完井课程设计.docx
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完井课程设计
完井工程课程设计
日期2012.6.15
目录
1基础数据1
2施工3
2.1施工目的3
2.2固井3
2.3射孔3
2.4压裂3
2.4.1压裂液配方及各种原料、添加剂用量3
2.4.2施工准备5
2.4.3作业设备6
2.4.4支撑剂6
2.5施工步骤6
2.5.1压前井下作业准备6
2.5.2压裂液的配制7
2.5.3压裂施工7
2.5.4排液7
2.5.5探砂面、冲砂7
2.5.6换井口装置8
2.5.7下完井管柱8
2.5.8环保治理、交井8
2.6施工过程8
3压裂曲线判读9
4质量保证要求10
5HSE要求11
5.1健康要求11
5.2安全要求11
5.3环保要求11
6完井资料的整理与提交12
7附录13
7.1计算过程13
7.1.1固井所需水泥浆计算13
7.1.2所需顶替液计算14
7.1.3射孔的孔数计算14
7.2附图15
1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
2011年11月11日
完井日期
2012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
801.0
23
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
139.7
800.0
N80
7.72
539
合格
联入(m)
人工井底(m)
短套管位置(m)
1.65
794.0
723.50-729.59
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
二1
739.0-744.0
5.0
18
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90.5m,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213m,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442.5m,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664.5m,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749m,以粉砂岩、细砂岩和中粒砂岩为主,其中739m-744m为5m后的煤层,煤层顶板733m-735m为2m厚的中粒砂岩,735m-739m为4m厚的粉砂岩,和煤层底板744m-749m是5m厚的粉砂岩。
太原组
底界深度794m,以泥岩、灰岩和粉砂岩为主。
2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
1.65-101
101
244.5
100
地面
二开
101-801
801
139.7
800
539
2.3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5m,射孔的总数为80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
(10-3μm2)
孔密
(孔/米)
孔数
(孔)
射孔枪型
煤层段
739.0-744.0
5.0
0.1
16
80
102枪弹
表2-4-2施工参数
破裂压力MPa
17.9
动态缝宽mm
32.0
支撑剂用量m3
50.0
闭合应力MPa
5.2
支撑缝宽mm
24.0
施工排量m3/min
8.0
动态缝长m
103.5
支撑缝高m
7.5
平均砂液比%
12.9
支撑缝长m
78.0
压裂液用量m3
760.0
施工最高水马力hp
4150
2.4.1压裂液配方及各种原料、添加剂用量
(1)压裂液配方
活性水:
清水+杀菌剂0.05%+0.5%KCl
表2-4-1-1原料、添加剂备料单
清水
760m3
杀菌剂
380Kg
氯化钾(KCl)
3800Kg
(2)配液顺序及说明:
①配液水质PH为6.5—7.5,机械杂质小于0.1%。
②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)
0
300
400
10
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
40
40
8
5.0
活性水
40
1.2
40.9
3
8
5.1
0.15-0.30mm石英砂
活性水
50
50
8
6.3
活性水
40
1.9
41.2
5
8
5.2
0.15-0.30mm石英砂
活性水
50
50
8
6.3
活性水
30
2.2
31.5
7
8
3.9
0.15-0.30mm石英砂
活性水
50
50
8
6.3
携砂液
400m3
活性水
50
4.5
54.2
9
8
6.8
0.45-0.90mm石英砂
32.6m3
活性水
50
6
55.4
12
8
6.9
活性水
45
5.0
49.1
11
8
6.1
活性水
50
6.5
55.9
13
8
7.0
活性水
55
6.1
60.8
11
8
7.6
活性水
50
4.5
53.6
9
8
6.7
活性水
50
5.0
54.2
10
8
6.8
0.90-1.20mm石英砂
10.7m3
活性水
35
4.2
38.7
12
8
4.8
活性水
15
1.5
15.8
10
8
2.0
顶替液
10m3
活性水
10
10
6
1.7
合计
710
48.6
701.3
92.8
2.4.2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
6
100BPM混砂车
辆
1
管汇车
辆
1
仪表车
辆
1
砂罐车
辆
5
10m3/辆
压裂液大罐
具
16
50m3/具
2.4.3作业设备
(1)40吨修井机1套;
(2)Ф118mm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)Ф73mm油管800m;
2.4.4支撑剂
(1)Φ0.15-0.30mm石英砂14.2m3
(2)Φ0.45-0.90mm石英砂32.6m3
(3)Φ0.90-1.20mm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Φ118mm×0.5m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739-744m。
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2~3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760m3。
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10-20KN,两次深度不超过0.5m;用0.5%KCl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
11时02分10秒至13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Φ0.45-0.90mm石英砂支撑剂32.6m3,平均施工携砂比10.7%。
施工排量8.1~8.2m3/min,破裂泵压18.0MPa,施工泵压18.0-15.2-22.0MPa,停泵压力22.1MPa。
11时02分20秒开始注入前置液,破裂压力17.9MPa。
11时22分注入压裂液50m3时开始以较低的携砂比(5%、6%)加入粒径Φ0.45-0.90mm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Φ0.45-0.90mm石英砂支撑剂2.9m3。
施工排量8.0~8.1m3/min,施工泵压18.0~15.2~19.5MPa。
11时31分20秒开始以10%的携砂比正式加入石英砂支撑剂。
11时01分50秒开始注入顶替液,施工排量7.9~8.0m3/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。
12时12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
8.0
300
400
10
710
32.6
10.7
43.3
12.9
施工
7.9~8.2
301
402
9.6
712.6
33.1
11.2
44.3
13.1
3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10min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。
5HSE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)
①水分析报告
②压裂液主要添加剂检验报告
③支撑剂室内评价报告
(3)压裂资料(一式两份,压后现场立即提交一份)
①压裂施工记录(人工记录数据)
②压裂施工原始记录数据及曲线(电子版)
(4)作业资料(一式两份,现场提交)
①施工日报表(单井装订)
②油管、抽油杆记录
③排采管柱示意图
(5)射孔资料(现场提交)
射孔记录(一式两份)
(6)总结报告(一式十份,压后15日送交一份送审稿)
压裂作业施工总结
(7)计算机光盘(作业完后送交)
①压裂施工及测压降数据。
(ASCII、二进制格式,一份)
②总结报告光盘。
(一份)
7附录
7.1计算过程
7.1.1固井所需水泥浆计算
(1)一开固井所需水泥浆计算:
式中:
—一开固井所需水泥浆的体积;
—固井所用水泥浆的密度,取1.85g/cm3;
—一开所用钻头直径;
—一开所用套管直径;
—一开水泥浆固井高度;
—一开固井所需水泥浆质量。
代入相应数据可得一开固井所需水泥浆的质量为:
kg
(2)二开固井所需水泥浆计算:
式中:
—二开固井所需水泥浆的体积;
—固井所用水泥浆的密度,取1.85g/cm3;
—二开所用钻头直径;
—二开所用套管直径;
—二开水泥浆固井高度;
—二开固井所需水泥浆质量。
代入相应数据可得二开固井所需水泥浆的质量为:
kg
7.1.2所需顶替液计算
压裂所需顶替液的要求是不能过顶替,一般是所计算顶替液量的90%。
由此可得所需顶替液量为:
式中:
—所需顶替液的体积;
—井筒的最终内径;
—煤层埋深;
代入数据可得:
7.1.3射孔的孔数计算
由于射孔时按90度螺旋相位射孔,射孔的孔密为16孔/米,煤层厚度为5米,因此射孔的孔数为80孔。
7.2附图
图7-1井身结构图
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- 课程设计