鶴煤1油層套管固井設計最后方案

1、 井別：煤層氣探評井 套管類型：油層套管鶴煤1井139.7mm套管固井施工方案預設計中國石油天然氣股份有限公司大慶油田有限責任公司井 號： 鶴煤1 套管類型： 油層套管 設計單位：大慶鉆井生產(chǎn)技術(shù)服務一公司固井設計中心 設 計 人： 蘇海光 日期： 2010年1月22日 設計單位審核人 ： （簽字） 日期： 設計單位技術(shù)負責人 ： （簽字） 日期： 井下地質(zhì)大隊技術(shù)負責人： （簽字） 日期： 井下作業(yè)公司審核人 ： （簽字） 日期： 勘探分公司批準人： （簽字） 日期： 目 錄1設計依據(jù)12 固井工藝選擇與要求33 套管柱設計34 固井水泥漿及施工參數(shù)設計44.1 方案一：雙級注固井工藝（推薦

2、使用）4水泥漿配方及隔離液4注水泥設計5施工水泥漿的防漏5水泥用量設計6替漿量計算7環(huán)空返速與頂替排量選擇7注入流體數(shù)量、施工排量及時間74.1.7 注水泥施工工序及參數(shù)控制84.2 方案二：常規(guī)固井工藝（參考方案）9水泥漿配方及沖洗液9注水泥設計9施工水泥漿的壓穩(wěn)與防漏9水泥用量設計10替漿量計算10環(huán)空返速與頂替排量選擇11注入流體數(shù)量、施工排量及時間114.2.7 注水泥施工工序及參數(shù)控制115 固井施工前準備125.1 井眼井場準備125.2 下套管125.3 固井主要設備準備125.4 固井材料準備126 固井施工應急預案137 水泥漿候凝與膠結(jié)測井138 健康、安全與環(huán)保149 固

3、井作業(yè)提交資料要求14附表1井徑數(shù)據(jù):151設計依據(jù)固井工程設計依據(jù)：鶴煤1井實鉆資料；中國石油天然氣股份有限公司勘探與生產(chǎn)分公司固井技術(shù)規(guī)定和相關石油行業(yè)標準。1.1 地質(zhì)和地理資料 設計井深：1200 m；完鉆井深 1200m；井別：煤層氣探評井 ；井型：直井 ；1.1.2地層孔隙壓力、破裂壓力數(shù)據(jù)井深m孔隙壓力當量密度g/cm3破裂壓力當量密度g/cm3備注12001.01.05（鉆井液密度）地層壓漏試驗數(shù)據(jù)本井用清水開鉆，隨鉆隨漏，隨漏隨堵，井內(nèi)鉆井液密度最高為1.05 g/cm31.1.3井底靜止溫度和循環(huán)溫度 井底靜止溫度循環(huán)溫度鉆井液出口 理論計算-實際測量-291.2 鉆井資料

4、 井深(本次鉆進)： 1200m；套管層次：油層套管 1.2.2 井身結(jié)構(gòu)套管程序井眼尺寸mm井深m套管尺寸mm套管下深m阻流環(huán)位置m水泥返深m表層套管39328273.127-地面油層套管215.91200139.711951185地面.1 井身結(jié)構(gòu)剖面圖井身結(jié)構(gòu)剖面常規(guī)固井時不下雙級箍雙級箍420m（一級水泥面）浮箍(1185m)393mm鉆頭, 鉆深28m273.1mm套管, 下深27m215.9mm鉆頭, 鉆深1200m139.7mm套管,下深1195m浮鞋（1195m）二級水泥面地面 完鉆及洗井時鉆井液性能要求項目密度g/cm3粘度s濾失0.7MPa濾失3.5MPa泥餅mm摩擦系數(shù)切

5、力10s切力10mim含砂%PH值完鉆時1.25603.50.5360.39固井前1.2550-553.50.5360.391.2.4井身質(zhì)量主要數(shù)據(jù)1.2.4.1井徑數(shù)據(jù)平均井徑（mm）平均井徑擴大率()最大井徑(mm)最小井徑(mm)26020260254.761.2.5 鉆井復雜情況描述1.2.5.1 起下鉆遇阻、遇卡與落物無1.2.5.2 井塌與漏失 本井地質(zhì)情況復雜，裂縫存在于各個地層中，使得本井在鉆進過程中有漏失現(xiàn)象。1.2.5.3 溢流、井涌、井噴、油氣上竄速度等無1.2.5.4 其它無2 固井工藝選擇與要求由于本井煤氣層易坍塌，在鉆進過程中使用密度為1.05 g/cm3的鉆井液

6、有漏失現(xiàn)象，考慮采用兩種固井工藝：第一種是采用雙級注固井工藝，使用低密度水泥漿進行連續(xù)兩次封固；第二種是采用常規(guī)固井工藝，使用低密度水泥漿進行一次性封固。鑒于本井的實際情況，和現(xiàn)有的低密度水泥漿控制能力，無論采用哪種方法，都存在固井漏失的風險，為了盡可能地多提高有效封固段長度，固井建議采用雙級注水泥固井工藝，雙級箍下深定在目的層頂以上50-100m，實際下深控制在420m處。一級、二級固井均使用低密度水泥漿體系，和低返速防漏頂替等。 g/cm3，為此，必須在完鉆后進行堵漏處理，確定完井鉆井液密度達到1.25 g/cm3以上而且循環(huán)洗井不漏失方可進行固井施工。3 套管柱設計3.1 套管柱強度設計

7、條件套管尺寸mm螺紋類型套管下深m鉆井液密度g/cm3下一層套管漏失面深度m深度m鉆井液密度g/cm3139.7LTC11951.25-3.2 套管柱強度設計結(jié)果井段自m井段至m段長m鋼級壁厚mm螺紋類型單位重量N/m段重 kN累重kN 安全系數(shù)抗 擠抗內(nèi)壓抗 拉012001200N807.72LTC248.13297.76297.762.873.726.193.3套管串結(jié)構(gòu)管柱名稱下深m長度m內(nèi)徑mm備注套管420420124.3常規(guī)固井時不下入雙級箍雙級箍421.51.5124.3套管1185763.5124.3浮箍1185.50.5124.3套管11959.5124.3浮鞋1195.50

8、.5124.33.4 井下工具強度性能參數(shù)井下工具名稱型號螺紋類型性能參數(shù)雙級箍-具體見供貨商使用說明和操作程序3.5 扶正器位置和數(shù)量井段m類型型號扶正器數(shù)量自至01200-80只3.6 套管伸長與回縮計算套管伸長量固井后套管回縮伸長量（m）建議井底留口袋長度（m）回縮距（m）建議井口墊吊卡個數(shù)0.243-5-4 固井水泥漿及施工參數(shù)設計 4.1 方案一：雙級注固井工藝（推薦使用）水泥漿配方及隔離液4.1.1.1水泥漿配方注水泥級別井段 m水泥漿配方一級420-1200G級+7%微珠+8%微硅+7%ZJ102+分散劑+緩凝劑二級0-420G級+7%微珠+8%微硅+7%ZJ102+分散劑4.1

9、.1.2分井段水泥漿性能要求注水泥級別一級二級井 段 (m)420-12000-420密 度 (g/cm3)1.551.55造漿率 (m3/T)1.131.13需水量 (m3/T)0.60.6流動度 （mm）220220稠化實驗初始稠度 (Bc)1515實驗溫度 （）383050BC稠化時間（min）180（前導240）150濾失量,7MPa×30min (ml)5050自由水 (%)1.41.4抗壓強度4548h （MPa）8472h （MPa）1284.1.1.3隔離液配方及用量項目一級二級配方清水清水密度（g/cm3）1.01.0隔離高度（m）80100注入量（m3）3.03.

10、76注水泥設計4.1.2.1施工水泥漿的防漏一級施工水泥漿的防漏完鉆后進行堵漏處理，使鉆井液密度達到1.25 g/cm3以上，循環(huán)洗井不漏失方可進行固井施工。按鉆井液密度1.20 g/cm3循環(huán)不漏計算施工階段井深m井底計算壓力MPa井底壓力當量井底孔隙壓力MPa井底破裂壓力MPa安全提示循環(huán)洗井120014.41.21215安全碰壓后瞬時120016.81.41215漏失水泥漿失重120013.741.151215安全注：注入前導緩凝水泥漿7.5m3，高度為200m。保證候凝時壓穩(wěn)。按鉆井液密度1.25 g/cm3循環(huán)不漏計算施工階段井深m井底計算壓力MPa井底壓力當量井底孔隙壓力MPa井底

11、破裂壓力MPa安全提示循環(huán)洗井1200151.251215安全碰壓后瞬時120016.971.411215漏失水泥漿失重120013.881.161215安全注：注入前導緩凝水泥漿7.5m3，高度為200m。保證候凝時壓穩(wěn)。4.1.3水泥用量設計4.1.3.1封固段井眼容積計算級別封固井段m段長m段平均井徑mm井眼容積L套管外容積L環(huán)形容積L一級420-120078026041412.511955.7629456.74二級0-420420259.6622240.26437.7215802.484.1.3.2一級施工不同頂替效率下的水泥面預測項目按設計水泥量計算按設計水泥量附加20%計算頂替效率

12、(%)100959085100959085對應返深（m）42037933328226421516099比預計多返（m）04187138156205260321比預計多返（m3）01.553.285.215.887.739.8112.114.1.3.3水泥用量設計級別井段m密度g/cm3設計水泥量附加%附加后水泥量m3Tm3T一級420-12001.5529.6626.22035.5931.5二級0-4201.5515.8142519.7517.5注：1.一級水泥塞量為 205.21L，水泥量中已經(jīng)考慮。2.施工時按實際井徑計算注水泥漿量，附加量按實際計算結(jié)果重新考慮。3.二級施工見隔離液后停止

13、注水泥，進行頂替作業(yè)。4.1.3.4混配水泥漿用水設計級別配方井段 m用水 m3一級G級+7%微珠+8%微硅+7%ZJ102+分散劑+緩凝劑420-120018.9二級G級+7%微珠+8%微硅+7%ZJ102+分散劑0-42010.54.1.4替漿量計算序號管柱名稱長度內(nèi)徑內(nèi)容積1套管420124.265093.332雙級箍1.5124.2618.193套管763.5124.269258.95一級施工替漿總量:14.37 （m3）； 二級施工替漿總量:5.09 （m3）4.1.5環(huán)空返速與頂替排量選擇項目排量依據(jù)一級二級排量m3/min管外m/s排量m3/min管外m/s注灰水泥漿未出套管時（

14、按洗井排量注入）1.60.711.60.711.40.621.40.62水泥漿出套管時（按塞流排量注入）1.20.531.20.531.00.451.00.45頂替環(huán)空按塞流頂替0.80.351.00.451.00.451.20.531.20.531.40.624.1.6注入流體數(shù)量、施工排量及時間施工內(nèi)容注入液性能排量m3/min注入量m3壓力MPa施工時間min名稱密度g/cm3單項分段合計裝水泥頭-2525管線試壓清水1.0-15/2055隔離液清水1.01.03.0-33注水泥漿G級+7%微珠+8%微硅+7%ZJ102+分散劑+緩凝劑1.551.414.4-10.343.51.221.

15、2-17.7壓膠塞清水1.00.51-2替鉆井液鉆井液1.251.211.37-9.5碰 壓清水1.00.526.44試 壓清水1.0-1555二級施工投重力塞-10-打開循環(huán)-82-循環(huán)泥漿鉆井液-40-水泥漿達到初凝，進行二級固井施工隔離液清水1.01.03.76-3.763.76注水泥漿G級+7%微珠+8%微硅+7%ZJ102+分散劑1.551.45.1-3.622.51.214.7-12.3壓膠塞清水1.00.51-2替鉆井液鉆井液1.251.23.1-2.6碰 壓清水1.00.51-2座 封清水1.0-20554.1.7 注水泥施工工序及參數(shù)控制4.1.7.1 接水泥頭具備固井條件后

16、，停泵卸下循環(huán)接頭，安裝儀表和注、替管線。從停泵到試壓不超過25min。4.1.7.2 管線試壓注水泥管線試壓15MPa，替鉆井液管線試壓20MPa，穩(wěn)壓1min為合格。4.1.7.3 注隔離液由1臺車按設計注入5.67m3, 平均排量控制在1.0m3/min左右。4.1.7.4 注水泥漿由2臺水泥車注入G級+7%微珠+8%微硅+7%ZJ102+分散劑+緩凝劑水泥漿35.6 m3, 其中前導緩凝水泥漿7.5 m3,單點密度控制在1.50-1.60g/cm3之間, 平均密度控制在 1.53-1.57g/c m3，在水泥漿未出套管前，即在注入量達到14 m3以前的排量控制在1.4m3/min左右；

17、在水泥漿出套管后（14 m3）的排量控制在1.0-1.2m3/min。4.1.7.5 壓膠塞在2分鐘內(nèi)完成，注入清水1.0 m3。4.1.7.6 替鉆井液使用一臺水泥車替鉆井液11.37 m3，密度為1.25g/cm3，要求開泵平穩(wěn)、起速平緩，使用塞流頂替，排量控制在1.0-1.2m3/min，當壓力升起后，緩緩將排量降至0.8-1.0m3/min，壓力控制在12 MPa以內(nèi)。余留 2 m3用清水求碰壓，在4分鐘內(nèi)完成。4.1.7.7 套管試壓試壓15MPa，5分鐘不降，敞壓。投入重力塞，當重力塞落到雙級箍上以后緩慢加壓打開雙級箍，循環(huán)鉆井液，洗出雙級箍以上多余水泥漿，井隊做好洗出的多余水泥漿

18、的排污準備工作，待一級水泥漿達到初凝后，繼續(xù)進行二級固井施工。投入重力塞及打開雙級箍整個操作過程嚴格按雙級箍操作說明執(zhí)行，現(xiàn)場操作由雙級箍銷售廠家指導進行。4.1.7.8 注隔離液由1臺車按設計注入3.76m3, 平均排量控制在1.0m3/min左右。4.1.7.9 注水泥漿由2臺水泥車注入G級+7%微珠+8%微硅+7%ZJ102+分散劑水泥漿19.8 m3, 單點密度控制在1.50-1.60g/cm3之間, 平均密度控制在 1.53-1.57g/c m3，在水泥漿未出套管前，即在注入量5.1m3以前的排量控制在1.4m3/min左右；在水泥漿出套管后（5.1 m3）的排量控制在1.0-1.2

19、m3/min。4.1.7.10 壓膠塞在2分鐘內(nèi)完成，注入清水1.0 m3。4.1.7.11 替鉆井液使用1臺水泥車先替鉆井液3.1m3，密度為1.25g/cm3，要求開泵平穩(wěn)、起速平緩，排量控制在1.2 m3/min左右，壓力控制在12 MPa以內(nèi)。余留 1 m3用清水求碰壓，在2分鐘內(nèi)完成。4.1.7.12 套管試壓試壓20MPa，5分鐘不降，敞壓。4.2 方案二：常規(guī)固井工藝（參考方案）水泥漿配方及沖洗液4.2.1.1水泥漿配方井段 m水泥漿配方0-1200G級+7%微珠+8%微硅+7%ZJ102+分散劑+緩凝劑4.2.1.2分井段水泥漿性能要求井 段 (m)0-1200密 度 (g/c

20、m3)1.55造漿率 (m3/T)1.13需水量 (m3/T)0.6流動度 （mm）220稠化實驗初始稠度 (Bc)15實驗溫度 （）3850BC稠化時間（min）（前導220）150濾失量,7MPa×30min (ml)50自由水 (%)1.4抗壓強度4548h （MPa）872h （MPa）124.2.1.3隔離液配方及用量項目隔離液配方清水密度（g/cm3）1.0隔離高度（m）150注入量（m3）5.67注水泥設計.1施工水泥漿的壓穩(wěn)與防漏破裂壓力系數(shù)按1.25計算（堵漏后）施工階段井深m井底計算壓力MPa井底壓力當量井底孔隙壓力MPa井底破裂壓力MPa安全提示循環(huán)洗井1200

21、151.251215安全碰壓后瞬時120018.61.551215漏失水泥漿失重1200121.01215安全4.2.3水泥用量設計4.2.3.1封固段井眼容積計算封固井段m段長m段平均井徑mm井眼容積L套管外容積L環(huán)形容積L0-12001200259.8863652.218393.4845258.724.2.3.2施工不同頂替效率下的水泥面預測項目按設計水泥量計算按設計水泥量附加20%計算頂替效率(%)100959085100959085對應返深（m）0地面地面地面地面地面地面地面比預計多返（m）063133212240316400494比預計多返（m3）02.385.0289.0511.9

22、215.0918.634.2.3.3水泥用量設計井段m密度g/cm3設計水泥量附加%附加后水泥量m3Tm3T0-12001.5545.4640.22054.648.3注：1、水泥塞量為 205.21L，水泥量中已經(jīng)考慮。 2、施工時按實際井徑計算注水泥漿量，附加量按實際計算結(jié)果重新考慮。4.2.3.4混配水泥漿用水設計配方井段 m用水 m3G級+7%微珠+8%微硅+7%ZJ102+分散劑+緩凝劑0-1200294.2.4替漿量計算序號管柱名稱長度內(nèi)徑內(nèi)容積1套管1185124.2614370.47替漿總量:14.37 （m3）4.2.5環(huán)空返速與頂替排量選擇項目排量依據(jù)一級二級排量m3/min

23、管外m/s排量m3/min管外m/s注灰水泥漿未出套管時（按洗井排量注入）1.60.711.60.711.40.621.40.62水泥漿出套管時（按環(huán)空塞流注入）1.20.531.20.531.00.451.00.45頂替按環(huán)空塞流頂替0.80.351.00.451.00.451.20.531.20.531.40.624.2.6注入流體數(shù)量、施工排量及時間施工內(nèi)容注入液性能排量m3/min注入量m3壓力MPa施工時間min名稱密度g/cm3單項分段合計裝水泥頭-2525管線試壓清水1.0-15/2055隔離液清水1.01.03.0-33注水泥漿G級+7%微珠+8%微硅+7%ZJ102+分散劑+

24、緩凝劑1.551.414.4-10.359.31.240.2-33.5壓膠塞清水1.00.51-2替鉆井液鉆井液1.251.211.37-9.5碰 壓清水1.00.526.44試 壓清水1.0-15554.2.7 注水泥施工工序及參數(shù)控制4.2.7.1 接水泥頭具備固井條件后，停泵卸下循環(huán)接頭，安裝儀表和注、替管線。從停泵到試壓不超過25min。4.2.7.2 管線試壓注水泥管線試壓15MPa，替鉆井液管線試壓20MPa，穩(wěn)壓1min為合格。4.2.7.3 注隔離液由1臺車按設計注入3m3, 平均排量控制在1.0m3/min左右。4.2.7.4 注水泥由2臺水泥車注入G級+7%微珠+8%微硅+

25、7%ZJ102+分散劑+緩凝劑水泥漿54.6 m3 ,單點密度控制在1.50-1.60g/cm3之間, 平均密度控制在 1.53-1.57g/c m3，在水泥漿未出套管前，即在注入量達到14 m3以前的排量控制在1.4m3/min左右；在水泥漿出套管后（14 m3）的排量控制在1.0-1.2m3/min。4.2.7.5 壓膠塞在2分鐘內(nèi)完成，注入清水1.0 m3。4.2.7.6 替鉆井液使用一臺水泥車替鉆井液11.37 m3，密度為1.25g/cm3，要求開泵平穩(wěn)、起速平緩，使用塞流頂替，排量控制在1.0-1.2m3/min，當壓力升起后，緩緩將排量降至0.8-1.0m3/min，壓力控制在1

26、2 MPa以內(nèi)。余留 2 m3用清水求碰壓，在4分鐘內(nèi)完成。4.2.7.8 套管試壓試壓15MPa，5分鐘不降，敞壓5 固井施工前準備5.1 井眼井場準備5.1.1 完鉆電測后,井隊必須使用原鉆柱結(jié)構(gòu)帶新鉆頭下鉆通井。5.1.2 對縮徑、阻卡、存砂橋井段進行劃眼，達到暢通無阻。5.1.3 調(diào)整好鉆井液性能，要求鉆井液密度在固井施工作業(yè)前達到1.25 g/ m3，保證滿足完井固井要求。5.1.4 下套管前充分洗井，振動篩上無砂礫，井壁干凈，保證井眼暢通、無砂和管串順利下入。 5.1.5認真檢查井架、底座、提升、動力、循環(huán)系統(tǒng)，保證運轉(zhuǎn)正常；校準指重表、泵壓表及扭矩儀，保證靈敏好用。5.2 下套管

27、5.2.1 到井套管必須認真檢查、通徑、丈量、排序，保證入井管串滿足工程、地質(zhì)要求。5.2.2 按設計要求進行下套管作業(yè)和卡放套管扶正器。5.2.3 下套管使用專用的套管鉗，按規(guī)定最佳扭矩進行緊扣；套管絲扣連接使用鉆井要求的合格的螺紋密封脂。5.2.4 每下30根套管灌一次泥漿，并按規(guī)定在大井眼井段循環(huán)泥漿一周以上。下套管過程要循環(huán)兩次以上，循環(huán)點為600m, 900m,循環(huán)排量1.6m3/min循環(huán)一周以上，保證套管順利下入。5.2.5 下套管過程中要有防護措施，嚴禁雜物落入套管內(nèi)。5.2.6 下完套管后，要充分洗井，保證井眼干凈、暢通。5.3 固井主要設備準備名稱型號、規(guī)格數(shù)量（臺）注水泥

28、GJC100-30或GJC40-172壓膠塞、求碰壓GJC100-301替漿GJC100-301灰罐（車）按需流量計車1鍋爐車25.4 固井材料準備序號名稱規(guī)格、型號數(shù)量備注1水泥G級低密度65噸2微珠4.55噸3微硅5.2噸4雙級箍一套由井下作業(yè)公司負責提供（雙級注固井時使用）5固井用水清水（30）60方6 固井施工應急預案在固井施工過程中，如果出現(xiàn)意外情況，要及時采取措施，盡可能保證地面施工順利進行，確保固井質(zhì)量。6.1 固井施工中如果發(fā)生計量失敗，注水泥要以固井水泥車自身計量為準，以灰罐剩余灰量及用水量作為輔助計量。替泥漿以由鉆井隊泥漿泵累計沖數(shù)所得替量為準，以泥漿池液面變化為輔助計量。

29、如果是計量存在誤差，超量還不碰壓，要綜合考慮壓力變化情況以及油底的位置，決定求碰量。6.2 替泥漿時如果出現(xiàn)壓力異常情況，要根據(jù)壓力變化情況做出準確判斷。如壓力突然降低，要首先考慮是否出現(xiàn)上部套管短路，可以通過校懸重來判斷。如后期壓力突然升高，首先判斷是否提前碰壓，可根據(jù)替泥漿總量及計量情況來判斷，如不是，為避免壓漏地層，應該降低排量繼續(xù)頂替直到碰壓。6.3 注水泥過程中如果一臺固井水泥車出現(xiàn)故障，失去注水泥能力，首先要考慮使用備用水泥車；在沒有備用水泥車的情況下，使用求碰壓水泥車注水泥。要求固井施工指揮擺車合理，保證車輛能夠互換。6.4 固井注灰施工過程中發(fā)生漏失現(xiàn)象時，要根據(jù)漏失程度由甲方

30、技術(shù)人員決定是否停注拔套管堵漏處理或繼續(xù)減排量注灰施工。替泥漿過程中發(fā)生漏失，要降低頂替排量，同時仔細觀察泥漿池液面變化情況判斷漏失量。6.5 做好上井車輛保養(yǎng)，鍋爐車備足足夠油、用水和蒸汽管線，保證施工前和施工中充分預熱保溫。6.6 固井施工中出現(xiàn)重大事故時，如火災、井噴失控等，要求固井施工人員按照事先指定的逃生路線撤離井場。7 水泥漿候凝與膠結(jié)測井7.1 固井后要敞壓候凝，若浮箍浮鞋失靈，計算管內(nèi)外壓差，憋壓候凝。7.2 根椐本井水泥漿體系實驗結(jié)果，固井后72小時后方可進行固井質(zhì)量檢測。7.3 固井質(zhì)量檢測采用聲波變密度測井，膠結(jié)程度中等以上為合格。8 健康、安全與環(huán)保8.1 國家、當?shù)卣嘘P健康、安全與環(huán)境保護法律、法規(guī)的相關文件8.2 石油天然氣鉆井健