煤矿设计说明书

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1、第四章 钻井工程与完井工程设计根据煤层气井钻井工艺技术和本区HE-01、HE-002、鹤参03井等的工程实践，在本次的钻井工艺设计中，采用垂直井井型、常规钻井、套管完井技术。第一节 参数井+生产试验井钻井工程设计一、目的与任务获取目标煤层的储层参数，主要包括煤层埋深、厚度、煤岩及煤质特征、割理及裂隙发育程度、含气量、气体组成、等温吸附常数、渗透率、储层压力、地应力、煤层顶底板力学性质等参数。 进行单井生产试验，以获得单井产能。二、钻井设计方案1、钻井地质设计根据鹤岗矿区瓦斯(煤层气)抽采及民用改扩建工程可行性研究报告中的井位部署方案，初期先在峻德深部、兴安深部、益新深部和鸟山等4个区，布置7口

2、参数+ 生产试验井，其中峻德、兴安、益新每个区2口井，鸟山区1口井， 进行煤层气参数井兼生产试验井施工，待取得经验与成效后，再在每个参数井周围按照合适井距布置4口煤层气生产井，进行煤层气小井网排采生产试验，根据获取的煤层气各种参数及产能数据，对鹤岗矿区煤层气的商业性开发作出经济技术评价。 同时，根据可研报告中对各个区的目的煤层的数量要求，本次设计的目的煤层为：峻德区一层，17煤层；兴安区三层，17、21、22煤层；益新区三层，11、15、18煤层；鸟山区两层，11、18煤层。 各井的井口坐标和设计深度见表4-1。2、钻井工程设计1）井身结构及套管程序鹤岗试验区煤层气井设计为直井井型。井身结构如

3、表4-2。一开井径311.15mm，进入基岩20米，下入244.5mm表层套管并固井。二开井径215.9mm，至完井深度，裸眼测井，下139.7mm技术套管。并固井、射孔、压裂、排采。最底层目的煤层以下留40m口袋。峻德矿目的煤层为一层、兴安、新一矿目的煤层为三层、鸟山矿目的煤层为两层。井身结构图如图4-1。本井井身结构和套管程序如表4-2。表4-2 井身结构及套管程序开钻序号钻头直径 mm钻达井深套管外径mm钢级壁厚mm套管口袋m备 注一开311.1530m，入完整基岩20m244.5N808.941m水泥返至地面二开215.9底部至煤层底板以下40m139.7J557.722m固井水泥返至

4、目的煤层以上200m。13表4-1 鹤岗矿区煤层气钻井地质设计参数峻参1峻参2兴参1兴参2新参1新参2鸟参1井口坐标X102580104060 105550106500 113900 117300 113540Y116380116500116600116300120050121800122000H230233281284260309319完井深度/m760.00620.00881.00881.00868.00980.001105.00煤层号及深度/m17720.0017.00580.0017742.0017742.0011687.3011549.0011782.0021820.0021820.

5、0015772.4015709.0022841.0022841.0018828.5018939.00181065.00煤层号及厚度/m1718.701718.00174.10174.10119.10113.60114.70218.30218.30153.401515.60223.80223.801810.501821.701815.80图4-1 新参1井（组）井身结构图2）钻探工程量根据钻井地质设计，7口参数井+生产试验井的钻探工程量为6095m。按照该数据计算，则7个小井网的总钻探工程量为30475m。考虑到地质条件的不确定性，另外再加上10%的放大量，总计为33522.5m。3、钻井程序

6、1）311.15mm（12-1/4”）井眼钻至基岩20米，下入244.5mm（9-5/8” ）套管并固井。2）215.9mm（8-3/4” ）井眼二开，钻至第一层目的煤层上方约10m。 无芯钻进。泥浆钻井。3）测井，按标准程序。以下为清水钻进。4）清水钻进，绳索取芯，至煤层底板10m。5）215.9mm（8-3/4” ）钻头无芯钻进，并钻进至第二目标煤层上方10m。6）再绳索取芯，清水钻进，至煤层底板10m。重复上述过程，直至完成第三层目的煤层的取芯。7）钻进到设计深度后，测井。8）固井。三、工程技术要求1、工程技术标准和规程钻井、取芯、分析测试、录井、测井、试井、固井、压裂、排采等工程技术标

7、准和规程规范参照中联煤层气有限责任公司制定的一系列煤层气工程技术规程与规范，这些操作规程和规范将作为本项目的工作标准，分列如下：（1）煤层气钻井工程作业规程（2）煤层气钻井地质录井作业规程（3）煤层气含量测定技术规范（国标）（4）煤的高压容量法等温吸附实验技术规程（国标）（5）煤层气测井作业规程（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范（8）煤层气井排采工程技术规程此外，在钻井、室内化验分析等项目中将引用相关的国标、行标。2、各项工程技术要求1)钻井（1）钻井结构，一开井径311mm，设计进入基岩20m，下入244mm表层套管并固井；二开井径215.9mm。煤层段绳索取芯，

8、直至完成所有目的煤层的取芯钻井。井斜，最大井斜变化率不大于1.3/30m 。（2）在距煤层10m以上地层段采用泥浆钻井，调整好钻井液性能，保证井壁稳定；进入煤系地层后应采用清水钻进。采用常规泥浆钻机。鉴于该区地层压力较低和清水钻井过程中的自造浆作用，较高的泥浆液柱压力会引起对储层的伤害，在设计钻柱压力时，遵循以下原则，做到近平衡钻进：能有效地携带煤、岩屑；稳定和保护井壁，平衡地层压力，以保障钻进施工安全；用清水作钻井液，密度应控制在1.03g/cm3以下。若水源充足时，可开放式循环配备好固控设备除去有害固相，保持密度在1.03g/cm3以下。（3）简易水文，二开钻进时应按煤田地质勘探规程进行简

9、易水文观测，水位测量，遇涌（漏）水要详细记录最大涌（漏）水量和深度。（4）孔深丈量，每百米、钻遇目标煤层均要求丈量钻具，丈量误差超过0.15%时要合理平差。2）取芯按煤层气钻井工程作业规程执行。开孔至第一目标层以上50m不作取芯要求；第一目标层以上50m到其底板以下10m取芯，第二、第三目标层及其顶底各10m取芯。煤芯的采取要求使用绳索取芯，取煤内管采用半合管。从煤芯的钻取到提升至地面不超过20min；从井口至装罐完成不大于10min。岩煤芯采取率不低于80%。3）岩屑录井按煤层气地质录井作业规程执行。钻井过程中必须进行岩屑录井、钻时录井、钻井液录井。岩屑录井要求：自二开井段开始录井，非煤系地

10、层2-4m捞取1包，煤系地层1-2m捞取1包，目的层段0.5m捞取1包。每包岩屑重量不得小于500g,目的层煤样尽量多取。钻时录井要求：非煤系地层1-2m纪录1个点，煤系地层0.5-1m纪录1个点，临近目的层段0.5m 1点。目的层段0.1m 1点。钻井液录井要求：非煤系地层，每天做一次全性能测定；每两小时测定一次一般性能（密度、粘度）。煤层段每班做一次全性能测定；每半小时测定一次一般性能（密度、粘度）。取芯段要进行岩心鉴定，无芯段要根据测井解释进行编录，提供全井的完整地质资料。4）气测录井按煤层气地质录井作业规程执行。从二开至完钻进行全井段的气测录井，对含煤段的含气情况进行重点监测，异常段及

11、时采样分析。5）取芯化验按煤层气含量测定技术规范、煤的高压容量法等温吸附试验技术规范执行。对目标层进行全层取芯，分段取样，要求每米不少于一个煤层含气量测定样。煤芯解吸要严格模拟储层温度，在恒温条件下解吸；等温吸附实验要在平衡水分条件下进行。各参数井采样及测试设计如表4-3。表4-3 各参数井煤层采样化验设计方案序号化验项目参数井采样化验数量备注峻参1峻参2兴参1兴参2新参1新参2鸟参11含气量373632324680180.5m一个样品2等温吸附2266666每层煤两个样3气成分分析37363232468027每个煤层1个气成分样4工业分析37363232468018随同解吸样5镜质组最大反射

12、率3399996一层煤3个样品6显微煤岩组分3399996一层煤3个样品7元素分析3399996一层煤3个样品8孔隙度3399996一层煤3个样品9煤岩岩石力学试验2266664一层1个样品10顶底板岩石力学试验1133332一层煤1个样品注：要求每层煤取一个快速解吸样，在两周内提交煤层含气量的分析结果。6）地球物理测井按煤层气测井作业规程执行。整个二开井段进行标准测井。项目包括自然伽玛、自然电位、双侧向、井径。煤系地层进行综合测井。项目包括密度、自然伽玛、补偿中子、双侧向、视电阻率、自然电位、声波、井径、井温、井斜测井。深度比例1：200。目的层上下200m井段测1:50放大曲线，加密采样点

13、。生产套管固井后进行固井质量检查测井。项目包括声幅、自然伽玛、磁定位、声波变密度。深度比例1：200。7）试井试井方法：注入/压降法，采用下行法打开一层测一层。资料录取及分析要求：按煤层气注入/压降试井技术规范规程执行。数据分析通过对采集数据的处理分析计算，求取煤储层的渗透率、表皮系数、储层压力、储层压力梯度、地应力及其地应力梯度、调查半径等参数。第二节 固井工程设计一、套管完井本次采用垂直井套管完井。二、常规固井方式水泥浆固井。采用微珠低密度固井技术，声幅、变密度测井，检查固井质量。根据煤层气井较浅、地层疏松、易漏等特点，选择合适的水泥添加剂是提高固井质量的关键。微硅、漂珠、TD-S、GES

14、、XP-1该水泥浆配方体系，固井效果好，较适合煤层气井及浅井的水泥浆体系。为减少水泥浆正压差对产层的污染，保证水泥环的强度，要求水泥浆密度控制在1.600.05g/cm3，抗压强度达到12MPa以上（38，常压，48小时养护），同时控制水泥浆失水在150ml以下（38.7MPa）。实验表明：水泥浆密度低于1.50g/cm3，后期强度必然偏低，且失水难以控制，同时加入大量外加剂不仅增加了成本，滤液更加大了对产层的污染。附表1 煤层气参数井兼生产试验井(单井)工程预算工 作 项 目工作量单 价预算金额（万元）备注分 项小 计一、钻前准备费20.00参数井阶 段151.00万元1、征地及青苗补偿费5

15、.002、筑路及场地平整费5.003、搬 迁 费3.004、拆 安 费2.005、水 井 费1.006、环 保 费2.007、其 它2.00二、钻 探 费81.651、钻探费(95mm)1000m520元/m52.00(一开130mm)2、煤层及顶底板取芯3层6万元/层18.00三、样品测试5层3万元/层15.00含现场解吸费四、试井3层8万元/层24.00含 搬 迁 费五、地质与气测录井12.00含 搬 迁 费六、测井995m10.00含 搬 迁 费七、钻 探 费61.25生 产试验井阶 段301.25万元1、扩孔费(215mm)1000m405元/m40.50(一开311mm)2、砾岩补贴(215mm)500m415元/m20.75八、套管固井(139.7mm)30.00含表层套管九、射孔、压裂费3层50万元/层150.00十、排采费12个月5万元/月60.00合计452.25万元