完井课程设计.doc
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完井设计
完井工程课程设计
日期：
2014.6.22
目录
1基础数据 1
1.1设计基础数据 1
1.2地层分层数据及预计煤层位置 1
1.2.1预计煤层位置 1
1.2.2地层分层数据 2
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 4
2.4.2施工准备 6
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换井口装置 8
2.5.6下完井管柱 8
3质量保证要求 9
4HSE要求 10
4.1健康要求 10
4.2安全要求 10
4.3环保要求 10
5完井资料的整理与提交 11
6附图 13
7压裂曲线判读 14
7.1压裂施工曲线 14
7.2施工过程 14
1
1基础数据
1.1设计基础数据
表1-1钻井基础数据表
地理位置
山西省沁水煤田晋城矿区
构造位置
位于樊庄普查区，东与泽州县王坡煤矿相邻，东南与晋城集团陈庄煤矿相接。
开钻日期
2011年5月1日
完井日期
2012年8月15日
井别
煤层气参数+实验井
完钻层位
二叠系下统山西组（P1S）
完钻井深（m）
煤层温度（℃）
最大井斜/方位/井深
492.16
23
最大井斜1.3°；方位280°；所在井深450.62m；井底位移5.10m。
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
139.70
490.49
N80
7.72
187.50
合格
联入（m）
人工井底（m）
短套管位置（m）
1.6
487.00
484.16
1.2地层分层数据及预计煤层位置
1.2.1预计煤层位置
表1-2-2预计煤层位置
层位
层号
井段
（m）
厚度
（m）
含气量（m3/t）
结论
山西组
3号
443.85-450.45
6.6
9.82
煤层
1.2.2地层分层数据
表1-2-2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8m，零星分布于山梁各部位，岩性为浅棕色粉质粘土
石千峰组
底界深度92.44m，以一套中粗粒砂岩夹砂质泥岩、粉砂岩连续下伏上石盒子组之上。
上石盒子组
底界深度328m，上段180.50m，岩性为紫红、灰紫色砂纸泥岩夹黄绿、灰绿色砂岩、粉砂岩，顶部含燧石结核；底砂岩以中粒为主。
中断98.43m，岩性为灰紫、紫红色砂纸泥岩、泥岩夹灰绿色砂岩，底部砂岩为灰白色中细粒砂岩。
下段为49.07m，岩性为灰绿色、浅黄色、浅紫色、浅紫红色砂纸泥岩。
下石盒子组
底界深度为48.52m，岩性为浅灰色白色砂岩、灰-灰黑色泥质岩为主，中下部泥岩中富含植物碎片。
为一大陆相沉积的陆源碎屑物的岩性组合。
山西组
底界深度48.52m，岩性为灰白色中细粒砂岩、泥岩夹煤层，含煤2-3层。
3号煤层为井田及区域内稳定可采煤层，其余煤层为不稳定不可采。
太原组
底界深度53.67m，由灰黑色泥岩、浅灰色砂岩组成。
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J55的生产套管，G级水泥和水。
对水泥浆的要求：
严格控制水泥浆的失水量，一般不得超过200mL，水泥是的高压强度要达到14MPa以上，水泥至少要返至煤层顶部200m以上才为固井质量合格。
该井的套管及水泥浆的使用情况如下表：
表2-2-2套管及水泥浆
名称
规格
mm
钢级
壁厚mm
内径mm
下入井段/m
抗内压
MPa
水泥
返高m
水泥浆密度g/cm3
起
止
表层套管
244.5
J55
7.72
226.62
0
40.23
36.0
0
1.85
生产套管
139.7
J55
7.72
124.26
-0.28
490.21
36.0
187.50
1.85
3号煤顶板至水泥返高的距离为252052m，在完井试压测试中，在15MPa的压力下，经过30min的检查，压降为0.固井质量合格。
测井曲线解释为煤系地层固井优良率为100%，非煤系地层固井合格率为100%。
2.3射孔
前期准备：
下油管至人工井底通井，底带球座和标准通井规；通至人工井底上提油管，用清水连续洗井；洗净结束后，随即用清水对全井进行试压，30min内压力不超过0.5MPa为合格；起出全部通井管和通井规。
（1）常规电缆射孔方式射孔，采用Φ102射孔枪、YD102射孔弹；
（2）射孔密度为16孔/米，相位角90°，采用螺旋布孔；
（3）压井液为清水，液面至井口；
（4）所选弹型能够穿透固井水泥环，保证煤层与井眼连通；
（5）最大限度的降低孔眼摩阻，使射孔孔眼流量控制在150L/min。
表2-2-2射孔参数
射孔次序
层号
射开井段/m
射孔枪弹
孔密（孔/m）
射孔层厚/m
孔数
1
3
476.96-
492.16
102枪
127弹
16
6.30
101
2.4压裂
水力加沙压裂作为一种增产措施，已经广泛应用预国内外煤层气勘探开发中，煤层压裂就是通过高压管汇将压裂液注入煤层，并在煤储层中产生裂缝，在压裂液注入的同时将支撑及送入裂缝，以改善煤储层与井筒间的连通性，达到提高气井产能的目的。
煤层压裂改造的主要作用是：
（1）降低近井地带钻井等作业引起的储层污染；
（2）通过压裂缝实现煤层天然裂缝和井筒的沟通；（3）扩大排水降压范围，加速排水降压速度，加快煤层气的解析，提高气井产气速度和产气量。
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
476.96-492.16
5.0
0.1
16
80
102枪弹
表2-4-2施工参数
破裂压力MPa
8.7
动态缝宽mm
15.0
支撑剂用量m3
36.0
闭合应力MPa
7.5
支撑缝宽mm
11.0
施工排量m3/min
7.0
动态缝长m
100.0
支撑缝高m
7.54.7
平均砂液比%
21.0
支撑缝长m
75.0
压裂液用量m3
566.1
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
水基压裂液压，液体准备数量及配方：
活性水650m2，钻井液用HT-01润滑防塌剂325.0kg，钻井液HT-02（腐殖甲酸）防塌剂325.0kg，配方为：
清水+0.05%HT-01+0.05%HT-2。
（2）配液顺序及说明：
①配液PH为4.2—7，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。
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
3
10m3/辆
压裂液大罐
具
6
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500m；
2.4.4支撑剂
加沙强度按：
8-10m3/L。
前置砂：
Φ0.13-0.3mm，1.2-1.3m3/m；
主砂：
Φ0.45-0.9mm，5.2-6.7m3/m；
尾砂：
Φ0.9-1.2mm，1.6-2.0m3/m。
技术要求：
圆度不低于0.8，球度不低于0.8，径粒复合率不低于90%，清洁、干净、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人工井底，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2-3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476.96-492.16m。
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）压裂施工：
煤层气正式压裂施工以前，进行变排量测试。
阶梯排量压裂测试用与该井加砂压裂相同的压裂液，光套管注入，注入排量由小到大。
正式的压裂施工必须根据阶梯排量测试结果及时完善和修改实际的压裂施工设计。
（10）测压力降落曲线：
压裂施工停泵后测压力降落曲线，并严格记录。
（11）压裂液返排：
压裂后应尽快控制压裂液返排，并完成全部的测试工作。
压裂液的返排一定要控制速度，避免压力降落过快而导致煤储层吐砂。
（12）探砂面、冲砂：
采用油管探砂面时，反复探两次，其标准是指重表悬重下降范围在5-10KN，两次探深误差不超过0.5m。
（13）冲砂至预定深度，并且返出液中含砂量低于0.2%时，应再循环洗井一周，停泵2h，再反复探砂面2次，砂面上升不超过2m为合格。
（14）拆下KY25/65井口，换上KY35/65井口。
重新录取套补距和油补距。
（15）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600m3。
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68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
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