直平5井压裂设计 1.docx
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直平5井压裂设计1
直平5井水力喷射压裂施工设计
（水力喷砂射孔分段压裂）
延长油田公司研究分院
直罗采油厂
二零一三年八月三十日
设计单位：
延长油田勘探开发技术研究中心
设计：
日期:
2013年8月30日
校核:
日期:
年月日
直罗采油厂审核意见：
审核：
日期:
审批:
日期：
年月日
研究分院主管领导审批意见：
审批:
日期：
年月日
1设计依据及思路
该设计主要依据《直平5井钻井工程录井报告》，钻、完井和测井资料及邻井地质、压裂资料，具体的施工设计需施工单位依据试油压裂方案设计完成。
直平5井本次压裂施工共计8段，压裂施工采用水平井水力喷砂射孔压裂工艺，该技术采用上提管柱一次性压裂施工4段，然后起配管柱及喷砂工具，再进行压裂的方式。
按照设计要求放喷、抽吸排液，配合低伤害压裂液技术，以期达到提高水平井单井产能的目的。
2油井基本数据
2.1油井基本数据
表1油井基本数据
井号
直平5井
地理位置
陕西省富县
井别
生产井
构造位置
陕甘宁盆地东部斜坡带
地面海拔（m）
1085.0
井位坐标
X：
19321444.0Y：
3988517.0
补心海拔（m）
1089.7
开钻日期
2013-6-6
完钻日期
3013-7-18
完井日期
2013-7-19
完钻层位
长8
完钻井深（m）
2150.0
补心高度（m）
4.7
人工井底（m）
2144
完井方法
射孔
靶前距（m）
459
井眼方位（0）
344
入窗点（m）
1461
造斜点（m）
700
最大井斜（0）
94
水平段长度（m）
690
完井试压（MPa）
15
预测地层压力（MPa）
/
有害气体预测
/
套管
外径
（mm）
壁厚
（mm）
钢级
下入深度
（m）
水泥返深
（m）
固井质量
表层套管
244.5
8.94
J55
275
井口
合格
油层套管
139.7
7.72
J55
2148
井口
部分不合格
短套管位置（m）
919.0-920.35m,1415.07-1416.63m,1768.75-1770.02m
射孔段附近套管接箍位置（m）
1426.94、1436.88；1527.44、1537.79；1608.13、1618.44；1688.35、1698.51；
1881.69、1891.26；2000.79、2010.85；2051.38、2061.07；2111.0、2120.97。
钻井异常提示
/
2.2油层基本数据表
表2油层基本数据表
2.3目前井况
该井为新井，井筒为空井筒，部分井段固井质量较差，现开长8层水平段压裂试油。
3、试油工序
3.1设备选型及主要施工装备
表3设备选型及主要施工装备
序号
名称
型号
规格
数量
备注
一
通井机
XT-12
1台
二
井架及提升系统
BJ-18/CY50
50t
各1副
三
上卸扣工具
液压钳
XQ89/3YD
1套
管钳
24′、36′、48′
各2把
吊环
DH-50
1副
吊卡
月牙式
3只
四
井控装备
双闸板防喷器
/
1套
单闸板防喷器
SFZ18-35
35MPa
1套
简易井口
KQ65-60
35MPa
1套
封井器
1套
胶芯10个
油管悬塞阀
YGXS-114-2
15Mpa
1套
压裂井口
KQ65/70型上悬挂
70MPa
1套
五
低压照明系统
标准化电路
/
1套
六
柴油发电机
15GF/395
七
计量器具
压力表
Y-150Y-400
各2只
拉力器
LLB-80C
1只
PH试纸
pH1-14广泛试纸
10本
水分析化验设备及试剂
滴定管AgNO3等
1套
八
安检防护设备
正压式呼吸器
RHZK6.8/30C900
4套
充气机
1台
四合一检测仪
M40
2套
差速防坠器
TS-20
20m
2套
安全带
T3XB高空全背式
4副
急救药箱
/
1套
配套应急药品
九
抽汲排液工具及钢丝绳
RM106A5/8″钢丝绳（2000m）
1套
十
套管刮削器
/
51/2
1套
十一
通井规
∮118mm×1.5m
1只
十二
油管规
∮60mm
2支
十三
排酸筒
/
可据施工选择
十四
计量罐
30m3计量罐
1具
储液罐
40m3储液罐
16具
甲方提供
计量池
2m3计量池
1具
可据施工选择
十五
常规打捞工具
/
1套
十六
工具油管
Φ73mm（N80，EUE）
2500m
倒角油管，甲方提供
十七
测试管线
/
/
可据井况选择
十八
放喷工具
针阀、高压水龙带、硬管线、油嘴
十九
压裂车
SS-2000型
1套
管汇车
1台
运砂车
10m3
根据施工定
仪表车
1台
酸罐车
20m3
1台
备用
二十
井下工具
3套
施工单位提供
3.2施工管柱
表4油管规范及性能
规格
钢
级
壁厚
（mm）
内径
（mm）
外径
（mm）
节箍外径
（mm）
重量
（N/m）
抗拉
强度
（kN）
抗内压
强度
（MPa）
抗外挤
强度
（MPa）
备注
27/8″
N80
5.51
62.0
73.02
93
94.766
644
72.8
76.9
节箍倒角
3.3压裂井口
采用KQ65/70井口，采用油管用上法兰悬挂式联接
3.4施工液体设计
鉴于钻井地层压力检测资料，该井当量压井液密度在1.00g/cm3左右，因此，从保护储层和避免压井液伤害方面考虑，施工液体配方如下：
1、射孔液配方：
清水+0.3%CF-5C+0.3%COP-1
2、压井液配方：
清水+0.3%CF-5C+0.3%COP-1
井控需要加重时，加重剂选择KCL或NaCL。
3.5试油施工程序
通井→洗井→试压→下水力喷射钻具→油管校深→水力喷射分段射孔加砂压裂→放喷及排液→求产→完井。
4．通洗井、试压作业要求
1．通井
采用∮118mm×1200mm通井规通井（钻具结构自上而下为油管＋通井规+斜尖），下钻速度控制在小于20m/min，在距人工井底100m时减慢速度下至人工井底，以悬重下降10-20KN为准，试探3次，取最浅值为人工井底，然后上提钻具1-3m，坐好井口。
2．洗井
用活性水反循环洗井，排量大于500l/min，洗至进出口水色一致，洗井液用量不小于井筒容积的1.5倍。
活性水配方：
清水+0.3%CF-5C+0.3%COP-1
3．试压
新完钻井洗井结束后，必须进行套管试压，试压时启动泵小排量逐渐加压至15.0MPa，稳定30min压力下降小于0.5MPa为合格，否则，要分析原因采取其它措施。
5射孔方案
表5射孔位置
施工
顺序
第一段
第二段
第三段
第四段
第五段
第六段
第七段
第八段
喷射位置（m）
2116.0
2058.0
2010.0
1883.0
1690.0
1610.0
1530.0
1430.0
6压裂准备、压裂液及支撑剂
6.1压裂准备
（1）压裂方式：
水力喷射压裂，该井共压裂8段，分2次压裂。
每次压裂完成后起钻换钻具，进行下次施工。
整个压裂施工结束后换光油管冲砂至人工井底。
（2）试油队搬上井场并就位后，用∮118mm×1.2m通井规通井，实探人工井底；用清水反洗井至进出口水色一致，洗井用液排量大于500l/min；
（3）第一次下完喷射钻具后，进行油管校深，方可施工。
6.2压裂管柱结构（自下而上）,（压裂工具由施工单位提供）：
6.2.1管柱结构
第一段钻具：
导向丝堵+眼管+单流阀（带球和挡板）+K344-112封隔器+27/8"外加厚短节0.5m+KPS-100一级喷枪（2116.0）+二级PSK344-112水力喷射封隔工具+27/8"外加厚倒角油管（水平段）+27/8"外加厚油管至井口（压裂工具由施工单位提供）。
第二段钻具：
导向丝堵+眼管+单流阀（带球和挡板）+K344-112封隔器+27/8"外加厚短节0.5m+KPS-100一级喷枪（2058.0）+二级PSK344-112水力喷射封隔工具+27/8"外加厚倒角油管（水平段）+27/8"外加厚油管至井口（压裂工具由施工单位提供）。
第三段钻具：
导向丝堵+眼管+单流阀（带球和挡板）+K344-112封隔器+27/8"外加厚短节0.5m+KPS-100一级喷枪+二级PSK344-112水力喷射封隔工具（2010.0）+27/8"外加厚倒角油管（水平段）+27/8"外加厚油管至井口（压裂工具由施工单位提供）。
第四段钻具：
导向丝堵+眼管+单流阀（带球和挡板）+K344-112封隔器+27/8"外加厚短节0.5m+KPS-100一级喷枪+二级PSK344-112水力喷射封隔工具（1883.0）+27/8"外加厚倒角油管（水平段）+27/8"外加厚油管至井口（压裂工具由施工单位提供）。
第五段钻具：
导向丝堵+眼管+单流阀（带球和挡板）+K344-112封隔器+27/8"外加厚短节0.5m+KPS-100一级喷枪（1690.0）+二级PSK344-112水力喷射封隔工具+27/8"外加厚倒角油管（水平段）+27/8"外加厚油管至井口（压裂工具由施工单位提供）。
第六段钻具：
导向丝堵+眼管+单流阀（带球和挡板）+K344-112封隔器+27/8"外加厚短节0.5m+KPS-100一级喷枪（1610.0）+二级PSK344-112水力喷射封隔工具+27/8"外加厚倒角油管（水平段）+27/8"外加厚油管至井口（压裂工具由施工单位提供）。
第七段钻具：
导向丝堵+眼管+单流阀（带球和挡板）+K344-112封隔器+27/8"外加厚短节0.5m+KPS-100一级喷枪+二级PSK344-112水力喷射封隔工具（1530.0）+27/8"外加厚倒角油管（水平段）+27/8"外加厚油管至井口（压裂工具由施工单位提供）。
第八段钻具：
导向丝堵+眼管+单流阀（带球和挡板）+K344-112封隔器+27/8"外加厚短节0.5m+KPS-100一级喷枪+二级PSK344-112水力喷射封隔工具（1430.0）+27/8"外加厚倒角油管（水平段）+27/8"外加厚油管至井口（压裂工具由施工单位提供）。
6.2.2水平段管柱结构示意图
6.3压裂施工参数
6.3.1第一段施工
喷点
位置
m
前置
液量
m3
携砂
液量
m3
顶替
液量
m3
施工
排量m3/min
支撑
剂量
Kg
含砂
浓度
Kg/m3
平均砂比
%
最高
限压
MPa
平衡
压力
MPa
试泵
压力
MPa
油管
套管
油管
套管
2116.0
35
160.3
9.0
2.0
0.8
40
404.2
24.9
45.0
〈20
45
35
6.3.2第二段施工
喷点
位置
m
前置
液量
m3
携砂
液量
m3
顶替
液量
m3
施工
排量m3/min
支撑
剂量
Kg
含砂
浓度
Kg/m3
平均砂比
%
最高
限压
MPa
平衡
压力
MPa
试泵
压力
MPa
油管
套管
油管
套管
2058.0
28
122.6
8.7
2.0
0.8
32
422.8
26.1
45.0
〈20
45
35
6.3.3第三段施工
喷点
位置
m
前置
液量
m3
携砂
液量
m3
顶替
液量
m3
施工
排量m3/min
支撑
剂量
Kg
含砂
浓度
Kg/m3
平均砂比
%
最高
限压
MPa
平衡
压力
MPa
试泵
压力
MPa
油管
套管
油管
套管
2010.0
21
99.3
8.5
2.2
0.8
25
407.8
25.1
45.0
〈20
45
35
6.3.4第四段施工
喷点
位置
m
前置
液量
m3
携砂
液量
m3
顶替
液量
m3
施工
排量m3/min
支撑
剂量
Kg
含砂
浓度
Kg/m3
平均砂比
%
最高
限压
MPa
平衡
压力
MPa
试泵
压力
MPa
油管
套管
油管
套管
1883.0
23.2
111.9
7.8
2.2
0.8
28
405.3
25.0
45.0
〈20
45
35
6.3.5第五段施工
喷点
位置
m
前置
液量
m3
携砂
液量
m3
顶替
液量
m3
施工
排量m3/min
支撑
剂量
Kg
含砂
浓度
Kg/m3
平均砂比
%
最高
限压
MPa
平衡
压力
MPa
试泵
压力
MPa
油管
套管
油管
套管
1690.0
21
91.9
7.1
2.0
0.8
22
387.1
23.9
45.0
〈20
45
35
6.3.6第六段施工
喷点
位置
m
前置
液量
m3
携砂
液量
m3
顶替
液量
m3
施工
排量m3/min
支撑
剂量
Kg
含砂
浓度
Kg/m3
平均砂比
%
最高
限压
MPa
平衡
压力
MPa
试泵
压力
MPa
油管
套管
油管
套管
1610.0
20.4
92.3
6.6
2.2
0.8
24
421.2
26.0
45.0
〈20
45
35
6.3.7第七段施工
喷点
位置
m
前置
液量
m3
携砂
液量
m3
顶替
液量
m3
施工
排量m3/min
支撑
剂量
Kg
含砂
浓度
Kg/m3
平均砂比
%
最高
限压
MPa
平衡
压力
MPa
试泵
压力
MPa
油管
套管
油管
套管
1530.0
24.6
104.2
6.3
2.2
0.8
26
403.3
24.9
45.0
〈20
45
35
6.3.8第八段施工
喷点
位置
m
前置
液量
m3
携砂
液量
m3
顶替
液量
m3
施工
排量m3/min
支撑
剂量
Kg
含砂
浓度
Kg/m3
平均砂比
%
最高
限压
MPa
平衡
压力
MPa
试泵
压力
MPa
油管
套管
油管
套管
1430.0
24.5
108.7
5.9
2.2
0.8
28
417.3
25.7
45.0
〈20
45
35
6.4支撑剂类型及规格
压裂液类型
支撑剂类型
生产厂家
粒径
（mm）
视密度
（g/cm3）
真密度
（g/cm3）
胍胶液
石英砂
甲方提供
0.425-0.85
1.62
2.90
6.5压裂液
6.5.1压裂液配方
液体类型
配方
酸处理液
12%HCl+3.0%HF+0.5%CF-5C+0.3%COP-1+0.1%CA+2.5%HJF-94
活性水
清水+0.3%CF-5C+0.3%COP-1
冲砂洗井液
0.3%CF-5C+0.3%COP-1+0.4%APS
压裂液
0.35%CJ2-6+0.4%CF-5C+0.3%COP-1+0.05%COG-285
交联液
50%JL-2+3.5%APS
交联比
100:
0.6-1.0（最佳交联比现场测小样确定）
每段压裂各准备一定量过硫酸铵（APS），在喷射结束前3min在混砂车人工楔型追加3kg，在加砂结束前15min，按0.01%-0.03%-0.05%在混砂车人工楔型追加。
6.5.2压裂液数量：
入井
材料
第一、二段压裂
第三、四段压裂
第五、六压裂
第七,、八段压裂
设计用量m3
配备量m3
设计用量m3
配备量m3
设计用量m3
配备量m3
设计用量m3
配备量m3
压裂液
468.5
530
375.2
430
337.6
380
371.9
420
活性水
77.8
100
76.3
100
73.7
100
72.2
100
交联剂
2.8
3.5
2.4
2.5
2.0
2.3
2.2
2.5
酸液
10
10
10
10
10
10
10
10
注：
每次施工另备冲砂洗井液
6、施工准备
6.450m3储液罐：
11具，由甲方提供，最大清水量530m3。
15m3罐1个。
6.5钻具：
水力喷砂射孔压裂钻具3套，施工单位提供。
6.3施工车辆
车辆名称
台数
车辆名称
台数
车辆名称
台数
主压车
1套
混砂车
1
管汇车
1
运砂车
5
ACF-700型
1
仪表车
1
运陶粒车
根据施工定
运酸车
1
6.6支撑剂准备量
第一、二段压裂：
名称：
石英砂 数量：
10+72
第三、四段压裂：
名称：
石英砂 数量：
10+53
第五、六段压裂：
名称：
石英砂 数量：
10+46
第七、八段压裂：
名称：
石英砂 数量：
10+54
7、化工料准备:
酸液：
（每段施工备酸液10m3，每10m3的化工料如下）
31%HCL
55%HF
CF-5C
CA
HJF-94
COP-1
4103kg
578Kg
53kg
11Kg
265Kg
32Kg
第一次施工
名称
设计量Kg
名称
设计量Kg
CJ2-6
3360
CF-5C
3840+600
COP-1
2880+600
COG-285
480
APS
21+27
JL-2
3000
第二次施工
名称
设计量Kg
名称
设计量Kg
CJ2-6
2800
CF-5C
3200+600
COP-1
2400+600
COG-285
400
APS
17.5+23
JL-2
2500
8主要压裂步骤：
（1）地面管线、井口及设备试压45MPa，环空管线试压35MPa。
（2）第一段（喷点位置2116.0m）喷砂射孔、压裂：
表6施工泵注表
施工阶段
液体
类型
油管注
入液量
m³
油管排量
m³/min
砂浓度
kg/m³
砂量
m3
环空注
入液量
m³
环空排量
m3/min
阶段
时间
min
支撑剂类型
低替
基液
8.0
1.0
8.0
喷砂射孔
基液
6.0
1.0
120
0.4
6.0
20/40目石英砂
基液
18.0
2.0
140
1.8
9.0
20/40目石英砂
基液
6.4
2.0
3.2
基液
23.0
1.4
16.4
喷砂射孔阶段施工步骤和参数由施工队伍技术人员根据压力变化情况进行调整。
降排量至1.4m3/min，关闭套放闸门，套管限压35MPa，若顺利压开地层，则按照设计环空排量或环空最高压力所允许的最高泵速由环空泵入胍胶基液；若套管压力超过35MPa，则立即停泵，正挤酸液进行预处理，直至压开地层方可进行套管注入。
注前置液
基液
25
2.0
10.0
0.8
12.5
注携砂液
交联液
10.0
2.0
247
1.5
4.0
0.8
5.0
20/40目石英砂
交联液
9.1
2.0
363
2.0
3.6
0.8
4.5
20/40目石英砂
交联液
13.7
2.0
478
4.0
5.5
0.8
6.9
20/40目石英砂
交联液
34.3
2.0
577
12.0
13.8
0.8
17.2
20/40目石英砂
交联液
26.8
2.0
676
11.0
10.7
0.8
13.4
20/40目石英砂
交联液
20.6
2.0
759
9.5
8.2
0.8
10.3
20/40目石英砂
注顶替液
活性水
6.4
2.0
2.6
0.8
3.2
在加砂2/3后，按0.01%-0.03%-0.05%在混砂车人工楔型追加APS9kg。
关井30min，采用10mm油嘴控制放喷，放压完毕后，用活性水50m3大排量反循环彻底洗井。
（3）上提工具使一级喷嘴到达2058.0m。
上提工具过程中，注意做好相关井控措施。
（4）第二段（喷点位置2058.0m）喷砂射孔、压裂：
表7施工泵注表
施工阶段
液体
类型
油管注
入液量
m³
油管排量
m³/min
砂浓度
kg/m³
砂量
m3
环空注
入液量
m³
环空排量
m3/min
阶段
时间
min
支撑剂类型
低替
基液
8.0
1.0
8.0
喷砂射孔
基液
6.0
1.0
120
0.4
6.0
20/40目石英砂
基液
18.0
2.2
140
1.8
8.2
20/
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