地面煤层气井压裂施工设计规范-编制说明

煤炭行业标准《地面煤层气井压裂施工设计规范》计划号：2014-035编制说明《地面煤层气井压裂施工设计规范》编制组二零二零年一月十日

项目主管部门：中国煤炭工业协会项目承担单位及主要参加人员承担单位：中煤科工集团西安研究院有限公司山西蓝焰煤层气集团有限公司中联煤层气有限责任公司主要参加人：许耀波徐建军李国富白建平张平《地面煤层气井压裂施工设计规范》（报批稿）编制说明目录TOC\o"1-2"\h\z\u1工作简况 11.1任务来源 11.2主要工作 12标准制定的必要性 23标准制定的原则和主要依据 34标准主要技术内容的制定说明 34.1压裂施工设计的原则及依据 34.2压裂施工方案制定 44.3压裂施工作业程序制定 54.4资料录取与提交 54.5应急措施 64.6健康安全环保（HSE） 65与其它标准检索到的关系 66与有关的现行法律、法规和强制性国家标准的关系 67重大分歧意见的处理经过和依据 68标准属性 69贯彻标准的要求和措施建议 61工作简况1.1任务来源本项目是国家安全生产监督管理总局2014年下达的煤炭行业标准制定计划，计划号2014-035。由中煤科工集团西安研究院有限公司、山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司、中联煤层气有限责任公司三家单位共同承担。计划2014年年底完成制定任务。主管部门为中国煤炭工业协会，技术归口单位为全国煤炭标准化技术委员会。1.2主要工作在本标准制定计划下达前，以及标准制定期间，标准制定组做了大量的前期准备工作及后期整理归纳工作。主要包括：（1）搜集、调研国内相关标准及研究最新动态，通过网络、科技查新、标准院标准查新等手段对国内外相关信息进行了查询。（2）搜集、调研国内各煤层气开发建设单位压裂施工设计的原始资料，走访、调研压裂施工设计经验丰富的单位，并进行了深入讨论，汲取了宝贵的意见。（3）与压裂施工和设计方面的专家进行了深入讨论，了解现场压裂施工对施工设计的特殊要求。（4）通过多年的压裂施工设计与现场施工，全程跟踪并分析总结了压裂施工设计应包含的内容和技术要求。（5）在调研和论证的基础上编制规范编写提纲，按照编制提纲，查阅、参考有关的标准与规范，结合现场压裂施工的实际需要，落实各条款的内容，完成初稿的编制。（6）初稿形成后，召集两次内部专家讨论征求意见会议，对主要技术内容进行了讨论，充分征询了压裂施工设计和施工单位相关专家的意见，在此基础上形成征求意见稿。（7）对形成的征求意见稿，散发给煤层气开发企业、压裂施工单位、压裂设计单位、高等院校、科研院所及煤层气专委会等单位，广泛征求意见。（8）对返回的专家意见进行分类处理，同时又召集一次专家讨论意见会议，深入分析研究返回的专家意见，并作出相应的修改，在此基础上形成送审稿。（9）通过2014年11月21日全国煤炭标准化技术委员会组织的标准审查会和2020年1月3日中国煤炭工业协会生产力促进中心组织的标准审查会审查，根据审查会专家意见形成报批稿。2标准制定的必要性我国的煤层气资源丰富，勘探开发煤层气具有能源、安全、环保等多重经济和社会效益，截止目前我国累计施工煤层气井超过18000口，地面煤层气年产量超过45亿立方米，而且发展非常迅速，成逐年增加的趋势。而水力压裂是煤层气开发的关键环节之一，也是提高煤层气产量和采收率的重要技术手段，随着煤层气开发的深入推进，现场压裂施工对设计的规范性、全面性都提出了更高的要求。目前煤层气井水力压裂施工设计一直在参照标准SY/T5836-93《中深井压裂设计施工作法》和SY/T5289-2008《油、气、水井压裂设计与施工及效果评估方法》。同时煤层气井与油井相比，由于储层特征和产气机理的差异，致使压裂施工方法和压裂工艺技术有一定的区别，该标准难以满足煤层气井压裂施工设计需求。目前煤层气行业没有相关的水力压裂施工设计标准，为了提高煤层气井压裂施工成功率和压裂施工效果，规范压裂施工设计作法，急需制定《地面煤层气井压裂施工设计规范》。制定本标准有助于煤层气井压裂施工科学设计与规范施工，提高煤层气井的开发效果，促进煤层气压裂技术和煤层气产业的发展。3标准制定的原则和主要依据本标准依据GB/T1.1-2009《标准化工作导则第I部分：标准的结构和编写》给出的规则编写。本标准制定的原则为本着科学实用、技术可行，内容满足煤层气井压裂施工设计的需要。本标准主要技术内容的确定参照了以下标准和规范进行编写：SY/T5107水基压裂液性能评价方法SY/T5108压裂支撑剂性能指标及测试推荐方法SY/T5325射孔施工及质量监控规范SY/T5587.5常规修井作业规程SY5727井下作业安全规程SY/T6302压裂支撑剂充填层短期导流能力评价推荐方法SY/T6376压裂液通用技术条件安监总局令第46号煤层气地面开采安全规程（试行）4标准主要技术内容的制定说明4.1压裂施工设计的原则及依据水力压裂是煤层气开发的关键环节之一，也是提高煤层气产量和采收率的重要技术手段，目前煤层气井的产气量普遍偏低，因此煤层气开发应符合低成本开发的要求。因此，压裂施工设计应符合煤层气领域有关法律、法规、标准及合同要求；应综合考虑设备能力、压裂液性能、工具性能、综合施工成本控制以及达到的压裂效果；设计应目的明确、针对性强，符合相关质量、安全和环保规范标准等要求。压裂施工设计应全面综合分析地质资料、钻井资料、录井资料、测井资料、储层参数和物性资料、邻井压裂资料，提出最优的压裂施工设计方案。4.2压裂施工方案制定压裂施工方案是指导现场压裂施工的依据，设计方案主要包括压裂方式、射孔方式、压裂液、支撑剂、压裂施工参数、泵注程序、裂缝监测、压后管理等内容，具体内容的制定说明如下：（1）压裂方式根据煤储层特点和井筒条件、压裂施工成本、压裂工艺以及压裂效果要求，设计压裂施工方式；对于多煤层如需进行分层压裂施工时应设计分层方式、分层工具及材料、分隔位置及其相关技术要求，绘制压裂施工管柱示意图。（2）射孔根据地质资料、钻井资料、录井资料、测井资料、目标段测试参数以及压裂方式等，设计射孔施工方式、射孔井段，如采用聚能射孔弹射孔时还应设计射孔枪和射孔弹型号、射孔方位、布孔方式、孔密、孔数等参数，同时还应明确射孔施工质量合格要求。（3）压裂液根据煤层储层温度及与煤层的配伍性原则、降低压裂液成本、提高压裂施工效果以及满足压裂工艺要求的原则，设计压裂液类型、添加剂类型及压裂液配方方案。（4）支撑剂根据支撑剂的强度要求、支撑效果、价格要求以及便于压裂液输送的原则，设计支撑剂的类型、数量、粒径和组合方式。（5）压裂工艺参数根据煤储层参数及特点、压裂液性能、支撑剂参数、压裂方式及满足的产能目标要求，选择合适的压裂设计软件对压裂工艺参数进行优化，设计施工排量、平均砂比、加砂量、前置液比等参数，同时还应对施工压力进行预测，设计施工限压值。（4）泵注程序泵注程序应包括泵注阶段数、液体性质、阶段排量、阶段净液量、阶段砂比、阶段加砂量、累计液量、累计加砂量、注入时间等参数及相关技术要求。正式压裂前如需进行测试压裂，应编制相应的测试压裂泵注程序。根据优化的压裂工艺参数，结合地质资料及煤储层参数，编制合理的泵注程序，通过压裂模拟软件进行优化计算，建立合理的裂缝剖面结构，形成最优泵注程序。（7）裂缝监测为了掌握压裂形成的裂缝形态和便于修正后期压裂工艺参数，应设计合适的裂缝监测方法对裂缝长度、高度、方位等参数进行监测，同时还应明确监测施工的技术要求和执行的相关标准规范。（8）压后管理压裂施工结束以后，应设计压力监测方法及监测频率，压后放喷应设计合适的放喷点、放喷方式、放喷强度等参数以及排出液处理要求。4.3压裂施工作业程序制定（1）压前准备压前准备应包括井场、井筒条件、压裂液、支撑剂、井下工具、施工设备等施工条件准备、材料数量准备、工具设备性能特征及技术要求。（2）压裂施工压裂施工应包括射孔施工、设备连接、压裂施工、实时数据采集与监控等施工程序和技术要求。（3）压后作业压后作业应包括压后放喷控制、压后作业工程等作业程序和技术要求。4.4资料录取与提交压裂施工过程中需对技术资料进行录取，包括每道工序的施工过程、材料添加数量及施工参数记录和图件录取、施工单位、负责人和施工时间信息等内容、格式及要求。施工结束后需对资料进行及时提交，包括提交的具体内容、格式、时间限制、提交方式及相关要求。4.5应急措施针对施工过程中出现的通井管柱遇阻、遇卡、施工压力过高、压裂管线刺漏、煤层压不开、煤层压裂施工砂堵等异常情况，提出相应的应急措施和技术要求。4.6健康安全环保（HSE）针对施工过程中健康、安全、环保内容提出健康管理、安全管理和环境保护措施，还须提出相应的管理技术要求。5与其它标准检索到的关系至标准编制之日尚未发现与计划编制标准相类同或相似的标准。6与有关的现行法律、法规和强制性国家标准的关系至标准修订之日尚未发现与计划编制标准相冲突的现行法律、法规和强制性国家标准。该标准为首次制定，是对国内现有煤层气开发方面标准的补充完善，可为煤层气井水力压裂施工设计提供依据与指导7重大分歧意见的处理经过和依据本标准制订过程中未有重大分歧意见。本标准征求意见稿完成后，于2014年6月向煤层气开发单位、压裂设计单位、压裂施工单位、高校及科研院所等23个单位43位相关专家发出了征求意见稿，截止到2014