中石化固井設計.doc

HH74P78 井井 生生產產套管固井套管固井設計設計 設設 計計 單單 位位： ：長慶固井公司第二固井工程項目部 設設 計計 人人： ：葉雪松 設設 計計 時時 間間 :2013 年 11 月 22 日 初初 審審 人人:蔣 敏 初初 審審 時時 間間:2013 年 11 月 22 日 審審核核人人： ：馮文革 審審 核核 時時 間間： ：2013 年 11 月 22 日 川慶鉆探工程有限公司長慶固井公司 _ -可編輯修改- 審審批意批意見見 同意按此施工設計組織固井施工 審審批人：王政批人：王政慶慶 2013-11-22 目 錄 一、基本情況一、基本情況1 _ -可編輯修改- 二、主要依據(jù)二、主要依據(jù)1 三、井身三、井身結結構與固井方法構與固井方法2 四、四、壓壓力力計計算算3 五、套管五、套管設計設計3 六、水泥量六、水泥量計計算算4 七、水泥七、水泥漿設計漿設計及性能及性能5 八、套管內八、套管內頂頂替量替量計計算算5 九、九、頂頂替替終終了最高了最高泵壓計泵壓計算算5 十、井底靜止溫度十、井底靜止溫度計計算和水泥算和水泥漿漿最高受最高受熱熱溫度溫度6 十一、施工程序十一、施工程序6 十二、施工十二、施工時間計時間計算算6 十三、施工技十三、施工技術術措施措施6 十四、井控注意事十四、井控注意事項項9 十五、十五、HSE 管理管理9 十六、十六、HH74P78 井固井作井固井作業(yè)應業(yè)應急急預預案案10 十七、附件十七、附件(稠化曲稠化曲線圖線圖)11 _ -可編輯修改- 一、基本一、基本情況情況 1、井 別：開發(fā)井 井 型：水平井 2、地理位置：甘肅省鎮(zhèn)原縣中原鄉(xiāng)武亭村前莊組 3、構造位置：鄂爾多斯盆地天環(huán)坳陷南端。 4、施工井隊：川慶 40002 鉆井隊 5、完鉆井深：3782m，垂深：2379.05m，造斜點：1921m。 6、套管尺寸：139.7mm 生產套管 7、套管下深：3781.76m 8、阻 位：3749.17m 9、水泥返高：返至地面 10、油氣層位置：- 11、井徑數(shù)據(jù) 該井平均井徑： 井段（m）井徑（cm）井徑擴大率（%） 1410-196523.348.1 1965-222023.267.7 2220-362123.267.7 二、二、主要依據(jù)主要依據(jù) 1.設計設計主要依據(jù)主要依據(jù) HH74P78 井鉆井工程設計(二級井身結構)、 HH74P78 井鉆井工程軌跡調整設 計、實際鉆井數(shù)據(jù)、測井數(shù)據(jù)。 2.鉆鉆井復井復雜雜情況描述情況描述 無。 3.固井固井難難點點 一次性封固 3782 米井段，水平段有 1165 米的裸眼段，容易造成水平段底部混漿； 下套管摩阻大、封固段較長，該井所在區(qū)塊承壓能力低，普遍滲漏，固井時容易發(fā)生 漏失。 4.技技術術措施措施 填充段采用低密高強水泥漿體系，減少目的層所受壓力；注灰過程中，保證水泥 漿密度均勻，穩(wěn)定；替泥漿過程中防止排量忽高忽低，減少激動壓力。 5.承承壓實驗壓實驗 打壓 3MPa，穩(wěn)壓 15min，壓力未降，由鉆井監(jiān)督確認。 _ -可編輯修改- 三、井身三、井身結結構與固井方法構與固井方法 1、井身、井身結結構構圖圖 井底位置斜深 3782m，入窗斜深 2617m，垂深 2379.05m。 2、固井方法、固井方法 該井采用一次注水泥全井段封固的固井工藝，領漿（密度 1.30-1.33g/cm3）封固地 面1965m，中漿（1.75-1.80 g/cm3）封固 1965-2220m，尾漿（密度 1.85-1.90g/cm3）封固 2220-3782m 井段，封固段總長 3782m。 3、固井前、固井前鉆鉆井液性能要求井液性能要求 鉆井液性能在固井前不做大的調整，由于鉆井液性能對固井質量有很大的影響， 固井前對鉆井液性能的調整要求在保證井壁穩(wěn)定的前提下降低粘度、切力和失水，便 于提高頂替效率，防止發(fā)生竄槽現(xiàn)象。固井前泥漿性能要求如下表： 切力（Pa） 密度 （g/cm3） 馬氏粘度 （S） 濾失量 （ml） 泥餅 （mm） 初切終切 含砂量 % 塑性 粘度 動切力 PH 值 1.1510050.5350.31578 （222.3+215.9mm）3782m 139.7mm3781.76m 造斜點 1921m 311.2mm331m 273.1mm331m _ -可編輯修改- 四、四、壓壓力力計計算算 1、地、地層壓層壓力、破裂力、破裂壓壓力力 地層壓力：21.35MPa(當量密度：0.91g/cm3) 2、 、環(huán)環(huán)空靜液柱空靜液柱壓壓力力 Psh=0.00981*(1959.74*1.33+239.64*1.80+179.67*1.90)=33.15(MPa)當量密度： 1.42g/cm3 3、 、壓穩(wěn)計壓穩(wěn)計算算 常規(guī)水泥漿井底靜液柱壓力當量密度為：1.46g/cm3 大于該井地層壓力，漿柱能很 好的壓穩(wěn)地層。 4、防漏、防漏計計算算 隴東區(qū)域主要漏失層位為洛河組，該井洛河底界深度為 1494m，承壓試驗顯示， 該井打壓 3MPa，穩(wěn)壓 15min，壓降 0，穩(wěn)壓?，F(xiàn)承受泥漿壓力為 16.85MPa，最大承壓 19.85MPa，未漏。施工過程中，水泥漿靜液柱壓力為 19.49MPa。綜上所述，理論上該 井固井過程不會發(fā)生漏失，但應做好固井防漏準備，因此注替過程應適當控制排量防 止激動壓力憋漏地層。 五、套管五、套管設計設計 1、表、表層層套管套管設計設計數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) 表套尺寸 (mm) 螺紋類型 表套下深 (m) 鉆井液密度(g/cm3) 237.1短圓扣3311.03 2、生、生產產套管柱套管柱設計設計數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) 安全系數(shù) 井號 套管 外徑 mm 井 段 m 鋼級 壁厚 mm 扣 型 每米 重量 kg/m 段重 t 抗拉抗擠 抗內壓 泥漿 密度 g/cm3 HH74P78139.70-3782N807.72長圓 25.395.682.271.602.34 1.15 3、管柱、管柱結結構構 管串結構：浮鞋+2 根套管+浮箍+1 根套管+關井閥(浮箍)+套管串+水泥頭 套管 N-80（7.72）上扣扭矩最大 5.9kNm，最小 3.54kNm，最佳 4.72kNm。 該井扶正器的安放位置和數(shù)量設計見表 井段 m類型規(guī)格加放方法扶正器數(shù)量 0.00331剛扶5 1/28 1/21 只/10 根套管5 只 3311921彈扶5 1/28 1/21 只/8 根套管25 只 19212617彈扶5 1/28 1/21 只/5 根套管14 只 _ -可編輯修改- 井段 m類型規(guī)格加放方法扶正器數(shù)量 26173782樹脂旋流剛性(滾輪)扶正器5 1/28 1/21 只/2 根套管58 只 注：尾注：尾漿漿段扶正器必段扶正器必須須采用采用剛剛性性(滾輪滾輪)扶正器安放。扶正器安放。 六、水泥量六、水泥量計計算算 1.水泥水泥漿漿量量設計設計 起止 0331331255.035.7411830.8311830.8313605.46 3311410 1079233.527.4929665.8541496.6847721.19 14101965 555233.427.4615238.7356735.4165245.72 19652220255237.028.797340.7364076.1573687.57 222037821562227.025.1439273.27103349.42118851.83 環(huán)容計算 附加15% （L） 分段容積 （L） 累積（L） 井段m段長 （m） 井徑 （mm） 米容 （L/m） 封固 類別 井徑 （cm） 段長 （m） 平均環(huán)容 （L/m） 段容 （L） 附加量 容積 （L） 造漿率 合水泥 （t） 領漿01965 23.72196528.8756735.411565245.721.3050 中漿19652220 23.7025528.807344.33158445.980.8011 尾漿22203782 22.70156225.1639292.521545186.400.7560 起止段 （m） 分段容積計算 2.前置液前置液設計設計 類型密度（g/cm3）設計長度（m）基液液量（m3） CXY+清水1.02350清水10 3.備備水量水量計計算算 前置液（m3）配漿水（m3）替漿水（m3）洗車（m3）用水總量（m3）備水150%（m3） 101004610166249 _ -可編輯修改- 七、水泥七、水泥漿設計漿設計及性能及性能 1、水泥、水泥漿漿體系體系 領漿：大樣灰+100% 水 中漿：大樣灰+50% 水 尾漿：大樣灰+44% 水 2、水泥、水泥漿漿小小樣樣性能性能檢測結檢測結果果 性 能領漿中漿尾漿 密度(g/cm3)1.331.801.88 稠化時間 (6030 MPa)min440190126 稠化過渡時間 min50114 可泵時間 min390176122 失水(6.9MPa60)ml3332 抗壓強度(6024h) MPa5.320.425.1 自由水 ml0.50.10 流動度 mm260190180 相容性相容性良好 穩(wěn)定性沒有分層、結晶和早凝現(xiàn)象 八、套管內八、套管內頂頂替量替量計計算算 套管壁厚內 徑分段長度單位容積分段容積 （mm）（mm）(m)（l/m） (m 3) 清水7.72124.263749.1712.1345.4846.39 類 型 替漿（附加 2%(m 3) 注：替注：替漿漿量根據(jù)量根據(jù)實際實際入井套管數(shù)據(jù)入井套管數(shù)據(jù)現(xiàn)場現(xiàn)場重新校核。重新校核。 _ -可編輯修改- 九、九、頂頂替替終終了最高了最高泵壓計泵壓計算算 領漿中漿尾漿領漿中漿尾漿 2379.0537821960 431.4 341.4 1.331.801.901.005.4913.2618.75 固井 垂深 （m） 井深 （m） 封固段垂長（m）水泥漿密度（g/cm3） 頂替液平均 密度 （g/cm3） 摩阻 （MPa） 靜壓差 （MPa） 最大施工 壓力 （MPa） 十、井底靜止溫度十、井底靜止溫度計計算和水泥算和水泥漿漿最高受最高受熱熱溫度溫度 井眼垂深(m)井口溫度()井底靜止溫度()水泥漿最高受熱溫度() 2379.05256565 十一、施工程序十一、施工程序 1、試壓：地面連接的所有管線試壓不低于 20MPa。 2、注前置液：水泥車注前置液 10m3。 3、水泥車注領漿 78m3，密度要求控制在 1.330.03g/cm3，注中漿 18m3，密度控 制 1.800.03g/cm3，注尾漿 36m3，密度控制 1.900.03g/cm3，水泥漿密度控制應由 低到高。 4、替漿：總替漿量 46.4m3 ，替漿過程分為以下步驟： 水泥車壓塞 1.0m3，壓塞液類型為清水+壓塞液，排量控制在 500 l/min； 水泥車雙車替清水 43.4m3，替漿排量控制在 2000-1400 l/min； 最后用單車替漿 2m3（清水），排量控制在 500-800 l/min。 5、要求注替平穩(wěn)連續(xù)，避免壓力過高壓漏地層。 6、碰壓結束后，穩(wěn)壓 23min 后放回水檢查回壓凡爾關閉情況，若關井候凝，憋壓 的壓力值為管內外靜液柱壓差附加 2MPa 左右，注意觀察井口壓力變化情況，及時放 壓。 7、48 小時后測固井質量，然后試壓。 _ -可編輯修改- 十二、施工十二、施工時間計時間計算算 序號工作內容 注替量m 3 注替排量l/min作業(yè)時間min 1注前置液10800-120010 2注領漿78200039 3注中漿1820009 4注尾漿36150024 5倒閘門壓膠塞15002 6大泵替漿43.42000-140024 7單車替漿（清水）25004 8穩(wěn)壓10 9 合計122min，從注領漿到碰壓總時間112min，從注中漿到碰壓總時間73min， 從注尾漿到碰壓總時間64min 十三、施工技十三、施工技術術措施措施 1、井眼準、井眼準備備 根據(jù)電測井徑情況對小井眼段和遇阻段要反復認真通井、劃眼和循環(huán)洗井，做 到起下鉆順暢無阻卡，為順利下套管創(chuàng)造良好的井眼條件； 通井過程中要大排量洗井，要求排量不小于鉆井排量的 1.2 倍，并進行分段循環(huán) 泥漿，水平段及大斜度井段每 150m 循環(huán)一周，使井內無沉砂； 泥漿性能的調整必須確保井眼暢通，井壁穩(wěn)定，同時盡量滿足固井施工的要求； 通井時，認真做好遇阻遇卡記錄，要求在阻卡段進行短程起下鉆，直至暢通，鉆 具下到井底后要充分循環(huán)至振動篩上無巖屑返出方可起鉆； 下套管前井隊組織人力對所有設備進行一次檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時解決，重點崗 位定人定崗，責任落實到人。固井時確保兩臺泥漿泵上水良好； 要求井要求井隊隊必必須須更更換換 5 1/2閘閘板芯子，井口防板芯子，井口防噴噴器開關正常。器開關正常。 2、套管準、套管準備備及下套管要求及下套管要求 送井套管按入井順序排放，由錄井隊、鉆井隊認真丈量、編號，按照完井方案要 求編排，經核對數(shù)據(jù)一致方可入井； 對送井套管的鋼級、壁厚、產地要逐根復查； 按照 API 標準對送井的套管進行逐根通徑，檢查套管絲扣是否完好，上扣時要 做好余扣記錄； 用清洗液對套管進行逐根清洗，嚴禁漿油污灑落在套管的本體上； 下套管時要安排專人進行監(jiān)督，防止下錯或者位置誤差，在下入 10 根套管后鉆 井隊接好循環(huán)接頭，通過泥漿循環(huán)對入井工具的關閉情況進行檢查，在確定沒有問題 的情況下繼續(xù)下套管； 灌漿要求：每 20 根套管灌滿一次，可以通過測量泥漿罐液面的下降來核對灌入 _ -可編輯修改- 量是否到位； 浮鞋、浮箍和扶正器在場地要嚴格檢查，確定完好時再入井，每根套管使用耐高 溫螺紋密封脂，最下部連續(xù) 5 根套管必須用絲扣膠粘接，扶正器的銷釘固定要牢靠， 防止脫落； 套管上扣扭矩必須按 API 標準執(zhí)行，用雙吊卡下套管，嚴禁使用卡瓦； 套管上鉆臺要戴套管帽公護絲，起吊要有專人指揮，防碰傷，對扣要平穩(wěn)嚴禁錯 扣； 下套管過程中修設備或灌泥漿時要活動套管，嚴防套管粘卡； 下套管過程中，泥漿出口要安排專人坐崗，觀察返漿情況，遇有異常及時匯報； 套管下放速度控制在90-120s/根； 套管到位后，復核入井根數(shù)、定位短節(jié)及附件深度無誤后循環(huán)泥漿，同時，清理 井場以滿足固井施工車輛擺放的要求； 固井前以合理的鉆井液密度，壓穩(wěn)地層流體，確保下套管及固井過程中不發(fā)生 井漏等復雜情況。對于存在漏失的井段，下套管前應進行堵漏，使地層有足夠承壓能 力保證固井施工時不發(fā)生漏失； 下完套管后以不低于鉆井時排量的 1.2 倍循環(huán) 2-3 周，確保井眼干凈直到振動篩 上無巖屑時方可進行固井施工； 固井隊的技術人員在鉆井隊下套管時必須到現(xiàn)場進行技術指導，防止附件錯扣； 下套管時嚴禁井口落物。 3、施工、施工設備設備 設備名稱數(shù)量設備名稱數(shù)量 水泥車3 臺壓風機0 臺 工具車1 臺運灰車12 臺 立式灰罐0 個指揮車1 臺 潛水泵4 臺 以上設備施工前都要經過認真檢查、保養(yǎng)，運轉良好，必須滿足本次固井施工的 要求。 4、前置液性能、前置液性能 失水（60，常壓）：0.68T 比重：1.02 紊流臨界排量：22 l/s 粘度： 六速流變： 5、入井工具附件、入井工具附件 名 稱尺寸(mm)型 號 鋼級 數(shù)量(只)備注 浮 鞋 139.7 強制復位式N801 浮 箍139.7強制復位式N801 關井閥 139.7N801 雙弧扶正器139.740 剛性扶正器 139.7旋流式45 含備用 _ -可編輯修改- 滾珠扶正器 139.7旋流式70 含備用 膠塞139.7 2含備用 6、固井施工要求、固井施工要求 固井前固井監(jiān)督組織召開由鉆井隊長、錄井隊長和固井隊長參加的協(xié)調會； 固井前固井隊召開施工交底會，要求分工明確； 固井施工單位負責上井總灰量及頂替量的計算復核，鉆井隊下套管數(shù)據(jù)的現(xiàn)場 校核； 固井隊現(xiàn)場全面指揮，各協(xié)作單位密切配合，保證固井施工的連續(xù)性； 施工要連續(xù)進行，做到管線不刺不漏； 水泥漿密度按要求均勻穩(wěn)定，操作平穩(wěn)； 化驗員負責水泥漿大樣的復核及混灰均勻程度的檢測。 7、施工注意事、施工注意事項項 水泥漿密度達到設計要求，應泵入不低于設計數(shù)量的水泥量； 替漿計量數(shù)據(jù)準確，誤差不超過 0.5m3； 水泥車流量計各級漿體注替后應及時清零，以避免重復計量； 為保證固井施工的安全，水泥漿密度控制要求：領漿密度不超過 1.35g/cm3，中漿 密度不超過 1.85g/cm3，尾漿密度不超過 1.90g/cm3； 為防止井底壓力過大壓漏地層，整個替漿過程中嚴格控制替漿排量在設計范圍， 雙車替漿期間控制井口壓力不超過 15Mpa；如果在雙車替漿期間出現(xiàn)壓力異常，采用 降低排量的方式繼續(xù)替漿，或者改用單車小排量頂替。 本次施工需要鉆井隊備配漿清水不低于 249m3，水泥車替漿用清水。 十四、井控注意事十四、井控注意事項項 1、下套管作業(yè)前，鉆井隊需提供可建立正常循環(huán)，不涌、不漏、不垮塌的合格井眼； 2、下套管作業(yè)前，鉆井隊應更換與所下套管相匹配的防噴器密封膠芯，以便于出現(xiàn) 異常情況時可以實施關井； 3、下套管過程中，應及時進行套管內灌漿，觀察鉆井液返出情況，進行池體積監(jiān)測， 發(fā)現(xiàn)溢流、井涌等情況及時關井； 4、套管到位后循環(huán)洗井及固井作業(yè)期間，安排專人進行井控坐崗，觀察鉆井液返出 情況，發(fā)現(xiàn)異常及時報告，以便采取有效措施； 十五、十五、HSE 管理管理 1、健康管理、健康管理 油氣勘探開發(fā)作業(yè)在野外，設備多、工種多、工藝復雜，常伴隨有各種職業(yè)危害。健 康管理就是要消除或盡可能降低職業(yè)危害，保證職工身心健康。 （1）粉塵危害。在固井過程中常有較多的粉塵，要盡可能避免粉塵飛揚。 （2）毒物防護。井噴時噴出的原油及天然氣中，常含有硫化氫等有害物質，一部分鉆 井液處理劑也含有一定的毒性。施工現(xiàn)場應配備必要的防毒急救設備等。 _ -可編輯修改- （3）預防職業(yè)性多發(fā)病。由于野外作業(yè)，不良環(huán)境及氣象條件差，關節(jié)炎、腸胃病、 凍傷等成為多發(fā)病。應加強預防措施，改善職工工作和休息條件，定期進行體檢，加 強個人防護，搞好衛(wèi)生保健。 2、安全管理、安全管理 （1）固井作業(yè)中安全工作的重點是針對高壓作業(yè)、高壓容器及高壓流體、有毒物質 侵害、火災危害等主要危險源采取相應的措施，保證人身和生產安全。 （2）電線、電器的安裝和使用應符合有關安全用電的規(guī)程和規(guī)范。 （3）在井場需動火時，要按照動火級別申請動火，動火時要按規(guī)定做好防火措施。 （4）在施工過程中，所有人員必須穿戴勞保用品，遠離高壓區(qū)，在高壓區(qū)設立明顯警 示標志，保證人身和生產安全。 3、 、環(huán)環(huán)境管理境管理 （1）必須遵守國家及當?shù)丨h(huán)保法律、法規(guī)。 （2）施工過程中禁止污水、廢棄水泥漿等外溢，以免破壞農田和草場，保護植被不受 損害。 （3）現(xiàn)場施工后剩余的水泥、藥品及包裝袋等必須清理干凈，剩余藥品及未入井的 水泥漿排放到指定的排污池內，嚴禁污染井場及其它地方，禁止車輛行駛途中排放廢 棄液體。 十六、十六、HH74P78 井固井作井固井作業(yè)應業(yè)應急急預預案案 為了保證 HH74P78 井生產套管固井施工有序地進行，最大限度地防止事故的發(fā)生， 根據(jù)鎮(zhèn)涇區(qū)塊油氣田固井施工作業(yè)的特點，特制定本井固井施工應急預案。 1.適用期間：進入該井場，施工作業(yè)開始至施工作業(yè)結束。 2.作業(yè)地點：鎮(zhèn)涇工區(qū) HH74P78 井井場。 3.預案實施單位：長慶固井公司第二固井工程項目部 GJ12215 隊。 4.事故因素：影響該井固井施工的各種突發(fā)事件。 5.應急準備 5.1 技術保障：由固井隊隊長（施工指揮）、HSE 管理員等負責制定應急技術方案和 相關技術咨詢。 5.2 信息保障：調度室保持 24 小時值班，做好各種信息記錄，及時上傳下達。 6.報警及內容 6.1 報警程序： 公司第二固井工程項目部 現(xiàn)場作業(yè)班（車）組現(xiàn)場指揮本隊應急小組 6.2 報警內容： （1）井號、固井類別、套管結構； （2）出現(xiàn)的緊急情況及現(xiàn)場處理詳情； （3）人員傷亡情況； （4）后續(xù)處理的難點及要點； 110（重大安全事故） _ -可編輯修改- （5）需求援的其他事宜。 6.3 應急事件類別 （1）作業(yè)中高壓管線、閘門連接刺漏 （2）作業(yè)設備突發(fā)故障，造成施工間斷 （3）行駛途中發(fā)生設備故障、交通事故 （4）落地油、水泥粉塵、固井液外溢造成環(huán)境污染 （5）現(xiàn)場施工過程中發(fā)生的人身事故 7.應急行動 7.1 本隊應急小組接到固井險情報告后，迅速制定處置方案并立即向華北分公司應 急指揮部和大隊應急指揮部匯報。 7.2 材料員根據(jù)處置方案中的工具、物資材料需求，迅速組織并以最快的速度送往 現(xiàn)場。 7.3 應急小組指定負責人指揮實施。 7.4 當涉及其它緊急事宜時，在應急小組的統(tǒng)一指揮下，立即啟動相應的應急預案。 7.5 因設備故障造成施工中斷時采取以下應急措施： （1）若固井車發(fā)生故障時，應立即關閉井口，迅速組織備用車輛到位，最大限度縮短 中斷時間； （2）若壓風機發(fā)生故障時，應立即接通備用壓風機管線及時補氣； （3）若供水突然中斷時，應通知固井車降低排