国家标准 GB/T40545一2021 煤层气井压裂作业导则 Guidelinesofhydraliefracturingforeoalhedmethanewell 2021-08-20发布 2022-03-01实施国家市场监督管理总局发布国家标涯花警理委员会国家标准
GB/40545一2021 目次前言范围 2 规范性引用文件术语和定义资料收集压裂作业方案设计 5.1设计的一般性要求 5.2压裂液的优选支撑剂的优选 5,3 5.4方案及施工参数优化 5.5设计书施工准备井场 6l 6.2井筒 6.3压裂井口 6.！设备与管汇 6.5压裂液 6.6支撑剂 6.7现场检验仪器仪表 6.8应急预案现场施工 7.1现场组织 7.2试压 7.3施工施工后管理 8.1测压降及其他测试 8.2排液 8.3探砂面、冲砂 8.4资料采集质量,健康,安全与环保 9.1质量控制 9.2安全要求 9.3健康及环保要求
GB/T40545一202 10施工总结与验收 10.1资料汇总 0.2压后评价 0.3总结报告 10.4施工验收附录A资料性压裂作业方案设计书格式附录B资料性压裂作业方案设计预案表格附录C资料性现场质量控制表
GB/40545一2021 前言本文件按照GB/T1.1一2020<标准化工作导则第1部分;标准化文件的结构和起草规则》的规定起草请注意本文件的某些内容可能涉及专利本文件的发布机构不承担识别专利的责任本文件由煤炭工业协会提出本文件由全国煤炭标准化技术委员会(sAC/TC42)归口本文件起草单位:中联煤层气有限责任公司、石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院、中煤科工集团西安研究院有限公司、中海油田服务股份有限公司本文件主要起草人:李丹琼、朱光辉、贺甲元、杨刚、胡滨、孙晗森、傅小康、张培河、张守仁,吴见、张平、张健、降文萍、张政和、王杏尊、夏日桂、孔鹏、程璐
GB/40545一2021 煤层气井压裂作业导则范围本文件规定了煤层气井压裂作业的资料收集、压裂作业方案设计、施工准备、,现场施工、施工后管理,质量、健康、安全与环保,施工总结与验收等内容本文件适用于煤层气直井、定向井压裂作业,对于水平井等其他井型可参照执行规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 AQ1081煤层气地面开采防火防爆安全规程 NB/T10034煤层气藏用水基压裂液性能评价方法 NB/T10038煤层气井小型压裂测试设计及评价规范 NB/T14023页岩支撑剂充填层长期导流能力测定推荐方法 SY/T5108水力压裂和砾石充填作业用支撑剂性能测试方法 5325射孔作业技术规范套管柱试压规范 SY 5467 sY/T5587.5常规修井作业规程第5部分;井下作业井简准备 SY /T 5587.9常规修井作业规程第9部分;换井口装置 5727井下作业安全规程 SY/T5952油气水井井下工艺管柱工具图例 SY/T6270石油天然气钻采设备固井、压裂管汇的使用与维护 SY/T6302压裂支撑剂导流能力测试方法术语和定义本文件没有需要界定的术语和定义资料收集资料收集包括但不限于;地质概况、钻井及完井资料,录井资料,测井资料、煤心及岩心分析资料、煤层与顶底板地应力及岩石力学参数测试资料、地下流体资料、煤层测试资料、周边井压裂施工资料、生产: 动态、井场附近的村庄,水源及邻近煤矿开发情况等压裂作业方案设计 5.1设计的一般性要求 5.1.1明确提出设计目的
GB/T40545一202 5.1.2井筒应满足压裂施工要求 5.1.3压裂液,支撑剂与压裂工艺参数应进行优化 5.1.4制定压裂施工全过程质量控制及配套措施 5.1.5制定健康,安全、环保保障措施 5.2压裂液的优选 5.2.1压裂液的类型及配方应根据压裂目的层的温度、物性、敏感性、岩心伤害实验结果,结合压裂工艺,改造目的、储层保护的要求确定 5.2.2压裂液性能测试及优选按照NB/T10034的要求执行 5.3支撑剂的优选 5.3.1支撑剂的性能评价及优选,综合考虑压裂储层的有效闭合压力、杨氏模量、支撑剂短期导流能力和长期导流能力等因素结合预测的压裂井产量指标、稳产期指标和经济指标等进行优选 5.3.2支撑剂基础性能测试应按照sY/T5108执行 5.3.3支撑剂短期导流能力测试应按照SY/T6302执行 5.3.4支撑剂长期导流能力测试应按照NB/T14023执行 5.4方案及施工参数优化 5.4.1方案优化 5.4.1.1压裂层段优选及射孔方式的优化综合考虑煤层与顶底板的地应力差及距水层断层的距离和分层起裂点的合理分布等因素,优选压裂井段及优化射孔方式 5.4.1.2压裂注入方式优选及最大排量的确定根据油套管钢级、尺寸、壁厚及抗内压等数据,优选合适的压裂注人方式的原则根据煤层及井筒条件,且满足改造要求 a b) 选择压裂方式,应安全,环保、简便确定是否下封隔器,选择满足施工的管柱及井口装置,并进行强度校核,以确保施工安全,管柱 c 示意图按照sY/T5952执行,模拟不同排量下的井口压力,落实最大的注人排量; 综合各项数据和信息,优选满足施工的注人方式 d 5.4.2参数优化注入排量 5.4.2.1 综合考虑煤层力学性质、煤层厚度,煤层结构、压裂液性能,施工规模、工艺要求、注人方式,压裂管柱及井口装置承压能力、裂缝延伸等因素,结合软件模拟结果,优化落实不同阶段施工注人排量 5.4.2.2前置液量根据储层条件、液体性能及邻井施工情况,并结合软件模拟结果,优化确定前置液量 5.4.2.3 支撑剂量根据煤层厚度、井网布置情况及地质要求,并,结合软件模拟优化的支撑缝几何参数和导流能力,确
GB/40545一2021 定支撑剂量 5.4.2.4砂比综合地质条件、煤层物性、煤岩力学性质、施工参数、支撑剂性质、压裂液中携砂液的携砂性能等因素,并结合软件模拟优化结果,设计具体施工过程中的砂比 5.4.2.5顶替液量顶替液量为注人管柱井口至压裂储层顶部体积、压裂储层顶部至注人管柱底部间的套管体积及地面注人管线的容积之和 5.4.2.6泵注程序综合考虑施工安全,设备能力、压裂液性能、支撑缝剖面等因素确定 5.5设计书设计书参照附录A 施工准备 6.1井场井场布局应满足施工车辆进出、设备和各类储罐摆放要求井场地面平整坚实,满足压裂施工准备和施工期间的应用要求 6.2井筒通井、刮削、洗井、试压,射孔等按照设计进行通井、刮削洗井应按sY/T5587.5的规定执行,试压应符合sY/T5467的规定,射孔应符合sY/T5325的规定,起下管柱应符合sY/T5727的规定 6.3压裂井口压裂井口安装应符合SY/T5587.9的规定 6.4设备与管汇 6.4.1所有压裂设备在施工前应进行检查,确保压裂施工设备性能良好 6.4.2施工前应对压裂车的超压保护装置进行检测,确保其灵活可靠 6.43施工前,需对压力计(压力传感器入,流量计和密度计进行校对,液体及支撑剂的计量误差要求应小于5%,压力误差应小于1.5%;要求仪表车应以秒为单位、同步准确地记录全套数据,并保证施工全过程各数据信道及与其相关软件的连接畅通无故障 6.4.4压力传感器应安装在高压管线或井口上,不准许安装在高压管汇与压裂泵之间 6.4.5压裂车正常运行时上水效率应大于85%,混砂车供液能力应达到0.3MPa0.5MPa 6.4.6施工过程中的供液能力不小于设计最大排量,供砂能力不小于设计最大加砂浓度 6.4.7施工过程中应保证施工相关通讯畅通及时 6.4.8高压管汇安装与维护应符合sY/T6270的规定 6.5压裂液 6.5.1摆好液罐,并进行编号,要求闸门灵活,无漏水现象
GB/T40545一202 6.5.2压裂液罐清洗干净,无杂质 6.5.3配液前备足清水,配液用水符合压裂液配方要求 6.5.4按设计配方和用量配制压裂液,在正式施工前,现场取小样进行测试,其性能指标应符合压裂作业方案设计要求 6.6支撑剂 6.6.1砂罐车或其他储存支撑剂的设备内部应清洁干净,无异物 6.6.2现场取支撑剂小样筛析,支撑剂规格、数量、清洁程度、干燥程度等应符合压裂作业方案设计要求 6.6.3支撑剂备用量符合压裂作业方案设计要求 6.7现场检验仪器仪表按压裂作业方案设计要求准备必需的符合现场性能要求的检验仪器仪表 6.8应急预案压裂施工前应制定应急处理预案,如井口压力异常变化.砂堵,地面管线刺漏、泵车等设备故障,注人管柱脱落等建议预案内容不少于附录B中表B.1所列项现场施工 7.1现场组织 7.1.1施工前应对施工人员进行技术交底,并召开施工安全会议,按压裂作业方案设计要求严格分工 7.1.2启泵,切换泵,井口闸门倒换等关键工序及液体供给、砂供给,外围安全警戒等关键岗位需专人负责,确保施工质量 7.2试压按设计要求对地面高压管线和井口装置(压裂头)进行试压试压值应大于预计的最高施工压力,但不应超过额定工作压力 7.3施工 7.3.1小型压裂按照压裂作业方案设计中的小型测试压裂程序进行施工,按照NB/T10038的规定执行 7.3.2主压裂按照压裂作业方案设计中的主压裂泵注程序进行施工 8 施工后管理 8.1测压降及其他测试按设计要求进行测压降及其他测试
GB/40545一2021 8.2排液压裂施工结束后,按压裂作业方案设计要求返排 8.3探砂面、冲砂排液停喷后,探砂面,按设计要求进行冲砂作业,探砂面、冲砂作业要求应符合Y/T5587.5的规定 8.4资料采集按压裂作业方案设计要求进行资料采集质量、,健康、安全与环保 g.1质量控制 9.1.1施工前质量控制 9.1.1.1开展压裂液各添加剂质量检验和水质化验,并提供合格报告 9.1.1.2对配液加料程序进行质量监督 g.1.1.3开展压裂液现场简易性能测试 g.1.1.4提供支撑剂质量检验报告 g.1.1.5人井材料检测基本信息见附录C表C.1. 9.1.2施工中质量控制 9.1.2.1现场测试工作按照设计执行 g.1.2.2对加砂程序进行质量控制,确保加砂量,加砂程序与设计一致 g.1.2.3对压裂施工过程进行监测,出现异常情况时,调整施工参数 9.1.3施工后质量控制 g.1.3.1按照压裂作业方案设计,做好返排工作,注意返排过程中的压降与出砂控制 9.1.3.2根据设计,开展液体参数测试和返排时间记录等工作,并开展相应分析 g.1.3.3准确记录返排过程中返排液量,出砂量、吐煤粉量等各项数据 g.2安全要求 9.2.1《煤层气地面开采安全规程(试行)》给出了煤层气地面开采的规则和流程,安全要求按AQ1081 的规定执行 9.2.2在施工现场,应设置醒目的安全警示标志,并设置警戒线,不准许非施工人员进人高压区,同时应制定相应的应急逃生路线及疏散人群预案 9.2.3其他安全要求,应按SY/T5727的规定执行 9.3健康及环保要求 9.3.1压裂液、洗井液等不应随意排放,应妥善处理,确保不污染环境 9.3.2按AQ1081的要求配备必要的防护装备,防止有毒有害气体,刺激性物质及噪声对人体造成伤害
GB/T40545一202 9.3.3压裂施工结束后,对作业井场进行平整、复原,落地材料进行回收 9.3.4放喷时做好防护措施,不应造成环境污染 10施工总结与验收 0.1资料汇总 10.1.1设计书包括压裂作业方案设计书和射孔施工设计书等 0.1.2分析实验报告包括水源分析报告、压裂液室内评价报告、压裂液各种添加剂检验报告以及压裂支撑剂室内评价报告等 10.1.3压裂施工资料包括小狠压裂施工数蝎及曲线,主压裂施工数撒及曲线等 0.2压后评价 0.2.1质量优良质量优良需满足以下条件人井材料的质量符合压裂作业方案设计要求 a b)实际加砂量大于设计量的90% 无工程事故、无环境污染事故、无安全事故 c 10.2.2质量合格质量合格需满足以下条件人井材料的质量符合压裂作业方案设计要求 a b) 实际加砂量不小于设计量的80% 无重大工程事故、无重大环境污染事故,无一般安全事故 c 0.2.3质量不合格达不到合格要求的,质量不合格 10.3总结报告总结报告应包括以下内容;压前作业施工总结、压裂作业施工总结和小型压裂分析总结等 10.4施工验收应分别对施工准备,现场施工,施工后管理等作业内容分项进行验收
GB/40545一2021 附录 A 资料性) 压裂作业方案设计书格式 A.1压裂作业方案设计书封面及审批页图A.1给出了压裂作业方案设计书封面格式区块井压裂作业方案设计 -号煤层) 设计单位年月日图A.1压裂作业方案设计书封面格式表A.1给出了压裂作业方案设计书审批页格式
GB/T40545一2021 表A.1压裂作业方案设计书审批页格式设计审核审批意见设计人设计单位审核意见年审核人日设计单位审批意见年月日审批人: 建设单位审批意见年审批人月日
GB/40545一2021 A.2设计书内容提纲图A.2给出了压裂作业方案设计书内容提纲目的及依据 1. 目的 1.2依据压裂施工井基础数据压裂方案及施工参数 3.1压裂工艺 3.2压裂井段 3.3注人方式 3.4压裂井口 3.5施工排量 3.6支撑剂类型、粒径,用量 3,7压裂液类型、用量 3.8施工最高限压 3.9压裂泵注程序施工准备 4. 开工准备 4.2安装井口 4.3通井 4.4洗井 4.5井筒试压 4.6射孔 4.7安装压裂井口 4.8设备准备 4.9支撑剂准备 4.10压裂液准备压裂作业 5.1现场交底 5.2高压管汇及井口试压 5.3压裂施工压后放喷排液质量安全环保要求压裂管柱示意图图A.2压裂作业方案设计书内容提纲 A.3相关表格表A.2一表A.6给出了压裂施工井基础数据
GB/T40545一2021 表A.2基本数据联人油补距井别 m 地理位置构造位置目的层开钻日期完钻日期完钻井深完井日期 m 人工井底(砂面水泥返深 m nm 井身结构井眼轨迹井身质量表A.3套管情况外径套管下深抗内压强度水泥返深内径壁厚钢级套管名称固井质量 MPa mmm mmm mm mm m 短套管位置 m 表A.4测井解释成果表渗透率解释井段厚度电阻率声波时差体积密度自然伽马孔隙度层位层号岩性 % Qm 4s/m g/cm API ×10-*4m' 结果 m m 表A.5煤层及顶底板参数含气量气饱和度含" m'/t 原始地层压力地层温厦 MPa 井段厚度顶板 m mm 顶板岩性描述井段厚度底板底板岩性描述 10
GB/T40545一2021 表A.6煤层射孔数据发射率井段厚度孔惰实射孔数相位角层位层号枪型弹型孔/m 孔表A.7给出了压裂泵注程序表A.7加砂泵注程序表净液阶段总液砂浓阶段累计阶段累计支撑支撑砂比排量液量量度阶段量砂量砂量时间时间剂类剂目备注 lm'/min叫型 m mm” m m m" min min 数 kg/m" 前置液前置液携砂液携砂液携砂液顶替液累计说明: 表A.8给出了设备准备表表A.8设备准备序号单位数量负责单位设备名称 ××型压裂井口 ××型系车混砂车仪表车高压管汇车低压管汇车砂罐水罐车压裂液罐表A.9给出了支撑剂准备表 11
GB/T40545一2021 表A.9支撑剂准备粒径数量类型 mm m 表A.10给出了压裂液准备表表A.10压裂液准备名称单位数量 12
GB/40545一2021 附录 B 资料性) 压裂作业方案设计预案表格表B.1给出了压裂作业方案设计的应急预案表格表B.1应急预案序号现场情况原因及处理预案负责人及单位联系方式井口刺漏主压车故障混砂车故障仪表车故障液罐故障砂罐故障高低压管汇故障泵压高,排量不能满足设计要求井口压力快速上升封隔器失封 10 管柱失效 1l1 12 砂堵 13 人员安全情况 13
GB/T40545一2021 附录 C 资料性) 现场质量控制表表c.1给出了压裂施工现场质量控制表表c.1入井材料检测报告序号材料名称检测日期检测结果检测依据 10 14
GB/40545一2021 参考文献 [1]煤层气地面开采安全规程(试行)(国家安全生产监督管理总局[2012]第46号 15

煤层气井压裂作业导则GB/T40545-2021解析

近年来，随着煤层气行业的快速发展，煤层气井压裂技术已经成为提高产能、改善开采条件的重要手段之一。而在煤层气井压裂作业中，科学规范的作业流程和安全管理显得尤为重要。

针对这一问题，国家标准化管理委员会于2021年3月发布了《煤层气井压裂作业导则》（GB/T40545-2021），该导则从压裂前期准备、压裂施工、压裂后期治理等多个方面，制定了一系列科学可行的规范要求，以保证煤层气井压裂作业的安全、高效实施。

一、压裂前期准备

作为一个大型的施工技术，煤层气井压裂作业需要充分准备。导则中对于压裂前期准备提出了以下具体要求：

进行充分的场地勘察和现场环境评估，制定相应的施工方案。
对相关设备进行检查、维修、保养，确保施工设备完好无损。
制定并评审安全生产方案，建立健全的安全防护措施，确保施工过程中安全稳定。

二、压裂施工

在正式进行压裂施工前，必须对井筒进行处理，以保证压裂液能够顺畅地进入目标煤层。同时，在施工过程中需要严格按照操作规程进行，确保施工质量和安全可控。

对井筒进行清洗、除杂和封堵等处理，使得压裂液能够有效地渗入目标煤层中。
根据不同的情况，选择合适的压裂液、压裂参数和压裂技术，确保施工质量和效果。
严格按照导则中规定的操作流程进行施工，确保施工过程可控、安全。

三、压裂后期治理

在压裂施工完成后，仍需对井筒进行处理和监测，以确认压裂效果，并及时采取调整措施，确保煤层气井的稳定产出。

对井筒进行清洗和维护，消除压裂残留物，排放井下积液。
实时监测压裂效果，采取相应的调整措施，确保煤层气井的稳定产出。
在煤层气井压裂作业中，遵循科学规范的作业流程和安全管理至关重要。GB/T40545-2021的发布为煤层气井压裂作业提供了可靠的技术标准和参考依据。
然而，在实际施工中，不同地区、不同条件下的煤层气井压裂作业还会存在各种复杂问题。因此，我们需要持续优化和完善煤层气井压裂作业的技术标准和规范，以满足不同场景下的需求。