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1、完井工程课程设计目录1 基础数据12 施工32.1 施工目的32.2 固井32.3 射孔32.4 压裂32.4.1 压裂液配方及各种原料、添加剂用量32.4.2 施工准备52.4.3 作业设备62.4.4 支撑剂62.5 施工步骤62.5.1 压前井下作业准备62.5.2 压裂液的配制72.5.3 压裂施工72.5.4 排液72.5.5 探砂面、冲砂72.5.6 换井口装置82.5.7 下完井管柱82.5.8 环保治理、交井82.6 施工过程83 压裂曲线判读94 质量保证要求105 HSE要求115.1 健康要求115.2 安全要求115.3 环保要求116 完井资料的整理与提交127 附录
2、137.1 计算过程137.1.1 固井所需水泥浆计算137.1.2 所需顶替液计算147.1.3 射孔的孔数计算147.2 附图151 基础数据表1-1 钻井基础数据表地理位置河南省焦作市马村区构造位置位于焦作煤田中东部，西南以凤凰岭断层为自然边界，东南以九里山断层为自然边界，与韩王井田相隔，东北与冯营井田相邻，西北以李庄断层为界与小马村井田相邻。开钻日期2011年11月11日完井日期2012年1月4日井别煤层气开发井完钻层位石炭系上统太原组C3t完钻井深(m)煤层温度（）最大井斜/方位 /井深801.023最大井斜1.83；方位315；所在井深425.0m；井底位移13.58m。套管程序规
3、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139.7800.0N807.72539合格联入(m)人工井底（m）短套管位置(m)1.65794.0723.50-729.59表1-2 煤层综合解释成果表层位层号井段(m)厚度(m)含气量 (m3/t)结论山西组二1739.0-744.05.018煤层表1-3 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90.5m，主要是卵石层和粘土，两者交替出现，其中卵石层厚度较大，与下伏地层呈角度不整合接触。石千峰组底界深度213m，上部岩石以砂岩和泥岩为主；中部主要是中粒砂岩和中粒石英砂岩，其中夹有部分泥岩；下部主要是厚层的
4、粗粒石英砂岩。上石盒子组 底界深度442.5m，上部主要是粉砂岩和中粒砂岩，中间夹有一定厚度的含砾石英粗粒砂岩和含砾中粒石英砂岩；中部和下部为粉砂岩、细砂岩和泥岩的互层。下石盒子组 底界深度为664.5m，上部主要是粉砂岩、细砂岩和中粒砂岩；中部以泥岩和砂质泥岩为主，其中夹有较厚的细砂岩；下部主要是含泥粉砂岩、含粉砂质泥岩和泥岩。山西组 底界深度749m，以粉砂岩、细砂岩和中粒砂岩为主，其中739m-744m为5m后的煤层，煤层顶板733m-735m为2m厚的中粒砂岩，735m-739m为4m厚的粉砂岩，和煤层底板744m-749m是5m厚的粉砂岩。太原组 底界深度794m，以泥岩、灰岩和粉砂
5、岩为主。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N80的生产套管，G级水泥和水。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)套管外径(mm)套管下深(m)水泥返深(m)一 开1.65-101101244.5100地面二 开101-801801139.78005392.3 射孔本设计采用102枪弹在煤层段按照90度螺旋相位射孔，射孔的孔密为16孔/米，射孔的厚度为5m，射孔的总数为80孔。2.4 压裂表
6、2-4-1 压裂层段压裂层位射孔井段（m）射孔厚度（m）渗透率（10-3m2）孔密（孔/米）孔数（孔）射孔枪型煤层段739.0-744.05.00.11680102枪弹表2-4-2 施工参数破裂压力 MPa17.9动态缝宽 mm32.0支撑剂用量 m350.0闭合应力 MPa5.2支撑缝宽 mm24.0施工排量 m3/min8.0动态缝长 m103.5支撑缝高 m7.5平均砂液比 %12.9支撑缝长 m78.0压裂液用量 m3760.0施工最高水马力 hp41502.4.1 压裂液配方及各种原料、添加剂用量（1）压裂液配方活性水：清水+杀菌剂0.05%+0.5%KCl表2-4-1-1 原料、添
7、加剂备料单清水760m3杀菌剂380Kg氯化钾（KCl）3800Kg（2）配液顺序及说明：配液水质PH为6.57.5，机械杂质小于0.1%。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。表2-4-1-2 压裂作业用液液体名称压裂液测试用液前置液携砂液顶替液液量 （m3）01601679.3表2-4-1-3 压裂层段施工执行表程序液量（m3）砂比（%）砂量（m3）排量（m3/min）备注前置液160m3607.03030.9302051.020携砂液167m32051.0 加入粒径0.45-0.90mm石英砂
8、支撑剂18.1m3尾追粒径0.90-1.20mm石英砂支撑剂12m3平均携砂比18.0%19101.9 28154.2 30206.0 40239.2 30267.8 顶替液9.3测压降0测压降60分钟合计336.320+12说明：1、注入顶替液采用降排量微欠量顶替。2、根据施工压力情况，可适当调整施工排量。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6100BPM混砂车辆1管汇车辆1仪表车辆1砂罐车辆510m3/辆压裂液大罐具1650m3/具2.4.3 作业设备（1）40吨修井机1套；（2）118mm通井规1根；（3）KY35/65井口1套；（
9、4）SFZ18-35A型防喷器1套；（5）发电机（50KW）1台；（6）73mm油管800m；2.4.4 支撑剂（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技术要求：圆度不低于0.8，球度不低于0.8，清洁无杂质。2.5 施工步骤2.5.1 压前井下作业准备压裂前安装好容积为40m3的软体大罐10个，分别向每个大灌中各加入KCl 200kg，共计加入KCl 2000kg，分别将各个软体大罐注满清水，共计400m3压裂液，压裂液的KCl浓度为0.5%。压裂液用水为EC参-001井附近农用水井的水。安装
10、好额定工作压力35MPa/cm2的350型井口采油树。2辆运输砂罐车各装粒径0.45-0.90mm石英砂10m3，1辆运输砂罐车装粒径0.90-1.20mm石英砂10m3，1辆运输砂罐车装粒径0.90-1.20mm石英砂5m3。 共计准备粒径0.45-0.90mm石英砂20m3，粒径0.90-1.20mm石英砂15m3。2.5.4 排液（1）压裂结束后12小时，用3mm油嘴或针形阀控制放喷,观察排出液体性能。记录排液时间、压力、排量、累计液量、Cl-、pH值等。（2）排液时，有气体产出时，要在出口处每班点火一次，进行产气情况描述；（3）施工排液及求产过程中，井场配备H2S气体监测及防护装置，若
11、监测到H2S气体，则严格按照有关H2S气体操作规范操作执行。2.5.5 探砂面、冲砂当井口压力降至0MPa时，下冲砂管柱探砂面，要求指重表悬重下降范围在1020KN，两次深度不超过0.5m；用0.5KCl盐水冲砂至井底，当返出液中含砂量低于0.1%时，应再反复探砂面两次，砂面上升不超过1m为合格。2.5.6 换井口装置拆下KY35/65井口，换上KY25/65井口装置。2.5.7 下完井管柱按下泵设计要求完成生产管柱。2.5.8 环保治理、交井试采合格后，配齐全采油树，保证不渗不漏，拆迁修井设备，治理环境污染，恢复井场原貌，按标准交井。2.6 施工过程11时02分10秒至13时44分40秒进行
12、压裂施工。共注入压裂液232m3,其中前置液110m3，携砂液110m3，顶替液9.3m3。加入粒径0.45-0.90mm石英砂支撑剂18m3,平均施工携砂比13.1%。施工排量7.06.8m3/min，破裂泵压23.6MPa，施工泵压23.6-19.2-32.0MPa，停泵压力30.1MPa。11时02分20秒开始注入前置液，破裂压力23.6MPa。11时12分注入压裂液40m3时开始以较低的携砂比（3、5）加入粒径0.45-0.90mm石英砂支撑剂，到11时21分20秒共注入前置液110m3，低携砂比加入粒径0.45-0.90mm石英砂支撑剂2.9m3。施工排量7.06.9m3/min，施
13、工泵压23.619.220.5MPa。11时21分20秒开始以10的携砂比正式加入石英砂支撑剂，11时31分50秒由于施工泵压上升较快，停止加砂，共注入携砂液110m3，加入粒径0.45-0.90mm石英砂15.1m3,平均携砂比13.1。施工排量6.8m3/min，施工泵压20.925.0MPa。11时31分50秒开始注入顶替液，施工排量6.8-7.0m3/min，施工泵压由25.0MPa快速上升至施工最高限压32.0MPa而自动停泵。而后进行多次的重新开泵，均因施工泵压超过施工最高限压停泵。共注入压裂液9.3m3。13时44分40秒停止施工。表2-6-1 压裂设计参数和施工数据对比表施工排
14、量（m3/min）压裂液（m3）石英砂（m3）平均砂比（）前置液携砂液替置液总量中砂粗砂总量设计8.03004001071032.610.743.312.9施工7.98.23014029.6712.633.111.244.313.13 压裂曲线判读图3-1 压裂施工曲线 由图3-1可知，当油压曲线在11:40:55左右达到最大时，为煤储层的破裂压力，因此可得其破裂压力为25.3MPa。地层破裂后前置液及加砂阶段压力相对平稳，说明裂缝扩展压力低，排量、加砂速度平稳。压裂曲线稍微的波动性，说明为裂缝延伸所致。通过相关软件和测压降曲线可以得出储层的闭合压力、储层压力和地应力及其表皮系数等参数。利用关
15、井压降曲线形态可大致判断煤岩层的渗透性的高低，压降曲线下降快说明储层渗透性好，压降曲线下降慢说明储层渗透性不好。因此由图3-1可知该储层的渗透性比较差。 通过图3-1可以看出该压裂过程比较顺利，压裂过程中没有出现砂堵的情况。4 质量保证要求（1）所用添加剂质检合格后方可使用，保证压裂液的数量和质量。（2）配置压裂液所用清水应清洁无杂质，所有压裂液罐及拉水罐必须清洗干净。（3）对配制好的液体在施工前应现场取样检查，如发现不合格，必须清罐后重新配制。（4）必须保证支撑剂的数量和质量，入井料应达到厂家送样标准。（5）取全取准施工压力、排量、液量等参数，准确计量各阶段压裂液、支撑剂储罐内的泵入体积和泵
16、注时间，以便与仪表计量结果进行对比校正。（6）严格按有关技术要求和安全操作规程完成各道工序。（7）压裂前检修压裂设备，确保设备完好。（8）严格按设计要求进行地面压裂管汇试压压力，（9）各作业工序要求有齐全准确的原始记录，压裂队提交连续记录的泵压、液量、排量和砂液比曲线和数据等施工资料。5 HSE要求5.1 健康要求（1）施工人员应穿戴劳保护具上岗。（2）施工前按设计要求试压，非施工作业人员严禁进入高压作业区。（3）施工现场要配备医务急救药品及相关器材、人员。5.2 安全要求（1）施工前开安全大会，各工作岗位分工明确，听从统一指挥。（2）施工现场排空、放喷管线用30MPa试压合格的硬管线。（3）
17、施工现场要设立明显的标志，避免无关人员进入作业区，作业区域严禁烟火。（4）井场消防设施、井控设备齐全完好，现场备消防车两辆，救护车一辆。（5）压裂液罐必须距井口20m以外。（6）安装试压合格压裂井口，井口用地锚固定,施工时井口限压35MPa。（7）作业、施工过程中，加强井控岗位责任制，牢固树立井喷失控就是灾难事故的思想。（8）严格按照正确的操作规程安装作业设备、循环系统、井控设备、消防设备，污水或残液回收罐等做到正确安装使用与维护。（9）排液施工过程中，井场配备H2S气体监测及防护装置，若监测到H2S气体，则严格按照有关H2S气体操作规范操作执行。5.3 环保要求（1）严格遵守当地环境部门的有
18、关规定，严格执行HSE要求。（2）压裂液罐前挖一条排污沟至排污池，并做好防渗防漏等工作，作业液严禁乱排乱放，实施无污染、无落地作业。（3）施工作业结束后对井场进行全面清理，以免造成井场及周边环境的污染。6 完井资料的整理与提交（1）压裂作业施工设计书（一式六份，压前审批）（2）分析实验报告（一份原件，一份复印件，压前提交）水分析报告压裂液主要添加剂检验报告支撑剂室内评价报告（3）压裂资料（一式两份，压后现场立即提交一份）压裂施工记录（人工记录数据）压裂施工原始记录数据及曲线（电子版）（4）作业资料（一式两份，现场提交）施工日报表（单井装订）油管、抽油杆记录排采管柱示意图（5）射孔资料（现场提交
19、）射孔记录（一式两份）（6）总结报告（一式十份，压后15日送交一份送审稿）压裂作业施工总结（7）计算机光盘（作业完后送交）压裂施工及测压降数据。（ASCII、二进制格式，一份）总结报告光盘。（一份）7 附录7.1 计算过程7.1.1 固井所需水泥浆计算（1）一开固井所需水泥浆计算：式中：一开固井所需水泥浆的体积；固井所用水泥浆的密度，取1.85g/cm3；一开所用钻头直径；一开所用套管直径；一开水泥浆固井高度；一开固井所需水泥浆质量。代入相应数据可得一开固井所需水泥浆的质量为：kg（2）二开固井所需水泥浆计算：式中：二开固井所需水泥浆的体积；固井所用水泥浆的密度，取1.85g/cm3；二开所用钻头直径；二开所用套管直径；二开水泥浆固井高度；二开固井所需水泥浆质量。代入相应数据可得二开固井所需水泥浆的质量为：kg7.1.2 所需顶替液计算压裂所需顶替液的要求是不能过顶替，一般是所计算顶替液量的90%。由此可得所需顶替液量为：式中：所需顶替液的体积；井筒的最终内径；煤层埋深；代入数据可得：7.1.3 射孔的孔数计算由于射孔时按90度螺旋相位射孔，射孔的孔密为16孔/米，煤层厚度为5米，因此射孔的孔数为80孔。7.2 附图 图7-1 井身结构图
