2024干热岩井压裂设计做法

干热岩井压裂设计推荐做法PracticesforhydraulicfracturingdesignofhotdryrockwellNB/T11699-2024目次前言.......................................................................................................................................................................Ⅰ1234567891范围.................................................................................................................................................................1规范性引用文件.............................................................................................................................................1术语和定义.....................................................................................................................................................1总则.................................................................................................................................................................2基本要求.........................................................................................................................................................2基础资料.........................................................................................................................................................2压裂设计方法.................................................................................................................................................3压裂流体与材料.............................................................................................................................................3现场施工准备要求.........................................................................................................................................4压裂施工要求...............................................................................................................................................4裂缝监测要求...............................................................................................................................................5风险分析及应急预案...................................................................................................................................5健康、安全及环境保护要求.......................................................................................................................5资料提交要求...............................................................................................................................................50111234附录A（资料性）干热岩井压裂设计数据表................................................................................................7附录（资料性）干热岩井压裂设计模板....................................................................................................9I干热岩井压裂设计推荐做法1范围选择、压裂准备要求、压裂施工要求、裂缝监测要求及压后效果评估方法等。本文件适用于干热岩井的压裂方案设计，其他地热井可参考执行。2规范性引用文件文件。减少水力压裂作业对地面环境影响的推荐做法SY/T5107-2016水基压裂流体性能评价方法SY/T5108-2018压裂支撑剂性能指标及测试推荐方法SY/T5727-2020井下作业安全规程SY/T5886-2018酸化工作液性能评价方法SY/T6276-2014石油天然气工业健康、安全与环境管理体系SY/T6690-2016井下作业井控技术规程SY/T7070-2016微地震井中监测技术规程SY/T7372-2017微地震地面监测技术规程33术语和定义下列术语和定义适用于本文件。..5干热岩压裂改造hotdryrockfracturing采用清水、水基压裂液、二氧化碳或液氮等流体对干热岩井中的高温岩体进行压裂改造的过程。3333热储改造体积（SRV）stimulatedreservoirvolume压裂改造形成和沟通的裂缝所控制的高温岩体的体积，单位为立方米（m3换热面积heatexchangearea高温岩体内利用工程技术手段形成的可用来进行热交换的裂缝表面积，单位为平方米（m2温差效应effectoftemperaturedifference高温岩体与低温流体间的温度差异所造成的岩体损伤致裂效应。胶液段塞扩缝effectoffractureexpansion134.6循环注入cyclicinjection压裂改造过程中注入排量从小到大，再从大到小周期性地注入压裂流体的泵注方式。总则的单一主裂缝；在压裂井的设计原则、压裂井段选择、射孔参数设计、压裂管柱设计、施工参数设计、泵注程序设计等方面均与油气储层存在较大的差异性。压裂改造裂缝后期的换热等作用，对压裂液的耐高温性能、摩阻性能、低成本性能和暂堵剂的耐温性、溶解性、承压能力和低伤害性能等提出了具体要求。等提出了具体要求。行下步施工。5基础资料收集55.1地质资料.1.1地质特征目标井所在区域的构造特征、地层时代、地层结构、埋藏深度、岩体厚度、岩体展布等相关资料。555555.1.2岩性特征目标岩体的全岩矿物成分与含量、黏土矿物成分与含量等。.1.3物性特征目标岩体的渗透率、孔隙度及孔喉特征等。.1.4天然裂隙特征目标岩体的天然裂隙形态、密度、方位及就地状态等。.1.5温度特征岩体温度、地温梯度及岩石热导率等。.1.6高温高压力学参数高温围压下杨氏模量、泊松比、抗拉强度、抗压强度、断裂韧性等。.1.7地应力场最小及最大水平主应力、两向地应力差、纵向地应力连续剖面、地应力方位等。.2工程资料55.2.1地面资料包括井场大小、附近500m内的单位、建筑、居民分布及生态等情况。25.2.2钻完井资料包括基础数据表（参照附录A中表A1、表A2、表A3），主要包括井别、地理位置、构造位置、地井液类型、钻井液密度、钻井过程中的钻时变化、漏失情况、井眼轨迹、射孔类型、射孔参数资料等。6压裂设计方法66.1压裂设计基本原则.1.1压裂改造形成相互连通的复杂裂缝系统，达到换热所需的裂缝长度、高度、改造体积和导流能力，避免形成优势主裂缝。666.1.2压裂流体与材料、压裂装备及工具等满足压裂工艺技术要求。.1.3压裂工艺参数具有现场可操作性，符合质量、健康、安全、环保等相关要求。.2压裂井段选择然裂隙发育、地应力低的井段作为压裂井段，厚度较大的高温岩体井段宜进行分段改造。66.3射孔参数设计.3.1综合目标岩体温度、厚度、天然裂缝发育情况、裂缝延伸特性、压裂工艺要求等因素优选射孔参数。.3.2射孔位置、射孔弹、射孔相位、孔眼直径和数量应满足岩体温度和裂缝延伸要求。推荐在天然裂缝发育位置射孔，采用耐岩体温度的深穿透射孔弹，穿透深度≥，射孔相位60°，孔眼直径6166。.4压裂管柱设计.4.1根据完井方式、完井管柱强度、压裂工艺要求及压裂段数选择合适的压裂管柱、封隔器和压裂井口装置，确定下入管串的耐压及耐温等级，并进行强度校核，以确保施工安全。666.4.2压裂设计中应给出详细的压裂管柱示意图。.5施工参数设计.5.1施工排量设计采用变排量循环注入方式。6.5.2用液规模设计应用裂缝模拟软件，建立干热岩裂缝扩展模型，计算不同用液规模下裂缝长度、高度和改造体积，以达到换热所需的裂缝长度、高度和改造体积来设计压裂液用液规模。66.6压裂泵注程序.6.1应综合考虑施工安全、工艺要求、设备能力、压裂流体类型及性能等因素设计泵注程序，泵注程序应依据现场压裂施工压力曲线和裂缝实时监测结果进行调整。.6.2～5个单元。6367.6.3设计每个单元的压裂施工泵注程序表及备用泵注程序表，参照附录A。压裂流体与材料选择77.1压裂流体.1.1压裂液应满足连续混配、压裂造缝、抗高温、低摩阻、低成本、绿色环保可回收、性能稳定等要求。77.1.2酸液应满足压裂降破压、溶蚀、扩缝、抗高温、绿色环保等要求。.1.3根据目的层岩性、温度、温差效应及压裂工艺要求选择合适的压裂液体系，宜主体选用清水、盐水、降阻水、胶液等流体；降阻水降阻率大于。.1.4压裂流体的黏度、降阻率等参数获取方法按SY/T5107-2016《水基压裂流体性能评价方法》执行。7777.1.5酸液的溶蚀率、腐蚀速率等参数性能测试按SY/T5886-2018执行。.2暂堵材料.2.1根据压裂井热储特征和压裂工艺需求，可选用耐岩体温度的暂堵材料确保压裂效果。常用的暂堵材料包含但不限于暂堵剂、暂堵球、暂堵绳结等。777.2.2暂堵材料性能应满足地层条件下耐温性、溶解性、承压能力和低伤害等要求。.3支撑剂.3.1干热岩井压裂是否使用支撑剂应依据张剪裂缝的自支撑导流能力大小和填砂裂缝的导流能力大小实验结果决定。7.3.2当室内实验证实干热岩张剪裂缝自支撑导流能力可以满足循环换热要求时，则干热岩压裂过程导流能力满足要求时，则干热岩压裂过程中可加入支撑剂。7.3.3支撑剂类型和粒径应满足抗压、耐温需求，并与裂缝宽度和及导流能力匹配，支撑剂类型根据地层闭合压力选择石英砂、陶粒等，支撑剂粒径宜选用70/140目、40/70788.3.4支撑剂导流能力评价及测试按SY/T5108-2018现场施工准备要求.1施工材料准备根据设计的施工规模确定现场需要准备的各类压裂液和暂堵剂等，同时按的富余量准备施工材料。88888.2井口装置.2.1根据施工控制最高压力选择相应压力等级的井口装置。.2.2井口装置通径应满足作业期间井下工具起下的需要。.3压裂装备.3.1压裂泵注设备应满足变排量、大规模和长时间作业施工作业要求，井场电力配套满足要求情况的条件下，宜选用电驱压裂泵注设备。8.3.2压裂泵注设备的数量及功率应根据设计的施工排量、预测的施工压力、施工时间、压裂车类型4和井场尺寸等综合确定，压裂泵注设备功率储备系数按倍考虑。.3.3根据设计的施工规模、施工排量、施工工艺及井场尺寸等确定液罐、供液车、水泥车、连续混配车等压裂辅助设备的数量。899压裂施工要求.1应根据井口装置、压裂设备、套管承压能力等确定施工控制压力，施工限压按井口装置耐压等级的80%设计。9.2的相关要求。9.3施工过程中无异常情况应严格按照设计的泵注程序和参数进行施工，准确记录施工排量、压力、液量、支撑剂浓度及用量等施工参数。999.4关键工序及岗位专人负责，确保施工质量。.5压裂过程中密切观察井口施工压力及施工曲线变化情况，出现异常情况，及时采取相应措施。.6压裂施工中对邻井的井口压力变化进行实时监测，邻井井口压力上涨幅度大于1MPa/min时,采取降低施工排量或停泵等措施。99.7.8压后根据储层特征、测试评估需求等确定合理的排采制度。10裂缝监测要求10.1数提供依据。0.2展微地震与其它监测方式的联合监测，重点监测压裂过程中裂缝扩展及地下能量集聚强度及时间。1110.3微地震井中监测按照SY/T7070-2016执行，地面微地震监测按照SY/T7372-2017执行。1压裂效果评估方法11111.1依据微地震监测数据反演分析评估压裂裂缝的方位、裂缝高度、裂缝长度及改造体积。1.2利用压后压力压降数据采用G函数分析与微地震相结合方法来评估压裂裂缝参数及裂缝复杂性。1.3采用压裂现场吸水测试数据反演地层吸水能力。1.4采用压裂施工压力曲线拟合反演分析裂缝系统的综合渗透率。12风险分析及应急预案112.1应进行风险识别、制定风险削减措施和应急预案。2.2发故障、压不开地层、施工泵压异常高等。112.3应制定防止地下能量短时间内快速集聚影响施工及环境安全的处置方案。3健康、安全及环境保护要求51113.1健康、安全与环境保护要求按SY/T6276-20143.2压裂作业安全规定和安全技术要求按SY/T5727-2020执行。3.3井控作业按SY/T6690-2016执行。14压裂设计文本压裂设计应形成压裂设计文本，设计方案框架参见附录B，设计方案经设计人员签字、相关主管人员审核审批后实施。115资料提交要求5.1施工公报施工结束后由施工方在当日提供施工公报，包括压裂施工公报和裂缝监测公报。5.2原始数据1量、累计液量等压裂施工原始数据以及裂缝监测原始数据。15.3施工总结施工结束后，由施工方在十五日内提供施工总结，包括压裂施工总结和裂缝监测总结。6附录A（资料性）干热岩井压裂设计数据表表A.1井钻完井基本数据井别/井型A.1钻完井基本数据（1）基本数据井名/地理位置构造位置地面海拔/m开钻日期完钻井深/m人工井底/m最大井斜角/º测深/m补心海拔/m完钻日期完钻层位完井方式最大井斜处井深/m垂深/m（（（2）钻头、套管程序钻头尺寸深度/mm×m套管尺寸深度/mm×m水泥返高/m试压情况3）钻井液使用情况井深/m钻井液类型密度/g/cm3漏斗黏度/sˉ/mg/l4）固井质量套管尺寸/mm井段/m解释结果井段/m解释结果A.2油管强度校核数据表表A.2井所用油管强度校核数据表井段/m壁厚/mm重量/Kg/m抗外挤强度/MPa抗内压强度/MPa抗拉强度/MPa抗拉安全系数尺寸扣型钢级7A.3射孔参数数据表表A.3井层段射孔参数数据表射孔井段/厚度/m枪型/mm孔密孔/米相位/°射孔方式弹型总孔数射孔簇数mA.4压裂泵注程序表表A.4井层段压裂泵注程序表序号施工工序液体名称暂堵剂阶段量3累计量3排量3/min备注8附录B资料性）干热岩井压裂设计模板（1.基本数据1.1区域概况111.1.1自然地理情况.1.2交通情况.1.3地震情况1.2钻井及目的层地质情况1111111.2.1钻井基本数据.2.2井身结构.2.3套管数据.2.4井眼轨迹控制.2.5钻井液使用情况.2.6固井质量.2.7钻遇地层1.3干热岩储层特征111111.3.1岩性及矿物特征.3.2储层物性特征.3.3天然裂缝特征.3.4岩石力学和地应力特性.3.5地层温度及压力特征.3.6有毒有害气体显示2.压裂设计2.1压裂总体设计222.1.1压裂设计原则.1.2压裂难点分析.1.3压裂设计思路22.2压裂选层分段及射孔参数优化222.2.1压裂选层及分段方案.2.2目标层分段工艺优化.2.3目标层射孔方案优化.3入井管柱设计22222.3.1油管方案.3.2通刮管柱设计.3.3射孔管柱设计.3.4分段压裂管柱设计.3.5带压测温工具设计22.4压裂材料2222.4.1压裂液质量要求.4.2压裂液类型选择及设计.4.3酸液体系优化及设计.4.4暂堵材料优化及设计.5测试压裂设计2.5.1微注测试设计92.5.2小型测试泵注程序设计2.6压裂施工参数设计22222.6.1压裂规模设计.6.2施工压力计算及预测.6.3施工排量设计.6.4施工水马力计算.6.6压裂泵注程序设计4.施工风险及管控方案4.1作业施工紧急情况应急预案444.1.1通井、刮管遇阻、遇卡应急措施.1.2射孔断爆应对措施.1.3下管柱过程中封隔器意外座封应急预案44.2压裂施工紧急情况应急方案444.2.1施工压力异常应急预案.2.2暂堵剂加入异常情况预案.2.3地层能量异常聚集的处理预案.3有毒有害气体安全防护应急预案44.3.1有毒有害气体安全防护应急预案原则.3.2有毒有害气体安全防护应急预案内容5.QHSE管理施工要求5.1质量要求5555.1.1总体要求.1.2技术规范.1.3取资料技术要求.1.4技术及施工质量保障措施5.2安全要求55555555.2.1安全目标.2.2该井存在的主要安全风险.2.3安全风险防范措施和总体安全事项.2.4射孔施工质量安全防范特殊要求.2.5酸液施工质量安全防范特殊要求.2.6压裂施工质量安全防范特殊要求.2.7燃油加注安全防范特殊要求.2.8测试施工质量安全防范特殊要求55.3健康要求.4环保要求6.66.1：井身结构示意图.2：压裂管柱结构示意图10钢丝绳用润滑剂LubricantsforropesNB/SH/T0387—2023NB/SH/T0387—2023钢丝绳用润滑剂1范围种添加剂所制得的钢丝绳浸渍和表面防护的润滑剂。用润滑脂和维护油。2规范性引用文件文件。GB/T259石油产品水溶性酸及碱测定法GB/T265石油产品运动粘度测定法和动力粘度计算法GB/T2361防锈油脂湿热试验法GB/T3536石油产品闪点和燃点的测定克利夫兰开口杯法GB/T4510石油沥青脆点测定法弗拉斯法GB/T4929润滑脂滴点测定法GB/T21856化学品快速生物降解性二氧化碳产生试验SH/T0081防锈油脂盐雾试验法NB/SH/T0164石油及相关产品包装、储运及交货验收规则SH/T0204润滑脂抗磨性能测定法（四球机法）SH/T0229固体和半固体石油产品取样法SH/T0331润滑脂腐蚀试验法SH/T046919947407号齿轮润滑脂333术语和定义下列术语和定义适用于本文件。钢丝绳用润滑剂lubricantsfor应用于各种气候条件下工作的钢丝绳及负载拉索的润滑与防护的油脂。常温环境钢丝绳用润滑剂lubricantsforinenvironment应用于常温条件下钢丝绳的润滑剂。1NB/SH/T0387—202333333333333333寒冷环境钢丝绳用润滑剂lubricantsforincoldenvironment应用于寒冷环境下钢丝绳的润滑剂。极寒环境钢丝绳用润滑剂lubricantsforincoldenvironment应用于极寒环境下钢丝绳的润滑剂。高温环境钢丝绳用润滑剂lubricantsforinhightemperatureenvironment应用于高温环境下钢丝绳的润滑剂。普通钢丝绳用润滑剂lubricantsforordinary应用于环境良好，负载轻，运动速度低的钢丝绳的润滑剂。重型起重机钢丝绳用润滑剂lubricantsforheavycrane应用于重型起重机钢丝绳的润滑剂。港机钢丝绳用润滑剂lubricantsforportmachinery应用于港口岸桥、塔吊等设备和其他近海潮湿环境下钢丝绳的润滑剂。工程机械钢丝绳用润滑剂lubricantsforconstructionmachinery应用于工程机械上钢丝绳的润滑剂。.6渔业海工钢丝绳用润滑剂lubricantsforsteelforfisheryMarineengineering应用于海洋、淡水渔业、海上工程钢丝绳的润滑剂。电梯钢丝绳用润滑剂lubricantsforelevator应用于电梯钢丝绳的润滑剂。钢芯铝绞线用润滑剂lubricantsforsteelaluminumstranded应用于钢芯铝绞线润滑和防护的润滑剂。环保型钢丝绳用润滑剂environment-friendlylubricantsfor以植物油脂、合成油脂为主要成分，在自然环境下能被降解，环境友好的钢丝绳用润滑剂。纤维芯用润滑剂lubricantsforfiber应用于钢丝绳纤维芯的润滑剂。钢丝绳维护油maintenanceoilforcontainingvolatilesolvent含挥发性溶剂的钢丝绳维护用润滑剂。钢丝绳维护脂maintenancesolventformaintenance不含挥发性溶剂的半流体的钢丝绳维护用润滑剂。2NB/SH/T0387—202344分类和标记.1产品分类本文件将钢丝绳用润滑剂分为钢丝绳生产用润滑剂和钢丝绳维护用润滑剂两大类。91列出了不同品种的特征指标和主要用途。挥发性溶剂），表1列出了不同品种的特征指标和主要用途。表1钢丝绳用润滑剂分类分类品种特征指标润滑性和防锈性极压抗磨性能主要用途普通钢丝绳使用普通钢丝绳用润滑剂重型起重机钢丝绳用润滑剂应用于高强度起重机应用于近海潮湿环境下钢丝绳的润滑保护港机钢丝绳用润滑剂抗盐雾性能工程机械钢丝绳用润滑剂渔业海工钢丝绳用润滑剂极压抗磨性能抗盐雾和油膜强度应用于工程机械钢丝绳的润滑钢丝绳生产用润滑剂应用于水下渔业、海上工程钢丝绳的润滑保护电梯钢丝绳用润滑剂钢芯铝绞线用润滑剂润滑性防锈性应用于电梯钢丝绳的润滑保护应用于钢绞线的润滑保护应用于有生物降解性要求的钢丝绳用润滑剂环保型钢丝绳用润滑剂可自然降解，环境友好浸湿性和防锈性纤维芯用润滑剂钢丝绳维护油应用于钢丝绳纤维绳芯的润滑剂防锈性好、渗透性好附着力强、防锈性好和极压润滑性好应用于润滑性要求高的钢丝绳的维护应用于重负荷钢丝绳的维护钢丝绳维护用润滑剂钢丝绳维护脂4.2产品标记钢丝绳用润滑剂应标记为：产品名称品种名称标准号。示例：钢丝绳用润滑剂港机钢丝绳用润滑剂NB/SH/T03872023。5要求和试验方法.1一般要求5钢丝绳用润滑剂应满足以下一般要求：a）应防止钢丝、纤维芯的腐蚀；b）应减少钢丝绳结构内部和外部的摩擦，即具有良好的润滑性；3NB/SH/T0387—2023c）有好的包覆性能；d）是防水的，并且不含有在水中易乳化的复合物；e）不易出现明显脆裂；f）无沙砾、研磨物质、故意增重的物质、水、氯化物或类似不纯洁物；g）的任何添加剂或复合物；h）绳的纤维芯有损害的添加剂或复合物。5.2特殊要求钢丝绳用润滑剂还应满足以下特殊要求。a）材料的状态在溶解之前溶剂蒸发之后实质应是相同的。b）状态，即其应具有热可逆性。要特别注意的是，加热温度不宜过高或加热持续时