SY-003井径向水力喷射改造施工设计.doc

平顶山首山一矿井田白石山背斜SY-003井径向水力喷射改造施工设计河南省煤层气开发利用有限公司二一二年二月 项目名称：平顶山首山一矿井田白石山背斜 SY-003井项目来源：河南省煤层气开发利用有限公司设计编写（签字）：设计审核（签字）： 设计单位：上海宏睿油气田径向井技术服务有限公司 提交日期：二一二年二月 审批单位意见：审批单位：河南省煤层气开发利用有限公司审 批 人（签字）：批准日期： 年 月 日目 录1设计总体目标11.1 径向孔眼设计参数11.2 径向水力喷射后续工序12井的基本数据22.1 钻井基本数据22.2 目的煤层作业简史33作业前准备33.1 道路及井场准备33.2 施工井井筒准备33.3 井下工具准备43.4 主要设备和材料准备43.5 主要人员配置54径向水力喷射作业步骤54.1 施工程序简述54.2 下入导向器54.3 测定油管深度及方位角64.4连续油管车就位64.5 钻铣套管64.6 钻进喷射地层74.7 其他分支径向孔作业85资料录取86安全环保措施与应急预案86.1安全措施86.2环保要求96.3应急预案启动时机96.4 应急组织及职责9附件一：SY-003井径向水力喷射作业危害分析表10附件二：施工现场设备摆放示意图11附件三：SY-003井井身结构图12附件四：SY-003井测井曲线及径向孔深度标示图131设计总体目标1.1 径向孔眼设计参数SY-003井位于平顶山首山一矿井田白石山背斜处，该井于2010年01月24日完钻。通过研究确定下石盒子组三9-10煤层为本次径向水力喷射改造的目的层段，目的煤层深度为627.00629.51m（厚度为2.51m），为尽可能多的沟通煤层裂隙，进一步改善和提高煤层的渗透性，对该井分三个层次实施径向水力喷射作业（具体施工深度为根据测井曲线选取物性较好的深度作为喷射位置，见附图四所示），第一个层次（628.80m）设计2个径向孔，第二个层次（628.30m）设计2个径向孔，第三个层次（627.80m）设计2个径向孔，该井总共设计6个径向孔，每个分支径向孔的设计参数如表1所示。表1 径向孔设计参数表作业层次编号作业深度（m）设计方位角（）设计长度（m）管柱调整第一层次628.80135100测井校深定方位第二层次628.30135100上提管柱0.5m第三层次627.80135100上提管柱0.5m第一层次628.80315100下放管柱1米并测井定方位第二层次628.30315100上提管柱0.5m第三层次627.80315100上提管柱0.5m备注：上述各分支孔眼的施工顺序按照编号顺序进行，以上设计方位角均以正北方向为0顺时针旋转，作业深度误差需控制在0.1米，方位角度误差需控制在3，在同一个方位角的不同层次进行管柱调整时需尽量控制管柱不发生旋转。目的煤层倾角为13.7，走向为北偏西45；目的煤层附近关键节箍位置：624.85m/636.62m；目的煤层部位井斜数据(井深/井斜/方位角)：本井为直井，最大井斜角1.95。1.2 径向水力喷射后续工序上海宏睿公司完成该井的径向水力喷射作业后，由修井队下入抽汲工具对该井进行常规油管抽汲，以抽排出径向孔中的煤粉和施工液。采用常规油管抽汲，将抽汲工具下到目的煤层段以上50m，抽汲行程一般为100-150m，抽汲时间根据抽排水情况确定，一般为2-3天，间断抽汲（抽汲主要是利用脉冲压力疏通径向孔和排出径向孔内煤粉，需根据出液量计算井筒中液量进行间断抽汲）。抽汲过程可能会有少量的煤粉被排出，抽汲完后下生产管柱，开泵生产。2井的基本数据2.1 钻井基本数据表2 SY-003井基本数据表坐标X：3743933.651地理位置河南省襄城县石庙羊村Y：38445006.935构造位置平顶山首山一矿井田白石山背斜H：104.776m井 别煤层气生产试验井设计井深m850补心高m0完钻原则钻穿二1煤层以下40m完钻施工单位河南煤田地质局四队4201井队钻机型号TSJ-2000开钻日期完钻日期完井日期完井周期（d）完钻层位2009/11/082010/01/242010/01/2881石炭系上统太原组钻头程序一开钻头直径mm一开钻达井深 m二开钻头直径 mm完钻井深 m311.126.36215.9851.00钻遇地层地 层 符 号QP2shP2sP1xP1sC3t实际底 深m5.0076.15399.10721.30819.05851.00视 厚m5.0071.15322.95322.2097.7531.95目的煤层三9-10煤钻 探深度m626.90629.50结构2.60（结构简单）厚度m2.60收获率测 井627.00629.512.51（结构简单）2.51底板坐标X3743934.921Y38444996.675Z-524.604二1煤钻 探深度m804.30810.68结构6.38（结构简单）厚度m6.38收获率测 井804.95811.076.12（结构简单）6.12底板坐标X3743936.141Y38444993.095Z-706.144井底坐标X3743935.921Y38444992.605Z-745.044套管程序名称尺 寸mm钢 级壁 厚mm联 入m下 深m阻 位m定位短节m试压情况表层244.5J558.9426.00MPa生产139.7J557.72851.52849.39610.80612.85787.60790.700/20MPa固井参数水泥用量t26水泥浆平均密度 g/cm31.86替 量m310.3碰压20MPa遇阻深度(m)磁定位（m）水泥返深(m)固井水泥环质量610.80612.85煤层顶30m合格煤层底30m合格848.40787.60790.70418煤层顶30m合格煤层底30m合格井身质量最 大 井 斜井位移(m)最 大 全 角 变 化 率井 深m井斜()方位()井 深(m)全角变化率（）/25m单点605.002测井825.001.9515.812501.61备注2.2 目的煤层作业简史2010年12月28日18：00-21：35，测自然伽玛、磁定位曲线后，电缆传输射孔，射孔层位：三9-10煤层，井段：627.00-629.50m, 厚度：2.5m/1层。枪型：102，弹型：DP45RDX，布孔方式：60螺旋布孔，孔密：16孔/米，发射率：100%，后磁曲线显示射孔井段准确无误。详见表3。表3 三9-10煤层射孔情况层号井 段（m）厚度(m)孔密(孔/m)孔数(孔)发射率(%)压井液液面显示三9-10627.00-629.502.516401002%KCL水溶液井口无3作业前准备3.1 道路及井场准备通往井场的道路能够满足长度为12m，高度为3.6m的连续油管车的顺利通行；同时需确保连续油管车车尾与井口间的距离最好在15m以上。3.2 施工井井筒准备在实施径向水力喷射作业前，修井队需进行必要的套管通径、套管刮削、和洗井作业，确保井筒套管内壁没有钻井泥浆和其它碎屑及杂质，套管前期的清理和检查工作对整个喷射作业是至关重要。该步骤主要也是为了确保最大外径为117.5mm的导向器能顺利下入至目的煤层段。（1）通井要求下入通井规（规格1182000mm），通至人工井底后起出，同时记录井底深度，确保目的煤层段以下有30米深的口袋；（2）套管刮削要求下入GX-140J刮削器刮削至635m，在620m-635m反复刮削三次后起出；（3）洗井要求确保井筒干净，需洗井直至进出口水质一致。3.3 井下工具准备井筒准备好后，修井队利用2-7/8”的油管，将导向器连接在油管下端下入到设计的作业深度，同时丈量并记录入井的所有管柱长度，并做好记录。上海宏睿检查井下马达、钻头、柔性轴、喷射软管和喷嘴等工具，准备作业。3.4 主要设备和材料准备（1）甲方准备主要设备及材料表4 甲方准备主要设备及材料用途序号名称规格单位数量备注修井作业1修井机台1用于起下油管2修井工具及仪表套13油管外径73mm；内径62mm；米700内壁清洁无结蜡、结垢，采用59.5mm*800mm油管规通径4油管短节(0.3 m、0.5m、1m、2m)73mm根各3用于微调整油管下入深度5排污罐20m3个1用于盛装井口返排液辅助6施工液输送车辆1罐内清洁，含泵7施工液m3202%KCl溶液（2）上海宏睿准备主要设备表5 上海宏睿准备主要设备用途序号名称规格型号单位数量备注测井1测井车辆12陀螺测斜仪套1外径56mm3伽马-磁定位组合测井仪套1外径56mm径向水力喷 射4连续油管径向钻孔设备动力系统：196KW水冷却式柴油机；高压泵：PARTEK T-300M三缸射流泵，规格为80.6MPa、45L/min；滚筒：容纳2200米外径12.7mm的连续油管；辆1适用井深2200m以内5井口驴头及支架无套1引导下入连续油管6径向钻孔配套井下工具导向器：最大外径117.5mm，引导喷射管串从垂直转为水平；钻头：磨铣套管；喷嘴：喷射地层；井下马达：为钻头磨铣套管提供动力；喷射软管：外径12.7mm；套23.5 主要人员配置（1）径向井人员配置职位数量提供者作业经理1上海宏睿作业工程师1连续油管主操1操作员1助手1总人数5（2）修井人员配置职位数量提供者作业队长1甲方提供作业工程师1司钻1助手1总人数44径向水力喷射作业步骤4.1 施工程序简述图1 施工程序图4.2 下入导向器通过73mm油管下入导向器，下入管柱结构为：导向器+2-3/8”扶正管（含扶正器）(由上海宏睿准备)+ 2-3/8”2-7/8”变丝接头(由上海宏睿准备)+73mm油管两根+73mm油管信号短节一根（长度为1米）+73mm油管（由修井队准备）；根据设计要求大致将导向器下入到施工作业深度，在配管和下管柱的过程中，需详细记录每一根管柱的长度并做好记录。（该步骤由上海宏睿配合修井队完成）4.3 测定油管深度及方位角（1） 下入电磁-伽马组合测井工具，测量信号短节下入深度，并计算出导向器出口对应的深度；（2） 根据测量计算的导向器出口深度，进行油管深度调节，直到和设计的深度吻合，误差控制在10cm；（3） 取出校深工具，安装井口油管挂，安装提升短节；（4） 组对陀螺测斜仪准备测方位角，检查井口准备下入陀螺仪；（5） 下入陀螺仪，测定导向器出口的方位角；（6） 根据测量的数据，利用修井机上提油管并旋转，上提下放释放扭矩后再测数据，直至达到设计的方位角要求，误差控制在3；（7） 起出陀螺仪；（8） 安装径向水力喷射作业的井口装置；（9） 准备后续的喷射作业。4.4连续油管车就位（1） 根据安全操作章程（SY5727-2007井下作业安全规程），做好现场HSE；（2） 连续油管车尾和井口之间的距离最好在15m以上，视现场的实际情况而定；安装井口工具及驴头；保证井口、驴头、连续油管车三点一线。4.5 钻铣套管（磨铣工具串：钻头+柔性轴+井下马达+连续油管）（该步骤由上海宏睿负责实施）（1）测试井下马达。先在地面上连接好磨铣工具串，起泵测试井下马达，马达测试正常后进行以下步骤；（2）计数器调零。回拉连续油管并对计数器调零；（3）下入磨铣工具串。下入磨铣工具串时对连续油管前段进行校直，确保下入井筒的连续油管保持拉直状态；（4）井下马达就位。下入井下马达至目标深度，并且对井下马达反复探底，确保井下马达已下至导向器内； （5）起泵进行磨铣。上提井下马达1米，然后启动高压泵，压力升高至10Mpa，井下马达工作，开始对套管进行磨铣；（6）做标记。当确定钻头已经在磨铣套管后，此时再在井口处的连续油管上做标记（该标记用以显示磨铣时连续油管的下移距离），并且在滚筒处的连续油管上用胶带做好标记； （7）观察套管磨铣情况。通过观察高压泵压力和流量的变化，以及连续油管上的标记，来综合判断套管磨铣进展状况，正常时间在40-50分钟确保套管钻铣成功，依据套管刚级不同可以适当调整磨铣时间；（可以通过听诊器以及在连续油管上做的标记综合判断，套管被磨开后声音会有所不同，连续油管上的标记在磨铣过程中会下移）（8）关闭高压泵。当确定套管被磨开后，上提连续油管和井下马达3m左右，然后关闭高压泵；（9）起出连续油管。以一定速度上提连续油管，起出井下马达后测试马达是否能正常工作，做好马达的保养工作，然后换上喷射工具串，准备进行下步喷射作业。4.6 钻进喷射地层（喷射工具串：喷嘴+喷射软管（长度107米）+连续油管）（该步骤由上海宏睿负责实施）（1） 将喷射软管连接到连续油管上，启动高压泵加压，检查软管和喷嘴是否能正常工作；（2） 下方喷射工具串。启动高压泵并将压力升至5Mpa，下入喷射软管，控制下放速度，确保在下放过程中软管不出现打扭现象；（3） 连续油管矫直。当连续油管进入油管内时，矫正连续油管前端，确保前段连续油管处于矫直状态；（4） 调整喷射压力。在喷嘴到达导向器上方15-20m的时候，依据地层特性，提升工作压力至合适压力，开始喷射地层作业； （5） 喷射地层。以适当速度下放喷射软管（通过连续油管车滚筒上的计数器，可以显示连续油管的下入深度，从而判断喷射管串是否下到导向器处），直至径向钻进达到设计深度；（6） 回拉喷射管管扩孔。以一定喷射压力（此喷射压力为回拉扩孔压力，压力范围在27-30MPa）和回拉速度，上提连续油管并扩孔，扩孔过程可根据情况反复进行，以保证径向孔的成孔质量；（7） 关闭高压泵。喷射结束后开始上提喷射管串，当喷射管串全部回拉出地层后，关闭高压泵；（8） 回收连续油管。继续上提连续油管，将喷射管串起出井口；（9） 至此第一个分支径向水平孔作业结束；说明：每个分支径向孔的喷射作业需施工液2-3m3，施工液在作业过程中将返回地面（施工液都是从油套环空返排出来），对于返排出的施工液（含煤粉）可直接排往回收池或回收罐。4.7 其他分支径向孔作业（1）第二、第三分支径向孔作业拆卸井口装置，上提卸掉相应长度油管，配管到第二分支径向孔的作业深度，然后进行第二分支径向孔的喷射作业，重复4.5及4.6步骤。第三分支径向孔作业步骤同第二分支径向孔作业步骤（注：第二及第三分支径向孔的方位角为135，同第一分支径向孔方位角）。（2）第四、第五、第六分支径向孔作业在第四个径向孔作业之前，需再次下入陀螺测斜仪测定其方位角（315），然后再重复4.5和4.6的作业步骤进行第四分支径向孔的喷射作业。因第五、第六分支径向孔的方位角也是315，所以作业时仅需调整作业深度即可（重复4.5和4.6步骤）。5资料录取（1）施工过程中需录取各施工液的准确用量及施工过程中的参数，包括：泵压、排量；起止时间；异常情况等。（2）编制现场施工日志。6安全环保措施与应急预案6.1安全措施（1） 作业前召开作业动员和技术交底会议，内容包括作业风险、安全环保要求及采取措施；（2） 所有参加施工的人员必须严格遵守各项操作规程和安全措施，杜绝人身、设备、井下、污染等事故发生，确保安全；（3） 施工前由上海宏睿向参加施工的人员进行方案交底，施工中各关键部位要由专人负责；（4） 无关人员远离作业区，连续油管车、高压泵、高压管线等周围拉警示绳和挂警示牌，所有人员严禁踩踏高压管线；（5） 施工中，如有异常情况，及时汇报并采取相应措施；（6） 各单位严格按设计要求施工，如出现意外，立即组织应急处理同时向主管单位汇报；（7） 运输和施工过程中严禁明火、严禁泄漏；（8） 施工中若误将施工液溅入皮肤等处时，应立即用清水冲洗；避免入口、眼等处时；（9） 施工期间涉及到安全和环保的具体问题，按照“甲方安全管理体系”中的有关规定执行。6.2环保要求（1） 现场备液要避免施工液外溢，防止污染环境；添加完化学品的容器不得倒置，防止残余化学品污染环境。（2） 施工完后剩余施工液由作业队负责回收，经处理后达到排放标准方可排放到指定地点，严禁任意排放。（3） 施工现场严禁乱扔垃圾、废弃物，生活垃圾、工业垃圾应分类集中按规定进行处理。 6.3应急预案启动时机本应急预案应在以下情况下启动：（1）火灾或爆炸；（2）恶劣天气。（3）人员触电事故。（4）人员急性中毒（食物或动、植物）事故。（5）机械伤害（含坠落）事故。6.4 应急组织及职责（1） 公司成立二级应急组织，即公司级应急指挥中心和作业队级应急小组。（2） 公司级应急指挥中心由管理者代表负责，作业队为常设机构。（3） 作业经理负责了解情况，做出紧急救援的决策，配置紧急救援所需的资源，必要时向总经理汇报情况，由总经理做出决策。（4） 作业队负责将紧急情况汇报给作业经理，待领导做出决策后实施紧急救援决策。同时，负责与政府有关部门（安全、环保、消防等）进行联络。（5） 作业队级应急小组由队长担任组长，队长不在时，由QHSE监督员行使组长职责。（6） 应急小组组长负责组织应急处理措施的实施并向上级主管部门报告情况。应急小组成员包括： QHSE监督员、技术员、作业队长等，其职责分别如下： QHSE监督员：负责应急处理人员、物资和交通工具的组织、调度以及对无关人员的疏散与隔离。同时，负责与当地政府安全主管部门、环保主管部门和专业消防机构的联系与配合。技术员：收集有关数据，提出与施工井有关的应急处理措施（如：开、关井，压井等）。同时，负责应急材料的提供。作业队长：负责应急处理措施的实施。附件一：SY-003井径向水力喷射作业危害分析表作业名称:SY-003井径向水力喷射作业编 号：作业地点:河南省襄城县石庙羊村作业时间：工作步骤潜在事故或危害预防措施负责人 1导向器下入1、沟通、配合不到位导致人员伤亡、设备损坏；2、作业人员的滑到，摔伤，碰伤等；1、作业前召开作业安全、检查设备的外观，作业人员的安全防护