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1、中国石油集团钻井工程技术研究院中国石油集团钻井工程技术研究院中国石油集团钻井工程技术研究院中国石油集团钻井工程技术研究院CNPC CNPC D Drilling rilling R Research esearch I Institutenstitute查永进查永进神华神华CCS工程示范项目工程示范项目地下工程的设计与安全性地下工程的设计与安全性钻井研究院钻井研究院DRIDRIDRIDRI2 汇报内容汇报内容一、CCS工程示范项目地质构造条件二、CCS整体实施方案三、钻井设计及安全性四、监测方案及安全性保证钻井研究院钻井研究院DRIDRIDRIDRI3 一、CCS工程示范项目地质构造条件经过可
2、行性研究的充分论证，神华CCS工程示范项目 钻井实施地点在苏里格盆地西北部，内蒙古自治区鄂尔多斯 市,布连与陈家村境内。井位距CCS捕集地仅17km，地层平 缓，只发育小断层，封存条件较好。图8目标区目标区目标区目标区目标区目标区钻井研究院钻井研究院DRIDRIDRIDRI4 一、CCS工程示范项目地质构造条件该地区侏罗系发育煤层，储层只能选择远离侏罗系的地层。发育有较好的区域盖层纸坊组与和尚沟组。储层集中在1570m以下到奥陶系马家沟组。钻井研究院钻井研究院DRIDRIDRIDRI5 一、CCS工程示范项目地质构造条件苏里格地区储层普遍以低渗为主，主力气田单井日产量直井平均1104m3，单层
3、难以取得商业注入规模，必须考虑单井多层注入方式。马家沟组为碳酸盐岩裂缝性储层，裂缝以育程度低，在苏里格地区同样是低产层。钻井研究院钻井研究院DRIDRIDRIDRI6 汇报内容汇报内容一、CCS工程示范项目地质构造条件二、CCS整体实施方案三、钻井设计及安全性四、监测方案及安全性保证钻井研究院钻井研究院DRIDRIDRIDRI7 二、CCS整体实施方案CCS工程示范项目采用地下盐水层埋存方式，在注入的同时进行地面与地下监测。地下监测主要搞清CO2在储层中扩散运移情况，同时监测CO2是否存在向盖层以上运移的情况。地面监测主要监测大气、土壤中CO2含量是否出现异常，从而证实CO2封存的有效性。钻井
4、研究院钻井研究院DRIDRIDRIDRI8 二、CCS整体实施方案神华CCS项目整体实施三口井，其中一口注入井，两口监测井：? 监测1井与注入井相距80m，在最小主地应力方向，压裂不会影响到该方向。主要监测与注入井之间的CO2扩散运移情况，射开主要注入层位? 监测2井与注入井相距50m，沿最大水平主地应力方向，压裂时是裂缝延伸方向，主要进行VSP扩散监测，同时在区域盖层之上，进行射孔，定期取样监测CO2是否透过盖层上窜注入井注入井监测1井监测1井监测2井监测2井钻井研究院钻井研究院DRIDRIDRIDRI9 汇报内容汇报内容一、CCS工程示范项目地质构造条件二、CCS整体实施方案三、钻井设计及
5、安全性四、监测方案及安全性保证钻井研究院钻井研究院DRIDRIDRIDRI10 三、钻井设计及安全性注入井设计与安全性注入井设计与安全性1）生产套管采用抗腐蚀不锈 钢套管，连接丝扣可达到气密 封要求。并采用尾管回接方式 固井，水泥浆返到地面，能提 供更好的井筒密封完整性。）生产套管采用抗腐蚀不锈 钢套管，连接丝扣可达到气密 封要求。并采用尾管回接方式 固井，水泥浆返到地面，能提 供更好的井筒密封完整性。钻井研究院钻井研究院DRIDRIDRIDRI11 三、钻井设计及安全性注入井设计与安全性注入井设计与安全性2）水泥浆采用防腐蚀水泥 浆体系，能耐）水泥浆采用防腐蚀水泥 浆体系，能耐CO2腐蚀。腐
6、蚀。3）加强钻井液与工程措 施，为固井提供良好的井眼 环境，保证固井质量，重点 封固段固井质量达到优化。）加强钻井液与工程措 施，为固井提供良好的井眼 环境，保证固井质量，重点 封固段固井质量达到优化。钻井研究院钻井研究院DRIDRIDRIDRI12 三、钻井设计及安全性注入井设计与安全性注入井设计与安全性90下酸液对各材料的腐蚀情况1d2d7d 序 号名称初始重量 （序 号名称初始重量 （g）沉淀物重量 （）沉淀物重量 （g）损失率 （损失率 （%）沉淀物重 量（沉淀物重 量（g）损失率 （损失率 （%）沉淀物重 量（沉淀物重 量（g）损失率 （损失率 （%）1水泥水泥80.028.264.
7、826.467.025.867.821天水泥石天水泥石*80.055.430.845.742.935.855.33RF材料材料40.039.80.539.70.839.70.84硅质材料硅质材料40.039.41.539.22.039.22.05氧化钙氧化钙40.00.698.5010001006氧化铝氧化铝40.01.297.0010001007氧化铁氧化铁40.00.598.8010001008碳黑碳黑40.039.80.539.70.839.70.8钻井研究院钻井研究院DRIDRIDRIDRI13 三、钻井设计及安全性注入井设计与安全性注入井设计与安全性防腐蚀水泥和微硅水泥样品腐蚀后的断
8、面对比（左：防腐蚀水泥 中：微硅：右：纯水泥）防窜防腐蚀水泥浆在酸性气体下的养护效果防窜防腐蚀水泥浆在酸性气体下的养护效果腐蚀测试条件为：实验气体为：P CO2分压为3.2Mpa，PH2S分压3.2Mpa；实验温度：90；实验时间：7天；钻井研究院钻井研究院DRIDRIDRIDRI14 三、钻井设计及安全性注入井设计与安全性注入井设计与安全性B 腐蚀深度序号序号水泥样品水泥样品水泥石尺寸水泥石尺寸(mm)腐蚀深度（腐蚀深度（mm ）1纯水泥纯水泥50.450.450.4全贯穿全贯穿2微硅防窜水泥微硅防窜水泥50.450.450.480%以上已贯穿以上已贯穿3防腐蚀水泥防腐蚀水泥50.450.4
9、50.4（13）（）（13）（）（13）C 水泥石抗压强度水 泥条 件水 泥条 件抗压强度抗压强度(MPa)强度变化率强度变化率未腐蚀未腐蚀47.1-纯水泥腐 蚀纯水泥腐 蚀38.4-32.2未腐蚀未腐蚀40.2-微硅水泥腐 蚀微硅水泥腐 蚀33.3-17.2未腐蚀未腐蚀55.6-防腐蚀水泥腐 蚀防腐蚀水泥腐 蚀56.4+1.8钻井研究院钻井研究院DRIDRIDRIDRI15 三、钻井设计及安全性注入井设计与安全性注入井设计与安全性4）下套管过程中进行气密 封检测，确保入井套管的气 密封性。）下套管过程中进行气密 封检测，确保入井套管的气 密封性。钻井研究院钻井研究院DRIDRIDRIDRI1
10、6 三、钻井设计及安全性注入井设计与安全性注入井设计与安全性5）技术套管下到区域盖层 底部，且技术套管为气密 封扣型，如果在注气过程 中生产套管水环有损坏， 也会提供第二道保护。）技术套管下到区域盖层 底部，且技术套管为气密 封扣型，如果在注气过程 中生产套管水环有损坏， 也会提供第二道保护。钻井研究院钻井研究院DRIDRIDRIDRI17 三、钻井设计及安全性注入井设计与安全性注入井设计与安全性套管头采用正规 密封套管头，可以保 证技术套管与生产套 管之间封隔套管头采用正规 密封套管头，可以保 证技术套管与生产套 管之间封隔注气井口为耐腐 蚀注气井口为耐腐 蚀7阀门注气井口。阀门注气井口。钻
11、井研究院钻井研究院DRIDRIDRIDRI18 三、钻井设计及安全性注入井设计与安全性注入井设计与安全性油管采气气密封丝扣 连接的抗腐蚀不锈钢 油管，在封隔器保护 下，注入层以上套管 基本上不接触油管采气气密封丝扣 连接的抗腐蚀不锈钢 油管，在封隔器保护 下，注入层以上套管 基本上不接触CO2。注入井COCO2 2钻井研究院钻井研究院DRIDRIDRIDRI19 三、钻井设计及安全性注入井设计与安全性注入井设计与安全性注入任务完成后的弃井打水泥塞实现对地下 CO2的可靠封隔井口水泥塞井口水泥塞煤层以下水煤层以下水 泥塞泥塞区域盖层水区域盖层水 泥塞泥塞各注入层上各注入层上 部水泥塞部水泥塞钻井
12、研究院钻井研究院DRIDRIDRIDRI20 三、钻井设计及安全性监测监测1井设计与安全性井设计与安全性1）采用与注入井相同的井身结构与钻井设计，确保监测期间的井筒安全。2）注入前与监测过程中进行微井径测井，对比微井径变化可以评价井下套管的实际腐蚀情况。1）采用与注入井相同的井身结构与钻井设计，确保监测期间的井筒安全。2）注入前与监测过程中进行微井径测井，对比微井径变化可以评价井下套管的实际腐蚀情况。钻井研究院钻井研究院DRIDRIDRIDRI21 四、监测方案及安全性保证监测监测2井设计与安全性井设计与安全性：1）设计采用二开井身结构，生产套管水泥封固到地面。 表层套管下到煤层以下50米，以
13、保证该井弃井后不影 响煤层开采。2）由于该井下部VSP使用时间短，套管接触CO2的强度 与时间均有限，为探索规模化推广CCS的安全经济技 术，采用普通套管，下部井段注水泥填封固前进行套 管取样，以确定后续工程套管设计。钻井研究院钻井研究院DRIDRIDRIDRI22 四、监测方案及安全性保证监测监测2井设计与安全性井设计与安全性：3）水泥浆采用紧密堆积防腐蚀水泥浆体系，该水泥浆体系具有一定的防腐蚀性能，成本远低于基于材质防腐蚀方案。在完成VSP监测任务后同样可以取样分析实际水泥石腐蚀情况，通过相邻层试压验证水泥环密封情况。钻井研究院钻井研究院DRIDRIDRIDRI23 四、监测方案及安全性保
14、证钻井施工技术措施钻井施工技术措施：泥浆录井：1）上钻第一口井采用综合录井仪进行综合录井，结合常规录井，监测钻井与地质参数，及时识别地层。后续井只进行常规岩屑录井，进行地层识别。2）对储层与盖层进行PK、与荧光分析3）注入井利用岩屑粘帖岩性剖面钻井研究院钻井研究院DRIDRIDRIDRI24 四、监测方案及安全性保证钻井施工技术措施钻井施工技术措施：泥浆录井：4）注入井与监测井系统安排取心，对每套储盖组合进行系统取心5）取每套注入的储层与区域盖层以上储层水样，分析地层水形成时代钻井研究院钻井研究院DRIDRIDRIDRI25 四、监测方案及安全性保证钻井施工技术措施钻井施工技术措施：地球物理测
15、井：1）对注入井与监测验井储层以上，监测量井测：常规系列2）注入井与监测井储层测：双侧向-微球形聚焦、常规系列，注入井加测地层倾角、正交偶极声波3）固井质量测：双声幅、变密度4）完井测：自然伽玛、磁定位钻井研究院钻井研究院DRIDRIDRIDRI26 四、监测方案及安全性保证钻井施工技术措施钻井施工技术措施：井身质量控制：1）钻进时采用无磁钻铤，单点照像监测井斜与方位，每次固井时用电子多点边疆测量井斜与方位，计算井底位移2）严格控制井斜，监测井要求采用与注入井相同的钻具组合与钻井参数，以尽可能减少井斜偏差3）发现井底位移不符合要求及时采用井下动力钻具进行定向钻进钻井研究院钻井研究院DRIDRI
16、DRIDRI27 四、监测方案及安全性保证钻井施工技术措施钻井施工技术措施：钻井液与固井措施：1）采用强抑制钻井液体系，确保较低的井径扩大率，为固井创造良好的条件2）强化储层保护，尽量保持储层的渗流通道3）固井前进行充分的承压堵漏，确保固井水泥上返4）准备水泥浆未返到预定位置的预案钻井研究院钻井研究院DRIDRIDRIDRI28 汇报内容汇报内容一、CCS工程示范项目地质构造条件二、CCS整体实施方案三、钻井设计及安全性四、监测方案及安全性保证钻井研究院钻井研究院DRIDRIDRIDRI29 四、监测方案及安全性保证监测1井：1）采用与注入井相同的井身结构与钻井设计，确保监测期间的井筒安全。2）注入前与监测过程中进行微井径测井，对比微井径变化可以评价井下套管的实际腐蚀情况。钻井研究院钻井研究院DRIDRIDRIDRI30 四、监测方案及安全性保证监测1井： 3）监测1井射开渗透性较好的四层，采用
