陕西省彬县泾河506井长8油层压裂试油施工设计.doc

陕西省彬县泾河506井长8油层压裂试油施工设计 陕西省彬县泾河506井长8油层压裂试油施工设计设计单位：设计人： 初 审 人：审核单位：华北分公司工程技术处审 核 人：审 批 人： 泾河506井长8油层压裂试油施工设计 2013-12-05目 录一、基本数据1二、施工目的及要求4三、地质要求4四、压裂方案设计5五、施工步骤及要求10六、资料录取与提交要求11七、井控、HSE及技术安全要求128一、基本数据1、钻井基本数据钻井基本数据见表1-1表1-1 钻井基本数据表钻井队志丹永宏32316地理位置陕西省彬县永乐镇王家村井 别预探井构造位置鄂尔多斯盆地伊陕斜坡南部横坐标 (Y)19238804.08地面海拔(m)1226.63设计井深 (m)1315.00纵坐标 (X)3905517.29联入(m)完钻井深 (m)1330.00开钻日期2013.10.23完钻日期2013.11.5人工井底（m）1312.00完 钻层 位三叠系延长组长9油层组固井质量合格造斜点数据深度,m最大井斜数据深度( m)640.00方位,()方位( )247.27造斜率,(/10m)斜度 ()1.44井 身结 构钻头311.00m311.20mm + 套管310.75m244.50mm（内径） 钻头1330.00m215.90mm + 套管1328.82m139.70mm（外径）套 管程 序尺寸(mm)钢级壁厚(mm)下入深度 (m)水泥塞深（m）水泥返高（m）出地高(m)表 套244.48J558.94310.75地面0.00 油 套139.70J557.721328.82地面0.00定 位短 节尺寸(mm)钢级下深（m-m）139.7J552117.75-2118.762255.98-2256.94目的层附近套管接箍数据（m）由磁定位线读出1101m/1111.5m/1122.5m/1133m/1144m/1154.5m/1165m/1176m/1186m深度m自然伽马0200磁定位-800.800声波幅度%0.100变密度2002000第一胶结面第二胶结面解释结论图1-1 泾河506井长8油层固井质量图2、测井解释成果录井岩性和油气显示情况见表1-2。表1-2 泾河506井长8油层录井油气显示情况表层位顶深底深厚度岩性录井评价备注长81178.50 1180.21 1.71灰色油斑细砂岩油斑三牙轮1180.211180.75 0.54 灰色油斑细砂岩油斑取心钻进1182.001183.12 1.12 灰色油斑细砂岩油斑三牙轮1184.311184.81 0.50 灰色油迹细砂岩油迹取心钻进1185.091186.09 1.00 灰色油迹细砂岩油迹取心钻进1186.491186.97 0.48 灰色油迹细砂岩油迹取心钻进1187.121189.79 2.67 灰色油斑细砂岩油斑取心钻进本井由中国石化集团华北石油局数字测井站采用SDZ5000型仪器测井，测井数据见表1-3。图1-2为泾河506井长8油层测井解释成果图。表1-3 泾河506井长8油层测井解释数据表层位深 度(m)视厚度(m)自然伽马(API)深感应电阻率(m)声波时差(s/m)补偿中子(%)补偿密度(gcm3)泥质含量(%)孔隙度(%)渗透率(mD)含油饱和度(%)解释结论长81178.31180.42.1068.671.5229.321.22.496.310.20.4342.3油水同层1186.41189.32.9071.450.5218.416.72.5932.0油水同层3、射孔数据采用电缆传输的方式射孔，射孔数据见表1-4。表1-4 射孔数据表层位射孔井段(m-m)厚度(m)枪型弹型孔密(发/m)射孔方式相位()长81178.5-1180.01.510212720电缆传输601187.0-1189.02.0图1-2 泾河506井长8油层测井解释成果图二、施工目的及要求1、施工目的通过压裂和试油作业，了解储层的产能，获取油、气、水等流体参数，为储量计算提供依据。2、施工要求（1）测试过程中严格按照中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T6172-2006油田试井技术规范、SY/T5587.3-2004常规修井作业规程第三部分油气井压井、替喷、诱喷，按照SY/T 6013-2000常规试油资料录取规范的要求取全取准各项资料及样品，严格按照中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T5718-2004试油成果报告编写规定进行资料处理及报告编写。（2）作业过程中进行油层保护。压裂后尽快排液，减少压裂液在地层中停留时间，但一定要控制排液速度，防止出砂。（3）施工作业结束后一周内将施工总结电子文档报分公司勘探处。三、地质要求1、延长组长8直接压裂试油；2、按中石化有关规定及石油行业标准取全、取准产油量、产水量等流体性质及动液面资料；3、施工作业结束后一周内将施工总结电子文档报分公司勘探处，抄送勘探开发研究院石油勘探所。勘探处邮箱：; ; 。石油勘探所邮箱：。HSE有关要求与井控安全提示：1、现场施工设计须符合中石化HSE管理体系要求；2、根据探区的试油层段流体数据分析，截止至目前本区地层流体中尚未发现有H2S气体（表3-1），但相邻的镇泾探区HH37P3井钻遇过程中溢出硫化氢，浓度达到24ppm，属于危害井，因此在试油过程中要特别注意防硫化氢等有害气体，做好安全防护准备；表3-1 彬长区块地层流体中气体性质组分相对含量组分相对含量泾河3长6泾河9延安泾河3长6泾河9延安甲烷77.31380.1氮气11.53114.482乙烷3.4572.972二氧化碳0.750.597丙烷2.6832.886氦气0.2090.269异丁烷0.3380.488氢气0.123正丁烷0.480.688C5+重烃7.4117.216异戊烷0.0940.159相对密度0.67530.678正戊烷0.0720.119已烷0.0593、根据探区已测试钻井油气层压力数据统计，本地区属于正常-低压范畴（表3-2），地层压力系数小于1，但局部亦存在高压地层，如泾河9井延安组气层地层压力系数达到1.305，所以在测试过程中要注意防范个别地区井底压力异常而导致的井喷事故。表3-2 彬长区块地层压力及流体性质井号层位井深压力系数流体性质泾河9延安组525-5551.305天然气成分以甲烷和氮气为主，不含硫化氢，浅层气层泾河4长71449-14620.55无天然气产出，地层水矿化度为53246.99，CL-为19000，水型为氯化钙型。早胜3长61326.2-1334.30.85地层水矿化度30264.01，Cl-16740mg/l，水型为硫酸钠型，油水同层长武2长81467-1475.90.9地层水矿化度10260，CL-为5989.63，水型为氯化钙型，油水同层4、探区泾河9井延安组试获工业气流、泾河3井长6试获低产气流，泾河40井长9钻进过程中发生溢流，因此不排除本井油层会存在含气较高的可能，测试过程中要注意井控安全。四、压裂方案设计（一）设计思路及要求1）本井长8油层砂体有效厚度5.0m，录井显示为灰色细砂岩，含油级别为油迹、油斑，测井解释孔隙度为8.7，渗透率为0.2910-3m2，含油饱和度为36.33%，解释为油水同层；2）本次施工为长8层，射孔段位于1178.5-1180m和1187-1189m；两个射孔段分别位于目的层上部和下部。目的层上部发育大段的泥岩层，能起到较好的遮挡作用；中部有一个6m厚的砂泥岩互层形成的隔层，目的层下部发育厚度约10m左右的砂质泥岩层，能起到一定遮挡作用；目的层解释为油水同层，故采取适当排量施工；3）目的层含水，且下部隔层遮挡作用不强，不利于控制缝高，所以本次施工应采用适当压裂规模，防止大量出水，变排量控制缝高。为有效改造地层防止窜层，本次施工采取变排量控制缝高。（二）压裂设计模拟及结果使用FracproPT模拟计算了所选参数(表3-1)下的裂缝几何形态，结果见表4-2、图4-1。表4-1 泾河506井长8油层裂缝模拟计算输入参数名 称选 值名 称选 值裂缝闭合应力（MPa）16.65泵注排量（m3/min）2.5-3.0杨氏模量(MPa)32000压裂液流态指数0.5泊松比0.20压裂液稠度系数（Pa.sn）1.36表4-2 泾河506井长8油层压裂设计结果表层位射孔井段（m-m）裂缝半长(m)裂缝高度（m）缝宽cm铺砂浓度Kg/m2FCD上高下高水力支撑水力支撑水力支撑长81178.5-1180175.8153.013.7810.4312.2312.230.7874.595.7081187-1189175.8152.116.8613.448.8098.8050.7864.565.462图4-1 泾河506井长8井油层裂缝延伸模拟图（三）泵注程序及材料准备1、配方及配液要求：原胶液：0.35%HPG（一级）+0.3%CX-307（破乳助排剂）+1%KCL（粘土稳定剂）+0.1%杀菌剂+0.3%低温激活剂PH调节剂：NaOH 0.010.016% 交联液：1.0%硼砂交联比：100：5（最佳交联比现场确定）破胶剂：过硫酸铵活性水：0.3%CX-307（破乳助排剂）+1%KCL（粘土稳定剂）要求：配液用水使用饮用水，保证压裂前基液粘度不小于27mPa.s，PH值8-9。压裂液用材料性能应符合SY/T5107-2005水基压裂液性能评价方法、SY/T6376-2008压裂液通用技术条件、SY/T5764-2007压裂用植物胶通用技术要求、SY/T6380-2008压裂用破胶剂性能试验方法、SY/T5762-1995压裂酸化用粘土稳定剂性能测定方法、SY/T5755-1995压裂酸化用助排剂性能评价方法、SY/T6216-1996压裂用交联剂性能试验方法、SYT5108-2006压裂支撑剂性能指标及测试推荐方法等的规定。2、材料准备表4-3 液罐、压裂用水准备情况一览表名称原胶液总罐数（个）30m3原胶液罐(个)原胶液用水30m3活性水液罐(个)活性水用水交联液(m3)(m3)（m3）数量761681288.0表4-4 压裂液材料用量及备量表压裂用添加剂基 液交联液活性水实际用量羟丙基瓜尔胶（一级）Kg588588粘土稳定剂Kg16802801960杀菌剂Kg168168破乳助排剂（CX-307）Kg50484588氢氧化钠Kg26.926.9低温激活剂 Kg504504过硫酸铵（APS）Kg45.7硼砂Kg8080石英砂（20-40目）m330.0备注：NaOH加入量，以调节基液PH值8-9为准。表4-5 压裂泵注程序程 序液体净液量(m3)加砂量(m3)混砂液量砂液比（%）APS加量混砂液排量（m3/min）泵注时间（min）低替原胶液44.01坐封提高排量坐封封隔器前置液40m3交联液400.040.08.02.516.00携砂液111m3砂比：27%交联液101.010.6102.02.54.22交联液163.217.8203.235.92交联液205.022.8251.537.58交联液4012.046.63014.0315.53交联液258.829.83512.539.94顶替液活性水3.70.03.73.731.23总 计158.730.0175.245.760.43备注：（1）低替以不坐封为原则，模拟泵压29MPa，环空打平衡压5-10MPa；（2）顶替液量为井筒液量，未计算车组地面管线容积，实际顶替量由现场工程技术人员定；（3）施工过程若出现异常现场可适当调整排量。施工过程中不打掉节流嘴。（四）压裂管柱水泥返高：地面73mm油管油管：73mm套管： 244.48mm下深：310.75m钻头： 311.15mm钻深：311.00m2751.0-2762.2m2771.6-2778.9m 长8射孔段：1178.5-1180.0m 1187.0-1189.0m 喇叭口套管： 139.70mm 套管下深：1328.82m钻头： 222.25mm 完钻井深：1330.00m人工井底：1312.00m封隔器：1128m图4-2 泾河506井长8油层井身结构管柱示意图压裂管柱结构（自上而下）：73mm外加厚油管（N80）+114mm水力锚+Y344-115封隔器（1128m）+73mm外加厚油管3根+节流器+喇叭口。五、施工步骤及要求（一）安装地面流程按照设计要求安装地面流程，要求：（1）流程管线按规程安装、固定好，防喷管线弯头使用标准弯头。（2）井场配备计量装置，以准确计量返排液量。配备能容纳所有施工液体的排污坑和排水明渠，以保证所有液体都能排入坑内，不污染环境。（3）准备好固定抽汲监测地滑轮用绷绳坑，以备抽汲时安装抽汲监测仪。（二）施工准备及要求1、井眼准备：（1）下51/2刮管器刮管至井底，尤其要对射孔井段及封隔器坐封位置反复刮削至悬重正常。（2）对井筒试压20MPa,30分钟压降小于0.5 MPa合格。试压合格后用清水反洗井，要求排量大于600L/min，待进出口水质一致、机械杂质含量小于0.2%时停泵；（3）正替1.5%KCl射孔液,将射孔井段底界下20米至顶界上50米替为射孔液，起出井内管柱，井口安装防喷器；2、射孔：采用电缆传输方式进行射孔，射孔数据见表1-4。3、压裂施工。（1）按设计下入压裂管柱（图4-2）。要求：油管入井前必须经现场监督检查油管本体及丝扣质量，丝扣涂密封脂上紧，保证密封。上油管扣时，丝扣油应涂在公扣上；下管柱过程中，操作平稳匀速下放，严禁入井管柱猛提、猛刹及顿钻。直井段下放速度控制在30根/h左右；造斜点以下井段下放速度控制在20根/h左右。遇阻加压不能超过30kN。（2）按压裂泵注程序（表4-5）进行压裂施工。4、放喷排液及求产压裂施工结束30min后开井，先采用35mm油嘴控制放喷排液60min，再采用8-12mm油嘴逐渐放大油嘴放喷排液。当油压小于5MPa后进行敞放。一旦停喷，起出压裂管柱,下冲砂管柱（内带十字叉）探砂面。如果口袋不足20米则反洗井冲砂至1209m（冲砂过程中不得停泵，如停泵则立即关井；洗井排量不得低于每分0.6方；冲砂液体采用放喷排出液）；如果口袋达到20米则转入抽汲作业；上提管鞋至1158.5m处进行抽汲排液。安装抽汲监测仪。要求：（1）放喷排液过程中在0.5小时、1小时、4小时、8小时，以后每隔8小时监测返排液的粘度、PH值及含砂量，每4小时取一次水样进行氯根含量分析，并进行相应记录。（2）在放喷过程中发现出油，立即上报勘探处和工程技术处，根据要求调整下步措施。在抽汲过程中见油花产出或者抽汲排液时间达到3天，更换抽油机进行下泵排液与求产。（3）抽汲排液要求：抽汲排液要求：抽汲过程中抽子下放速度应均匀，在抽子接近液面时要减速，最大抽深至射孔段之上100m，每抽35次应将抽子提出进行检查或更换；抽汲排液前三天执行“追液面”工作制度，即：采用新式高强度抽子并连续高强度抽汲，三天内抽深至射孔顶界以上100m，；如地层供液足，液面居高不下，则抽汲量应达到每日30方以上，上述要求将纳入工作量验收考核内容。（4）求产时机：排液情况达到液性稳定和产量稳定标准时，进行求产，求产时间3天。（5）液性稳定标准为：排出液CL-含量3d内波动值小于10%。产量稳定标准为：当产量大于5m3/d时，连续3d的产量波动值小于10，当产量小于5m3/d时，连续3d的产量波动值小于15。求产过程中要求准确计量油、水产量，每8h统计一次油、气、水产量及CL-含量。在求产结束前取油、气、水全分析样品各2个，送化验室分析。求产结束后，及时将压裂、试油成果报华北分公司勘探处和工程技术处，根据要求进行下一步措施。六、资料录取与提交要求（一）压裂1、仪表车要实时监测、采集压裂施工的油压、套压、排量、加砂量、液量及砂液比等参数，记录时间间隔为1秒，数据要取全、取准。压裂施工结束后，将数据存盘并妥善保管。2、压裂施工结束后，施工作业队现场提交压裂施工小结，资料内容应包括：压裂施工数据；压裂施工管柱结构数据；压裂施工曲线图；压裂施工数据磁盘。（二）试油1、准确计量气产量、油产量、水产量、累计产气、产水、产油量。2、现场取样及计量要求取样方法依照SY/T5154-1999油气藏流体取样方法，取样后2天内送化验室分析化验；取样数量要求：气样500毫升、水样1000毫升、油样1000毫升。（三）资料提交要求压裂施工后7天内提交施工总结报告，单层试油作业结束后，3日内提交试油小结。10日内提交单层试油成果报告，并及时将压裂、测试原始资料传给设计方（）。七、井控、HSE及技术安全要求（一）井控要求1、作业施工前，施工单位勘查井场、道路，设备摆放合理,给压裂液罐和压裂机组留出足够场地。2、施工作业前，甲方应向乙方井控技术交底，并进行井控技术措施复核。3、作业队伍配备齐全的井控设备，建立完善的井控管理制度，以班组为单位，开展现场井控工作，具体工作落实到人。4、井口安装与地层压力相匹配压力等级的防喷器、井控装置及配套设备（压井管线、放喷管线、油管旋塞、压力表等并试压合格）。在装压裂井口前缷掉防喷器。图6-1简易压井与放(防)喷管线示意图5、防喷器压力等级应不小于施工层位目前最高预计关井压力和所使用套管允许抗内压强度的80以及套管头额定工作压力三者中的最小者。6、射孔、起下管柱等作业过程中，必须装好井控装置，严禁敞井作业，同时井筒内灌满压井液，防止井涌、井喷事故的发生。7、工作液密度应根据地质设计提供的最高地层孔隙压力当量密度值为基准，再增加一个安全附加值：油井为0.05-0.10g/cm3或控制井底压差1.5-3.5MPa。8、起下钻具或管杆不允许冒喷作业，杜绝人身伤害和环境污染。9、起下钻作业过程中要有专人负责观察井口，发现溢流或溢流增大等井喷预兆时，要立即抢装油管旋塞并关闭，关闭防喷器，经观察后再决定下步措施。10、H2S含量超过75mg/m3（50ppm）地层或上部未固井段存在H2S含量高于75mg/m3（50ppm）的地层不能进行带压起下钻作业。11、按压裂设计要求安装好检验合格的压裂井口。压裂前用4道16mm以上钢丝绳均匀对称固定井口，地面分别用4个地锚固紧纲丝绳。压裂管汇按要求固定。12、高压作业施工的管汇和高压管线，应按设计要求试压合格，各阀门应灵活好用，高压管汇应有放空阀门和放空管线，高压管线应固定牢固。若是KQ65-70型井口，井口到高压管汇试压70MPa，施工限压65MPa，否则视井口额定压力确定。13、施工泵压应小于设备额定最高工作压力，设备和管线泄漏时，应停泵，泄压后方可检修，泵车所配带的高压管线、弯头按规定进行探伤、测厚检查。14、放喷管线安装按照SY/T5587.3-2004油气井压井、替喷、诱喷标准中的有关要求执行，并安装好灵敏的压力表及符合设计的放喷油嘴。15、在含硫化氢地区作业时，井场周围应以黄色隔离带作为警示标志，在井场和井架醒目位置悬挂设置风标和安全警示牌。16、井场应配备便携式硫化氢监测仪。对于高含硫化氢的井及层系要配备安装固定式硫化氢监测仪。17、施工单位作业过程中应经常检查井控设备，发现问题，及时报告甲方，并整改合格后方可继续施工。18、具体要求执行下列标准SY/T6120-1995 油井井下作业防喷技术规程。SY/T5053.1-2000 防喷器及控制装置防喷器行业标准。SY/T5587.3-2004 油气井压井、替喷、诱喷。SY/T6690-2008 井下作业井控技术规程。SY/T6203-2007 油气井井喷着火抢险作法。（二）HSE要求1、职业健康要求（1）施工作业时，作业人员必须穿戴符合标准的劳保用品。（2）施工人员严格岗位操作规程，严禁无证上岗，保证人身安全和健康。（3）用安全标志划定施工禁区，严禁无关人员进入施工现场。（4）非作业施工人员进入施工现场，必须穿戴符合标准的劳保用品。 （5）进入现场的人员必须自觉遵守现场各项管理制度，服从现场工作人员管理安排，不得将易燃易爆有毒有害等危险物品带入现场。（6）未尽事宜，参照Q/SY178-2009员工个人劳动防护用品管理及配备要求、SY/T6276-1997石油天然气工业健康、安全与环境管理体系执行。2、安全要求（1）井场应按标准配备消防设施，做好防喷、防火、防爆、防毒等安全工作。（2）井场内严禁烟火，确需动火，需有关部门开具动火证明并采取相应的预防措施后方可施工。（3）作业井场按标准安装用电线路、设备、照明器具等，安装和应用应符合SY57272007井下作业安全规程之规定。（4）井场应按标准要求设置安全标志，严禁非有关人员进入施工现场。（5）作业施工人员应具有相应的安全知识和技能，严禁无证上岗、酒后上岗，严格遵守操作技术规范及操作规程，杜绝各种安全事故发生。（6）压裂施工过程中，施工人员不得站在高压管汇区和高压部件可能飞离的方向，非工作人员禁止进入施工现场。（7）未尽事宜，按照下列标准执行SY6023-94石油井下作业队安全生产检查规定。SY/T6228-1996油气井钻井及修井作业职业安全的推荐作法。SY/T1119-2007油水井带压修井作业安全操作规程。SY/T5587.2-1993常规修井作业不压井作业工艺规程标准。SY/T6610-2005含硫化氢油气井井下作业推荐方法。 3、环境保护要求（1）做好环保交接，执行当地的环保法律、法规。（2）井口安装封井器，做好防喷工作。建立良好的循环系统，不刺不漏。（3）洗井液、井口溢流、污水等不得排放在井场，必须入池，由罐车运回处理。（4）配液时，尽量减少液体外溢、滴漏等现象，减少对井场场地的污染。添加药品后，不能将盛装药品的桶倒放，以免残余药品外流。（5）井场作业施工单位提供的污水罐应满足压裂作业污水废液排放要求，并及时回收利用。（6）施工结束后，剩余残液按甲方指定方式，指定地方排放，不得随意排放，以免造成井场及周边环境的污染。出井天然气应及时烧掉。（7）执行任务途中不得将生活、工业废物乱扔、乱放，做到工完料尽场地清。（8）车辆进出、施工操作时等工序不得污染农作物或损坏庄稼。（三）技术安全要求1、地面设备要求（1）施工前一定要检查保养好井口，保证闸门灵活好用。（2）提前检查油管挂和井口四通间的密封性，防止反洗井时井口刺漏。（3）作业时应安装经检验合格的符合要求的指重表（拉力计）、压力表等。（4）井架、游动系统符合标准，随时检查修井机、井架、绷绳及游动系统的运转情况，发现问题立即停车处理，待正常后方可继续施工。2、施工质量（1）油管杆