GB∕ T 40547-2021 煤層氣鉆完井設計指南（正式版）

ICS73.040煤層氣鉆完井設計指南國家市場監(jiān)督管理總局國家標準化管理委員會 Ⅲ 1 1 1 1 2 4 5 6 610鉆完井工程質(zhì)量要求 611設計書內(nèi)容框架 6附錄A(資料性)鉆井工程質(zhì)量控制要求 7附錄B(資料性)煤層氣鉆完井設計書內(nèi)容框架 8IⅢGB/T40547—2021本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結(jié)構和起草規(guī)則》的規(guī)定請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構不承擔識別專利的責任。本文件由中國煤炭工業(yè)協(xié)會提出。本文件由全國煤炭標準化技術委員會(SAC/TC42)歸口。1GB/T40547—2021煤層氣鉆完井設計指南本文件適用于煤層氣直井、定向井鉆完井工程設計，對于水平井等其他井型的鉆完井設計可參照執(zhí)行。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文GB/T19139油井水泥試驗方法AQ1081煤層氣地面開采防火防爆安全規(guī)程SY/T5466鉆前工程及井場布置技術要求SY/T5619定向井下部鉆具組合設計方法5724套管柱結(jié)構與強度設計5972鉆機基礎選型5974鉆井井場設備作業(yè)安全技術規(guī)程6199鉆機設施基礎規(guī)范6276石油天然氣工業(yè)健康、安全與環(huán)境管理體系6613鉆井液流變學與水力學計算程序推薦作法6641固井水泥膠結(jié)測井資料處理及解釋規(guī)范6818煤層氣井鉆井工程安全技術規(guī)范3術語和定義3.13.2下列術語和定義適用于本文件。鉆完井drillingandcomple設計或?qū)嶃@的井眼軸線。4設計原則和依據(jù)4.1設計原則2GB/T40547—20214.2設計依據(jù)4.2.2工程資料5鉆井工程設計5.1.4對鄰近井進行防碰掃描，防碰掃描的判別宜采用分離系數(shù)結(jié)合理論井眼中心距的方法進行，設計分離系數(shù)宜大于2.0。5.1.5進行防碰風險分析并制定應急計劃。對于設計分離系數(shù)小于2.0的井宜制定防碰控制措施。井眼軌跡水平投影圖)。5.2.2.2據(jù)上部地層鉆井地質(zhì)特征、表層封固要求等確定表層套管下入深度。5.2.2.4套管柱結(jié)構設計和套管強度校核按照SY/T5724的規(guī)定執(zhí)行。3GB/T40547—20215.2.3井身結(jié)構5.2.3.1常規(guī)煤層氣井井身結(jié)構按表1設計。表1常規(guī)煤層氣井井身結(jié)構開鉆程序鉆頭尺寸/mm套管程序套管尺寸/mm一開表層套管二開生產(chǎn)套管139.7(或177.8)5.2.3.2復雜地層情況下按表2設計。表2復雜地層情況下煤層氣井井身結(jié)構開鉆程序鉆頭尺寸/mm套管程序套管尺寸/mm一開444.5表層套管二開技術套管三開生產(chǎn)套管、裸眼或篩管139.7(或177.8)5.2.3.3采用小井眼鉆井時，鉆頭尺寸不小于89mm。5.3鉆頭選型5.4鉆具組合設計5.4.1鉆具組合設計執(zhí)行SY/T5619的規(guī)定。5.4.2鉆具組合宜滿足井眼軌跡控制、取心作業(yè)和井下復雜情況處理的要求。5.4.3對于直井鉆遇地層傾角大、軟硬交錯互層多的易斜地區(qū)，宜設計防斜打直鉆具組合。5.5鉆井液設計5.5.1.1根據(jù)地層孔隙壓力、坍塌壓力和破裂壓力預測結(jié)果，結(jié)合鄰井實鉆情況和鉆井工藝要求，確定合理的鉆井液密度。5.5.2煤系鉆井液性能要求5.5.2.1宜選用清水、氣體、無黏土鉆井液、泡沫鉆井液等，鉆井液密度設計按照5.5.1.1,含砂量5.5.2.2上述鉆井液不能滿足安全鉆進要求時，可采用環(huán)保型聚合物鉆井液，鉆井液密度設計按照固相含量≤5%,含砂量≤0.2%,pH值7.5～8.5。4GB/T40547—20215.6取心設計5.6.3宜采用繩索式半合管取心工具，煤心直徑不小于60mm。5.6.4根據(jù)煤層頂?shù)装搴兔簩泳唧w情況采用PDC取心鉆頭、硬質(zhì)合金取心鉆頭或金剛石取心鉆頭。根據(jù)井眼清潔要求和井筒能承受的最大環(huán)空當量循環(huán)密度，按照SY/T6613的推薦作法或通過專通過專業(yè)軟件模擬計算入井管柱極限工況下的摩阻扭矩，并根據(jù)計算分析結(jié)果制定相應的降摩阻扭矩措施。5.8鉆井設備選型5.8.2鉆機綜合提升能力宜大于不同鉆井工況下最大鉤載的1.5倍。5.8.3轉(zhuǎn)盤扭矩宜大于不同鉆井工況下最大扭矩的1.5倍。5.9.1在地質(zhì)資料清楚或勘探開發(fā)程度較高的區(qū)塊，根據(jù)以往資料無井噴風險的煤層氣井，可不安裝單閘板或雙閘板液壓防噴器及其配套的液壓控制系統(tǒng)和節(jié)流管匯。5.9.4井口與套管保護要求按照SY/T6818的規(guī)定。6.1.1依據(jù)地質(zhì)設計、鉆井工藝要求、作業(yè)目的、實鉆數(shù)據(jù)和固井技術規(guī)范，結(jié)合鄰井資料進行固井6.1.3宜用近平衡壓力固井。返高要求主要包括：a)表層套管外水泥漿宜返至地面；c)生產(chǎn)套管外水泥漿至少上返至目標煤層以上200m,并封固煤層、水層等資源層和復雜地層。5GB/T40547—2021表層套管留口袋宜小于1m,技術套管留口袋宜為1m～1.5m,生產(chǎn)套管留口袋宜為1.5m～2m。技術套管的套管鞋以上100m內(nèi)和生產(chǎn)套管的套管鞋至頂部目標煤層以上150m內(nèi)加放套管扶正器。水泥漿主要性能要求包括：a)表層套管固井水泥石24h抗壓強度宜大于3.5MPa;b)技術套管固井水泥石24h抗壓強度宜大于7MPa;c)生產(chǎn)套管固井水泥石24h抗壓強度宜大于14MPa;d)低密度領漿的稠化時間設計為注、替水泥漿時間加上不少于60min的安全附加時間，常規(guī)尾漿的稠化時間設計為注、替水泥漿時間加上30min～60min的安全附加時間；e)直井井段固井水泥漿濾失量宜不大于150mL,定向井和壓裂井段水泥漿濾失量宜不大于7鉆前工程技術要求7.1.2井場布置按照SY/T5466的規(guī)定。7.1.3根據(jù)煤層氣鉆井和壓裂作業(yè)要求，井深1000m以淺的井場面積不宜小于50m×35m,井深1000m以深的井場面積不宜小于50m×40m,叢式井等特殊情況的井和1500m以深的井宜適當加7.2.2按照SY/T6199的規(guī)定，提出基礎施工及布置的要求。7.2.3設備基礎平面宜高于井場面100mm～200mm,并排水暢通。7.2.4設備基礎地基承載能力不小于0.15MPa,遇不良地基宜進行技術處理。69.2按AQ1081的要求配備必要的防護裝備，防止有毒有害氣體、刺激性物質(zhì)及噪聲對人體造成7GB/T40547—2021(資料性)垂直井深/m井斜/()全角變化率“水平位移/m井徑擴大率/%取心收獲率b/%取心直徑/mm普通層段≤15煤層段≤35煤層≥80其他巖層≥90煤層≥60其他巖層≥60表示連續(xù)三點。b粉煤取心收獲率≥60全角變化率/(°/30m)最大井斜角/()井底水平位移/m井徑擴大率/%直井段造斜段連續(xù)三點不大于3.5單點不大于4.0穩(wěn)斜段正常地層≤2.0不超過設計井斜角5°非煤層≤15煤層≤35注1:造斜段完成后可使用MWD繼續(xù)定向，或者也可以使用單點定向控制，但在定向段宜采用復合鉆具組合鉆進。注2:特殊地層指地層傾角10°以上，地層正常鉆進中易發(fā)生井斜和方位偏移的，宜書面報告甲方人員，取得甲方認可的。注3:靶點為煤層頂板，中靶半徑25m,如遇到靶點垂深與預測變化大于20m,根據(jù)實際情況調(diào)整中靶點的認定，以設定的原垂深靶點為靶點。注4:使用≤1.25°螺桿造斜，造斜段緩慢造斜，穩(wěn)斜段降斜率不大于1.3°/30m。8GB/T40547—2021(資料性)煤層氣鉆完井設計書內(nèi)容框架B.1基本數(shù)據(jù)B.2地質(zhì)儲層基本數(shù)據(jù)B.3鄰井資料統(tǒng)計包括鄰井地質(zhì)資料、鄰井工程資料、鄰井事故及復雜情B.4井眼軌跡設計B.5井身結(jié)構和套管設計B.6鉆頭選型B.7鉆具組合設計包括各個井段的鉆具組合及使用要點。B.8鉆井液設計包括鉆井液基本要求、各井段鉆井液體系及主要性能、鉆井液密度設計曲線圖、各井段鉆