黑龙江省鹤岗煤田群英山勘探区煤层气HQ01井地质及工程设计Word文档下载推荐.docx
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123010；
标高：
300m
1.4、构造位置：
1.5、目的煤层：
下含煤段：
9、11、12、13、15、18-1、18-2号煤层。
1.6、完钻层位：
石头河子含煤组中部含煤段18-2号煤层下。
1.7、设计井深：
1050.00m
1.8、完钻原则：
18-2号煤层下50m。
1.9、完钻方式：
煤层套管固井完钻
1.10、取芯方式：
绳索取芯
2、钻遇地层
HQ-01井预测钻遇地层见下表：
钻遇地层表表1
地层单位
深度
厚度
岩性特征
系
统
组
段
第
四
10.00
表层为腐植土，其下灰白色砂砾石、粗砂、细砂及黏土组成
下
白
垩
桦山组
安民沟段
150.00
140.00
安山岩、凝灰岩、砾岩及凝灰质泥岩
猴石沟上段
420.00
270.00
灰绿色砂岩、黄绿色安山岩及凝灰质粉砂岩
猴石沟下段
630.00
210.00
灰色含砾砂岩与粉砂岩互层，及安山质砾岩
上
侏
罗
石河子含煤组
中部含煤段
1050.00
主要由白灰色中砂岩、细砂岩、深灰色粉砂岩夹黑褐色碳质泥岩、炭页岩和煤层组成，主要煤层有9、11、15、18、21、22、27、30号煤层，其结构较复杂，常具分叉变薄或尖灭现象。
3、煤层预测
该井位于第8勘探线煤田地质钻孔79-12地面位置南40m左右，相邻钻孔有80-2、70-9孔，各孔见煤成果见下表：
钻孔煤层成果表表2
79-12孔
80-2孔
70-9孔
层号
3
-296.51
2.33
-52.80
3.72
7
-311.04
0.79
-83.90
1.41
8
-322.59
1.22
-70.60
1.90
9
-372.11
0.24
-366.87
1.66
-114.90
0.85
11
-396.19
3.03
-419.14
1.40
12
-433.74
1.76
-128.10
0.33
13
-442.57
2.26
-141.30
0.47
15
-499.98
6.76
-183.30
8.06
18-1
-471.85
5.90
-573.23
8.51
-254.60
5.36
18-2
-481.49
5.96
-595.49
2.31
-266.90
4.87
本井预测见煤深、厚度主要根据79-12孔及第8勘探线地质剖面形态结合相邻钻孔资料做如下预测：
HQ-01井煤层预测表表3
煤层号
底板深度
700.00
740.00
790.00
820.00
900.00
985.00
1000.00
煤层厚度
1.00
3.00
2.00
6.00
9.00
4、构造位置
该设计井位于义3号断层下盘，各预测煤层距义3号断层斜距9煤为100m，15煤为150m，18煤为300m，义3号断层带对本井预测主要15及18号煤层煤层气赋存基本影响不大。
该井辐射区域内总体为单斜构造，倾角30°
，由西向东逐渐变深，本井所处构造区块内的高点位置。
5、煤层气资源量估算
本区无钻孔煤层解吸资料，仅收集新兴矿瓦斯资料如下：
根据1993年东煤公司安字25号文件，转鹤岗矿务局46号文件把本矿定为高瓦斯矿井。
最低为2002年，瓦斯相对涌出量为9.114m3／t，绝对涌出量为4.167m3／分，最高为1999年相对涌出量为22.045m3／t，绝对涌出量为36.479m3／分。
（附历年矿井瓦斯鉴定结果表和历年回采工作面瓦斯量统计表）
历年回采工作面瓦斯量统计表表4
年度
开采地点
场子号
相对涌出量
（m3/t）
绝对涌出量
（m3/min）
1995
二水平二石门左181层一区
213
3.896
2.8844
1996
二水平四石门后左22层三区
215
4.414
3.6094
1997
二水平四石门中右15层一区下段
212
5.215
3.9833
1998
二水平一石门左27层一区
217
6.612
4.5024
1999
二水平四石门前右15层一区
219
5.979
4.5678
2000
二水平二石门前左15层二区
4.207
3.5058
2001
二水平二石门前左15层九区
218
3.735
2.3341
2002
二水平四石门后左21层二区
4.005
3.3377
2003
二水平五石门中左182-1层一区
4.244
3.2418
2004
二水平三石门293层二区
3.180
1.7701
2005
二水平二石门左22层三区
5.228
5.2831
历年瓦斯鉴定结果表表5
单位
名称
鉴定时
间（年）
瓦斯（全矿井）
二氧化碳（全矿井）
兴
山
矿
皮
带
井
11.891
36.66
10.331
23.150
12.967
29.057
12.864
28.953
13.224
29.762
22.045
36.479
21.432
35.464
13.161
30.101
17.173
39.277
16.316
33.406
23.645
48.412
9.114
4.167
5.361
14.216
12.387
25.353
11.9591
24.6931
7.9773
16.4713
11.1297
24.3736
6.4308
15.5238
跟据新兴矿历年瓦斯鉴定结果，及回采工作面瓦斯统计数据，确定本设计井煤层平均含气量约为5.0m3/t。
本井预测可采煤层压裂总厚为25m，煤层平均密度为1.4t/m3，控制半径按150m，面积为7.07万km2，采收率按30%估算，计算结果见下表：
HQ-01井煤层气预测产量估算表表6
煤
层
号
底板
煤厚
压裂段
控制储量
预测产气量
m
段厚
面积
万m2
容重
煤储量
万t
含气量
m3/t
煤层气资源量
万m3
采收率
%
产气量
737.00-740.00
7.07
1.4
29.70
5.00
148.50
30
44.50
788.00-820.00
32.00
4.00
39.60
198.00
59.40
894.00-900.00
297.00
89.10
976.00-1000.00
24.00
12.00
118.8
593.90
178.20
计
25.00
247.50
1237.40
371.20
估算结果：
该井预测控煤储量247.50万t，煤层气资源量1237.40万m3，产气量371.20万m3。
6、最大主应力估判
尚未收集到该区地应力资料，但该井附近的义3号断层走向与地层走向方位基本一致，可估判该设计井的最大主应力方向应为断层的走向方向，基本为南北向。
7、地质录井项目
7.1、岩煤芯录井
本井自630.00m开始取芯钻进，至完钻井深1050.00m，其中目的煤层取芯9、11、12、13、15、18号煤层。
7.2、气测录井
由500m开始至完钻井深1050.00m。
7.3、注入压降测试段预测在11、15、18号煤层中进行；
7.4、预测煤层压裂段共4层，即11号煤层、12-13号煤层、15号煤层、18号煤层。
二、工程设计
1、目的和任务
根据钻井地质设计要求，通过工程实施达到地质工作目的，本井属该区煤层勘探参数及生产试验井。
对目的煤层煤层气解吸实验，获取煤层煤层气储层参数：
煤层气含气量、解吸气成分、煤质特征、煤岩特征、临界解吸压力、兰米尔体积、兰米尔压力等煤储层参数。
通过对目的煤层进行注入\压降测试获取煤储层压力、煤储层渗透率、压力梯度、煤层开启压力及闭合压等相关煤储层物理参数。
通过气测录井，录取煤系地层井段及相关地层的含气情况，测量含气层位的气体含量及组分，测量目的煤层气体含量和组分，寻找除目的煤层外的有益储气层，并为煤系地层的煤层取芯提供相关信息。
通过对本井实施生产、完井水力携砂压裂和排水采气试验，获取该区煤层气可采性的相关数据参数，并对该区提出煤层气勘探开发利用评价报告。
1.1、主要内容
钻井工程设计、取芯设计、气测录井工程设计、测井工程设计、煤层吸附实验设计、注入\压降工程设计、射孔工程设计、压裂工程设计、排水采气工程设计。
2、钻井工程设计
2.1、井身结构
完钻井深结构见地质设计预测柱面及井深结构示意图
2.1.1、钻井取芯设计
方案一：
采用小井眼绳索取芯（91mm），扩孔下套管固井完钻。
方案二：
采用215.9mm钻头大径绳索取芯，下套管固井完钻。
方案比较：
利用小孔径煤层绳索取芯，因井眼与取芯钻杆间隙较小，易造成卡钻，钻杆折断、脱落，对钻井泥浆粘度、失水量及泥浆净化使用要求较高，易造成孔内事故，扩孔时操作不当，易形成孔斜及在划眼扩孔时造成裤裆衩，并钻井周期较长。
采用大孔径绳索取芯，对井眼安全有利，由于钻井一次成井，可大大降低建井周期，控制井斜，大孔径绳索取芯一次成井技术目前在国内煤层气参数井实施中得以广泛应用。
建议：
优选大孔径煤层绳索取芯工艺技术进行目的煤层煤层取芯。
2.1.2、泥浆体系要求
泥浆体系推荐表表7
序号
井段
钻井液体系
比重
（g/cm3）
漏斗粘度
（s）
流失量
PH
一开
0.00-20.00
坂土泥浆
1.05-1.10
40-50
二开
20.00-1050.00
固相聚合
物泥浆
1.03-1.05
＜5
4-9
2.1.3、井斜技术要求
全井最大井斜不大于4度，每30m全角变化率不大于1度，井底位移不超过20m。
2.2、固井设计
2.2.1、固井设计推荐表
固井设计推荐表表8
套管程序
固井泥浆比重
水泥等级
水泥浆比重
水泥返高
备注
表层套管
1.05-1.15
A级
1.85以上
地面
煤层套管
1.05
G级
1.50-1.60
9煤顶以上250m
完钻测声幅
※井径测量：
选择双侧向，确定井径扩大率，为固井提供可靠数据。
※下套管时在底部加旋流套管扶正器，以提高顶替效率。
※固井结束48小时内测声幅。
※固井水泥返高在压裂井段以上100-150m，固井质量达到良好以上。
※全井用清水试压30mpa。
10分钟内压力不降为合格。
2.3、地质工作要求
为取全取准各项煤层气地质资料，了解该区煤储层物性特征，特安排如下地质工作：
岩（煤）芯采取
a：
取芯井段选择：
630m以上为无岩芯钻进，630m以下至18-2号煤底板为取芯段，见地质设计柱状图。
b：
岩（煤）芯采取率：
岩芯综合采取率要求85%以上，煤芯95%以上。
c：
岩（煤）芯整理：
岩（煤）芯从岩芯管取出洗净后，按序放入岩芯箱内，经检查无误后，对岩（煤）芯进行编号，煤芯自然干燥后进行密封保护处理。
d：
岩（煤）芯编录与描述：
岩（煤）芯按1：
50分层精度进行编录与描述。
要求编录及时、定名严谨准确、描述全面、重点突出。
e：
取芯过程尽最大可能减少煤层、煤芯泥浆污染，最好采取清水钻进。
f：
设计取芯段前10米处理好钻井液，使钻井液性能稳定、井眼通畅、无垮塌、无沉沙、无卡、无阻后进行试取，以检查工具效果。
工具下井前注意地面检查和组装、保证质量。
g：
取芯钻进过程中，随时掌握地质变化情况，根据邻井地质资料进行地层对比，确定层位，在距煤层顶板10m时下见煤预告。
h：
取芯前，通知技术人员做好现场煤层解吸试验的准备。
3、电测井工程设计
鉴于煤田测井在煤层定性解释上的优势，本孔采用煤田测井体系测井。
测井内容：
标准测井：
全井进行标准测井，用以划分地层，差别岩性。
深度比例为：
全井1：
200；
煤层1：
50。
测井项目有：
Ⅰ、深双侧向（LLD）单位：
欧姆米横向为对数比例尺
Ⅱ、自然电位（SP）单位：
毫伏
Ⅲ、自然伽玛（GR）单位：
API单位
Ⅳ、双井径（CAL）单位：
厘米
资料要求：
按煤田地质勘探规范录取全井地质测井资料。
4、气测录井工程设计
4.1、气测录井目的
4.1.1、监测钻遇地层含气情况。
4.4.2、测量钻遇地层中，各层气体的含量和组份，寻找有益储气层。
4.4.2、测量目的层气体的含量和组份。
4.2、气测录井方法
泥浆气测录井是一种有效的煤层气及其它含气层的监测技术，具有随钻连续测量，具有连续作业，自动记录，连续分析所含气体组份的特点。
该方法不受电性、岩性、物性及井温等诸多因素的影响。
泥浆气测录井是通过钻进过程中的泥浆循环液将钻头切割层段的煤、岩石中的气体带到井口，经泥浆脱气器脱气、干燥、净化后由样品泵分别送入全烃分析仪和气相色谱柱进行分析，经分析，测定烃、非烃组分含量。
各组份气体经气、电转换送入计算机进行处理，同时在记录仪上实时记录。
整个分析过程由计算机控制执行，分析成果准确可靠。
气测录井是石油、天然气、煤层气勘探中重要而有效的勘测手段之一。
4.3、气测录井设备仪器选择
4.3.1、设备优选SY-数控气测录井系统，其主要性能如下：
分析器
可对泥浆脱气器脱出的未经分离的气体进行含量分析。
它有两个热敏灯丝，适用与分析不同含量的气体。
深度系统
深度传感器采用光电码盘，深度计量准确，误差可控制在0.25m以内。
脱气器
该系统配有浮子式脱气器和高速旋转园筒搅拌式脱气器，所以可根据实际情况灵活选择。
该两种脱气器设计合理，效率高。
流量控制系统
具有稳定气体流量，反吹清洁气体管路等功能。
数控中心
由计算机及接口电路组成，是该系统的核心，控制系统采集数据、存储数据、实时打印及后台资料处理工作。
4.3.2、SY-数控气测录井系统技术指标：
全烃：
测量范围：
200ppm～100%（甲烷）
重复误差：
〈±
15%
组分：
30ppm～100%（甲烷）
热导：
2000ppm～100%（CO2）
深度误差：
5cm/每单根长
4.3.3、气测录井流程图
图1气测录井流程图
4.3.4、气测录井基本参数
钻时（每钻进1.0m、0.25m所用时间）
热导及气相色谱（烃组分及非烃组分含量数据）
泥浆泵参数（冲数、压力、流量）
钻头及钻具资料
泥浆迟到时间（计算实际相结合）
泥浆参数（粘度、密度）
4.3.5、气测录井项目及要求
气测录井井段
下完表皮套管后，至钻井深度500m，开始气测录井到目的层下5m结束。
录取资料要求：
四条曲线
①烃含量曲线
②烃组分曲线
③非烃组分曲线
④钻时曲线
九项数据
①全烃含量
②甲烷含量
③乙烷含量
④丙烷含量
⑤异丁烷含量
⑥正丁烷含量
⑦氢气含量
⑧二氧化碳含量
⑨钻时
4.3.6、工程工艺技术要求
①按地质设计要求进行气测录井，每钻完一单根必须校对井深，每单根深度误差小于0.1米。
②仪器灵敏度必须每日进行检查。
③仪器必须定期做有工作曲线。
④非显示井段每20m分析一次组分和非烃组分。
钻时突然变小及气异常反映井段必须加密进行组分分析。
⑤井场必须有稳定的电源。
⑥钻井队与气测录井中队密切配合，按气测录井规程施工，取全取准气测录井资料。
4.3.7、提交资料
①气测原始记录曲线（一份）
②迟到时间记录表（一份）
③气测原始记录数据磁盘（软盘）
④气测后效观察记录表（一份）
⑤气测录井综合解释报告（10份）
⑥气测录井综合解释图（10份）
⑦气测录井综合解释表（10份）
5、煤层吸附实验设计
5.1、煤层解吸实验目的
通过对目的煤层煤层气解吸实验及物理化学分析获取煤储层的基本参数：
储层气含量、解吸气成分、煤质特征、煤岩特征、临界解吸压力、兰米尔体积、兰米尔压力等储层参数。
5.2样品采集及分析测试项目技术要求
5.2.1样品采集及分析测试项目计划
根据《煤层气HQ-01井地质及工程设计》及中华人民共和国国家标准《煤层气含量测定方法》（GB/T19559-2004）要求，样品采集原则如下：
根据《煤层气HQ-01井地质及工程设计》及本井煤层发育情况，9、11、12、13、15、18-1、18-2煤层采集煤层气含量测定样品11个，气体成分分析33个，煤的工业分析及煤的宏观描述各1个，煤的元素分析、煤的孔隙率测定、煤岩显微组分定量分析样品各1个，等温吸附试验1个、煤的镜质组最大反射率煤芯样品1个、煤岩力学分析样品各1个。
5.2.2、取芯原则
煤芯上提时间，在钻井工艺允许的情况下满足从割芯起钻开始到提出井口止的时间不得超过规定时间，即20min。
为减少煤芯的气体损失，取芯提钻时应边提钻边往井内注入钻井液，使钻井液尽可能地充满井筒，从而尽可能地缩短煤芯在空气中的暴露时间。
煤芯到达地面后，迅速进行丈量，简单描述和拍照后，及时装入事先检验好的煤层气解吸罐中，并立即开始现场解吸。
为了避免钻井液冲刷煤芯，采取煤芯时应采用优质无固相钻井液，低排量钻进。
5.2.3、主要仪器
样品分析测试使用的主要仪器为美国目前采用的煤层气解吸设备。
5.2.4、各项测试技术要求
5.2.4.1、气含量测定
气含量测定按中华人民共和国国家标准《煤层气含量测定方法》及煤炭行业标准进行。
技术要求如下：
5.2.4.1.1、现场解吸
（1）、准确记录煤样采样时间，精确到分，即起钻时间（T1）、钻具提到井口时间（T2）、煤样装罐时间（T3）、开始解吸测定时间（T4）。
（2）、煤芯提出井口后，应尽快拆开煤芯管，迅速将煤样装进密封罐，煤芯在空气中的暴露时间不得超过10分钟。
自然解吸后再进行煤岩宏观描述、裂隙统计等工作。
（3）、取出煤芯后，对于柱状煤芯，采集中间含夹矸少的完整部分，对于粉状及块状煤芯，要剔
除矸石、泥皮及磨烧变质部分，保持自然状态装入密封罐内，不可压实，罐口保持约1厘米的空隙。
（4）、煤层气解吸速度的确定。
自然解吸时，每间隔一定时间测定一次，其时间间隔依气量大小和罐内压力而定。
读数间隔规定：
装罐结束第一次测定为5min，以后每隔10min、15min、30min、60min间隔各测定1h，然后120min测定2次，直至累计满8h，同时记录气温、大气压、水温等数据。
在解吸初期的8小时内，要频繁、连续的记录解吸时间和解吸气量，从而保证损失量的准确计算。
8小时以后，视解吸气量情况适当减少读数次数，延长时间间隔，可4小时、8小时、12小时或24小时记录一次。
解吸结束标准，以七天内每天解吸量小于等于10cm3为结束点。
5.2.4.1.2、残余气测量
在密封罐中粉碎煤样至60目以下，然后测量残余气量。
5.2.4.1.3、损失气量计算方法
测定数据需全部输入微机，解吸气体积换算至标准状态，用USBM方法求取损失气量。
5.2.4.1.4、气体样品的采集
为了获取煤层气解吸气体组分特征，依据设计要求，自然解吸阶段每个煤芯样品采集3个解吸气体成分分析样品
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