2024煤矿井下煤岩层分段水力压裂技术规范贯标解读

煤矿井下煤岩层分段水力压裂技术规范Technicalspecificationsforundergroundstagedhydraulicfracturingofcoal(rock)

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目次前言............................................................................IIHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINK\l"br11"9I煤矿井下煤岩层分段水力压裂技术规范1计、压裂准备、压裂作业和压裂总结的要求。本文件适用于煤矿井下的煤层瓦斯抽采、坚硬顶板弱化等领域的分段水力压裂施工。2规范性引用文件文件。GB/T3683橡胶软管及软管组合件油基或水基流体适用的钢丝编织增强液压型GB/T19830石油天然气工业油气井套管或油管用钢管GB/T20970石油天然气工业井下工具封隔器和桥塞NB/T10175煤矿井下有线随钻测量钻杆SY/T5108水力压裂和砾石充填作业用支撑剂性能测试方法33术语和定义下列术语和定义适用于本文件。.1压裂管fracturingtubing也称油管，为钻孔水力压裂输送高压压裂液提供通道、两端带螺纹的耐压管子，可多节首尾相连、送入钻孔内。3333.2.3.4.5releasing当压裂工具遇卡时，可将压裂工具前后断开，以便部分孔内压裂工具提出的装置。封隔器packer用于封隔压裂管与套管或压裂管与裸眼井壁环形空间的工具。压裂滑套fracturingstring可用一定方式打开或关闭，控制压裂流体进入地层通道的工具。guideshoe引导压裂工具顺利进入钻孔、按钻孔轨迹输送的工具，位于压裂工具前端。33.6.7投球器baninjector分段压裂等作业过程中向压裂工具投送封堵球的孔口设备。安全孔口装置safetyorificedevice安装在孔口套管上，防止压裂过程中孔内压裂工具外窜和孔内瓦斯等有害气体异常喷出的装置。14一般规定44444.1压裂设备应满足《煤矿安全规程》入井电气设备要求，应具备合格证和煤矿矿用产品安全标志。.2煤矿应在压裂场地提供连续压裂所需供水，提供满足压裂设备所需的供电。.3压裂影响半径至少1.5倍范围内不宜存在采掘扰动、巷道、老空、钻孔（含地面孔）和断层等。.4压裂方案应由矿总工程师签字审批后方可实施。.5压裂施工项目负责人应具有中级及以上职称、1年及以上煤矿井下定向长钻孔水力压裂施工管理经验。55压裂设备与材料.1压裂泵组555.1.1压裂泵组额定压力应大于最大设计注入压力，额定排量应大于最大设计注入排量。.1.2压裂泵组应采用真空电磁起动器控制，电压超过3300V时应制定专门的安全措施。.1.3压裂泵组应具备压力和流量显示及记录功能，应配备远程监控系统。5.2压裂工具55.2.1压裂管性能应满足GB/T19830的要求，封隔器性能应满足GB/T20970的要求。.2.2NB/T10175密封承压应大于压裂泵组额定压力且留有不小于十分之一的余量。.2.3不动管柱分段水力压裂由孔底到孔口的压裂工具组合一般如图1所示，然后接安全孔口装置，各封隔器间可通过接装压裂管调整间距。524683579标引序号说明：1234567891111——引鞋；——单流阀；——压差滑套；——封隔器1；——投球滑套1；——封隔器2；——投球滑套2；——封隔器3；——投球滑套N；0——封隔器N+1；1——丢手；2——压裂管；3——钻孔或套管。图1不动管柱分段压裂工具组合示意图5.2.4拖动式分段水力压裂由孔底到孔口的压裂工具组合一般如图2所示，然后接安全孔口装置，封隔器间可通过接装压裂管调整间距，一般宜用液压坐封解封的封隔器。35824672标引序号说明：12345678——引鞋；——单流阀；——封隔器——压差滑套；——封隔器——丢手；——压裂管；——钻孔或套管。图2拖动式分段水力压裂工具组合示意图55.3压裂液与支撑剂.3.1服务瓦斯抽采的水力压裂，压裂液选择以不伤害储层为原则，宜选用清水压裂液，可根据地层特性添加一定比例的粘土稳定剂等。55.3.2服务瓦斯抽采之外的压裂宜根据地层特性和施工需要添加稠化剂、降滤失剂等。.3.3压裂用支撑剂应符合SY/T5108技术指标的规定，宜选择低密度支撑剂。6压裂设计66.1方案内容.1.1压裂方案应结合钻孔施工和揭露地层情况进行编制，方案的内容应包括但不限于：编制依据、目的任务、施工设计和安全技术措施等。.1.2施工设计应包括目标层位、钻孔情况、压裂段数量、压裂方式、压裂工具组合、压裂参数、场地布置及工序安排等内容。.1.3压裂施工场地布置应明确压裂泵组、泵组操作台、压裂工具、添加剂及钻机钻具等设备材料的摆放位置，应设置储水仓、供水水路和高压水路等，泵组操作台应与压裂钻孔保持50m以上安全距离。.1.4安全技术措施应对施工不同阶段的人员、设备和场地环境做好安全管控，制定安全风险防控措施，包括应急预案和避险应急措施。6666.2参数要求66.2.1压裂方案中压裂参数应包括压裂注入液量、注入压力和注入排量等。.2.2压裂注入液量应考虑设计压裂的影响范围、煤层厚度、孔隙率等，使用先期压裂试验或同条件压裂数据，或按公式（1）进行计算。ꢀ=ꢁ×式中：Q设计注入液量，单位为立方米（mV设计压裂影响范围的煤层体积，单位为立方米（mΦ煤层孔隙率，%。6.2.3压裂注入压力应采用压裂试验数据，或按公式（2）进行计算。=破+摩+局+水············································式中：P——设计注入压力，单位为兆帕（MPa）；P——目标层破裂压力，单位为兆帕（MPa）；P——施工压裂液所通过管路的摩擦阻力及岩层破裂后延伸摩阻，单位为兆帕（MPa）；PP.2.4压裂注入排量应综合考虑目标煤岩层特点、区域构造情况、设备能力、工艺要求和施工规模等36因素。77压裂准备.1钻孔条件77.1.1压裂钻孔孔口应带压注浆套管固孔，固孔段长度应不小于20m。.1.2孔口套管固孔候凝后应进行耐压试验，耐压试验压力应大于5MPa，憋压时间20min，压力下降0.2MPa为固孔合格。.1.3钻孔应保持平直、孔壁平整，整体应避免较大的偏离。77.2场地条件77777.2.1压裂泵组安装场地应平整、坚实，满足设备运行要求。.2.2压裂供电应采用独立专用的电缆和开关。.2.3压裂场地供水量应不小于注液排量，应设置排水沟、沉淀池等，满足返排液排水要求。.2.4压裂场地、泵组操作台位置均应安设视频监测及直通地面联系电话。.2.550m。7.3施工准备7.3.1压裂施工项目负责人应对施工人员进行压裂施工技术交底，包括作业流程、技术要求、安全技术措施和注意事项等，明确人员职责及作业安排。7.3.2压裂施工项目负责人应组织进行现场施工条件和压裂设备检查，包括：设备场地、供水、供电77.3.3安排专人进行压裂泵组试机，确保设备正常运行、信号传输稳定。.3.4压裂作业具体时间和压裂作业警戒范围应报矿总工程师。88压裂作业.1压裂施工88.1.1压裂作业警戒区拉警示线（带）、挂警戒标志，无关人员严禁入内。.1.2按设计要求连接压裂工具，并将其送入预定位置，同步做好现场记录，附录A给出了压裂工具入孔记录表样式示例，压裂工具全部到位后，安装安全孔口装置（图3所示）。475132486标引序号说明：12345678——压裂管；——高压阀；——投球器；——压裂管测压短节；——压力表；——安全孔口装置；——钻孔孔口；——孔口套管。图3安全孔口装置结构及投球器连接示意图8.1.3压裂泵组与压裂工具之间应采用满足GB/T19830要求的压裂管或满足GB/T3683要求的高压橡胶软管连接，宜选用压裂管连接，连接方式应采用由壬接头。88.1.4封隔器坐封作业，应平稳控制压裂泵增压，严禁急增压或超压作业。.1.5各分段压裂作业，完成封隔器坐封后，应逐步提升压裂泵注入排量，直至到达设计要求注入压力，持续注入，注入液量达到设计液量或达到压裂要求时应即刻停止该段压裂施工。8.1.6压裂过程中，作业人员应认真填写压裂记录表，附录B给出了压裂施工记录表样式示例，详细重点记录。8.1.7当班负责人对作业过程中的异常变化应及时作出反应，当出现危及人身、设备设施安全或影响作业的情况时，应立即启动相应应急措施。.1.8压裂设备出现故障时，应立即停泵，及时关闭孔内压裂管闸阀，高压设备未完全泄压前不应进场检查维修。.1.9压裂过程中若管路出现刺漏、变形、断裂，应立即停泵，及时关闭孔内压裂管闸阀，待完全卸压后进行处理。.1.10矿调度汇报，按要求及时撤出人员。8888.1.11不动管柱分段水力压裂施工一般操作流程：a)操控压裂泵实施压裂工具中各个封隔器的坐封作业；b)增压打开压差滑套，实施钻孔孔底第1段压裂施工；5c)第1段压裂完成后，通过投球器投入1级封堵球，打开第1投球滑套，实施第2段压裂施工；d)第2段压裂完成后，通过投球器投入2级封堵球，打开第2投球滑套，实施第3段压裂施工；e)后续各压裂段依次实施，直至完成全部设计压裂段压裂。8.1.12次序投入各级封堵球，投球器的操作应按产品说明书要求实施。8.1.13拖动式分段水力压裂施工一般操作流程：a)操控压裂泵实施压裂工具双封隔器坐封；b)增压打开压差滑套，实施双封隔器封隔段的压裂施工；c)压裂完成后，按8.2.3要求实施排水卸压作业；d)待压裂管卸压且封隔器充分回缩后，移动压裂工具至下一压裂段位置；e)循环上述操作直至全部设计压裂段完成压裂。8.1.14料及其他需要提醒注意的情况交接清楚。888.1.15压裂施工完成后应及时将压裂数据和记录资料等整理带至地面处理分析。.2压后作业.2.1保压作业，在完成设计的压裂后，关闭孔口压裂管阀门，悬挂警示牌，开始保压，每天观测孔口压力，当压力达到设计要求时保压结束。88.2.2不动管柱分段水力压裂应在各分段全部完成压裂后实施保压。.2.3保压结束或不需保压压裂结束，应进行排水卸压作业。—————排水卸压作业前应确保安全孔口装置完好、排水口防喷措施到位。—有瓦斯的钻孔，安全孔口装置和排水口应通过气水分离装置连接至矿井抽采管路。—排水卸压应通过排水口进行，压裂管压力降为零，排水作业结束。—瓦斯抽采钻孔，排水应遵循孔内低扰动、小流量原则，排水速率宜小于500ml/min。8.2.4排水卸压后，应确保孔外所有高压管路卸压，若有未卸压，应控制管路闸阀通过排水口进行卸8.2.5不同类封隔器应按其产品说明书要求进行卸压操作，应待管路完全卸压且封隔器充分回缩后，实施压裂工具移位。8.2.6完成全部设计压裂段压裂后，应及时退出孔内压裂工具，并将钻孔连接矿井抽采系统或按设计要求处置。9压裂总结容，压裂总结报告提纲示例见附录C。6附（录资料性）A压裂工具入孔记录表样式示例压裂工具入孔记录内容及记录表格式参见表A.1。表A.1孔压裂工具（不动管柱/拖动式）入孔记录表日期编号班次压裂工具工具名记录人：下入深度（m）设计深度（m）规格长度（m）计数/数量（个/根）孔内压裂工具连接示意图注：孔内工具的深度均以工具前端起量；“计数”同组同类工具入孔的计数，画“正”字；“数量”同组工具数量。7附（录资料性）B压裂施工记录表样式示例压裂施工记录内容及记录表样式参见表B.1。表B.1孔压裂施工记录表第压裂段压裂段孔深—m压裂日期年月日班具体操作开泵/停泵/增降压或换挡现场情况（压力变化/巷道渗水/孔口出水/钻场瓦斯/巷帮瓦斯等情况）时间（h/m）压裂泵流量（m3/h）压裂泵压力（MPa）（/变压裂液等）施工人员：记录人：8附（录资料性）C煤矿井下煤岩层分段水力压裂总结提纲示例1项目概述1111.1项目背景.2项目目的.3主要内容.4工作依据23矿井基本情况222.1矿井概况.2地层、构造、煤层.3压裂作业区情况设计情况3.1钻探设计3333.1.1钻探设备.1.2钻进工艺.1.3钻孔轨迹.1.4钻探工程量3.2压裂设计3333.2.1压裂设备.2.2压裂工艺.2.3压裂参数.2.3压裂工程量45施工情况444钻孔施工压裂施工压裂效果结论与建议9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。.10.11.12.13.14.15.16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间不宜过长，否则会导致润滑剂降低性能。5.3钢丝绳生产用润滑剂的技术要求和试验方法钢丝绳生产用润滑剂的通用技术要求和试验方法应符合表2绳生产用润滑剂还应满足表3中滴点和脆点的要求。4NB/SH/T0387—20235NB/SH/T0387—2023表3不同使用环境的钢丝绳生产用润滑剂滴点和脆点的技术要求和试验方法质量指标项目常温寒冷70极寒高温b试验方法-15℃～60℃）a（-℃～℃）30a（-40℃～℃）70a（-20℃～℃）200a（滴点c/℃≥708080220-25GB/T4929