煤层气参数井设计方案精.docx
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煤层气参数井设计方案精
3煤层气参数井方案
3.1目的与任务
1主要目的
(1取全取准各项地质资料,评价东升煤田煤层的煤厚、煤质、盖层及含气性。
(2了解工业产能,进一步评价煤层气勘探前景,为试采和开发试验提供地质数据。
本区煤层气勘探基础资料较少,因此在开展煤层气钻探的同时,必须进行钻探动态跟踪分析和综合研究,深化认识。
2主要任务
获取东升煤田煤层气可靠的评价参数,主要项目包括:
煤层厚度、埋深、煤岩、煤质、割理和裂隙发育程度、煤体结构、等温吸附/解吸特征、含气量、含气饱和度、储层压力、煤层顶底板岩性、岩石节理/裂隙、结构/构造、成分、岩石力学性质、单井产气量等参数。
3.2井位部署
1井位部署原则
(1煤田勘探程度高,地层、构造、煤层厚度、地层倾角比较清楚。
(2煤层发育,单层厚度大,可采总厚度较大。
(3煤层气含量较高且稳定性较好,其附近构造相对简单或拉张应力场(如向斜翼部和正断层附近等部位。
(4煤的渗透性较好,煤层以原生结构、碎裂煤为主,裂隙(煤层割理较发育,避开构造复杂区和构造煤(碎粒煤、糜粒煤发育地段。
(5目标煤层为矿区主要可采煤层,且埋深300~1000m,并避开采空区。
(6煤层气含量面积大,资源量较大、资源丰度较高。
(7地形相对平缓、交通方便、施工条件相对较好等。
按上述条件,可优先考虑在东升井田东部施工1口煤层气参数井,目的层为七2、六2、、四2、二1煤。
东升井田参数井井位部署见图3.1和表3.1
图3.1东升井田地面井位置示意图
设计井型为垂直井井型。
采用二开的井身结构方案:
一开采用311.1mm钻头,钻穿基岩风化带20米后,下入244.5mm表层套管,封固地表疏松层,砾石层,建立井口,注水泥全封固;二开采用215.9mm钻头,钻至二1煤层底板以下60米完钻,下入139.7mm生产套管,注水泥封固至地面,加固井身,延长地面井瓦斯抽采时间。
图3.2DS参-001井井身结构示意图
3.4取芯设计
(1尽可能在钻遇煤层顶以上5m开始密闭取心,取至底板岩心。
(2严格按二开钻井液设计要求,采用低密度无固相钻井液取心,减少对煤层伤害,保证煤心质量。
(3非煤层岩心直径不小于60mm,单筒收获率不低于75%,平均收获率不低于80%,对岩心要进行全面细致的描述,砂岩和裂缝段进行清水浸泡试验。
(4煤层段要求采用半合式取心内筒密闭取心,煤心直径不小于60mm,单筒收获率不低于65%,平均收获率不低于70%,从割心到取心内筒离开井口时间不超过20min,从取心内筒离开井口到煤心装入解吸罐的时间不超过10min。
解吸之后要求对煤层从宏观到微观解吸详细描述。
(5非煤层段发现明显气显示,立即取心,不受设计取心进尺、井段限制。
(6单筒取心进尺由现场甲方监督或地质技术员确定。
3.5样品采集与分析测试
煤瓦斯样的采集一般每1m采集1个解吸样,每2m采集一个吸附样。
根据该井的煤层厚度预测,其主要煤层的样品测试项目如下:
每1m煤岩岩心至少采集2块样品进行煤岩全分析和专项分析。
煤层顶底板岩心要求各采集4-5块样品,进行常规物性分析。
其它具有常规油气显示的储层砂岩岩心每层进行4-5个样品的常规物性分析。
1煤岩全分析项目
含气量(部分作残余气、气体组份、煤岩割理定量统计及割理孔隙描述、甲烷碳同位素、镜质体反射率、煤岩显微组份(包括镜质组、壳质组、惰质组、粘土、硫化物、碳酸盐岩等项目、灰分、挥发分、水分、真密度
2煤岩专项分析项目
视密度、吸附等温线、煤岩孔隙度、比表面、扫描电镜
3泥页岩分析项目
突破压力、比表面
注:
①取芯井按此要求;
②岩心样品由承担化验分析的单位及时到现场观察,亲自取样。
3.6试井
试井是认识气藏、进行气藏评价和生产动态监测,以及评估完井效率的重要手段。
煤层气井注入/压降试井的目的旨在取得煤层的渗透率、储层压力等各项储层参数,为煤层气井生产潜能评价和开发实验提供可靠的参数依据。
东升DS参-01井试井主要获得煤层渗透率、储层压力、研究半径、表皮系数、压力梯度和储层温度等参数。
原地应力测试主要获得原地应力、破裂压力、破裂压力梯度、闭合压力、闭合压力梯度
等参数
4工程技术要求
4.1设计总体原则
相关设计总体上符合以下标准中的相关要求。
(1煤的高压等温吸附试验方法容量法》(GB/T19560-2004;
(2《煤层气含量测定方法》(GB/T19559-2004;
(3《煤层气钻井作业规程》;
(4《煤层气测井作业规程》;
(5《煤层气地质录井作业规程》;
(6《煤层气井注入/压降试井技术规范》;
(7《煤层气井压裂技术规程》;
(8《煤层气井排采工程技术规范》;
4.2钻井
(1完钻井深:
钻至完钻要求井深,以转盘面至井底,校核钻具实长的钻井深度。
(2全角变化率、井斜及水平位移符合规定。
(3钻井过程中以单点测斜监测照片为准,胶片随原始资料上交保存。
(4交井以完钻电测连续测斜资料为准,测斜间距≤50m,特殊情况要加密,最后一测点距离井底小于10m。
(5测斜数据采用计算机进行处理,采用平均角法或曲率半径法。
(6井径扩大率:
一般地层要求井径扩大率≤20%,煤层井段井径扩大率≤30%。
煤层气井钻井工程相关质量要求标准见表4.1~4.2表所示。
4.3钻井液
1主要性能要求
(1相对密度,根据邻井实钻数据,确保近平衡钻进不损坏煤层作为调整钻井液密度的依据。
钻井液相对密度附加值在0.05-0.10之间。
(2严格控制失水,提高滤饼质量,防止井壁垮塌。
失水≤5ml,泥饼≤1mm.
(3钻井液流变性在考虑有效携带岩屑的前提下,尽可能充分发挥水功率的作用。
漏斗粘度在40~50Pa•s之间。
2一开钻井液要求
(1钻井液体系:
水基钻井液,混浆钻进。
(2性能:
以防垮、防漏为主,可根据现场实际情况进行调整相对密度和粘度。
3二开钻井液要求
(1二开开始至进入目的层(取心段以前钻井液以防垮、防漏、防水涌为主,可根据现场实际情况由甲方监督进行调整相对密度和粘度。
(2进入目的层(取心段至完钻井深要严格控制钻井液密度和固相含量,切实做到煤层不受污染。
(3遇严重垮塌、井漏等特殊情况,甲方工程监督可根据实际情况调整钻井液性能。
(4为保证地质录井油气显示的准确性,严禁在全井段钻井液中使用含有荧光的处理剂。
4防止煤层损害的要求
(1建立健全煤层保护监督管理体系,对全体施工人员进行保护煤层教育,保证各项措施的实施。
(2严格执行钻井液设计,从进入目的层开始采用无固相低密度钻井液钻进直至完井。
(3管好用好固控设备,确保煤层井段不受钻井液固相污染。
(4目的层段钻井液中不允许加入高聚物处理剂和不溶性无机物。
(5当煤层压力梯度当量密度超过钻井液密度时,只允许加入可溶性无机物加重。
4.4录井
1钻时录井
非煤系地层每1m~2m记录1个点;煤系地层0.5m~1m记录一个点;目的层井段0.1m记录1个点。
全井漏取钻时点数不超过全井钻时总点数的0.5%,不漏取目的层井段钻时点。
钻井参数保持相对稳定,并记录造成假钻时的非地质因素,以便钻时能更好地反映地层岩性。
随时记录钻时突变点,以便及时发现煤层,卡准煤层深度、厚度。
2岩屑录井
岩屑录井从见基岩开始每2m一包砂样,从下石盒子组底部开始每1m一包砂样,其中二1煤层及其顶板10m、底板6m每0.5m一包砂样。
岩屑要严格按迟到时间进行捞取,每包砂样重量不少于500g,全井砂样实际取样数大于应取砂样总数的95%,砂样漏取样品数小于应取砂样总数的0.5%,二1煤层煤样不得漏取。
原始录井表填写要做到重点突出,定名准确,文字简洁,条理分明,术语统一。
岩屑录井表要现场整理、汇总,填写内容不得用简略语。
并绘制1:
500随钻剖面,对地层做出初步的判定和划分。
3简易水文观察
全井钻探过程中均应做好简易水文观测记录工作。
每次起钻后、下钻前测量一次水位(泥浆池液面、井筒液面;一开至下石盒子组地层每2小时记录一次钻井液消耗量;进入山西组地层每1小时记录一次钻井液消耗量,不足1小时但大于30分钟时也应观察钻井液消耗量。
注意记录井漏、井涌、漏失量、钻井液性能等;如遇井涌,记录涌高、涌出物和涌出量、井深、层位、起止时间、钻井液性能,并取样做全分析。
4钻井液录井
钻井液录井是发现气层的重要手段。
进入目的层段尽量降低钻井液对煤层造成的污染。
切实做好钻井液性能测定,及时观察槽面显示、井涌、井漏等现象并做好记录。
全井要求每8小时作一次全套性能(密度、粘度、失水、含砂、切力、泥饼、酸碱度、氯离子含量等测定;0-350m每50m取样1次,350m-井底每20m取样1次,做相对密
度、粘度、氯根测定(如果钻井液中加入大量KCl溶液,氯根可不测)。
如果发现异常(如粘度突然加大,钻时变快,气测有异常,钻井液有气浸,槽面冒气泡等应连续测定钻井液密度、粘度、加密全套性能的测定;同时作好详细记录,如槽面冒气泡的大小、产状、占槽面百分比,槽面上涨高度、进出口钻井液性能的变化等。
4.5固井下套管前对井眼进行通井,以保证套管能顺利下入。
下套管时严格按照套管作业相关标准进行套管作业。
准备足够的清水。
确保洗井、固井用水。
固井前对井眼进行大排量循环洗井,保证进出口泥浆密度一致。
表层必须用G级以上水泥固井,水泥浆要返至地面,侯凝试压合格后方可开始二开钻进。
生产套管固井采用低密度微珠水泥分级固井,水泥浆平均密度小于1.60g/cm3。
钻开目的层到固井完工的时间不超过4天(不包括取心和测试时间)。
表4.4固井质量验收评级标准评评级指标优级级别良合格基本不合合格格20<声声幅幅值≤30值>30地层波地层波较弱、可辨认弱、难辨认第一10<声声幅值声幅值(%)≤10界面幅值≤20(固井质量声幅第二地层波地层较测井)界面强、清晰强、较清晰表层≥12或符合设计要求试压套管力套压生产≥20管试(MPa)套管压30min降压情况≤0.5(MPa)用现场水对设计用的水泥≥14做48h抗内压强度试验(MPa)生产套管用低密度水泥固<1.60,水泥浆的返深达到设计要求.井,水泥浆密度(g/cm3)4.6测井用以划分煤层、构造、地应力、岩相研究、地层倾角、煤储层参数、评价煤层及其顶底板裂缝发育程度、渗透性、含水性(表3.6),测井要求采用“3700”测井系列。
表4.5试验区煤层气井测井技术要求测井项深测井井段测井内容备注(m目度比例(1双侧向(2自然伽马(3二开—井1:
5标准自然电位(4补偿声波(5)00底井径(1双侧向(2自然伽马(3自然电位(4补偿密度(5补偿目的层以1:
2综合声波(6补偿中子(7地层倾角“3700”系00上150m—井底(8微球形聚焦(9自然伽马能列。
谱(10长源距声波(11井径(1双侧向(2自然伽马放大曲(3自然电位(4补偿密度1:
1取心井段。
00线(回放)(5)补偿声波(6)补偿中子
固井质量井井斜温001:
21:
200(1声幅(2自然伽马(3磁性定位(4变密度井口至阻流环井口—井底现场提供固井质量图现场提供1点/25m井斜数据表注:
实际测井井段由现场地质监督或地质技术负责人确定。
排采生产过程中如果遇到卡泵、抽油杆断脱、泵效极低、监测仪器故障等事项,必须及时进行诊断,迅速组织作业,及时处理事故。
要求在最短的时间内恢复排采生产。
作业中严禁进行反冲洗井和压井施工。
4.7环境质量要求严格执行国家和当地政府有关健康、安全与环境保护法律、法规的相关文件。
钻井队要设立HSE管理员。
搞好井场和营地卫生,配备一定数量的灭火器材,标识防火、安全要求。
要设立安全标志牌(位置、标识等);对设备要定期进行安全检查与维护;对有毒药品及化学处理剂的管理要严格执行有关管理制度。
进入钻井作业区的人员必须严格执行人身安全保护规定。
钻井作业期间环境管理要求,本着“谁污染、谁治理”的原则,按照国家颁布的各项法规和当地环保部门的标准要求执行。
废水、废钻井液等要设置专门的排放坑,并制定落实保护当地水资源的技术措施。
完井后井场要做到:
“工完、料净、井场清”,做好井场地貌恢复工作。
4.8提交资料要求4.8.1地质资料二十二项(1钻井地质设计书(2观察记录(3地质日志(4岩屑描述记录(5岩心描述记录(包括岩心照片和底片、出筒观察等(6地质原始记录(包括气测、钻时、钻井液性能、氯根、荧光等(7套管记录(8原始录井图(1:
500(9岩心原始录井图(1:
100(10完井总结报告(11钻井基本数据表(12地质录井及地球物理测井统计表(13煤层气显示综合表(14气测异常显示统计表(15钻井取心统计表(16井史资料(17井身结构示意图(18录井综合图(1:
500(19岩心综合图(1:
100(20井斜数据表及井斜水平投影图、井斜垂直剖面投影图(21)见煤预告书、关键程序施工现场验收单、固井水泥检验报告、煤样现场解吸报告(22各种成果资料磁盘4.8.2测井资料十项(1标准测井图1:
500(2组合测井图1:
200(3数字处理成果图件(4固井质量检查图(5其它测井图及其解释报告,包括地层倾角、自然伽玛能谱、长源距声波、岩性密度、
微球形聚焦等。
(6井斜测井资料(7力学参数成果图(8测井解释成果表(9测井总结报告(包括煤层及其顶底板岩石力学数据表(10原始记录磁带和成果磁盘4.8.3分析化验资料(1取样统计表(2各项分析化验的数据、图表,包括岩石物理参数等(3总结报告4.8.4完井后提交总结报告及研究报告(1测井总结:
由测井施工单位对所测各段资料负责解释,写出全井全面总结报告。
内容包括地层划分、煤层解释、储层物性解释、地层倾角解释等。
(2完井地质总结:
以岩屑、岩心等钻井资料为核心,综合气测、测井等项资料,正确标定岩性分层,提出综合解释的煤层及试气层位。
(3提交正式总结报告与附图10份。
5工程量表5.1DS参-001井钻井工程量工项目备注程量960钻井按设计孔深计算。
50绳索取芯表层钢级为J55、规格为φ244.5mm×508.94mm套管材料生产钢级为N80、规格为φ139.7mm×9607.72mm钻井套管1固井1测井设备1运输设备动迁测试气含量、等温吸附解吸测试注入/压降试井测试441口井1层煤,共计4个样品。
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