.6集输脱设施及防腐设施474.7自动控制，通信，给排水及消防，供电供暖484.8节能及环境保护514.9节能、环保、劳动安全卫生524.10输气管道自动化53第5章hse以及经济评价545.1 hse风险管理555.2 钻井工程hse风险特性555.2.1 客观性与必然性555.2.2 不确定性与可变性555.2.3 多样性与隐蔽性555.3 钻井工程hse风险管理的现状问题565.3.1 hse管理监督机制存在缺陷565.3.2 科学、动态、预防型风险管理模式未建立565.3.3 领导与员工意识不强565.4 钻井工程hse风险管理改进措施565.4.1 落实hse管理制度565.4.2 建立科学的hse风险管理模式575.4.3 提高领导与员工的hse意识和理念575.4.4 提高领导与员工的hse措施的执行力575.5 hse 专栏天然气处理过程中的hse 管理59第5章 经济评价64第1章 气藏工程设计第1章 气藏工程设计1 地质资料及基本数据1.1 基本数据井号：m2井别：生产井、水平井井位：地理位置位于m市b区c村东北约10公里。井深：5000如设计井为定向井，应标明垂直井深，靶点的方位及水平位移。区域地质情况简介：区块构造位置处于xx盆地xx斜坡，该区块具备良好的天然气成藏条件。下伏陆相-海陆交互相煤系地层呈广覆式分布且成熟度高；总体近南北向的npedc9、npedc10 砂体在平缓的西倾单斜背景下，与侧向的河流间湾泥质岩遮挡及北部上倾方向的致密岩性遮挡一起构成了大面积的岩性圈闭。npedc9组稳定分布的近100m 河漫滩相泥岩，构成上古生界气藏的区域盖层。npedc9和npedc10 段储层属河流-三角洲相砂体，面积宽广，物性较好，构成了良好的储集体。井区含气面积约276.5km2，平均煤层厚度11m，气层有效厚度20m。本区构造特征明显、规律性强，地层北东高-南西低，整体呈向西倾斜的单斜。统计地层坡度较缓，每千米下降2-15m，没有大的构造起伏，且npedc9段顶面、npedc10 段顶面的微构造形态有很好的继承性，构造的主体基本上是向西倾斜的单斜构造，只在局部发育微幅度鼻隆构造。 表1.1npedc9顶面、npedc10顶面鼻隆构造情况层位鼻根埋深（m）鼻端埋深（m）起止高差（m）延伸长度（km）隆起幅度（m）面积（km2）npedc9顶-2050-228023021310352684.59npedc10顶-2050-234029023610352857.88钻探目的及完井原则：钻探目的：完善xx气田xx层组的开发井网完钻原则：钻穿二叠系npedc11留70m 口袋完钻；若在钻口袋过程中，发现良好的含气显示，则请项目部地质研究中心确定完钻井深。 下套管及注水泥要求：下入气层套管139.7mm9.17mm套管每米重29.79kg/m，177.8mm9.19mm套管每米重38.69kg/m及阻流环所在位置？水泥返深：地面地层分层描述：区块构造位置处于xx盆地xx斜坡，该区块具备良好的天然气成藏条件。下伏陆相-海陆交互相煤系地层呈广覆式分布且成熟度高；总体近南北向的npedc9、npedc10 砂体在平缓的西倾单斜背景下，与侧向的河流间湾泥质岩遮挡及北部上倾方向的致密岩性遮挡一起构成了大面积的岩性圈闭。npedc9组稳定分布的近100m 河漫滩相泥岩，构成上古生界气藏的区域盖层。npedc9和npedc10 段储层属河流-三角洲相砂体，面积宽广，物性较好，构成了良好的储集体。井区含气面积约276.5km2，平均煤层厚度11m，气层有效厚度20m。本区构造特征明显、规律性强，地层北东高-南西低，整体呈向西倾斜的单斜。统计地层坡度较缓，每千米下降2-15m，没有大的构造起伏，且npedc9段顶面、npedc10 段顶面的微构造形态有很好的继承性，构造的主体基本上是向西倾斜的单斜构造，只在局部发育微幅度鼻隆构造。表1.2npedc9顶面、npedc10顶面鼻隆构造情况层位鼻根埋深（m）鼻端埋深（m）起止高差（m）延伸长度（km）隆起幅度（m）面积（km2）npedc9顶-2050-228023021310352684.59npedc10顶-2050-234029023610352857.88岩性及分层表1.3岩性及分层地质时代分层底界深m厚度m岩 性倾向( )倾角( )特殊情况提示第四系2015黄色流沙、粘土夹砾石层2601防漏、防斜白垩系610590上部为棕红色、灰紫色砂岩夹灰绿色、暗紫色泥岩，下部为棕红色、浅红色块状中粗粒砂岩，斜层理十分发育2601防漏、防斜侏罗系npedc167565棕红色泥岩为主，下部夹粉、细粒砂岩，上部夹杂色泥岩2601防卡npedc21230555主要为棕红色泥岩与灰白色砂岩2601防卡npedc31530300深灰色泥岩与灰色砂岩为主，夹煤层2601防塌 三叠系npedc42325795上部为泥岩夹粉细砂岩，中部以厚层、块状砂岩为主夹砂质泥岩、碳质泥岩，下部为长石砂岩夹紫色泥岩2601防卡npedc52605280上部棕紫色泥岩夹砂岩，下部为灰绿色砂岩、砂砾岩2601防卡npedc6270095棕红色泥岩夹灰色砂岩2601防卡npedc73000300灰绿色砂岩夹棕褐、浅棕色泥岩2601防漏二叠系npedc83320320上部棕红色泥岩夹肉红色砂岩，下部肉红色砂岩夹棕红色泥岩2601防漏npedc93580260上部以杂色、灰色泥岩夹灰绿色砂岩为主，下部以灰白色砂岩夹深灰色泥岩为主2601防喷npedc10366080深灰色泥岩与灰白色砂岩互层，夹煤层及煤线2601防塌、防喷npedc11369030灰黑色泥岩夹浅灰色砂岩和煤层2601防塌、防喷石炭系npedc12371020灰黑色煤层、深灰色泥岩、砂质泥岩、铁铝岩2603000米井。2.10.5 钻井液用料概算按井筒容积的二倍预算各种材料的用量，但最少应按100钻井液配备材料。2.10.6 固控设备要求 一般按三级固控设备设计，特殊情况时可考虑按四级净化设计。2.10.7 保护气、气层要求 若提出保护气气层要求，按要求设计，采用近平衡压力考虑钻井液性能；如无特殊要求，可不予考虑。2.11水力参数设计水力参数设计应包括泵的选择及应用；钻井水力工作方式的选择、钻头水力参数计算。2.12泵的选择依照各气田经验，一般选用较大功率钻井泵，常用的泵为3nb1000型及3nb1300型钻井泵。常用最高泵压以不超过210帕为宜。2.13喷嘴选择 常用流线型或双圆弧型喷嘴，流量系数一般可取c=0.97.2.14常用流量最大流量按照环空中泥浆上返速度最大不超过1.3米/秒为宜。 推荐最大流量，在井眼中，双泵钻进，流量65升/秒，在井眼中，单泵钻进，流量3 4升/秒。2.15 设计方法及系数选择（1）一开表层套管段不做水力参数设计。（2）从二开进行水力参数设计，一般是按每只钻头问哦一个使用段进行水力参数设计，决定该钻头所使用的泵压、流量、喷嘴直径等，每只钻头按所钻达的最后井深为设计计算的依据，逐只钻头设计直到全井结束。（3）一般可按三等径喷嘴设计。（4）去井径扩大系数为1.05。（5）设计最高泵压应为在该缸套下的额定泵压的90%；但最大不应超过210帕，最大流量为额定流量的90%。（6）常用地面管汇压耗系数可以为2.16井深质量控制 按石气颁布标准sy5088-85规定，评定一直井的井身质量标准包括有：最大井斜全角变化率；井底水平位移；最大井斜角和井径扩大系数四项。 设计中如非特指明，一般均为直井。2.16.1井身质量标准 （1）井斜标准按井深划分为：井深（米）井斜角水平位移（米）全角变化率01000 305080100 /25米200030003500表2.3井斜对应（2）井径扩大系数在本设计中一律取为1.05。2.16.2井斜控制方法及设计 (1)在大直径井眼中建议使用塔式钻具防斜。（2）在较小井眼（及更小）中建议采用刚性满眼钻具防斜。推荐两种刚性满眼钻具中扶正器位置计算方法：水平段井眼轨迹控制技术水平段钻具组合：241.3hta127钻头+ 5lz197导向马达（1. 5）+214欠尺寸稳定器+178（lwd）+178无磁(mwd) +127无磁抗压缩钻杆+127（18）斜坡钻杆+127加重钻杆+127钻杆。 水平井段以转盘钻配小角度单弯马达钻具组合钻进方式，采用mwd进行井眼轨迹随钻监测、lwd随钻监测伽傌、电阻率进行气层位置分析判断。钻进中，通过邻井测井曲线和随钻所测伽傌、电阻率曲线及时对照分析，根据分析结果及时调整工具面和钻井参数，实现微增、微降、调整方位，有效地将井眼轨迹沿气层钻进。完钻斜深1612.58m，完钻垂深1079.42m。a点着陆,靶前位移263.86m，进入水平段，共钻进水平井段长406.90m，达到了设计要求，完钻斜深1622m，完钻垂深 1087m。 要求设计出每一段所用下部防斜钻具组合，如塔式钻具结构；刚性满眼钻具的扶正器位置及相应的钻进参数；扶正器结构。可列表或文字说明。2.17套管柱设计2.17.1设计内容套管柱设计包括套管强度设计，决定套管的丝扣类型；套管体的钢级、壁厚；套管串结构设计，决定套管串中的扶正器位置、数量及形状，旋流短节、引鞋、套管鞋等；套管联顶节设计等。2.17.2套管强度设计原则及设计方法套管强度设计包括选择的钢级、壁厚、扣型，并校核各种受力。（1）设计方法采用等安全系数法，即下部套管按受外挤压力选择钢须和壁厚，水泥面以上套管按双轴应力计算；上部套管按抗拉力强度校核，决定纲级及壁厚；全部套管初步设计完全后校核其抗内压强度。（2）安全系数选择抗拉安全系数：1.80；抗外挤安全系数：1.10；抗内压安全系数：1.10。（3）套管选择 为了使设计简单，避免过多查表，现规定各种尺寸的套管均选用n-80及k-55两种钢级。深井套管当n-80钢级不能满足要求时可选用p-110钢级的套管。 直径为及更小的套管一律选用圆扣套管；及以上直径的套管一律选用短圆扣套管。各种壁厚均不限。2.17.3套管串下部结构设计（1）表层套管及中间套管在底部套管鞋，也可加装木质引鞋；一般不装回压凡尔。（2）气层套管底部装木质或生铁质引鞋；上装旋流短节，回压凡尔，阻流环；外部加装扶正器等。2.17.4设计要求（1）列表表示所选择的各层套管的钢级、壁厚；并表示各段的实际抗外挤安全系数，抗拉安全系数，各段段重及累计重量。（2）计算式应齐全，并有必要的说明。（3）绘图表示各层套管的下部结构。2.18注水泥计算及固井工艺设计2.18.1设计内容（1）注水泥计算应当包括：干水泥用量；配浆用水量；隔离液用量；顶替液用量；添加剂用量；顶替泵压计算；顶替时间预算等。（2）固井工艺设计包括：下套管完毕时的洗井、活动套管等工艺过程；隔离液的选择；气井水泥的选择；水泥添加剂选择；水泥浆性能调节；顶替液的选择及顶替过程工艺设计；注水泥工艺过程综述等。2.18.2注水泥计算（1）常用公式可查有关手册，推荐以下公式见附录：水泥浆用量