煤矿设计说明书

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。

3
见煤滦鹿
见煤深度
见煤深度
完井洙度
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
/ 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)© 215.9m(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)© 215.9m( 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、排米等工程技术
标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，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°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％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20mi n;从井口至装罐完成不大于10mi n。

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-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
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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。

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
①试井方法：注入/压降法，采用下行法打开一层测一层。

②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。

③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、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
±).05g/cm3，抗压强度达到12MPa以上(38C，常压，48 小时养护)，同时控制水泥浆失水在150ml以下(38C .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。