XX井钻井工程设计1.docx
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XX井钻井工程设计1.docx
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XX井钻井工程设计1
川东高陡褶皱带包鸾-焦石坝背斜带焦石坝构造
井号:
XX井井别:
开发井井型:
水平井
钻井设计
1、钻井地质设计
1.1基本数据
井号:
XX井
井别:
开发井
井型:
水平井
地面海拔592.47m,补心高9.0m,补心海拔601m计算
地理位置:
重庆市涪陵区江东街道办凉水村5组
构造位置:
川东南地区川东高陡褶皱带包鸾-焦石坝背斜带焦石坝构造
目的层:
上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组下部优质页岩气层段(对应焦页87-3
井3610.6-3649.2m/38.6m)
设计井深:
A靶点垂深:
2799m,C靶点垂深:
2777m,B靶点垂深:
2821m;
AB段长:
2074.10m;完钻井深:
5160m;
完钻层位:
下志留统龙马溪组下部页岩段
完钻原则:
钻至B靶点留口袋完钻
完井方式:
套管完井
1.2钻探依据
设计井区上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组为深水陆棚相沉积,邻井焦页
87-3HF(导眼井)发育厚达89.6m灰黑色富有机质泥页岩,TOC平均为2.44%,优质页
岩段(①-⑤小层)平均TOC为2.85%;有机质类型为Ⅰ型,热演化程度(Ro)为
2.42-3.13%,有利于天然气的大量生成。
邻井焦页87-3HF(导眼井)目的层以灰黑色粉砂质、炭质泥页岩夹放射虫炭质泥页
岩为主,物性分析表明优质页岩段(①-⑤小层)孔隙度为3.81-5.21%,平均孔隙度达
4.48%,具较好储集性能。
邻井焦页87-3HF(导眼井)上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组含气量
1.45-6.62m3/t,平均为3.49m3/t,其中,优质页岩段(①-⑤小层)含气量3.69-6.62m3/t,
平均为5.16m3/t,具有较好的含气性。
邻井焦页87-3HF(导眼井)优质页岩段硅质含量一般为14.6-80.4%,平均为52.84%,
碳酸盐岩含量为1.7-52.5%,平均为9.95%;焦页87-3HF(导眼井)测井解释杨氏模量
3.66-4.33×104MPa,平均为3.73×104MPa,泊松比为0.17-0.2,最大主应力为55.52MPa,
最小主应力为48.63MPa,水平地应力差异系数为11%,有利于压裂改造。
邻井焦页87-3HF井水平段长1645m,分27段采用大型水力压裂,测试产量
15.37×104m3/d。
邻井焦页69-2HF井下压力计进行温度和静压测试,实测目的层温度103.65℃,
计算地温梯度为2.45℃/100m;计算地层压力52.62MPa,压力系数为1.49(压后),
邻井焦页87-3HF天然气组分以甲烷为主,含少量二氧化碳(0.594%)和氮气,不含
硫化氢。
1.3设计依据及钻探目的
1.3.1设计依据:
《涪陵页岩气田江东区块焦页X号平台井位报告书》。
1.3.2钻探目的:
(1)动用江东区块上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组页岩气资源;
(2)新建江东区块上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组页岩气产能。
1.3.3预计效果:
预计本井组4口井控制资源量32.42×108m3;获取水平井钻完井及气层改造的工
程工艺技术参数。
1.4设计地层剖面及预计气水层位置
1.4.1地层分层及油、气、水层预测(见表1-2、表1-3)
表1-2地质分层设计数据及预计油气水显示预测简表
地层
XX井
预测
故障提示
系
统
组
代号
底深(m)
油气水层
三叠系
下统
嘉陵江组
T1j
465
水层
飞仙关组
T1f
917
微含气层
上统
长兴组
P2ch
1101
含气含硫
防漏
龙潭组
P2l
1200
微含气层
防塌
二叠系
茅口组
P1m
1546
微含气层
防H2S、防喷
下统
栖霞组
P1q
1666
微含气层
梁山组
P1l
1674
石炭系
中统
黄龙组
C2h
1677
中统
韩家店组
S2h
2551
防漏、防塌
志留系
小河坝组
S1x
2675
含气层
下统
龙马溪组
S1l
A靶2799
B靶2821
页岩气层
防漏、防塌、防喷
1.4.2邻井钻探情况
(1)基本情况
焦页87-3HF井(导眼井)于2015年4月8日采用Φ660.4mm3A钻头钻导眼钻进
至井深65.7m,下入Φ473.1mm导管至65.6m;5月16日钻至井深3535m,5月18日换
成215.9mm取心钻头,到5月27日取心至3653.06m,共取心8次,总进尺118.06m。
5月28日再换215.9mmPDC钻头钻进至3683m完钻,完钻层位奥陶系中统十字铺组。
2015年6月13日填井并裸眼完井。
2015年6月19日采用Φ311.2mmPDC钻头开窗侧
钻成功,侧钻点井深:
2074.0m,层位:
龙潭组。
7月28日钻至井深3711.0m二开中完,
下入Φ244.5mm技术套管至井深3708.15m,固井水钻井液返至地面。
(2)油气显示
焦页87-3HF井(导眼井)段龙马溪组-五峰组3576.0-3651.0m井段见含气显示,
地质录井共解释页岩含气层、页岩气层75.0m/2层。
其中,龙马溪组下段-五峰组井段
3610.0-3651.0m(50.0m/1层)为页岩气层,对应小层为①~⑤小层(主力气层),气测
全烃1.74↗14.08%,甲烷1.38↗9.88%。
焦页87-3HF井(侧钻井)龙马溪组-五峰组3721.0-5585.0m井段见含气显示,地
质录井共解释页岩气层1749.0m/9层。
气测全烃1.30↗24.95%,甲烷0.37↗18.61%。
表1-3地质设计分层岩性简述表
地层层序
岩性描述
系
统
组
段
代号
三叠系
下统
嘉陵江组
T1j
灰色灰岩,与下伏飞仙关组顶部紫红色泥岩岩性区分明显,整合接触。
飞仙关组
T1f
上部紫红色泥岩、云质灰岩与鲕粒灰岩,中部灰色灰岩,下部生屑灰岩。
二叠系
上统
长兴组
P2ch
上部灰色生屑灰岩,中部及下部为灰色灰岩与泥质灰岩互层。
龙潭组
P2l
顶部为灰黑色泥岩,中部灰色灰岩,下部为灰黑色碳质泥岩。
下统
茅口组
P1m
灰色灰岩与灰色含泥灰岩不等厚互层。
栖霞组
P1q
灰色灰岩。
梁山组
P1l
浅灰色泥岩。
石炭系
黄龙组
C2h
灰色灰岩。
志留系
中统
韩家店组
S2h
上部绿灰色泥岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩互层,下部为灰色粉砂质泥岩和泥岩互层。
下统
小河坝组
S1x
上部灰色泥岩为主,夹灰色粉砂质泥岩薄层;下部深灰色泥岩为主,夹深灰色粉砂质泥岩薄层及灰色粉砂质泥岩薄层。
龙马溪组
龙三
S1l3
深灰色泥岩、碳质泥岩为主夹灰色粉砂质泥岩、泥质粉砂岩薄层。
龙二
S1l2
深灰色泥岩、碳质泥岩。
龙一
S1l1
灰黑色碳质泥岩及碳质页岩。
备注:
具体分层数据见附表1
(3)溢流、井漏情况
焦页87-3HF井(导眼井)共有井漏11次,其中雷口坡组和小河坝组各1次,嘉陵江组9次,共漏失钻井液18086.0m3,为裂缝性漏失。
焦页87-3HF井(侧钻井)钻进过程中未发生井漏。
本井全井段钻探过程中无溢流发生。
(4)硫化氢显示
焦页87-3HF井页岩气层段试气不含硫化氢。
焦页1井钻井过程中共检测到硫化
氢显示4次,发生在长兴组。
硫化氢显示的层段主要在二叠系,区块的局部位置在长兴组、龙潭组和栖霞组气测检测到有硫化氢显示(见表1-4)。
井号
层位
井深(m)
硫化氢浓度(ppm)
备注
720.54-743.97
5.0-10.0
室内传感器
焦页1
长兴组
753.59-755.0
6.0
室内传感器
760.0-761.30
19.0
室内传感器
764.89-772.78
2.0-52.0
室内传感器
焦页1-3HF
长兴组
738.38-1041.53
2.0-100
室内传感器
焦页6-2HF
栖霞组
1489.42
5.0-100
室内传感器
表1-4焦石坝已钻井硫化氢显示统计表
1.5地层孔隙压力预测与钻井液性能要求
1.5.1邻井试气测试情况(见表1-5)
表1-5焦页69-2HF井试气测试数据表
1.5.2邻井钻井液使用情况(见表1-6)
表1-6焦页87-3HF井钻井液性能情况表
井段(m)
钻井液类型
相对密度
(g/cm3)
粘度
(s)
失水
(ml)
泥饼
(mm)
碱度
pH
备注
0-2010.0
清水钻井液
1.01-1.05
31-38
9-10
0.2-0.4
8-8
导眼井
2010.0-3683.0
氯化钾聚合物
1.12-1.37
35-51
2.8-4
0.2-0.5
7-9
导眼井
2074.0-3711.0
氯化钾聚合物
1.29-1.31
40-62
2.8-4.6
0.4
9-10
侧钻井
3711.0-5585.0
油基钻井液
1.36-1.49
65-82
2-2.4
0.4
2.5
侧钻井
1.5.3地层压力预测(见表1-7)
压力预测主要依据地震资料和邻井实钻中的钻井液密度资料及焦页1HF井、焦页
1-3HF、焦页5HF井、焦页8HF井大型压裂后实测井底压力进行综合预测。
由于受到地震
预测精度的限制及泥页岩经大型压裂改造后测得的压力与未改造的泥页岩压力存在一
定的差异,本井压力综合预测结果可能存在一定误差,要求本井钻井过程中要加强随钻压
力监测工作,根据实钻情况及时调整钻井液性能,并做好井控工作。
地层
预测压力系数(压裂前)
系
统
组
代号
综合预测
三叠系
下统
嘉陵江组
T1j-T1f
飞仙关组
上统
长兴组
P2ch-P2l
0.85-0.95
龙潭组
二叠系
茅口组
P1m
下统
栖霞组
P1q-P1l
梁山组
1.10~1.20
石炭系
中统
黄龙组
C2h
中统
韩家店组
S2h
1.10~1.25
志留系
下统
小河坝组
S1x
1.10~1.30
龙马溪组
S1l
1.25~1.35
表1-7地层压力预测表
1.5.4钻井液类型、性能及使用原则要求
(1)使用的钻井液应保证地质录井、测井顺利进行,保证取全取准地质、工程
等各项资料,最终选用钻井液体系以钻井工程设计为准。
(2)应选用低摩阻、携砂能力强、抗泥页岩膨胀、热稳定性与脱气性能好的钻
井液体系。
①根据预测压力系数,可适当考虑钻井液密度附加值为0.07~0.15g/cm3,尽可能
实现近平衡压力钻进,减轻对气层的伤害。
②应注意防止目的层段泥页岩遇水膨胀、垮塌。
③现场应储备高于钻进时最高密度0.2g/cm3以上的高密度钻井液和加重材料。
④鉴于邻区邻井实钻曾发生多次漏失,本井在可能漏失段应储备同性能的钻井
液及堵漏材料,钻井液储备量应是井筒容积的1倍,堵漏材料应储备一次用量以上。
储备钻井液应按规定循环、维护。
1.6技术说明及故障提示
(1)钻井过程中应注意防垮塌、防卡、防漏、防溢流、防喷,韩家店以上地层
防H2S。
根据焦页69-2HF井、焦页81-2HF井等导眼及水平井钻探情况,由于裂缝等
原因,地层存在漏失情况。
钻探过程中应特别注意。
(2)加强应急管理,做好应急预案
本井5km范围内人口较多,要切实做好居民、学校的安全宣传、教育工作,加强
应急管理,施工方列出危险源清单,并制定相应的控制措施;井队应制定井喷失控后
的应急预案,并与当地居民进行疏散演练。
本井所在区域的已钻邻井资料显示,该区
域在长兴组、飞仙关组存在一定浓度的硫化氢,长兴组可能存在浅层流体,长兴组、
飞仙关组、韩家店组、小河坝组、龙马溪组可能存在易漏地层,因此在钻井施工过程
中应做好飞仙关组、长兴组浅层流体及硫化氢有毒气体及井漏等相应的应急预案。
(3)实钻表明,江东区块处于斜坡带速度横向变化较大,局部存在井震矛盾,
地层设计与实钻可能存在差异。
本井浊积砂地震反射特征较明显,但存在变薄趋势,
钻井跟踪过程中中应特别注意,钻探中应特别注意。
水平井施工进入小河坝组中下部
采用LWD跟踪井眼轨迹,现场应结合随钻资料做好地层对比分析,卡准中完井深,
预测A靶点井深,确保着陆成功。
(4)邻井焦页87-3HF井钻探中在雷口坡组、小河坝组发生井漏,为地层裂缝性
漏失,本井钻探过程中应予注意。
2、钻井工程设计依据
⑴《涪陵页岩气田江东区块85号平台井位报告书》、《中国石化涪陵页岩气田四
化建设标准化设计方案》。
⑵《中华人民共和国安全生产法》、《中华人民共和国消防法》、《特种设备安
全监察条例》、《建设工程安全生产管理条例》、《非煤矿矿山建设项目安全设施设
计审查与竣工验收办法》、《石油天然气安全规程》(AQ2012)。
⑶《钻井井控技术规程》(SY/T6426)、《石油天然气工业健康、安全与环境
管理体系》(SY/T6276)、《钻井井控装置组合、配套、安装、调试与维护》(SY/T5964)、
《丛式井平台布置及井眼防碰技术要求》(SY/T6396-2014)、《涪陵页岩气田钻井
井控安全技术要求》(Q/SH10351043-2014)、《涪陵页岩气田浅层气钻井安全推荐
做法》(Q/SH10351044-2014)。
⑷《非常规油气井钻前工程技术要求》(Q/SH0437-2011)、《非常规油气井钻
机选型与配套》(Q/SH0438-2011)、《非常规油气井钻井井身质量要求》(Q/SH
0439-2011)、《非常规油气水平井固井技术要求》(Q/SH0440-2011)、《中国石化
井控管理规定》(中国石化油〔2015〕374号)。
⑸其它石油行业有关标准。
⑹本构造及相邻构造钻井资料。
3、井身结构设计
根据涪陵地区龙马溪组页岩气地层特点、压力预测及目前钻井工艺技术现状,参
考相邻构造已钻井实钻井身结构,依据有利于安全、优质、高效钻井和油气层保护的
原则进行设计。
3.1井身结构确定方法
⑴涪陵页岩气田江东区块焦页85号平台采用丛式井组水平井开发,因此,井身
结构的设计应充分考虑到地层和长水平段生产工艺的要求,各套管程序的选择为各开
次钻进安全相对留有余地,以保证完成钻探目的。
⑵上部地层可能存在含有浅层气和含H2S气层,表层套管应封隔上部水层,建立
井口,安装防喷器,为浅层气和含H2S气层的钻探提供安全条件。
⑶韩家店组地层存在多套漏层,龙马溪组上部存在大套泥岩地层,在揭开龙马溪
组页岩层之前,应下入技术套管,封隔上部易漏、易垮塌地层。
⑷产层为页岩气层,完井方式采用套管射孔(分段压裂)完井。
3.2井身结构设计
表3-1XX井井身结构设计数据
开次
钻头尺寸(mm)
井段
(m)
套管外径(mm)
套管下深(m)
备注
导管
609.6
~60
473.1
60
一开
406.4
~602
339.7
600
封嘉陵江组地层
二开
311.2
~2752
244.5
2750
封龙马溪组页岩气层之上的易漏、易垮塌地层
三开
215.9
~5160
139.7
5150
表3-2XX井地层与井身结构设计综合表
XX井身结构设计示意图
导管
直径:
24″(609.6mm)
所钻深度:
60m
套管外径:
185/8″(473.1mm)
套管下深:
60m
水泥返高:
地面
一开:
钻头直径:
16″(406.4mm)
所钻深度:
602m
套管外径:
13-3/8″(339.7mm)
套管下深:
600m
水泥返高:
地面
二开:
钻头直径:
12-1/4″(311.2mm)
所钻深度:
2752m
套管外径:
9-5/8″(244.5mm)
套管下深:
2750m
水泥返高:
地面
三开:
钻头直径:
8-1/2″(215.9mm)
所钻深度:
5160m
套管外径:
5-1/2″(139.7mm)
套管下深:
5150m
水泥返高:
地面
图3-1XX井身结构示意图
4、钻井方式
导管、一开、二开至茅口组底采用清水钻井,之后转换为水基钻井液钻井;三开
采用油基钻井液钻井。
5、工程质量指标
5.1井身质量
5.1.1直井段
对应井段的水平位移和连续三个测点的全角变化率不大于表5-1的规定值。
表5-1直井段井身质量控制指标
井深(m)
水平位移(m)
全角变化率(°/30m)
≤1000
≤20
1.00
1000~造斜点(水平井)
≤30
1.25
5.1.2造斜和扭方位井段
(1)φ311.2mm井段,连续三个测点的全角变化率不大于6.6°/30m.。
(2)φ215.9mm井段,连续三个测点的全角变化率不大于7.5°/30m.。
5.1.3水平段
(1)轨迹控制在设计靶区内,连续三个测点的全角变化率不大于3°/30m.。
(2)平均井径扩大率不大于15%。
8、剖面设计
(1)基本数据(深度是以转盘面按补心海拔高601m为基准计算的):
设计坐标
纵坐标(X)
(米)
横坐标(Y)
(米)
设计垂深
(米)
设计位移
(米)
设计方位
(度)
井口
3292380.0
18741661.1
A靶点
2799
488.29
32.02
C靶点
2777
1138.26
34.33
B靶点
2821
2560.32
35.28
方位修正角:
-3.87°磁倾角:
46.26°磁场强度:
49940nT
(2)设计剖面类型:
直井段—造斜段—稳斜段—造斜段—水平段。
(3)设计参数:
设计垂深
(m)
A点
2799
造斜点深度(m)
2300.00
C点
2777
造斜率(°/100m)
15.00
B点
2821
靶前位移(m)
488.29
设计方位
(°)
A点
32.02
水平段
方位(°)
段长(m)
C点
34.33
AC
36.06
651.08
B点
35.28
CB
36.05
1423.03
设计靶区
水平方向中靶半径控制在10m以内,垂直方向中靶半径控制在5m以内,
井眼轨道在AC段为20m×10m×651.08m、CB段为20m×10m×1423.03m的
矩形空间中穿行。
(4)井身剖面分段参数
井深
m
井斜
°
方位
°
闭合方位
°
垂深
m
闭合位移
m
南北坐标
m(N+/S-)
东西坐标
m(E+/W-)
造斜率
°/100m
备注
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
1000.00
0.00
0.00
0.00
1000.00
0.00
0.00
0.00
0.00
1500.00
0.50
0.00
0.00
1499.99
2.18
2.18
0.00
0.10
造斜点
2300.00
1.00
0.00
0.00
2299.92
12.65
12.65
0.00
0.06
2520.02
33.86
30.45
24.85
2507.03
76.02
68.98
31.95
15.00
2667.46
33.86
30.45
27.76
2629.45
157.99
139.80
73.59
0.00
3055.82
91.94
36.06
32.02
2799.00
488.29
414.00
258.90
15.00
A靶
3057.60
92.08
36.06
32.04
2798.94
490.07
415.44
259.95
8.00
3658.75
92.08
36.06
34.25
2777.13
1090.15
901.09
613.57
0.00
3706.89
88.23
36.05
34.33
2777.00
1138.26
940.00
641.90
8.00
C靶
5129.92
88.23
36.05
35.28
2821.00
2560.32
2090.00
1478.90
0.00
B靶
5160.00
88.23
36.05
35.29
2821.93
2590.38
2114.31
1496.59
0.00
口袋
(5)井眼轨道设计分段数据表
序号
井深
米
井斜
度
方位
度
闭合方位
度
垂深
米
位移
米
南北坐标
米(N+/S-)
东西坐标
米(E+/W-)
0
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
1
1000.00
0.00
0.00
0.00
1000.00
0.00
0.00
0.00
2
1500.00
0.50
0.00
0.00
1499.99
2.18
2.18
0.00
3
2300.00
1.00
0.00
0.00
2299.92
12.65
12.65
0.00
4
2340.00
6.87
26.92
4.08
2339.81
15.18
15.14
- 配套讲稿:
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- 特殊限制:
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- 关 键 词:
- XX 钻井 工程设计
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