地面煤層氣井壓裂施工設(shè)計(jì)規(guī)范-編制說明

煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《地面煤層氣井壓裂施工設(shè)計(jì)規(guī)范》計(jì)劃號(hào)：2014-035編制說明《地面煤層氣井壓裂施工設(shè)計(jì)規(guī)范》編制組二零二零年一月十日

項(xiàng)目主管部門：中國煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)項(xiàng)目承擔(dān)單位及主要參加人員承擔(dān)單位：中煤科工集團(tuán)西安研究院有限公司山西藍(lán)焰煤層氣集團(tuán)有限公司中聯(lián)煤層氣有限責(zé)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(shè)計(jì)規(guī)范》（報(bào)批稿）編制說明目錄TOC\o"1-2"\h\z\u1工作簡況 11.1任務(wù)來源 11.2主要工作 12標(biāo)準(zhǔn)制定的必要性 23標(biāo)準(zhǔn)制定的原則和主要依據(jù) 34標(biāo)準(zhǔn)主要技術(shù)內(nèi)容的制定說明 34.1壓裂施工設(shè)計(jì)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(yīng)急措施 64.6健康安全環(huán)保（HSE） 65與其它標(biāo)準(zhǔn)檢索到的關(guān)系 66與有關(guān)的現(xiàn)行法律、法規(guī)和強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系 67重大分歧意見的處理經(jīng)過和依據(jù) 68標(biāo)準(zhǔn)屬性 69貫徹標(biāo)準(zhǔn)的要求和措施建議 61工作簡況1.1任務(wù)來源本項(xiàng)目是國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局2014年下達(dá)的煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定計(jì)劃，計(jì)劃號(hào)2014-035。由中煤科工集團(tuán)西安研究院有限公司、山西晉城無煙煤礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司、中聯(lián)煤層氣有限責(zé)任公司三家單位共同承擔(dān)。計(jì)劃2014年年底完成制定任務(wù)。主管部門為中國煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)，技術(shù)歸口單位為全國煤炭標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)。1.2主要工作在本標(biāo)準(zhǔn)制定計(jì)劃下達(dá)前，以及標(biāo)準(zhǔn)制定期間，標(biāo)準(zhǔn)制定組做了大量的前期準(zhǔn)備工作及后期整理歸納工作。主要包括：（1）搜集、調(diào)研國內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及研究最新動(dòng)態(tài)，通過網(wǎng)絡(luò)、科技查新、標(biāo)準(zhǔn)院標(biāo)準(zhǔn)查新等手段對(duì)國內(nèi)外相關(guān)信息進(jìn)行了查詢。（2）搜集、調(diào)研國內(nèi)各煤層氣開發(fā)建設(shè)單位壓裂施工設(shè)計(jì)的原始資料，走訪、調(diào)研壓裂施工設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)豐富的單位，并進(jìn)行了深入討論，汲取了寶貴的意見。（3）與壓裂施工和設(shè)計(jì)方面的專家進(jìn)行了深入討論，了解現(xiàn)場壓裂施工對(duì)施工設(shè)計(jì)的特殊要求。（4）通過多年的壓裂施工設(shè)計(jì)與現(xiàn)場施工，全程跟蹤并分析總結(jié)了壓裂施工設(shè)計(jì)應(yīng)包含的內(nèi)容和技術(shù)要求。（5）在調(diào)研和論證的基礎(chǔ)上編制規(guī)范編寫提綱，按照編制提綱，查閱、參考有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，結(jié)合現(xiàn)場壓裂施工的實(shí)際需要，落實(shí)各條款的內(nèi)容，完成初稿的編制。（6）初稿形成后，召集兩次內(nèi)部專家討論征求意見會(huì)議，對(duì)主要技術(shù)內(nèi)容進(jìn)行了討論，充分征詢了壓裂施工設(shè)計(jì)和施工單位相關(guān)專家的意見，在此基礎(chǔ)上形成征求意見稿。（7）對(duì)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(shè)計(jì)單位、高等院校、科研院所及煤層氣專委會(huì)等單位，廣泛征求意見。（8）對(duì)返回的專家意見進(jìn)行分類處理，同時(shí)又召集一次專家討論意見會(huì)議，深入分析研究返回的專家意見，并作出相應(yīng)的修改，在此基礎(chǔ)上形成送審稿。（9）通過2014年11月21日全國煤炭標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)組織的標(biāo)準(zhǔn)審查會(huì)和2020年1月3日中國煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)生產(chǎn)力促進(jìn)中心組織的標(biāo)準(zhǔn)審查會(huì)審查，根據(jù)審查會(huì)專家意見形成報(bào)批稿。2標(biāo)準(zhǔn)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(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，截止目前我國累計(jì)施工煤層氣井超過18000口，地面煤層氣年產(chǎn)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(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，也是提高煤層氣產(chǎn)量和采收率的重要技術(shù)手段，隨著煤層氣開發(fā)的深入推進(jìn)，現(xiàn)場壓裂施工對(duì)設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)一直在參照標(biāo)準(zhǔn)SY/T5836-93《中深井壓裂設(shè)計(jì)施工作法》和SY/T5289-2008《油、氣、水井壓裂設(shè)計(jì)與施工及效果評(píng)估方法》。同時(shí)煤層氣井與油井相比，由于儲(chǔ)層特征和產(chǎn)氣機(jī)理的差異，致使壓裂施工方法和壓裂工藝技術(shù)有一定的區(qū)別，該標(biāo)準(zhǔn)難以滿足煤層氣井壓裂施工設(shè)計(jì)需求。目前煤層氣行業(yè)沒有相關(guān)的水力壓裂施工設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，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(shè)計(jì)作法，急需制定《地面煤層氣井壓裂施工設(shè)計(jì)規(guī)范》。制定本標(biāo)準(zhǔn)有助于煤層氣井壓裂施工科學(xué)設(shè)計(jì)與規(guī)范施工，提高煤層氣井的開發(fā)效果，促進(jìn)煤層氣壓裂技術(shù)和煤層氣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。3標(biāo)準(zhǔn)制定的原則和主要依據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)GB/T1.1-2009《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第I部分：標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)和編寫》給出的規(guī)則編寫。本標(biāo)準(zhǔn)制定的原則為本著科學(xué)實(shí)用、技術(shù)可行，內(nèi)容滿足煤層氣井壓裂施工設(shè)計(jì)的需要。本標(biāo)準(zhǔn)主要技術(shù)內(nèi)容的確定參照了以下標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行編寫：SY/T5107水基壓裂液性能評(píng)價(jià)方法SY/T5108壓裂支撐劑性能指標(biāo)及測試推薦方法SY/T5325射孔施工及質(zhì)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(dǎo)流能力評(píng)價(jià)推薦方法SY/T6376壓裂液通用技術(shù)條件安監(jiān)總局令第46號(hào)煤層氣地面開采安全規(guī)程（試行）4標(biāo)準(zhǔn)主要技術(shù)內(nèi)容的制定說明4.1壓裂施工設(shè)計(jì)的原則及依據(jù)水力壓裂是煤層氣開發(fā)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，也是提高煤層氣產(chǎn)量和采收率的重要技術(shù)手段，目前煤層氣井的產(chǎn)氣量普遍偏低，因此煤層氣開發(fā)應(yīng)符合低成本開發(fā)的要求。因此，壓裂施工設(shè)計(jì)應(yīng)符合煤層氣領(lǐng)域有關(guān)法律、法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)及合同要求；應(yīng)綜合考慮設(shè)備能力、壓裂液性能、工具性能、綜合施工成本控制以及達(dá)到的壓裂效果；設(shè)計(jì)應(yīng)目的明確、針對(duì)性強(qiáng)，符合相關(guān)質(zhì)量、安全和環(huán)保規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)等要求。壓裂施工設(shè)計(jì)應(yīng)全面綜合分析地質(zhì)資料、鉆井資料、錄井資料、測井資料、儲(chǔ)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(shè)計(jì)方案。4.2壓裂施工方案制定壓裂施工方案是指導(dǎo)現(xiàn)場壓裂施工的依據(jù)，設(shè)計(jì)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(nèi)容，具體內(nèi)容的制定說明如下：（1）壓裂方式根據(jù)煤儲(chǔ)層特點(diǎn)和井筒條件、壓裂施工成本、壓裂工藝以及壓裂效果要求，設(shè)計(jì)壓裂施工方式；對(duì)于多煤層如需進(jìn)行分層壓裂施工時(shí)應(yīng)設(shè)計(jì)分層方式、分層工具及材料、分隔位置及其相關(guān)技術(shù)要求，繪制壓裂施工管柱示意圖。（2）射孔根據(jù)地質(zhì)資料、鉆井資料、錄井資料、測井資料、目標(biāo)段測試參數(shù)以及壓裂方式等，設(shè)計(jì)射孔施工方式、射孔井段，如采用聚能射孔彈射孔時(shí)還應(yīng)設(shè)計(jì)射孔槍和射孔彈型號(hào)、射孔方位、布孔方式、孔密、孔數(shù)等參數(shù)，同時(shí)還應(yīng)明確射孔施工質(zhì)量合格要求。（3）壓裂液根據(jù)煤層儲(chǔ)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(shè)計(jì)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(qiáng)度要求、支撐效果、價(jià)格要求以及便于壓裂液輸送的原則，設(shè)計(jì)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(chǔ)層參數(shù)及特點(diǎn)、壓裂液性能、支撐劑參數(shù)、壓裂方式及滿足的產(chǎn)能目標(biāo)要求，選擇合適的壓裂設(shè)計(jì)軟件對(duì)壓裂工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，設(shè)計(jì)施工排量、平均砂比、加砂量、前置液比等參數(shù)，同時(shí)還應(yīng)對(duì)施工壓力進(jìn)行預(yù)測，設(shè)計(jì)施工限壓值。（4）泵注程序泵注程序應(yīng)包括泵注階段數(shù)、液體性質(zhì)、階段排量、階段凈液量、階段砂比、階段加砂量、累計(jì)液量、累計(jì)加砂量、注入時(shí)間等參數(shù)及相關(guān)技術(shù)要求。正式壓裂前如需進(jìn)行測試壓裂，應(yīng)編制相應(yīng)的測試壓裂泵注程序。根據(jù)優(yōu)化的壓裂工藝參數(shù)，結(jié)合地質(zhì)資料及煤儲(chǔ)層參數(shù)，編制合理的泵注程序，通過壓裂模擬軟件進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，建立合理的裂縫剖面結(jié)構(gòu)，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(yīng)設(shè)計(jì)合適的裂縫監(jiān)測方法對(duì)裂縫長度、高度、方位等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測，同時(shí)還應(yīng)明確監(jiān)測施工的技術(shù)要求和執(zhí)行的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。（8）壓后管理壓裂施工結(jié)束以后，應(yīng)設(shè)計(jì)壓力監(jiān)測方法及監(jiān)測頻率，壓后放噴應(yīng)設(shè)計(jì)合適的放噴點(diǎn)、放噴方式、放噴強(qiáng)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(zhǔn)備壓前準(zhǔn)備應(yīng)包括井場、井筒條件、壓裂液、支撐劑、井下工具、施工設(shè)備等施工條件準(zhǔn)備、材料數(shù)量準(zhǔn)備、工具設(shè)備性能特征及技術(shù)要求。（2）壓裂施工壓裂施工應(yīng)包括射孔施工、設(shè)備連接、壓裂施工、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控等施工程序和技術(shù)要求。（3）壓后作業(yè)壓后作業(yè)應(yīng)包括壓后放噴控制、壓后作業(yè)工程等作業(yè)程序和技術(shù)要求。4.4資料錄取與提交壓裂施工過程中需對(duì)技術(shù)資料進(jìn)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(fù)責(zé)人和施工時(shí)間信息等內(nèi)容、格式及要求。施工結(jié)束后需對(duì)資料進(jìn)行及時(shí)提交，包括提交的具體內(nèi)容、格式、時(shí)間限制、提交方式及相關(guān)要求。4.5應(yīng)急措施針對(duì)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(yīng)的應(yīng)急措施和技術(shù)要求。4.6健康安全環(huán)保（HSE）針對(duì)施工過程中健康、安全、環(huán)保內(nèi)容提出健康管理、安全管理和環(huán)境保護(hù)措施，還須提出相應(yīng)的管理技術(shù)要求。5與其它標(biāo)準(zhǔn)檢索到的關(guān)系至標(biāo)準(zhǔn)編制之日尚未發(fā)現(xiàn)與計(jì)劃編制標(biāo)準(zhǔn)相類同或相似的標(biāo)準(zhǔn)。6與有關(guān)的現(xiàn)行法律、法規(guī)和強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系至標(biāo)準(zhǔn)修訂之日尚未發(fā)現(xiàn)與計(jì)劃編制標(biāo)準(zhǔn)相沖突的現(xiàn)行法律、法規(guī)和強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)為首次制定，是對(duì)國內(nèi)現(xiàn)有煤層氣開發(fā)方面標(biāo)準(zhǔn)的補(bǔ)充完善，可為煤層氣井水力壓裂施工設(shè)計(jì)提供依據(jù)與指導(dǎo)7重大分歧意見的處理經(jīng)過和依據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)制訂過程中未有重大分歧意見。本標(biāo)準(zhǔn)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(shè)計(jì)單位、壓裂施工單位、高校及科研院所等23個(gè)單位43位相關(guān)專家發(fā)出了征求意見稿，截止到2014