完井工程课程设计.doc

完井课程设计完井工程课程设计班级 煤层气1104 学号 311102050412姓名 姜永泼 日期 2014.6.24 15 目录1 基础数据12 施工32.1 施工目的32.2 固井32.3 射孔32.4 压裂42.4.1 压裂液配方及各种原料、添加剂用量52.4.2 施工准备72.4.3 作业设备72.4.4 支撑剂72.5 施工步骤72.5.1 压前井下作业准备72.5.2 压裂液的配制82.5.3 压裂施工82.5.4 排液82.5.5 探砂面、冲砂92.5.6 换井口装置92.5.7 下完井管柱92.5.8 环保治理、交井92.6 施工过程93 压裂曲线判读104 质量保证要求115 HSE要求125.1 健康要求125.2 安全要求125.3 环保要求126 完井资料的整理与提交137 附录147.1 计算过程147.1.1 固井所需水泥浆计算147.1.2 所需顶替液计算157.1.3 射孔的孔数计算157.2 附图161 基础数据表1-1 钻井基础数据表地理位置河南省焦作市马村区构造位置位于焦作煤田中东部，西南以凤凰岭断层为自然边界，东南以九里山断层为自然边界，与韩王井田相隔，东北与冯营井田相邻，西北以李庄断层为界与小马村井田相邻。开钻日期2007年11月11日完井日期2008年1月4日井别煤层气开发井完钻层位石炭系上统太原组C3t完钻井深(m)煤层温度（）最大井斜/方位 /井深779.023最大井斜1.83；方位315；所在井深425.0m；井底位移13.58m。套管程序规格（mm）下入深度（m）钢级壁厚（mm）水泥返深（m）固井质量生产套管139.7779.0N807.72501合格联入(m)人工井底（m）短套管位置(m)1.65772.0723.50-729.59表1-2 煤层综合解释成果表层位层号井段(m)厚度(m)含气量 (m3/t)结论山西组69721.5-727.56.018煤层表1-3 地层分层数据及地层剖面描述地层岩性描述第四系底界深度40.0m，主要是卵石层和粘土，两者交替出现，其中卵石层厚度较大，与下伏地层呈角度不整合接触。石千峰组底界深度174m，上部岩石以砂岩和泥岩为主；中部主要是中粒砂岩和中粒石英砂岩，其中夹有部分泥岩；下部主要是厚层的粗粒石英砂岩。上石盒子组 底界深度372.5m，上部主要是粉砂岩和中粒砂岩，中间夹有一定厚度的含砾石英粗粒砂岩和含砾中粒石英砂岩；中部和下部为粉砂岩、细砂岩和泥岩的互层。下石盒子组 底界深度为644.5m，上部主要是粉砂岩、细砂岩和中粒砂岩；中部以泥岩和砂质泥岩为主，其中夹有较厚的细砂岩；下部主要是含泥粉砂岩、含粉砂质泥岩和泥岩。山西组 底界深度740.5m，以粉砂岩、细砂岩和中粒砂岩为主，其中721.5m-727.3m为6m后的煤层，煤层顶板709.5m-717.5m为8m厚的中粒砂岩，717.5m-721.5m为4m厚的泥岩，和煤层底板727.5m-732.5m是5m厚的砂质泥岩。太原组 底界深度779m，以泥岩、灰岩和粉砂岩为主。152 施工2.1 施工目的利用水力加砂压裂工艺技术改善煤层的原始渗流条件，提高煤层气井的产能。通过生产井的排采取得全套生产参数，用以指导该地区的煤层气勘探开发。2.2 固井固井的主要材料为钢级为J55的表层套管和钢级为N80的生产套管，G级水泥和水。表2-2-1 套管程序和水泥返高要求套管程序井段(m)井深(m)套管外径(mm)套管下深(m)水泥返深(m)一 开1.65-101101244.5100地面二 开101-779779139.77795012.3 射孔本设计采用102枪弹在煤层段按照90度螺旋相位射孔，射孔的孔密为16孔/米，射孔的厚度为6m，射孔的总数为96孔。2.4 压裂表2-4-1 压裂层段压裂层位射孔井段（m）射孔厚度（m）渗透率（10-3m2）孔密（孔/米）孔数（孔）射孔枪型煤层段721.5-727.56.00.11696102枪弹表2-4-2 施工参数破裂压力 MPa17.9动态缝宽 mm32.0支撑剂用量 m340.0闭合应力 MPa5.2支撑缝宽 mm24.0施工排量 m3/min8.0动态缝长 m103.5支撑缝高 m7.5平均砂液比 %12.9支撑缝长 m78.0压裂液用量 m3740.0施工最高水马力 hp41502.4.1 压裂液配方及各种原料、添加剂用量（1）乳化压裂液配方乳化压裂液：14%柴油+乳化剂+杀菌剂0.05%+0.5%KCl表2-4-1-1 原料、添加剂备料单乳化压裂液720m3乳化剂+杀菌剂360Kg氯化钾（KCl）3600Kg（2）配液顺序及说明：配液水质PH为6.57.5，机械杂质小于0.1%。技术要求：配液用水必须清洁，配完的压裂液要进行充分的搅拌，混合均匀；按照中联煤层气有限责任公司煤层气行业标准煤层气井压裂技术规程执行。表2-4-1-2 压裂作业用液 液体名称压裂液测试用液前置液携砂液顶替液液量 （m3）030039010表2-4-1-3 压裂层段施工执行表泵注程序液体性质施工液量(m3)加砂量(m3)混砂液量(m3)砂液比(%)排量(m3/min）泵注时间(min)备注活性水混砂液前置液300m3活性水354085.0活性水451.240.9385.10.15-0.30mm石英砂活性水555086.3活性水351.941.2585.20.15-0.30mm石英砂活性水505086.3活性水302.231.5783.90.15-0.30mm石英砂活性水505086.3携砂液400m3活性水404.554.2986.80.45-0.90mm石英砂32.6m3活性水50655.41286.9活性水455.049.11186.1活性水506.555.91387.0活性水556.160.81187.6活性水504.553.6986.7活性水505.054.21086.8 0.90-1.20mm 石英砂10.7m3 活性水354.238.71284.8活性水151.515.81082.0顶替液10m3活性水101061.7合计70048.6701.392.82.4.2 施工准备表2-4-2-1 压裂设备及主要参数设备名称单位数量备注2000型泵车辆6100BPM混砂车辆1管汇车辆1仪表车辆1砂罐车辆510m3/辆压裂液大罐具1650m3/具2.4.3 作业设备（1）40吨修井机1套；（2）118mm通井规1根；（3）KY35/65井口1套；（4）SFZ18-35A型防喷器1套；（5）发电机（50KW）1台； （6）73mm油管779m；2.4.4 支撑剂（1）0.15-0.30mm石英砂14.2m3（2）0.45-0.90mm石英砂32.6m3（3）0.90-1.20 mm石英砂10.7m3技术要求：圆度不低于0.8，球度不低于0.8，清洁无杂质。2.5 施工步骤2.5.1 压前井下作业准备（1）设备搬迁、安装。（2）安装KY25/65井口，录取套补距、油补距。（3）通井：用118mm0.5m通井规按规定限速通井至目前井底，起出通井管柱并检查通井规有无印痕，判断套管完好状况。通井时必须装指重表，遇阻悬重不得超过20-30KN，出现异常情况经现场研究决定采取措施后方可继续施工。（4）洗井:用清水正洗井替出井内全部泥浆，排量25-30m3/h，循环洗井2周至进出口相对密度一致，出口液体干净无杂质污染物为合格。（5）井筒试压，采用清水试压20MPa，试压时间30min，压降小于0.5MPa为合格；试压不合格必须查出原因，否则不准进行下步工序。（6）按标准安装防喷器，并对SFZ18-35A型防喷器试压：高压：30MPa，稳压30min,压降小于0.5MPa；低压：2MPa，30min不渗不漏无压降为合格。（7）射孔前用0.5%KCl盐水替出井内液体，至进出口液性一致。（8）射孔：采用102枪102弹、90螺旋相位布孔，射孔密度16孔/ 米，射孔井段721.5-727.5m。严禁误射、漏射，发射率要求不低于90，若低于90应重新补射。（9）套管刮削，在射孔段下上控制上提、下放速度，反复刮削23次。（10）拆下KY25/65井口，换上KY35/65井口。重新录取套补距和油补距。（11）座井口：固定采油树，采油树要用绷绳四个方向对角绷紧，并用地锚固定,井口采油树试压30MPa，10min不渗不漏为合格。2.5.2 压裂液的配制（1）转罐：所有储水大罐保证清洁，检查合格后方可使用。（2）备液：要求备足压裂所需清水。（3）配液：充分循环配制合格的压裂液740m3。2.5.3 压裂施工（1）摆放压裂施工所需的设备。（2）泵注方式：光套管注入。（3）连接高低压管汇。（4）走泵、排空、关井口闸门，高压部分试压40MPa不渗不漏为合格。（5）按泵注程序进行压裂施工。（6）压后测瞬时停泵压力，并测压降曲线60分钟。2.5.4 排液（1）压裂结束后12小时，用3mm油嘴或针形阀控制放喷,观察排出液体性能。记录排液时间、压力、排量、累计液量、Cl-、pH值等。（2）排液时，有气体产出时，要在出口处每班点火一次，进行产气情况描述；（3）施工排液及求产过程中，井场配备H2S气体监测及防护装置，若监测到H2S气体，则严格按照有关H2S气体操作规范操作执行。2.5.5 探砂面、冲砂当井口压力降至0MPa时，下冲砂管柱探砂面，要求指重表悬重下降范围在1020KN，两次深度不超过0.5m；用0.5KCl盐水冲砂至井底，当返出液中含砂量低于0.1%时，应再反复探砂面两次，砂面上升不超过1m为合格。2.5.6 换井口装置拆下KY35/65井口，换上KY25/65井口装置。2.5.7 下完井管柱按下泵设计要求完成生产管柱。2.5.8 环保治理、交井试采合格后，配齐全采油树，保证不渗不漏，拆迁修井设备，治理环境污染，恢复井场原貌，按标准交井。2.6 施工过程14时48分10秒至16时44分40秒进行压裂施工。共注入压裂液701.3m3,其中前置液303.6m3，携砂液437.7m3，顶替液10m3。加入粒径0.45-0.90mm石英砂支撑剂32.6m3,平均施工携砂比10.7%。施工排量8.18.2m3/min，破裂泵压18.0MPa，施工泵压18.0-15.2-22.0MPa，停泵压力22.1MPa。14时48分20秒开始注入前置液，破裂压力17.9MPa。15时08分注入压裂液50m3时开始以较低的携砂比（5、6）加入粒径0.45-0.90mm石英砂支撑剂，到11时31分20秒共注入前置液301m3，低携砂比加入粒径0.45-0.90mm石英砂支撑剂2.9m3。施工排量8.08.1m3/min，施工泵压18.015.219.5MPa。15时19分20秒开始以10的携砂比正式加入石英砂支撑剂。14时48分50秒开始注入顶替液，施工排量7.98.0m3/min，施工泵压由19.2MPa快速上升至施工最高限压22.0MPa而自动停泵。163时44分40秒停止施工。开始测压降。表2-6-1 压裂设计参数和施工数据对比表施工排量（m3/min）压裂液（m3）石英砂（m3）平均砂比（）前置液携砂液替置液总量中砂粗砂总量设计8.03003901070032.610.743.312.9施工7.98.23014029.6712.633.111.244.313.13 压裂曲线判读图3-1 压裂施工曲线 由图3-1可知，当油压曲线在5min左右达到最大时，为煤储层的破裂压力，因此可得其破裂压力为17.9MPa。地层破裂后前置液及加砂阶段压力相对平稳，说明裂缝扩展压力低，排量、加砂速度平稳。压裂曲线稍微的波动性，说明为裂缝延伸所致。通过相关软件和测压降曲线可以得出储层的闭合压力、储层压力和地应力及其表皮系数等参数。利用关井压降曲线形态可大致判断煤岩层的渗透性的高低，压降曲线下降快说明储层渗透性好，压降曲线下降慢说明储层渗透性不好。因此由图3-1可知该储层的渗透性比较差。 通过图3-1可以看出该压裂过程比较顺利，压裂过程中没有出现砂堵的情况。4 质量保证要求（1）所用添加剂质检合格后方可使用，保证压裂液的数量和质量。（2）配置压裂液所用清水应清洁无杂质，所有压裂液罐及拉水罐必须清洗干净。（3）对配制好的液体在施工前应现场取样检查，如发现不合格，必须清罐后重新配制。（4）必须保证支撑剂的数量和质量，入井料应达到厂家送样标准。（5）取全取准施工压力、排量、液量等参数，准确计量各阶段压裂液、支撑剂储罐内的泵入体积和泵注时间，以便与仪表计量结果进行对比校正。（6）严格按有关技术要求和安全操作规程完成各道工序。（7）压裂前检修压裂设备，确保设备完好。（8）严格按设计要求进行地面压裂管汇试压压力，（9）各作业工序要求有齐全准确的原始记录，压裂队提交连续记录的泵压、液量、排量和砂液比曲线和数据等施工资料。5 HSE要求5.1 健康要求（1）施工人员应穿戴劳保护具上岗。（2）施工前按设计要求试压，非施工作业人员严禁进入高压作业区。（3）施工现场要配备医务急救药品及相关器材、人员。5.2 安全要求（1）施工前开安全大会，各工作岗位分工明确，听从统一指挥。（2）施工现场排空、放喷管线用30MPa试压合格的硬管线。（3）施工现场要设立明显的标志，避免无关人员进入作业区，作业区域严禁烟火。（4）井场消防设施、井控设备齐全完好，现场备消防车两辆，救护车一辆。（5）压裂液罐必须距井口20m以外。（6）安装试压合格压裂井口，井口用地锚固定,施工时井口限压35MPa。（7）作业、施工过程中，加强井控岗位责任制，牢固树立井喷失控就是灾难事故的思想。（8）严格按照正确的操作规程安装作业设备、循环系统、井控设备、消防设备，污水或残液回收罐等做到正确安装使用与维护。（9）排液施工过程中，井场配备H2S气体监测及防护装置，若监测到H2S气体，则严格按照有关H2S气体操作规范操作执行。5.3 环保要求（1）严格遵守当地环境部门的有关规定，严格执行HSE要求。（2）压裂液罐前挖一条排污沟至排污池，并做好防渗防漏等工作，作业液严禁乱排乱放，实施无污染、无落地作业。（3）施工作业结束后对井场进行全面清理，以免造成井场及周边环境的污染。6 完井资料的整理与提交（1）压裂作业施工设计书（一式六份，压前审批）（2）分析实验报告（一份原件，一份复印件，压前提交）水分析