地面煤層氣井壓裂施工設計規(guī)范-編制說明

煤炭行業(yè)標準《地面煤層氣井壓裂施工設計規(guī)范》計劃號：2014-035編制說明《地面煤層氣井壓裂施工設計規(guī)范》編制組二零二零年一月十日

項目主管部門：中國煤炭工業(yè)協(xié)會項目承擔單位及主要參加人員承擔單位：中煤科工集團西安研究院有限公司山西藍焰煤層氣集團有限公司中聯(lián)煤層氣有限責任公司主要參加人：許耀波徐建軍李國富白建平張平《地面煤層氣井壓裂施工設計規(guī)范》（報批稿）編制說明目錄TOC\o"1-2"\h\z\u1工作簡況 11.1任務來源 11.2主要工作 12標準制定的必要性 23標準制定的原則和主要依據(jù) 34標準主要技術內容的制定說明 34.1壓裂施工設計的原則及依據(jù) 34.2壓裂施工方案制定 44.3壓裂施工作業(yè)程序制定 54.4資料錄取與提交 54.5應急措施 64.6健康安全環(huán)保（HSE） 65與其它標準檢索到的關系 66與有關的現(xiàn)行法律、法規(guī)和強制性國家標準的關系 67重大分歧意見的處理經過和依據(jù) 68標準屬性 69貫徹標準的要求和措施建議 61工作簡況1.1任務來源本項目是國家安全生產監(jiān)督管理總局2014年下達的煤炭行業(yè)標準制定計劃，計劃號2014-035。由中煤科工集團西安研究院有限公司、山西晉城無煙煤礦業(yè)集團有限責任公司、中聯(lián)煤層氣有限責任公司三家單位共同承擔。計劃2014年年底完成制定任務。主管部門為中國煤炭工業(yè)協(xié)會，技術歸口單位為全國煤炭標準化技術委員會。1.2主要工作在本標準制定計劃下達前，以及標準制定期間，標準制定組做了大量的前期準備工作及后期整理歸納工作。主要包括：（1）搜集、調研國內相關標準及研究最新動態(tài)，通過網絡、科技查新、標準院標準查新等手段對國內外相關信息進行了查詢。（2）搜集、調研國內各煤層氣開發(fā)建設單位壓裂施工設計的原始資料，走訪、調研壓裂施工設計經驗豐富的單位，并進行了深入討論，汲取了寶貴的意見。（3）與壓裂施工和設計方面的專家進行了深入討論，了解現(xiàn)場壓裂施工對施工設計的特殊要求。（4）通過多年的壓裂施工設計與現(xiàn)場施工，全程跟蹤并分析總結了壓裂施工設計應包含的內容和技術要求。（5）在調研和論證的基礎上編制規(guī)范編寫提綱，按照編制提綱，查閱、參考有關的標準與規(guī)范，結合現(xiàn)場壓裂施工的實際需要，落實各條款的內容，完成初稿的編制。（6）初稿形成后，召集兩次內部專家討論征求意見會議，對主要技術內容進行了討論，充分征詢了壓裂施工設計和施工單位相關專家的意見，在此基礎上形成征求意見稿。（7）對形成的征求意見稿，散發(fā)給煤層氣開發(fā)企業(yè)、壓裂施工單位、壓裂設計單位、高等院校、科研院所及煤層氣專委會等單位，廣泛征求意見。（8）對返回的專家意見進行分類處理，同時又召集一次專家討論意見會議，深入分析研究返回的專家意見，并作出相應的修改，在此基礎上形成送審稿。（9）通過2014年11月21日全國煤炭標準化技術委員會組織的標準審查會和2020年1月3日中國煤炭工業(yè)協(xié)會生產力促進中心組織的標準審查會審查，根據(jù)審查會專家意見形成報批稿。2標準制定的必要性我國的煤層氣資源豐富，勘探開發(fā)煤層氣具有能源、安全、環(huán)保等多重經濟和社會效益，截止目前我國累計施工煤層氣井超過18000口，地面煤層氣年產量超過45億立方米，而且發(fā)展非常迅速，成逐年增加的趨勢。而水力壓裂是煤層氣開發(fā)的關鍵環(huán)節(jié)之一，也是提高煤層氣產量和采收率的重要技術手段，隨著煤層氣開發(fā)的深入推進，現(xiàn)場壓裂施工對設計的規(guī)范性、全面性都提出了更高的要求。目前煤層氣井水力壓裂施工設計一直在參照標準SY/T5836-93《中深井壓裂設計施工作法》和SY/T5289-2008《油、氣、水井壓裂設計與施工及效果評估方法》。同時煤層氣井與油井相比，由于儲層特征和產氣機理的差異，致使壓裂施工方法和壓裂工藝技術有一定的區(qū)別，該標準難以滿足煤層氣井壓裂施工設計需求。目前煤層氣行業(yè)沒有相關的水力壓裂施工設計標準，為了提高煤層氣井壓裂施工成功率和壓裂施工效果，規(guī)范壓裂施工設計作法，急需制定《地面煤層氣井壓裂施工設計規(guī)范》。制定本標準有助于煤層氣井壓裂施工科學設計與規(guī)范施工，提高煤層氣井的開發(fā)效果，促進煤層氣壓裂技術和煤層氣產業(yè)的發(fā)展。3標準制定的原則和主要依據(jù)本標準依據(jù)GB/T1.1-2009《標準化工作導則第I部分：標準的結構和編寫》給出的規(guī)則編寫。本標準制定的原則為本著科學實用、技術可行，內容滿足煤層氣井壓裂施工設計的需要。本標準主要技術內容的確定參照了以下標準和規(guī)范進行編寫：SY/T5107水基壓裂液性能評價方法SY/T5108壓裂支撐劑性能指標及測試推薦方法SY/T5325射孔施工及質量監(jiān)控規(guī)范SY/T5587.5常規(guī)修井作業(yè)規(guī)程SY5727井下作業(yè)安全規(guī)程SY/T6302壓裂支撐劑充填層短期導流能力評價推薦方法SY/T6376壓裂液通用技術條件安監(jiān)總局令第46號煤層氣地面開采安全規(guī)程（試行）4標準主要技術內容的制定說明4.1壓裂施工設計的原則及依據(jù)水力壓裂是煤層氣開發(fā)的關鍵環(huán)節(jié)之一，也是提高煤層氣產量和采收率的重要技術手段，目前煤層氣井的產氣量普遍偏低，因此煤層氣開發(fā)應符合低成本開發(fā)的要求。因此，壓裂施工設計應符合煤層氣領域有關法律、法規(guī)、標準及合同要求；應綜合考慮設備能力、壓裂液性能、工具性能、綜合施工成本控制以及達到的壓裂效果；設計應目的明確、針對性強，符合相關質量、安全和環(huán)保規(guī)范標準等要求。壓裂施工設計應全面綜合分析地質資料、鉆井資料、錄井資料、測井資料、儲層參數(shù)和物性資料、鄰井壓裂資料，提出最優(yōu)的壓裂施工設計方案。4.2壓裂施工方案制定壓裂施工方案是指導現(xiàn)場壓裂施工的依據(jù)，設計方案主要包括壓裂方式、射孔方式、壓裂液、支撐劑、壓裂施工參數(shù)、泵注程序、裂縫監(jiān)測、壓后管理等內容，具體內容的制定說明如下：（1）壓裂方式根據(jù)煤儲層特點和井筒條件、壓裂施工成本、壓裂工藝以及壓裂效果要求，設計壓裂施工方式；對于多煤層如需進行分層壓裂施工時應設計分層方式、分層工具及材料、分隔位置及其相關技術要求，繪制壓裂施工管柱示意圖。（2）射孔根據(jù)地質資料、鉆井資料、錄井資料、測井資料、目標段測試參數(shù)以及壓裂方式等，設計射孔施工方式、射孔井段，如采用聚能射孔彈射孔時還應設計射孔槍和射孔彈型號、射孔方位、布孔方式、孔密、孔數(shù)等參數(shù)，同時還應明確射孔施工質量合格要求。（3）壓裂液根據(jù)煤層儲層溫度及與煤層的配伍性原則、降低壓裂液成本、提高壓裂施工效果以及滿足壓裂工藝要求的原則，設計壓裂液類型、添加劑類型及壓裂液配方方案。（4）支撐劑根據(jù)支撐劑的強度要求、支撐效果、價格要求以及便于壓裂液輸送的原則，設計支撐劑的類型、數(shù)量、粒徑和組合方式。（5）壓裂工藝參數(shù)根據(jù)煤儲層參數(shù)及特點、壓裂液性能、支撐劑參數(shù)、壓裂方式及滿足的產能目標要求，選擇合適的壓裂設計軟件對壓裂工藝參數(shù)進行優(yōu)化，設計施工排量、平均砂比、加砂量、前置液比等參數(shù)，同時還應對施工壓力進行預測，設計施工限壓值。（4）泵注程序泵注程序應包括泵注階段數(shù)、液體性質、階段排量、階段凈液量、階段砂比、階段加砂量、累計液量、累計加砂量、注入時間等參數(shù)及相關技術要求。正式壓裂前如需進行測試壓裂，應編制相應的測試壓裂泵注程序。根據(jù)優(yōu)化的壓裂工藝參數(shù)，結合地質資料及煤儲層參數(shù)，編制合理的泵注程序，通過壓裂模擬軟件進行優(yōu)化計算，建立合理的裂縫剖面結構，形成最優(yōu)泵注程序。（7）裂縫監(jiān)測為了掌握壓裂形成的裂縫形態(tài)和便于修正后期壓裂工藝參數(shù)，應設計合適的裂縫監(jiān)測方法對裂縫長度、高度、方位等參數(shù)進行監(jiān)測，同時還應明確監(jiān)測施工的技術要求和執(zhí)行的相關標準規(guī)范。（8）壓后管理壓裂施工結束以后，應設計壓力監(jiān)測方法及監(jiān)測頻率，壓后放噴應設計合適的放噴點、放噴方式、放噴強度等參數(shù)以及排出液處理要求。4.3壓裂施工作業(yè)程序制定（1）壓前準備壓前準備應包括井場、井筒條件、壓裂液、支撐劑、井下工具、施工設備等施工條件準備、材料數(shù)量準備、工具設備性能特征及技術要求。（2）壓裂施工壓裂施工應包括射孔施工、設備連接、壓裂施工、實時數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控等施工程序和技術要求。（3）壓后作業(yè)壓后作業(yè)應包括壓后放噴控制、壓后作業(yè)工程等作業(yè)程序和技術要求。4.4資料錄取與提交壓裂施工過程中需對技術資料進行錄取，包括每道工序的施工過程、材料添加數(shù)量及施工參數(shù)記錄和圖件錄取、施工單位、負責人和施工時間信息等內容、格式及要求。施工結束后需對資料進行及時提交，包括提交的具體內容、格式、時間限制、提交方式及相關要求。4.5應急措施針對施工過程中出現(xiàn)的通井管柱遇阻、遇卡、施工壓力過高、壓裂管線刺漏、煤層壓不開、煤層壓裂施工砂堵等異常情況，提出相應的應急措施和技術要求。4.6健康安全環(huán)保（HSE）針對施工過程中健康、安全、環(huán)保內容提出健康管理、安全管理和環(huán)境保護措施，還須提出相應的管理技術要求。5與其它標準檢索到的關系至標準編制之日尚未發(fā)現(xiàn)與計劃編制標準相類同或相似的標準。6與有關的現(xiàn)行法律、法規(guī)和強制性國家標準的關系至標準修訂之日尚未發(fā)現(xiàn)與計劃編制標準相沖突的現(xiàn)行法律、法規(guī)和強制性國家標準。該標準為首次制定，是對國內現(xiàn)有煤層氣開發(fā)方面標準的補充完善，可為煤層氣井水力壓裂施工設計提供依據(jù)與指導7重大分歧意見的處理經過和依據(jù)本標準制訂過程中未有重大分歧意見。本標準征求意見稿完成后，于2014年6月向煤層氣開發(fā)單位、壓裂設計單位、壓裂施工單位、高校及科研院所等23個單位43位相關專家發(fā)出了征求意見稿，截止到2014