{dy}節(jié)  對井施工初步設(shè)計
一、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計
設(shè)計對井地面距離210m，目的層為新近系館陶組。
設(shè)計開采井為二開直井，設(shè)計井深2330m，一開用φ444.5mm三牙輪鉆頭鉆至400m，停鉆應(yīng)選在泥巖段，下入φ339.7mm表層套管，不留口袋；二開用φ241.3mm三牙輪鉆頭鉆至2330m，下入φ177.8mm井管、φ177.8mm過濾器及φ177.8mm沉淀管。其中過濾器對應(yīng)取水層位，過濾器長度應(yīng)根據(jù)測井資料確定，井身結(jié)構(gòu)設(shè)計方案見表3-1。
設(shè)計回灌井為二開定向井，采用射孔成井工藝，設(shè)計斜深2350m，一開用φ444.5mm三牙輪鉆頭鉆至400m，停鉆應(yīng)選在泥巖段，下入φ339.7mm表層套管，不留口袋；二開用φ311.2mm三牙輪鉆頭鉆至2350m，下入φ244.5mm井管至二開底，不留口袋，射孔位置視測井結(jié)果而定，井身結(jié)構(gòu)設(shè)計方案見表3-2。對井井身結(jié)構(gòu)示意圖見圖3-1。

表3-1  設(shè)計開采井井身結(jié)構(gòu)設(shè)計方案
 
回次  井徑及鉆深 管材直徑及下入深度   
  井徑(mm) 深度(m) 直徑(mm) 下入深度(m)   
一開 444.5 400 339.7 400   
二開 241.3 2330 177.8 視測井結(jié)果而定(含過濾器)

表3-2  設(shè)計回灌井井身結(jié)構(gòu)設(shè)計方案
 
回次  井徑及鉆深 管材直徑及下入深度   
  井徑(mm) 底板垂深(m) 底板斜深(m) 直徑(mm) 下入深度(m)   
一  開 444.5 400 400 339.7 400   
二  開 311.2 2280 2350 244.5 2350

設(shè)計回灌井定向基本數(shù)據(jù)：
1.方位角：225°；
2.{zd0}井斜角：18°；
3.井底水平位移：500m；
4.井身剖面：
垂深0～600m——直井段；
斜深600～700m——造斜段；
斜深700～880m——增斜段；
斜深880～2350m——穩(wěn)斜段。

 圖3-1    設(shè)計對井井身結(jié)構(gòu)示意圖

二、鉆井施工、成井工藝要求
1．套管程序及套管質(zhì)量要求
(1).設(shè)計開采井
套管程序
一開：下入φ339.7mm表層套管，不留口袋；
二開：下入φ177.8mm井管、φ177.8mm過濾器及φ177.8mm沉淀管，與表層套管重疊不少于30m，井底留大于10m口袋，沉淀管長度不少于20m，過濾器長度不少于60m。
套管質(zhì)量要求
表層套管質(zhì)量要求  直徑：φ339.7mm；壁厚：9.65mm；鋼級：J－55；符合API標準石油套管；
井管質(zhì)量要求直徑  直徑：φ177.8mm；壁厚：8.05mm；鋼級：J－55；符合API標準石油套管；
過濾器質(zhì)量要求  采用φ177.8mm井管制作，管體打孔，孔徑14mm，孔隙率12％，過濾器采用梯形碳絲鍍鋅防腐篩網(wǎng)，纏絲間距0.5—0.7mm之間。
(2) 設(shè)計回灌井
套管程序
一開：下入φ339.7mm表層套管，不留口袋；
二開：下入Φ244.5mm井管不留口袋，超過目的層30m，與表層套管重疊不少于30m。
套管質(zhì)量要求
表層套管質(zhì)量要求  直徑：Φ339.7mm；壁厚：9.65mm；鋼級：J-55；符合API標準石油套管；
技術(shù)套管質(zhì)量要求  直徑：Φ244.5mm；壁厚：8.94mm；鋼級：J-55；符合API標準石油套管。
2．鉆具組合
(1) 設(shè)計開采井鉆具組合
一開：φ444.5mm SKG124鉆頭+φ203mm鉆鋌+φ127mm鉆桿；
二開：φ241.3mm MP2（SKH517）鉆頭+φ203mm鉆鋌+φ159mm鉆鋌+φ127mm鉆桿。
(2)設(shè)計回灌井鉆具組合
一開：φ444.5mm SKG124鉆頭+φ203mm鉆鋌+φ159mm鉆鋌+φ127mm鉆桿；
二開直井段：φ311.2mm MP2鉆頭+φ203mm鉆鋌+φ159mm鉆鋌+φ127mm鉆桿；
二開造斜段(600～700m)：φ311.2mm MP2鉆頭+φ197mm螺桿鉆具+2.5°彎接頭+φ203mm無磁鉆鋌+φ203mm鉆鋌+φ159mm鉆鋌+φ127mm鉆桿；
二開增斜段（700～880m）：φ311.2mm MP2鉆頭+φ310mm扶正器+φ203mm鉆鋌+φ203mm無磁鉆鋌+φ310mm扶正器+φ203mm鉆鋌+φ310mm扶正器+φ203mm鉆鋌+φ159mm鉆鋌+φ127mm鉆桿；
二開穩(wěn)斜段（880～2350m）：φ311.2mm MP2鉆頭+φ310mm扶正器+φ203mm短鉆鋌+φ310mm扶正器+φ203mm無磁鉆鋌+φ310mm扶正器+φ203mm鉆鋌+φ159mm鉆鋌+φ127mm鉆桿。
3．鉆進參數(shù)
一開：鉆壓10～220KN， 轉(zhuǎn)速60r/min， 排量2200～2500 L/min；
二開：鉆壓100～180KN， 轉(zhuǎn)速60r/min， 排量2200 L/min，泵壓5Mpa。
在施工中應(yīng)根據(jù)技術(shù)要求隨時調(diào)整鉆進參數(shù)。
4．鉆井液技術(shù)要求
(1) 設(shè)計對井鉆遇地層多為泥巖、砂巖，要求鉆井液具有良好的護壁性能，鉆井液的護壁能力，包括兩個內(nèi)容：一是濾失數(shù)量，二是在井壁形成濾餅質(zhì)量的好壞。鉆井液的造壁性能不佳對鉆井及地質(zhì)均有不良的影響，濾失量過大易泡垮易塌地層，形成不規(guī)則井眼，造成一系列井下問題，如電測困難、起下鉆阻卡甚至造成卡鉆；在高滲透地層易造成較厚的濾餅而引起阻卡，甚至發(fā)生壓差卡鉆。因此，要求鉆井液濾失量要低，要求泥餅薄而堅韌、以利于護壁，避免壓差卡鉆，保證井下安全，防止縮徑及井壁坍塌；
(2) 嚴格控制固相含量，對鉆井液中的無用惰性固相必須徹底qc。固相含量高，鉆井液柱壓力大，鉆速降低，濾失量大時，濾餅必然厚，摩阻系數(shù)增大，因而易引起井下復(fù)雜情況；固相含量高，鉆井液的流變性難以控制，且流阻大，功耗多，鉆井效率低。因此，應(yīng)根據(jù)需要配備良好的凈化設(shè)備，徹底qc無用固相，嚴格控制澎潤土的含量，以保證鉆井液凈化效果；
(3) 鉆井液的粘度和切力對鉆井與地質(zhì)工作有較大的影響，粘度切力過大和過低都不利于鉆井。在實際鉆進過程中，盡可能采用較低的粘度及切力，進行調(diào)整時應(yīng)注意對原漿性能影響不大時可加清水、稀漿降低粘度切力，若添加降粘劑，應(yīng)根據(jù)實際情況合理選擇、適量添加；鉆井液應(yīng)滿足攜砂要求，防止砂橋卡鉆等井內(nèi)事故；
    (4) 設(shè)計回灌井為定向井，二開裸眼井段較長，鉆井液要具有良好的潤滑性和攜屑性，加入優(yōu)質(zhì)潤滑劑，防止粘卡。
(5) 泥漿工應(yīng)按要求測定和記錄鉆井液性能，并及時向現(xiàn)場技術(shù)人員匯報鉆井液性能的異常變化。
鉆井液參數(shù)（粘度測量均采用馬氏漏斗）
① 一開：密度1.05～1.10g/cm3，粘度35～40s；
② 二開：密度1.10～1.15g/cm3，粘度40～45s，失水＜8ml，pH值9～10；含砂量＜0.5%。
5．定向井施工技術(shù)要求
(1)定向井眼軌跡控制 
井眼軌跡控制技術(shù)是定向井施工中的技術(shù)關(guān)鍵，它是一項使實鉆井眼沿著預(yù)先設(shè)計的軌跡鉆達目標靶區(qū)的綜合技術(shù)。
井眼軌跡控制貫穿鉆井的全過程，其內(nèi)容包括：優(yōu)化鉆具組合、優(yōu)選鉆井參數(shù)、采用先進的工具儀器、應(yīng)用計算機進行井眼軌跡的檢測預(yù)測、利用地層影響軌跡的自然規(guī)律等等。
因此，井眼軌跡控制技術(shù)對于指導(dǎo)定向鉆井施工、減少井下復(fù)雜情況安全優(yōu)質(zhì)鉆達目標、實現(xiàn)鉆井目的有著重要的意義。
井眼軌跡控制技術(shù)按照井眼形狀和施工過程，可分為直井段、造斜段、增斜段、穩(wěn)斜段、降斜段和扭方位井段等控制技術(shù)。
(2)施工要求 
① 按照設(shè)計鉆井參數(shù)鉆進，均勻送鉆，使井眼曲率變化平緩、軌跡圓滑；
② 及時測量，掌握井斜、方位的變化趨勢，如增斜率達不到設(shè)計要求時，應(yīng)及時采取措施；
③ 控制井斜方位角的變化；
④ 斜井段進行設(shè)備檢修、保修時不要長時間將鉆具停在一處循環(huán)或空轉(zhuǎn)劃眼，以免井眼出現(xiàn)臺階。
(3)定向鉆井施工安全措施
定向井特別是高難度的定向井，井斜角大水平位移長，井眼的形狀復(fù)雜，因此，在鉆進過程中，必須制訂出相應(yīng)的安全措施，預(yù)防發(fā)生井下復(fù)雜情況和井下事故。
① 防止壓差卡鉆。在定向鉆井中，斜靠在井壁上的鉆具與井壁的接觸面積大，作用在井壁上的正壓力也增大，因而鉆具與井壁間的摩擦力增大，采用潤滑性能優(yōu)良的鉆井液是預(yù)防壓差卡鉆的一項重要措施。在起下鉆、鉆進、劃眼、接單根等工況下，盡量減少鉆具在裸眼內(nèi)靜止時間，若因設(shè)備因素停止鉆進時，應(yīng)將鉆頭提離井底，大幅度提、放活動鉆具。
② 預(yù)防鍵槽卡鉆。定向井在鉆井和起下鉆過程中，鉆具長時間拉磨碰撞井壁，容易形成鍵槽。預(yù)防鍵槽卡鉆是定向井一項重要安全措施。
每次起鉆，都要詳細記錄遇阻點井深，阻力大小，以便綜合分析井下情況，辨明引起井下遇卡的原因。
起鉆遇阻，無論何種原因引起，都不能強提，應(yīng)反復(fù)上下活動，轉(zhuǎn)動方向，以求解卡。
③ 鉆具組合變換時，應(yīng)嚴格控制下放速度，遇阻不得硬壓。用剛性小的鉆具組合鉆出的井眼，改換剛性強的鉆具組合以前，應(yīng)先用剛性適中的鉆具組合通井劃眼后，再下入剛性強的鉆具組合。
④ 定向井應(yīng)有較好的凈化系統(tǒng)，至少配備三級凈化系統(tǒng)。鉆井液含砂量不大于0.5%。
⑤ 控制鉆井液，提高攜屑能力，保持井眼干凈，以利于加快鉆井液速度和防止砂卡。
6．下套管作業(yè)
(1) 下套管前必須進行通井和換漿，將井內(nèi)鉆井液粘度換至32s左右，并進行破壁作業(yè)，確保套管下至目的層；
(2) 下套管前要嚴格檢查套管質(zhì)量，不符合設(shè)計要求的套管嚴禁下入井內(nèi)；
(3) 對所有套管要進行通徑，并清洗絲扣，丈量每根套管長度并做好記錄；
(4) 下套管前必須進行通井，確保套管準確下至目地層；
(5) 套管重疊處、管串中間及目的層處應(yīng)加扶正器；
(6) 所有下井套管都要用雙吊鉗緊扣；
(7) 設(shè)計開采井過濾器長度不少于60m，過濾器下部沉淀管長度不少于20m；
(8) 設(shè)計開采井在每段過濾器的上部泥巖段加裝橡膠止水器；
(9) 設(shè)計回灌井要求下入φ244.5mm套管超過目的層30m，避免長期使用時沉淀物堵塞熱儲層；
(10) 下管過程中做好灌漿工作。
7．固井作業(yè)技術(shù)要求
(1)設(shè)計開采井
① 表層套管固井
采用內(nèi)管固井工藝，水泥漿要求返至地表，套管內(nèi)水泥塞高度不少于10m, 固井水泥采用R32.5普通硅酸鹽水泥，水泥漿密度不低于1.70g/cm3，候凝時間不少于36h。
② 井管固井
采用二級固井作業(yè)方法。{dy}級固井：在1450－1500m之間打旋流孔固井, 旋流孔應(yīng)選在泥巖段，旋流孔下部加高強度橡皮傘，防止水泥漿下沉。水泥漿返高不少于400m，套管內(nèi)水泥塞高度不少于10m；第二級固井：采用擠水泥作業(yè)方法。{dy}級固井候凝24h后進行第二級固井，干水泥用量不少于5T。固井均采用G級油井水泥，水泥漿密度不低于1.85g/cm3。候凝時間不少于36h。候凝結(jié)束后要進行試壓，試壓壓力不少于3MPa，穩(wěn)定時間不少于10min，如達不到上述標準，要重新進行擠水泥作業(yè)。
(2)設(shè)計回灌井
① 表層套管固井
采用內(nèi)管固井工藝，水泥漿要求返至地面。固井水泥采用R32.5普通硅酸鹽水泥，水泥漿密度不低于1.70g/cm3，套管內(nèi)水泥塞高度不少于10m，候凝時間不少于36h。
② 井管固井
采用二級固井工藝。{dy}級固井：水泥漿返高要超過目的層以上200m，套管內(nèi)水泥塞高度均不少于10m；第二級固井：采用擠水泥作業(yè)方法。在{dy}級固井候凝24h后進行第二級固井，干水泥用量不少于5T，井管頂部水泥塞高度不少于10m。固井均采用G級油井水泥，水泥漿密度不低于1.85g/cm3。候凝時間不少于36h，候凝結(jié)束后要進行試壓，試壓壓力不少于3MPa，穩(wěn)定時間不少于10分鐘，如達不到上述標準，要重新進行擠水泥作業(yè)。
8．射孔作業(yè)
設(shè)計回灌井射孔選用φ89mm槍/φ89mm彈，具體射孔井段視測井結(jié)果。
9．完井作業(yè)
(1)為了徹底qc井內(nèi)泥漿，破壞井壁泥皮，抽出滲入含水層的泥漿和細小顆粒，防止泥皮硬化，在完井后應(yīng)立即用Φ89 mm鉆具至生產(chǎn)層進行噴射洗井及換漿，換漿要求換至清水；
(2)用壓風(fēng)機進hq舉洗井至水清砂凈；
(3)下入深井泵進行正式抽水，測出該井的出水量、動水位、靜水位及水溫等數(shù)據(jù)，達到設(shè)計要求后，準備齊全各種資料進行交井驗收；
(4)泵抽如果出砂，則考慮補下Φ177.8mm過濾器。
三、 地質(zhì)資料采集及要求
1．地質(zhì)錄井
地質(zhì)資料采集主要進行巖屑錄井和鉆時錄井。
巖屑錄井具體要求如下：
由1000m——終孔，每2m取一包巖屑，當(dāng)?shù)貙幼兓l繁，要加密取樣，每0.5～1m取一包巖屑，接近于目的層館陶地層底板時，應(yīng)連續(xù)撈取巖屑，切實卡準館陶組底板深度。
鉆時錄井要求做好鉆時記錄，并繪制鉆時曲線。
同時按規(guī)范要求，每100m測試一次泥漿遲到時間，確保巖屑準時反映地層情況，并確保巖屑洗凈、晾干、擺放整齊、裝袋及巖屑箱，嚴禁丟失漏寫巖樣標識。
2．測井項目要求
根據(jù)設(shè)計對井實際情況，測井項目要求如下：
孔隙型地層（二開）：
①標準測井：
A：2.5 m底部梯度電極視電阻率；
B：4.0 m電位電阻率；
C：自然電位。
②綜合測井：
A：補償聲波；
B：自然伽瑪；
C：雙感應(yīng)八側(cè)向；
③連續(xù)測溫；
3．成井抽水試驗及要求
本論證抽水試驗依據(jù)津國土房熱[2006]239號文件《天津地區(qū)地?zé)釂危▽Γ┚Y源評價技術(shù)要求》進行編寫，試驗要求如下：
（1）抽水試驗前必須對地下水位進行24htr動態(tài)觀測，觀測頻率為1次/h，觀測精度為厘米；
（2）設(shè)計對井目的層為館陶組，屬于孔隙型熱儲，用非穩(wěn)定流方法較為適宜；
（3）抽水進行三個降深試驗，反向抽水，先進行{zd0}降深抽水試驗，其后為中、小降深，降深比例分別為大降深的1/3和2/3左右。各抽水穩(wěn)定（即觀測水位每小時波動小于5-8cm）延續(xù)時間分別為24h、8h、8h；
（4）抽水試驗過程中，要求動水位、出水量和流體溫度同步觀測。抽水前準確觀測水頭埋深及靜水水面溫度；
（5）試驗時，動水位、出水量和流體溫度的觀測時間（min）為開始時候第5、10、15、20、25、30、40、60、80、120min，之后每小時觀測一次；
（6）水位觀測單位為米，數(shù)據(jù)jq到厘米；
（7）流量和水溫觀測數(shù)據(jù)jq到十分位（小數(shù)點后一位）；
（8）{zd0}降深試驗結(jié)束后，立即進行水位恢復(fù)觀測?；謴?fù)水位觀測按非穩(wěn)定流方法進行，拐點出現(xiàn)后，再觀測3-5個數(shù)據(jù)即可結(jié)束；
（9）抽水試驗結(jié)束前，取全分析水樣送檢。
4．回灌試驗設(shè)計方案
完井后對回灌井進行回灌試驗，井權(quán)單位必須提供相應(yīng)的試驗條件，時間為一周，目的是通過回灌試驗確定回灌井的回灌能力。
（1）回灌試驗前準備工作
①原始水位、水溫測定
首先對該對井進行48h靜水位、水溫觀測，觀測時間間距為1～2h。
②管路沖洗
每組試驗開始前都必須進行管路沖洗，開采井抽水，通過輸水管道，從回灌井旁路的出口排出，沖洗輸水管和過濾裝置，直到水清。
（2）試驗觀測數(shù)據(jù)
①回灌井水位觀測
在每組回灌試驗中對回灌井的水位進行觀測，觀測時間為開泵后第1、2、3、4、6、8、10、15、20、25、30、35、40、50、60、80、100、120min，之后每60min觀測一次。
②回灌水溫度觀測
要求水位、水溫同步觀測，觀測時間間距一致。
③回灌量觀測
包括回灌總量和瞬時回灌量，與回灌井水位同步觀測，觀測時間間距一致。

第二節(jié)  施工風(fēng)險分析及預(yù)案
鉆井風(fēng)險影響因素很多，主要有地質(zhì)因素和工程因素，本論證主要從這兩方面因素進行風(fēng)險分析和預(yù)測。
一、地質(zhì)風(fēng)險
1.東疆港區(qū)原處淺海地帶，尚未進行過地?zé)岬刭|(zhì)勘查。本次論證中設(shè)計井區(qū)地?zé)岬刭|(zhì)條件僅參考塘沽區(qū)地?zé)峋笆途@探資料進行分析，地?zé)峋@遇地層預(yù)測根據(jù)區(qū)域地?zé)岬刭|(zhì)條件變化規(guī)律外推確定，實際鉆遇地層深度和厚度具有一定誤差。
2.由于區(qū)域館陶組下段底礫巖在海河以北具有北厚南薄的沉積特征，設(shè)計井區(qū)館陶底礫巖厚度可能較小，為不影響最終出水量，可以選擇館陶組上段熱儲作為備用。若開采館陶組上段熱儲層，將使出水溫度有所降低。
二、工程風(fēng)險
1.對于砂礫易垮塌層和泥巖縮徑井段，應(yīng)提前進行預(yù)處理，起下鉆過程中，嚴格控制速度，避免壓力激動和抽吸而造成井垮，同時督促鉆臺確保灌好鉆井液。控制好失水，盡量減少自由水對地層的侵入，加快工程進度，減少易垮地層的浸泡時間。
2.二開井段較長,嚴格控制鉆進參數(shù)，密切關(guān)注鉆井液性能，使其具有良好的攜屑性、防塌性。
3.回灌井為二開定向井，嚴格控制井眼軌跡，使鉆井液具有較低的濾失量、很好的潤滑性，選配良好的固控系統(tǒng)，使含砂量小于0.5%。
4.準確計算射孔位置，保證射孔質(zhì)量。
三、施工技術(shù)要求
1.地?zé)峋┕r，應(yīng)聘請專業(yè)監(jiān)理人員進行監(jiān)理。主要材質(zhì)需報驗，重大變更需審批，關(guān)鍵工序要旁站，使鉆井工程全過程按設(shè)計要求和有關(guān)技術(shù)標準有序運行。
2.在鉆井施工過程中要密切注意地層巖性的變化，卡準地層。若在施工過程中出現(xiàn)實際鉆遇地層與設(shè)計不符，應(yīng)經(jīng)雙方領(lǐng)導(dǎo)及有關(guān)技術(shù)人員共同協(xié)商，調(diào)整施工方案，及時上報天津市地?zé)峁芾硖?，?jīng)批準后方可實施。
3.加強鉆具和設(shè)備防腐，經(jīng)常檢查保養(yǎng)，xc隱患，防止事故。
4.地?zé)峋K孔后必須洗井徹底，保證水清砂凈。

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