书 书 书犐犆犛 ７３ ． ０２０ 犆犆犛犇 １５ 中华人民共和国国家标准 犌犅 ／ 犜 ４１１６４ — ２０２１ 碎软低渗煤层顶板水平井分段压裂技术规范 犛狆犲犮犻犳犻犮犪狋犻狅狀狊狋犲犮犺狀狅犾狅犵狔犳狅狉犿狌犾狋犻狊狋犪犵犲犳狉犪犮狋狌狉犻狀犵犻狀犺狅狉犻狕狅狀狋犪犾狑犲犾犾狑犻狋犺犻狀狉狅狅犳狅犳犫狉狅犽犲狀狊狅犳狋犪狀犱犾狅狑狆犲狉犿犲犪犫犻犾犻狋狔犮狅犪犾狊犲犪犿 　 ２０２１  １２  ３１ 发布 ２０２２  ０７  ０１ 实施 国家市场监督管理总局 国家标准化管理委员会 发布书 书 书目 　　 次 前言 Ⅲ ………………………………………………………………………………………………………… １ 　 范围 １ ……………………………………………………………………………………………………… ２ 　 规范性引用文件 １ ………………………………………………………………………………………… ３ 　 术语和定义 １ ……………………………………………………………………………………………… ４ 　 分段压裂方案设计 ２ ……………………………………………………………………………………… ５ 　 分段压裂施工作业 ４ ……………………………………………………………………………………… ６ 　 压裂效果评价 ５ …………………………………………………………………………………………… 附录 Ａ （ 资料性 ） 　 煤层气水平井压裂方案设计附表格式 ７ ……………………………………………… 附录 Ｂ （ 资料性 ） 　 煤层气水平井压裂施工设计书编写提纲 １１ …………………………………………… 附录 Ｃ （ 资料性 ） 　 煤层气水平井压裂施工总结报告编写提纲 １２ ………………………………………… Ⅰ 犌犅 ／ 犜 ４１１６４ — ２０２１ 前 　　 言 　　 本文件按照 ＧＢ ／ Ｔ１．１ — 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 。 本文件由中国煤炭工业协会提出 。 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 ： 中煤科工集团西安研究院有限公司 。 本文件主要起草人 ： 许耀波 、 张培河 、 张群 、 杜新锋 、 降文萍 、 郑玉柱 、 吴静 、 徐建军 、 王晶 、 杜志强 、 巩泽文 、 朱文侠 。 Ⅲ 犌犅 ／ 犜 ４１１６４ — ２０２１ 碎软低渗煤层顶板水平井分段压裂技术规范 １ 　 范围 本文件规定了用于抽采煤层气的煤层顶板水平井分段压裂方案设计 、 施工作业以及压裂效果评价的要求 。 本文件适用于碎软低渗煤层的煤层顶板水平井分段压裂 ， 其他煤体结构煤层的水平井或煤层底板水平井分段压裂可参照使用 。 ２ 　 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 。 ＮＢ ／ Ｔ１４００２．２ 　 页岩气 　 储层改造 　 第 ２ 部分 ： 工厂化压裂作业技术规范 ＮＢ ／ Ｔ１４００２．４ 　 页岩气 　 储层改造 　 第 ４ 部分 ： 水平井泵送桥塞  射孔联作技术推荐作法 ＮＢ ／ Ｔ１４００２．５ 　 页岩气 　 储层改造 　 第 ５ 部分 ： 水平井钻磨桥塞作业要求 ＳＹ ／ Ｔ５１０７ 　 水基压裂液性能评价方法 ＳＹ ／ Ｔ５１０８ 　 水力压裂和砾石充填作业用支撑剂性能测试方法 ＳＹ ／ Ｔ５２８９ 　 油 、 气 、 水井压裂设计与施工及效果评估方法 ＳＹ ／ Ｔ５５８７．５ 　 常规修井作业规程 　 第 ５ 部分 ： 井下作业井筒准备 ＳＹ ／ Ｔ５７２７ 　 井下作业安全规程 ＳＹ ／ Ｔ６２５３ 　 水平井射孔作业技术规范 ＳＹ ／ Ｔ６３０２ 　 压裂支撑剂导流能力测试方法 ＳＹ ／ Ｔ６６１０ 　 硫化氢环境井下作业场所作业安全规范 ＳＹ ／ Ｔ６６９０ 　 井下作业井控技术规程 ＳＹ ／ Ｔ７０１４ 　 分段压裂工具 ＳＹ ／ Ｔ７３７２ 　 微地震地面监测技术规程 ３ 　 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件 。 ３ ． １ 　 碎软低渗煤层 　 犫狉狅犽犲狀狊狅犳狋犪狀犱犾狅狑狆犲狉犿犲犪犫犻犾犻狋狔犮狅犪犾狊犲犪犿 在地质构造运动的作用下 ， 煤层发生搓揉 、 挤压和变形 ， 煤体结构被破坏呈碎块状 、 碎粒状 、 粉末状 、 鳞片状 ， 且在上覆地层作用下被压实 ， 致使渗透率较低的煤层 。 ３ ． ２ 　 顶板水平井 　 犺狅狉犻狕狅狀狋犪犾狑犲犾犾狑犻狋犺犻狀狉狅狅犳 水平段井眼轨迹部署在煤层顶板岩层中的水平井 。 １ 犌犅 ／ 犜 ４１１６４ — ２０２１ ３ ． ３ 　 水平井定向射孔 　 犱犻狉犲犮狋犻狅狀犪犾狆犲狉犳狅狉犪狋犻狅狀狅犳犺狅狉犻狕狅狀狋犪犾狑犲犾犾 在煤层顶板或底板岩层水平井中按预定角度向煤层方向进行射孔 。 ３ ． ４ 　 顶板水平井分段压裂 　 犿狌犾狋犻狊狋犪犵犲犳狉犪犮狋狌狉犻狀犵犻狀犺狅狉犻狕狅狀狋犪犾狑犲犾犾狑犻狋犺犻狀狉狅狅犳 采用封隔工具按照一定的段间距将顶板水平井分成若干段 ， 逐段进行定向射孔和分段压裂 ， 使顶板水平井与下伏煤层沟通 ， 并在煤层中形成有效的压裂裂缝 。 ４ 　 分段压裂方案设计 ４ ． １ 　 设计原则 顶板水平井分段压裂设计遵循以下原则 ： ａ ） 　 目的明确 、 针对性强 、 可操作性好 ， 符合相关质量 、 安全 、 健康和环保规范标准等要求 ； ｂ ） 　 在地质设计与钻井成果的基础上 ， 基于顶板水平井分段压裂理念 ， 以多段改造煤层高效抽采煤层气为压裂设计目标 ； ｃ ） 　 分段压裂设计的设备参数 、 压裂材料 、 工具参数以及工艺参数能达到预期的分段压裂目的和满足压裂工艺的要求 。 ４ ． ２ 　 设计依据 顶板水平井分段压裂设计依据应包括 ： ａ ） 　 地质资料 ， 包括地层 、 地质构造 、 煤层 、 水文地质 、 邻近钻孔以及三维地震和煤矿采掘等资料 ； ｂ ） 　 钻井资料 ， 包括井身结构 、 套管数据 、 钻遇地层 、 完钻井深 、 漏失及井涌情况等 ， 钻井基础数据表格式见附录 Ａ 的表 Ａ．１ ； ｃ ） 　 录井资料 ， 包括岩屑录井 、 钻时录井 、 气测录井及水文地质观测资料等 ； ｄ ） 　 测井资料 ， 包括随钻测井 、 固井质量检测等数据 ； ｅ ） 　 测试资料 ， 包括煤及其顶板黏土矿物 、 岩石力学参数 、 储层温度 、 储层水质 、 渗透率 、 储层压力 、 地应力及方位 、 储层敏感性实验等测试分析数据 ； ｆ ） 　 邻井开发资料 ， 包括钻井 、 压裂 、 裂缝监测及排水采气等资料 。 ４ ． ３ 　 设计内容 ４ ． ３ ． １ 　 裂缝参数优化 根据地质 、 煤储层 、 钻完井资料 ， 以及产气目标 ， 选择合适的数值模拟软件 ， 优化确定最佳压裂段数 、 裂缝长度 、 裂缝高度和最优裂缝导流能力 。 ４ ． ３ ． ２ 　 压裂段位置确定 按照先均分后调整的水平井整体压裂改造设计思路 ， 根据优化确定的水平井分段压裂段数和段间距 ， 在避开套管接箍和复杂地质构造部位的前提下 ， 优先选择距离煤层较近 、 固井质量较好的位置 ， 作为压裂段选定的位置 。 并绘制压裂段位置示意图 。 ４ ． ３ ． ３ 　 分段工艺 根据水平井筒条件 、 压裂方式 、 压裂施工成本以及压裂效果要求 ， 优选水力泵送桥塞 ＋ 定向射孔联作分段压裂工艺 ， 选择坐封位置和坐封方式 ， 确定桥塞封隔工具数量 、 型号和技术参数 ， 并绘制坐封位置 ２ 犌犅 ／ 犜 ４１１６４ — ２０２１ 示意图 ， 坐封工具应满足 ＳＹ ／ Ｔ７０１４ 的规定 ， 坐封工具设计表格式见表 Ａ．２ 。 ４ ． ３ ． ４ 　 定向射孔工艺选择 优选超深穿透定向射孔工艺 ， 设计定向射孔施工方式 、 射孔井段 、 射孔枪和射孔弹型号 、 定向方式 、 定向射孔夹角 、 布孔方式 、 孔密 、 孔数等参数 ， 同时应明确射孔施工质量要求 。 射孔设计表格式见表 Ａ．３ 。 ４ ． ３ ． ５ 　 压裂液优化 根据与顶板岩层和煤层配伍性 、 降低压裂液成本 、 提高压裂施工效果以及满足水平井压裂工艺要求的原则 ， 设计压裂液类型 、 添加剂类型及压裂液配方方案 ， 明确压裂液配制质量控制的相关技术要求 。 按照 ＳＹ ／ Ｔ５１０７ 的方法进行压裂液性能测试评价 。 压裂液参数明细见表 Ａ．４ 。 ４ ． ３ ． ６ 　 支撑剂优化 根据支撑剂的抗压强度 、 支撑效果 、 价格以及便于压裂液输送的原则 ， 设计石英砂 、 陶粒等支撑剂类型 、 粒径 、 组合方式和数量 ， 明确入井前支撑剂质量控制要求 。 支撑剂物理性能指标及测试方法应满足 ＳＹ ／ Ｔ５１０８ 的规定 。 导流能力测试应按照 ＳＹ ／ Ｔ６３０２ 的规定执行 。 压裂支撑剂参数明细见表 Ａ．４ 。 ４ ． ３ ． ７ 　 压裂工艺参数优化 综合考虑压裂管柱 、 井口设备 、 压裂施工设备承压能力 ， 以及压裂规模 、 施工磨阻和穿透煤层裂缝高度控制等要求 ， 优化确定注入排量参数范围 。 结合压裂液性能 、 支撑剂特点 、 压裂方式 ， 优化确定最佳施工排量 、 平均砂比