钻井施工技术总结报告地面煤层气勘探井参数测试Word下载.docx

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附表三JPC－01井生产套管数据表

附表四JPC－01井表层套管固井数据

附表五JPC－01井生产套管固井数据

1前言

JPC-01井是铜川矿务局与煤炭科学研究总院西安研究院合作开发的一口煤层气参数+生产试验井。

钻井施工的主要目的是获取目标层（侏罗系中统延安组3煤、4-2煤层及小街砂岩）与煤层气地质及生产相关的参数（包括煤层埋深、厚度，煤岩煤质特征、割理及裂隙发育程度、含气量、含气饱和度、等温吸附曲线、渗透率、储层压力、地应力、煤层顶底板岩石物理力学性质等），同时完成生产套管的下入及固井作业，为下一步射孔、压裂、试气等工作创造条件，为本区煤层气开发工作提供评价及参考依据。

钻井工程由XX地质勘察工程公司承担，具体包括该井的钻探、录井、绳索取心、下套管、固井、测井以及协助西安院完成采样、试井等工作。

工程自2008年10月5日开钻，2008年11月1日完钻，完钻深度628m，随后进行地球物理测井作业，下入Φ139.7mm生产套管并固井，侯凝至2008年11月5日进行声幅测井和套管试压后完井。

施工过程中，严格按照相关国家、行业规范及钻井施工设计进行施工，动态监测钻井液性能及施工材料质量，采取了各种保护煤储层的措施，保证了井身质量、取心质量、录井质量及固井质量，圆满地完成了钻井施工任务。

2工程概况

2.1位置与交通

JPC-01井位于黄陇侏罗纪煤田焦坪矿区，矿区地处陕西省中部，南距西安市约70km，距西安咸阳国际机场约75km，西安至黄陵高速公路穿境而过，咸铜、梅七两条支线铁路与陇海大动脉相连，交通十分便利。

该区处于关中平原向陕北黄土高原的过渡地带，属暖温带大陆性气候，年均降水量555.8～709.3mm，年均气温8.9～12.3℃，冬季寒冷，夏季炎热。

2.2钻井地质

该井钻遇的地层自上而下为：

第四系（Q），白垩系下统华池组（K1h）、洛河组（K1l）及宜君组（K1y），侏罗系中统直罗组（J2z）及延安组（J2y），侏罗系下统富县组（J1f），三叠系上统永坪组（T3y）。

地层分层及厚度数据详见表2.1。

表2.1JPC-01井钻遇地层划分表

地层

底界深度

（m）

厚度

界

系

统

组

新生界

第四系Q

2.80

中生界

白垩系（K）

下统（K1）

华池组（K1h）

53.40

50.60

洛河组（K1l）

393.40

340.00

宜君组（K1y）

424.65

31.25

侏罗系（J）

中统（J2）

直罗组（J2z）

477.40

52.75

延安组（J2y）

561.05

83.65

下统（J1）

富县组（J1f）

572.82

11.77

三叠系（T）

上统（T3）

永坪组（T3y）

628.00

55.18

揭露地层特征：

①第四系（Q）：

井深0～2.80m，厚2.80m。

灰黄色粘土、亚粘土，含钙质结核。

与下伏地层呈角度不整合接触。

②白垩系下统华池组（K1h）井深2.80～53.40m，厚度50.60m。

岩性以灰黄色中、细砂岩，灰黄色、紫红色粉砂岩为主。

与下伏地层呈整合接触。

③白垩系下统洛河组（K1l）：

井深53.40～393.40m，厚度340.00m。

上部为杂色砾岩，灰色粗粒砂岩，棕红色粉砂岩，中部为棕红色厚层细粒砂岩与粗粒砂岩交互出现，下部为棕红色厚层中、细粒砂岩，夹薄层灰色砂质泥岩。

④白垩系下统宜君组（K1y）：

井深393.40～424.65m，厚度31.25m。

岩性为紫红色、杂色砾岩，棕红色细粒砂岩及砂质泥岩。

砾石成份以灰岩为主，少量石英岩，泥钙质胶结，含大量暗色矿物碎屑。

与下伏地层呈假整合接触。

⑤侏罗系中统直罗组（J2z）：

井深424.65～477.40m，厚度52.75m。

下部为紫灰色、浅灰色含砾粗砂岩，中上部主要由棕红色粉砂岩、细砂岩组成，夹薄层砂质泥岩及泥岩。

⑥侏罗系中统延安组（J2y）：

井深477.40～561.05m，厚度83.65m。

本组为主要含煤地层，上部以深灰色泥岩、砂质泥岩与灰色粉砂岩、细粒砂岩不等厚互层，3煤层位于该段；

下部主要由灰色中、粗粒石英砂岩（俗称小街砂岩，即K2标志层），灰色粉砂岩及4-2煤组成。

与下伏地层呈不整合接触。

⑦侏罗系下统富县组（J1f）：

井深561.05～572.82m，厚度11.77m。

钻孔揭露断层破碎带，岩性主要为泥岩，粉砂岩，上部为紫红色，下部为灰绿色，裂隙极发育，裂隙面近直立，为泥质充填，局部见角砾岩，直径为5-10mm，岩心破碎，具滑面，揉皱现象严重，风化易碎。

⑧三叠系上统永坪组（T3y）：

井深572.82～628.00m，厚度55.18m。

岩性为浅灰色、灰绿色细粒砂岩、粉砂岩、砂质泥岩，该组地层未钻穿。

2.3钻井技术要求

完钻井深以校核后钻具实长为准。

井身质量符合表2.2中的规定。

表2.2井身质量要求

井段

井斜（º

）

最大水平位移（m）

最大全角变化率

（º

/25m）

井径平均扩大率（％）

0-500

≤2

≤10

≤1.3

全井

<

20

500-井底

≤2.5

≤20

煤层段

35

3钻井施工情况

3.1设备及人员配制

XX地质勘察工程公司对该项目非常重视，由公司煤勘分公司经理出任项目经理，项目部全力配合甲方监理开展工作，施工过程中遇到问题及时与监理人员通报、协商，落实重大技术措施和质量保证措施，并保证施工单位工序衔接，协作配合。

参加施工的主要人员见表3.1。

表3.1主要施工管理人员表

职务

姓名

年龄

职称

备注

项目经理

潘玉东

42

工程师

分公司经理

技术负责

刘红军

分公司总工

井队长

胡长勤

41

高级工

气测负责

闫松涛

固井负责

XX

测井负责

36

为确保钻井工程的顺利实施，在施工准备阶段，对施工中所使用的主要设备进行检修、维护、保养，对所使用的仪器、仪表进行检查、标定，保证了施工不因设备故障而长时间中断，保证了施工数据准确、可靠。

施工中所使用的主要设备、仪器见表3.2。

表3.2主要施工设备、仪器

序号

名称

型号

出厂日期

备注

1

钻机

TSJ2000

2001-01

石家庄煤机厂制造

2

井架

27mA型/50T

宝鸡石油机械厂制造

3

天车

50T

2000-01

通化石油机械厂制造

4

游动滑车

5

大钩

6

水龙头

7

钻井泵

TWB850/50

2003-10

8

动力机

12V135/240HP

2003-06

无锡动力集团

9

发电机组

4135/50KW

上海柴油机厂

10

单点测斜仪

郑州仕奇公司

11

泥浆测试仪

NY-1

2005-01

上海地质仪器厂

3.2施工过程及管理

2008年10月5日钻机安装完毕，经西安院铜川项目部及现场监理验收后于当日18:

30正式开钻，10月10日井深35.23m开始下表层套管，共下入J55钢级、规格Φ244.5×

8.94mm油井套管（包钢公司产）3根，套管总长35.33m，下深35.23m，套管上面高于地面0.10m。

下完套管后由钻井队采用泥浆泵进行表层套管固井作业，固井水泥返至地面。

2008年10月12日，经验收合格后下入Φ215.9mmPDC钻头开始二开钻进。

10月20日钻至井深477.20m经地质人员判层已进入侏罗系中统延安组，与甲方监理沟通后，起钻丈量钻具、调整泥浆准备取心，10月21日采用半合管绳索取心钻具开始取心，10月23日钻遇3煤层，录井3煤层位于井深506.85～512.35m，煤层进尺5.50m，收获率平均为96.7%，共采煤柱及解吸样11个。

10月27日钻遇4-2煤层，录井4-2煤层位于井深540.94～554.65m，煤层进尺13.71m，收获率平均为97.4%，共采煤柱及解吸样18个，煤心无烧损、污染现象，符合采样要求。

对目的煤层顶底板也按设计要求采力学样。

由于该井井壁掉块比较严重，现场人员请示甲方后决定将试井工作放至完井后进行。

取心至井深575.12m丈量钻具起钻，开始无心钻进，11月1日7时30分达到设计层位后完钻，完钻井深为628.00m（4-2煤层以下73.35m），充分循环钻井液后丈量钻具起钻，JPC-01井完钻。

2008年11月1日10时30分至13时由河南煤炭地质勘察研究院进行完钻测井

2008年11月1日15时30分测井后下入N80钢级，规格为Φ139.7×

7.72mm套管（天津产）共计58根，套管总长626.79m，下深626.49m。

2008年11月2日1时30分，经充分循环钻井液后由山东阳信北鹏中原煤层气固井队进行固井。

2008年11月5日，由河南煤炭地质勘察研究院进行固井质量检查测井。

测井后由山东阳信北鹏中原煤层气固井队采用固井车进行了试压。

最后整理井场，JPC-01井完井，详细的钻井日志见附表一。

3.3钻井基本数据

井名：

JPC-01井

井别：

煤层气参数+生产试验井

井型：

直井

地理位置：

陕西省铜川市下石节矿2号风井附近

构造位置：

新民村向斜轴部

井位座标：

X=3902665.349Y=36573701.898H=1443.645m

设计井深：

625m完钻井深：

628.00m完井井深：

615.00m

目的层：

3煤层位置506.91～512.40m4-2煤层位置541.20～554.36m

小街砂岩位置519.50～526.65m

完钻层位：

三叠系上统永坪组

完井方法：

套管完井

开钻日期：

2008年10月5日

完钻日期：

2008年11月1日

完井日期：

2008年11月5日

钻井周期：

26.6天

完井周期：

30.7天

平均机械钻速：

1.93m/h

平均钻机月速：

613.88m/台月

井身结构：

Φ311.15mm×

（0～35.23）m＋Φ215.9mm×

（35.23～628.00）m

套管程序：

Φ244.5mm×

（-0.10～35.23）mΦ139.7mm×

（-0.30～626.49）m

4钻井技术工艺

4.1井身结构、钻具组合及钻进参数

4.1.1井身结构

该井采用二开井身结构，见图4-1。

图4-1井身结构示意图

一开：

井段0～35.23m。

采用Φ311.15mm钻头施工成井，下入J55钢级，规格为Φ244.5×

8.94mm油井套管，套管总长35.33m，下深35.23m，套管上面高于地面0.10m，固井水泥返至地面。

二开：

井段35.23～628.00m。

采用Φ215.9mm钻头施工成井，完钻测井后下入N80钢级，规格Φ139.7×

7.72mm套管，套管总长626.79m，下深626.49m，套管上面高于地面0.30m，下入扶正器10组，标志管位于井深489.51～493.68m，阻流环位于井深616.21m。

据固井质量检查测井资料，遇阻井深615.00m，固井水泥返至井深190.15m，至3煤层以上316.70m。

4.1.2钻具组合及钻进参数

该井使用的钻具组合及钻井参数见表4.1、表4.2。

表4.1JPC-01井钻具组合表

施工阶段

钻进井段（m）

钻具组合

一开

0～35.23

121/4＂钻头+61/4＂钻铤×

3根+方钻杆

二开无心段

35.23～477.20

81/2＂钻头+61/4＂钻铤×

10根+5＂钻杆+方钻杆

绳索取心钻进

477.20～575.12

81/2＂钻头+5＂绳索式半合管取心工具+5＂钻杆+方钻杆

575.12～628.00

表4.2JPC-01井钻井参数表

钻压（KN）

转速（r/min）

泵排量（l/s）

泵压（MPa）

20-22

52-84

14

1-2

45-60

84

3-4

40

二开取心段

70

4.2钻井液与护壁技术

该井钻井液的性能情况见表4.3。

一开为较高粘度和密度的钻井液，泥浆材料以粘土粉、CMC、火碱为主，主要解决大口径钻进的岩屑携带和井壁保护问题。

钻井液密度1.13-1.15g/cm3，粘度31-34s。

二开为低固相钻井液，为了能有效的携带岩屑和保护井壁，加入适量火碱和CMC，以达到安全、高效钻进的目的，钻井液密度1.06-1.08g/cm3，粘度18-24s。

在接近延安组时停止加入化学处理剂，为防止较高的钻井液液柱压力对煤层的伤害，控制钻井液密度为1.05-1.06g/cm3，粘度18-21s，实现钻井液对储层的保护要求。

表4.3JPC-01井钻井液性能表

取样井深（m）

密度（g/cm3）

漏斗粘度（s）

pH值

API

含砂量（%）

失水（ml）

泥饼（mm）

1.13-1.15

31-34

8-9

20-21

2-4

1.06-1.08

18-24

10-18

1.8-3

0.02-0.03

477.20～628.00

1.05-1.06

18-21

16-19

1.7-2

4.3井身质量控制技术

（1）把好设备安装质量关，保证天车、转盘中心、井口一条线。

（2）采用了合理的防斜钻具组合，确保井眼打直。

（3）严格按设计要求跟踪测斜，每50m测斜一次，井斜异常时加密测量，及时监测井斜情况，确保井身质量。

（4）一开、二开钻进适当控制钻压且给压均匀，钻压、转速等参数科学合理，三班一致，防止打斜。

在采取以上防斜措施，JPC-01井井斜角最大为1.29º

，全角变化率最大为1.19º

/25m。

井身质量符合设计要求。

4.4绳索取心技术

4.4.1取心情况

该井从477.20m开始取心，全井共取心94回次，其中3煤层取心7回次，4-2煤层取心15回次。

岩煤心全部装箱移交。

全井取心总进尺97.92m，岩煤心总长93.40m，岩煤心收获率为95.4%。

其中煤层总进尺19.21m，煤心长度为18.68m，煤心收获率为97.2%。

3煤层取心进尺5.50m，心长5.32m，收获率96.7%。

4-2煤层取心进尺13.71m，心长13.36m，收获率97.4%（表4.4）。

表4.4JPC-01井目的煤层取心情况表

煤层号

深度（m）

进尺（m）

心长（m）

收获率（%）

3煤层

506.85～512.35

5.50

5.32

96.7

4-2煤层

540.94～554.65

13.71

13.36

97.4

合计

19.21

18.68

该井岩煤心取心井段长度符合设计要求，岩心收获率，3煤及4-2煤层收获率均达到优级，符合设计要求。

4.4.2取心工具的特点

该井使用的取心工具是国内煤田勘探单位使用的最大口径绳索式半合管取心工具。

其组合为Φ215.9mm取心钻头+绳索式半合管取心工具+Φ127mm钻杆+方钻杆。

工具的最大特点是能一次形成较大的井径且岩心上提速度快，特别适宜于煤层气参数井。

其不足是回次进尺较短，钻效稍低；

井径与岩心直径差别大，残心不易打捞；

卡簧割心位距钻头切割位较其它绳索取心工具长。

4.4.3工具检查与保护

经常检查卡簧、内钻头磨损情况及配合间隙、半合管配合间隙及公母扣磨损情况；

经常检查调整螺丝定位是否合适，取心管转动是否灵活，脱卡装置是否完好；

在转动部位和易磨损部位经常涂油。

发现有磨损严重、配合不当、转动不灵活的部件要及时更换。

发生不能打捞取心管现象时，脱卡后应仔细查找原因。

找不到原因时应果断起钻查找，从不以侥幸心理再次下打捞锚。

工具保存时应将各部位及工具涂油后保存，不得露天放置致使工具锈蚀。

4.4.4煤层取心程序

取心前在方钻杆上清楚标明井深位置。

投内管及下放打捞锚前将其上粘附的污泥、杂物洗干净。

投入内管后合上方钻杆开泥浆泵，从泵压表上观察、判断内管是否到位。

不到位时，应提出内管并检查和查找原因。

找出原因后再投入内管，直到内管到位。

内管到位后，由泵压表观察者发信号，司钻再下放钻具，看钻具是否到标定的井深位置。

钻具不到位应分析原因，不分析原因不得进行煤层取心，找不到原因或发现井内有落物时应起钻打捞落物后再进行煤层取心。

回次进尺应尽可能长，避免因回次进尺短而造成煤心收获率低。

见煤回次及止煤回次应少取岩心或少取煤心，避免岩心磨失煤心。

煤心缺失时，应果断起钻打捞后再进行煤层取心。

4.4.5煤层取心总结

JPC-01井是豫中公司在该区施工的第一口煤层气参数井，公司对该项目非常重视，由多年从事参数井施工的豫16井队进行施工，在公司技术部门参与下，成立了精干高效的组织机构并明确各岗位人员职责，施工过程中严格质量目标控制，确保该井岩煤心收获率均达到优良，从该井的施工中概括出以下几条经验：

施工前要多收集施工区域的地质资料，特别是煤层的资料。

取心工具要定期维护保养，使用前和使用中要经常检查，有问题要及时解决。

煤层取心前和取心中，对井内情况应了如指掌，特别是井深，钻具长度，井径情况，地层情况，是否有残留岩煤心，对现场设备状况应十分了解。

4.5表层套管及生产套管

4.5.1表层套管

JPC-01井于2008年10月10日于井深35.23m开始下表层套管，共下入包钢公司产，J55钢级，规格为Φ244.5×

8.94mm油井套管3根，套管总长35.33m，下深35.23m，套管上面高于地面0.10m，表层套管数据见表4.5。

表4.5JPC-01井表层套管数据表

入井编号

钢级

壁厚（mm）

接箍及扣型

单根长度（m）

累计长度（m）

下入深度（m）

J55

8.94

长圆扣

11.49

35.23

11.76

23.25

23.74

12.08

35.33

11.98

4.5.2生产套管

JPC-01井于2008年11月1日完钻测井后下入天津产，N80钢级，规格为Φ139.7×

7.72mm套管共计58根，套管总长626.79m，下深626.49m，下入扶正器10组，标志管位于井深489.51～493.68m，阻流环位于井深616.21m处，套管上面高于地面0.30m，生产套管数据见附表三。

套管下入前仔细丈量，预排顺序。

下入过程中严格按设计要求进行洗扣、擦密封油脂、通径、紧扣、下扶正器，中途灌浆，下入后认真核实下入井深和井底悬空等数据。

4.6固井

4.6.1表层套管

JPC-01井一开采用Φ311.15mm钻头，一开井深35.23m，该井于2008年10月10日下入表层套管。

表层套管固井要求水泥返至地面，固井井段长35.23m，平均环容0.0311/m，总环容1.4m3，设计需水泥2t，顶替液1.2m3。

2008年10月10日由钻井队采用泥浆泵进行表层套管固井，固井先注隔离液（清水）3m3，后注水泥浆2m3，水泥浆平均密度1.85g/cm3，共用秦岭32.5R油井水泥2.5t。

最后注顶替液1.2m3，水泥浆返至地面。

4.6.2生产套管

JPC-01井二开采用Φ215.9mm钻头，完钻井深628.00m，完钻测井后下入生产套管。

生产套管固井要求水泥浆返至3煤层顶板以上200m，固井井段为306.00～628.00m，段长321.00m，固井段平均井径242.75mm，平均环容30.91/m，总环容10.4m3，设计需水泥22t，顶替液7.47m3。

2008年11月2日由山东阳信北鹏中原煤层气固井队进行生产套管固井作业，先注隔离液（清水）5m3，后注水泥浆17.6m3，共用三峡G级水泥22t，水泥浆密度最大1.85g/cm3，最小1.55g/cm3，平均1.72g/cm3，最后注顶替液7.47m3，碰压10MPa。

5工程质量

5.1井身质量

（1）井径：

据测井资料（见表5.1），全井井径平均236.17mm，平均扩大率9.39%；

煤层段井径平均225.51mm，平均扩大率4.45%，其中3煤层井径平均227.98mm，平均扩大率为5.60%。

4-2煤层井径平均224.52mm，平均扩大率为3.99%。

全井井径扩大率符合设计要求。

表5.1井径测量数据表

井段（m）

平均井径（mm）

0.00～30.00

228.36

244.65～315.70

231.98

30.00～35.20

248.53

315.70～327.55

211.87

35.20～58.55

226.12

327.55～341.75~

276.69

续表5.1井径测量数据表

58.55～71.50

232.71

341.75～364.95