煤礦井下高壓水力壓裂安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(審查修改稿)

精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業(yè)專心---專注---專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業(yè)ICSFORMTEXT73FORMTEXT點擊此處添加中國標(biāo)準(zhǔn)文獻(xiàn)分類號FORMTEXTDBFORMTEXT50DBFORMTEXT50/FORMTEXTXXXXX—FORMTEXTFORMTEXTFORMTEXT煤礦井下水力壓裂安全技術(shù)規(guī)范FORMTEXTSafetyandTechnicalSpecificationforCoalmineUndergroundHydraulicFracturingFORMTEXTFORMDROPDOWNFORMTEXTFORMTEXTXXXX-FORMTEXTXX-FORMTEXTXX發(fā)布FORMTEXTXXXX-FORMTEXTXX-FORMTEXTXX實施FORMTEXT發(fā)布目次TOC\h\z\t"前言、引言標(biāo)題,1,參考文獻(xiàn)、索引標(biāo)題,1,章標(biāo)題,1,參考文獻(xiàn),1,附錄標(biāo)識,1,一級條標(biāo)題,3"前言煤礦井下高壓水力壓裂是提高煤礦瓦斯抽采率的有效手段，對防治瓦斯事故，促進(jìn)煤礦安全生產(chǎn)有著重要意義。為保障煤礦安全生產(chǎn)和職工人身安全，規(guī)范煤礦井下高壓水力壓裂，特制定本標(biāo)準(zhǔn)。本標(biāo)準(zhǔn)的附錄A、附錄B為資料性附錄。本標(biāo)準(zhǔn)由重慶煤礦安全監(jiān)察局提出，由重慶市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局歸口。本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：重慶市能源投資集團(tuán)科技有限責(zé)任公司。本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人：余模華、張鳳舞、周東平、郭臣業(yè)、唐其武、周聲才、王文春、覃樂、沈大富、魏福生、歐才全、王聯(lián)、張迪、李棟、文世元、唐仁學(xué)、文良兵、何華、孫大發(fā)、黃昌文、何苗、周俊杰、徐濤、陳坤、張翠蘭、何興玲、徐印、龍官波、張正輝。煤礦井下水力壓裂安全技術(shù)規(guī)范范圍本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了煤礦井下水力壓裂的實施條件、工藝技術(shù)、設(shè)備要求及安全保障措施。本標(biāo)準(zhǔn)適用于重慶市行政轄區(qū)煤礦進(jìn)行井下水力壓裂。規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB50471-2008煤礦瓦斯抽采工程設(shè)計規(guī)范AQ1029-2007煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)及檢測儀器使用管理規(guī)范MT49-87煤的堅固性系數(shù)測定方法MT/T661-2011煤礦井下用電器設(shè)備通用技術(shù)條件SY/T6566-2003水力壓裂安全技術(shù)要求防治煤與瓦斯突出規(guī)定（國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局令第19號）煤礦安全規(guī)程（2011）術(shù)語和定義水力壓裂（hydraulicfracturing）在鉆孔內(nèi)以水作為動力，使煤巖體裂隙擴(kuò)展、導(dǎo)通，提高煤巖透氣性的一種措施。壓裂孔（fracturebore）用于水力壓裂的鉆孔。穿層壓裂（throughbedsfracturing）壓裂孔與煤層（巖層）正交或斜交的一種水力壓裂方式。順層壓裂（alongbedsfracturing）壓裂孔與煤層（巖層）平行的一種水力壓裂方式。采煤工作面壓裂（coalfacefracturing）對采煤工作面煤層或頂（底）板實施的一種水力壓裂方式。掘進(jìn)工作面壓裂（roadwayheadfracturing）對掘進(jìn)工作面前方煤巖體實施的一種水力壓裂方式。石門壓裂（crosscutfracturing）石門揭煤過程中對石門前方煤層或頂（底）板實施的一種水力壓裂方式。閉合壓力（closurepressure）作用在裂縫壁面上裂縫閉合的臨界壓力。壓裂管（fracturingstring）封堵在壓裂孔內(nèi)，用于輸送壓裂液的管柱。注水管（waterinjectionstring）連接壓裂管與壓裂泵，用于輸送壓裂液的管柱。壓裂條件煤體結(jié)構(gòu)類型按照破碎程度將煤體劃分為五種類型，不同類型煤體具有不同的壓裂適應(yīng)性，見表1。不同類型煤體結(jié)構(gòu)的壓裂適應(yīng)性煤體結(jié)構(gòu)類型ⅠⅡⅢⅣⅤ壓裂適應(yīng)性適合壓裂可壓裂不適合壓裂其中Ⅰ類：煤體未遭受破壞，原生沉積結(jié)構(gòu)、構(gòu)造清晰；Ⅱ類：煤體遭受輕微破壞，呈碎塊狀，條帶結(jié)構(gòu)和層理仍可被識別；Ⅲ類：煤體遭受中等破壞，呈碎塊狀，原生結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和裂隙系統(tǒng)已不被保存；Ⅳ類：煤體遭受強(qiáng)破壞，呈粒狀；Ⅴ類：煤體破碎成粉狀。煤體硬度按照硬度將煤體劃分為三種類型，不同硬度煤體具有不同的壓裂適應(yīng)性，見表2。煤體硬度與壓裂適應(yīng)性煤體硬度ff＜0.20.2≤f＜0.5f≥0.5壓裂適應(yīng)性不適合壓裂可壓裂適合壓裂煤體硬度測定應(yīng)符合MT49-1987的規(guī)定。地質(zhì)條件頂（底）板為含水層的煤層不宜壓裂。壓裂半徑范圍內(nèi)存在透水型地質(zhì)構(gòu)造的煤巖層不宜壓裂。壓裂方式與壓裂孔布置壓裂分類按壓裂孔與煤層的交切關(guān)系分為穿層壓裂和順層壓裂。穿層壓裂分為單煤層穿層壓裂和多煤層組合壓裂；順層壓裂分為順煤層壓裂和順煤層頂（底）板壓裂。按壓裂與生產(chǎn)工作面的關(guān)系分為采煤工作面壓裂、掘進(jìn)工作面壓裂、石門壓裂壓裂方式選擇嚴(yán)重突出危險地帶不宜采用順煤層壓裂，嚴(yán)重突出危險地帶的鑒定按“防治煤與瓦斯突出規(guī)定”執(zhí)行。石門揭煤應(yīng)采用穿層壓裂，揭近距離煤層群應(yīng)采用多煤層組合壓裂。突出煤層進(jìn)行區(qū)域性預(yù)處理時，煤體f值小于0.5或煤體結(jié)構(gòu)為Ⅲ、Ⅳ類的煤層應(yīng)采用順煤層頂（底）板壓裂。壓裂孔布置壓裂孔開孔位置應(yīng)布置在巖石或煤層完整性較好的地段。穿層壓裂時，壓裂孔開孔位置與壓裂煤層的垂距應(yīng)不小于10m，壓裂孔應(yīng)穿過目標(biāo)煤層。采用水泥砂漿封孔時，封孔段孔徑不小于90mm，終孔孔徑不小于75mm；采用封隔器封孔時，孔徑應(yīng)與封隔器尺寸相匹配。壓裂孔封堵封孔方式可采用水泥砂漿、封隔器或其他經(jīng)驗證有效的封孔方式。封孔方式選擇封孔段巖層較軟、較破碎的壓裂孔宜選用水泥砂漿封孔。水平夾角小于10°的壓裂孔宜選用封隔器或其它經(jīng)驗證有效的封孔方式。封孔段巖層完整性較好宜采用封隔器封孔。水泥砂漿封孔水泥砂漿抗壓強(qiáng)度不小于50MPa。順煤層壓裂封孔長度不小于20m；穿層壓裂孔封孔長度不小于10m，壓裂孔封孔段巖性較差時應(yīng)加大封孔長度。封孔壓裂管管徑不小于25mm，距孔口5m段及注水管承壓能力不小于壓裂泵額定壓力。封隔器封孔采用取巖芯鉆頭或低進(jìn)度高轉(zhuǎn)速鉆進(jìn)方式。本煤層順層壓裂時，封隔器前端距孔口距離不小于20m；穿層壓裂時，封隔器前端距孔口距離不小于10m，壓裂孔封孔段巖性較差應(yīng)加大封孔段長度。必須采取防止反沖措施。采用錨桿或后支撐方式防止反沖，防反沖力必須大于壓裂過程中產(chǎn)生的最大反沖力。最大反沖力按下式計算：式中：Fmax——最大反沖力，kN；D——鉆孔直徑，mm；p——壓裂泵額定注水壓力，MPa；F——封隔器重力沿鉆孔軸方向的分力，kN；仰孔時F為正值，俯孔時F為負(fù)值。壓裂設(shè)備及附件配置壓裂設(shè)備及附件組成壓裂設(shè)備及附件包括壓裂泵、配液箱、壓裂管件及儀器儀表等見圖1；壓裂設(shè)備及附件基本配置見表3。壓裂系統(tǒng)示意圖壓裂設(shè)備及附件基本配置表序號名稱數(shù)量備注1壓裂泵1臺2配液箱1個清水壓裂時不要求3壓裂管匯若干按需要配置4流量計1個5壓力表1個6逆止閥1個7卸載閥1個8視頻儀2個9監(jiān)視屏1個10CH4傳感器2個11H2S傳感器在含硫化氫區(qū)域安裝12監(jiān)測分站1臺13通訊電話1臺壓裂泵組壓裂泵組必須具有“防爆合格證”、“生產(chǎn)許可證”、“檢驗合格證”和“MA”標(biāo)志，額定壓力不小于50MPa，額定流量不小于60m3壓裂泵組應(yīng)達(dá)到以下要求：a）具有顯示與記錄壓力、流量、泵溫等參數(shù)及智能保護(hù)的功能；b）具有自動和手動操作及遠(yuǎn)程控制功能。配液箱配液箱滿足配置壓裂液、支撐劑的要求，容量不小于3m3壓裂管件及儀器儀表壓裂管件承壓不小于壓裂泵額定壓力。壓裂管徑不低于25mm。采用硬質(zhì)壓裂管時應(yīng)配置與之相匹配的連接管件。位于高壓端的儀器儀表承壓能力應(yīng)高于壓裂泵額定壓力。壓裂管件及儀器儀表應(yīng)符合SY/T6566-2003的要求。壓裂液與支撐劑壓裂液壓裂液與煤體、巖層有較好的配伍性，濾失少、低摩阻、低殘渣、易返排。支撐劑支撐劑的選擇應(yīng)綜合考慮煤巖體的巖石力學(xué)性質(zhì)、裂縫的閉合壓力、支撐裂縫的形態(tài)。壓裂施工場地壓裂作業(yè)場地壓裂設(shè)備的安裝場地平整、堅實，能保證設(shè)備的安放和運行。壓裂泵組與壓裂影響區(qū)之間應(yīng)設(shè)立安全風(fēng)門，或距離壓裂孔不小于100m。設(shè)置排水溝，滿足返排液排水要求。通風(fēng)要求壓裂設(shè)備安裝地點設(shè)在通風(fēng)良好的巷道內(nèi)，位于壓裂孔上風(fēng)側(cè)。壓裂設(shè)備安裝巷道按采區(qū)進(jìn)風(fēng)巷要求配風(fēng)，風(fēng)速符合《煤礦安全規(guī)程》（2011）第101條規(guī)定。供水要求供水系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，滿足壓裂要求，供水量不低于60m3供電要求供電系統(tǒng)采用專用的電纜和開關(guān)，穩(wěn)定可靠，供電能力滿足泵組要求。按MT/T661-2011執(zhí)行。監(jiān)測監(jiān)控要求壓裂監(jiān)測監(jiān)控儀器使用應(yīng)符合AQ1029-2007的要求。視頻儀應(yīng)能監(jiān)視壓裂泵站、壓裂管及壓裂孔的情況。壓裂孔所在巷道的回風(fēng)側(cè)分別安裝瓦斯監(jiān)測傳感器，含H2S區(qū)域必須安裝H2S傳感器。壓裂操作地點安設(shè)監(jiān)測分站、監(jiān)視屏及直通調(diào)度室電話。抽采要求在壓裂施工區(qū)安裝連入礦井抽采系統(tǒng)的抽采管路及抽采參數(shù)測定裝置，符合GB50471-2008的要求。壓裂操作要求試壓壓裂前必須進(jìn)行試壓。試壓壓力必須達(dá)到泵的額定壓力，且保持該壓力運行時間不少于10min。壓裂壓裂施工嚴(yán)格按照壓裂設(shè)計進(jìn)行。壓裂過程中實時監(jiān)測泵組運行狀況，記錄壓力和流量數(shù)據(jù)。壓裂過程中連續(xù)觀測壓裂影響區(qū)域內(nèi)的瓦斯變化情況。壓裂結(jié)束后，保壓時間不少于1h。返排返排過程中實時監(jiān)測瓦斯排放情況，巷道瓦斯?jié)舛瘸藁蚺欧帕窟_(dá)到0.5m3壓裂保障工程質(zhì)量保障必須編制專門的壓裂設(shè)計方案，經(jīng)煤炭生產(chǎn)企業(yè)技術(shù)負(fù)責(zé)人審批后方可實施。壓裂設(shè)計方案以一個工作面或一個采區(qū)為單元，方案編寫提綱格式參見附錄A。壓裂施工前必須對通風(fēng)、抽采、供電、供水、排水、通訊、監(jiān)測監(jiān)控、設(shè)備安裝、壓裂孔情況進(jìn)行驗收。壓裂及抽采工程完成后，對壓裂工藝、壓裂效果進(jìn)行分析評估。評估報告編寫提綱格式參見附錄B。安全保障水力壓裂應(yīng)實行遠(yuǎn)程操作，遠(yuǎn)程壓裂操作地點應(yīng)設(shè)在壓裂影響區(qū)之外，可設(shè)在大巷、主石門、井底車場、避險硐室、地面或其它安全場所。壓裂操作地點安裝監(jiān)測分站、監(jiān)視屏、直通調(diào)度室的電話。壓裂操作地點如設(shè)在井下，還應(yīng)配備足夠數(shù)量的自救裝置。進(jìn)入壓裂工作區(qū)的工作人員應(yīng)熟悉避災(zāi)路線及方法。通往壓裂影響區(qū)的各通道按要求設(shè)置警戒或柵欄。壓裂前對設(shè)備及高壓管路系統(tǒng)進(jìn)行全面檢查，確認(rèn)無問題之后，才允許實施壓裂。壓裂實施前，與工作無關(guān)人員全部撤離到警戒區(qū)以外。壓裂泵司機(jī)按特殊工種管理，必須經(jīng)過培訓(xùn)，熟悉設(shè)備性能及安全措施，持證上崗。壓裂期間，必須連續(xù)觀察壓裂區(qū)的瓦斯變化情況，在含硫化氫區(qū)域，還必須連續(xù)觀察硫化氫變化情況；發(fā)現(xiàn)異常情況立即停止壓裂，向礦調(diào)度室匯報。壓裂泵停止工作直到壓力降到0.5MPa以下，方可打開卸壓閥卸壓。壓裂泵停止工作30min后，利用視頻儀全面仔細(xì)觀察現(xiàn)場情況，無異常后由不少于2名救護(hù)隊員進(jìn)入現(xiàn)場，確定現(xiàn)場無異常后，向礦調(diào)度室匯報，宣布壓裂結(jié)束，其他人員方可進(jìn)入。采用封隔器封孔時撤出封隔器的安全措施a）停止壓裂，排液24h后，經(jīng)技術(shù)負(fù)責(zé)人批準(zhǔn)方可撤除封隔器。b）撤除封隔器及高壓管之前，將孔內(nèi)水壓卸至零壓力。c）支撐底座卸載后，發(fā)現(xiàn)壓裂孔內(nèi)仍有高壓瓦斯或水存在時立即停止作業(yè)，打孔卸壓后方可撤除封隔器。d）撤除封隔器的過程中，操作人員不得正對鉆孔，發(fā)現(xiàn)異常立即避險。

（資料性附錄）

壓裂設(shè)計方案編寫提綱A1章、節(jié)層次編號、名稱及主要內(nèi)容前言設(shè)計目的及意義、前期工作及工程背景。礦井概況及壓裂條件礦井基本情況礦井隸屬關(guān)系、地理位置、生產(chǎn)規(guī)模、開采煤層及瓦斯賦存情況。礦井生產(chǎn)系統(tǒng)現(xiàn)狀簡述礦井開拓、開采、通風(fēng)、供水、供電、排水、抽采、監(jiān)測監(jiān)控、通訊系統(tǒng)情況。地質(zhì)特征地層及構(gòu)造地層、構(gòu)造等情況。水文地質(zhì)礦井水文地質(zhì)復(fù)雜程度、主要含水層、礦井水補(bǔ)給源、礦井涌水量等。煤層及頂?shù)装迕簩赢a(chǎn)狀及頂?shù)装鍘r性、煤層破壞類型、煤層硬度等。瓦斯礦井瓦斯等級、賦存參數(shù)、涌出量、突出情況等。地溫、地壓礦井地溫、地壓情況。壓裂區(qū)概況壓裂區(qū)范圍；巷道布置、通風(fēng)、供水、供電、監(jiān)測、通訊、抽采系統(tǒng)情況；工作面作業(yè)情況；壓裂煤層埋深等。壓裂工藝壓裂參數(shù)及壓裂方式根據(jù)煤層物理性質(zhì)、破壞類型、賦存條件、巷道布置等因素選擇壓裂方式。計算破裂壓力。壓裂設(shè)備壓裂泵選型選擇合適的壓力泵，列出所選壓裂泵的技術(shù)參數(shù)。壓裂管確定壓裂管徑，類型，配置管件等。平面布置選擇壓裂設(shè)備布置地點，繪制平面布置圖。壓裂孔壓裂孔布置確定壓裂孔參數(shù)，繪制鉆孔布置圖以及剖面圖。壓裂孔封孔選擇封孔方式，確定封孔工藝，繪制封孔工藝圖。壓裂液與支撐劑壓裂液選擇壓裂液，確定配置要求。支撐劑選擇支撐劑，確定配置要求。壓裂程序確定壓裂操作程序，包括試壓、壓裂、返排。安全措施組織保障措施、安全防護(hù)措施、應(yīng)急救援措施。A2附圖目錄格式及內(nèi)容序號圖紙名稱圖紙編號備注新制采用綜合地質(zhì)柱狀圖通風(fēng)系統(tǒng)圖監(jiān)測監(jiān)控及通訊系統(tǒng)圖供水系統(tǒng)圖供電系統(tǒng)圖壓裂孔布置圖壓裂管線布置圖避災(zāi)路線圖

（資料性附錄）

壓裂效果評估報告編寫大綱B1章、節(jié)層次編號、名稱及主要內(nèi)容概況基本情況壓裂區(qū)概況。壓裂工藝、壓裂設(shè)備、管道等配置情況。壓裂孔布置：壓裂孔參數(shù)、封孔方式、封孔工藝、壓裂孔布置圖。壓裂實施情況壓裂過程：試壓、壓裂、返排。壓裂液、支撐劑的配置。參數(shù)測定：壓力、流量變化情況；瓦斯抽采參數(shù)。出現(xiàn)的問題及處理措施。效果分析壓裂曲線分析；壓裂有效范圍分析；壓裂后抽采效果分析；煤層含水增加量、煤層透氣性、煤體硬度、瓦斯壓力與含量等變化分析。評估結(jié)論及建議起裂壓力、壓裂有效范圍、壓裂后抽采效果。針對壓裂效果及存在的問題提出建議