桃2202井试气压裂施工设计.docx

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桃2202井试气压裂施工设计

油商秘★5年

构造：

鄂尔多斯盆地伊陕斜坡

井别：

天然气开发井井型：

定向井

桃2-20-2井压裂试气施工设计

江汉石油管理局井下测试公司

长庆试气项目部

2010年09月08日

设计单位：

江汉石油管理局井下测试公司

设计人：

田美文

日期：

2010.09.08

审核意见：

审核人：

日期：

审批意见（甲方）：

审批人（甲方）：

日期：

一、基本数据

1.1钻井基本数据（见表1）

表1钻井基本数据表

井号

桃2-20-2

地理位置

内蒙古自治区乌审旗苏力德镇苏木朝岱嘎查

地面海拔（m）

1272.48

构造位置

鄂尔多斯盆地伊陕斜坡

补心海拔（m）

1277.83

开钻日期

2010.7.2

完钻日期

2010.7.28

完井日期

2010.7.31

完钻层位

山西组

完钻井深（m）

3577.0

套补距（m）

5.95

人工井底（m）

3552.30

完井方法

套管完井

造斜点井深（m）

820.0

最大井斜

25.64°/2075m

井底位移（m）

678.85

完井试压（MPa）

30

预测地层压力

（MPa）

盒8：

30.1

山1：

30.5

有害气体

预测

硫化氢含量:

0-4mg/m3

套管

外径（mm）

壁厚（mm）

钢级

下入深度（m）

水泥返深（m）

表层套管

244.5

8.94

J55

479.00

地面

气层套管

139.7

9.17

N80

1077.84

2756.0

J55

3161.10

N80

3572.34

短套管位置（m）

3388.90-3391.90

气层附近接箍位置

/

分级箍位置（m）

/

声幅解释结果

固井质量：

合格

变密度解释结果

/

钻井异常提示

/

1.2气层基本数据（见表2-1.2.3）

表2-1研究院解释气层电测解释数据表

层位

气层井段（m）

厚度

（m）

电阻率

（m）

时差

（μs/m）

密度

（g/cm3）

泥质

含量

（%）

孔

隙度

（%）

基质

渗透率

（10-3m2）

含气

饱和度

（%）

解释

结果

顶深

底深

盒8下1

3454.8

3457.3

2.5

47.29

261.78

2.42

8.38

14.85

3.569

82.00

气层

山11

3480.9

3484.6

3.8

71.30

247.24

2.48

11.06

11.23

0.593

79.58

气层

山13

3504.0

3507.3

3.3

87.19

220.38

2.58

12.82

6.20

0.121

67.40

气层

3507.3

3510.8

3.5

183.34

221.22

2.55

9.07

6.91

0.165

80.32

气层

山21

3519.6

3521.8

2.1

89.79

224.11

2.56

10.82

6.30

1.752

55.16

含气层

3521.8

3524.5

2.8

137.67

229.19

2.50

7.25

8.24

2.761

72.32

气层

表2-2测井站测解气层电释数据表

层位

气层井段（m）

厚度

（m）

电阻率

（m）

时差

（μs/m）

密度

（g/cm3）

泥质

含量

（%）

孔

隙度

（%）

基质

渗透率

（10-3m2）

含气

饱和度

（%）

解释

结

顶深

底深

盒8下1

3454.6

3457.2

2.6

45.16

260.78

2.43

14.53

12.87

1.600

60.88

气层

山11

3480.9

3484.8

3.9

71.81

246.40

2.49

15.12

10.90

0.990

63.24

气层

山13

3504.1

3507.4

3.3

85.81

220.38

2.58

17.40

6.60

0.140

47.44

差气层

3507.3

3510.8

3.5

179.76

221.24

2.55

13.28

6.76

0.210

62.02

气层

山21

3519.8

3522.4

2.6

91.56

224.52

2.56

14.95

7.24

0.210

53.58

差气层

3522.4

3524.5

2.1

156.99

231.31

2.48

10.37

8.44

0.410

68.77

气层

表2-3气层邻井效果对比表

井号

项目

桃2-20-9C2

桃2-20-10

桃2-20-2

盒8

山1

盒8

山1

山2

盒8下

山1

山2

测井综合解释成果

有效厚度（m）

2.8

2.0

6.0

3.6

4.3

2.5

10.6

2.8

2.1

孔隙度（%）

14.25

6.23

7.88

5.21

5.84

14.85

8.24

8.24

6.30

基质渗透率（10-3μm2）

2.619

0.126

0.474

0.142

0.167

3.569

0.305

2.761

1.752

含气饱和度（%）

82.65

67.09

50.80

71.70

73.20

82.00

76.03

72.32

55.16

综合解释结果

气层

气层

含气层

气层

含气层

气层

气层

气层

含气层

气测结果

全烃含量（%）

最大

7.1960

26.3794

10.8100

12.2600

32.9000

86.2342

87.7487

84.6422

基值

0.8323

2.4273

1.7400

0.2800

4.9900

1.4257

0.9937

0.7072

qAOF（×104m3/d）

地层压力（MPa）

30.1

（预测）

30.5

（预测）

30.7（预测）

硫化氢含量（mg/m3）

桃2区块:

0～4

二氧化碳含量（%）

桃2区块:

0～1.52

二、设计依据及试气方式

2.1设计的依据

2.1.1依据长庆油田公司苏里格气田研究中心编写的《桃2-20-2井试气地质设计》和川庆钻探工程有限公司工程技术研究院编写的《桃2-20-2井试气工程设计》进行编写。

2.1.2执行Q/SY53-2002《试油（气）试采设计规范》。

2.1.3SY/T6125-2006《气井试气、采气及动态监测工艺规程》。

2.2试气方式

常规试气工艺。

三、试气施工工序

1、通井、洗井、试压

2、替入压井液

3、电缆射孔

4、压裂施工

5、放喷排液及诱喷

根据压裂后开井放喷的时间要求采用3-8mm油嘴由小到大控制放喷。

若喷不通，则采用气举诱喷方式，诱喷后用油管控制放喷排液。

6、求产

四、参数的计算与选择

4.1管柱强度计算

本次压裂，井口限压70MPa，平衡压力为25MPa，预测本井上古地层盒8下地层压力30.1Mpa，山1地层压力30.5Mpa，山2地层压力30.7Mpa

4.1.1套管与油管强度（见表3）

表3套管、油管性能数据表

管柱类型

尺

寸

钢

级

壁厚

mm

内径

mm

外径

mm

重量

Kg/m

抗拉

强度

KN

抗内压

强度

MPa

抗外挤

强度

MPa

下深

m

水泥

返高

m

套管

95/8

J55

8.94

226.6

244.5

53.57

1881.6

24.27

13.927

479.0

地面

51/2

N80

9.17

121.4

139.7

29.76

1903.8

63.363

60.881

3572.34

2756

油管

2⅞

N80

5.51

62.0

73.02

9.67

645.13

72.9

77.0

3490.0

4.1.2套管与油管强度校核（见表4）

表4管柱强度校核表

管柱类型

项目

安全系数

结论

套管

抗内压强度校核

1.91

安全

油管

抗拉强度校核

1.21

安全

抗内压强度校核

井口位置：

1.62

安全

油管中部位置：

2.12

安全

封隔器位置：

1.82

安全

4.2射孔参数

4.2.1射孔方式：

电缆输送常规射孔

4.2.2射孔液：

射孔液配方:

0.3%JF-50+5.0%KCL+清水,射孔液40m3，液面深度0m。

4.2.3射孔参数（见表5）

表5射孔参数表

层位

气层井段（m）

厚度（m）

射孔井段（m）

厚度（m）

射孔枪弹

射孔

相位

孔密

（孔/m）

盒8下1

3454.8-3457.3

2.5

3453.0-3456.0

3.0

SYD-102

（127）

60°

16

山11

3480.9-3484.6

3.8

3481.0-3484.0

3.0

山13

3504.0-3507.3

3.3

3506.0-3509.0

3.0

3507.3-3510.8

3.5

山21

3519.6-3521.8

2.1

3521.0-3524.0

3.0

3521.8-3524.5

2.8

五、试气压裂主要设备、工具及器材

5.1试气主要设备、工具及器材

表5-1试气设备、工具及器材表

序号

项目

名称

型号、规格

数量

备注（标准）

1

井架

修井机井架

XJ350

1

2

动力设备

修井机

XJ350

1

3

游动系统

游动滑车

大于800KN

1

4

动力设备

发电机

100KW

1

5

井口

KQ65-70

KQ65/70

1

6

储液罐

30m3

满足施工需要

21

7

井控设施

防喷器

2SFZ18-35防喷器35MPa

1

油管旋塞

30MPa

1

开关工具齐全完好

防喷井口

35MPa

1

与作业井口匹配

8

消防器材

35Kg灭火器

2具

8Kg灭火器

4具

消防斧

1把

消防锨

4把

消防桶

4个

消防砂

2方

消防毛毡

10条

9

安全检查与防护设施

正压式呼吸器

6套

有毒有害气体监测仪

4台

应急药箱

1个

10

其它

5.2压裂施工主要设备及材料

表5-2压裂主要设备

序号

设备名称

规格型号

单位

数量

备注（标准）

1

主压车

2000

台

5

满足最大施工排量要求

2

混砂车

台

1

与主压车配套，保证连续加砂，配齐比例泵

3

仪表车

台

1

现场必须能打印出施工曲线

4

压裂管汇

套

1

与主压车配套

5

水泥车

ACF-700B

台

1

6

砂罐车

台

7

满足施工需要

7

配液设备

套

1

8

液氮泵车

台

1

必须满足泵注程序液氮最大排量要求　

9

液氮罐车

台

2

表5-3液罐、压裂用水及液氮准备表

名称

数量

产地

30m3液罐（个）

21

中国

活性水用水（m3）

60

本地饮用水

原胶液用水（m3）

570

本地饮用水

液氮（m3）

20.1

中国

表5-4压裂配液材料用量表

材料名称

原胶液

（570m3）

Kg

交联液

（4.0m3）

kg

活性水

（60m3）

Kg

实际用量

kg

备注

羟丙基胍尔胶

3300

3300

山东昊鑫

JF-50气井助排剂

2850

180

3030

山东昊鑫

JM-100杀菌剂

570

570

山东昊鑫

Na2CO3纯碱

850

850

山东海化

JFP-2起泡剂

2850

2850

山东昊鑫

KCl氯化钾

5700

5700

俄罗斯

JOP-2粘土稳定剂

1710

180

1890

山东昊鑫

TA-1温度稳定剂

570

570

山东昊鑫

JL-1（A）胶联

2400

2400

山东昊鑫

JL-B胶联

290

290

山东昊鑫

（胶囊）LZEN

60

西安奥德

过硫酸铵APS

45

陕西宝化

六、施工步骤及要求

6.1搬迁安装

6.1.1根据井场现状、周边环境及当地风向，按照《长庆油田井下作业井控实施细则》的要求合理布置井场。

6.1.2按照相关标准立好井架，井架基础平稳牢固，地锚、绷绳符合要求。

6.1.3按照《长庆油田井下作业井控实施细则》安装好地面放喷管线，并做好排污池、排污渠的防渗工作。

6.1.4经采气三厂产建项目组和监督部验收合格，取得开工令后方可施工。

6.2通井

6.2.1要求下井油管认真检查、丈量准确，误差小于0.2米/千米，做好油管丈量记录。

6.2.2拆卸采气树，备好防喷井口，下φ115mm通井规通至人工井底,油管下井前用φ59.5mm通管规逐根通过，均速下管速度控制在6m/分钟，遇阻或探人工井底加压不超过30KN。

6.3洗井试压

6.3.1洗井液采用清水洗井，洗井液量大于60m3，洗井排量大于650L/min，返出洗井液机械杂质含量小于0.2%，并再次实探人工井底。

6.3.2清水试压25MPa，30分钟压力下降小于0.5MPa。

6.3.3起出通井规认真检查并描述通井规外观情况。

6.4射孔

6.4.1洗井结束后正循环替入射孔液。

6.4.2认真核对“射孔通知单”，经双方签字认定后方可进行下步施工。

6.4.3关好防喷器，将井口螺丝上全上紧，用活性水试压25MPa，稳压30min，各部位无渗漏后按测井队要求配合射孔。

6.4.4射孔过程中严格落实坐岗观察制度，做好有害气体监测工作，发现异常情况及时汇报，并执行该井应急预案；

6.4.5射孔过程中及时补充压井液至井口。

6.4.6射孔后若自喷，则将井筒内压井液放喷干净后，选择合适油嘴按自喷井求产标准求产;射孔过程中发生井喷，来不及起出电缆，就剪断电缆，抢关防喷器；若不喷，则进行下步施工。

6.5压裂施工

6.5.1压裂方式：

采用27/8″油管注入，机械工具+投尼龙球分层压裂山21、山13、山11、盒8下1气层

6.5.2压裂管柱结构（见表6-1、图1）

Φ34mm喷砂器球座+27/8″（N80EUE）油管短节1根+K344-112封隔器+水力锚+滑套喷砂器+27/8″（N80EUE）油管3根+K344-112封隔器+滑套喷砂器+27/8″（N80EUE）油管3根+K344-112封隔器+水力锚+安全接头+调整短节+27/8″（N80EUE）油管至井口（钻具结构见图1）。

表6-1井下工具下深数据表

工具名称

Φ34mm喷砂器球座

K344-112封隔器

滑套喷砂器

K344-112封隔器

深度（m）

3490.0

3486.0

3484.5

3460.0

工具名称

滑套喷砂器

K344-112封隔器

安全接头

深度（m）

3459.0

3430.0

3428.5

6.5.3压裂液配方和数量

6.5.3.1活性水配方：

0.3%JF-50+0.3%JOP-2+清水，数量：

60m3（2罐）

6.5.3.2压裂液配方：

0.58JHA-6（HPG）+0.5%JF-50+0.1%JM-100+0.15%Na2CO3+0.5%JFP-2+1.0%KCl+0.3%JOP-2+0.1%TA-1数量：

570m3（19罐）

6.5.3.3交联液配方:

50%JL-1（配制方法：

以JL-1（A）：

JL-B=100：

（6-12）混合，再用清水稀释到50%）数量：

4.0m3

交联比:

100：

0.5-0.7（最佳交比以现场实测为准）。

6.5.3.4破胶剂：

山13：

准备过硫酸铵15公斤,LZEN20公斤。

加量按0.003%-0.005%-0.007%-0.009%-0.01%-0.03%-0.05%-0.07%-0.09%人工楔型追加。

山21：

准备过硫酸铵10公斤,LZEN15公斤。

加量按0.003%-0.005%-0.008%-0.01%-0.03%-0.05%-0.07%-0.09%人工楔型追加。

山11：

准备过硫酸铵10公斤,LZEN10公斤。

加量按0.005%-0.008%-0.01%-0.03%-0.05%-0.07%-0.09%-0.11%人工楔型追加。

盒8下1：

准备过硫酸铵10公斤,LZEN15公斤。

加量按0.005%-0.007%-0.009%-0.01%-0.03%-0.05%-0.07%-0.09%-0.11%人工楔型追加。

配液说明：

配基液时，先加入JM-100，再加入KCL、JOP-2,用射流真空吸入JHA-6，防止形成鱼眼，搅拌30分钟再加入JF-50、Na2CO3、TA-1、JFP-2，最终基液粘度大于60mPa.s。

6.5.4压裂施工参数（见表6-2、6-3）

表6-3压裂施工参数表

层位

前置液量m3

携砂

液量m3

顶替

液量m3

施工排量

m3/min

支撑

剂量m3

含砂浓度

Kg/m3

平均

砂比%

平衡压力

MPa

液氮

（m3）

山13

53.0

88.1

10.7

2.6

22.0+0.6

430.0

25

≤25

6.4

山21

36.0

74.9

10.9

2.5

18.0+0.5

412.8

24

≤25

5.2

山11

32.0

58.4

10.6

2.4

14.0+0.4

412.8

24

≤25

4.0

盒8下1

34.0

62.5

10.5

2.5

15.0+0.4

412.8

24

≤25

4.5

6.5.5压裂施工管柱性能参数（见表6-4）

表6-4压裂施工管柱性能参数表

规格

钢

级

壁厚

（mm）

内径

（mm）

外径

（mm）

重量

（Kg/m）

抗拉强度

（t）

抗内压强度

（MPa）

抗外挤强度

（MPa）

抗拉安全系数

27/8″外加厚

N80

5.51

62.0

73.0

9.67

65.75

74.3

66.2

1.94

6.5.6支撑剂类型及规格（见表6-5）

表6-5支撑剂性能参数及用量表

支撑剂名称

粒径

（mm）

体积密度

（g/cm3）

真密度

（g/cm3）

52MPa破碎率（%）

数量

（m3）

重量

（Kg）

中密度陶粒

0.425-0.85

1.72

3.30

≤4%

70.9

121948

6.5.7压裂施工程序（见表6-6、6-7、6-8、6-9）

6.5.8压裂施工要求

6.5.8.1压裂井口：

采用KQ65-70下悬挂采气井口，油管用直坐式联接。

6.5.8.2排污设施：

井场挖好能容纳所有施工液体的排污坑和排污渠,以免污染环境。

6.5.8.3油管、井下工具及其它：

6.5.8.3.1油管：

2⅞"（N80EUE）油管3550.0m；2⅞"（内径大于φ59mm）调整短节20m（长度不等、带变扣）；

6.5.8.3.2井下工具：

K344-112型封隔器3套；水力锚2个，滑套喷砂器2个，喷砂器球座1个，安全接头1个，Φ35mm钢球1个、Φ40mm钢球1个，以上工具由盘锦华维井下工具公司提供；∮18.1mm尼龙球58个，由江汉井下测试公司准备。

6.5.8.3.3其它工具：

其它工具：

十口分配器1个；八口分配器1个；4"软管线24条（其中一公一母8条）。

6.5.8.3.4储液罐：

30m3储液罐21具；闸门配齐油壬头；2.0m3池子1个。

6.5.8.3.5施工用水：

清水630m3（其中配原胶液用570m3；配活性水用60m3），其它工作液体另备。

6.5.8压裂施工泵注程序

表6-6山13压裂施工泵注程序

工序

分段

液体

性质

施工液量

加砂量

m3

混砂液量

m3

砂液比

排量

泵注

时间

min

泵注总时间

min

胶液

液氮

混砂液

液氮

m3

%

kg/m3

m3/min

山13，射孔段：

3506.0-3509.0m

低替

原胶液

9.5

9.5

0.3-0.5

坐封

原胶液

2.0

2.0

0.5-2.6

泵前置液

1

交联液

16.0

1.2

16.0

2.6

0.20

6.15

6.15

2

交联液

12.0

0.9

0.60

12.3

5.0

86

2.6

0.20

4.74

10.89

3

交联液

25.0

1.9

25.0

2.6

0.20

9.62

20.50

泵携砂液

1

交联液

10.1

0.6

1.0

10.6

9.9

170

2.6

0.14

4.09

24.59

2

交联液

12.6

0.7

2.2

13.7

17.4

300

2.6

0.14

5.29

29.88

3

交联液

18.9

1.1

4.5

21.2

23.8

410

2.6

0.14

8.17

38.05

4

交联液

24.1

7.0

27.7

29.1

500

2.6

10.67

48.72

5

交联液

15.0

4.8

17.5

32.0

550

2.6

6.73

55.45

6

交联液

7.4

2.5

8.7

33.7