水力压裂操作规程
水力压裂技术
第四章水力压裂技术水力压裂是利用地面高压泵组，将高粘液体以大大超过地层吸收能力的排量注入井中，在井底憋起高压，当此压力大于井壁附近的地应力和地层岩石抗张强度时，在井底附近地层产生裂缝。
继续注入带有支撑剂的携砂液，裂缝向前延伸并填以支撑剂，关井后裂缝闭合在支撑剂上，从而在井底附近地层内形成具有一定几何尺寸和导流能力的填砂裂缝，使井达到增产增注的目的。
水力压裂增产增注的原理主要是降低了井底附近地层中流体的渗流阻力和改变了流体的渗流状态，使原来的径向流动改变为油层流向裂缝近似性的单向流动和裂缝与井筒间的单向流动，消除了径向节流损失，大大降低了能量消耗。
因而油气井产量或注水井注入量就会大幅度提高。
第一节造缝机理在水力压裂中，了解裂缝形成条件、裂缝的形态和方位等，对有效地发挥压裂在增产、增注中的作用都是很重要的。
在区块整体压裂改造和单井压裂设计中，了解裂缝的方位对确定合理的井网方向和裂缝几何参数尤为重要，这是因为有利的裂缝方位和几何参数不仅可以提高开采速度，而且还可以提高最终采收率。
造缝条件及裂缝的形态、方位等与井底附近地层的地应力及其分布、岩石的力学性质、压裂液的渗滤性质及注入方式有密切关系。
图4一l是压裂施工过程中井底压力随时间的变化曲线。
P是地层破裂压力，P是裂缝延伸压力，P是地层压力。
SEF压裂过程井底压力变化曲线图4一l—微缝高渗岩石致密岩石; ba—在致密地层内，当井底压力达到破裂压力P后，地层发生破裂(图4—1中的a点)，F然后在较低的延伸压力P下，裂缝向前延伸。
对高渗或微裂缝发育地层，压裂过程中无明E显的破裂显示，破裂压力与延伸压力相近(图4—1中的b点)。
一、油井应力状况一般情况下，地层中的岩石处于压应力状态，作用在地下岩石某单元体上的应力为垂向主应力σ和水平主应力σ(σ又可分为两个相互垂直的主应力σ，σ)。
YHHxZ （一）地应力作用在单元体上的垂向应力来自上覆地层的岩石质量，其大小可以根据密度测井资料计算，一般为：????gdz?1）（4—s?0式中σ——垂向主应力，Pa；Z H——地层垂深，m；2)；．81 m/s g——重力加速度(93。
压裂施工操作规程
压裂施工操作规程本页仅作为文档页封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March压裂施工操作规程1、施工准备（1）熟悉压裂施工设计。
（2）井场和道路的调查：① 调查通往井场的道路情况，包括：路面、桥梁、涵洞、高架电线等情况。
② 调查井场的大小，以及周围的村庄、农田、池塘、河流等情况。
③ 调查压裂管柱结构和作业进度。
④ 记录调查情况，绘制井场路线示意图。
（3）压裂设备准备① 根据施工设计要求准备压裂设备。
② 设备出场的检查包括以下项目：a 加足燃料油，检查润滑油、液压油和冷却液面。
b 检查压裂泵，更换易损件。
c 检查操作系统，确保灵活好用。
d 试运行柴油机和发动机。
e 做好高压管汇、单流阀、活动弯头的保养和易损件的更换。
③ 备足压裂液罐车，并保证液罐的清洁。
④ 如果需要地面罐，应提前将其搬入井场。
地面罐的部件应完好，闸门灵活好用，并保持罐内的清洁。
其搬迁和摆放要满足以下要求：a 吊卸地面罐的钢丝绳规格不得小于Φ19mm，钢丝绳状态良好。
b 检查地面罐挂钩完好无损后方可挂绳套，进行吊卸。
c 吊卸地面罐时应有专人指挥（在六级风以上不宜吊卸），罐在空中应平衡。
d 拉运过程中，地面罐应固定在车上，不得在车上滑动。
e 拉运过程中，如超高应有超高标志。
f 地面罐的摆放应充分考虑其它施工设备。
g 地面罐的摆放要平稳。
（4）支撑剂的准备按照设计要求准备支撑剂。
（5）压裂液的准备：按照液体配方和要求进行液体配制。
（6）连接地面流程① 检查井口阀门、井口顶丝、大四通底法兰和上法兰连接，确认灵活好用、连接紧固。
② 检查高压管线、螺丝、活动接头、弯头和密封胶圈，应清洁无损坏。
③连接井口和压裂车组之间的高压管线，井口与高压管线间应使用活动弯头连接，严禁高压管线悬空，确保管线畅通，不应有滴漏现象。
④ 连接供液管线。
低压管线数量应满足混砂车的供液要求，确保管线畅通，不应有滴漏现象。
压裂施工操作规程
压裂施工操作规程本页仅作为文档页封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March压裂施工操作规程1、施工准备（1）熟悉压裂施工设计。
（2）井场和道路的调查：① 调查通往井场的道路情况，包括：路面、桥梁、涵洞、高架电线等情况。
② 调查井场的大小，以及周围的村庄、农田、池塘、河流等情况。
③ 调查压裂管柱结构和作业进度。
④ 记录调查情况，绘制井场路线示意图。
（3）压裂设备准备① 根据施工设计要求准备压裂设备。
② 设备出场的检查包括以下项目：a 加足燃料油，检查润滑油、液压油和冷却液面。
b 检查压裂泵，更换易损件。
c 检查操作系统，确保灵活好用。
d 试运行柴油机和发动机。
e 做好高压管汇、单流阀、活动弯头的保养和易损件的更换。
③ 备足压裂液罐车，并保证液罐的清洁。
④ 如果需要地面罐，应提前将其搬入井场。
地面罐的部件应完好，闸门灵活好用，并保持罐内的清洁。
其搬迁和摆放要满足以下要求：a 吊卸地面罐的钢丝绳规格不得小于Φ19mm，钢丝绳状态良好。
b 检查地面罐挂钩完好无损后方可挂绳套，进行吊卸。
c 吊卸地面罐时应有专人指挥（在六级风以上不宜吊卸），罐在空中应平衡。
d 拉运过程中，地面罐应固定在车上，不得在车上滑动。
e 拉运过程中，如超高应有超高标志。
f 地面罐的摆放应充分考虑其它施工设备。
g 地面罐的摆放要平稳。
（4）支撑剂的准备按照设计要求准备支撑剂。
（5）压裂液的准备：按照液体配方和要求进行液体配制。
（6）连接地面流程① 检查井口阀门、井口顶丝、大四通底法兰和上法兰连接，确认灵活好用、连接紧固。
② 检查高压管线、螺丝、活动接头、弯头和密封胶圈，应清洁无损坏。
③连接井口和压裂车组之间的高压管线，井口与高压管线间应使用活动弯头连接，严禁高压管线悬空，确保管线畅通，不应有滴漏现象。
④ 连接供液管线。
低压管线数量应满足混砂车的供液要求，确保管线畅通，不应有滴漏现象。
第五章水力压裂技术
第五章水力压裂技术第五章水力压裂技术§5—1 水力压裂力学地层中形成水力裂缝的过程与液体流动特性及岩石的力学性质有关。
水力造缝的本质是岩石在液体压力作用下的破裂与变形问题，因此造缝特性与岩石的受力及力学性质有关。
一．地应力场1．地应力场概念：地应力是由于岩石变形引起的介质内部单位面积上的作用力。
地应力场：是指地应力大小和方向在地层空间位置的分布。
2．地应力剖面概念地应力剖面是指研究地应力大小在纵向上的变化。
二．地应力的类型（1）原地应力：开发之前地应力原始大小。
（2）扰动应力：开发引起的地应力改变。
（3）构造应力：由构造运动在岩体中引起的应力。
（4）残余应力：除去外力后尚残存在岩石中的应力。
（5）重力应力：由上覆岩层的质量引起的地应力。
（6）热应力：由于地层温度发生变化在其内部引起的内应力增量。
（7）分层地应力：按地层分层给出不同的地应力。
（8）古地应力和现今地应力：某地质时期或重要地质事件前的地应力称古地应力。
目前存在或正在活动的称现今地应力。
石油工程关心的是现今地应力。
3．地应力测试1）长源距声波与密度测井方法该方法通过测井取得剖面上变化的岩石的纵波速度P υ和横波速度S υ，然后求出岩石泊松比ν的纵向变化，利用下式求出最小水平主应力σh ，而取得地应力剖面。
σh ()1P P ννσααν=-+- 4—12222212P S P S υυνυυ-=- 4—2 式中：σv —上覆层压力，通过密度测井得到。
P —地层压力；α—孔隙弹性系数，通过实验测的。
2）测试压裂方法（现场常用）测试压裂：是将不含砂的压裂液注入地层，造缝后停泵侧压力降落曲线，待曲线上出现拐点后测试结束，出现拐点时相应的压力即裂缝闭合压力，其大小与岩层中垂直于裂缝面的应力值相等，也即就是地层最小主应力。
如图4—1 所示。
上图中，产生人工裂缝后停泵，裂缝停止扩展处于临界闭合状态，闭合压力为P s 。
图4—1 水力压裂测试典型压力曲线结论：可以认为，裂缝临界闭合时，裂缝内的流体压力等于裂缝闭合的最小地应力。
水力压裂施工过程
水力压裂施工过程
水力压裂施工一般包括以下工序：循环、试压、试挤、压裂、加砂、替挤、扩散压力、活动管柱。
特殊情况可进行酸预处理、小型压裂测试、压后压降监测等工序。
1、循环：目的是检查压裂车组设备性能，保证地面流程管线畅通。
循环时单车排量不低于1m3/min，时间不少于10min。
2、试压：平稳启动压裂车高压泵，对井口阀门以上的设备和地面管线进行承压性能试验，压力为预测泵压的1.2-1.5倍，稳压5min，不刺不漏压力不降为合格。
3、试挤：打开井口阀门，关闭循环放空阀门，逐台启动压裂车，按设计要求排量将压裂液挤入地层，压力由低到高直到稳定。
检查井下管柱和工具情况，检查压裂层位的吸液能力。
4、压裂：试挤正常后，逐台启动压裂车，以高压大排量持续挤入前至液，使裂缝形成并扩展延伸。
油层破裂的瞬间破裂压力与地层深度的比值，称为压裂破裂梯度，反映油层破裂的难易程度。
5、加砂：油层裂缝形成，泵压和排量稳定后便可加砂。
要分段控制好混砂比，要逐渐提高且均匀加砂，保证压力、排量平稳，严禁中途停泵。
6、替挤：加砂完成后，打开混砂车的旁通替挤流程，
向井内注入替挤液，将携砂液替挤到油层裂缝中，要严格执行设计，严禁超量替挤。
7、关井扩散压力：压裂施工结束后，关闭所有进出口阀门，等待压裂液破胶滤失及裂缝闭合，防止出砂，造成裂缝口铺砂浓度过低。
8、活动管柱：负荷应不超过管柱悬重的200KN，上提速度控制在0.5m/min，活动行程不小于5m。
要达到管柱提放自如，拉力表悬重正常。
水力压裂操作标准作业流程
较严重三违：
1.重点岗位未安排专人值守的，发生伤人事故。
2.零星工程未采取安全措施或临时作业现场未安排安全负责人的，造成现场工作无秩序发生意外事故。
3.处理管路堵塞或对设备、管路卸压时，站在液、气体喷出的范围以内的，使人员被突然喷出的高压液体及携带的异物伤人。
2）员工家中有无急事、难事、大事，上班途中是没有遇到烦心事，家中没有严重社会纠葛、家庭矛盾。
2）观察员工的精神状态，与员工状态不好的的员工深入交流，了解他们的内心情况。
2
准备工具
1）准备便携式甲烷检测仪；
1）工器具齐全、完好；
仪器仪表不灵敏、不准确，造成瓦斯超限作业。
利用便携式甲烷检测报警仪进行检查。
3）检查钻机转动手把情况；
3）钻机转动手把灵活可靠；
4）检查高压泵运行情况。
4）开启高压泵电源（先开小电机后开大电机），顺时针转动高压泵压力手柄缓慢匀速加压，保持水箱持续供水（不能超过高压胶管极限100Mpa），压裂结束后逆时针旋转高压泵压力手柄，泄压归零，关闭高压泵电源（先关大电机后关小电机），更换或清洗过滤器中的过滤网。
3）高压胶管与高压旋转器（水变头）的连接。
3)利用高压胶管连接件（对丝）进行连接，要求检查接头处O型圈，用扳手紧固，防止紧固不牢造成泄漏及压力损耗。
4）高压旋转器（水变头）与高压输水钻杆的连接。
4）利用连接件将高压胶管与高压旋转器的进水口相连接，接头处安装O型圈，用扳手紧固，防止紧固不牢造成泄漏及压力损耗。
1.未使用专用U型卡子连接高压水管造成 人员伤亡。
2.O型密封圈不完好，高压水泄漏造成人员伤亡。
3.钻杆反转，高压水泄漏造成人员伤亡。
简述水力压裂施工的工艺流程
简述水力压裂施工的工艺流程
循环：检查压裂车组设备性能，保证地面流程管线畅通。
循环时单车排量不低于1m³/min，时间不少于10分钟。
试压：平稳启动压裂车高压泵，对井口阀门以上的设备和地面管线进行承压性能试验，压力为预测泵压的1.2-1.5倍，稳压5分钟，不刺不漏压力不降为合格。
试挤：打开井口阀门，关闭循环放空阀门，逐台启动压裂车，按设计要求排量将压裂液挤入地层，压力由低到高直到稳定。
检查井下管柱和工具情况，检查压裂层位的吸液能力。
压裂：试挤正常后，逐台启动压裂车，以高压大排量持续挤入前至液，使裂缝形成并扩展延伸。
油层破裂的瞬间破裂压力与地层深度的比值，称为压裂破裂梯度，反映油层破裂的难易程度。
加砂：油层裂缝形成，泵压和排量稳定后便可加砂。
要分段控制好混砂比，要逐渐提高且均匀加砂，保证压力、排量平稳，严禁中途停泵。
替挤：加砂完成后，打开混砂车的旁通替挤流程，向井内注入替挤液，将携砂液替挤到油层裂缝中，要严格执行设计，严禁超量替挤。
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。
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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
施钻地点回风侧5m范围内，当瓦斯浓度达到0.9%时，必须立即停止作业。
当瓦斯浓度达到1.0%时，必须立即停止作业、切断电源、撤出人员至+。
新鲜风流中，并向施工队、矿调度室及总工汇报请示处理。
3.在施钻过程中若出现喷孔、卡钻、顶钻、吸钻、抱钻、响煤炮、瓦斯忽大忽小、瓦斯持续上升、矿压显现、异常气味等现象时，必须立即停止作业、切断电源、撤出人员至地面，并向矿总工汇报请示处理。
4.钻孔施工应按以下原则进行：钻孔要严格按照设计要求进行施工，并保证钻孔平直、孔形完整。
钻孔施工好后，立即清洗钻孔，保证钻孔畅通。
在钻孔施工中，要准确记录钻孔方位、倾角、长度、钻孔开始见煤长度及钻孔在煤层中的长度，钻孔开钻时间、见煤时间及钻毕时间等。
5.乳化泵站要安排专职司机操作，司机必须经过培训，持证上岗，掌握设备性能及安全措施，且操作熟练、责任心强，在压裂过程中密切关注液压泵泵箱水位，防止排空，如供水不及时或出现紧急情况时，必须立即停泵。
泵站司机必须严格按指令进行操作。
6.开液压泵之前必须检查各高压管连接情况，必须做到配件完好、连接牢靠；开启液压泵后必须观察各接连头的卸漏情况，特别是在高压开启之前人员不能正对有可能卸漏的各处连接头，防止高压水伤人。
7.对钻孔进行压裂试验过程中，高压水的流量小于10L/min或压力瞬时失压时应立即停止压裂试验。
8.乳化泵停机后，当压力表指示降到0MPa，方可在泵站打开卸压阀门放水卸压，预防钻孔高强度喷孔。
压裂孔口外设置三通并安装
卸压阀门。
9.压裂结束30分钟，经专人检查确认无异常情况后，方可宣布压裂工作结束并通知调度室，由调度室通知相关施工单位恢复电源和正常工作，允许人员进入。
10. 在进行压裂试验过程中，严禁任何平行作业。