压裂试气施工.docx
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压裂试气施工
压裂试气施工
（一）设备选型及主要施工装备见表5
表5设备选型及主要施工装备
序号
名称
型号
规格
数量
备注
一
通井机或修井机
XT-12/XJ350
1台
二
井架及提升系统
BJ-29
800KN
1副
附件齐全
三
上卸扣
液压钳
XYQ3C
1套
吊卡
DQ80
75T
3只
管钳
24〞36〞48〞
1付
四
井控装备
液压双闸板防喷器
2FZ18-35
35MPa
1套
防喷井口
KFP65-35
35MPa
1套
油管旋塞阀
YGXS-114
35MPa
1套
井口
KQ78/65-70
70MPa
1套
五
低压照明系统
标准化电路
/
1套
六
柴油发电机
395/15GF，68GF
七
计量设备
分离器
1台
可据井况选择
测试工具
1套
附件齐全
压力表
40/6MPa
2/1只
水分析仪器及试剂
1套
附件齐全
八
安全检测防护设备
正压式呼吸器
C900
6套
充气机
JII-E
1台
四合一检测仪
M40
2套
差速防坠器
TS-30
1套
安全逃生装置
DL56
1套
安全带
T3XB高空全背式
2副
急救药箱
1套
配套应急药品
九
抽吸排液工具及钢丝绳
RM106A5/8″
1套
十
油管规
Φ48mm
1支
十一
排酸筒
1套
十二
测试流程
Φ73mmN80（EUE）
1套
可据井况选择
（二）井口采气树
完井井口采用KQ78/65-70（EE-1.5级9阀）采气井口。
（三）洗井射孔液设计
1、洗井液：
清水
2、射孔液配方：
1.0%KCL+清水。
设计配制50m3
表6射孔液添加剂设计量
化工料名称
KCL
设计量kg
500
准备量kg
500
（四）试气施工程序
搬迁安装→通井→洗井→试压→第一层射孔→压裂改造第一层→投球→压裂改造第二层→投球→压裂改造第三层→投球→压裂改造第四层→投球→压裂改造第五层→带压下管柱→排液→求产、产气剖面测试。
1、搬迁安装
2、连接地面放喷流程
3、套管滑套以上通井作业
3.1采用2.0″连续油管加专用通井规进行通井，先通至2500m，降低油管下放速度，缓慢通至2600m，通井过程中，严禁通井规碰撞滑套位置（最上端套管滑套位置2631.00m）
3.2通井时要平稳操作，下放管柱的速度控制在10-20m/min，通井到距设计位置100m时，钻具下放速度不得超过5-10m/min。
3.3通井中途若遇阻、卡，悬重下降不能超过10-20KN，平稳活动管柱，严禁猛顿、猛放及硬压，使通井规慢慢通过，钻具上下活动无阻卡时，继续向下通井；
若上提下放活动无效，应起出通井规进行检查，认真分析原因及时汇报，以便制定下步措施。
3.4资料录取：
通井规外径、长度、通井深度、通井过程遇阻、遇卡深度及有关数据、调整后洗井钻具位置。
4、洗井及试压
4.1通井合格后按标准安装好井口。
4.2准备井筒容积2.5倍的洗井液，并按设计射孔液配方准备足量的添加剂。
4.3采用正循环洗井，要求排量大于600L/min，连续循环1.5周以上，洗至合格。
4.4井筒正替优质射孔液，射孔液配方：
按照“施工液体设计”执行；
4.5洗井合格后，对井筒和井口按标准进行试压，要求打压60MPa，历时30min压力下降≤0.7MPa为合格。
4.6对防喷器、防喷井口进行试压，要求打压25MPa-45MPa-60MPa，不刺不漏，历时30min压力下降≤0.7MPa为合格。
4.7资料录取:
洗井应录取的八项十五个数据：
时间、洗井方式、深度、泵压、排量、入井液量、液性及配方、返出液量及描述。
5、套管滑套以下通井
对最上端套管滑套以下的井筒采用钢丝通井，带倒角通井规外径70mm，通井至井底。
6、第一层射孔
6.1作业队射孔前根据《试气地质设计》、《压裂施工设计》、射孔队《射孔通知单》认真核对射孔层位、深度，确保射孔数据准确无误。
6.2压井液灌满井筒，坐好防喷器，并换好与电缆匹配的闸板。
并有专人座岗观察井口溢流、并进行有毒有害气体检测。
电缆射孔作业时确保整个射孔过程，液面在井口可见。
6.3射孔过程中若出现溢流现象，立即停止射孔作业，抢装井口，并及时将现场情况上报。
6.4射孔作业要求在白天进行，工序衔接紧凑，快速准确；射孔发射率小于95%时，要求现场采取补孔措施。
6.5射孔应录取的资料：
射孔层位、井段、射孔方式、枪型、孔数、孔密、发射率、射孔时间、压井液性质、液面高度、射孔后显示，以及有毒有害气体检测情况等。
7、压裂施工设计
7.1改造方式：
41/2″N80套管注入，采用套管滑套对该井太原、山2、山1、盒8五层套管滑套投球分层压裂。
7.2压裂施工参数
表7压裂施工参数表
层位
射孔段或
套管滑套
位置
（m）
替球
液量
m3
前置
液量
m3
携砂
液量
m3
顶替
液量
m3
施工
排量m3/min
支撑
剂量
m3
含砂
浓度
Kg/m3
平均
砂比
%
液氮（m3）
太1
2776.0-2778.0
/
155.0
135.0
20.5
5.0
23.4
290.5
16.6
/
山22
2747.59
酸8.0+16.3
170.0
135.0
20.3
5.0
25.7
320.3
18.3
/
山13
2711.52
酸8.0+16.1
125.0
115.0
20.1
4.5
20.4
295.8
16.9
/
山11
2677.60
酸8.0+15.9
314.0
255.0
19.9
6.0
47.2
313.3
17.9
/
盒8
2631.39
酸8.0+15.5
125.0
115.0
19.5
5.0
20.4
295.8
16.9
/
表8压裂施工管柱性能参数表
套管
数据
外径
（mm）
扣型
内径
（mm）
壁厚
（mm）
钢级
抗拉
（KN）
抗内压
（MPa）
抗外挤
（MPa）
套管深度
安全系数
气层套管
114.3
LTC
97.18
8.56
N80
1446
72.3
76.5
2859.66
1.21
表9支撑剂性能参数及用量表
支撑剂名称
粒径
（mm）
体积密度
（g/cm3）
颗粒密度
（g/cm3）
破碎率（%）
数量
（m3）
中密度陶粒
20-40目
（0.425-0.850）
1.75
3.14
52MPa下≤5%
137.1
表10每层过硫酸铵及破胶剂加量表
层位
APS（公斤）
胶囊破胶剂（公斤）
太原
20
58
山2
20
58
山13
18
48
山11
38
122
盒8
18
48
太1：
前置液准备胶囊破胶剂32公斤，加量按0.01%人工追加。
携砂液准备过硫酸铵20公斤，胶囊破胶剂26公斤，加量按0.007%-0.009%-0.03%-0.05%-0.07%-0.09%人工楔型追加。
山22：
前置液准备胶囊破胶剂32公斤，加量按0.01%人工追加。
携砂液准备过硫酸铵20公斤，胶囊破胶剂26公斤，加量按0.007%-0.009%-0.03%-0.05%-0.07%-0.09%人工楔型追加。
山13：
前置液准备胶囊破胶剂26公斤，加量按0.01%人工追加。
携砂液准备过硫酸铵18公斤，胶囊破胶剂22公斤，加量按0.009%-0.03%-0.05%-0.07%-0.09%人工楔型追加。
山11：
前置液准备胶囊破胶剂74公斤，加量按0.01%人工追加。
携砂液准备过硫酸铵38公斤，胶囊破胶剂48公斤，加量按0.007%-0.009%-0.03%-0.05%-0.07%-0.09%人工楔型追加。
盒8上：
前置液准备胶囊破胶剂26公斤，加量按0.01%人工追加。
携砂液准备过硫酸铵18公斤，胶囊破胶剂22公斤，加量按0.009%-0.03%-0.05%-0.07%-0.09%人工楔型追加。
7.4采用连续混配现场配液要求
①试气队技术员对送到现场的化工料进行检查，在化工料不足的情况下，不得配液和施工。
备水前清洗储液罐，所有配液及施工用水水质PH值在6.5-7.5之间。
②储液罐全部备足清水50m3。
③准备水剂料及交联剂
1）水剂料TGF-1添加入5m3方池中待混配车使用。
2）交联剂JL-14储备在5m3方池中待混砂车使用，现场根据使用情况及时添加足够的交联剂。
④添加CJ3-1稠化剂粉料
连续混配车加粉由混配车操作工负责，作业队配合倒粉。
倒粉人员要戴口罩护目镜注意防尘，勿将包装袋碎片等杂物倒入，一次未倒完的稠化剂粉料要堆放在混配车操作台上，待一层施工完之后再次加入。
要求配制出的滑溜水最终滑溜水粘度大于9mPa.s，降阻基液最终粘度大于48mPa.s。
7.5施工准备
7.5.1排污设施：
满足清洁化生产需求的回收池，以免污染环境。
7.5.2油管、井下工具及其它
⑴油管：
2″连续油管4500m；
⑵其它工具：
十口分配器3个；4”软管线：
60条（其中一公一母30条）。
⑶储液罐：
根据现场情况储备；闸门配齐油壬头；5.0m3池子2个（根据需要及时补配）。
⑷施工用水：
清水2208.6m3（其中配低粘液用1635m3；配滑溜水530m3；配酸液用水13.6m3；配洗井、顶替及平衡用液30m3），其它工作液体另备。
⑸施工车辆：
表11压裂施工车辆准备
序号
设备名称
规格型号
单位
数量
备注（标准）
1
主压车
FC-2250
套
1
满足最大排量6.0m3/min
2
混砂车
100/70桶
台
1
3
仪表车
EC-22ACD
台
1
4
压裂管汇
DY5120JSQ
套
1
5
水泥车
700型
台
1
6
大型砂漏斗
/
套
1
20-40目：
137.1m3
7
吊车
/
台
2
⑺添加剂用量及准备量：
表12酸液体添加剂设计及准备量
31%的工业盐酸：
24.8吨，共计21.4m3
名称
设计量Kg
准备量Kg
生产厂家
HJF-94
578
680
庆阳长庆井下油田助剂有限责任公司
柠檬酸
58
75
潍坊英轩实业有限公司
CF-5A
192
200
庆阳长庆井下油田助剂有限责任公司
YFP-1
192
200
庆阳长庆井下油田助剂有限责任公司
表13液体添加剂设计及准备量
名称
设计量Kg
准备量Kg
生产厂家
CJ3-1
8418
8425
庆阳长庆井下油田助剂有限责任公司
JL-14
9765
9800
庆阳长庆井下油田助剂有限责任公司
KCL
300
300
俄罗斯乌拉尔钾肥股份公司
TGF-1
10915
11000
庆阳长庆井下油田助剂有限责任公司
APS
114
125
陕西宝化科技有限责任公司
胶囊破胶剂
334
334
庆阳长庆井下油田助剂有限责任公司
7.6现场交底：
由压裂施工总负责人在现场组织召开“施工设计交底会”，使参加施工的人员做到“五清楚”：
施工参数清楚、储层特性清楚、管柱结构清楚、压裂液性能清楚、岗位职责清楚。
压裂施工员与作业队技术员一起检查液体数量及性能、支撑剂数量及规格。
7.7试压：
摆好施工车辆及辅助车辆，联接好地面高低压管线；对高压管线及井口试泵70MPa，低压供液管线试压0.5MPa无刺漏。
主压车的超压保护定在60MPa。
7.8压裂施工泵注程序
表14第一级太原组压裂施工泵注程序表（射孔段：
2776.0-2778.0m）
表15第二级山22层压裂施工泵注程序表（滑套位置：
2747.59m；球座直径：
80.40mm）
表16第三级山13层压裂施工泵注程序表（滑套位置：
2711.52m；球座直径：
83.6mm）
表17第四级山11层压裂施工泵注程序表（滑套位置：
2677.60m；球座直径：
86.80mm）
表18第五级盒8层压裂施工泵注程序表（滑套位置：
2631.39m；球座直径：
90.00mm）
注意:
施工结束后持续录取压力5分钟以上
7.9施工要求：
7.9.1注前置液：
提高施工排量达到设计要求，但必须控制施工压力在超压保护范围之内；同时调整好交联比和液氮注入排量，观察压力变化情况。
7.9.2加砂：
施工压力正常、排量稳定，按设计要求进行加砂，在加砂过程中要随时观察压力变化和液体交联情况，保证连续注入。
在出现异常时，施工员要认真分析原因，及时准确采取措施，确保施工成功。
7.9.3顶替：
顶替液量要求把管内、高压管线中的携砂液全部送入地层，顶替结束后，一般需要关井15~30分钟，以确保地层裂缝闭合，然后开针阀或油嘴控制放喷。
7.9.4排液：
压裂效果的好坏与排液速度息息相关，如果不及时排液，液体滞留在储层内形成水锁，将影响整个施工效果。
因此施工后根据关井压力的变化，确认裂缝闭合后，及时进行控制放喷排液。
7.10资料录取
压裂施工要录取的资料有：
施工时间、施工方式、层位、井段、排量、破裂压力、工作压力、停泵压力、加砂浓度、加砂量（名称、规格）、前置液量、携砂液量、顶替液量、液性、井容、入地总液量、注入液氮量、关井时间、压力变化等。
压后先直接排液，采用井口捕球器收球后，采用带压作业下入23/8＂油管+眼管+斜尖至最上端滑套以上10-15m，排液求产，完井采用KQ78-70型井口9阀井口。
11、应急预案
11.1砂堵预案
压裂过程中发生砂堵，从井口泄压返排根据井口返出物决定是否停止返排并泵注一个井筒容积的顶替液。
如果泵注顶替液压力继续上升，则采用连续油管冲砂作业直到冲干净为止。
11.2滑套无法开启或地层无法起裂预案
如果井口压力达到限压仍无法压裂地层，可以按以下步骤操作：
11.2.1从井口泄压返排1小时左右，让球随着井内液体流动离开底座，然后关闭井口，地面开始泵入，使球重新落座打压，从而打开滑套。
11.2.2如果滑套仍然不能打开或地层不起裂，可采用射孔改造。
五、井控安全与HSE要求
1、井控风险级别
根据《长庆油田试油（气）作业井控实施细则》长油字〔2015〕85号，该井划分为二级风险井。
2、井控风险提示
2.1在下管柱作业过程中，严格按照相关井控安全管理要求执行，确保施工安全。
2.2根据该井试气地质设计和试气工程设计中关于有毒有害气体和地层压力提示，地层压力、H2S和CO2含量可能会发生突变，为此在起下管柱作业过程中需引起注意，做好井控措施及有毒气体预防。
2.3该井位于陕西省榆林市神木县大保当镇高海畔村，构造位置鄂尔多斯盆地伊陕斜坡，是2015年的1口定向井开发井。
完钻井深2864.0m，压力系数在0.6256-0.9879之间，钻井过程中无特殊情况发生。
2.4井场周围1km范围内有无老乡。
2.5抢险物资和井场周围情况描述图。
2.5抢险物资和井场周围情况描述图。
抢险物资和井场周围情况描述图
3、井控设备要求
3.1井控设备的配备
3.1.1试气现场的井控设备一般按不低于35MPa的压力级别进行配套，如果遇到异常高压区块或高压井，则压力级别可适当提高。
3.1.2配备液压双闸板防喷器、防喷井口、油管旋塞阀各一套，并且配齐与作业油管、电缆尺寸相一致的防喷器闸板芯子。
3.1.3防喷井口悬挂短节尺寸、油管旋塞阀尺寸与作业油管尺寸相一致。
3.1.4含硫区域选择与井口防硫级别一致的井控设备。
3.1.5乌审旗项目部储备2FZ18－35MPa液压双闸板防喷器，防爆工具（管钳、扳手、榔头、撬杠），节流、压井管汇各一套，压井材料40吨。
3.2井控设备的现场使用与维护保养
3.2.1井控设备检修周期为12个月，由试气机组送长庆油田公司认可的井控车间进行，检修时必须出具检修报告，统一编号，建立台帐。
3.2.2所有送到井场的井控设备必须有长庆油田公司认可的井控车间提供的检验合格证，并且检验结果合格。
3.2.3现场使用的井控设备必须挂牌管理，牌上内容应有产品名称、规格、检验日期、管理人等，所有闸门要明确开关状态。
3.2.4试气队在每口井开始作业前，应对作业井口、防喷器、防喷井口和油管旋塞进行检查、保养和试压，并建立记录台账。
使用防喷器前，检查并确保防喷器闸板芯子尺寸与入井管柱尺寸相匹配。
3.2.5进行过现场维护保养的井控设备必须要有维护保养记录。
3.3井控设备的安装与验收
3.3.1射孔与起下钻作业时必须在井口大四通上安装液压双闸板防喷器，防喷器上装配与井内管拄相配套的闸板芯子。
见附图1。
3.3.2大四通与防喷器之间的钢圈槽要清洗干净，并用专用螺栓联结上紧，螺栓两端公扣均匀露出。
3.3.3检查保养好防喷井口、钢圈和油管旋塞，并摆放在井口备用。
防喷井口闸门全开、油管旋塞处于打开状态，灵活好用。
3.3.4在作业前必须安装油、套管放喷管线，并接出井口30m以外。
分离器与井口直线距离大于15米。
3.3.5放喷管线布局要考虑当地风向、居民区、道路、排液池及各种设施的情况，分离器至井口地面管线试压25MPa，放喷管线试压不低于10MPa。
3.3.6放喷管线不能焊接，拐弯处必须用锻造的高压三通，高压三通的堵头应正对气流冲击方向；地面放喷管线每隔8～10m要用水泥基墩带地脚螺栓卡子或标准地锚固定，地锚应满足放喷固定要求，拐弯处两端、放喷出口2m内要用水泥基墩带双地脚螺栓卡子或双地锚固定，节流要使用节流阀或针型阀。
图1。
3.3.7地脚螺栓直径不小于20mm，长度大于0.8m，水泥基墩尺寸不小于0.8m×0.6m×0.8m，压板圆弧应与放喷管线一致，卡子上用双螺帽并紧固。
3.3.8地面放喷管线应使用27/8″油管，高含硫井应使用27/8″防硫油管、防硫阀联接。
3.3.9开工前先由试气作业承包商（单位）验收合格后向油田公司项目组提出验收申请，由项目组主管领导牵头，及时组织工程技术、安全、监督等人员会同试气作业承包商（单位）检查验收，达到井控要求后方可施工。
图1地面流程安装示意图
4、试气施工过程井控要求
4.1作业前的井控准备
4.1.1按Q/SYCQZ314-2010《试油、修井作业安全检查规范》，根据井场实际情况布置好井场的作业区、生活区、电路等符合安全要求。
4.1.2井控装置及各种防喷工具齐全，并经检查试压合格，摆放在井口。
4.1.3按设计要求储备好压井液及防火、防中毒、防爆器材。
4.1.4落实井控岗位责任制、培训及演练等井控管理制度。
4.1.5检修好动力、提升设备。
4.1.6对井控技术措施、要求向全体施工人员交底，明确各岗位分工。
4.1.7试气施工过程中严格执行《井下作业安全规程》SY5727-2014、Q/SY1553-2012《井下作业井控技术规范》和《长庆油田试油（气）作业井控实施细则》长油字〔2015〕85号。
4.2射孔要求
4.2.1电缆射孔必须安装液压双闸板防喷器，其中上部为全封闸板，下部为油管闸板。
4.2.2对存在异常高压层位的井选用油管传输射孔与压裂联作工艺，射孔前必须座好井口、连接好地面放喷管线，做好防喷准备。
4.2.3射孔液密度应根据气层预测压力系数加上附加值来确定。
一般情况下附加值的确定：
天然气井0.07－0.15g/cm3或3.0－5.0MPa。
4.2.4射孔前应准备好断绳器，必须按设计向井筒灌满射孔液（负压射孔除外），射孔过程中应连续灌入，确保液面在井口，并有专人坐岗观察，同时对有毒有害气体及可燃气体进行检测。
4.2.5射孔过程中若发现溢流，停止射孔作业，关闭防喷器、关井观察、记录压力，紧急情况下可以将电缆切断，抢装井口，关井观察、记录压力。
同时按程序向主管部门汇报。
4.3起下管柱要求
4.3.1油气层打开后，起下钻作业时必须安装相应压力等级防喷器，并准备好油管旋塞。
起下钻作业前对防喷器进行试开关，检查保养好防喷井口、钢圈和油管旋塞阀，并摆放在井口备用。
防喷井口闸门全开、油管旋塞阀处于打开状态，灵活好用。
4.3.2油气层打开后，起下钻作业必须坐岗观察，检测H2S、CO等有毒有害气体及可燃气体含量，做好记录，并向井筒内连续灌液，保持井筒压力平衡，每15min记录一次灌入与返出量，及时校核累计灌入或返出量与起下管柱的本体体积是否一致，若发现实际灌入量与理论计算量不符，先停止作业，立即关井，查明原因，确认井内正常后方可继续进行作业。
4.3.3发现溢流，停止作业，立即关井，循环或压井作业，静止观察时间应大于下一作业周期的时间，确认险情排除无异常后，再次循环一周，方可起下作业。
4.3.4起、下封隔器等大直径钻具时，应控制起下钻速度，距射孔段300m以内，起下管柱速度不超过5m/min，注意观察悬重及井口液面的变化。
如果有异常，关井观察。
4.3.5射孔后或更换钻具后立即下钻，严禁起下钻中途停工休息和空井检查设备。
若起下钻中途设备发生故障，关井观察压力，严禁敞开井口。
4.3.6试油（气）起钻完等下步方案时，严禁空井等停，井内应先下入不少于井深1/3的油管，座好井口。
4.4压井要求
4.4.1压井液性能应与地层配伍，满足本井和本区块的地质特征。
4.4.2压井液密度和准备量符合要求，密度应根据气层预测压力系数加上附加值来确定，一般情况下附加0.07－0.15g/cm3或3.0－5.0MPa，准备量原则上要求不少于井筒容积的1.5倍，具体根据现场实际情况确定。
4.4.3压井结束后开井观察时间至少为下道工序所需时间，井内压力稳定无变化为压井合格，起钻前须用压井液再循环一周至正常。
4.4.4压井过程中应保持井底压力略大于地层压力。
4.4.5压井合格后卸掉采气树，安装好液压双闸板防喷器进行起钻作业。
起钻前要求在井口准备好防喷井口、油管旋塞等井控设备，水泥车在现场值班，准备2倍井筒容积的压井液。
4.4.6压井液设计
压井液配方
1.0%KCL+清水
压井液密度
1.01
压井液数量
50方
5、试气施工过程防火防爆防中毒安全要求
5.1作业现场必须配备4台便携式复合气体检仪（测量CO、H2S、O2、可燃气体）、6套正压式空气呼吸器及1台配套的空气压缩机，1台防爆排风扇。
另外，气体检测仪和正压式空气呼吸器，必须经第三方有检测资质的单位校验合格后，才能投入现场使用。
5.2在含有H2S和CO等有毒有害气体的作业现场应
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