1、多級(jí)分段壓裂水平井與上翹式單翼多分支井井組采氣工程設(shè)計(jì)1.作品說明2.布井方案3.油管柱設(shè)計(jì)4.射孔工藝5.采氣方式6.壓裂設(shè)計(jì)7.氣井特殊問題處理8.井口集輸裝置9.采氣成本10.作品特色1.作品說明 沁端區(qū)塊位于沁水盆地南部，隸屬于山西省沁水縣，礦區(qū)屬于中聯(lián)煤層氣有限責(zé)任公司。本區(qū)屬山區(qū)丘陵地貌，以低山丘陵為主。本區(qū)為典型的干旱性大陸氣候，降雨量較少，冬季氣溫較低，年平均降雨量400900mm，年最大降雨量891mm，最大積雪深度212.5mm。年平均氣溫10.9，最高37.3，最低-16.3，最大凍土層深度0.41m。該區(qū)處于張性應(yīng)力區(qū)，地震發(fā)生的概率較低，其地震烈度為6度。1.作品說明

2、 本區(qū)屬山區(qū)丘陵地貌，以低山丘陵為主。本區(qū)構(gòu)造形態(tài)總體為一走向北北東、傾向北西西的單斜構(gòu)造。在此基礎(chǔ)上發(fā)育了一系列近南北北北東向?qū)捑忨耷纬蓞^(qū)內(nèi)地層的波狀起伏，巖層傾角一般不超過15，個(gè)別地段受構(gòu)造影響巖層傾角變化大。斷層不發(fā)育，規(guī)模較大的僅一條，斷距最大達(dá)100m。總體屬地質(zhì)構(gòu)造簡單類。1.作品說明圖1.1 地質(zhì)剖面示意圖1.作品說明 根據(jù)本賽題所給出的地質(zhì)資料及井組情況，現(xiàn)選用多級(jí)分段壓裂水平井與上翹式單翼多分支井井組采氣工程設(shè)計(jì)。2.布井方案 Z1井井型為直井，目標(biāo)煤層是3#和15#，井口坐標(biāo)為：X：19647687；Y：3965160，地質(zhì)剖面圖見圖2.1，井身結(jié)構(gòu)見表2.1圖2.1

3、 Z1井地質(zhì)剖面圖2.布井方案序號(hào)序號(hào)井深井深m鉆頭尺寸鉆頭尺寸 套管尺寸套管尺寸鋼級(jí)鋼級(jí)壁厚壁厚一開一開50.00311.15244.48J558.94二開二開770.21215.9139.7J5510.03表2.1 Z1井井身結(jié)構(gòu)圖2.布井方案 Z-2H井為多級(jí)分段壓裂水平井，Z-2V是其生產(chǎn)井目標(biāo)煤層是3#，Z-2H井口坐標(biāo)為：X：19647880；Y：3964931，地質(zhì)剖面圖見圖2.2，井身結(jié)構(gòu)見表2.2、2.3。圖2.2 Z-2H井地質(zhì)剖面圖2.布井方案序號(hào)序號(hào)井深井深m鉆頭尺鉆頭尺寸寸套管尺套管尺寸寸鋼級(jí)鋼級(jí)壁厚壁厚一開一開50346.6298.4J558.94二開二開60526

4、6.7193.7N808.33三開三開1700165.1139.7N807.72表2.2 Z-2H井井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)序號(hào)序號(hào)井深井深m鉆頭尺鉆頭尺寸寸套管尺套管尺寸寸鋼級(jí)鋼級(jí)壁厚壁厚一開一開50311.15244.48J558.94二開二開600.2215.9139.7J5510.03表2.3 Z-2V井井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.布井方案 Z-3A井為單翼多分支水平井井組，Z-2B是其生產(chǎn)井，目標(biāo)煤層是3#，Z-3A井口坐標(biāo)見表2.4，示意圖見圖2.3，井身結(jié)構(gòu)見表2.5、2.6。圖2.3 多分支井示意圖2.布井方案主井眼主井眼項(xiàng)目項(xiàng)目井口井口A靶點(diǎn)靶點(diǎn)B靶點(diǎn)靶點(diǎn)X1964688019647150.2219

5、648135.02Y396380539638053963805垂深垂深581.36m533.7m357.4m距井口方位距井口方位9090分支井眼分支井眼項(xiàng)目項(xiàng)目C靶點(diǎn)靶點(diǎn)D靶點(diǎn)靶點(diǎn)E靶點(diǎn)靶點(diǎn)X19647396.4219647544.1419647691.86Y396380539638053963805垂深垂深490.3m464.3m438.2m距井口方位距井口方位909090項(xiàng)目項(xiàng)目F靶點(diǎn)靶點(diǎn)G靶點(diǎn)靶點(diǎn)X19647839.5819647987Y39638053963805表2.4 Z-3A井井眼坐標(biāo)2.布井方案開數(shù)開數(shù)井眼尺寸井眼尺寸井深井深套管尺寸套管尺寸下深下深水泥返高水泥返高一開一開31

6、1.1mm311.1mm（12 12 1/4”1/4”）52m52m244.5mm(244.5mm(9 9 5/8”)5/8”)50m50m地面地面二開二開215.9mm(8 215.9mm(8 1/2”)1/2”)675m675m177.8mm(177.8mm(7”)7”)673673m m地面地面三開三開主井眼主井眼152.4mm(6”152.4mm(6”) )(673m(673m1673m)1673m)分支井眼分支井眼152.4mm(6”152.4mm(6”) )(50m)(50m)表2.5 Z-3A井井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.布井方案序號(hào)序號(hào)井深井深m鉆頭尺鉆頭尺寸寸套管尺套管尺寸寸鋼級(jí)鋼級(jí)壁厚

7、壁厚一開一開50311.15244.48J558.94二開二開600.2215.9139.7J5510.03表2.6 Z-3B井井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.油氣管柱設(shè)計(jì)結(jié)果完井生產(chǎn)管柱結(jié)構(gòu)為73mm油管+流動(dòng)短節(jié)+井下安全閥+流動(dòng)短節(jié)+ 73mm油管+SB3型封隔器+ 73mm油管+座放短節(jié)+ 73mm油管+球座。4.射孔工藝設(shè)計(jì)結(jié)果 直井采用電纜傳輸射孔工藝。射孔方式選擇負(fù)壓射孔方式，合理射孔負(fù)壓為：23.6MPa。 采用無固相清潔鹽水射孔液，其配方為：清潔地表水+1CaCl2+5KCl。 采用YD-102射孔槍SDP43RDX-5型彈，采用HMX耐高溫藥、20孔/m、60相位角、負(fù)壓22.44Mpa、

8、電纜輸送方式螺旋布孔，深度預(yù)計(jì)到達(dá)635mm，孔徑17.8mm。槍性能見表4.1.4.射孔工藝設(shè)計(jì)結(jié)果射孔槍射孔槍性能參數(shù)性能參數(shù)API RP-43測測試數(shù)據(jù)試數(shù)據(jù)槍的結(jié)構(gòu)槍的結(jié)構(gòu)射孔彈射孔彈混凝土靶混凝土靶外徑外徑mm孔密孔密 孔孔/m藥型藥型彈型彈型藥量藥量g相位角相位角耐壓耐壓MPa耐耐溫溫孔徑孔徑mm穿深穿深mm525220RDXDP22.760151.6150/18017.8164.8表4.1 直井孔槍性能數(shù)據(jù)表5.采氣方式本設(shè)計(jì)單井采用柱塞氣舉排水采氣方法。 柱塞氣舉排水采氣是利用氣井自身能量推動(dòng)油管內(nèi)的柱塞舉水,不需其它動(dòng)力設(shè)備、生產(chǎn)成本低,在美國被認(rèn)為是最佳的排水采氣工藝。該方

9、法的優(yōu)點(diǎn)是由于柱塞在舉升氣體與采出液體之間形成一個(gè)固體界面,能夠有效地防止氣體上竄和液體回落,從而減少了滑脫損失、提高了舉升效率。 根據(jù)估算的日產(chǎn)水量、各種泵型的優(yōu)缺點(diǎn)及泵的排量，最終選擇螺桿泵作為抽采設(shè)備，型號(hào)為GLB300-21。5.采氣方式本設(shè)計(jì)井組采用增壓輸氣排水采氣方式。壓縮機(jī)組的設(shè)計(jì)參數(shù)如下所示。發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)型號(hào)Cameron AJAX DPC 2804Cameron AJAX DPC 2804功率功率630kW630kW轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速440r/min440r/min往復(fù)式壓縮機(jī)往復(fù)式壓縮機(jī)Cameron AJAX DPC 2804Cameron AJAX DPC 2804進(jìn)氣壓力進(jìn)

10、氣壓力1.4-5.7MPa G1.4-5.7MPa G排氣壓力排氣壓力5.7MPa G5.7MPa G排量排量282810104 4 Nm/d Nm/d重量重量4500kg4500kg外形尺寸外形尺寸83008300424042403100mm3100mm5.采氣方式 本設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)直井開發(fā)年限為直井開發(fā)年限為23年，見氣時(shí)間為年，見氣時(shí)間為5個(gè)月，產(chǎn)氣個(gè)月，產(chǎn)氣量為量為2285m3/d，產(chǎn)水量為，產(chǎn)水量為1.4m3/d，分段壓裂水平井開發(fā)年，分段壓裂水平井開發(fā)年限為限為7年，見氣時(shí)間為年，見氣時(shí)間為3個(gè)月，產(chǎn)氣量為個(gè)月，產(chǎn)氣量為12000m3/d，產(chǎn)水量，產(chǎn)水量為為1.8m3/d。上翹式單翼多

11、分支水平井開發(fā)年限為。上翹式單翼多分支水平井開發(fā)年限為5年，見氣年，見氣時(shí)間為時(shí)間為2個(gè)月，產(chǎn)氣量均為個(gè)月，產(chǎn)氣量均為22000m3/d，產(chǎn)水量均為，產(chǎn)水量均為4.8m3/d. 對于煤層氣藏開采工藝中的增產(chǎn)措施首選當(dāng)屬水力壓裂技術(shù)。壓裂液選用弱膠聯(lián)壓裂液，配方見表6.1。設(shè)計(jì)井壓裂施工選用的支撐劑類型為直徑0.4-0.8蘭州砂。6.壓裂設(shè)計(jì)6.壓裂設(shè)計(jì)壓裂液壓裂液添加劑類型添加劑類型添加劑名稱添加劑名稱用量，用量，% %基液基液稠化劑稠化劑羥丙基胍膠羥丙基胍膠0.50.5殺菌劑殺菌劑甲醛甲醛0.1-0.20.1-0.2PHPH調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)劑碳酸鉀碳酸鉀0.10-0.120.10-0.12碳酸氫鉀

12、碳酸氫鉀0.08-0.100.08-0.10氫氧化鈉氫氧化鈉0.004-0.0060.004-0.006黏土穩(wěn)定劑黏土穩(wěn)定劑氯化鉀氯化鉀0.20.2助排擠助排擠含氟表面活性劑含氟表面活性劑0.20.2破乳劑破乳劑SP169SP1690.20.2降濾失劑降濾失劑柴油柴油1.0-2.01.0-2.0交聯(lián)劑交聯(lián)劑交聯(lián)劑交聯(lián)劑有機(jī)硼有機(jī)硼2 2破膠劑破膠劑過硫酸銨過硫酸銨0.5-10.00.5-10.0低溫破膠劑低溫破膠劑亞硫酸鈉亞硫酸鈉0.70.7交聯(lián)比（基液：交聯(lián)液）交聯(lián)比（基液：交聯(lián)液）100:2.5-100:5100:2.5-100:5表6.1 弱膠聯(lián)壓裂液配方 6.壓裂設(shè)計(jì)直井用連續(xù)油管壓裂

13、工藝技術(shù)，工作流程如下圖6.1所示圖6.1 連續(xù)油管壓裂技術(shù)的作業(yè)程序6.壓裂設(shè)計(jì) 水平井及井組選用水平井裸眼封隔器多級(jí)分段壓裂技術(shù)。裸眼封隔器分段壓裂主要工具包括裸眼封隔器自封式球座壓差滑套投球滑套懸掛封隔器回接筒丟手接頭，工具耐溫，耐壓差，堵球尺寸分為等，由分段壓裂級(jí)別各級(jí)投球滑套差別而設(shè)定。6.壓裂設(shè)計(jì)圖6.2 裸眼封隔器管串結(jié)構(gòu)組合6.壓裂設(shè)計(jì) 本水平井水平井段為1098米，分9段，用弱膠聯(lián)壓裂液3083.96m3壓裂，加砂量360m3，平均單層加砂40m3，單層最高砂比22.5%，平均砂比21.2%，最大排量4.6m3/min，壓裂后測無阻流量85.003104m3/d，初期投產(chǎn)氣量

14、7.55104m3/d，目前產(chǎn)氣量5.82104m3/d，初期開井套壓20MPa，目前套壓14.96MPa，平均日壓降速率為0.0201，單位采氣量壓降為0.0028MPa/104m3。6.壓裂設(shè)計(jì) 井口裝置選用KQ65-105抗硫采氣井口裝置。圖6.3 KQ65-105 抗硫采氣井口裝置6.壓裂設(shè)計(jì) 直井下泵深度為直井下泵深度為623.1m，分段壓裂水平井下泵深度，分段壓裂水平井下泵深度為為670.5m，上翹式單翼多分支水平井下泵深度為，上翹式單翼多分支水平井下泵深度為568.2m。 施工排量2.0m3/min，前置液量4m3，攜砂液量28m3，頂替液量16.5m3,支撐劑采用0.4-0.8

15、的蘭州砂，體積4.45m3，支撐縫長79.16m,支撐裂縫寬度3.31103，增產(chǎn)倍數(shù)2.17倍。7、氣井特殊問題處理1、防砂技術(shù)方案氣井射孔完成后不再下入任何機(jī)械防砂裝置或充填物，也不注入任何化學(xué)藥劑，而是依靠油氣層砂粒在炮眼口處形成具有一定承載能力的砂拱，達(dá)到防砂目的。2、防腐技術(shù)方案建議采用化學(xué)防腐措施，即油套管材料采用N80鋼材并配合使用環(huán)空保護(hù)液防腐措施。7、氣井特殊問題處理3、防垢除垢技術(shù)方案（1）定期向地層里擠注阻垢劑從而抑制各種垢的形成；（2）從套管環(huán)空中注入多功能阻垢緩蝕劑；（3）采取持久性防腐措施和定期除垢相結(jié)合的工藝措施。（4）除垢措施。推薦酸液配方為：1020HCL+1

16、2%酸化緩蝕劑+12%鐵離子穩(wěn)定劑+1%互溶劑+0.51%的防膨脹劑+0.30.5%的助排劑+其它。4、防治水合物技術(shù)方案采取注醇工藝防治水合物的形成，采用甲醇作為化學(xué)抑制劑。井口油壓井口油壓MPa設(shè)計(jì)日產(chǎn)氣設(shè)計(jì)日產(chǎn)氣量量104m3/d所用甲醇所用甲醇濃度濃度%設(shè)計(jì)甲醇用設(shè)計(jì)甲醇用量量L/d實(shí)際甲醇實(shí)際甲醇用量用量L/d抑制劑濃度抑制劑濃度%3.54159818620042.58、井口集輸工藝井口集輸工藝設(shè)計(jì)如下：（1）每口垂直井設(shè)有抽水和采氣系統(tǒng)；（2）用螺桿泵將煤層水采出通過PE 管道排至儲(chǔ)水池；（3）采出的煤層氣經(jīng)節(jié)流閥，進(jìn)入分離器進(jìn)行氣液分離；（4）分離后的煤層氣經(jīng)質(zhì)量流量計(jì)計(jì)量后進(jìn)入聚乙烯管道外輸至焚燒坑焚燒。9、采氣成本分類分類計(jì)量單位計(jì)量單位預(yù)算金額預(yù)算金額完井費(fèi)用完井費(fèi)用元元10001000萬萬采氣工藝配套技術(shù)費(fèi)用采氣工藝配套技術(shù)費(fèi)用元元30003000萬萬井下作業(yè)費(fèi)井下作業(yè)費(fèi)元元15001500萬萬增產(chǎn)挖潛措施費(fèi)用增產(chǎn)挖潛措施費(fèi)用元元700700萬萬生產(chǎn)動(dòng)態(tài)監(jiān)測費(fèi)用生產(chǎn)動(dòng)態(tài)監(jiān)測費(fèi)用元元350350萬萬/年年地面集輸與處理費(fèi)用地面集輸與處理費(fèi)用元元40004000總成本總成本元元10221022萬萬+350+350萬萬/年年 設(shè)計(jì)遵循“少投入、多產(chǎn)出”的原則，結(jié)合國內(nèi)其他相似油田的生產(chǎn)開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，得出所需成本。10、作品特色 本設(shè)計(jì)特點(diǎn)是柱塞氣舉排水采