煤层气参数井设计方案.docx

3 煤层气参数井方案3.1 目的与任务1 主要目的（1）取全取准各项地质资料，评价东升煤田煤层的煤厚、煤质、盖层及含气性。（2）了解工业产能，进一步评价煤层气勘探前景，为试采和开发试验提供地质数据。本区煤层气勘探基础资料较少，因此在开展煤层气钻探的同时，必须进行钻探动态跟踪分析和综合研究，深化认识。2 主要任务获取东升煤田煤层气可靠的评价参数，主要项目包括：煤层厚度、埋深、煤岩、煤质、割理和裂隙发育程度、煤体结构、等温吸附/解吸特征、含气量、含气饱和度、储层压力、煤层顶底板岩性、岩石节理/裂隙、结构/构造、成分、岩石力学性质、单井产气量等参数。3.2 井位部署1 井位部署原则（1）煤田勘探程度高，地层、构造、煤层厚度、地层倾角比较清楚。（2）煤层发育，单层厚度大，可采总厚度较大。（3）煤层气含量较高且稳定性较好，其附近构造相对简单或拉张应力场（如向斜翼部和正断层附近等）部位。（4）煤的渗透性较好，煤层以原生结构、碎裂煤为主，裂隙（煤层割理）较发育，避开构造复杂区和构造煤（碎粒煤、糜粒煤）发育地段。（5）目标煤层为矿区主要可采煤层，且埋深3001000m，并避开采空区。（6）煤层气含量面积大，资源量较大、资源丰度较高。（7）地形相对平缓、交通方便、施工条件相对较好等。按上述条件，可优先考虑在东升井田东部施工1口煤层气参数井，目的层为七2、六2、四2、二1煤。东升井田参数井井位部署见图3.1和表3.1 图3.1 东升井田地面井位置示意图表3.1 东升井田地面井参数井名XYH设计一开深度设计井深DS参-01377145938426039+260509603.3 井身结构设计井型为垂直井井型。采用二开的井身结构方案：一开采用311.1mm钻头，钻穿基岩风化带20米后，下入244.5mm表层套管，封固地表疏松层，砾石层，建立井口，注水泥全封固；二开采用215.9mm钻头，钻至二1煤层底板以下60米完钻，下入139.7mm生产套管，注水泥封固至地面，加固井身，延长地面井瓦斯抽采时间。图3.2 DS参-001井井身结构示意图表3.2 东升煤层气参数井井身结构设计套管层序钻头尺寸(mm)井深(m)套管尺寸（mm）套管下深(m)水泥返深(m)表层套管311.150244.5地面生产套管215.9960139.7地面备 注具体井深和套管下入深度按井身结构原则而定。3.4 取芯设计表3.3 DS参-001井取芯设计煤层预计深度（m）设计进尺（m）取心要求岩性收获率(%)七2煤449-46011煤层及其顶底板煤层及砂泥岩煤层大于70%，砂泥岩大于80%六2煤568-57012煤层及其顶底板煤层及砂泥岩四2煤763-77512煤层及其顶底板煤层及砂泥岩二110煤层及其顶底板煤层及砂泥岩机 动5见明显气显示取心砂岩合 计50取芯要求：（1）尽可能在钻遇煤层顶以上5 m开始密闭取心，取至底板岩心。（2）严格按二开钻井液设计要求，采用低密度无固相钻井液取心，减少对煤层伤害，保证煤心质量。（3）非煤层岩心直径不小于60 mm，单筒收获率不低于75，平均收获率不低于80，对岩心要进行全面细致的描述，砂岩和裂缝段进行清水浸泡试验。（4）煤层段要求采用半合式取心内筒密闭取心，煤心直径不小于60 mm，单筒收获率不低于65，平均收获率不低于70，从割心到取心内筒离开井口时间不超过20 min，从取心内筒离开井口到煤心装入解吸罐的时间不超过10 min。解吸之后要求对煤层从宏观到微观解吸详细描述。（5）非煤层段发现明显气显示，立即取心，不受设计取心进尺、井段限制。（6）单筒取心进尺由现场甲方监督或地质技术员确定。3.5 样品采集与分析测试煤瓦斯样的采集一般每1m采集1个解吸样，每2m采集一个吸附样。根据该井的煤层厚度预测，其主要煤层的样品测试项目如下：每1m煤岩岩心至少采集2块样品进行煤岩全分析和专项分析。煤层顶底板岩心要求各采集45块样品，进行常规物性分析。其它具有常规油气显示的储层砂岩岩心每层进行45个样品的常规物性分析。1 煤岩全分析项目含气量(部分作残余气)、气体组份、煤岩割理定量统计及割理孔隙描述、甲烷碳同位素、镜质体反射率、煤岩显微组份(包括镜质组、壳质组、惰质组、粘土、硫化物、碳酸盐岩等项目)、灰分、挥发分、水分、真密度2 煤岩专项分析项目视密度、吸附等温线、煤岩孔隙度、比表面、扫描电镜3 泥页岩分析项目突破压力、比表面注： 取芯井按此要求；岩心样品由承担化验分析的单位及时到现场观察，亲自取样。3.6 试井试井是认识气藏、进行气藏评价和生产动态监测，以及评估完井效率的重要手段。煤层气井注入/压降试井的目的旨在取得煤层的渗透率、储层压力等各项储层参数，为煤层气井生产潜能评价和开发实验提供可靠的参数依据。东升DS参-01井试井主要获得煤层渗透率、储层压力、研究半径、表皮系数、压力梯度和储层温度等参数。原地应力测试主要获得原地应力、破裂压力、破裂压力梯度、闭合压力、闭合压力梯度等参数4 工程技术要求4.1 设计总体原则相关设计总体上符合以下标准中的相关要求。（1）煤的高压等温吸附试验方法 容量法（GB/T19560-2004）；（2）煤层气含量测定方法（GB/T19559-2004）；（3）煤层气钻井作业规程；（4）煤层气测井作业规程；（5）煤层气地质录井作业规程；（6）煤层气井注入压降试井技术规范；（7）煤层气井压裂技术规程；（8）煤层气井排采工程技术规范；4.2 钻井（1）完钻井深：钻至完钻要求井深，以转盘面至井底，校核钻具实长的钻井深度。（2）全角变化率、井斜及水平位移符合规定。（3）钻井过程中以单点测斜监测照片为准，胶片随原始资料上交保存。（4）交井以完钻电测连续测斜资料为准，测斜间距50m，特殊情况要加密，最后一测点距离井底小于10m。（5）测斜数据采用计算机进行处理，采用平均角法或曲率半径法。（6）井径扩大率：一般地层要求井径扩大率20%，煤层井段井径扩大率30%。煤层气井钻井工程相关质量要求标准见表4.14.2表所示。表4.1 井身质量要求井段m最大全角变化率/25m井斜/最大水平位移/m井径扩大率全井煤层段5001.22102030500-10001.32.520表4.2 井身结构表开钻次序钻头尺寸(mm)套管尺寸(mm)水泥返深(m)一开311.1244.5(表套)地面二开215.9139.7地面注：(1)一开完钻原则：钻穿新近系，进入古生界地层20m，确保二开以后安全钻进。预计一开井深200m左右。(2)139.7mm气层套管下深视实际完钻井深待完井讨论定。表4.3 钻时录井质量验收评级标准级 别项 目优 良合 格基 本 合 格不 合 格漏取点率 （%）取心段000达不到合格非取心段0.30.50.6录井内容符合规程符合规程符合规程4.3 钻井液1 主要性能要求（1）相对密度，根据邻井实钻数据，确保近平衡钻进不损坏煤层作为调整钻井液密度的依据。钻井液相对密度附加值在0.050.10之间。（2）严格控制失水，提高滤饼质量，防止井壁垮塌。失水5ml，泥饼1mm.（3）钻井液流变性在考虑有效携带岩屑的前提下，尽可能充分发挥水功率的作用。漏斗粘度在4050Pas之间。2 一开钻井液要求（1）钻井液体系：水基钻井液，混浆钻进。（2）性能：以防垮、防漏为主，可根据现场实际情况进行调整相对密度和粘度。3 二开钻井液要求（1）二开开始至进入目的层（取心段）以前钻井液以防垮、防漏、防水涌为主，可根据现场实际情况由甲方监督进行调整相对密度和粘度。（2）进入目的层（取心段）至完钻井深要严格控制钻井液密度和固相含量，切实做到煤层不受污染。（3）遇严重垮塌、井漏等特殊情况，甲方工程监督可根据实际情况调整钻井液性能。（4）为保证地质录井油气显示的准确性，严禁在全井段钻井液中使用含有荧光的处理剂。4 防止煤层损害的要求（1）建立健全煤层保护监督管理体系，对全体施工人员进行保护煤层教育，保证各项措施的实施。（2）严格执行钻井液设计，从进入目的层开始采用无固相低密度钻井液钻进直至完井。（3）管好用好固控设备，确保煤层井段不受钻井液固相污染。（4）目的层段钻井液中不允许加入高聚物处理剂和不溶性无机物。（5）当煤层压力梯度当量密度超过钻井液密度时，只允许加入可溶性无机物加重。4.4 录井1 钻时录井非煤系地层每1m2m记录1个点；煤系地层0.5m1m记录一个点；目的层井段0.1m记录1个点。全井漏取钻时点数不超过全井钻时总点数的0.5%，不漏取目的层井段钻时点。钻井参数保持相对稳定，并记录造成假钻时的非地质因素，以便钻时能更好地反映地层岩性。随时记录钻时突变点，以便及时发现煤层，卡准煤层深度、厚度。2 岩屑录井岩屑录井从见基岩开始每2m一包砂样，从下石盒子组底部开始每1m一包砂样，其中二1煤层及其顶板10m、底板6m每0.5m一包砂样。岩屑要严格按迟到时间进行捞取，每包砂样重量不少于500g，全井砂样实际取样数大于应取砂样总数的95%，砂样漏取样品数小于应取砂样总数的0.5%，二1煤层煤样不得漏取。原始录井表填写要做到重点突出，定名准确，文字简洁，条理分明，术语统一。岩屑录井表要现场整理、汇总，填写内容不得用简略语。并绘制1:500随钻剖面，对地层做出初步的判定和划分。3 简易水文观察全井钻探过程中均应做好简易水文观测记录工作。每次起钻后、下钻前测量一次水位（泥浆池液面、井筒液面）；一开至下石盒子组地层每2小时记录一次钻井液消耗量；进入山西组地层每1小时记录一次钻井液消耗量，不足1小时但大于30分钟时也应观察钻井液消耗量。注意记录井漏、井涌、漏失量、钻井液性能等；如遇井涌，记录涌高、涌出物和涌出量、井深、层位、起止时间、钻井液性能，并取样做全分析。4 钻井液录井钻井液录井是发现气层的重要手段。进入目的层段尽量降低钻井液对煤层造成的污染。切实做好钻井液性能测定，及时观察槽面显示、井涌、井漏等现象并做好记录。全井要求每8小时作一次全套性能(密度、粘度、失水、含砂、切力、泥饼、酸碱度、氯离子含量等)测定；0350m每50m取样1次，350m井底每20m取样1次，做相对密度、粘度、氯根测定（如果钻井液中加入大量KCl溶液，氯根可不测）。如果发现异常(如粘度突然加大，钻时变快，气测有异常，钻井液有气浸，槽面冒气泡等)应连续测定钻井液密度、粘度、加密全套性能的测定；同时作好详细记录，如槽面冒气泡的大小、产状、占槽面百分比，槽面上涨高度、进出口钻井液性能的变化等。4.5 固井下套管前对井眼进行通井，以保证套管能顺利下入。下套管时严格按照套管作业相关标准进行套管作业。准备足够的清水。确保洗井、固井用水。固井前对井眼进行大排量循环洗井，保证进出口泥浆密度一致。表层必须用G级以上水泥固井，水泥浆要返至地面，侯凝试压合格后方可开始二开钻进。生产套管固井采用低密度微珠水泥分级固井，水泥浆平均密度小于1.60g/cm3。钻开目的层到固井完工的时间不超过天（不包括取心和测试时间）。表4.4 固井质量验收评级标准评 级 指 标评 级 级 别优 良合 格基 本 合 格不 合 格声幅值 （%）（固井质量声幅测井）第一界面声幅值1010声幅值2020声幅值30声幅值30第二界面地层波强、清晰地层较强、较清晰地层波较弱、可辨认地层波弱、难辨认套管试压试压压力 （MPa）表层套管12或符合设计要求生产套管2030min降压情况 （MPa）0.5用现场水对设计用的水泥做48h抗内压强度试验 （MPa）14生产套管用低密度水泥固井，水泥浆密度 （g/cm3）1.60，水泥浆的返深达到设计要求.4.6 测井用以划分煤层、构造、地应力、岩相研究、地层倾角、煤储层参数、评价煤层及其顶底板裂缝发育程度、渗透性、含水性（表3.6），测井要求采用“3700”测井系列。表4.5 试验区煤层气井测井技术要求测井项目深度比例测井内容测井井段(m)备注标 准1:500(1)双侧向(2)自然伽马(3)自然电位 (4)补偿声波 （5）井径二开井底“3700”系列。综 合1:200(1)双侧向(2)自然伽马(3)自然电位(4)补偿密度(5)补偿声波(6) 补偿中子(7)地层倾角(8)微球形聚焦(9)自然伽马能谱(10)长源距声波(11)井径目的层以上150m井底放大曲线（回放）1:100(1)双侧向(2)自然伽马(3)自然电位 (4)补偿密度（5）补偿声波（6）补偿中子取心井段。固井质量1:200(1)声幅 (2)自然伽马(3)磁性定位 (4)变密度井口至阻流环现场提供固井质量图井 斜井 温1:200井口井底现场提供1点/25m井斜数据表注：实际测井井段由现场地质监督或地质技术负责人确定。排采生产过程中如果遇到卡泵、抽油杆断脱、泵效极低、监测仪器故障等事项，必须及时进行诊断，迅速组织作业，及时处理事故。要求在最短的时间内恢复排采生产。作业中严禁进行反冲洗井和压井施工。4.7 环境质量要求严格执行国家和当地政府有关健康、安全与环境保护法律、法规的相关文件。钻井队要设立HSE管理员。搞好井场和营地卫生，配备一定数量的灭火器材，标识防火、安全要求。要设立安全标志牌（位置、标识等）；对设备要定期进行安全检查与维护；对有毒药品及化学处理剂的管理要严格执行有关管理制度。进入钻井作业区的人员必须严格执行人身安全保护规定。钻井作业期间环境管理要求，本着“谁污染、谁治理”的原则，按照国家颁布的各项法规和当地环保部门的标准要求执行。废水、废钻井液等要设置专门的排放坑，并制定落实保护当地水资源的技术措施。完井后井场要做到：“工完、料净、井场清”，做好井场地貌恢复工作。4.8 提交资料要求4.8.1 地质资料二十二项(1)钻井地质设计书(2)观察记录(3)地质日志(4)岩屑描述记录(5)岩心描述记录(包括岩心照片和底片、出筒观察等)(6)地质原始记录(包括气测、钻时、钻井液性能、氯根、荧光等)(7)套管记录(8)原始录井图 (1：500)(9)岩心原始录井图(1：100)(10)完井总结报告(11)钻井基本数据表(12)地质录井及地球物理测井统计表(13)煤层气显示综合表 (14)气测异常显示统计表(15)钻井取心统计表(16)井史资料(17)井身结构示意图(18)录井综合图(1：500)(1