煤层气参数井设计方案

（1）取全取准各项地质资料，评价东升煤田煤层的煤厚、煤质、盖层及含气性。 （2）了解工业产能，进一步评价煤层气勘探前景，为试采和开发试验提供地质数据。 本区煤层气勘探基础资料较少，因此在开展煤层气钻探的同时，必须进行钻探动态跟踪分析和综合研究，深化认识。

2 主要任务

获取东升煤田煤层气可靠的评价参数，主要项目包括：煤层厚度、埋深、煤岩、煤质、割理和裂隙发育程度、煤体结构、等温吸附/解吸特征、含气量、含气饱和度、储层压力、煤层顶底板岩性、岩石节理/裂隙、结构/构造、成分、岩石力学性质、单井产气量等参数。

3.2 井位部署 1 井位部署原则

（1）煤田勘探程度高，地层、构造、煤层厚度、地层倾角比较清楚。 （2）煤层发育，单层厚度大，可采总厚度较大。

（3）煤层气含量较高且稳定性较好，其附近构造相对简单或拉张应力场（如向斜翼部和正断层附近等）部位。

（4）煤的渗透性较好，煤层以原生结构、碎裂煤为主，裂隙（煤层割理）较发育，避开构造复杂区和构造煤（碎粒煤、糜粒煤）发育地段。

（5）目标煤层为矿区主要可采煤层，且埋深300~1000m，并避开采空区。 （6）煤层气含量面积大，资源量较大、资源丰度较高。 （7）地形相对平缓、交通方便、施工条件相对较好等。 按上述条件，可优先考虑在东升井田东部施工1口煤层气参数井，目的层为七2、六2、、四2、二1煤。东升井田参数井井位部署见图3.1和表3.1

六2-300........DS参-01..-123.65..........七2煤层采区回风下山...................................四2-500........七2煤层采区进风下山..................七2煤层上下山保护煤柱线...................

图3.1 东升井田地面井位置示意图 表3.1 东升井田地面井参数 井名 DS参X 377145Y 384260H 设计一开深度 50 设计井深 +260 960 9 39 -01 3.3 井身结构 设计井型为垂直井井型。采用二开的井身结构方案：一开采用311.1mm钻头，钻穿基岩风化带20米后，下入244.5mm表层套管，封固地表疏松层，砾石层，建立井口，注水泥全封固；二开采用215.9mm钻头，钻至二1煤层底板以下60米完钻，下入139.7mm生产套管，注水泥封固至地面，加固井身，延长地面井瓦斯抽采时间。

图3.2 DS参-001井井身结构示意图 表3.2 东升煤层气参数井井身结构设计 套管钻头井套管下套管层尺寸 水泥返深 尺寸 深 深 (m) 序 （mm(mm) (m) (m) ） 表层套311.1 50 244.5 地面 管 生产套215.9 960 139.7 地面 管 备 注 具体井深和套管下入深度按井身结构原则而定。 3.4 取芯设计

表3.3 DS参-001井取芯设计 预计深度设计进尺煤层 取心要求 岩性 收获率(%) （m） （m） 煤层及其顶煤层及砂煤层大于449-460 11 七2煤 底板 泥岩 70%，

六2煤 568-570 12 煤层及其顶煤层及砂砂泥岩大底板 泥岩 于80% 煤层及其顶煤层及砂底板 泥岩 四2煤 763-775 12 二1 10 煤层及其顶煤层及砂底板 泥岩 机 动 合 计 5 见明显气 显示取心 砂岩 50 取芯要求： （1）尽可能在钻遇煤层顶以上5 m开始密闭取心，取至底板岩心。

（2）严格按二开钻井液设计要求，采用低密度无固相钻井液取心，减少对煤层伤害，保证煤心质量。

（3）非煤层岩心直径不小于60 mm，单筒收获率不低于75％，平均收获率不低于80％，对岩心要进行全面细致的描述，砂岩和裂缝段进行清水浸泡试验。

（4）煤层段要求采用半合式取心内筒密闭取心，煤心直径不小于60 mm，单筒收获率不低于65％，平均收获率不低于70％，从割心到取心内筒离开井口时间不超过20 min，从取心内筒离开井口到煤心装入解吸罐的时间不超过10 min。解吸之后要求对煤层从宏观到微观解吸详细描述。

（5）非煤层段发现明显气显示，立即取心，不受设计取心进尺、井段。 （6）单筒取心进尺由现场甲方监督或地质技术员确定。 3.5 样品采集与分析测试

煤瓦斯样的采集一般每1m采集1个解吸样，每2m采集一个吸附样。根据该井的煤层厚度预测，其主要煤层的样品测试项目如下：

每1m煤岩岩心至少采集2块样品进行煤岩全分析和专项分析。煤层顶底板岩心要求各采集4－5块样品，进行常规物性分析。其它具有常规油气显示的储层砂岩岩心每层进行4－5个样品的常规物性分析。

1 煤岩全分析项目 含气量(部分作残余气)、气体组份、煤岩割理定量统计及割理孔隙描述、甲烷碳同位素、镜质体反射率、煤岩显微组份(包括镜质组、壳质组、惰质组、粘土、硫化物、碳酸盐岩等项目)、灰分、挥发分、水分、真密度

2 煤岩专项分析项目

视密度、吸附等温线、煤岩孔隙度、比表面、扫描电镜 3 泥页岩分析项目 突破压力、比表面

注：① 取芯井按此要求；

②岩心样品由承担化验分析的单位及时到现场观察，亲自取样。 3.6 试井

试井是认识气藏、进行气藏评价和生产动态监测，以及评估完井效率的重要手段。煤层气井注入/压降试井的目的旨在取得煤层的渗透率、储层压力等各项储层参数，为煤层气井生产潜能评价和开发实验提供可靠的参数依据。

东升DS参-01井试井主要获得煤层渗透率、储层压力、研究半径、表皮系数、压力梯度和储层温度等参数。

原地应力测试主要获得原地应力、破裂压力、破裂压力梯度、闭合压力、闭合压力梯度

等参数

4 工程技术要求 4.1 设计总体原则

相关设计总体上符合以下标准中的相关要求。 （1）煤的高压等温吸附试验方法 容量法》（GB/T19560-2004）； （2）《煤层气含量测定方法》（GB/T19559-2004）； （3）《煤层气钻井作业规程》； （4）《煤层气测井作业规程》； （5）《煤层气地质录井作业规程》； （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程》； （8）《煤层气井排采工程技术规范》； 4.2 钻井

（1）完钻井深：钻至完钻要求井深，以转盘面至井底，校核钻具实长的钻井深度。 （2）全角变化率、井斜及水平位移符合规定。

（3）钻井过程中以单点测斜监测照片为准，胶片随原始资料上交保存。

（4）交井以完钻电测连续测斜资料为准，测斜间距≤50m，特殊情况要加密，最后一测点距离井底小于10m。

（5）测斜数据采用计算机进行处理，采用平均角法或曲率半径法。

（6）井径扩大率：一般地层要求井径扩大率≤20%，煤层井段井径扩大率≤30%。 煤层气井钻井工程相关质量要求标准见表4.1~4.2表所示。

表4.1 井身质量要求 井径扩大率％ 最大全角变最大水平位井斜 井段m 全煤层化率 移 /° º/25m /m 井 段 ≤500 500-1000 ≤1.2 ≤1.3 ≤2 ≤2.5 ≤10 ≤20 20 30 表4.2 井身结构表 开钻次序 钻头尺寸(mm) 套管尺寸(mm) 水泥返深(m) 311.1 一开 244.5(表套) 地面 215.9 139.7 二开 地面 注：(1)一开完钻原则：钻穿新近系，进入古生界地层20m，确保二开以后安全钻进。预计一开井深200m左右。 (2)139.7mm气层套管下深视实际完钻井深待完井讨论定。 表4.3 钻时录井质量验收评级标准 级 别 基 本 不 合 优 良 合 格 项 目 合 格 格 漏取点率 （%） 段 录井内容 4.3 钻井液

1 主要性能要求

程 取心段 非取心0 ≤0.3 符合规程 0 ≤0.5 符合规程 0 ≤0.6 符合规达不到合格 （1）相对密度，根据邻井实钻数据，确保**衡钻进不损坏煤层作为调整钻井液密度的依据。钻井液相对密度附加值在0.05－0.10之间。

（2）严格控制失水，提高滤饼质量，防止井壁垮塌。失水≤5ml，泥饼≤1mm.

（3）钻井液流变性在考虑有效携带岩屑的前提下，尽可能充分发挥水功率的作用。漏斗粘度在40~50Pa•s之间。

2 一开钻井液要求

（1）钻井液体系：水基钻井液，混浆钻进。

（2）性能：以防垮、防漏为主，可根据现场实际情况进行调整相对密度和粘度。 3 二开钻井液要求

（1）二开开始至进入目的层（取心段）以前钻井液以防垮、防漏、防水涌为主，可根据现场实际情况由甲方监督进行调整相对密度和粘度。

（2）进入目的层（取心段）至完钻井深要严格控制钻井液密度和固相含量，切实做到煤层不受污染。

（3）遇严重垮塌、井漏等特殊情况，甲方工程监督可根据实际情况调整钻井液性能。 （4）为保证地质录井油气显示的准确性，严禁在全井段钻井液中使用含有荧光的处理剂。

4 防止煤层损害的要求

（1）建立健全煤层保护监督管理体系，对全体施工人员进行保护煤层教育，保证各项措施的实施。

（2）严格执行钻井液设计，从进入目的层开始采用无固相低密度钻井液钻进直至完井。 （3）管好用好固控设备，确保煤层井段不受钻井液固相污染。 （4）目的层段钻井液中不允许加入高聚物处理剂和不溶性无机物。

（5）当煤层压力梯度当量密度超过钻井液密度时，只允许加入可溶性无机物加重。 4.4 录井 1 钻时录井

非煤系地层每1m~2m记录1个点；煤系地层0.5m~1m记录一个点；目的层井段0.1m记录1个点。全井漏取钻时点数不超过全井钻时总点数的0.5%，不漏取目的层井段钻时点。

钻井参数保持相对稳定，并记录造成假钻时的非地质因素，以便钻时能更好地反映地层岩性。

随时记录钻时突变点，以便及时发现煤层，卡准煤层深度、厚度。 2 岩屑录井

岩屑录井从见基岩开始每2m一包砂样，从下石盒子组底部开始每1m一包砂样，其中二1煤层及其顶板10m、底板6m每0.5m一包砂样。

岩屑要严格按迟到时间进行捞取，每包砂样重量不少于500g，全井砂样实际取样数大于应取砂样总数的95%，砂样漏取样品数小于应取砂样总数的0.5%，二1煤层煤样不得漏取。

原始录井表填写要做到重点突出，定名准确，文字简洁，条理分明，术语统一。

岩屑录井表要现场整理、汇总，填写内容不得用简略语。并绘制1:500随钻剖面，对地层做出初步的判定和划分。

3 简易水文观察

全井钻探过程中均应做好简易水文观测记录工作。

每次起钻后、下钻前测量一次水位（泥浆池液面、井筒液面）；一开至下石盒子组地层每2小时记录一次钻井液消耗量；进入山西组地层每1小时记录一次钻井液消耗量，不足1小时但大于30分钟时也应观察钻井液消耗量。

注意记录井漏、井涌、漏失量、钻井液性能等；如遇井涌，记录涌高、涌出物和涌出量、井深、层位、起止时间、钻井液性能，并取样做全分析。

4 钻井液录井

钻井液录井是发现气层的重要手段。进入目的层段尽量降低钻井液对煤层造成的污染。切实做好钻井液性能测定，及时观察槽面显示、井涌、井漏等现象并做好记录。

全井要求每8小时作一次全套性能(密度、粘度、失水、含砂、切力、泥饼、酸碱度、氯离子含量等)测定；0－350m每50m取样1次，350m－井底每20m取样1次，做相对密

度、粘度、氯根测定（如果钻井液中加入大量KCl溶液，氯根可不测）。如果发现异常(如粘度突然加大，钻时变快，气测有异常，钻井液有气浸，槽面冒气泡等)应连续测定钻井液密度、粘度、加密全套性能的测定；同时作好详细记录，如槽面冒气泡的大小、产状、占槽面百分比，槽面上涨高度、进出口钻井液性能的变化等。

4.5 固井

下套管前对井眼进行通井，以保证套管能顺利下入。下套管时严格按照套管作业相关标准进行套管作业。准备足够的清水。确保洗井、固井用水。固井前对井眼进行大排量循环洗井，保证进出口泥浆密度一致。表层必须用G级以上水泥固井，水泥浆要返至地面，侯凝试压合格后方可开始二开钻进。生产套管固井采用低密度微珠水泥分级固井，水泥浆平均密度小于1.60g/cm3。钻开目的层到固井完工的时间不超过４天（不包括取心和测试时间）。

表4.4 固井质量验收评级标准 评 级 级 别 评 级 指 标 基 本 不 合 优 良 合 格 合 格 格 第一10＜声20＜声声幅声幅值声幅值 （%）≤10 界面 幅值≤20 幅值≤30 值>30 （固井质量声幅第二地层波地层较地层波地层波测井） 界面 强、清晰 强、较清晰 较弱、可辨认 弱、难辨认 表层 ≥12或符合设计要求 试压套管 力 套压生产≥20 管试（MPa） 套管 压 30min降压情况 ≤0.5 （MPa） 用现场水对设计用的水泥≥14 做48h抗内压强度试验 （MPa） 生产套管用低密度水泥固 ＜1.60，水泥浆的返深达到设计要求. 井，水泥浆密度 （g/cm3） 4.6 测井 用以划分煤层、构造、地应力、岩相研究、地层倾角、煤储层参数、评价煤层及其顶底板裂缝发育程度、渗透性、含水性（表3.6），测井要求采用“3700”测井系列。

表4.5 试验区煤层气井测井技术要求 测井项深测井井段测井内容 备注 (m) 目 度比例 (1)双侧向(2)自然伽马(3)二开—井1:5标 准 自然电位 (4)补偿声波 （5）00 底 井径 (1)双侧向(2)自然伽马(3)自然电位(4)补偿密度(5)补偿目的层以1:2综 合 声波(6) 补偿中子(7)地层倾角“3700”系00 上150m—井底 (8)微球形聚焦(9)自然伽马能列。 谱(10)长源距声波(11)井径 (1)双侧向(2)自然伽马 放大曲(3)自然电位 (4)补偿密度 1:1取心井段。 线（回放） 00 （5）补偿声波（6）补偿中子 固井质量 00 1:2(1)声幅 (2)自然伽马 (3)磁性定位 (4)变密度 井口至阻流环 井口—井底 井 斜 1:2井 温 00 现场提供固井质量图 现场提供1点/25m井斜数据表 注：实际测井井段由现场地质监督或地质技术负责人确定。 排采生产过程中如果遇到卡泵、抽油杆断脱、泵效极低、监测仪器故障等事项，必须及时进行诊断，迅速组织作业，及时处理事故。要求在最短的时间内恢复排采生产。作业中严禁进行反冲洗井和压井施工。

4.7 环境质量要求

严格执行国家和当地有关健康、安全与环境保律、法规的相关文件。 钻井队要设立HSE管理员。

搞好井场和营地卫生，配备一定数量的灭火器材，标识防火、安全要求。 要设立安全标志牌（位置、标识等）；对设备要定期进行安全检查与维护；对有毒药品及化学处理剂的管理要严格执行有关管理制度。

进入钻井作业区的人员必须严格执行人身安全保护规定。

钻井作业期间环境管理要求，本着“谁污染、谁治理”的原则，按照国家颁布的各项法规和当地环保部门的标准要求执行。

废水、废钻井液等要设置专门的排放坑，并制定落实保护当地水资源的技术措施。 完井后井场要做到：“工完、料净、井场清”，做好井场地貌恢复工作。

4.8 提交资料要求

4.8.1 地质资料二十二项 (1)钻井地质设计书 (2)观察记录 (3)地质日志 (4)岩屑描述记录

(5)岩心描述记录(包括岩心照片和底片、出筒观察等)

(6)地质原始记录(包括气测、钻时、钻井液性能、氯根、荧光等) (7)套管记录

(8)原始录井图 (1：500) (9)岩心原始录井图(1：100) (10)完井总结报告 (11)钻井基本数据表

(12)地质录井及地球物理测井统计表 (13)煤层气显示综合表 (14)气测异常显示统计表 (15)钻井取心统计表 (16)井史资料

(17)井身结构示意图 (18)录井综合图(1：500) (19)岩心综合图(1：100)

(20)井斜数据表及井斜水平投影图、井斜垂直剖面投影图

（21）见煤预告书、关键程序施工现场验收单、固井水泥检验报告、煤样现场解吸报告 (22)各种成果资料磁盘 4.8.2 测井资料十项 (1)标准测井图1：500 (2)组合测井图1：200 (3)数字处理成果图件 (4)固井质量检查图

(5)其它测井图及其解释报告，包括地层倾角、自然伽玛能谱、长源距声波、岩性密度、

微球形聚焦等。

(6)井斜测井资料 (7)力学参数成果图 (8)测井解释成果表

(9)测井总结报告(包括煤层及其顶底板岩石力学数据表) (10)原始记录磁带和成果磁盘 4.8.3 分析化验资料 (1)取样统计表

(2)各项分析化验的数据、图表，包括岩石物理参数等 (3)总结报告

4.8.4 完井后提交总结报告及研究报告

(1)测井总结：由测井施工单位对所测各段资料负责解释，写出全井全面总结报告。内容包括地层划分、煤层解释、储层物性解释、地层倾角解释等。

(2)完井地质总结：以岩屑、岩心等钻井资料为核心，综合气测、测井等项资料，正确标定岩性分层，提出综合解释的煤层及试气层位。

(3)提交正式总结报告与附图10份。 5 工程量

表5.1 DS参-001井钻井工程量 工项目 备 注 程量 960 钻井 按设计孔深计算。 50 绳索取芯 表层钢级为J55、规格为φ244.5mm×50 8.94mm 套管 材料 生产钢级为N80、规格为φ139.7mm×960 7.72mm 钻井 套管 1 固井 1 测井 设备1 设备动迁 运输 气含量、等温吸附解吸4 1口井1层煤，共计4个样品。 测 测试 试 4 注入/压降试井测试