NB T 10001-2014 煤层气压裂作业规范.pdf

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1、ICS 75020E 14备案号：448862014 N B中华人民共和国能源行业标准NBT 100012014煤层气压裂作业规范Specification of fracturing operation in coalbed methane wells201 40318发布 201 4-0801实施国家能源局 发布目 次，T 1咖12014前言-IIl 范围12规范性引用文件。13术语和定义14煤层气井压裂方案设计方法24 1压裂前录取资料242压裂设计原则-243压裂液、支撑剂的评估与优选-344压裂方案及施工参数优化-”35煤层气井压裂施工方法及要求451压裂旋工前准备及要求452现场施

2、工作业流程及要求-553质量、健康、安全与环境管理要求-56现场验收及资料录取内容661现场验收-662资料录取内容-”76_3资料汇总及上交内容-”8附录A(资料性附录)压裂设计相关表格10附录B(资料性附录)排液报表12NB，T100012014II前 言本标准按照GBT 112009标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写给出的规则编制。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本标准由能源行业煤层气标准化技术委员会(NEATC 13)提出并归口。本标准起草单位：中联煤层气国家工程研究中心有限责任公司、中石油煤层气有限责任公司。本标准主要起草人：孙斌、

3、彭少涛、李曙光、刘川庆、朱卫平。煤层气压裂作业规范NB，T 1000120141范围本标准规定了煤层气井压裂方案设计方法，压裂方式的选择，压裂设备的选择，压裂过程中压裂液及支撑剂的选择，压裂施工方法，压裂作业流程，现场验收要求。质量、健康、安全、环境要求及资料汇总与上交要求等内容。本标准适用于煤层气井水力压裂方案设计和压裂施工。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。SYff 5107水基压裂液性能评价推荐作法sY，r 5 108压裂支撑剂性能指标及测试推荐方法s

4、Y厂r 5325射孔施工及质量监控规范sY仃54672007套管柱试压规范SY厂r 558752004常规修井作业规程第5部分：井下作业井筒准备sY厂r 55879_2007常规修井作业规程第9部分：换井口装置SY 5727-2007井下作业安全规程SY，r 5952-2005油气水井井下工艺管柱工具图例sY，r 6277-2005含硫油气田硫化氢监测与人身安全防护规程sY，r 63022009压裂支撑剂充填层短期导流能力评价推荐作法sY厂r 6610-2005含硫化氢油气井井下作业推荐作法3术语和定义下列术语和定义适用于本标准。31支撑缝宽propped fracture width裂缝闭合

5、后的宽度，单位为rlxm。3 2支撑缝长propped fracture length裂缝闭合在支撑剂上的长度，单位为m。33裂缝导流能力fracture conductivity在闭合应力条件下的支撑缝宽与支撑剂渗透率的乘积，单位为uIIl2cm。34无因次裂缝导流能力dimensionless fracture conductivity裂缝导流能力与储层有效渗透率和支撑裂缝半长乘积的比。35砂液比the ratioofsandtoliquid支撑剂的堆积体积与携砂液净液量体积之比，。NB，T10001201436支撑剂浓度proppant concentration支撑剂的质量与携砂液体积

6、比，单位为kgm3。3 7支撑剂铺置浓度proppant displacement concentration单位裂缝面积铺置的支撑剂的质量，单位为kgm2。38压裂液效率efficiency offracturing fluid停泵时的压裂液造缝体积与泵入储层压裂液总体积之比，。4煤层气井压裂方案设计方法41压裂前录取资料411区域地质概况资料包括地质年代、煤的变质程度等相关资料。412钻完井资料包括钻头类型及尺寸：井眼轨迹；套管的钢级、外径、壁厚、下深、抗内压强度、套管节箍位置、套管变形及管外窜槽情况；水泥返高、固井质量、目前人工井底；钻井液密度及黏度；钻井过程中的钻时变化、漏失及井涌情况

7、；完井方式及射孔资料等。413测井、录井资料包括常规测井、特殊测井、岩屑录井、气测录井等资料，可了解每个层的岩性、电性、物性、天然裂缝、含气性显示特征及地应力等相关数据。414岩心及吸附气解吸资料包括压裂段煤的工业分析、显微组分、解吸时间、解吸速度、解吸量、顶底板岩心的物性分析资料、矿物组成、黏土含量、敏感性实验资料、岩石力学及地应力参数、伤害实验资料等。415地下流体资料包括压裂层的地层水的密度、水型、矿化度等相关资料。416储层测试及生产测试资料包括通过对压裂层进行测试得到的静压、流压、储层温度、表皮系数、有效渗透率等资料。417历次措施情况包括历次措施相关资料，如措施类型、施工参数、效果

8、等。418生产动态资料包括井网及井间距，生产井及邻井气、水的产量，解吸压力，井口压力，液面深度等。419邻井、邻区的地层应力及裂缝监测资料包括邻井、邻近区域的地层应力资料和压裂裂缝监测资料等。4110地面资料包括井场附近区域的基本地形、地貌，建筑物、人员及单位分布等情况。4 2压裂设计原则压裂设计的原则是：a)压裂设计的目的是根据储层的条件优化施工参数，指导压裂施工，提高压裂效果，从而为认识与改造储层提供帮助；b)井筒条件满足压裂施工的要求；c)优选能满足煤层地质与压裂工艺要求的低伤害压裂液体系和支撑剂；d)压裂工艺参数应达到预期改造目标，并且具有现场可操作性；2NB，T1012014e)制定

9、压裂施工全过程质量控制及配套措施要求，以确保压裂施工能按设计方案执行；f) 制定健康、安全、环保保障措旌。43压裂液、支撑剂的评估与优选431压裂液的类型及基础配方压裂液的类型及配方应根据压裂储层的温度、物性、敏感性、岩心伤害实验结果，结合压裂工艺及低伤害的要求确定，压裂液性能应按照sY厂r 5107的要求进行测试。432支撑剂优选及其性能参数获取支撑剂的性能评价及优选，应综合考虑压裂储层的有效闭合压力、杨氏模量、支撑剂短期和长期导流能力等因素，并结合预测的压裂井的产量指标、稳产期指标和经济指标等进行优选。支撑剂物理性能的测试方法执行SY厂r5108的规定，导流能力测试方法执行SY厂r6302

10、-2009的规定。44压裂方案及施工参数优化441压裂方案优化4411压裂层段优选及射孔方式的优化应综合考虑煤储层与顶底板的地应力差异，煤储层测井的密度、声波、电阻率等参数，煤储层与含水层、含气层的距离等因素，以优选压裂井段及优化射孔方式。4412压裂方式优选压裂方式选择应满足：a)根据储层及井筒条件满足改造要求：b)压裂方式应安全、环保、简便。441 3压裂注入管柱优选及最大排量确定根据套管钢级、壁厚、抗内压及固井质量等数据，确定合理的井下管柱及井1：3装置，并进行强度校核，以确保施工安全。最后模拟不同排量下的井口压力，以确定最大的注入排量。压裂设计中应给出压裂管柱示意图，参见SYT 595

11、2-2005图102图104。4414支撑缝长和导流能力优化应用压裂设计优化软件，根据输入的参数对支撑裂缝形态和导流能力进行模拟。由设定的压裂设计目标函数，经模拟计算，绘制出不同支撑缝长和导流能力下的目标值曲线，并依据曲线形态确定优化的支撑缝长和导流能力。输入偷出参数参见附录A表A1和表A2。442压裂施工参数优化4421注入排量需综合考虑压裂管柱、井口装置承压能力、设备能力、压裂液的摩阻及滤失、施工规模、裂缝形态等多个因素确定。442 2前置液量根据裂缝模拟结果，考虑煤层特点，确定合理的前置液用量，保证掩工安全及经济最优，且能最大限度降低储层伤害，还应考虑煤粉影响。4423支撑剂量根据优化的

12、支撑缝长、宽、高和导流能力，并考虑设备能力确定。4424支撑剂浓度综合考虑压裂裂缝扩展特征、优化的导流能力、储层渗透率、闭合压裂、地层参数、压裂液携砂性能及压裂设备能力等因素确定。4425顶替液量油管或环空注入时，顶替液量以注入管柱体积、压裂储层顶部至注入管柱底部间的套管体积、混砂车漏斗及地面注入管线的容积之和来确定。套管注入时，项替液量以井口至压裂储层顶部的套管体积、NB，T100012014混砂车漏斗及地面注入管线的容积之和来确定。4426压裂泵注程序为获得合理的支撑剖面，应考虑施工安全、设备能力、压裂液性能、支撑剂沉降与运移特征等因素确定。5煤层气井压裂施工方法及要求51 压裂施工前准备

13、及要求511井场要求井场要求包括：a)井场平整、坚实、入口宽敞；b)设备摆放与井口之间的距离应符合安全要求：C)道路能够满足施工车辆的通行，井场能摆放各种必需的压裂设备及消防设备，且施工方便：d)应能摆放足够容积的施工液罐、废液池和计量液罐。5 12井下管柱准备井下管柱准备按压裂设计要求执行。513压裂设备准备压裂设备准备包括：a)所有压裂设备在上井及施工前应认真进行检查，确保压裂施工设备性能良好、备件齐全、安装正确；确保整个施工安全、顺利进行。b)压裂车辆摆放应符合安全施工要求，仪表车正门应尽量背离井口方向。C)正式施工前应对压裂车的超压保护装置进行检测，压裂车超压保护装置性能可靠。d)压裂

14、车正常运行时上水效率应满足压裂施工的要求，要求压裂车、混砂车连续作业3h以上，混砂车供液能力能满足泵车工作要求，最大排量达到设计要求。e)施工过程中的供液能力和供砂能力应满足压裂施工的要求。f) 仪表车必须连续、准确记全、记准施工要求的各个数据，并保证施工全过程各数据信道及其相关软件的连接通畅无故障。g)压力传感器要安装在高压管汇与井IZl之间或井口上，不能安装在高压管汇与压裂泵之间。h)关键岗位配备对讲机，并保证通信畅通。i) 压裂高压管线应贴地面布置，从地面到井口用双弯头过渡，从地面在管汇台同样用双弯头过渡。514压裂液材料准备及配液要求压裂液材料准备及配液要求包括：a)摆好液罐，要求放罐

15、地面平整，硬实无虚土，液罐摆放整齐，并进行编号，储液罐闸门灵活，无漏水现象；b)对压裂用罐逐个清洗干净，无杂质；C)配液前备足清水，配液用水符合压裂液配方要求；d)按设计配方和用量配制压裂液：e)压裂液配好后及正式施工前应取样测试压裂液性能(测试内容按压裂设计要求执行)，测试结果须符合压裂设计的要求。515支撑剂准备支撑剂准备工作包括：a)装砂前，砂罐车内必须清洁干净，无异物；b)严格核实支撑剂数量、清洁程度，并作支撑剂的密度、球度、圆度、粒度的表观检测；c)按核实数量将支撑剂全部装入砂罐。4NB，T101201451 6现场实验仪器准备要求按现场施工资料录取要求准备实验仪器。52现场施工作业

16、流程及要求现场施工作业主要流程为：通井、洗井、试压、射孔、安装压裂井1：3、压裂施工、关井扩压、排液等。521压前作业内容及要求5211通井、刮削通井应符合SY厂r 558752004的规定。5212洗井洗井应符合SYT 558752004的规定。5213起下油管起下油管应符合SYT 558752004的规定。5214试压新投产井的试压应符合SYT 5467-2007的规定。5_215射孔射孔应符合SYT 5325的规定。5216安装压裂井口安装井口应符合SYT 558792007的规定，压裂井1：3须满足压裂施工要求。522压裂施工基本要求施工前应进行设计交底，按压裂设计要求严格分工，并应召

17、开旋工安全会议。施工时按压裂设计泵注程序表进行施工，并按规范记录施工排量、压力、支撑剂浓度、砂量、液量、不同阶段的液体类型等施工参数。523压裂施工技术要求压裂施工技术要求包括：a)施工应规定最高限压，限定值不得超过管柱强度、井口及设备承压中的最低值。b)施工过程应按规定取样，并检查液体性能。c)必须保证混砂车上添加剂泵工作正常，且计量准确无误。d)关键工序及岗位专人负责，确保施工质量。e)压裂过程中，密切注意压力变化情况，并及时采取相应措施。f) 对于测井资料预测难压的井，施工前建议进行小型压裂测试。g)压裂设计中应针对施工中可能发生的异常情况制定应急处理预案。524压后作业及管理要求524

18、1压后排液要求压裂施工结束后，按设计要求排液。对有可能含硫化氢、一氧化碳等有毒、有害气体的煤层气井进行排液时，按sY，r 6277-2005及sY，r 66lO一2005等相关规定执行。5242探砂面、冲砂要求排液停喷后，探砂面，按照设计要求进行冲砂作业，具体操作流程参照sY厂r 558752004。5243下泵作业根据下泵设计要求执行。53质量、健康、安全与环境管理要求5 31现场质量控制要求5311施工前要求施工前现场质量控制要求包括：NB，T100012014a)压裂液各添加剂数量及性能检测；b)配液添加剂加入顺序及质量监督：c)压裂液现场综合性能测试及配方现场调整；d)支撑剂数量及性能

19、目测，必要时取样以备压裂后实验评估。5312施工中要求施工中现场质量控制要求包括：a)现场测试工作的质量控制：b)加砂程序的质量控制；c)压裂施工的实时监测，由净压力分析判断裂缝的延伸情况；d)如出现意外情况，旋工参数需实时调整。5313施工后要求施工后现场质量控制要求包括：a)提前安排好各项准备和测试工作，并及时收集测试解释结果；b)按设计要求进行压后放喷并控制好压降速度，准确计量放喷液量、测试返排液黏度等参数及观察排出液中吐砂、吐煤粉量：c)跟踪排液及各项求产参数。532压裂安全要求建立防火措施和制度，按规定配备齐全消防器材。井场严禁吸烟和使用明火。下压裂管柱时，对于地层压力不明确及地层压

20、力系数高于10的井，应安装井口防喷器，施工前检查井口防喷器，并对其严格试压；若管串中有封隔器，应严格控制下放速度，避免压力激动诱发井喷。装压裂井口时，应检查其灵活性和牢固性。对压裂井口用四道钢丝绳呈十字状拉紧固定于地锚上；压裂井口与大四通承压等级要匹配；压裂井口承压要大于试压值。起压裂管柱前，井口应无溢流，若有封隔器，一定要解封正常后再起管柱，并控制起管速度，禁止出现因抽汲诱发井喷的情况；起管柱时装好防喷器并试压合格；备好合适的压井液及压井设备。在居民住宅等要害地区旌工，应有明显的安全提示牌标记，并有相应的应急逃生及疏散群众预案。其他安全要求参照SY 5727-2007的相关规定执行。533压

21、裂施工中的健康及环境保护要求在确认有硫化氢、一氧化碳等有毒有害气体存在的施工作业区域，应配备有毒有害气体检测仪、防毒面具等。作业员工应经培训合格后上岗。相关可按SYT6277-2005及sYT6610-2005的规定执行。压裂液中的杀菌剂，不宜用刺激性的杀菌剂，若使用具有刺激性的杀菌剂，应尽量减少使用浓度。配液及旃工时，要戴口罩、胶皮手套及眼罩等，防止压裂液中的有害物质对人体造成伤害。严格执行国家和当地政府制定的环保法规和制度，洗井液、返排液不得随意排放，废料必须集中回收，妥善处理确保不污染环境。压裂施工结束后，对作业场地进行平整、复原，落地材料进行回收。压裂液及其返排液应妥善处理，当出气时，

22、应及时点火，并计量，严禁造成污染。6现场验收及资料录取内容61现场验收611现场验收内容对压前作业、压裂作业、压后作业进行验收。612现场验收要求根据各项作业的施工设计及本标准中规定的各项作业要求，进行现场施工验收。6NB，T101201462资料录取内容621装井口、井筒试压录取资料内容装井口、井筒试压录取资料内容包括：a)生产套管短节规格和长度；b)井口装置尺寸、规格；c)试压介质、试压数据、试压时间、稳压时间、压降情况和井口装置密封效果。622起、下油管录取资料内容62_21起油管起油管录取资料包括：a)起出油管规格、根数、长度；b)起出井下工具名称、规格、长度数量：c)旌工描述。622

23、2下油管下油管录取资料包括：a)下入油管规格、根数、完成深度；b)下入井下工具名称、规格、长度数量、下入深度；c)管柱示意图。623通井、刮削录取资料内容通井、刮削应录取资料内容包括：a)管柱类型、规格、单根长度、下入根数；b)通井规、刮削器型号、外形尺寸；c)通井、刮削深度，遇阻位置，指重表变化值及对应深度：d)起出通井规上的痕迹描述。624洗井录取资料内容洗井应录取资料内容包括：a)作业时间。b)洗井方式。c)洗井液性质：名称、黏度、相对密度、pH值、温度、添加剂及杂质含量。d)洗井参数：泵压、排量、洗井深度、注入液量及喷漏量。e)洗井液排出携带物：名称、形状及数量。625电缆输送射孔录取

24、资料内容电缆输送射孔录取资料内容包括：a)射孔时间、煤层层位、煤层层号、煤层层段、射孔层段、深度校正值：b)射孔液名称、密度、用量：c)射孔前液面深度；d)射孔枪枪型，射孔弹弹型、弹数，相位角，孔密，孔数，发射率，射开厚度：e)起出射孔枪描述，井口显示情况。626探砂面、冲砂录取资料内容6261探砂面探砂面录取资料的内容有作业时间、作业方式、悬重、方入、砂面深度。6262冲砂冲砂录取浆的内容有作业时间、作业方式、冲砂液名称及性质、液量、泵压、排量、返出物描述、累计砂量、冲砂井段、砂柱高度、冲至深度、液体漏失量或增加量、停泵前的出口砂比、沉降时间、复7NB，T100012014探砂面深度。627

25、压裂施工录取资料内容压裂旌工录取的资料包括：a)压裂层位、井段、方式、层数，压裂前井内液体类型及液面深度；b)管柱结构及深度(包括下井工具名称、尺寸、深度)：c)压裂时间、压裂液名称、压裂液总量、压裂液黏度、压裂液密度；d)支撑剂名称、数量规格：e)前置液名称、用量；D 破裂压力、工作压力、排量；g)携砂液名称、用量、砂液比、顶替液用量；h)瞬时停泵压力；i) 关井时间、关井时的井口压力。628压后排液录取资料内容压后排液录取的资料包括：a)井号、排液层位、深度；b)压裂后关井时间、压力下降过程记录、开井排液时井口压力、安装油嘴大小c) 间断时间、瞬时流量、井口压力、排出液中携带煤粉、支撑剂情

26、况；d)排出液中含气情况；e)压裂返排液的水分析资料；f) 累计排液时间、累计排出液量。资料录取内容及格式可参照附录B。629下泵录取资料内容下泵录取资料包括：a)井号、生产层位、作业时间；b)下入丝堵(导锥)、筛管、短节，泵及油管的规格、数量；c) 下入活塞、连杆、短节、扶正器及光杆的类型、规格及数量；d)试抽的时间、次数、起压压力、稳压时间、下降压力、憋压是否合格；e)管杆记录，按杆管下井顺序进行填写，做到一一对应。f)完井管柱示意图。63资料汇总及上交内容631分析实验报告分析实验报告内容包括：a)水源分析报告；b)压裂液室内评价报告；c)压裂液各种添加剂检验报告；d)压裂支撑剂室内评价

27、报告；e)岩心室内实验报告。632施工设计书施工设计书内容包括：a)作业旌工设计书；b)射孔施工设计书；c)压裂施工设计书；d)裂缝监测施工设计书；8e)其他施工设计书。633总结报告6331作业施工总结作业施工总结内容包括：a)作业施工日报表；b)下井管柱原始记录：c)作业施工描述包括作业施工各项工序中录取资料。6332射孔总结射孔总结内容包括：a)射孔示踪原图：b)射孔施工描述，包括射孔施工录取的各项资料。6333压裂施工总结压裂施工总结内容包括：a)测试压裂记录、动态曲线；b)压裂施工记录、动态曲线：c)压裂施工描述，包括压裂施工各项录取资料。6334下泵施工总结下泵施工总结内容包括：a

28、)完井管柱示意图；b)入井管柱及工具原始记录；c) 下泵施工过程描述，包括作业施工各项工序中录取资料。6335裂缝监测报告裂缝监测报告内容包括：a)裂缝的延伸方向；b)裂缝的延伸长度；c)裂缝形态；d)解释成果图。NB，T1咖120149NB，T1们一2014附录A(资料性附录)压裂设计相关表格表A1压裂设计输入参数井号 层位 岩性层段 储层中部深度 煤层厚度Ill射开厚度 有效厚度 有效渗透率X10-，ttm2有效孔隙度 原始储层压力 目前储层压力 htPa tPa井底流动压力 储层温度 地下流体黏度MPa mPas吨煤含气量 供气半径地质 井网类型 m3t参数 泄流面积 综合压缩系数断层发

29、育情况 h时I口袋深度 储层最小水平主应力 储层与顶底板应力差值 上MPa 胁 下储层杨氏模量 隔层杨氏模量 储层泊松比MPa dPa储层断裂韧性 隔层断裂韧性隔层泊松比Meamo 5 MPanp 5综合滤失系数固井质量 裂缝、割理发育情况mmino 5稠度系数压裂液类型 流态指数(量纲为1)Pa妒造壁性滤失系数 压裂液摩阻相当于清水百分数 压裂液耐温耐剪切压裂 mraino 5 性能数据材料 压裂液伤害率 支撑剂粒径参数 支撑剂类型支撑剂体积密度 支撑剂视密度 不同铺置浓度与闭合 应力下的导流能力kgm， kgm3 unfcITI压裂方式，注入方式 注入管柱及下深 分层压裂方式注入排量 总压

30、裂液量 前置液量工艺 m3min mj mj设计 支撑剂质量 平均砂液比或支撑剂浓度参数 加砂程序kg 或kgm3封堵球数量 限流压裂孔数 顶替液量个 m310表A2裂缝模拟主要输出参数NB，T1012014造缝半长 支撑缝长 造缝宽度支撑缝宽m下征 支?悟 F砸铺置浓度 施工总功率 预计井口压力ksm： kW hEPa导流能力 无因次裂缝导流能力 压裂液效率mcm NB，T100012014附录B(资料性附录)排液报表地区 羞 攫星攫速拯壹开井排液时间：一月一日 关井扩压时间：-h 压力表规格：h佃a井口压力 油嘴大小 返排液中含气 瞬时流量 累计排液序号 观测时间 备注MPa 量描述 m3

31、，Il mjl23456789101l121314151617181920该井当日排液 m3，累计排液时间 h，累计排液 m3。填表人： 填表日期：年一月一日注：1要求每小时记录井口压力下降情况，从安装压力表开始记录至排液结束：2要求每两小时测一次瞬时流量，同时观察排出液情况，并做描述(排出液澄清状况、颜色、煤粉含量、是否出砂、出砂量多少等)；3如发现排量异常，拂出液中杂质含量、井口压力等出现明显变化，须加密观察并记录，同时在备注栏中进行描述。12关洼妻关洼更弗好书中华人民共和国能源行业标准煤层气压裂作业规范NB，T 100012014中国电力出版社出版、发行北京市东城区北京站西街19号 100005 http：wwwccpp sgcc corn cn北京博图彩色印刷有限公司印刷2014年8月第一版 2014年8月北京第一次印刷880毫米1230毫米16开本1印张26干字印数0001-3000册统一书号1551232017定价9元敬告读者本书封底贴有防伪标签，刮开涂层可查询真伪本书如有印装质量问题我社发行部负责退换版权专有 翻印必究BZ 002109830川III IIIIII I III IIIII：oNI【000IZ