DZ/T 0250-2010 煤层气钻井作业规范

DZ

华人民共和国地质矿产行业标准

DZ/T0250-2010

煤层气钻井作业规范

Specificationsforcoalbedmethanedrillingengineering

2011-01-13发布2011-03-01实施

华人民共和国国土资源部发布

目次

言III

引言IV

1范围1

2规范性引用文件1

3钻井工程设计2

3.1钻井工程设计步骤2

3.2钻井工程设计书格式2

3.3井身结构设计2

3.4井口及井控装置设计3

3.5钻井循环介质设计3

3.6钻柱组合设计5

3.7固井工程设计6

3.8取芯设计7

4钻前准备及验收7

4.1钻准备7

4.2开钻验收8

5钻井工程质量要求8

5.1井身质量8

5.2固井质量9

5.3取心质量10

5.4完井质量10

6钻井施工作业11

6.1钻进作业工序及技术要求11

6.2煤层钻进要求11

6.3钻井循环介质性能监测及固相控制11

6.4复杂情况和事故处理11

6.5钻井井史11

7煤层气井井控要求12

7.1井控操作要求12

7.2井控设备要求12

8取心施工作业（绳索式取心作业）13

8.1场地、人员要求13

I

8.2下钻操作要求13

8.3取心钻进要求13

8.4割心操作要求13

8.5提心操作要求14

8.6起钻、换钻头操作要求14

9固井施工作业要求14

9.1套管准备及作业14

9.2固井施工要求14

9.3套管柱试压要求14

10健康、全与环境管理（HSE）要求15

10.1健康、全与环境管理培训及管理体系15

10.2健康管理要求15

10.3安全管理要求16

10.4环境管理要求16

11钻井完井交接验收16

11.1交接验收程序16

11.2交接验收内容17

11.3填写钻井完井交接验收书17

12钻井工程资料汇交要求17

12.1资料文字图件要求17

12.2设计资料17

12.3原始资料17

12.4成果资料18

附录A(资料性附录)煤层气钻井工程设计步骤示意图19

附录B(资料性附录)井深结构设计流程图20

附录C(资料性附录)煤层气钻井优选套管与钻头匹配关系图21

II

前言

本标准由国土资源部提出并归口。

本标准有全国国土资源标准化技术委员会归口。

本标准起草单位：中联煤层气有限责任公司、中联煤层气国家工程研究中心有限责任公司

本标准主要起草人：王德桂、鲜保、林建浩、徐凤银、张遂、杨能宇、郭炳政、吴华强、

王楚峰、唐兴智、张政和、鲍清英。

本标准由归口单位负责解释。

III

引言

近年来，我国煤层气的勘探开发步伐加快，煤层气井钻井数量大幅增加，但由于煤层气与石油

天然气储层特性和产出机理不同，采用的钻井工程技术与工艺也就存在一定差异。为了适应我国煤

层气勘探开发的需求，规范煤层气钻井工程设计、工程质量要求、施工作业、井控要求、安全、健

康、环境管理要求、完井施工、交井验收及资料汇交等，保障工程质量，促进行业发展，特制定本

标准。

IV

煤层气钻井作业规范

1范围

本标准包括钻井工程设计、钻准备及验收、钻井工程质量要求、钻井施工作业、煤层气井井

控要求、取心施工作业、固井施工作业要求、健康、全与环境管理（HSE）要求、钻井工程资料

汇交要求及钻井完井交接验收等十项内容，规范了煤层气钻井工程作业全过程的程序和要求。

本标准适用于井深在1500m以内的煤层气参数井、试验井、生产井等直井的钻井设计、施工作

业、工程质量要求、资料汇交和验收等方面，对于煤成气井、浅层气井、水平井的钻井作业可参照

执行，本标准未尽内容可参照其它有关石油天然气行业标准执行。

2规范性引用文件

下列文件中的条文，通过本标准的引用而构成本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有

效。所有文件都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列文件最新版本的可能性。

GB/T8978污水排放要求

GB/T11651个体防护装备适用规范

SY/T5089钻井井史及班报格式

SY/T5172直井下部钻具组合设计方法

SY/T5272常规钻井安全技术规程

SY/T5322套管柱强度设计方法

SY/T5333钻井工程设计格式书

SY/T5334套管扶正器装间距计算方法

SY/T5358砂岩储层敏感性评价实验方法

SY/T5396石油套管现场验收方法

SY/T5411固井施工设计格式

SY/T5412下套管作业规程

SY/T5526钻井设备装技术、正确操作和维护

SY/T5618套管用浮箍、浮鞋

SY/T5672钻井井下事故处理基本规则

SY/T5678钻井完井交接验收规则

SY/T5724套管串结构设计

SY/T5876-1993石油钻井队安全生产检查规定

SY/T5954开钻验收项目及要求

SY/T5957井场电气装技术要求

SY/T5964井控装置组合配套规范

1

SY/T6075评价入井流体与多层配伍性的基础数据

SY/T6228-1996油气井钻井及修井作业职业安全的推荐方法

SY/T6283石油天然气钻井健康、全与环境管理体系指南

SY/T6426钻井井控技术规程

SY/T6543欠平衡钻井技术规范

3钻井工程设计

3.1钻井工程设计步骤

科学系统地进行钻井工程设计是确保钻成高质量煤层气井的前提，煤层气井钻井工程设计须按

如下步骤进行选择和设计，详见附录A。

3.2钻井工程设计书格式

煤层气钻井工程设计书参照SY/T5333设计书格式执行。

3.3井身结构设计

3.3.1井身结构设计依据

井身结构设计的主要包括套管层次和每层套管的下入深度，以及套管和井眼尺寸的配合。井身

结构设计的主要依据是地质目的、地质设计要求、地层结构及其特征、地层孔隙压力、地层水文条

件、地层破裂压力、完井方法、增产措施、生产方式及生产工具等。

3.3.2井身结构设计原则

a)所设计的井身结构应充分满足钻井、完井生产需要以及获取参数的需要。

b）有效保护煤气层，使不同地层压力的煤气层免受钻井液的损害。

c）避免漏、喷、塌、卡等井下复杂情况的发生，以实现安全、优质、快速、低成本钻井。

d）在保证安全的前提下，应尽可能地简化井身结构，降低钻井成本。

3.3.3井身结构设计程序

井身结构设计程序应参照附录B流程进行。在实际设计中可根据具体地质条件综合考虑各方面

的因素作相应的补充和完。

3.3.4套管尺寸与钻头选择

3.3.4.1选择套管应该满足煤层气开采的需要。根据生产层的产能、生产管柱的尺寸、增产措施和

井下作业的要求来确定。通常情况下，生产套管宜采用139.7mm套管；确因产水量大、地层复杂

或为提高气水产量，可采用更大直径的套管；风险勘探所施工的参数井，可采用小井眼钻井（二开

井径小于118mm）。井身结构设计选择参照附录C执行。

3.3.4.2通常情况下，煤层气生产和试验井井身结构宜采用1所示结构，根据生产需要可采用更

大直径的套管。

2

表1煤层气井常规钻井井身结构表单位：mm

开钻程序钻头尺寸套管类型套管尺寸

一开311.1层套管244.5

二开215.9生产套管139.7（或177.8）

3.3.4.3地层条件复杂情况下，可采用2所示的井身结构设计。

表2复杂地层条件下煤层气钻井井身结构表单位：mm

开钻程序钻头尺寸套管类型套管尺寸

一开444.5层套管339.7

二开311.1技术套管244.5

三开215.9生产套管139.7（或177.8）

3.4井口及井控装置设计

3.4.1各次开钻井口和井控装置设计，结合本规范第7章煤层气井井控技术要求，参照SY/T5964

标准进行具体设计。

3.4.2在对地质条件作充分了解的基础上，结合井口及井控装置进行试压设计。

3.5钻井循环介质设计

3.5.1钻井循环介质设计依据

根据地震资料及本构造邻井和相邻构造的钻探情况，提高本井全井段地层孔隙压力和地层破

裂压力剖面、浅气层资料、气水显示和复杂情况。然后根据地质设计提供的地层压力，掌握压力系

数，在钻井设计时选定压差，并用当量循环密度进行验算，最后分段确定钻井循环介质类型、密度

等技术指标以及这些指标的允许使用范围。

3.5.2煤层气井钻井循环介质设计应主要考虑以下因素（不局限于这些因素）：

a）尽量减少对煤储层的伤害，保护煤储层；

b）稳定和保护井壁，平衡地层压力，以保障钻进施工安全；

c）减少经济成本，提高钻进速度；

d）润滑、冷却钻头和有效携屑。

3.5.3钻井循环介质优选原则：

a）取心、裸眼测试的参数井、试验井及生产井，选用清水、煤储层排采水、无粘土钻井液或

优质钻井液；

b）生产井（包括直井和定向井），选用优质钻井液、无粘土钻井液、清水和气体（空气、氮气、

充气）循环介质及泡沫循环介质。根据增产措施和煤储层特点，亦可采用暂堵型优质粘土钻井液。

3.5.4钻井循环介质性能要求

3

3.5.4.1煤层气井所采用的钻井液应满足下列要求：

a）钻井液与煤储层要有良好的配伍性

参照SY/T5358、SY/T6075标准进行试验测定，并优选出能与煤储层良好配伍的优质低密

度钻井液配方。

b）降低固相含量

在进入煤系地层采用普通优质钻井液，粘土含量应小于6％；煤层段根据井型和录取参

数的需要，可采用清水、无粘土和少量粘土优质钻井液，配备好固控设备。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。

c）降低失水量

失水量是钻井液中一项重要性能指标，为防止因钻井液滤液浸入伤害，钻进液中压失水应

采用降失水剂来控制在9mL以下。

d）酸碱值要适当

一般PH值应控制在7.5～8.5之间。

e）抑制水化、膨胀

为防止泥页岩及煤储层中粘土颗粒水化分散，膨胀剥落，造成煤储层伤害，可使用钾基系

列优质钻井液。

f）降低钻井液密度，实行平衡或近平衡钻井

使用无粘土或少量粘土优质钻井液、清水，再配备使用优良固控设备除去有害固相，保持

低密度。

g）切力和动塑比

适当的切力和动塑比，有于携带悬浮钻屑，有效清洗井眼，降低激动压力和对煤储层的

伤害。

h）国内煤层气井常用钻井液匹配参数（见3）。

表3煤层气井煤层段钻井液性能参数

密度漏斗粘度中压失水固相含量含砂量粘土含量

性能3PH值

g/cmsmL%%%

指标1.03～1.0515～20<9<6<0.21～27.5～8.5

如果钻进煤层段时钻井液规定要用清水，其性能参数可不受3限制，但要控制密度小于1.03

3

g/cm，含沙量小于0.2%。

3.5.4.2泡沫钻井循环介质

泡沫（包括充气、泡沫）作为钻井循环介质钻煤层气井，实现欠平衡或近平衡钻井，减少对煤

储层的污染，参照SY/T6543有关标准进行设计。

3.5.4.3气体钻井循环介质

气体（包括空气、氮气）作为钻井循环介质钻煤层气井，实现欠平衡或近平衡钻井，有于防

4

止对煤储层的污染，参照SY/T6543有关标准进行设计。

3.6钻柱组合设计

钻柱组合设计包括钻头、钻铤、钻杆、扶正器以及其他底部钻具组合的选择和设计，在参照SY/T

5172标准的提下，根据煤层气井的特殊性，具体要求如下。

3.6.1钻头

要在综合考虑地层类型、钻头成本、钻井成本、水力参数及钻机成本的基础上，合理选择和设

计煤层气井钻进钻头，普通井钻头尺寸选择按照3.3.4.2执行，取煤心钻头按照3.8.3.3执行。