NB T 10017-2014 煤层气井压裂设计编写规范.pdf

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1、ICS 75020煤层气井压裂设计编写规范Specification for fracturing design compiling of coal bed methanewell201 40629发：tr5 201 41 101实施国家能源局 发布前言-1 范围2规范性引用文件3术语和定义 4压裂设计及选层原则 4 1设计原则及依据42压裂选层原则5压裂设计方法5 1压裂设计所需资料内容 52压裂材料评估与优选53压裂方案及施工参数优化 6压裂工艺设计内容一6 1压裂工程设计书格式 62煤层气井数据63压裂材料的选择 64压裂方案及施工参数65施工压力及施工功率预测66压裂施工前期准备6 7

2、压裂施工步骤68压后管理内容 69质量、安全、健康及环保要求6 10压裂安全预案6 11井控要求6 12压裂施工管柱示意图附录A(资料性附录)压裂工程设计书格式A 1压裂工程设计书封面及审批页 A 2压裂工程设计书内容图A1 压裂工程设计书封面图A2压裂工程设计书审批页图A_3压裂施工管柱示意图表A1基础数据表A2套管数据表A 3井底落物数据表A4射7L及补孔数据表A5压裂层地质数据目 次NB，T 100172014122223334444455555566867288899NB，T 100172014表A 6上下遮挡层情况表A 7邻井压裂及排采情况表A 8压裂液类型及配方表A9支撑剂类型及粒

3、径-表A10软件模拟优化结果表A11 施工压力及施工功率预测表A12泵注程序表A13压裂安全预案99O000ll月IJ 罱NBT 100172014本标准依据GBT l l2009标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写给出的规则起草。本标准由能源行业煤层气标准化技术委员会(NEATCl3)提出并归15。本标准起草单位：中国石油天然气股份有限公司华北油田分公司、中国石油勘探开发研究院廊坊分院。本标准主要起草人：刘国华、赵新红、车航、余东合、Z蓉Jll、李凝、罗炯、李薇、才博。II煤层气井压裂设计编写规范1范围本规范规定了煤层气井直井、定向井压裂设计的内容及技术要求。本规范适用于煤层气井直井、定

4、向井压裂设计的编写。2规范性引用文件NB，T 100172014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。SY厂r 5107水基压裂液性能评价方法sY厂r 5108水力压裂用支撑剂的评定方法sY厂r 5289油、气、水井压裂设计与施工及效果评估方法sY厂r 6302压裂支撑剂充填层短期导流能力评价推荐方法SY厂r 6376压裂液通用技术条件国家安全生产监督管理总局令第46号煤层气地面开采安全规程(试行)3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。31支撑缝宽propped fractu

5、re width裂缝闭合在支撑剂上的宽度，单位为毫米(mm)。32支撑缝长propped fracture length裂缝闭合在支撑剂上的长度，单位为米(m)。33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，单位为达西厘米(岫2cm)。34砂比the ratio ofsand to liquid支撑剂的砂堆体体积与携砂液体积之比，用百分数()表示。35支撑剂浓度proppant concentration支撑剂的质量与携砂液体积之比，单位为千克每立方米(kgm3)。4压裂设计及选层原则41设计原则及依据411 压裂设计原则是改造煤层并减少

6、煤层伤害，提高煤层气产量。41 2压裂设计依据为煤层气井压裂地质方案。lNB，T 10017201442压裂选层原则421根据地质方案确定施工层位。422充分考虑距断层和水层距离。当与采煤工作面相邻时，应与煤矿企业沟通交流。4 23压裂煤层上、下层段50m固井质量应合格。5压裂设计方法5 1 压裂设计所需资料内容511地质资料所需地质资料包括：构造特征，井网及井排距，煤储层特征及其横向延伸厚度，上下顶底板特征、厚度及其延伸范围，天然裂缝描述。512实验资料压裂设计所需实验资料包括：上下顶底板应力状况，含气量，煤储层物性相关资料等。513钻完井资料钻完井资料包括：煤层气井基本资料，钻头类型及尺寸

7、，井眼轨迹，套管的尺寸、钢级、壁厚、下深、抗内压强度，套管变形及管外窜槽情况，水泥返深、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，完井方式等。514录井资料录井资料包括：岩屑录井及气测录井相关资料等。515测井资料测井资料包括：常规测井和特殊测井资料等，了解煤层电性、物性、含气量等。516射7L数据资料射孔数据资料包括：射孔层位、层号、井段、厚度、枪型、弹型、孔密、射孔孔数、相位角、发射率、射孔液。517井下工具资料井下工具资料包括：井下工具的名称、规范、尺寸、额定压力、额定温度、位置及井下工具示意图等。518地下流体资料地下流体资料包括：地层水的密度、D

8、H值、钾离子和钠离子含量、硫酸根离子含量、重碳酸根离子含量、氯离子含量、总矿化度、水型；气体组分及H2S、CO、C02情况描述等。519测试资料测试资料包括：通过地层测试或生产测试得到的静压、流压、储层温度、表皮系数、堵塞比、有效渗透率，或小型测试压裂得到目的层地层应力数据、液体效率、渗透率等。5110历次作业情况历次作业相关资料，包括作业时间、类型、过程、效果等。5111生产动态资料生产动态资料指邻井的生产情况(日产气量、日产水量、累计产量、井底流压、井口套压、生产时间等)。5112邻井、区块压裂经验数据本邻井、区块压裂施工排量、破裂压力、平均砂比、加砂规模、压裂液类型、支撑剂类型等。51

9、13地面资料地面资料包括：井的地理位置，井场附近的地形、道路等情况。52压裂材料评估与优选52 1 压裂液的类型及配方2NB，T 100172014压裂液根据压裂煤层的地质特点和配伍性实验结果，结合压裂工艺要求确定。52 2压裂液优化及其性能参数压裂液的性能参数指标执行sYT 6376的规定。5 2 3压裂液性能参数获取方法压裂液性能参数的获取方法按SYT 5 107执行。524支撑剂优选及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应力、杨氏模量、支撑剂短期导流能力和长期导流能力等因素。物理性能的测试方法执行SYT 5108的规定；导流能力测试方法执行SYT6302的规定

10、：推荐压裂设计中使用裂缝长期导流的有关数据。53压裂方案及施工参数优化531压裂方案优化53 1 1压裂目的层段射7L方式优化压裂目的层段射孔方式的优化应综合考虑煤层的结构、煤层平面分布、纵向地应力差异及上下水层距离等因素。5 312压裂方式的确定压裂方式的确定应满足以下要求：a)根据煤层及井筒条件，且满足改造要求：b)根据压裂目的层位特点选择合理的压裂方式，应安全、环保、简便、经济。5 31 3压裂注入管柱优选根据套管钢级、壁厚及抗内压强度等数据，选择相应承压等级的注入管柱及井口装置，保证施工安全。模拟不同排量下的井口压力，确定最大的注入排量。5 3 14支撑缝长和导流能力优化应用拟三维或全

11、三维压裂设计软件，模拟不同泵注程序下的支撑缝长、缝高、缝宽和导流能力等数据，优选最佳的施工程序。5 3 2压裂施工参数优化5 3 21注入排量综合考虑压裂管柱、井口装置及套管承压能力、压裂液摩阻、施工规模、缝高延伸等多个因素，并根据煤层特点，优化不同施工阶段注入排量。5 322前置液量根据煤层特性、邻井施工情况或裂缝模拟结果，优化最佳前置液量，降低储层损害，以满足安全施工并提高压裂效果。5323支撑剂量支撑剂量根据优化的支撑缝长和导流能力确定。5324支撑剂浓度支撑剂浓度的确定应综合考虑压裂优化的导流能力、储层渗透率、杨氏模量、压裂液携砂性能等因素。53 2 5顶替液量顶替液量的确定应以注入管

12、柱体积为主、充分考虑压裂煤层射7L段底部至注入管柱底部间的套管体积及地面注入管线的容积。6压裂工艺设计内容61压裂工程设计书格式压裂工程设计书封面，参见图A1。NB，T 1001 72014压裂工程设计书审批页，参见图A2。62煤层气井数据621基础数据基础数据包括：井别、地理位置、构造位置、开钻日期、完钻日期、完井日期、完钻井深、联入、油补距、目前人工井底、井斜数据、钻井液性能、完井方式、井眼轨迹等，参见表A1。622套管数据套管数据包括：套管名称、外径、钢级、壁厚、内径、下入起止深度、抗内压强度、水泥返深、固井质量、套管损坏情况等，参见表A 2。623井底落物情况井底落物情况包括：落物日期

13、、落物名称、落物深度、打捞情况等数据及落物示意图(如需要)，参见表A 3。624压裂层地质数据压裂层地质数据包括：层位、层号、岩性、解释井段、厚度、测井及分析化验成果，参见表A5。6 2 5射孔及补孔数据射孔及补孔数据包括：日期、层位、层号、射孔井段、厚度、孔密、孔数、相位角、射孔液类型及液柱高度、枪型、弹型、发射率等数据，参见表A4。6 2 6上下遮挡层情况射孔井段一I-下岩性、厚度、测井解释结果、地应力情况等，参见表A6。6 27邻井压裂及排采情况邻井压裂及排采情况包括：邻井压裂施工日期、液量、砂量、砂比、排量、破裂压力、排采情况等，参见表A7。63压裂材料的选择6 31压裂液的类型及配方

14、应满足压裂煤层和配伍性实验要求，并符合压裂工艺要求，列明压裂液类型、配方、配伍性能，参见表A8。6 3 2支撑剂的类型及粒径根据煤层闭合应力和煤层结构，结合压裂工艺要求确定支撑剂类型和粒径，参见表A9。6 4压裂方案及施工参数压裂方案及施工参数包括以下内容：a)压裂井段、厚度；b)压裂工艺管柱；c)压裂注入方式：d)压裂液类型及用量；e)施工排量；f) 支撑剂类型、粒径、用量：g)压裂井VI类型；h)软件模拟优化，参见表A 10。65施工压力及施工功率预测根据破裂压力梯度、施工排量等参数进行施工压力和施工功率预测，选择满足施工要求的压裂井口等级和压裂车组，参见表A11。6 6压裂施工前期准备压

15、裂施工前期准备包括：井筒准备、井下管柱准备、压裂设备准备、压裂材料准备、配液要求等内容。4NB，T 10017201467压裂施工步骤压裂施工步骤包括：现场循环、试压要求、泵注程序等内容，泵注程序相关参数记录参见表A12。68压后管理内容压后管理包括：压力降落测试、井温测试、压后关井时间、排液要求等内容。69质量、安全、健康及环保要求应符合国家安全生产监督管理总局令第46号的相关规定，按sY厂r 5289的规定执行。610压裂安全预案制定应急处理预案，如井口压力异常变化、地面管线刺漏、泵车故障等，压裂安全预案记录格式参见表A13。611井控要求根据地质方案或具体井况制定明确的井控措施。612压

16、裂施工管柱示意图应根据压裂施工管柱绘制压裂施工管柱示意图，参见图A3。NBT 100172014附录A(资料性附录)压裂工程设计书格式A1 压裂工程设计书封面及审批页压裂工程设计书封面见图A1。压裂工程设计书审批页见图A2。6图A1压裂工程设计书封面井压裂工程设计书NB，T 100172014工程设计： 配方设计审核审批意见设计单位审核意见审核人： 年 1Ej 日设计单位审批意见审批人： 年 月 日建设单位审核意见审核人： 年 月 日建设单位审批意见审批人： 年 月 日图A 2压裂工程设计书审批页7NB，T100172014A 2压裂工程设计书内容A21煤层气井数据基础数据见表A1。表A1基础

17、数据联入 油补距井别m地理位置构造位置开钻日期 完钻日期完钻井深完井日期密度 钻井液浸泡煤层时间钻开煤层 cm3 h钻井液性能 黏度 目前人工井底S完井方式井底位移 总方位(。)最大井斜 最大井斜深度(。)井眼轨迹套管数据见表A2。表A2套管数据外径 壁厚 内径 下入起止深度 抗内压强度 水泥返深套管名称 钢级 固井质量Inm mm mm MPa套管损坏数据井底落物数据见表A3。表A3井底落物数据落物深度 打捞情况落物日期 落物名称起 止 长射孔及补jL数据见表A4。表A4射孔及补孔数据NB，T 100172014射孔 层位 层号 射孔井段 厚度 孔密 孔数 相位角 射孔液 液柱 射孔枪 射孔

18、弹 发射率高度日期 m _|rLJm 孔 (。) 类型 类型 类型 压裂层地质数据见表A5。表A5压裂层地质数据解释井段 层厚 电阻率 声波时差 自然伽马 孔隙度 渗透率 含气量 体积 解释层位 层号 密度 岩性m nm API x1旷32 m3t 结果gcra3上下遮挡层情况见表A6。表A6上下遮挡层情况解释井段 层厚 岩性 解释结果 地应力差m MPa邻井压裂及排采情况见表A7。表A7邻井压裂及排采情况压裂 压裂井段 入井液量 砂量 平均 施工 破裂 排采 日产 日产 累产 累产砂比 排量 压力 气量 水量 气量 水量日期 m3 日期 m3min 胁 m3 m3 m3 m3A22压裂工艺设

19、计原则及依据A221压裂设计原则A 2 22压裂设计依据A 23压裂材料选择压裂液类型及配方见表A8。9NB，T 100172014表A8压裂液类型及配方压裂液类型配方配伍性能支撑剂类型及粒径见表A9。表A9支撑剂类型及粒径1 支撑剂类型 粒径 视密度 体积密度 闭合压力 破碎率Imm gcm3 gcm3 MPa A24压裂方案及施工参数A241压裂井段A24，2压裂工艺管拄A243压裂注入方式A24 4压裂液类型、用量A245施工排量A 2 46支撑剂类型、粒径、用量A24 7压裂井口类型A 2 48软件模拟结果，见表A10表A10软件模拟优化结果动态造缝高度 支撑裂缝高度动态造缝长度 支撑

20、裂缝长度上延 下延 上延 下延动态造缝宽度 支撑裂缝宽度 支撑莉铺置浓度 导流能力 无因次裂缝 压裂液效率mm kgm2 Hmcm 导流能力 附模拟泵注程序曲线、动态裂缝曲线、支撑裂缝曲线、裂缝剖面图等。A25施工压力及旋工功率预测表A 11施工压力及施工功率预测压裂层顶部深度 压裂层底部深度 煤层厚度 煤层中部深度 施工排量 破裂压力梯度m m3min MPam破裂压力 液柱压力 摩阻压力 预计井口压力 预计施工功率MPa MPa MPa MPa kW0A26压裂前期准备A27压裂施工步骤A271循环、试压要求A 272泵注程序泵注程序，参见表A12。表A12泵注程序NB，T10017201

21、4泵注 净液量 砂浓度 砂比 砂量 累计 砂液量 排量 阶段 压裂液 支撑剂砂量 时间阶段 mj kgm3 m3 m m3min 类型 类型m3 mIn前置液携砂液顶替液累计备注A 28压后管理内容A281 压后压力降落测压时间、测井温要求及放喷排液时间要求A282压后施工步骤A29质量、安全、健康及环保要求A291现场质量控制要求A29 2压裂安全要求A293压裂施工中的健康及环保要求A2 10压裂安全预案压裂安全预案见表A13。表A13压裂安全预案现场情况 原因及处理预案 负责人井口刺漏主压车故障混砂车故障仪表车故障液罐故障砂罐故障高低压管汇故障泵压高，排量不能满足设计要求前置液期间压力持

22、续下降NBT 100172014表A13(续)现场情况 原幽及处理预案 负责人I蔓，J突然夫幅度卜降加砂胜J持续J升奁管压力快速f脱砂封隔器失封A 2 11井控要求A 2 12压裂施工管柱示意图压裂施T管柱尔虑罔见图A 3。_囡 臣一说明：1表层套管DxHmmXm：2水泥返深，m：3油管DH，mmXm：4射扎顶深m；5射扎底深m；6目前人工J=底，m：7煤层套管DH，mmIt：8完钻井深，m。图A 3压裂施工管柱示意图678擞鬻关注爱美注更参好书中华人民共和国能源行业标准煤层气井压裂设计编写规范NB，T 100172014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：llwwv c。pp sgcctom cn北京九天众诚Ep81J有限公司印刷t2014年12月第一版 2014年12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00013000册统一书号1551232152定价900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 002109835III IIIIIIIIIIIIIl UlIIIIIIII 删011驯骷时蒯脚R哪口舯上架建议：规程规范动力工程寸IoNI卜一oo一一Z