鹤煤1油层套管固井设计最后方案

1、 井别：煤层气探评井 套管类型：油层套管鹤煤1井139.7mm套管固井施工方案预设计中国石油天然气股份有限公司大庆油田有限责任公司井 号： 鹤煤1 套管类型： 油层套管 设计单位：大庆钻井生产技术服务一公司固井设计中心 设 计 人： 苏海光 日期： 2010年1月22日 设计单位审核人 ： （签字） 日期： 设计单位技术负责人 ： （签字） 日期： 井下地质大队技术负责人： （签字） 日期： 井下作业公司审核人 ： （签字） 日期： 勘探分公司批准人： （签字） 日期： 目 录1设计依据12 固井工艺选择与要求33 套管柱设计34 固井水泥浆及施工参数设计44.1 方案一：双级注固井工艺（推荐

2、使用）4水泥浆配方及隔离液4注水泥设计5施工水泥浆的防漏5水泥用量设计6替浆量计算7环空返速与顶替排量选择7注入流体数量、施工排量及时间74.1.7 注水泥施工工序及参数控制84.2 方案二：常规固井工艺（参考方案）9水泥浆配方及冲洗液9注水泥设计9施工水泥浆的压稳与防漏9水泥用量设计10替浆量计算10环空返速与顶替排量选择11注入流体数量、施工排量及时间114.2.7 注水泥施工工序及参数控制115 固井施工前准备125.1 井眼井场准备125.2 下套管125.3 固井主要设备准备125.4 固井材料准备126 固井施工应急预案137 水泥浆候凝与胶结测井138 健康、安全与环保149 固

3、井作业提交资料要求14附表1井径数据:151设计依据固井工程设计依据：鹤煤1井实钻资料；中国石油天然气股份有限公司勘探与生产分公司固井技术规定和相关石油行业标准。1.1 地质和地理资料 设计井深：1200 m；完钻井深 1200m；井别：煤层气探评井 ；井型：直井 ；1.1.2地层孔隙压力、破裂压力数据井深m孔隙压力当量密度g/cm3破裂压力当量密度g/cm3备注12001.01.05（钻井液密度）地层压漏试验数据本井用清水开钻，随钻随漏，随漏随堵，井内钻井液密度最高为1.05 g/cm31.1.3井底静止温度和循环温度 井底静止温度循环温度钻井液出口 理论计算-实际测量-291.2 钻井资料

4、 井深(本次钻进)： 1200m；套管层次：油层套管 1.2.2 井身结构套管程序井眼尺寸mm井深m套管尺寸mm套管下深m阻流环位置m水泥返深m表层套管39328273.127-地面油层套管215.91200139.711951185地面.1 井身结构剖面图井身结构剖面常规固井时不下双级箍双级箍420m（一级水泥面）浮箍(1185m)393mm钻头, 钻深28m273.1mm套管, 下深27m215.9mm钻头, 钻深1200m139.7mm套管,下深1195m浮鞋（1195m）二级水泥面地面 完钻及洗井时钻井液性能要求项目密度g/cm3粘度s滤失0.7MPa滤失3.5MPa泥饼mm摩擦系数切

5、力10s切力10mim含砂%PH值完钻时1.25603.50.5360.39固井前1.2550-553.50.5360.391.2.4井身质量主要数据1.2.4.1井径数据平均井径（mm）平均井径扩大率()最大井径(mm)最小井径(mm)26020260254.761.2.5 钻井复杂情况描述1.2.5.1 起下钻遇阻、遇卡与落物无1.2.5.2 井塌与漏失 本井地质情况复杂，裂缝存在于各个地层中，使得本井在钻进过程中有漏失现象。1.2.5.3 溢流、井涌、井喷、油气上窜速度等无1.2.5.4 其它无2 固井工艺选择与要求由于本井煤气层易坍塌，在钻进过程中使用密度为1.05 g/cm3的钻井液

6、有漏失现象，考虑采用两种固井工艺：第一种是采用双级注固井工艺，使用低密度水泥浆进行连续两次封固；第二种是采用常规固井工艺，使用低密度水泥浆进行一次性封固。鉴于本井的实际情况，和现有的低密度水泥浆控制能力，无论采用哪种方法，都存在固井漏失的风险，为了尽可能地多提高有效封固段长度，固井建议采用双级注水泥固井工艺，双级箍下深定在目的层顶以上50-100m，实际下深控制在420m处。一级、二级固井均使用低密度水泥浆体系，和低返速防漏顶替等。 g/cm3，为此，必须在完钻后进行堵漏处理，确定完井钻井液密度达到1.25 g/cm3以上而且循环洗井不漏失方可进行固井施工。3 套管柱设计3.1 套管柱强度设计

7、条件套管尺寸mm螺纹类型套管下深m钻井液密度g/cm3下一层套管漏失面深度m深度m钻井液密度g/cm3139.7LTC11951.25-3.2 套管柱强度设计结果井段自m井段至m段长m钢级壁厚mm螺纹类型单位重量N/m段重 kN累重kN 安全系数抗 挤抗内压抗 拉012001200N807.72LTC248.13297.76297.762.873.726.193.3套管串结构管柱名称下深m长度m内径mm备注套管420420124.3常规固井时不下入双级箍双级箍421.51.5124.3套管1185763.5124.3浮箍1185.50.5124.3套管11959.5124.3浮鞋1195.50

8、.5124.33.4 井下工具强度性能参数井下工具名称型号螺纹类型性能参数双级箍-具体见供货商使用说明和操作程序3.5 扶正器位置和数量井段m类型型号扶正器数量自至01200-80只3.6 套管伸长与回缩计算套管伸长量固井后套管回缩伸长量（m）建议井底留口袋长度（m）回缩距（m）建议井口垫吊卡个数0.243-5-4 固井水泥浆及施工参数设计 4.1 方案一：双级注固井工艺（推荐使用）水泥浆配方及隔离液4.1.1.1水泥浆配方注水泥级别井段 m水泥浆配方一级420-1200G级+7%微珠+8%微硅+7%ZJ102+分散剂+缓凝剂二级0-420G级+7%微珠+8%微硅+7%ZJ102+分散剂4.1

9、.1.2分井段水泥浆性能要求注水泥级别一级二级井 段 (m)420-12000-420密 度 (g/cm3)1.551.55造浆率 (m3/T)1.131.13需水量 (m3/T)0.60.6流动度 （mm）220220稠化实验初始稠度 (Bc)1515实验温度 （）383050BC稠化时间（min）180（前导240）150滤失量,7MPa×30min (ml)5050自由水 (%)1.41.4抗压强度4548h （MPa）8472h （MPa）1284.1.1.3隔离液配方及用量项目一级二级配方清水清水密度（g/cm3）1.01.0隔离高度（m）80100注入量（m3）3.03.

10、76注水泥设计4.1.2.1施工水泥浆的防漏一级施工水泥浆的防漏完钻后进行堵漏处理，使钻井液密度达到1.25 g/cm3以上，循环洗井不漏失方可进行固井施工。按钻井液密度1.20 g/cm3循环不漏计算施工阶段井深m井底计算压力MPa井底压力当量井底孔隙压力MPa井底破裂压力MPa安全提示循环洗井120014.41.21215安全碰压后瞬时120016.81.41215漏失水泥浆失重120013.741.151215安全注：注入前导缓凝水泥浆7.5m3，高度为200m。保证候凝时压稳。按钻井液密度1.25 g/cm3循环不漏计算施工阶段井深m井底计算压力MPa井底压力当量井底孔隙压力MPa井底

11、破裂压力MPa安全提示循环洗井1200151.251215安全碰压后瞬时120016.971.411215漏失水泥浆失重120013.881.161215安全注：注入前导缓凝水泥浆7.5m3，高度为200m。保证候凝时压稳。4.1.3水泥用量设计4.1.3.1封固段井眼容积计算级别封固井段m段长m段平均井径mm井眼容积L套管外容积L环形容积L一级420-120078026041412.511955.7629456.74二级0-420420259.6622240.26437.7215802.484.1.3.2一级施工不同顶替效率下的水泥面预测项目按设计水泥量计算按设计水泥量附加20%计算顶替效率

12、(%)100959085100959085对应返深（m）42037933328226421516099比预计多返（m）04187138156205260321比预计多返（m3）01.553.285.215.887.739.8112.114.1.3.3水泥用量设计级别井段m密度g/cm3设计水泥量附加%附加后水泥量m3Tm3T一级420-12001.5529.6626.22035.5931.5二级0-4201.5515.8142519.7517.5注：1.一级水泥塞量为 205.21L，水泥量中已经考虑。2.施工时按实际井径计算注水泥浆量，附加量按实际计算结果重新考虑。3.二级施工见隔离液后停止

13、注水泥，进行顶替作业。4.1.3.4混配水泥浆用水设计级别配方井段 m用水 m3一级G级+7%微珠+8%微硅+7%ZJ102+分散剂+缓凝剂420-120018.9二级G级+7%微珠+8%微硅+7%ZJ102+分散剂0-42010.54.1.4替浆量计算序号管柱名称长度内径内容积1套管420124.265093.332双级箍1.5124.2618.193套管763.5124.269258.95一级施工替浆总量:14.37 （m3）； 二级施工替浆总量:5.09 （m3）4.1.5环空返速与顶替排量选择项目排量依据一级二级排量m3/min管外m/s排量m3/min管外m/s注灰水泥浆未出套管时（

14、按洗井排量注入）1.60.711.60.711.40.621.40.62水泥浆出套管时（按塞流排量注入）1.20.531.20.531.00.451.00.45顶替环空按塞流顶替0.80.351.00.451.00.451.20.531.20.531.40.624.1.6注入流体数量、施工排量及时间施工内容注入液性能排量m3/min注入量m3压力MPa施工时间min名称密度g/cm3单项分段合计装水泥头-2525管线试压清水1.0-15/2055隔离液清水1.01.03.0-33注水泥浆G级+7%微珠+8%微硅+7%ZJ102+分散剂+缓凝剂1.551.414.4-10.343.51.221.

15、2-17.7压胶塞清水1.00.51-2替钻井液钻井液1.251.211.37-9.5碰 压清水1.00.526.44试 压清水1.0-1555二级施工投重力塞-10-打开循环-82-循环泥浆钻井液-40-水泥浆达到初凝，进行二级固井施工隔离液清水1.01.03.76-3.763.76注水泥浆G级+7%微珠+8%微硅+7%ZJ102+分散剂1.551.45.1-3.622.51.214.7-12.3压胶塞清水1.00.51-2替钻井液钻井液1.251.23.1-2.6碰 压清水1.00.51-2座 封清水1.0-20554.1.7 注水泥施工工序及参数控制4.1.7.1 接水泥头具备固井条件后

16、，停泵卸下循环接头，安装仪表和注、替管线。从停泵到试压不超过25min。4.1.7.2 管线试压注水泥管线试压15MPa，替钻井液管线试压20MPa，稳压1min为合格。4.1.7.3 注隔离液由1台车按设计注入5.67m3, 平均排量控制在1.0m3/min左右。4.1.7.4 注水泥浆由2台水泥车注入G级+7%微珠+8%微硅+7%ZJ102+分散剂+缓凝剂水泥浆35.6 m3, 其中前导缓凝水泥浆7.5 m3,单点密度控制在1.50-1.60g/cm3之间, 平均密度控制在 1.53-1.57g/c m3，在水泥浆未出套管前，即在注入量达到14 m3以前的排量控制在1.4m3/min左右；

17、在水泥浆出套管后（14 m3）的排量控制在1.0-1.2m3/min。4.1.7.5 压胶塞在2分钟内完成，注入清水1.0 m3。4.1.7.6 替钻井液使用一台水泥车替钻井液11.37 m3，密度为1.25g/cm3，要求开泵平稳、起速平缓，使用塞流顶替，排量控制在1.0-1.2m3/min，当压力升起后，缓缓将排量降至0.8-1.0m3/min，压力控制在12 MPa以内。余留 2 m3用清水求碰压，在4分钟内完成。4.1.7.7 套管试压试压15MPa，5分钟不降，敞压。投入重力塞，当重力塞落到双级箍上以后缓慢加压打开双级箍，循环钻井液，洗出双级箍以上多余水泥浆，井队做好洗出的多余水泥浆

18、的排污准备工作，待一级水泥浆达到初凝后，继续进行二级固井施工。投入重力塞及打开双级箍整个操作过程严格按双级箍操作说明执行，现场操作由双级箍销售厂家指导进行。4.1.7.8 注隔离液由1台车按设计注入3.76m3, 平均排量控制在1.0m3/min左右。4.1.7.9 注水泥浆由2台水泥车注入G级+7%微珠+8%微硅+7%ZJ102+分散剂水泥浆19.8 m3, 单点密度控制在1.50-1.60g/cm3之间, 平均密度控制在 1.53-1.57g/c m3，在水泥浆未出套管前，即在注入量5.1m3以前的排量控制在1.4m3/min左右；在水泥浆出套管后（5.1 m3）的排量控制在1.0-1.2

19、m3/min。4.1.7.10 压胶塞在2分钟内完成，注入清水1.0 m3。4.1.7.11 替钻井液使用1台水泥车先替钻井液3.1m3，密度为1.25g/cm3，要求开泵平稳、起速平缓，排量控制在1.2 m3/min左右，压力控制在12 MPa以内。余留 1 m3用清水求碰压，在2分钟内完成。4.1.7.12 套管试压试压20MPa，5分钟不降，敞压。4.2 方案二：常规固井工艺（参考方案）水泥浆配方及冲洗液4.2.1.1水泥浆配方井段 m水泥浆配方0-1200G级+7%微珠+8%微硅+7%ZJ102+分散剂+缓凝剂4.2.1.2分井段水泥浆性能要求井 段 (m)0-1200密 度 (g/c

20、m3)1.55造浆率 (m3/T)1.13需水量 (m3/T)0.6流动度 （mm）220稠化实验初始稠度 (Bc)15实验温度 （）3850BC稠化时间（min）（前导220）150滤失量,7MPa×30min (ml)50自由水 (%)1.4抗压强度4548h （MPa）872h （MPa）124.2.1.3隔离液配方及用量项目隔离液配方清水密度（g/cm3）1.0隔离高度（m）150注入量（m3）5.67注水泥设计.1施工水泥浆的压稳与防漏破裂压力系数按1.25计算（堵漏后）施工阶段井深m井底计算压力MPa井底压力当量井底孔隙压力MPa井底破裂压力MPa安全提示循环洗井1200

21、151.251215安全碰压后瞬时120018.61.551215漏失水泥浆失重1200121.01215安全4.2.3水泥用量设计4.2.3.1封固段井眼容积计算封固井段m段长m段平均井径mm井眼容积L套管外容积L环形容积L0-12001200259.8863652.218393.4845258.724.2.3.2施工不同顶替效率下的水泥面预测项目按设计水泥量计算按设计水泥量附加20%计算顶替效率(%)100959085100959085对应返深（m）0地面地面地面地面地面地面地面比预计多返（m）063133212240316400494比预计多返（m3）02.385.0289.0511.9

22、215.0918.634.2.3.3水泥用量设计井段m密度g/cm3设计水泥量附加%附加后水泥量m3Tm3T0-12001.5545.4640.22054.648.3注：1、水泥塞量为 205.21L，水泥量中已经考虑。 2、施工时按实际井径计算注水泥浆量，附加量按实际计算结果重新考虑。4.2.3.4混配水泥浆用水设计配方井段 m用水 m3G级+7%微珠+8%微硅+7%ZJ102+分散剂+缓凝剂0-1200294.2.4替浆量计算序号管柱名称长度内径内容积1套管1185124.2614370.47替浆总量:14.37 （m3）4.2.5环空返速与顶替排量选择项目排量依据一级二级排量m3/min

23、管外m/s排量m3/min管外m/s注灰水泥浆未出套管时（按洗井排量注入）1.60.711.60.711.40.621.40.62水泥浆出套管时（按环空塞流注入）1.20.531.20.531.00.451.00.45顶替按环空塞流顶替0.80.351.00.451.00.451.20.531.20.531.40.624.2.6注入流体数量、施工排量及时间施工内容注入液性能排量m3/min注入量m3压力MPa施工时间min名称密度g/cm3单项分段合计装水泥头-2525管线试压清水1.0-15/2055隔离液清水1.01.03.0-33注水泥浆G级+7%微珠+8%微硅+7%ZJ102+分散剂+

24、缓凝剂1.551.414.4-10.359.31.240.2-33.5压胶塞清水1.00.51-2替钻井液钻井液1.251.211.37-9.5碰 压清水1.00.526.44试 压清水1.0-15554.2.7 注水泥施工工序及参数控制4.2.7.1 接水泥头具备固井条件后，停泵卸下循环接头，安装仪表和注、替管线。从停泵到试压不超过25min。4.2.7.2 管线试压注水泥管线试压15MPa，替钻井液管线试压20MPa，稳压1min为合格。4.2.7.3 注隔离液由1台车按设计注入3m3, 平均排量控制在1.0m3/min左右。4.2.7.4 注水泥由2台水泥车注入G级+7%微珠+8%微硅+

25、7%ZJ102+分散剂+缓凝剂水泥浆54.6 m3 ,单点密度控制在1.50-1.60g/cm3之间, 平均密度控制在 1.53-1.57g/c m3，在水泥浆未出套管前，即在注入量达到14 m3以前的排量控制在1.4m3/min左右；在水泥浆出套管后（14 m3）的排量控制在1.0-1.2m3/min。4.2.7.5 压胶塞在2分钟内完成，注入清水1.0 m3。4.2.7.6 替钻井液使用一台水泥车替钻井液11.37 m3，密度为1.25g/cm3，要求开泵平稳、起速平缓，使用塞流顶替，排量控制在1.0-1.2m3/min，当压力升起后，缓缓将排量降至0.8-1.0m3/min，压力控制在1

26、2 MPa以内。余留 2 m3用清水求碰压，在4分钟内完成。4.2.7.8 套管试压试压15MPa，5分钟不降，敞压5 固井施工前准备5.1 井眼井场准备5.1.1 完钻电测后,井队必须使用原钻柱结构带新钻头下钻通井。5.1.2 对缩径、阻卡、存砂桥井段进行划眼，达到畅通无阻。5.1.3 调整好钻井液性能，要求钻井液密度在固井施工作业前达到1.25 g/ m3，保证满足完井固井要求。5.1.4 下套管前充分洗井，振动筛上无砂砾，井壁干净，保证井眼畅通、无砂和管串顺利下入。 5.1.5认真检查井架、底座、提升、动力、循环系统，保证运转正常；校准指重表、泵压表及扭矩仪，保证灵敏好用。5.2 下套管

27、5.2.1 到井套管必须认真检查、通径、丈量、排序，保证入井管串满足工程、地质要求。5.2.2 按设计要求进行下套管作业和卡放套管扶正器。5.2.3 下套管使用专用的套管钳，按规定最佳扭矩进行紧扣；套管丝扣连接使用钻井要求的合格的螺纹密封脂。5.2.4 每下30根套管灌一次泥浆，并按规定在大井眼井段循环泥浆一周以上。下套管过程要循环两次以上，循环点为600m, 900m,循环排量1.6m3/min循环一周以上，保证套管顺利下入。5.2.5 下套管过程中要有防护措施，严禁杂物落入套管内。5.2.6 下完套管后，要充分洗井，保证井眼干净、畅通。5.3 固井主要设备准备名称型号、规格数量（台）注水泥

28、GJC100-30或GJC40-172压胶塞、求碰压GJC100-301替浆GJC100-301灰罐（车）按需流量计车1锅炉车25.4 固井材料准备序号名称规格、型号数量备注1水泥G级低密度65吨2微珠4.55吨3微硅5.2吨4双级箍一套由井下作业公司负责提供（双级注固井时使用）5固井用水清水（30）60方6 固井施工应急预案在固井施工过程中，如果出现意外情况，要及时采取措施，尽可能保证地面施工顺利进行，确保固井质量。6.1 固井施工中如果发生计量失败，注水泥要以固井水泥车自身计量为准，以灰罐剩余灰量及用水量作为辅助计量。替泥浆以由钻井队泥浆泵累计冲数所得替量为准，以泥浆池液面变化为辅助计量。

29、如果是计量存在误差，超量还不碰压，要综合考虑压力变化情况以及油底的位置，决定求碰量。6.2 替泥浆时如果出现压力异常情况，要根据压力变化情况做出准确判断。如压力突然降低，要首先考虑是否出现上部套管短路，可以通过校悬重来判断。如后期压力突然升高，首先判断是否提前碰压，可根据替泥浆总量及计量情况来判断，如不是，为避免压漏地层，应该降低排量继续顶替直到碰压。6.3 注水泥过程中如果一台固井水泥车出现故障，失去注水泥能力，首先要考虑使用备用水泥车；在没有备用水泥车的情况下，使用求碰压水泥车注水泥。要求固井施工指挥摆车合理，保证车辆能够互换。6.4 固井注灰施工过程中发生漏失现象时，要根据漏失程度由甲方

30、技术人员决定是否停注拔套管堵漏处理或继续减排量注灰施工。替泥浆过程中发生漏失，要降低顶替排量，同时仔细观察泥浆池液面变化情况判断漏失量。6.5 做好上井车辆保养，锅炉车备足足够油、用水和蒸汽管线，保证施工前和施工中充分预热保温。6.6 固井施工中出现重大事故时，如火灾、井喷失控等，要求固井施工人员按照事先指定的逃生路线撤离井场。7 水泥浆候凝与胶结测井7.1 固井后要敞压候凝，若浮箍浮鞋失灵，计算管内外压差，憋压候凝。7.2 根椐本井水泥浆体系实验结果，固井后72小时后方可进行固井质量检测。7.3 固井质量检测采用声波变密度测井，胶结程度中等以上为合格。8 健康、安全与环保8.1 国家、当地政府有关健康、安全与环境保护法律、法规的相关文件8.2 石油天然气钻井健