压裂作业高质量实用标准.docx

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压裂作业高质量实用标准

第一章压裂作业质量标准

本标准规定了水力压裂作业质量要求、作业技术标准。

本标准适用于油田水力压裂作业质量的评定。

1.2压裂作业质量要求

依据《压裂工程质量技术监督及验收规范》制定以下作业质量要求。

压裂作业质量分为合格、不合格：

1.2.1作业质量合格

（1）压裂作业实际进入目的层支撑剂量达到设计要求；

（2）实际作业排量达到设计要求；

（3）实际加砂比达到设计要求；

（4）顶替液量达到设计要求；

（5）胶联和破胶性能达到设计要求；

（6）作业记录、曲线齐全准确，资料全准。

1.2.2作业质量不合格

达不到作业质量合格的六条中其中之一为质量不合格。

1.2.3异常情况的评定

作业过程严格按照设计执行，无人为因素而发生以下情况的，不进行质量评定。

在整理异常井作业资料时，需在施工监督记录单中详细说明，应有甲方工程技术人员签字认可。

（1）地层压不开，加酸等措施作业后还是压不开的。

（2）排除液体、设备、仪器仪表及操作因素，因地层原因中途砂堵的。

1.3入井材料质量标准

1.3.1压裂液

技术指标按以下标准执行：

1.3.1.1压裂用植物胶通用技术要求（依据SY/5764-2007）：

表1-1压裂用植物胶通用技术要求

名称

羟丙基胍尔胶

胍尔胶

项目

指标

指标

一级品

二级品

一级品

二级品

外观

淡黄色粉沫

白色粉沫

Φ200*50-0.125/0.09筛余量C1（质量分数），%

≤1

≤1

Φ200*50-0.071/0.05筛余量C21（质量分数），%

≤10

≤20

≤10

≤20

含水率W（质量分数），%

≤10.0

≤10.0

表观粘度μ（30℃，170s-1,0.6%）mPa•s

≥110

≥105

≥110

水不溶物η（质量分数），%

≤4.0

≤8.0

≤16.0

≤20.0

流动性

好

一般

一般

PH值

6.5-7.5

6.5-7.0

胶联性能

能用玻璃棒挑挂

能用玻璃棒挑挂

羟丙基取代度MS

≥0.30

≥0.15

1.3.1.2水基压裂液通用技术指标（依据SY/6376-2008）

表1-2水基压裂液通用技术指标

序号

项目

指标

1

基液表观黏度，mPa·s

20℃≤t＜60℃

10～40

60℃≤t＜120℃

20～80

120℃≤t＜180℃

30～100

2

胶联时间，s

20℃≤t＜60℃

15～60

60℃≤t＜120℃

30～120

120℃≤t＜180℃

60～300

3

耐温耐剪切能力

表观黏度，mPa·s

≥50

4

黏弹性

储能模量，Pa

≥1.5

耗能模量，Pa

≥0.3

5

静态滤失性

滤失系数，m/

≤1.0×10-3

初滤失量，

≤5.0×10-2

滤失速率，m/min

≤1.5×10-4

6

岩心基质渗透率损害率，%

≤30

7

动态滤失性

滤失系数，m/

≤9.0×10-3

初滤失量，

≤5.0×10-2

滤失速率，m/min

≤1.5×10-3

8

动态滤失渗透损害率，%

≤60

9

破胶性能

破胶时间，min

≤720

破胶液表观黏度，mPa·s

≤5.0

破胶液表面张力，mN/m

≤28.0

破胶液与煤油界面张力，mN/m

≤2.0

10

残渣含量，mg/L

≤600

11

破乳率，%

≥95

12

压裂液滤液与地层配伍性

无沉淀、无絮凝

13

降阻率，%

≥50

表1-3黏弹性表面活性剂压裂液通用技术指标

序号

项目

指标

1

稠化时间

20℃≤t＜60℃

15～60

60℃≤t＜120℃

30～120

120℃≤t＜180℃

60～300

2

耐温耐剪切能力

表观黏度，mPa·s

≥20

3

黏弹性

储能模量，Pa

≥2.0

耗能模量，Pa

≥0.3

4

基质渗透率损害率，%

≤20

5

动态滤失渗透率损害率，%

≤40

6

破胶性能

破胶时间，min

≤720

破胶液表观黏度，mPa·s

≤5.0

7

残渣含量，mg/L

≤100

8

压裂液滤失与地层水配伍性

无沉淀，无絮凝

9

降阻率，%

≥50

1.3.2压裂用支撑剂

指标依据《SY/T5108-2006压裂支撑剂性能指标及测试推荐作法》制定。

（1）粒径组成：

水力压裂用支撑剂至少有90%的粒径在公称直径范围内，小于最下面一层筛子的支撑剂不应超过样品质量的2%，大于最上面一层筛子的支撑剂不应超过样品总质量的0.1%。

落在支撑剂粒径规格下限筛网上的样品质量，应不超过样品总质量的10%。

（2）支撑剂物理性质指标

支撑剂物理性质指标见表1-3

表1-4支撑剂物理性质的指标

天然石英砂的球度、圆度应不低于0.6；人造陶粒的球度、圆度应不低于0.8。

天然石英砂、人造陶粒支撑剂的酸溶解度值采用统一规定

支撑剂粒径规格（μm）

酸溶解度的允许值（%）

3350～1700,2360～1180，1700～1000,1700～850，1180～850,1180～600,850～425,600～300

≤5.0

425～250,425～212，212～106

≤7.0

支撑剂浊度应不高于100NTU

（3）强度：

①支撑剂的抗破碎水平

相应的粒径范围、规定闭合压力和破碎指标见表1-4。

表1-5石英砂支撑剂抗破碎测试压力及指标

粒径范围mm

闭合压力MPa

破碎室受力kN

破碎率%

1.18-0.85（16/20目）

21

42

≤14.0

0.85-0.425（20/40目）

28

57

≤14.0

0.425-0.106（40/140目）

35

71

≤8.0

②陶粒支撑剂的抗破碎水平

陶粒支撑剂的抗破碎水平要经过52MPa和69MPa两个模拟闭合压力的测试，破碎率指标至少应在52MPa的闭合压力下达到本标准的要求。

因支撑剂性能比较的需要，闭合压力可增至86MPa和100MPa，相应的粒径范围的破碎率指标，闭合压力与破碎室受力值见表1-4。

表1-4陶粒支撑剂的抗破碎测试压力及指标

粒径范围mm

体积密度∕视密度

（g∕cm3）

闭合压力

（Mpa）

破碎室受力（Kn）

破碎率%

1.7-0.85（12/20目）

―

52

105

≤25

0.85-0.425（20/40目）

≤1.65∕≤3.00

52

105

≤9.0

≤1.80∕≤3.35

52

105

≤5.0

>1.80∕>3.35

69

140

≤5.0

600～300（30/50目）

≤1.65∕≤3.00

≤1.65∕≤3.00

>1.80∕>3.35

52

69

69

105

140

140

≤8.0

≤6.0

≤5.0

0.425-0.212（40/70目）

―

86

174

≤10.0

第二章压裂作业技术标准

2.1预备工作

2.1.1井筒及下井工具预备

（1）要求固井质量良好，井下无落物，口袋应大于15m。

（2）压裂施工前必须先通洗井，保证管串及井筒干净。

（3）下井管串要仔细丈量三次，并涂抹丝扣油，油管上扣要适当。

压裂管柱、压裂工具下井前应仔细检查，下井工具要测量并绘制草图。

（4）封隔器深度位置计算以封隔器胶皮筒的上界面为准。

要求工作位置在施工层段上界以上3m，下界以下0.5m～1.5m，并要考虑计算后的油管伸长量。

2.1.2地面预备

（1）井口闸门要灵活好用，严密、不松动，无刺漏。

（2）油管挂、法兰、钢圈无损伤、变形，钢圈槽光滑，清洁干净。

座井口前要往钢圈槽内涂抹黄油，保证密封。

（3）井口安装端正，手轮方向一致，并使操作人员能避开来风方向。

油管悬挂采用上法兰悬挂。

（4）压裂放喷要用硬管线，朝向避开压裂施工区域，每间隔10m和出口处用地锚固定牢靠，放空管线畅通。

并将废液排入排污池，管线出口禁止用活动弯头，并加装不小于120º的弯头。

（5）施工设备水平必须满足方案、设计要求。

（6）压裂用配件（高压管线、高压闸门、高压弯头、联通管、活接头），应定期进行检查、维护和检验，检验应由相应资质的单位进行，并有检验合格证明。

（7）其他附属设备应达到相应的安全要求。

2.1.3现场配液罐

（1）配液罐的数量要足以盛放施工用的所有液体，距井口距离要适当并要便于连接，配液罐要清洁、干净，无污物。

（2）配液罐上要有标号（注明液体类型、数量）。

（3）配液前要对罐内进行认真清洗，保证内外干净，无异物。

（4）配液罐根据标号配液，不能乱用。

（5）配液罐摆放平稳，有利于清洗及排出液体。

（6）配液罐出口应齐全、灵活好用、与施工管线配套，保证界面无泄漏。

（7）施工后要立即用清水清洗配液罐至进出口水质一致。

（8）配液罐储存易燃易爆、有毒有害物质时，罐体应有相应的警示标志和警句。

2.1.4配液用水

（1）配液用水要清洁干净、无污染、无异味，机械杂质≤0.2%，PH=7±0.5。

（2）配液用水数量要达到设计要求。

2.1.5压裂液基液配制

（1）配液前，要用大罐内的清水做小样实验，实验合格后，方可配液，否则要查明原因整改后，再做小样实验，直到合格。

（2）基液配制必须按设计要求进行，依次按质按量均匀加入所需添加剂，绝不允许有结块或鱼眼发生。

（3）基液配制完后按排量≥30m3/h循环一个罐容积至罐内液体均匀为止。

（4）四点取样（罐前、后,液体上部和下部）测粘度，PH值、做胶联实验，并作好记录。

（5）按设计加够添加剂原料，配够胶联剂并彻底循环均匀。

2.1.6破胶剂的加入

（1）按设计加够破胶剂的量。

（2）破胶剂的原料应呈粉状，不结块。

（3）配制好后放置不应超过24小时。

（4）现场配制的压裂液数量达到设计数量的1.1倍。

2.1.7压裂支撑剂预备

（1）压裂支撑剂数量按设计要求数量预备。

（2）粒径均匀，90%以上应在公称直径范围之内，清洁、干净、无绳头、土块等杂物，支撑剂必须用砂罐车运送。

（3）支撑剂严禁被雨水淋湿。

2.2作业步骤及技术要求

2.2.1作业井场

压裂作业井场宽阔、场地要平整、无陷坑、无油污。

井场要有排液池，废液的排放必须遵守油田环境保护所规定的有关标准。

压裂作业井场布置要因地制宜、合理布局。

作业前检查：

（1）压裂作业队伍应按设计书要求组织作业。

（2）循环洗井液量至少达到井筒容积的1.5倍。

（3）要了解井下管串结构及深度，并检查井口装置、作业用各种液体的数量及性能、支撑剂的数量及规格。

（4）对高、低压管线的连接进行检查，发现问题立即整改。

（5）将低压管线及水罐冲洗干净方可供液。

2.2.2压裂作业步骤及技术要求

一个完整的压裂作业一般分为六个步骤，有特殊要求的加放喷工序：

冲管线——管线试压——循环洗井——预压坐封隔器——压裂加砂——替挤（顶替）——放喷反循环。

（1）冲管线

①关井口中心总闸门，开油管闸门，压裂泵逐台开泵冲洗。

②要求将地面管线及压裂泵中的泥砂冲洗干净，并彻底排净大泵液力端内空气。

（2）管线试压

①关闭采油树上未连压裂管线一端的油管闸门，总闸门仍处于关闭状态。

②按设计要求进行试压，试压值应大于预计的最高作业压力。

压裂泵泵压要缓慢提升，以防压力过高憋破设备及管线。

③大泵液力端、高压管线及采油树承压部分无刺漏为合格。

否则须整改,直至合格。

④发现设备不能正常工作时，必须整改或更换。

（3）循环洗井

①打开井口总闸门。

②用压裂泵先小排量正循环，确认管线畅通后，再提升排量。

洗井排量在不胀开封隔器的情况下要求尽量高，液量至少达到井筒容积的1.5倍。

③洗井用液必须与油层流体配伍。

（4）预压座封隔器

预压前，井筒内必须灌满液体。

如发现井漏，作业人员必须及时掌握。

①压裂泵逐台启动，座封隔器要稳，证明封隔器工作良好后，再逐级提升压力压开地层。

②确认地层被压开且不高于设备额定工作压力时，将压裂车全部开启，达到设计的作业排量，注够设计的前置液量。

若携砂液为高粘压裂液时，在整个过程中，要调整好胶联比，并保持稳定至作业结束。

③油管内、外压差高于所用封隔器胶皮可承受的上、下压差时，应打平衡压力。

平衡压力的大小依压裂泵压的大小而定，平衡压力一般不高于25MPa。

（5）压裂加砂

①加砂初，砂比要低，加砂过程中应注重砂液入缝时的泵压，若泵压正常，则将砂比逐渐提升至设计要求（如携砂液为清水，砂比不超过5%，最大不超过10%）。

②加砂过程中，柴油机要达到额定转速，混砂车单车保持0.4～0.5MPa的供液压力，不能随便停泵。

③加砂时，加入砂量要均匀，注重泵压变化，特别是每个高砂比段地层的压力变化，若发生沉砂蹩泵，则放喷反循环，冲净沉砂后继续作业。

④混砂车操作工必须按照指挥要求掌握砂比和胶联比，并随时向指挥汇报供液、砂比、胶联等情况，以便指挥及时掌握、随时调整。

⑤在压裂作业途中，各车的操作工应随时检查台装部分各个仪表及设备运转情况，发现问题及时向指挥汇报，随时预备应付突发情况。

⑥压裂液观察人员必须及时、准确地调换液罐，严禁液罐吸空造成水泵进空气而不上水现象发生，并随时向指挥汇报液量使用情况，以便指挥采取措施。

（6）替挤（顶替）

①顶替液量应等于油管串内容积、高压管线和混砂罐内液面以下容积的总和。

②顶替液量按作业设计执行，不能过量顶替。

（7）放喷反循环

①用油咀或针型阀控制放喷，通过放喷管线放入排污池内。

初放喷速度为6L/min，待裂缝闭合后视压力情况逐步提升放喷速度。

高粘度冻胶压裂液要等到基本水化后再开始放喷。

放喷时要控制一定的回压，以免挤坏套管或出砂。

地层出砂可使裂缝内形成的砂层二次位移，降低导流水平。

②压裂作业中，不准进行套管放空，压裂完工时，关闭井口阀门后才能放空、拆卸地面压裂流程管线和设施。

③放喷至喷势较小时，平衡车开泵反循环。

泵压低于10MPa时，排量达到400L/min，反循环不通时，最高泵压不超过30MPa，可采用反复憋压的方法，直至反循环建立并冲净井内砂子为止。

④反洗结束后应立即上提和下放管串，直到大钩悬重负荷正常为止。

⑤放喷液量应实际计量。

（8）多层压裂

①倒管线，反循环结束后，尽快卸掉井口螺丝，下放管串活动1～2次，然后调整好管串深度，座好井口。

②井口的相对位置与前次作业一致。

③按本章中的（4）～（7）进行。

但在二次座封前必须先反冲，以免座封时将砂子冲到封隔器以上。

反冲液量应达到井筒容积的1.5倍。

2.3.4应取资料

（1）油井井筒数据、压裂层位、压裂井段、压裂方式、压裂层数、压裂前井内液体类型及液面深度。

（2）压裂井段射孔数据、压裂管柱、封隔器、各种下井工具的详细数据（工具名称、尺寸、深度及结构图）。

（3）压裂作业数据：

前置液名称、用量、携砂液用量，加砂比、顶替液用量、破裂压力、工作压力、泵排量。

（4）压裂液数据：

用液名称、总量、粘度、密度、压裂液添加剂、支撑剂名称、用量及规格。

（5）堵球名称、堵球特性、堵球直径、球数、投球方式。

（6）反洗井深度、洗井方式、反洗液名称、用量、浓度、井口返出描述、停泵压力、返排出液总量。

（7）压裂作业各工序泵注资料及泵注汇总资料。

（8）数据整理应与现场实际情况相符并记录异常情况。

2.3.5压裂施工资料及曲线要求规范

压裂施工结束后，必须及时提交压裂施工资料和施工曲线，施工资料及曲线填写规范如下。

（1）压裂施工数据汇总表（见表2-1）填写要求

a、施工日期按当日施工日期填写，写清楚年月日，如2008.08.08；

b、作业队按实际队号填写；

c、压裂层位按设计要求对照实际施工层位填写；

d、油层深度按设计要求对照实际填写，两段以上的可以按上下界填写，厚度累加；

e、射孔深度按设计要求对照实际必须填全，厚度累加；

f、射孔枪型/弹型/孔密/射孔孔数按设计对照实际填写；

g、压裂液名称、浓度、粘度、交联剂名称、交胶比按实际配置填写全明称；

h、压裂方式、压裂前预处理措施按实际填写；

i、套管尺寸、油管尺寸、按设计填写，井筒容积按油管内容积填写；

j、施工步骤正常施工按冲管线—管线试压—循环洗井—预压坐封隔器—压裂加砂—替挤（顶替）—放喷反循环，若不正常或是新工艺施工必须填写全主要工序；

k、排量最大排量是该工序最大的数值，最小排量是该工序最小的数值，平均排量按该工序的累计液量除以该段的时间，数值4舍5入取整，单位是L/min；

l、油管压力、平衡压力最大压力是该工序最大的数值，最小压力是该工序最小的数值，平均压力是该工序出现次数最多的压力值，单位是Mpa；

m、吸收指数是混砂液量的平均排量除以平均压力，数值取小数点后面一位，单位是L/min/Mpa；

n、含砂比是指支撑剂体积与纯混砂液体的比值，计算时按含砂浓度除以支撑剂的视密度，数值取小数点后面一位，单位是％；

o、含砂浓度是指支撑剂重量与纯混砂液的比值，按支撑剂的重量除以纯混砂液量。

在压入液量中填写的混砂液量是含支撑剂体积在内的液体，所以在计算时必须扣除支撑剂在混砂液中占的体积，如记录的混砂液是104.0m3，支撑剂密度（真/视）为（2.64/1.62），支撑剂重量是48600kg，计算支撑剂在混砂液中占的体积是用48600除以2640（支撑剂的真密度）是18.4m3，数值4舍5入取小数点后面一位，计算纯混砂液体是用记录的混砂液体积减去支撑剂在混砂液中占的体积即：

104.0-18.4＝85.6m3，含砂浓度计算是支撑剂的重量除以纯混砂液体即48600/85.6＝567.8kg/m3，数值4舍5入取小数点后面一位，单位kg/m3；

p、压入液量中的前置液、混砂液、顶替液均按实际记录的液体填写；

r、其他液体是指除正常工序之外再次注入的液量、如加砂蹩泵，再开泵注入液体预压的这部分液体，但是混砂液、顶替液分别合计入正常施工中的液体中，

r、入地总液量是指进入地层的纯液体，计算入地总液量＝（油管容积＋前置液量）＋纯混砂量＋（顶替液量－油管容积），如油管容积是7.1m3，前置液量是20.0m3，混砂液是104.0m3，支撑剂密度（真/视）为（2.64/1.62），支撑剂重量是48600kg，纯混砂液体是85.6m3，顶替液量是7.4m3，入地总液量＝7.1＋20.0＋85.6＋0.3＝113.0，在入地总液量栏按胍：

112.7＋活：

0.3＝113.0m3形式填写，数值4舍5入取小数点后面一位，单位m3；

s、支撑剂名称、支撑剂生产厂家、粒径，支撑剂密度（真/视）参照设计按实际填写；

t、加砂总量按实际加砂量填写。

入地砂量，是实际进入地层的数量，如蹩泵，顶替不到位的要扣除该部分的砂量，如加入砂量是6480kg，顶替3.0m3时蹩泵，反冲，油管容积是5.2m3，含砂浓度是339.3kg/m3，反冲的井筒余砂＝（5.2-3.0）*339.3＝746.5kg，实际入地砂量是6480-746.5＝5733.5kg，数值4舍5入取小数点后面一位，单位kg（m3）；射孔用砂量不计入入地砂量；

u、破裂压力、停泵压力按实际填写，破裂压力是座封到加砂前预压过程压力平稳时的最大压力值。

停泵压力是正常施工停排量的终止压力值；单位Mpa；

v、施工简况按设计，实际分别填写排量、砂量、含砂浓度，实际砂量数量是按入地砂量填写，重量单位，前置液量加入的支撑剂数量、浓度，注入的液氮排量、注入量以及在施工过程中不正常的描述；

w、钻具深度按实际深度及名称填写，数值取小数点后面二位，单位m；

x、质量评定压裂施工机组不填写；

（2）压裂施工数据表（见表2-2）填写要求

a、时间正常施工要求每1min记录一个点，异常情况连续记录；

b、工作内容第一层正常施工从冲管线开始记录；

c、备注栏必须注明用液性、加蜡球、投钢球的数量以及其它特殊工艺说明；

d、记录员、施工员也可以是一个人兼任；

（3）施工曲线要求

a、版面要求：

施工曲线采用A4纸页面，横向，采用默认页边距，使整个施工曲线图大小合适，能基本占满整个页面为准。

b、曲线格式要求

（a）施工曲线图标题统一以“XX井XX层压裂施工曲线图”格式第一行居中写。

（b）在第二行施工层位、射孔段位置（2段以上写清楚上下界），施工日期、开始时间。

（c）第三行，将油压、套压、排量、含砂浓度等曲线颜色和单位的标注依次列出。

曲线颜色要求：

油压为红色，套压为淡红色，排量为蓝色、砂比/含砂浓度黑色。

（d）若需用两条曲线表示排量时，在表头曲线标注时在含砂浓度后添加一新的标签，这条排量曲线要求用淡蓝色。

（e）各曲线刻度范围要求。

压力：

0-50MPa，排量：

0-5m3，含砂浓度：

0-800kg/m3；以上所述参数纵向平均分成10小格，并用与曲线相同颜色字体每两个刻度标注一次。

对于大排量施工，可适当加大排量范围。

（f）背景框线条颜色统一用灰色，不加填充色。

（g）在曲线下方注明压裂机型。

（h）施工曲线应从“试压”起始点作为“0”点开始记录。

（i）施工曲线图不标注页码。

表2-1xx井x层x段xx压裂施工数据汇总表

施工日期

作业队

压裂层位

油层深度（m）

厚度（m）

射孔井段（m）

厚度（m）

射孔枪型/弹型

孔密（孔/m）

孔数

压裂液名称

浓度%

粘度mPa·s

交联剂名称

交联比

压裂方式

处理液

套管尺寸（mm）

油管尺寸（mm）

油管容积（m3）

环空容积（m3）

施工步骤

项目

前置液

混砂液

替置液

最大

最小

平均

最大

最小

平均

最大

最小

平均

油排（L/min）

套排（L/min）

油压（MPa）

套压（MPa）

吸收指数

含砂比（%）

含砂浓度kg/m3

压入液量（m3）

油管

基液:

交联液:

活性水:

套管

基液:

基液:

活性水:

其它液量（m3）

（m3）

入地总液量（m3）

（m3）

支撑剂

名称

规格（mm）

生产厂家

密度（真/视）

加砂总量

入地砂量

石英砂

陶粒

破裂压力（Mpa）

油管

停泵压力（Mpa）

油管

质量评