工作面定向水力压裂钻孔施工及压裂
工作面定向水力压裂钻孔施工及压裂
安全技术措施为了保证XV5302工作面安全回采，根据生产技术部安排及《XV5302工作面切眼及两巷水力压裂钻孔施工图》要求，由我队负责对XV5302工作面进行水力压裂钻孔施工及压裂，为保证此次施工能安全有效的进行，特制订此项施工及压裂安全技术措施。
一、现场概况
XV5203巷、XV5204巷为矩形断面，其规格为：毛高2.6米，净高2.5米，毛宽4.5米，净宽4.3米；顶帮均采用锚杆支护。切眼规格为：毛高2.6米，净高2.5米，毛宽7.0米，净宽6.8米；巷道支护采用锚杆支护,锚索补强。切眼东帮为四趟风水管路，切眼内中部还有一排木点柱加强支护。切眼内中部有一个2×1.5m的临时水仓。
二、技术要求：
使用设备ZDY1200S全液压钻机施工钻孔，钻杆直径50mm，钻孔孔径为55mm。配以KZ54开槽钻头开槽(50米与60米的钻孔每10米开一次槽，30米的钻孔每7.5米开一次槽)，然后用静压水冲洗钻孔。1、XV5302工作面切眼初次水力压裂钻孔布置
钻孔垂直工作面切眼布置，开孔位置距顶板300mm，钻孔长度为50m，孔间距15m，与煤层倾向的夹角为10°，钻孔方向朝XV5302工作面推进方向。
2、XV5302工作面切眼二次水力压裂钻孔布置
钻孔垂直工作面切眼布置，开孔位置距顶板300mm，钻孔长度为30m，孔间距15m，与煤层倾向的夹角为16°，钻孔方向朝XV5302工作面推进方向。
3、XV5302工作面两巷压裂钻孔布置
XV5302工作面两巷钻孔布置为双侧布置，开孔位置距顶板300mm，钻孔长度为60m，孔间距为10m，钻孔仰角为10°，钻孔水平投影与巷道夹角为70°。其它严格按照《XV5302工作面切眼及两巷水力压裂钻孔施工图》中相关参数进行施工
附图一：XV5302工作面切眼及两巷水力压裂钻孔施工图
三、施工方法
（1）打钻施工工艺:安全检查－稳钻机－试运转－钻进－拔钻－换开槽钻头－开槽－冲孔－拔钻－换钻头－钻进－安全检查（安全检查贯穿整个作业过程）。
稳钻机：先将钻机移至钻孔设计开口位置，起吊钻机，垫上道木或板梁，落钻，调好方位，再将单体柱放入柱窝升柱，升柱时，一人扶柱，一人用液枪将柱升紧锁牢（单体柱与顶板间垫上背板或柱帽），并用10#双股铁丝将柱头与锚杆绑好（钻机四角上各打一根柱）。把液压油管连接好，升降钻机，调好角度。试运转：一人操作，一人上钻杆，上钻杆时，从回转器后端插入钻杆，接上水便和钻头，打开水阀门，启动钻机。
钻进：启动钻机时，必须等其他人离开钻机后，等孔内返水后，用钻头点钻慢开，待钻头进入钻窝正中后，方可正常钻进。
拔钻：钻孔到位后，要先停钻，停水，卸水便，卸钻杆。
移钻：卸完钻杆后，解开四根单体柱的铁丝，一人扶柱，一人敲柱，然后把单体柱放好，把手拉葫芦挂到起吊锚杆上，将钻机移动到下一个开孔位置，调方位，稳钻，调角度。（单体柱柱头铁丝解一根取一根柱）
钻孔施工，每班至少3人，钻孔开孔一定要轻压慢转，保证钻孔平直。
（2）压裂施工工艺:安全检查－安装－接管－封孔－加压－泄压（钻孔）－泄压（封孔器）－安全检查（安全检查贯穿整个作业过程）。安装：连接注水钢管将封孔器推送至预定位置（预裂缝处），封孔、注水压裂采用倒退式压裂法，即从钻孔底部开槽处向外依次进行压裂。
封孔：手动泵加压封孔器，待压力达到10MPa后停止加压，观察钻孔并监测压力表，检验封孔器能否保压，若钻孔中有水流出或压力下降明显，说明封孔失效，检查封孔器各个连接处及封孔器本身，找出并解决问题，确保封孔器正常工作。
加压：开启水压仪，给高压水泵先通水再通电，然后慢慢加压，同时记录水泵压力表、流量计数据，继续加压直至预裂缝开裂，这时压力会突然下降，保压注水使裂纹继续扩展，保压注水压裂时间根据现场压裂情况确定，压裂时间一般不少于20min，沿与裂纹方向形成横向裂纹。若巷道顶板，煤帮或钻孔中有水渗出或冒出时，立即停止压裂。
泄压：压裂结束后，高压水泵先断电再停水，封孔器泄压，待钻孔中泄压完全、稳定后，然后将封孔器退出钻孔。
四、安全技术措施：
1、起吊钻机安全技术措施:
（1）起吊设备前，当班安全负责人对所有起吊点和起吊用具进行认真检查，严禁使用不完好、不合格的起吊点和起吊用具。
（2）起吊前，班组长要认真检查起吊处顶板情况，确认安全后方可作业，正式起吊前先试吊，确认安全后再正式起吊，移钻作业时，一人起吊，一人监护安全，移钻过程中非起吊作业人员撤至起吊半径以外的安全地点，移钻作业人员须站在顶板支护良好，退路畅通地点操作，严禁起吊角度过大造成事故。
顺槽底抽巷水力压裂安全技术措施(正式)_1
编订：__________________ 单位：__________________ 时间：__________________ 顺槽底抽巷水力压裂安全技术措施(正式) Deploy The Objectives, Requirements And Methods To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level. Word格式 / 完整 / 可编辑
文件编号：KG-AO-9785-30 顺槽底抽巷水力压裂安全技术措施 (正式) 使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对目的、要求、方式、方法、进度等进行具体、周密的部署，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常工作或活动达到预期的水平。下载后就可自由编辑。 21111（1）顺槽底抽巷穿层钻孔抽采浓度较低，为提高条带穿层钻孔的预抽效果，达到快速消突的目的，选择对该处采取水力压裂增透技术。为保证水力压裂工作安全有序进行，特编制本安全技术措施方案。 一、试验地点基本概况 1、试验地点概况 21111（1）顺槽底抽巷（-790m东翼胶带机大巷）为二水平运煤大巷，兼做21111（1）顺槽掩护巷。巷道断面形状为直墙半圆拱，巷道净宽×净高为：5500mm ×4350mm。该巷道内共安排3台钻机正常施工，现第一台钻机在78组钻孔处向西施工，第二台钻机在123组钻孔处向东施工，第三台钻机在157组处向东施工，本次压裂方案设计2个压裂钻孔（钻孔间隔50m），2#、
水力压裂过程中页岩渗透渗吸作用实验研究
水力压裂过程中页岩渗透渗吸作用实验研究 摘要：水力压裂技术已经广泛应用于页岩储层以显著提高产量。然而，据钻井人员汇报大量压裂液流失于地下不能回收，滞留压裂液对页岩组成的影响机制尚不清晰，滞留压裂液可被页岩基质、微裂缝和裂缝表面吸收，本文旨在研究渗吸作用对页岩基质渗透性、微裂缝渗透性和裂缝渗透性的影响，首次探究页岩渗透性变化与页岩渗吸作用二者之关系，并提供大量水力压裂过程中页岩伴随渗吸作用渗透性增减结果。 本文实验采用压力恢复法测定岩样渗透率，采用失重法进行渗吸实验，样品来源于Niobrara、HornRiver及Woodford地区页岩地层。 实验结果表明，滞留压裂液会损害页岩基质渗透性，使其渗透率大为降低，样品吸收液体越多，基质渗透率降低越显著，渗吸作用造成张开裂缝渗透率减小，但减小量不及基质渗透率，此外，润滑作用使页岩样品微裂缝再次张开，导致渗吸作用过程中微裂缝渗透率提升。 渗透率这一指标决定着页岩地层长期产气量，本文研究水力压裂过程中渗吸作用影响下页岩渗透率变化情况，观察得到渗吸作用不仅损害页岩组成，还会通过张开闭合或密封天然裂缝增加渗透率而对页岩组成造成潜在影响。 1.简介 随着水力压裂技术在页岩和其他非常规地层的成功应用，预计到2020年，美国原油的产量将从2008年的5百万桶/日增加至10.6百万桶/日；同时页岩和其他低渗储层的石油产量将增长到全国原油总产量的一半。从2008年开始美国页岩气产量预计将增长近9倍（EIA，2015）。 水力压裂技术的一般程序主要分为5个步骤，包括垫注，凝胶浆注射，冲洗注射，注井和水回收。水回收是该井投入生产前水力压裂处理的最后一步。这一步在水力压裂过程中很重要和必要，因为它可以控制和最小化压裂液的损伤。不过，很多操作人员报道注入页岩储层的压裂液只有不到50％可以回收（Alkouh和Wattenbarger，2013）。这个可能是因为水力压裂后页岩储层系统能量较低。一般来说，裂缝较为常规、较不复杂时系统能量较高。能量越高，会导致回收液体流流量越大、流速越高。但是页岩储层的裂缝很复杂，导致裂缝回收液体占比很少，需要花费几周来完成回流，比常规页岩储层长得多（King，2010；Wu等，2010）。在页岩中，如此大量的剩余液体对产量的影响成为一
顺槽底抽巷水力压裂安全技术措施实用版_1
YF-ED-J2454 可按资料类型定义编号 顺槽底抽巷水力压裂安全技术措施实用版 In Order To Ensure The Effective And Safe Operation Of The Department Work Or Production, Relevant Personnel Shall Follow The Procedures In Handling Business Or Operating Equipment. （示范文稿） 二零XX年XX月XX日
顺槽底抽巷水力压裂安全技术措 施实用版 提示：该解决方案文档适合使用于从目的、要求、方式、方法、进度等都部署具体、周密，并有很强可操作性的计划，在进行中紧扣进度，实现最大程度完成与接近最初目标。下载后可以对文件进行定制修改，请根据实际需要调整使用。 21111（1）顺槽底抽巷穿层钻孔抽采浓度 较低，为提高条带穿层钻孔的预抽效果，达到 快速消突的目的，选择对该处采取水力压裂增 透技术。为保证水力压裂工作安全有序进行， 特编制本安全技术措施方案。 一、试验地点基本概况 1、试验地点概况 21111（1）顺槽底抽巷（-790m东翼胶带机 大巷）为二水平运煤大巷，兼做21111（1）顺 槽掩护巷。巷道断面形状为直墙半圆拱，巷道
净宽×净高为：5500mm×4350mm。该巷道内共安排3台钻机正常施工，现第一台钻机在78组钻孔处向西施工，第二台钻机在123组钻孔处向东施工，第三台钻机在157组处向东施工，本次压裂方案设计2个压裂钻孔（钻孔间隔 50m），2#、3#压裂孔自西向东布置，施工地点分别在130、135组穿层钻孔处，该段范围内87～123组、140～157组穿层钻孔已施工。 2、水力压裂地点煤层顶底板情况 11-2煤层老顶为粉细砂岩，厚度2.4～11.5/7.44m，浅灰白色，细粒结构，顶部颗粒较细，层内含白云母薄片及暗色矿物。 直接顶为11-3煤砂质泥岩，厚度0～ 5.3/3.32m，砂质泥岩:灰色,砂泥质结构,砂质含量不均,上部偶见植化碎片。11-3煤:黑色,碎
水力压裂工艺技术概述与分类
水力压裂工艺技术概述与分类 发表时间：2020-03-24T09:48:45.807Z 来源：《文化时代》2020年1期作者：刘帅 [导读] 水力压裂是油气井增产、水井增注的一项重要技术措施。当地面高压泵组将液体以大大超过地层吸收能力的排量注入井中时，在井底附近蹩起超过井壁附近地层的最小地应力及岩石抗张强度的压力后，即在地层中形成裂缝。随着带有支撑剂的液体注入缝中，裂缝逐渐向前延伸，这样，在地层中形成了具有一定长度、宽度及高度的填砂裂缝。由于压裂形成的裂缝具有很高的导流能力，使油气能够畅流入井，从而起到了增产增注的作用。 胜利油田东方实业投资集团有限责任公司山东东营 257000 摘要：水力压裂是油气井增产、水井增注的一项重要技术措施。当地面高压泵组将液体以大大超过地层吸收能力的排量注入井中时，在井底附近蹩起超过井壁附近地层的最小地应力及岩石抗张强度的压力后，即在地层中形成裂缝。随着带有支撑剂的液体注入缝中，裂缝逐渐向前延伸，这样，在地层中形成了具有一定长度、宽度及高度的填砂裂缝。由于压裂形成的裂缝具有很高的导流能力，使油气能够畅流入井，从而起到了增产增注的作用。 关键词：机理；裂缝；技术研究；增产；发展；探索。 一、水利压裂技术概述 水力压裂技术经过50 多年的发展，在裂缝模型、压裂井动态预测、压裂液、支撑剂、压裂施工设备、应用领域等方面均取得了惊人的发展，不但成为油气藏的增产增注手段，也成为评价认识储层的重要方法。近期水力压裂在总体优化压裂、重复压裂、大型压裂、高砂比压裂，端部脱沙压裂、CO2 泡沫压裂及特殊井（斜井、水平井、深井、超深井、小井眼井等）压裂技术方面有了进一步的完善和发展，压裂的单项技术也有了很大进展。国内压裂酸化技术在设计软件、压裂酸化材料、施工技术指标等方面，已接近国际先进水平。介绍了国内不同储层类型所适用的压裂技术，对更好地发挥水力压裂技术在油气田勘探与开发中的作用具有重要意义。 自1947 年美国进行第1 次水力压裂以来，经过50 多年的发展，水力压裂技术从理论研究到现场实践都取得了惊人的发展。如裂缝扩展模型从二维发展到拟三维和全三维；压裂井动态预测模型从电模拟图版和稳态流模型发展到三维三相不稳态模型，且可考虑裂缝导流能力随缝长和时间的变化、裂缝中的相渗曲线和非达西流效应及储层的应力敏感性等因素的影响；压裂液从原油和清水发展到低、中、高温系列齐全的优质、低伤害、具有延迟交联作用的胍胶有机硼“双变”压裂液体系和清洁压裂液体系；支撑剂从天然石英砂发展到中、高强度人造陶粒，并且加砂方式从人工加砂发展到混砂车连续加砂；压裂设备从小功率水泥车发展到1000 型压裂车和2000 型压裂车；单井压裂施工从小规模、低砂液比发展到超大型、高砂液比压裂作业；压裂应用的领域从特定的低渗油气藏发展到特低渗和中高渗油气藏（有时还有防砂压裂）并举。同时，从开发井压裂拓宽到探井压裂，使压裂技术不但成为油气藏的增产增注手段，如今也成为评价认识储层的重要方法。 二、水力压裂工艺技术分类 压裂是靠在地层中造出高渗透能力的裂缝，从而提高地层中流体的渗流能力。从一口井的增产来说，压裂主要解决有一定能量的低渗透地层的产量问题或井底堵塞而影响生产的井。对有足够的地层压力、油饱和度及适当地层系数的井，应选作压裂的对象。另外选井要注意井况，包括套管强度，距边水、气顶的距离，有无较好的遮挡层等。 在选井层的基础上，还要妥善地解决一些工艺技术的问题。保证压裂设计的顺利执行对多油层的油井压裂，在多层情况下，要进行分层压裂。利用封隔器的机械分层方法、暂堵剂的分层方法、限流法或填砂法都可以进行分层压裂作业。 1.堵球法分层压裂 堵球法分层压裂是将若干堵球随液体泵入井中，堵球将高渗透层的孔眼堵住，待压力蹩起，即可将低渗层压开。这种方法可在一口井中多次使用，一次施工可压开多层。施工结束后，井底压力降低，堵球在压差的作用下，可以反排出来。该方法的优点是省钱省时，经济效果好。 2.封隔器分层压裂 使用封隔器一次多层压裂的施工方法已被广泛采用，分层压裂管柱如图所示 共有三种方法，即憋压分层压裂、上提封隔器分层压裂、滑套分层压裂。憋压分层压裂是用几个封隔器隔开欲压的各个层段，在每个上封隔器的下面接一个单流凡尔球座，在球座下面的封隔器上安一个带喷嘴的短节，喷嘴用铜皮封隔。压裂时，先压最下面一层，然后投球封闭底层，再憋压将第二层压开，依次将各层压开。憋压法压裂一次可压 3层。封隔器上提分层压裂是用封隔器预先按施工设计卡开井下需要压裂的最下1～2个层段，压完后停泵使封隔器胶筒收缩，然后再按预先设计好的上提深度起出部分油管，启泵再进行上一个层段的压裂施工。滑套分层压裂自下而上进行，首先压裂最下层，压完后不停泵，用井口投球器投一钢球，使之坐在最下面喷砂器的上一级喷砂器的滑套上，憋压剪断销钉后，滑套便会落入下一级喷砂器上，使出液通道封闭，从而压裂第二层，依次类推，可实现多层压裂。 3.限流法分层压裂 限流法分层压裂工艺是当一口井中具有多层而各层之间的破裂压力有一定差别时，通过严格控制各层的孔眼数及孔径的办法，限制各层的吸水能力以达到逐层压开的目的，最后一次加砂同时支撑所有裂缝。 20、27.58 MPa，按射孔计划将各层按一定孔眼数射开，当注入的井底压力为26.20 MPa时，B层压开；然后提高排量，因为孔眼摩阻正比于排量，当B层的孔眼摩阻大到1.38 MPa，注入的井底压力达到27.58 MPa，此时C层被压开；继续提高排量，B层孔眼摩阻达到2.76 MPa时，注入的井底压力达到28.96 MPa，A层被压开。 限流法压裂的特点是在完井射孔时，按照压裂的要求设计射孔方案（包括孔眼位置、孔密度及孔径），从而使压裂成为完井的一个组成部分。由于严格限制了炮眼的数量和直径以及层内局部射开和层间同时压开，使得该工艺对套管和水泥环的损害较小，一般不会导致串
脉动水力压裂项目阶段总结(新)
高压脉动注水及水力压裂防治煤与瓦斯 突出技术 项目阶段总结 通化矿业集团松树镇煤矿 中国矿业大学 2012年9月
目录 1 工作面概况 (1) 2 脉动水力压裂卸压增透技术原理 (1) 2.1煤体的疲劳损伤 (1) 2.2高压脉动水的“水楔”作用 (2) 2.3脉动水压力的传播 (3) 2.4脉动水力压裂卸压增透过程分析 (5) 3 脉动水力压裂设备及操作安全措施 (5) 3.1密封设备 (5) 3.2压裂系统 (6) 3.3脉动压裂考察设备 (7) 3.4安全措施 (7) 4 脉动水力压裂施工方案设计 (9) 4.1钻孔参数 (9) 4.2钻孔密封 (11) 5 脉动水力压裂现场实施 (14) 6 脉动水力压裂效果考察 (15) 6.1脉动水的分布 (15) 6.2脉动水力压裂效果 (16) 7 主要结论及下一步工作计划 (19) 7.1结论 (19) 7.2下一步工作计划 (20)
1工作面概况 该工作面为三水平+206西一采区，地面标高为+840~+850，井下标高为+280~+180，煤层厚度（最大-最小）为3.34~2.8/3.0，煤层倾角较大，煤层倾角（最大-最小）为11°~9°。地质构造复杂，火成岩侵入严重，绝对瓦斯涌出量为0.80 m3/min，自然发火期为10个月。煤尘爆炸指数为37.50﹪。煤层顶板基本顶厚度8.8m，为中-粗粒砂岩，直接顶厚度为1.0m，黑色细砂岩，煤层底板基本底厚度0.7m，黑灰色细砂岩。 该工作面地质构造为向斜的南翼深部，呈单斜构造，地层走向最大130°最小118°，平均地层走向125°。地层倾角最大11°，最小9°，平均地层倾角10°。由于该区域内没有巷道控制，所有资料都借鉴地质报告，在采区内有r1、r2、r3断层，r1正断层倾向330°、走向63°、倾角68°、落差8.0～13.0米，对巷道掘进没有影响。r2正断层倾向148°、走向59°、倾角65°、落差8.0～3.0米，对巷道掘进有影响。r3正断层倾向360°、走向90°、倾角64°、落差13.0米，对巷道掘进没有影响。 该采区Ⅰ层煤呈条带状，黑色油脂光泽。为石炭二迭系山西组含煤系，煤层最大厚度为3.34米，最小厚度为2.8米，平均厚度为3.0米；Ⅱ层煤呈粉末状，黑色油脂光泽。为石炭二迭系山西组含煤系，煤层最大厚度为3.1米，最小厚度为2.8米，平均厚度为2.95米；Ⅱ层煤顶板即一层煤底板为灰黑色细砂岩，含植物根茎化石，平均厚度为0.7米。Ⅰ层煤直接顶为灰黑色细砂岩，平均厚度为1米，老顶为灰白色石英质中粒砂岩，平均厚度为8.8米。 2脉动水力压裂卸压增透技术原理 2.1煤体的疲劳损伤 疲劳特性是材料的动力性能之一，在重复、循环或交变荷载作用下，任何材料都会出现疲劳损伤。研究表明，煤岩在循环荷载作用下会发生疲劳损伤，其强度和变形规律与静态荷载作用下有显著不同，煤岩是否发生疲劳破坏和应力门槛值有关，单轴循环荷载作用下煤样疲劳破坏“门槛值”不超过单轴抗压强度的81%，且在疲劳破坏“门槛值”以下进行循环加载、卸载时，也会产生一定程度的疲劳损伤。
水力压裂安全技术要求
水力压裂安全技术要求 SY/T6566－2003 国家经济贸易委员会2003－03－18批准 2003－08－01实施 前言 本标准由石油工业安全专业标准化技术委员会提出并归口。 本标准起草单位：吉林石油集团有限责任公司质量安全环保部、井下作业工程公司。 本标准主要起草人：宋泽明、宫长利、朱占华、毛杰民、付新冬、崔伟。 引言 水力压裂施工是油田开发、评价和增产的重要技术措施，也是一项风险较大的作业。由于压裂施工应用高压技术，野外作业，流动性大，涉及其它相关作业，经常接触石油、天然气等易燃易爆和其它有毒有害物质，易发生人员伤亡、环境污染等事故。为加强井下压裂施工安全管理，规范操作，搞好全过程施工作业，最大限度地避免发生事故，促进油田开发，提高经济效益，特制定本标准。 1 范围 本标准规定了水力压裂安全施工方法和技术要求。 本标准适用于水力压裂及相关施工作业。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GB 150 钢制压力容器 SY 5727 井下作业井场用电安全要求 SY/T 5836 中深井压裂设计施工方法 SY 5858 石油企业工业动火安全规程 SY/T 6194 套管和油管 SY 6355 石油天然气生产专用安全标志 3 压裂选井和设计及施工队伍要求 3．1 压裂选井和设计应按SY/T 5836执行，并符合下列安全要求： a）套管升高短节组配与油层套管材质、壁厚相符； b）使用无毒或低毒物质； c）下井工具、连接方式应能保证正常压裂施工，并有利于压裂前后的其它作业； d）通往井场的道路能够保证施工车辆安全通行； e）场地满足施工布车要求。 3．2 压裂设计中应包括下列与安全有关的内容： a）存在可能影响压裂施工的问题； b）施工井场、施工车辆行驶路线说明及要求； c）地面流程连接、施工设备检查要求； d）试压、试挤要求； e）施工交接、检查要求；
顺槽底抽巷水力压裂安全技术措施示范文本
顺槽底抽巷水力压裂安全技术措施示范文本 In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each Link To Achieve Risk Control And Planning 某某管理中心 XX年XX月
顺槽底抽巷水力压裂安全技术措施示范 文本 使用指引：此解决方案资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。 21111（1）顺槽底抽巷穿层钻孔抽采浓度较低，为提 高条带穿层钻孔的预抽效果，达到快速消突的目的，选择 对该处采取水力压裂增透技术。为保证水力压裂工作安全 有序进行，特编制本安全技术措施方案。 一、试验地点基本概况 1、试验地点概况 21111（1）顺槽底抽巷（-790m东翼胶带机大巷）为 二水平运煤大巷，兼做21111（1）顺槽掩护巷。巷道断面 形状为直墙半圆拱，巷道净宽×净高为：5500mm× 4350mm。该巷道内共安排3台钻机正常施工，现第一台 钻机在78组钻孔处向西施工，第二台钻机在123组钻孔处
向东施工，第三台钻机在157组处向东施工，本次压裂方案设计2个压裂钻孔（钻孔间隔50m），2#、3#压裂孔自西向东布置，施工地点分别在130、135组穿层钻孔处，该段范围内87～123组、140～157组穿层钻孔已施工。 2、水力压裂地点煤层顶底板情况 11-2煤层老顶为粉细砂岩，厚度2.4～11.5/7.44m，浅灰白色，细粒结构，顶部颗粒较细，层内含白云母薄片及暗色矿物。 直接顶为11-3煤砂质泥岩，厚度0～5.3/3.32m，砂质泥岩:灰色,砂泥质结构,砂质含量不均,上部偶见植化碎片。11-3煤:黑色,碎块至粉末状，沥青光泽，暗煤。 11-2煤层直接底为泥岩11-1煤，0～9.08/4.52m，泥岩：灰色、局部深灰色，泥质结构，层内含较多植化碎片，薄层状，岩性较脆，易碎，岩芯局部完整，局部发育碳质泥岩。11-1煤:黑色,粉末状为主,暗煤。
水力压裂技术
水力压裂水力压裂：： 一项一项经久不衰的技术经久不衰的技术经久不衰的技术 自从Stanolind 石油公司于1949年首次采用水力压裂技术以来，到今天全球范围内的压裂施工作业量将近有250万次。目前大约百分之六十新钻的井都要经过压裂改造。压裂增产改造不但增加油井产量，而且由于这项技术使得以前没有经济开采价值的储量被开采了出来（仅美国自1949年以来就约有90亿桶的石油和超过700万亿立方英尺的天然气因压裂改造而额外被开采出来）。另外，通过促进生产，油气储量的静现值也提高了。 压裂技术可以追溯到十八世纪六十年代，当时在美国的宾夕法尼亚州、纽约、肯塔基州和西弗吉尼亚州，人们使用液态的硝化甘油压浅层的、坚硬地层的油井。目的是使含油的地层破裂，增加初始产量和最终的采收率。虽然使用具有爆炸性的硝化甘油进行压裂是危险并且很多时候是违法的，但操作后效果显著。因此这种操作原理很快就被应用到了注水井和气井。 在十九世纪三十年代，人们开始尝试向地层注入非爆炸性的流体（酸）用以压裂改造。在酸化井的过程中，出现了一种“压力从逢中分离出来”现象。这是由于酸的蚀刻会在地层生成不能完全闭合的裂缝，进而形成一条从地层到井的流动通道，从而大大提高了产量。这种“压力从逢中分离出来”的现象不但在酸化的施工现场，在注水和注水泥固井的作业中也有发生。 但人们就酸化、注水和注水泥固井的作业中形成地层破裂这一问题一直没有很好的理解，直到Farris 石油公司（后来的Amoco 石油）针对观察井产量与改造压力关系进行了深入的研究。通过此次研究，Farris 石油萌生出了通过水力压裂地层从而实现油气井增产的设想。 第一次实验性的水力压裂改造作 业由Stanolind 石油于1947年在 堪萨斯州的Hugoton 气田完成（图 1）。首先注入注入1000加仑的粘 稠的环烷酸和凝稠的汽油，随后是 破胶剂，用以改造地下2400英尺 的石灰岩产气层。虽然当时那口作 业井的产量并没有因此得到较大 的改善，但这仅仅是个开始。在 1948年 Stanolind 石油公司的 J.B.Clark 发表了一篇文章向石油 工业界介绍了水力压裂的施工改造过程。1949年哈里伯顿固井公司（Howco）申请了水力压裂施工的专利权。 哈里伯顿固井公司最初的两次水力压裂施工作业于1949年3月17日，一次在奥克拉荷马州的史蒂芬郡，总花费900美元；另一次在位于得克萨斯州的射手郡，总花费1000美元，使用的是租来的原油或原油与汽油的混合油与100到150磅的砂子（图2）。在第一年中，332口井被压裂改造成功，平均增加了75%的产量。压裂施工被大量应用，也始料未及地加强了美国的石油供应。十九世纪五十年代中期，压裂施工达到了每月3000口井的作业量。第一个过五十万英镑的压裂施工作业是由美国的Pan 石油公司（后来的Amoco 石油，现在的BP 石油）于1968年10月在奥克拉荷马州的史蒂芬郡完成的。在2008年世界范围内单级花费在1万到6百万美元之间的压裂作业超过了5万级。目前，一般的单井压裂级数为8到40
水力压裂造缝机理
2．地应力场确定 地应力场确定包括地应力大小和方向。主要手段主要有： 1) 水力压裂法 微型压裂(mini-frac)压力曲线计算应力场。 2)实验室分析方法 应用定向取心技术保证取出岩心样品的主应力方位与其在地层中主应力方位一致。岩心从地下三向压应力状态改变到地面自由应力状态，根据岩心各方向的变形确定主应力方位和数值。 (1) 滞弹性应变恢复（ASR） 基于岩心与其承压岩体发生机械分离后所产生的应力松弛，按各个方向测量应变并确定主应变轴。并假定主方向与原位应力主轴相同，按已知的弹性常数和上覆岩层载荷情况间接计算应力值。 (2) 微差应变分析（DSCA） 从井底取出的岩心由于应力释放和应变恢复会发生膨胀，产生或重新张开微裂缝。基于应变松弛作为“应力史”痕迹的思想，应变松弛形成的微裂缝密度和分布与岩心已经出现的应力下降成正比。通过描述微裂隙分布椭球，即可揭示以前的应力状态。根据和这些微裂缝相关的应变推断主应力方向，并从应变发生的最大方向估算出最小主应力值。 3) 测井解释方法 利用测井（主要是密度测井、自然伽玛测井、井径测井和声波时差测井以及中子测井、自然电位测井等）资料，首先基于纵横波速度与岩石弹性参数之间的关系解释岩石力学参数，再结合地应力计算模式获得连续的地应力剖面。 4) 有限元模拟 根据若干个测点地应力资料，借助于有限元数值分析方法，通过反演得到构造应力场。强烈取决于根据研究工区所建立的地质模型、数学力学模型和边界条件。 此外，测定地应力方向的常用方法还有声波测定、井壁崩落法、地面电位法、井下微地震法和水动力学试井等方法。 3．人工裂缝方位 在天然裂缝不发育的地层，压裂裂缝形态取决于其三向应力状态。根据最小主应力原理，水力压裂裂缝总是产生于强度最弱、阻力最小的方向，即岩石破裂面垂直于最小主应力方向。当s z最小时，形成水平裂缝（horizontal fracture）；当s y最小时，形成垂直裂缝(vertical fracture)。 对于显裂缝地层很难出现人工裂缝。而微裂缝地层可能出现多种情况，人工裂缝面可以垂直于最小主应力方向；也可能基本上沿微裂缝的方向发展，把微裂缝串成显裂缝。 二、破裂压力 地层岩石破裂前，井壁最终应力场为钻孔应力集中、向井筒注液产生的应力、注入压裂液径向滤失诱发应力的迭加。基于最终应力分布结合岩石破裂准则确定破裂压力计算公式。 1．井壁最终应力分布 1）井筒应力分布 对于裸眼井，记井眼半径为r w。钻井完成后地层中应力分布可视为无限大均质各向同性岩石平板中有一圆形孔眼时的应力状态，。记压应力为正、张应力为负，根据弹性力学理论计算图中任意点(r ,q) 处的应力分布。 离井壁越远，周向压应力迅速降低，径向压应力逐渐增加；而且大约几个井径之后，周向压应力降为原地应力，径向应力增加到原地应力。 实际上，由于岩石的抗压强度比抗张强度大得多，而且钻井孔眼引起的应力集中使得井壁处应力大于原地应力，因此，水力压裂造缝时主要关心的应是井壁处的周向应力s q。通常记s x>s y，则 当q=0°或180°，井壁处周向应力最小。s qmin = 3s y-s x 当q=90°或270°，井壁处周向应力最大。s qmax = 3s x-s y
水力压裂操作规程
水力压裂操作规程 第一条 系统组成 高压水力压裂系统由乳化泵、水箱、水表、压力表、高压管、封孔器及相关装置连接接头等组成。 图2 水力压裂系统装置连接示意图 高压铁管高压软管 注 水 泵水 箱卸压阀压力表 连接管水管 压裂钻孔 注：设备之间的连接必须保证密封无泄漏，且应实现快速连接。 第二条 压裂时间 压裂时间与注水压力、注水量等参数密切相关，注水压力、流速不同，相同条件下达到同样效果的注水时间也不同。注水过程中，煤体被逐渐压裂破坏，各种孔裂隙不断沟通，高压水在已沟通的裂隙间流动，注水压力及注水流量等参数不断发生着变化，注水时间可根据注水过程中压力及流量的变化来确定，当注水泵压降为峰值压力的30%左右，可以作为注水结束时间。 第三条 工艺流程 1.先施工4个效果考察钻孔，施工完成后立即进行封孔，将其接入抽放系统，抽放队安排测流员收集效果考察钻孔浓度、负压，并进
行计量。 2.在施工1个压裂钻孔，压裂钻孔施工到位后，立即进行封孔， 3.所有钻孔封孔完成并凝固24小时后，开始进行高压水力压裂，压裂时一旦出现效果考察孔有水流出时，立即关闭高压闸门，直至乳化泵的水箱内水位不再下降时停止压裂。 4.压裂过程实施完成后，由抽放队测流员每天收集压裂钻孔和效果考察钻孔的数据，并计算瓦斯抽放量。 5.高压水力压裂流程图，如下所示：
第四条压裂步骤 在注水的前期，注水压力和注水流量呈线性升高；随后，注水压力与流量反向变化，并呈波浪状。这直观反映出了在注水初期，具有一定压力和流速的压力水通过钻孔进入煤体裂隙，克服裂隙阻力运动；随后，当压裂液充满现有裂隙后，水流动受到阻碍，由于煤体渗透性较低，水流量降低，压力增高而积蓄势能；当积蓄的势能足以破裂煤体形成新的裂隙时，势能转化为动能，压力降低，水流速增加；当压力液携带煤泥堵塞裂隙时，煤体渗透性降低，水难以流动使流量下降，压力上升。 压裂实施过程中，按照如下步骤实施： 1.同时打开井下高压泵水箱的水闸门与注水孔口的闸门； 2.启动高压注水泵，然后采用动压注水压裂; 3.当乳化泵压力急剧上升或水箱内水位不在下降时，立即停止压力。 启泵时压力选为20MPa，调节控压闸门，每5min升压2MPa，泵压达到28MPa以上，稳定20min后，若压力迅速下降，说明已开始压裂；继续注水10min钟，水压不再上升，此时停泵，关闭卸压阀，压裂程序结束。若从开泵开始，压力持续上升，则说明未压裂，并持续加压至30MPa后压力仍不下降或稳定，说明煤体未被压裂，此时停止压裂工作，分析原因，重新考虑制定措施、方案。 第五条水力压裂施钻规定 1.每班施钻前必须先检查撤退路线是否畅通、安全设施是否完好，若有一样不符合规定，当班禁止施工（当班班长负责，安瓦员监督）。 2.施钻当班负责人必须携带便携式瓦斯报警仪，并将其吊挂在距
义煤集团水力压裂实施方案
义煤集团公司矿井水力压裂技术 实施方案 义煤集团公司 二00九年五月八日
义煤集团公司水力压裂技术实施方案 义煤集团公司现有5对突出矿井，主要煤层二1煤赋存极不稳定，全层未构造煤，透气性差，煤质松软，打钻成孔困难，预抽效果差，瓦斯治理难度大、治理任务艰巨。 中部义马煤田的5对矿井为集团公司骨干矿井，主采煤层为侏罗纪长焰煤，煤质硬脆，厚度大，其顶板为巨厚砾岩层，随着开采深度增加，矿井冲击地压危险性增大，且属于容易自燃发火煤层，煤层自然发火期15—30天，最短7天。 定向高压水力压裂技术在煤矿中的尝试应用，取得了初步的成效。为进一步提高突出矿井瓦斯抽采效果，搞好煤与瓦斯突出防治工作；利用水力压裂技术为中部矿井的冲击地压防治增加新的技术手段和开辟新的预防途径；在防治煤层自燃发火和综合防尘方面，也会带来明显的效果。为加快井下水力压裂技术的推广范围和扩大应用力度，使水力压裂技术在义煤集团全面推进，特制定本实施方案。 一、水力压裂技术机理简介 井下压裂的基本原理与地面煤层气井压裂相同，即将压裂液高压注入煤（或岩）体中原有的和压裂后出现的裂缝内，克服最小主应力和煤岩体的破裂压力，扩宽并伸展和沟通这些裂缝，进而在煤中产生更多的次生裂隙，从而增加煤层的透气性以便于进行瓦斯气体的抽
放；在高压水的作用下，利用人造裂缝与裂隙的通道进行煤体的湿润，从而达到软化煤体、进行煤体卸压的目的。 压裂液具有不可压缩性，其在煤层中的流动压裂过程是有一定顺序的，即由张开度比较大的层理或切割裂隙等一级弱面开始，而后是二级裂隙弱面，依次下去，直到煤层的原生微裂隙；压裂液的压裂分解作用是通过水在裂隙弱面内对壁面产生内压作用下，导致裂隙弱面发生扩展、延伸以至相互之间发生联接贯通，形成了相互交织的贯通裂隙网络，从而达到了提高煤层渗透率，增加钻孔瓦斯抽出率的目的。见压裂裂缝网络示意图1 图1 压裂裂缝网络示意图 压裂设备系统主要由压裂泵、混砂装置、水箱、指挥舱、高压管路、实时监测记录系统等组成。 压裂设备系统主要由压裂泵、混砂装置、水箱、指挥舱、高压管
水力压裂报告
南桐矿业公司鱼田堡煤矿穿层钻孔定向水力压裂煤层增透 技 术 报 告 （初稿） 二〇一一年三月
防止煤与瓦斯突出在煤矿安全上一直是世界性的难题。在近年来重庆发生的煤矿安全重大事故中，瓦斯突出占了很高的比例。随着采深的不断增加，煤层瓦斯含量和瓦斯压力在不断增加，瓦斯问题日益凸显。为解决重庆地区瓦斯治理难题，重庆能源投资集团科技有限公司联合重庆大学开展了定向水力压裂增透技术相关研究，并在松藻煤电有限责任公司逢春煤矿和南桐矿业有限责任公司鱼田堡煤矿进行了应用研究。在理论研究和实验室实验研究的基础上，在南桐矿业公司鱼田堡煤矿34区-350m东抽放道实施了水力压裂并取得了以下成果： 通过2011-1-8日的实验得出，在鱼田堡煤矿34区-350m东抽放道5#煤层起裂压力为23MPa，延伸压力为19MPa。实验共进行了40min，注水量为6.9m3。经现场查看，发现压裂孔东侧10m考察孔出口处压力表读数为15.6MPa，上方、西侧考察孔压力均超过压力表量程（10MPa），下方压力表没有读数，但有水流出。可以判断，鱼田堡5#煤层在40分钟以内其有效压裂范围能够达到10m以上。 分别在在4个考察孔附近钻进4个抽放孔进行瓦斯抽放考察压裂后瓦斯抽放参数。并于2011-01-26开始接抽，截止到2011-02-17，压裂孔平均抽放浓度为95.4%，平均抽放纯量为0.0673m3/min；抽放孔1#平均抽放浓度为25.6%，平均抽放纯量为0.0147m3/min；抽放孔2#平均抽放浓度为33.1%，平均抽放纯量为0.02m3/min；抽放孔1#平均抽放浓度为25.6%，平均抽放纯量为0.0147m3/min；抽放孔3#平均抽放浓度为33.4%，平均抽放纯量为0.0177m3/min；抽放孔4#平均抽放浓度为36.1%，平均抽放纯量为0.0192m3/min。压裂范围内平均抽放浓度为44.72%，平均抽放纯量为0.1389m3/min；相比同一抽放道普通钻孔抽放浓度（13.28571%）提高了 3.37倍，抽放纯量（0.00796 m3/min）提高了17.45倍。共抽放23天，5个孔共抽放瓦斯纯量为4725m3，相比同一抽放道5个钻孔瓦斯抽放纯量（368m3）提高了12.83倍。
水力压裂实施方案
南桐矿业公司鱼田堡煤矿 34区-350m西抽放巷道高压水力压裂技术推广应用 实施方案 二〇一二年六月
目录 前言 (3) 1矿井概况及压裂条件 (3) 1.1矿井基本情况 (3) 1.2矿井生产系统现状 (3) 1.3地质特征 (4) 1.4压裂区概况 (5) 2、压裂工艺 (14) 2.1压裂参数选择 (14) 2.2压裂设备 (15) 2.3压裂孔 (16) 2.4压裂剂 (19) 3.安全措施 (19) 3.1防止高压事故措施 (19) 3.2防治瓦斯及顶板事故措施 (20) 3.3消防措施 (20)
前言 由于南桐矿业公司鱼田堡煤矿煤层透气性差，造成采用单一的穿层钻孔、水力割缝等工艺后预抽效果不理想，工程量大。同时部分区域受地质构造影响，以中风压为主的区域防突措施难以实施到位，造成较大的空白带。因此，鱼田堡煤矿将在3504W4段工作面顶板的矽质灰岩抽放巷道即34区-350m西抽推广应用“高压水力压裂技术”。以期望在保护层突出煤层中全面达到“增透、卸压、消突”的作用，从而真正实现快速达标、经济防突的目的。 1矿井概况及压裂条件 1.1矿井基本情况 鱼田堡煤矿隶属于重庆市能源投资集团南桐矿业公司。该矿地处重庆市万盛经济技术开发区。矿井位于重庆市南东面，方位152°，距万东镇4.0Km，距重庆市主城区130 Km。 矿井于1956年建矿，1959年正式投产，设计能力60万吨/年，2006年核定生产能力39万吨/年，现实际生产能力约33万吨/年。矿井开采古生代二叠纪乐平统煤系煤层，煤系厚80～100m，含煤6层，从新到老分别为1～6号煤层。井田内1～3号煤层不可采；4号、6号煤层稳定可采，5号煤层局部可采，其中4号煤层为主采层。 1.2矿井生产系统现状 1.2.1矿井开拓、开采 矿井采用立井+暗斜井的综合开拓方式，在井田中部布置主、副立井到二水平（+331m～-100m标高）；三水平（-100m～-350m标高）在井田中部布置4个暗斜井；目前，矿井采掘活动主要集中在三水平四区，采掘活动相对比较集中。为了缓解这一不利局面以及矿井的长远发展，矿井开展了四水平延深工程。目前，四水平各采区以剃头下座的方式已分别延深至-400m、-431m、-465m以及-600m标高。 1.2.2矿井通风 矿井通风方式为用两翼对角抽出式，在井田两翼及采区布置了专用回风道。 1.2.3矿井供水系统 矿井供水供水方式主要为采用4寸无缝钢管从+150m水平利用自压方式向-100m水平及主要用水地点供水，在-100m建有专门的防尘水池向-350m水平各用水点供水，水源充足。 1.2.4矿井供电系统 矿井井下根据生产需求，在-100米水平和-350米水平各设有一个中央变电所，水平各采
大尺寸花岗岩水力压裂试验
大尺寸花岗岩水力压裂试验 摘要：干热岩开发中储层改造是其中的关键一步，目前在开发利用过程中还有 许多温度亟待解决，本次研究通过真三轴水力压裂模拟试验，研究了水力压裂裂 缝的特征，分析了裂缝的发生发育规律，认识到模拟试验在干热岩开发研究中的 可操作性，并得出了围压对于裂缝发生发育有影响的结论。 关键词：水力压裂；花岗岩；裂隙发育特征 1.引言 目前水力压裂试验的研究成果已较为成熟，且多针对于油气增产方面，因此 在干热岩开发过程中可以借鉴水力压裂的方法对热储层进行改造，形成裂隙网络，提高储层渗透能力，提高储层内换热效率。国内外针对水力压裂试验的研究方向 主要为裂缝的观测评价、岩石内部性质结构对裂缝发生发育的影响和缝内流体的 研究。经过多个国家多次的增强型地热系统实验发现[1]，水力压裂的方法在花岗 岩储层的干热岩开采中最为成功。 压裂过程中，影响干热岩热储层压裂效果的因素主要在于两点：储层性质和 条件（岩石特征、场地应力状态、天然裂隙系统，储层结构温度等）和储层改造 技术（注入速率、注入方法、流速等），在研究过程中，使用试验的手段，可以 掌握花岗岩的裂隙形成特征，从而达到工程利用的目的[2]。 在以往的花岗岩水力压裂试验中，多数使用人工材料或小尺寸样品，其代表 性差，本次研究使用大尺寸花岗岩样品进行了水力压裂模拟试验，分析了大尺寸 花岗岩的水力压裂形成的裂隙特征[3]。 2.大尺寸花岗岩水力压裂试验 2.1 实验仪器 本次试验使用的真三轴模拟系统可以在不同轴向分别控制围压大小，同时利 用声发射系统监测岩石内部变化，该设备主要包括压裂液注入模块、压裂用试样、模型系统、三轴应力加载及控制系统、模型加温系统、测量系统、数据采集处理 系统、操作台、辅助系统等部分。 仪器以模型系统为中心展开运行，最大可对600mm×600mm×600mm的立方 体岩石样品进行水力压裂模拟试验，可以为样品的三轴应力加载提供高压腔体， 它主要由地下安全舱、上下承压钢板、内外承压腔体、连接螺杆及螺母、柔性加 压板、锲形板、筛板、网格式安全罩等部分组成，样品通过航吊车利用吊装版将 样品装入试验舱。试验时在样品端面加工模拟井孔，孔内放置钢制井筒，通过高 压恒流恒压泵向井筒内注压，形成裂缝。三轴应力加载及控制系统主要由加载液 压缸、液压站及链接管阀等组成，最大液压压力为70MPa。 2.2 样品制备 水力压裂模拟试验所用的岩石样品采集自青海共和盆地露头的印支期花岗岩，后加工为400mm×400mm×400mm的立方体试样，实验前仔细观察样品并记录样 品已经存在的裂缝情况，在样品的其中一个端面的正中央钻孔作为模拟井孔，直 径30mm，模拟井管用高强度钢管，并用高强度环氧树脂结构胶固定。最后根据 声发射软件预设探头安装位置将探头安装在样品上。 2.3 试验过程 试验中采用水加着色剂作为压裂液，以保证压裂稳定性，着色剂方便观察裂 缝是否贯穿样品。试验过程中，三轴应力加载控制系统、高压注入泵和声发射系 统同时工作，以确保数据的同步采集，具体的试验步骤为：
[员工岗位培训体系]水力压裂工艺培训教材
（培训体系）水力压裂工艺 培训教材
水力压裂工艺培训讲义 第一采油一厂工程技术大队 2004年6月
前言： 水力压裂是油田增产、增注，保持油田稳产的一项重要工艺技术。它利用液体传导压力的性能，在地面利用高压泵组，以大于地层吸收能力的排量将高粘度液体泵入井中，在井底憋起高压，此压力超过油层的地应力和岩石抗张强度，在地层产生裂缝，继续将带有支撑剂的携砂液注入裂缝，裂缝边得到延伸，边得到支撑。停泵后就在油层形成了具有一定宽度的高渗透填砂裂缝，由于这个裂缝扩大了油气流动通道，改变了流动方式，降低了渗流阻力，可起到增产增注作用，这一施工过程就叫油层水力压裂。水力压裂包括理论力学、材料力学、热化学、高分子化学、机械制造等多个学科。 一、压裂液 压裂液的主要功能是传递能量，使油层张开裂缝并沿裂缝输送支撑剂。其性能好坏对于能否造出一条足够尺寸、并具有足够导流能力的填砂裂缝密切相关，因此，有必要了解压裂液的特点和性能。 （一）压裂液的作用 压裂液的主要作用是将地面设备的能量传递到油层岩石上，在地层形成裂缝，并携带支撑剂填充到裂缝中。按照在压裂施工中不同阶段的作用可以分为前置液、携砂液、替挤液三种。 1、前置液；用来在地层造成裂缝，并形成一定几何形态裂缝的液体。在高温井层中，还具有一定的降温作用。 2、携砂液：携带支撑剂进入地层，把支撑剂充填到预定位置的
液体。和前置液一样也具有造缝及冷却地层的作用。由于携带比重较高的支撑剂，必须使用交联压裂液。 3、替挤液：把压裂管柱、地面管汇中的携砂液全部替入裂缝，以避免压裂管柱砂卡、砂堵的液体。组成与前置液一致。 （二）压裂液的性能 为确保压裂施工顺利实施，要求压裂液具有以下性能特点 1、滤失性：主要取决于压裂液自身的粘度和造壁性，粘度高则滤失少。添加防滤失剂能改善压裂液的造壁性，大大减少滤失量。 2、携砂性：指压裂液对于支撑剂的携带能力。主要取决于液体的粘度、密度及其在管道和裂缝中的流速，粘度越高，携带能力越强。 3、降阻性：指压裂液在管道中流动时的水力摩擦阻力特性，摩阻越小，压裂设备效率越高。摩阻过高会导致井口压力高，从而降低排量，影响压裂施工。 4、稳定性：压裂液应具有热稳定性，不能由于温度升高而使粘度有较大的损失；还应具有抗剪切稳定性，不会由于流速的增加而大幅度降解。 5、配伍性：压裂液进入地层后与各种岩石矿物及地层流体相接触，不应产生不利于油气渗流的物理—化学反应，例如不会引起粘土膨胀或产生沉淀而堵塞油层。 6、低残渣：要尽量降低压裂液中水不溶物的数量，以免降低油气层和填砂裂缝的渗透率。 7、易返排：施工结束后大部分注入液体应能返排出井筒，减少
水力压裂技术方案
国投新集能源股份有限公司新集二矿 GUO TOU XIN JI NENG YUAN GU FEN YOU XIAN GONG SI XIN JI ER KUANG 新集二矿煤层增透技术试验方案 设计： 审核： 安徽理工大学 国投新集能源股份有限公司新集二矿 编制日期：2014年2月17日
1概况 为提高预抽钻孔抽采效果，缩短预抽时间，保证矿井安全生产及采掘接替。将在-650m1煤西翼截水巷进行预抽钻孔高压水力压裂项目的研究。以解决矿井煤层透气性差、瓦斯预抽困难的难题。为保证压裂有序、顺利实施，特编制此安全技术措施。 2试验区域概况 -650m1煤西翼截水巷与地面相对位置处于矸石山西面。该区域范围的地面水体及其它对本工程施工不构成影响。 -650m1煤西翼截水巷主要在1灰及其顶、底板岩石、煤线，1煤组底板岩石层位中向前掘进。巷道施工过程中将会揭露2灰。巷道依次揭露岩性如下： 2灰：厚度1.1～3.8m，平均2.4m。粉砂岩：厚度0.5～1.9m，平均1.2m。细砂岩：厚度2.1～4.3m，平均3.2m。铝质泥岩：厚度0.3～1.1m，平均0.6m 。1灰：厚度1.1～3.8m，平均2.4m。砂质泥岩:厚度1.8～3.4m，平均2.5m。泥质砂岩：厚度14.0～18.2m，平均15.0m。 -650m1煤西翼截水巷掘进过程中揭露岩层走向一般为85°～100°，倾向一般为355°～10°，岩层倾角一般为5°～20°，平均倾角9°左右。岩层以单斜构造为主，根据上覆6、8煤层回采情况分析：预计巷道施工过程中，中、小断层、褶曲可能较为发育，局部煤（岩）层反倾（南倾）、裂隙较发育。 3水力压裂增透防突技术原理 3.1 水力压裂机理及过程分析 1．水力压裂机理分析 水力压裂的基本原理是将高压水( 压裂液) 注入煤体中的裂缝内( 原有裂隙和压裂后出现的裂隙) ，克服最小主应力和煤体的抗裂压力，扩宽伸展并沟通这些裂缝，增加煤层相互贯通裂隙的数量和增大单一裂隙面的张开程度，进而在煤体中产生更多的人造裂缝与裂隙，从而增加煤层的透气性。 2．水力压裂过程分析 煤层水力压裂是一个逐渐湿润煤体、压裂破碎煤体和挤排煤体中瓦斯的注水过程。在注水的前期，注水压力和注水流量随注水时间呈线性升高；随后，注水压力与流量反向变化，并呈波浪状。这直观反映出了在注水初期，具有一定压力和流速的压力水通过钻孔进入煤体裂隙，克服裂隙阻力运动。当注入的水充满现有裂隙后，水流动受到阻碍，由于煤体渗透性较低，导致水流量降低，压力增高而积蓄势能；当积蓄的势能足以破裂煤体形成新的裂隙时，压力水进入煤体新的裂隙，势能转化为动能，导致压力降低，水流速增加；当注入的水( 压裂液) 携带煤泥堵塞裂隙时，煤体渗透性降低，水难以流动使流量下降，压力上升。