1、完井工程課程設(shè)計zm-001井完井工程設(shè)計目錄1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)12 施工32.1 施工目的32.2 固井32.3 射孔32.4 壓裂32.4.1 壓裂液配方及各種原料、添加劑用量32.4.2 施工準(zhǔn)備52.4.3 作業(yè)設(shè)備62.4.4 支撐劑62.5 施工步驟62.5.1 壓前井下作業(yè)準(zhǔn)備62.5.2 壓裂液的配制72.5.3 壓裂施工72.5.4 排液72.5.5 探砂面、沖砂72.5.6 換井口裝置82.5.7 下完井管柱82.5.8 環(huán)保治理、交井82.6 施工過程83 壓裂曲線判讀94 質(zhì)量保證要求105 hse要求115.1 健康要求115.2 安全要求115.3 環(huán)保要求116 完井資

2、料的整理與提交127 附錄137.1 計算過程137.1.1 固井所需水泥漿計算137.1.2 所需頂替液計算147.1.3 射孔的孔數(shù)計算147.2 附圖15zm-001井完井工程設(shè)計1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表1-1 鉆井基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表地理位置河南省焦作市馬村區(qū)構(gòu)造位置位于焦作煤田中東部，西南以鳳凰嶺斷層為自然邊界，東南以九里山斷層為自然邊界，與韓王井田相隔，東北與馮營井田相鄰，西北以李莊斷層為界與小馬村井田相鄰。開鉆日期2011年11月11日完井日期2012年1月4日井別煤層氣開發(fā)井完鉆層位石炭系上統(tǒng)太原組c3t完鉆井深(m)煤層溫度（）最大井斜/方位 /井深801.023最大井斜1.83；方位315；所

3、在井深425.0m；井底位移13.58m。套管程序規(guī)格（mm）下入深度（m）鋼級壁厚（mm）水泥返深（m）固井質(zhì)量生產(chǎn)套管139.7800.0n807.72539合格聯(lián)入(m)人工井底（m）短套管位置(m)1.65794.0723.50-729.59表1-2 煤層綜合解釋成果表層位層號井段(m)厚度(m)含氣量 (m3/t)結(jié)論山西組二1739.0-744.05.018煤層表1-3 地層分層數(shù)據(jù)及地層剖面描述地層巖性描述第四系底界深度90.5m，主要是卵石層和粘土，兩者交替出現(xiàn)，其中卵石層厚度較大，與下伏地層呈角度不整合接觸。石千峰組底界深度213m，上部巖石以砂巖和泥巖為主；中部主要是中粒砂

4、巖和中粒石英砂巖，其中夾有部分泥巖；下部主要是厚層的粗粒石英砂巖。上石盒子組 底界深度442.5m，上部主要是粉砂巖和中粒砂巖，中間夾有一定厚度的含礫石英粗粒砂巖和含礫中粒石英砂巖；中部和下部為粉砂巖、細(xì)砂巖和泥巖的互層。下石盒子組 底界深度為664.5m，上部主要是粉砂巖、細(xì)砂巖和中粒砂巖；中部以泥巖和砂質(zhì)泥巖為主，其中夾有較厚的細(xì)砂巖；下部主要是含泥粉砂巖、含粉砂質(zhì)泥巖和泥巖。山西組 底界深度749m，以粉砂巖、細(xì)砂巖和中粒砂巖為主，其中739m-744m為5m后的煤層，煤層頂板733m-735m為2m厚的中粒砂巖，735m-739m為4m厚的粉砂巖，和煤層底板744m-749m是5m厚的

5、粉砂巖。太原組 底界深度794m，以泥巖、灰?guī)r和粉砂巖為主。142 施工2.1 施工目的利用水力加砂壓裂工藝技術(shù)改善煤層的原始滲流條件，提高煤層氣井的產(chǎn)能。通過生產(chǎn)井的排采取得全套生產(chǎn)參數(shù)，用以指導(dǎo)該地區(qū)的煤層氣勘探開發(fā)。2.2 固井固井的主要材料為鋼級為j55的表層套管和鋼級為n80的生產(chǎn)套管，g級水泥和水。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)套管外徑(mm)套管下深(m)水泥返深(m)一 開1.65-101101244.5100地面二 開101-801801139.78005392.3 射孔本設(shè)計采用102槍彈在煤層段按照90度螺旋相位射孔，射孔的孔密為16孔/

6、米，射孔的厚度為5m，射孔的總數(shù)為80孔。2.4 壓裂表2-4-1 壓裂層段壓裂層位射孔井段（m）射孔厚度（m）滲透率（10-3m2）孔密（孔/米）孔數(shù)（孔）射孔槍型煤層段739.0-744.05.00.11680102槍彈表2-4-2 施工參數(shù)破裂壓力 mpa17.9動態(tài)縫寬 mm32.0支撐劑用量 m350.0閉合應(yīng)力 mpa5.2支撐縫寬 mm24.0施工排量 m3/min8.0動態(tài)縫長 m103.5支撐縫高 m7.5平均砂液比 %12.9支撐縫長 m78.0壓裂液用量 m3760.0施工最高水馬力 hp41502.4.1 壓裂液配方及各種原料、添加劑用量（1）壓裂液配方活性水：清水+殺

7、菌劑0.05%+0.5%kcl表2-4-1-1 原料、添加劑備料單清水760m3殺菌劑380kg氯化鉀（kcl）3800kg（2）配液順序及說明：配液水質(zhì)ph為6.57.5，機(jī)械雜質(zhì)小于0.1%。技術(shù)要求：配液用水必須清潔，配完的壓裂液要進(jìn)行充分的攪拌，混合均勻；按照中聯(lián)煤層氣有限責(zé)任公司煤層氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)煤層氣井壓裂技術(shù)規(guī)程執(zhí)行。表2-4-1-2 壓裂作業(yè)用液液體名稱壓裂液測試用液前置液攜砂液頂替液液量 （m3）01601679.3表2-4-1-3 壓裂層段施工執(zhí)行表程序液量（m3）砂比（%）砂量（m3）排量（m3/min）備注前置液160m3607.03030.9302051.020攜砂液16

8、7m32051.0 加入粒徑0.45-0.90mm石英砂支撐劑18.1m3尾追粒徑0.90-1.20mm石英砂支撐劑12m3平均攜砂比18.0%19101.9 28154.2 30206.0 40239.2 30267.8 頂替液9.3測壓降0測壓降60分鐘合計336.320+12說明：1、注入頂替液采用降排量微欠量頂替。2、根據(jù)施工壓力情況，可適當(dāng)調(diào)整施工排量。2.4.2 施工準(zhǔn)備表2-4-2-1 壓裂設(shè)備及主要參數(shù)設(shè)備名稱單位數(shù)量備注2000型泵車輛6100bpm混砂車輛1管匯車輛1儀表車輛1砂罐車輛510m3/輛壓裂液大罐具1650m3/具2.4.3 作業(yè)設(shè)備（1）40噸修井機(jī)1套；（2

9、）118mm通井規(guī)1根；（3）ky35/65井口1套；（4）sfz18-35a型防噴器1套；（5）發(fā)電機(jī)（50kw）1臺；（6）73mm油管800m；2.4.4 支撐劑（1）0.15-0.30mm石英砂14.2m3（2）0.45-0.90mm石英砂32.6m3（3）0.90-1.20 mm石英砂10.7m3技術(shù)要求：圓度不低于0.8，球度不低于0.8，清潔無雜質(zhì)。2.5 施工步驟2.5.1 壓前井下作業(yè)準(zhǔn)備壓裂前安裝好容積為40m3的軟體大罐10個，分別向每個大灌中各加入kcl 200kg，共計加入kcl 2000kg，分別將各個軟體大罐注滿清水，共計400m3壓裂液，壓裂液的kcl濃度為0.

10、5%。壓裂液用水為ec參-001井附近農(nóng)用水井的水。安裝好額定工作壓力35mpa/cm2的350型井口采油樹。2輛運(yùn)輸砂罐車各裝粒徑0.45-0.90mm石英砂10m3，1輛運(yùn)輸砂罐車裝粒徑0.90-1.20mm石英砂10m3，1輛運(yùn)輸砂罐車裝粒徑0.90-1.20mm石英砂5m3。 共計準(zhǔn)備粒徑0.45-0.90mm石英砂20m3，粒徑0.90-1.20mm石英砂15m3。2.5.4 排液（1）壓裂結(jié)束后12小時，用3mm油嘴或針形閥控制放噴,觀察排出液體性能。記錄排液時間、壓力、排量、累計液量、cl-、ph值等。（2）排液時，有氣體產(chǎn)出時，要在出口處每班點(diǎn)火一次，進(jìn)行產(chǎn)氣情況描述；（3）施

11、工排液及求產(chǎn)過程中，井場配備h2s氣體監(jiān)測及防護(hù)裝置，若監(jiān)測到h2s氣體，則嚴(yán)格按照有關(guān)h2s氣體操作規(guī)范操作執(zhí)行。2.5.5 探砂面、沖砂當(dāng)井口壓力降至0mpa時，下沖砂管柱探砂面，要求指重表懸重下降范圍在1020kn，兩次深度不超過0.5m；用0.5kcl鹽水沖砂至井底，當(dāng)返出液中含砂量低于0.1%時，應(yīng)再反復(fù)探砂面兩次，砂面上升不超過1m為合格。2.5.6 換井口裝置拆下ky35/65井口，換上ky25/65井口裝置。2.5.7 下完井管柱按下泵設(shè)計要求完成生產(chǎn)管柱。2.5.8 環(huán)保治理、交井試采合格后，配齊全采油樹，保證不滲不漏，拆遷修井設(shè)備，治理環(huán)境污染，恢復(fù)井場原貌，按標(biāo)準(zhǔn)交井。2

12、.6 施工過程11時02分10秒至13時44分40秒進(jìn)行壓裂施工。共注入壓裂液232m3,其中前置液110m3，攜砂液110m3，頂替液9.3m3。加入粒徑0.45-0.90mm石英砂支撐劑18m3,平均施工攜砂比13.1%。施工排量7.06.8m3/min，破裂泵壓23.6mpa，施工泵壓23.6-19.2-32.0mpa，停泵壓力30.1mpa。11時02分20秒開始注入前置液，破裂壓力23.6mpa。11時12分注入壓裂液40m3時開始以較低的攜砂比（3、5）加入粒徑0.45-0.90mm石英砂支撐劑，到11時21分20秒共注入前置液110m3，低攜砂比加入粒徑0.45-0.90mm石英

13、砂支撐劑2.9m3。施工排量7.06.9m3/min，施工泵壓23.619.220.5mpa。11時21分20秒開始以10的攜砂比正式加入石英砂支撐劑，11時31分50秒由于施工泵壓上升較快，停止加砂，共注入攜砂液110m3，加入粒徑0.45-0.90mm石英砂15.1m3,平均攜砂比13.1。施工排量6.8m3/min，施工泵壓20.925.0mpa。11時31分50秒開始注入頂替液，施工排量6.8-7.0m3/min，施工泵壓由25.0mpa快速上升至施工最高限壓32.0mpa而自動停泵。而后進(jìn)行多次的重新開泵，均因施工泵壓超過施工最高限壓停泵。共注入壓裂液9.3m3。13時44分40秒停

14、止施工。表2-6-1 壓裂設(shè)計參數(shù)和施工數(shù)據(jù)對比表施工排量（m3/min）壓裂液（m3）石英砂（m3）平均砂比（）前置液攜砂液替置液總量中砂粗砂總量設(shè)計8.03004001071032.610.743.312.9施工7.98.23014029.6712.633.111.244.313.13 壓裂曲線判讀圖3-1 壓裂施工曲線 由圖3-1可知，當(dāng)油壓曲線在11:40:55左右達(dá)到最大時，為煤儲層的破裂壓力，因此可得其破裂壓力為25.3mpa。地層破裂后前置液及加砂階段壓力相對平穩(wěn)，說明裂縫擴(kuò)展壓力低，排量、加砂速度平穩(wěn)。壓裂曲線稍微的波動性，說明為裂縫延伸所致。通過相關(guān)軟件和測壓降曲線可以得出儲

15、層的閉合壓力、儲層壓力和地應(yīng)力及其表皮系數(shù)等參數(shù)。利用關(guān)井壓降曲線形態(tài)可大致判斷煤巖層的滲透性的高低，壓降曲線下降快說明儲層滲透性好，壓降曲線下降慢說明儲層滲透性不好。因此由圖3-1可知該儲層的滲透性比較差。 通過圖3-1可以看出該壓裂過程比較順利，壓裂過程中沒有出現(xiàn)砂堵的情況。4 質(zhì)量保證要求（1）所用添加劑質(zhì)檢合格后方可使用，保證壓裂液的數(shù)量和質(zhì)量。（2）配置壓裂液所用清水應(yīng)清潔無雜質(zhì)，所有壓裂液罐及拉水罐必須清洗干凈。（3）對配制好的液體在施工前應(yīng)現(xiàn)場取樣檢查，如發(fā)現(xiàn)不合格，必須清罐后重新配制。（4）必須保證支撐劑的數(shù)量和質(zhì)量，入井料應(yīng)達(dá)到廠家送樣標(biāo)準(zhǔn)。（5）取全取準(zhǔn)施工壓力、排量、液量

16、等參數(shù)，準(zhǔn)確計量各階段壓裂液、支撐劑儲罐內(nèi)的泵入體積和泵注時間，以便與儀表計量結(jié)果進(jìn)行對比校正。（6）嚴(yán)格按有關(guān)技術(shù)要求和安全操作規(guī)程完成各道工序。（7）壓裂前檢修壓裂設(shè)備，確保設(shè)備完好。（8）嚴(yán)格按設(shè)計要求進(jìn)行地面壓裂管匯試壓壓力，（9）各作業(yè)工序要求有齊全準(zhǔn)確的原始記錄，壓裂隊提交連續(xù)記錄的泵壓、液量、排量和砂液比曲線和數(shù)據(jù)等施工資料。5 hse要求5.1 健康要求（1）施工人員應(yīng)穿戴勞保護(hù)具上崗。（2）施工前按設(shè)計要求試壓，非施工作業(yè)人員嚴(yán)禁進(jìn)入高壓作業(yè)區(qū)。（3）施工現(xiàn)場要配備醫(yī)務(wù)急救藥品及相關(guān)器材、人員。5.2 安全要求（1）施工前開安全大會，各工作崗位分工明確，聽從統(tǒng)一指揮。（2）施

17、工現(xiàn)場排空、放噴管線用30mpa試壓合格的硬管線。（3）施工現(xiàn)場要設(shè)立明顯的標(biāo)志，避免無關(guān)人員進(jìn)入作業(yè)區(qū)，作業(yè)區(qū)域嚴(yán)禁煙火。（4）井場消防設(shè)施、井控設(shè)備齊全完好，現(xiàn)場備消防車兩輛，救護(hù)車一輛。（5）壓裂液罐必須距井口20m以外。（6）安裝試壓合格壓裂井口，井口用地錨固定,施工時井口限壓35mpa。（7）作業(yè)、施工過程中，加強(qiáng)井控崗位責(zé)任制，牢固樹立井噴失控就是災(zāi)難事故的思想。（8）嚴(yán)格按照正確的操作規(guī)程安裝作業(yè)設(shè)備、循環(huán)系統(tǒng)、井控設(shè)備、消防設(shè)備，污水或殘液回收罐等做到正確安裝使用與維護(hù)。（9）排液施工過程中，井場配備h2s氣體監(jiān)測及防護(hù)裝置，若監(jiān)測到h2s氣體，則嚴(yán)格按照有關(guān)h2s氣體操作規(guī)范

18、操作執(zhí)行。5.3 環(huán)保要求（1）嚴(yán)格遵守當(dāng)?shù)丨h(huán)境部門的有關(guān)規(guī)定，嚴(yán)格執(zhí)行hse要求。（2）壓裂液罐前挖一條排污溝至排污池，并做好防滲防漏等工作，作業(yè)液嚴(yán)禁亂排亂放，實施無污染、無落地作業(yè)。（3）施工作業(yè)結(jié)束后對井場進(jìn)行全面清理，以免造成井場及周邊環(huán)境的污染。6 完井資料的整理與提交（1）壓裂作業(yè)施工設(shè)計書（一式六份，壓前審批）（2）分析實驗報告（一份原件，一份復(fù)印件，壓前提交）水分析報告壓裂液主要添加劑檢驗報告支撐劑室內(nèi)評價報告（3）壓裂資料（一式兩份，壓后現(xiàn)場立即提交一份）壓裂施工記錄（人工記錄數(shù)據(jù)）壓裂施工原始記錄數(shù)據(jù)及曲線（電子版）（4）作業(yè)資料（一式兩份，現(xiàn)場提交）施工日報表（單井裝訂）油管、抽油桿記錄排采管柱示意圖（5）射孔資料（現(xiàn)場提交）射孔記錄（一式兩份）（6）總結(jié)報告（一式十份，壓后15日送交一份送審稿）壓裂作業(yè)施工總結(jié)（7）計算機(jī)光盤（作業(yè)完后送交）壓裂施工及測壓降數(shù)據(jù)。（ascii、二進(jìn)制格式，一份）總結(jié)報告光盤。（一份）7 附錄7.1 計算過程7.1.1 固井所需水泥漿計算（1）一開固井所需水泥漿計算：式中：一開固井所需水泥漿的體積；固井所用水泥漿的密度，取1.85g/cm3；一開所用鉆頭直徑；一開所用套管直徑；一開水泥漿固井高度；一開固井所需水泥漿質(zhì)量。代入相應(yīng)數(shù)據(jù)可得一開固