全国石油工程设计大赛钻完井工程

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1、沁水端区块煤层气钻完井工程设计 作品特色 在该区该设计完成了直井 分段压裂水平井 特色多分 支井三口井的钻井工程设计 1 三口井都采用变密度固井 减少了煤层压塌现象 2 水平井和特色多分支井均是远端连通井 3 4 2 本设计作品完整 完成了煤层气田开发方案编制指南 要求的所有内容 作品特色 3 自主编制的软件功能 编制了针对全国石油工程设计大赛计算需要的复杂结构井井眼轨道设计计算与绘图软件 该软件由本团队独立完成能够绘制水平井 多分支井 从式井等各种井型的井眼轨道图并 给出相应的数据 轨道剖面选择有五段的 三段的 还有双增模式 该软件的功能还能计算 煤层气钻井中所需要的地面和底板标高 从而计算

2、出钻井井深 对于钻完井工程设计具有很 大作用 作品特色 4 应用了定向井和水平井靶区统一创新技术 钻水平井和多分支井的根本目标是提高单井的产量 提高经济效益 那么钻遇率就显得 很重要 在今年给定的煤层区块靶区设计上我们应用了定向井与水平井靶区统一的创新技术 通过这一创新技术 可以给出在钻井过程中任意位置的靶区形状 提高中靶质量 进而提 高煤层钻遇率 作品特色 5 软件校核 本设计作品的创新部分是应用了李子丰教授的油气井管柱力学分析软件对钻井过程中用到 的杆管柱进行了校核 主要部分包括井眼轨道优选 旋转钻进拉力 扭矩分析结果 目 录 地质概况 基础资料概况 Z1井钻完井工程设计 Z2分段压裂水平

3、井钻完井工程设计 M33特色多分支井钻完井工程设计 HSE经济管理 参考文献 2 3 5 4 7 6 8 6 作品简介1 1 作品简介 7 本作品的三种井型分别是直井 分段压裂水平井 多分支水平井 1 1直井开采的的优点 DD BB C C AA 可以同时开采3 和15 煤层 钻井工艺比较简单 钻井费用比较低 是常用的一种井型 采用直井开采的 优点 1 作品简介 8 1 2分段压裂水平井 分段压裂水平井是以后远端连通井 工程井是水平井 生产井是洞穴 直井 水平井完井后要进行分段压裂 以扩大地层裸露面积 提高煤层气 产量 采用远端连通井有如下优势 与近端连通水 平井相比 可 以通过两连通 井眼循

4、环洗井 与直井相比 提 高了导流能力 增加了解析波及 面积 扩大了煤 层气供给范围 提高了产量 与近端连通水 平井相比提高 了井眼的适用 寿命 1 23 9 1 作品简介 1 3特色多分支井 特色多分支水平井也是远端连通井 工程井是多分支井 生产井是洞 穴直井 多分支水平井是沿着储层下倾方向钻进的 多分支水平井分支井 为8个 与主井眼夹角为45度 分支井长度为两边长 中间短 多分支水 平井采用裸眼完井 采用下倾多分支远端连通井的优势 优点 1优点2优点3 与直井和水平 井相比 提高 了导流能力 增加了波及面 积 大大提高 了产量 沿储层倾角方向 钻进 有利于井 眼轨迹控制 沿储层下倾方向 钻进

5、 有利于煤 层中的水在重力 作用下流入到排 水井井井底 提 高排水采气效率 2 地质概况 10 沁水端区块位于沁水盆地南部 属于山西省沁水县 该区属于丘陵地貌 以低山丘陵为主 该区块为典型的大陆性气候 降雨量较少 冬季气温较低 年平均降雨量400 900mm 年最大降雨量891mm 最大积雪 厚度212 5mm 平均气温10 9 最高气温37 3 最低气温 16 3 最大 冻土层深度0 41m 该区处于张性应力区地震发生的概率比较低 其地震烈度为 6度 2 1钻井资料 2 基础资料概况 11 目前该区块内钻有6口参数井和10口生产试验井 以下是参数井资料 井 号 井型 井别 X坐标 Y坐标 3

6、 煤层顶 板埋深m 15 煤层顶 板埋深m 地面海 拔m 补心高 m W1 直井 参数井 生产试验 井 196479203964999640 65732 99681 05 W2 直井 参数井 生产试验 井 196448603963805880 40975 209271 35 W3 直井 参数井 生产试验 井 196468803963263560 65660 05 8201 30 W4 直井 参数井 生产试验 井 196499103966040791 92884 759981 2 W5 直井 参数井 生产试验 井 196491403963466532 90634 838501 2 W6 直井 参

7、数井 生产试验 井 196451203966043831 15931 508381 3 2 2钻遇地层及故障提示 该区块能够钻遇的地层和故障提示如下表 12 3 基础资料概况 地层代号 故障提示 系统组 第四系 Q 防漏 防斜 防塌 二叠系上统上石盒子组P2s防斜 防漏 下统下石盒子组P1x 山西组P1s 石炭系上统太原组C3t 中统本溪组C2b 奥陶系中统峰峰组O2f防漏 防涌 4 Z1井钻完井工程设计 1 3 2 4钻完井进度计划及成本预算 13 Z1井钻完井 工程设计 构造位置 井口位置 4 1 2地质设计结果 14 4 Z1井钻完井工程设计 沁水端区块 X 19648955 Y 396

8、5049 H 925m 井型 直井 井别 开发井 目的层 3 和15 煤层 Z1井在区块地形图上的井位 完钻层为 3 和15 完钻原则 原则上钻至 15 留足测井口袋 60m 完 钻 钻至各靶点留足测井 口袋 20m 完钻 设计井深 791m 完井方法 套管射孔完井 完钻层位及原则 4 1 2地质设计结果 4 Z1井钻完井工程设计 15 Z1井在煤层中的示意图 取资料要求 岩屑录井 钻时录井 气测录井 循环观察 氯离子测定 钻井液性能 温度录井 4 1 2地质设计结果 4 Z1井钻完井工程设计 Z1井地层压力预测结果图 迟到时间 综合录井 井场信息实时传输 采送样品要求 地球物理测井 Z1井地

9、层压力预测 16 井号层位 井段 m 油层中深 m 孔隙压力当 量密度 g cm3 Z1 3 640 76 647 12643 940 71 15 730 76 735 45733 110 81 4 2 2工程设计结果 4 Z1井钻完井工程设计 井身结构设计 17 开钻次 序 测深 m 钻头 尺寸 mm 套管 尺寸 mm 套管 下深 m 完井 方式 备注 155311 1244 555 水泥 固井 水泥浆反 至地面 2791215 9139 7790 水泥 固井 水泥浆反 至地面 244 5表层套管 水泥 139 7表层套管 名 称 必封 点深 度 m 抽液 压力 系数 g c m3 激动 压

10、力 系数 g c m3 正常临 界压差 卡钻值 Mpa 异常临 界压差 卡钻值 Mpa 安全 系数 g cm 3 溢流 系数 g cm 3 数 值 250 0 02 5 0 02 0 12180 0300 070 4 2 2工程设计结果 4 Z1井钻完井工程设计 钻具组合 18 开钻次序 钻进井 段 m 钻具组合 包括钻头 减震器 稳定器 震击器 钻铤 和钻杆等外径 长度及安装位置 备注 一开 0 55 311 1mm钻头 309 6mm稳定器 1 73m 203 2mm短 钻铤 3m 203 2mmMWD 1 8m 309 6mm稳定器 1 73m 203 2mm无磁钻铤 9 14m 309

11、 6mm稳定器 1 73m 203 2mm钻铤 9 14m 168mm钻杆 满眼 钻具 二开 55 791 215 9mm钻头 214 3mm稳定器 1 58m 203mm减震 器 3 1m 178mm短钻铤 3m 214 3m稳定器 1 58m 178mm无磁钻铤 9 14m 214 3mm稳定器 1 58m 178mm钻铤 28m 127mm钻杆 满眼 钻具 1 一开套管采用内管法一次固井 固井水泥浆返至地面 2 二开套管采用综合固井技术 水泥浆密度由小到大 但不超过所计算的最 大水泥浆平均密度 4 2 2工程设计结果 4 Z1井钻完井工程设计 固井设计 水泥浆性能表 19 开次 井段 m

12、 密度 g cm3 水灰 比 流动度 cm 失水量 ml 自由 含水 量 ml 稠化时间 h 抗压强度 环空 返速 一开 0 551 870 45 22 17 2 MPa 0 5 m s 二开 0 1501 55 22 9 5M Pa 0 5 m s 150 7901 870 45 22 17 2 MPa 1006 9 13 8 中渗透地层10 K 10013 8 34 5 低渗透地层K34 5 为了能够更好的保护储层 采用负压射孔 4 Z1井钻完井工程设计 4 3 3完井设计 射孔枪优选 21 Z1井射孔枪选择102型 枪型 89102127 外径 88 9101 6127 弹型 89102

13、1021271271m 贝雷靶孔径 mm 7 9911 5614 0511 3512 61 穿深 mm 284303353393440 适用套 管 139 7177 8 射孔弹优选 枪 型 弹型 最大 射孔 密度 孔 m 1 孔 深 mm 孔径 mm 压实 厚度 mm 压实带 渗率 10 3 m2 10 2 DP44R DX 5 2039411 7210 4 Z1井钻完井工程设计 4 3 3完井设计 射孔器优选 22 射孔参数优选 射孔器名称 适用 枪型 耐 温 混凝土 靶穿深 mm 穿孔 孔径 mm 适用 套管 Inch 102DP42102 120 48h 90011 75 5 内容参数

14、射孔枪 YD 102 射孔弹 DP44RDX 5 射孔密度 16孔 m 相位角 90 布孔方式螺旋布孔 2 KCL射孔液 完井液 配方 清水 2 KCL 粘土稳定剂 0 2 DL 10 助排剂 2 KCL射孔液 完井液 体系 配方技术特点 2 KCL射孔液具有密度低 密度 约1 02 g cm3 抑制性强 对储层 伤害小 易返排和配方简单 成本 低 约相当于1 5 EX3 3射孔液的 1 5 的特点 特别是使用了DL 10 助排剂 可降低毛细管阻力 减少 水锁效应和贾敏效应 4 Z1井钻完井工程设计 4 3 3完井设计 射孔液优选 D2 1井完井管柱示意图 23 244 5mm表层层 套管 水

15、泥 139 7生产套管 4 4钻完井进度计划及成本预算 4 Z1井钻完井工程设计 24 项目计量单位预算金额 探区临时工程元50万 钻前准备工程元40万 钻井工程元150万 测井工程元10万 固井工程元50万 施工管理费元10万 试采工程元15万 总成本元325万 单位综合成本元 m4109 5 Z2井钻完井工程设计 1 3 2 4钻完井进度计划及成本预算 25 Z2分段压裂 水平井钻完井 工程设计 构造位置 直井和水平井井口位置 5 1 2地质设计结果 26 5 Z2井钻完井工程设计 沁水端区块 X 19649436 8 Y 3966620 7 H 1000m 井型 直井 水平井 井别 开发

16、井 目的层 3 煤层 Z2井在区块地形图上的井位 X 19649147 Y 3964819 H 942m 完钻层为 3 煤层 完钻原则 原则上钻至3 留足测井口袋 60m 完钻 钻至各靶点留足测井口 袋 20m 完钻 设计井深 直井785m 水平井670m 完井方法 直井洞穴完井 水平井分段压裂完井 完钻层位及原则 5 1 2地质设计结果 5 Z2井钻完井工程设计 27 Z2井在煤层中的示意图 5 1 2地质设计结果 靶点设计 Z2井靶点设计参数表 5 Z2井钻完井工程设计 28 坐标K1靶点A1A2 A3靶 点 A4靶 点 A5靶 点 A6靶 点 A7靶 点 A8 靶点 A9靶 点 A10靶 点 A11 靶点 A12靶点 洞穴靶点 纵坐标 X 1964914 7 196491 49 1964915 1 8 19649 160 4 1964 9167 2 1964 9184 5 1964 9210 5 1964 9287 5 1964 9310 5 19649 370 6 19649 398 7 1964 9410 5 19649436 8 横坐标 Y 3964819 396491 1

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