井下作业施工压裂技术操作规程

井下作业施工压裂技术操作规程

1主题内容与适用范围

本标准规定了压裂施工中压裂液选择与配制、压裂井口、

压裂设备、压裂现场施工、压裂施工评价等的操作规程与工

艺技术要求。

2引用标准

SY/T5107-95水基压裂液性能评价方法

SY/T6376-98压裂液通用技术条件

SY/T5764-95压裂用瓜尔胶和羟丙基瓜尔胶

SY/T5108-97压裂支撑剂性能测试推荐方法

SY/T5762-95压裂酸化用粘土稳定剂性能测定方法

SY/T5755-95压裂酸化用助排剂性能评价方法

SY/T6216-96压裂用交联剂性能试验方法

SY/T6380-98压裂用破胶剂性能试验方法

SY/T6215-96压裂用降滤失剂性能试验方法

SY/T5534-92石油专用车通用技术条件

SY/T5884-93压裂车技术条件

SY/T5493-92压裂成套设备型式与基本参数

SY/T5463-92油田压裂用柱塞泵型式与基本参数

SY/T5260-91压裂管汇

SY/T52U-93高压管接和高压活动弯头

SY/T5835-93压裂用井口球阀

SY/T5861-93压裂井口保护器

SY/T5860-93塑料球投球器

SY/T5289-91油井压裂效果评价方法

SY6443-2000压裂酸化作业安全规定

3压裂液的选择与配制

3.1压裂液的选择

3.1.1压裂液的选择应根据井深和井温参数来确定配比方

案。

3.1.2深井储层温度高，应选用耐高温压裂液。

3.1.3对高温压裂液的原则要求：造缝效率高、携砂能力强、

摩阻低、配伍性能好、易返排、价格适宜。

3.1.4筛选压裂液添加剂。

3.1.4.1对三种基本添加剂（增稠剂、交联剂、破胶剂）进

行筛优，找出适合本井条件的冻胶交联剂系列。

3.1.4.2对与目的层配伍的防膨剂、润湿剂、破乳剂、防蜡

剂等添加剂进行筛选，找出与目的层配伍性好的添加剂系

列。

3.1.4.3对配合现场施工的耐温剂、防腐剂、消泡剂、降阳

剂、遮挡剂、降滤剂、助排剂、pH调节剂、发泡剂等有关添

加剂进行筛选，找出适合本井需要的施工添加剂系列。

3.1.5对所优选的压裂液，应在室内模拟井下温度、剪切速

率、剪切历程、阶段携砂液浓度来测定其流变性及摩阻系数。

3.1.6对所优选的压裂液，应按SY/T5107-95的规定最后进

行全面评定。

3.2压裂液的配制

3.2.1按照施工作业要求穿戴好劳保用品。

3.2.2按照压裂施工设计及压裂液配制通知单备料并备足

清水。

3.2.3配制前由化验人员先检验水质，水质PH值在6.5〜7.5

之间，方可配液。水质达不到要求，要先进行调试。

3.2.4配制前要先对配液机泵系统及流程进行巡回检查，发

现问题及时排除。

3.2.5启动配液泵及搅拌器，对配液池进行循环及搅拌。

3.2.6根据配液施工要求，按压裂设计配方进行配液，并做

好记录。

3.2.6.1先加入甲醛、氯化钾，循环5〜10分钟，待化工料

全部溶解并混合均匀后，方可徐徐抽入胭胶粉。

3.2.6.2抽完胭胶粉后，化验员每隔5分钟要对基液粘度进

行一次测试，并做好记录。

3.2.6.3当基液粘度达到设计要求时，方可加入助排剂与氢

氧化钠或纯碱。

3.2.6.4循环10分钟后，即可打入压裂液贮罐。

3.2.6.5在抽吸胭胶粉时，要随时注意调整阀门，使压力表

读数保持在0.4MPa左右。

3.2.7成品压裂液的质量检测标准及方法执行SY/T5107-95

标准。

3.2.8施工完毕，清理打扫配液现场，环保达标。

3.3转液要求

3.3.1转液时，要确保转液罐车内清洁，无杂物、无残液。

3.3.2负责防液要有专人进行检查，如罐内不干净，需清洁

达标后才能装液。

3.3.3保证盛液罐、阀门、管线无渗漏，阀门开关灵活。

4支撑剂选择

4.1一般在低闭合压力下浅层可选用大颗粒支撑剂，如石英

砂、玻璃球；在中深井储层高闭合压力下，应选用粒径较小、

强度较高的支撑剂，如陶粒砂。

4.2支撑剂的粒径范围应选用0.45〜0.9mm,支撑剂粒径均

匀可提高支撑剂的承压能力及渗透性。

4.3支撑剂的球度与园度：天然石英砂的球度与园度应大于

0.6,陶粒的的球度与园度应大于0.8,支撑剂颗粒球度、圆

度大小大致相同时，颗粒上应力分布比较均匀，可承受的载

荷比较大。

4.4支撑剂视密度应小于1.9g/cm3,若密度大，在压裂液

中悬浮及在裂缝中充填较困难。

4.5支撑剂的抗破碎能力：支撑剂的抗破碎能力要经过

52MPa和69MPa两个模拟闭合压力的测试，破碎率指标至少应

在52MPa的闭合压力下达到下列指标：石英砂支撑剂破碎率

W14%,陶粒支撑剂破碎率W10%。

4.6铺砂浓度应大于4.885kg/nf。在要求的闭合压力下，导

流能力应达到设计的无因次导流能力要求。

4.7所选支撑剂应按SY/T5108-97的规定对其进行全面评

定。

5压裂井口技术要求

5.1所选压裂井口的铭牌耐压强度应大于设计施工最高井

口压力。

5.2套管升高短节组配要与油层套管规格、钢级、壁厚相符,

并用密封带上紧。

5.3压裂管柱质量载荷大于400kN时应对套管头进行加固。

5.4压裂封隔器上部有出砂射孔段，井口应加装液压封井

器。

5.5井下有压裂封隔器可采用井口保护器保护井口。压裂井

口保护器的型式与基本参数应符合SY/T5861-93标准的规

定。

5.6压裂井口要全部装齐，螺丝对称上紧，以确保耐压，阀

门应开关灵活，井口用钢丝绳固定绷紧。

5.7井口装置应按照SY/T5279.1整体试压，合格后方能使

用。

5.8连接井口的弯头应使用高压活动弯头。

5.9平衡车以及井口放喷管线一律用硬管线连接，分段用地

锚固定牢固，两固定点间距不大于10m,管线未端处弯头的

角度应不小于120。，且不得有变形。

5.10气井放喷管线与井口出气流程管线应分开，避开车辆

设备摆放位置和通过区域。

5.11天然气出口点火位置应在下风方向，距井口50nl以外。

5.12排污池应设在下风方向，距井口20nl以外。

6压裂设备技术要求

6.1按设计要求配齐压裂主机及辅机，数量应满足设计功率

要求。

6.2压裂车的整机技术性能应符合SY/T5884-93的规定。

6.2.1压裂车上所有紧固件连接应牢固，重要的连接螺栓要

求达到规定的拧紧力矩。各种软、硬管线应固定整齐，不得

有任何松动现象。

6.2.2各部件的工作机构调整方便、工作可靠、操作灵活。

各种仪表反应灵敏、准确。

6.2.3液、气路管线不允许有渗漏现象，各润滑点供油正常,

密封可靠。

6.2.4管汇及附件拆装、清洗方便，工作安全可靠，无泄漏

现象。高、低压管件分别喷涂不同颜色的漆以示区别。

6.2.5高压管汇无裂纹、无变形、无腐蚀，壁厚符合要求。

探伤、测厚按照SY/T5225-94中4.5.5.4执行。

6.2.6压裂地面高压管汇中对应的压裂车出口管线都应配

有单流(向)阀。

6.2.7压裂泵头，泵头内腔外表不应有裂纹；阀、阀座不应

有沟、槽、点蚀、坑蚀及变形缺陷，若有应及时更换。

6.2.8压裂车泵头保险阀应清洗涂油，安全销子的切断压力

不应超过额定工作压力。

6.2.9应设专人检查所有进出口阀门开关是否灵活、控制有

效，并按工作流程开启或关闭。

6.2.10发动机处于额定工况下，在距发动机左、右各1m,

距地面高度L5〜L7m处测试噪声，其噪声级别不得大于

115dB(A)o若超过上述指标，发动机则应安装消声器。

6.2.11压裂车的发动机排气管装置应符合井场防火要求。

6.2.12应保证压裂机组发动机紧急熄火装置性能良好。

6.2.13压裂车应配备超压保护装置。超压保护装置应在规

定压力下开启，其静开启压力偏差不得超过±0.5Mpa。

6.2.14压力计的选型应适合周围的工作环境要求，其精度

等级不得低于L5级。

6.2.15压裂车应配备夜间照明装置。

6.3每次压裂施工后，均应对对设备的气路系统、液压系统、

吸入排出系统、散热系统、仪表及执行机构系统、混合系统、

三缸柱塞泵、燃料系统、设备故障等系统进行检查处理。

7压裂现场施工技术要求

7.1压裂现场

7.1.1在压裂设备出发前，应对道路、井场进行勘察。

7.1.2施工场地要坚实、平整、不存积水，便于车辆出入。

7.1.3在气井或有特殊要求的油井施工作业时，压裂机组发

动机和其他进入施工现场车辆、设备的排气管均应装有阻火

器。

7.1.4施工作业现场应设明显安全标志，严禁烟火，严禁非

工作人员入内。

7.2设备摆放

7.2.1设备摆放时，应安排好混砂车与管汇车、管汇车与压

裂泵车、压裂泵车距井口的距离。液氮泵车应对称摆放，仪

表车应安放在能看到井口，视野开阔的地点。

7.2.2施工作业车辆、液罐应摆放在井口上风方向，各种车

辆设备摆放合理、整齐，保持间距，便于撤离。其它车辆应

停放在上风方向距井口20nl以外。

7.2.3油基压裂液罐应摆放在距井口35m以外，水基压裂液

罐应摆放在距井口25nl以外。罐与混砂车应保持5nl以上的距

离，罐的四周设高度不低于0.5m的防护提与设备隔开。

7.3消防安全

7.3.1对高压油气井除按常规配备灭火器材外，现场应配备

2台以上的消防车。

7.3.2施工现场严禁吸烟，严禁同时进行明火作业。

7.4高低压管汇安装

7.4.1低压管汇安装

7.4.1.1每个压裂罐应有两个出口，接两根胶管入混砂车吸

入泵管汇。

7.4.1.2混砂车排出泵管汇到管汇车至少接三根专用胶管。

7.4.1.3管汇车到压裂泵车的上液管线必须用缠有钢丝的

胶管，并尽可能减少弯曲。

7.4.2高压管汇安装

7.4.2.1管汇车到压裂泵车的高压管线应接成平行四边形。

7.4.2.2对于高压管线，由井口到管汇车的联接顺序应为：

井口、投球器、压力传感器、放空三通、单流阀、管汇车，

接成z字形。

7.4.2.3所有高低压管汇由壬头均应清洁干净，敷机油，带

好并砸紧。

7.5压裂泵车排空及地面高压管汇试压

7.5.1压裂泵车循环的排空液应返回混砂车。

7.5.2应采用静试压方法试压。

对于试压指标，设计施工压力小于70Mpa时，增加6Mpa试压；

设计施工压力大于70Mpa时，按设计要求执行。

7.6压裂施工前安全技术要求

7.6.1施工前，现场施工负责人应根据《压裂施工HSE作业

指导书》要求，召开所有施工作业人员参加的安全、分工、

技术交底会，明确最高限压指标及施工安全技术要求。

7.6.2施工作业人员进入施工作业现场应穿戴相应的劳动

安全防护用品。

7.6.3压裂施工作业时，所有操作人员应坚守岗位，注意力

集中，高压作业区内不允许人员来往。非施工人员应远离施

工现场。

7.6.4施工作业应有可能出现的异常情况应急预案以及人

员的救护和撤离措施。应明确现场施工负责人以及消防人

员、救护人员的责任。

7.6.5含硫化氢的油、气、水井的施工作业按照SY/T

6137-1996第6章执行。

7.7压裂施工

7.7.1开工前，由现场安全主管进行开工前的安全技术验

收，验收合格开具《开工验收报告》，经负责现场施工的主

管领导审核同意并签字，方可开工；验收不合格，不得开工。

7.7.2严格按设计程序进行施工，未经现场施工负责人的许

可不得变更。

7.7.3进行循环运转，检查管线是否畅通，仪表是否正常。

7.7.4对管汇、活动接头等部位进行试压，按照SY/T5323-92

中的5.4.2进行。

7.7.5高、低压管汇应连接可靠，不刺、不漏为合格。

7.7.6起泵应平稳操作，逐台起动，排量逐步达到设计要求。

7.7.7现场有关人员应配戴无绳耳机、送话器，及时传递信

息。

7.7.8操作人员应密切注意设备运行情况，发现问题及时向

现场施工负责人汇报，服从指挥。

7.7.9若泵不上水，应采取措施。若措施无效，应立即停泵。

7.7.10高压管汇、管线、井口装置等部位发生刺漏，应在

停泵、关井、泄压后处理，不应带压作业。

7.7.11混砂车、液罐供液低压管线发生刺漏，应采取措施,

并做好安全防护。

7.7.12计量液位的人员到罐口应有安全防护措施，其他人

员不宜到罐口。

7.7.13泵前垫液。应将与压裂液冻胶不相溶的防膨剂、防

蜡剂、除氧剂等添加剂在此阶段注入。

7.7.14泵预前置液。应采用能为携砂液预造缝，并能观察

裂缝延伸状况的冻胶压裂液。

7.7.15泵携砂液。按设计要求加砂。

7.7.16用仪表车监控仪、密度计监控携砂液砂比、密度、

及时调整加砂速度，定期对携砂液进行取样检监控。注意支

撑剂输送时的压力变化，若裂缝脱砂砂堵，应及时停泵处理。

7.7.17加砂阶段故障处理

7.7.17.1加砂阶段发现交联剂或原胶中任一种液体不足

时，均不能继续加砂施工，应提前顶替。

7.7.17.2加砂阶段裂缝脱砂砂堵时若要继续加砂，则应立

即开井并放喷一个顶替量，将裂缝中浓砂团反冲开后停止放

喷，重新再泵前置液、携砂液，将设计砂量加完。重新泵入

的前置液作为隔离液，不计入携砂液总量。

7.7.17.3对于易于发生裂缝脱砂砂堵的地区，应多做几次

测试压裂，核实该区压裂液综合滤失系数，及时调整压裂设

计。

7.7.17.4出现砂堵，应反循环替出混砂液，反循环压力不

得超过设计压力，更不应超过套管抗内压强度硬憋。

7.7.18泵顶替液

7.7.18.1当携砂液密度降到压裂液本身，开始泵顶替液，

顶替不能过量。

7.7.18.2顶替阶段正是最后阶段携砂液进入裂缝阶段，要

特别精心观察高砂比段能否顺利进入裂缝。

7.7.19压裂施工作业应密闭施工，注液完后用替置液将高、

低压管汇及泵中残液注入井内。

7.8记录压裂后压力降落

7.8.1开始记录压力降落10〜15nlin以前应加密记录。

7.8.2测压力降落时间按设计要求执行。

7.9压裂后油井管理

7.9.1要及时测压裂后井温剖面曲线及压裂后砂面。

7.9.2关井时间应不少于压裂液破胶时间。除设计要求强制

破缝提前闭合外，均应等裂缝闭合后再开井放喷。

7.9.3开井放喷停喷后，要及时连续返排压裂液。排出液按

环保要求进入排污池或进行回收处理。

7.9.4压裂井投产应单独计量，应及时调整油井工作制度，

充分挖掘压裂后油井的生产潜力。

7.9.5压裂后应测压力恢复曲线（选井进行），并对比压裂

前、后的效果。

8压裂施工评价

8.1评价应有的数据

8.1.1油井井筒数据。

8.1.2压裂