【石油天然气行业标准(SY)】 油、气、水井压裂设计与施工及效果评估方法

ICS75.020
备案号：24314-2008
中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T5289—2008
中文/English
代替SY/T5289—2000，SY/T5836—1993，SY/T6088—1994油、气、水井压裂设计与施工
及效果评估方法
Fracturing design, . treatment and post-fracturing effect evaluationmethodsofoil,gasandinjectionwells2008—06—16发布
国家发展和改革委员会
2008—12一.01实施
1范围
规范性引用文件
3术语和定义
4油、气、水井压裂设计方法
4.1压裂前录取资料种类
4.2压裂设计原则
4.3压裂材料的评估与优选
4.4压裂方案及施工参数优化
4.5压裂设计文本
5油、气、水井压裂施工方法
5.1压裂施工前准备及要求
5.2现场施工要求
5.3压裂施工中异常情况应急处理预案5.4压裂后管理要求
5.5质量、健康、安全与环保要求6油、气、水井压裂实施效果评估方法目
6.1压裂初期日增油（气）量或日增注量的计算6.2压裂有效期计算方法….·
6.3压裂累计增产、增注量的计算附录A（资料性附录）压裂设计书格式附录B(资料性附录）
附录C（资料性附录）
压裂设计相关表格
压裂施工现场质量控制表
SY/T5289—2008
SY/T5289—2008
本标准为SY/T5289—2000《油井压裂效果评价方法》，SY/T5836—1993《中深井压裂设计施工方法》和SY/T6088一1994《深井压裂工艺作法》的整合修订。与三个代替标准相比，本次整合修订的主要内容有：
删除了SY/T5289—2000的前言、第1章、第3章、第4章及附录A、附录B、附录C的内容，第2章保留了2.1的大部分内容。删除了SY/T5836一1993的第1章、第2章、第4章、第5章、第8章、第11章、第12章及附录。第3章的术语保留了“裂缝导流能力”及“压裂液效率”，将“携砂浓度”完善为“砂液比”及“支撑剂浓度”，同时，增加了5个术语：“支撑缝宽”、“支撑缝长”、“无因次裂缝导流能力”、“支撑剂铺置浓度”、“压裂前日产量、日注水量”。完善与充实了第6章、第7章、第9章、第10章。大部分合理内容已合并整理到本标准的第4章、第5章及附录A、附录B、附录C中。
-删除了SY/T6088-1994的第1章、第2章、第3章、第4章、第5章、第12章及附录。补充、合并及完善了第6章、第7章、第8章、第9章、第10章、第11章。大部分合理内容已合并整理到本标准的第4章、第5章及附录A、附录B、附录C中。完善了安全与质量方面的内容。-增加了健康与环保方面的内容与要求。增加了压裂设计中裂缝长期导流能力的内容。增加了气井和水并压裂设计及施工方面的相关技术要求。-增加了气井与水并压裂效果评估的内容。完善了压裂后管理的内容和要求。本标准的附录A、附录B和附录C均为资料性附录。本标准由采油采气专业标准化技术委员会提出并归口。本标准负责起草单位：中国石油天然气股份有限公司勘探开发研究院廊坊分院压裂酸化技术服务中心。
本标准主要起草人：蒋廷学、姚飞、崔明月、王永辉、胥云、段瑶瑶、杨艳丽、王振铎、慕立俊、鄢雪梅、才博。
本标准所代替标准的历次版本发布情况为：-SY/T5289—1991，SY/T5289--2000；SY/T5836—1993；
SY/T6088—1994。
本标准以中英文两种文字出版，当英文与中文两种版本有歧义时，以中文版本为准。Ⅱ
1范围
SY/T5289—2008
油、气、水井压裂设计与施工及效果评估方法本标准规定了油、气、水井压裂设计方法、压裂施工方法和压裂实施效果评估方法。本标准适用于油、气、水井压裂设计、压裂施工和压裂效果评估。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。
SY/T5107水基压裂液性能评价方法SY/T5108压裂支撑剂性能指标及测试推荐作法SY/T5587.5一2004常规修井作业规程第5部分：井下作业井筒准备SY5727—2007井下作业安全规程SY/T5952一2005油气水井井下工艺管柱工具图例SY/T6125一2006气井试气、采气及动态监测工艺规程SY/T6277—2005含硫油气田硫化氢监测与人身安全防护规程SY/T6302压裂支撑剂充填层短期导流能力评价推荐作法SY/T6376压裂液通用技术条件
SY/T66102005含硫化氢油气井井下作业推荐作法3术语和定义
下列术语和定义适用于本标准。3.1
支撑缝宽proppedfracturewidth裂缝闭合在支撑剂上的宽度，单位为毫米（mm）。3.2
支撑缝长proppedfracturelength裂缝闭合在支撑剂上的长度，单位为米（m）。3.3
裂缝导流能力fractureconductivity在闭合应力条件下的支撑缝宽与支撑剂渗透率的乘积，单位为达西·厘米（um2·cm）。3.4
无因次裂缝导流能力dimensionlessfractureconductivity裂缝导流能力与储层有效渗透率和支撑裂缝半长的乘积之比，量纲为1。3.5
砂液比theratioof sandtoliquid支撑剂的砂堆体积与携砂液体积之比，用百分数表示（%）。SY/T5289—2008
支撑剂浓度proppantconcentration支撑剂的质量与携砂液体积之比，单位为千克每立方米（kg/m2）。3.7
支撑剂铺置浓度proppantdisplacementconcentration单位裂缝面积铺置的支撑剂的质量，单位为千克每平方米（kg/m2）。3.8
压裂液效率，efficiencyoffracturingfluid停泵时的压裂液造缝体积与泵入储层压裂液总体积之比，用百分数表示（%）。3.9
压裂前日产量、日注水量productionrateandinjectionratebeforefracturing压裂前正常稳定生产30d的日产量（或日注水量）平均值；若压裂前无产量、无注人量，则按零取值，单位为立方米每天（m2/d)。4油、气、水井压裂设计方法
4.1、压裂前录取资料种类此内容来自标准下载网
4.1.1区域地质概况资料
包括地质年代、沉积相、砂体展布、物源方向等相关资料。4.1.2钻完井资料
包括钻头类型及尺寸；井眼轨迹；套管的钢级、外径、壁厚、下深、抗内压强度、套管接箍位置、套管变形及管外窜槽情况；水泥返高、固井质量、目前人工井底；钻井液密度及黏度；钻井过程中的钻时变化、漏失及井涌情况；完并方式及射孔资料等。4.1.3录井资料
包括岩屑录井及气测录井相关资料等，可了解岩性及含油气性显示特性等。4.1.4测并资料
包括常规测井和特殊测并资料等。可了解每个层的电性、物性、天然裂缝及地应力等相关数据。4.1.5岩心资料
包括物性分析资料、薄片鉴定、岩石的各种矿物组分、黏土含量、胶结类型、胶结物成分、微观结构、敏感性实验资料、相渗特性、岩石力学及地应力参数、损害资料等。4.1.6地下流体资料
包括地下油气水的黏度、密度、水型、矿化度、凝固点及含蜡含硫等相关资料。4.1.7储层测试及生产测试资料
包括通过储层测试方法得到的静压、流压、储层温度、表皮系数、有效渗透率、泄油半径以及通过生产测试得到的产液（气）剖面和吸水剖面等资料。4.1.8历次措施情况
包括历次措施相关资料，如措施类型、参数、效果等。4.1.9生产动态资料
包括井网及井排距、生产井及邻井的日产量、月产量、累计产量、井口压力与开井时间等；注水井及邻井的日注量、累计注人量与并口压力等。4.1.10地面资料
包括井场附近区域的人员及单位分布等情况。4.2压裂设计原则
4.2.1压裂设计的目标是认识储层与发现储量，提高单并产量、日注量及压裂有效期。2
4.2.2井筒条件满足压裂施工的各种要求。4.2.3优选能满足油气藏地质与压裂工艺要求的低伤害压裂液体系和支撑剂。优选的压裂工艺参数应达到预期改造目标，且具现场可操作性。4.2.41
SY/T5289—2008
4.2.5制定压裂施工全过程质量控制及配套措施要求，以确保压裂施工能按设计方案执行。4.2.6制定健康、安全、环保保障措施。4.3压裂材料的评估与优选
4.3.1压裂液的类型及基础配方
根据压裂储层的温度、岩性、敏感性实验结果，结合压裂工艺要求确定。4.3.2压裂液优化及其性能参数
压裂液的性能参数指标执行SY/T6376的规定。对压裂液综合性能评估，应结合井筒温度场、裂缝温度场及压裂液的沿程剪切速率和作用时间来进行，以优选不同温度时段的交联比与破胶剂浓度。
4.3.3压裂液的性能参数的获取方法压裂液性能参数的获取方法按SY/T5107执行。4.3.4支撑剂优选及其性能参数获取支撑剂的性能评价及优选，应综合考虑压裂储层的有效闭合压力、杨氏模量、支撑剂短期导流能力和长期导流能力等因素。并结合预测的压裂井产量指标、稳产期指标和经济指标等进行优选。物理性能的测试方法执行SY/T5108的规定，导流能力测试方法执行SY/T6302的规定。推荐压裂设计中使用裂缝长导的实验有关数据，数据格式参见附录A中表A.14。4.4压裂方案及施工参数优化
4.4.1压裂方案优化
4.4.1.1压裂层段优选及射孔方式的优化应综合考虑压裂储层的地应力差异及距上下水层或气层的距离等因素，以优选压裂井段及优化射孔方式。
4.4.1.2压裂方式优选
a）根据储层及并筒条件，且满足改造要求。b）选择压裂方式，应安全、环保、简便。4.4.1.3压裂注入管柱优选及最大排量确定根据套管钢级、壁厚及抗内压等数据，确定是否下封隔器。然后选择合适的注入管柱及井口装置，并进行强度校核，以确保施工安全。最后模拟不同排量下的井口压力，以优选最大的注人排量。压裂设计中应给出压裂管柱示意图，参见SY/T5952一2005的图102～图104。4.4.1.4支撑缝长和导流能力优化应用油藏数值模拟软件，在生产动态历史拟合的基础上，模拟不同支撑缝长和导流能力下的压后生产动态。油藏模拟输出结果参见附录B中表B.3。应用拟三维或全三维压裂设计软件，模拟上述支撑缝长和导流能力条件下的加砂量及支撑剂浓度等数据。计算需输入的参数参见附录B中表B.1，裂缝模拟输出结果参见附录B中表B.2。由设定的压裂设计目标函数，经模拟计算，绘制出不同支撑缝长和导流能力下的目标值曲线，并依据曲线形态确定优化的支撑缝长和导流能力。4.4.2压裂施工参数优化
4.4.2.1注入排量
需综合考虑压裂管柱、井口装置承压能力、设备能力、压裂液的摩阻、施工规模、缝高延伸等多个因素确定。
4.4.2.2前置液量
SY/T5289-2008
根据裂缝模拟结果确定，确保施工安全及经济最优，且能最大限度降低储层伤害。4.4.2.3支撑剂量
根据优化的支撑缝长和导流能力，并考虑设备能力确定。4.4.2.4支撑剂浓度
综合考虑压裂优化的导流能力、储层渗透率、杨氏模量、压裂液携砂性能及压裂设备能力等因素确定。
4.4.2.5顶替液量
顶替液量以注人管柱体积、压裂储层顶部至注人管柱底部间的套管体积、混砂车漏斗及地面注人管线的容积之和来确定。
4.4.2.6压裂泵注程序
为获得合理的支撑剖面，应综合考虑施工安全、设备能力、压裂液性能等因素确定。压裂泵注程序表格式参见附录A中表A.15。
4.5’压裂设计文本
压裂设计应最终形成压裂设计书文本，可参见附录A的格式。5油、气、水井压裂施工方法
5.1·压裂施工前准备及要求
5.1.1并场要求
5.1.1.1平整、坚实，入口处宽。5.1.1.2·设备摆放与并口之间距离应符合安全要求5.1.1.3道路、电源良好，并场能摆放各种必需的压裂及消防设备，且施工方便。5.1.1.4应能摆放足够容积的施工液罐、废液池和计量液罐。5.1.1.5仪表车正门应背离井口方向。5.1.2井筒准备
并筒准备按SY/T5587.5—2004执行。5.1.3井下管柱准备
并下管柱准备按压裂设计要求执行。5.1.4压裂设备准备
按设计要求，备齐需用的压裂设备。5.1.4.1所有压裂设备在上井及施工前应认真进行检查，确保压裂施工设备性能良好，备件齐全，安装正确；确保整个施工安全、顺利进行。5.1.4.2正式施工前应对压裂车的超压装置进行检测，压裂车超压装置应灵活可靠。5.1.4.3压裂车正常运行时上水效率应大于85%，要求压裂车、混砂车连续作业3h以上，混砂车供液压力应达到0.3MPa～0.5MPa。5.1.4.4施工过程中的供液能力不小于设计的最大排量，供砂能力不小于设计的最大加砂速度。5.1.4.5施工前，需对压力计、流量计和密度计进行校对，液体及支撑剂的计量误差要小于5%，压力误差小于1.5%；要求仪表车必须以每秒一点同时、准确地记录全套数据，并保证施工全过程各数据信道及其与相关软件的连接畅通无故障。5.1.4.6压力传感器要安装在高压管线或井口上，不能安装在高压管汇与压裂泵之间。5.1.4.7
关键岗位配备适量无线对讲机，以保证通讯畅通。：压裂管线必须贴地面布置，从地面到井口用双弯头过渡，从地面到管汇台同样用双弯头过5.1.4.8
压裂液材料准备及配液要求
按设计要求备齐配置压裂液所需材料。SY/T5289—2008
5.1.5.1摆好液罐，要求放罐地面平整，硬实无虚土，液罐摆放整齐，并进行编号。连接好三通，闸门灵活，无漏水现象。
5.1.5.2对压裂用罐逐个清洗干净，无杂质。5.1.5.3配液前备足清水，配液用水符合压裂液配方要求。5.1.5.4按设计配方和用量配制压裂液及活性水溶液。5.1.5.5压裂液配好后及正式施工前均应取样测试黏度、pH值和交联性，测试结果应与室内试验结果相一致。
5.1.6.支撑剂准备
5.1.6.1运输前，砂罐车内必须清洁干净、无异物。5.1.6.2严格核实支撑剂数量、清洁程度，并作支撑剂的密度、球度、圆度、粒度的表观检测。5.1.6.3按核实数量将支撑剂全部装人砂罐。5.1.7现场实验仪器准备要求
按现场施工资料录取要求准备实验仪器。5.2现场施工要求
5.2.1单位组织与分工
施工前应进行设计交底，按压裂设计要求严格分工，并应召开施工安全会议。5.2.2试压
按设计要求进行试压，试压值应大于预计的最高施工压力。5.2.3压裂施工
按压裂设计泵注程序表进行施工，并按规范记录施工排量、压力、支撑剂浓度、砂量、液量等施工参数。
5.2.4压裂施工技术要求
5.2.4.1施工应规定最高限压，不超过管柱强度及井口限压。5.2.4.2施工过程中应规定取样，并检查液体交联性能。5.2.4.3必须保证混砂车上添加剂泵工作正常，且计量准确无误。5.2.4.4关键工序及岗位专人负责，确保施工质量，5.2.4.5压裂过程中，密切注意压力变化情况，并及时采取相应措施。5.3压裂施工中异常情况应急处理预案压裂施工过程中应制定应急处理预案，如井口压力异常变化、地面管线刺漏、泵车故障、注入管柱脱落等。对含硫化氢、一氧化碳等有毒有害气体的异常情况，应单独准备应急处理预案。5.4压裂后管理要求
5.4.1压裂后并温测试要求
对设计要求测压裂后井温的井层，应不放喷测井温，测井的井段应从压裂储层顶部以上不少于50m至压裂储层底部以下不少于50m。为了准确获得裂缝高度，根据情况可测一条或多条井温曲线。5.4.2压裂后压降测试、产吸剖面测试及其他测试要求对设计要求测压力降落、产吸剖面及其他测试的情况，按设计具体要求进行。5.4.3压裂后排液要求
5.4.3.1压裂施工结束后，按设计规定通知后续作业人员放喷时间、放喷油嘴大小或针形阀开度等要求，确保连续排液。在排液过程中应对压裂液的返排量进行准确的计量，并适时检测返排液性能。5.4.3.2油水井停喷后，立即反洗井，探砂面；若有沉砂，起出压裂管柱，下入冲砂管柱冲砂至人工井底，具体操作流程参照SY/T5587.5一2004。然后进行抽汲或气举排液。5.4.3.3对含硫化氢、一氧化碳的油气井进行排液时，按SY/T6277—2005及SY/T6610--2005的5
SY/T5289—2008
相关规定执行。
5.4.4压裂后求产与测试
按地质设计要求进行求产。其中，气井求产与测试参照SY/T6125一2006的有关规定。5.4.5压裂后资料录取要求
按压裂设计要求进行资料录取。时间宜在压裂施工结束后5个工作日内。5.5质量、健康、安全与环保要求可参考附录C的内容，规定现场质量控制条款和实施部门。5.5.1现场质量控制要求
5.5.1.1压裂施工前现场质量控制要求：a）压裂液各添加剂数量及性能检测。b）配液加料顺序及质量监督。
c）压裂液现场综合性能测试及配方现场调整。d）支撑剂数量及性能目测，必要时取样以备压裂后实验评估。5.5.1.2施工中现场质量控制要求：a）现场测试工作的质量控制。
b）加砂程序的质量控制。
c）压裂施工的实时监测，由净压力分析判断裂缝的延伸情况。d）如出现意外情况，施工参数的适时调整。5.5.1.3施工后的现场质量控制要求：a）督促测并队安排好各项准备和测试工作，并及时收集测试解释结果。b）督促井下作业队按时放喷、准确计量放喷液量和测试返排液黏度及pH值等参数。c）跟踪排液及各项求产参数。
5.5.2压裂安全要求
5.5.2.1建立防火措施和制度，按规定配备齐全消防器材。并场严禁吸烟和使用明火。5.5.2.2下压裂管柱时，应检查井口防喷器，并对其严格试压；若管串中有封隔器等，应严格控制下放速度，避免压力激动诱发井喷。5.5.2.3装压裂井口时，应检查其灵活性和牢固性。对压裂井口用四道钢丝绳呈十字状拉紧固定于地锚上；压裂井口与大四通承压等级要匹配；压裂井口承压要大于试压值。5.5.2.4起压裂管柱前，必须在井口无溢流、压井后进行，若有封隔器，一定要解封正常后再起管柱，并控制起管速度，禁止出现因抽诱发井喷的情况；起管时装好防喷器并试压合格；备好合适的压井液及压并设备。
5.5.2.5对高压气井压裂，井口配置防喷器及相应的辅助工具。5.5.2.6在居民住宅等要害地区施工，应有明显的安全提示牌标记，并有相应的应急逃生及疏散群众预案。
其他安全要求，参照SY5727的相关规定执行。5.5.3压裂施工中的健康及环保要求5.5.3.1在确认有硫化氢、一氧化碳等有毒有害气体存在的施工作业区域，应配备有毒有害气体监测仪、防毒面具等。作业员工应经培训再上岗。相关要求可按SY/T6277--2005及SY/T66102005的规定执行。
5.5.3.2压裂液中的杀菌剂，不宜用刺激性物质。若使用具有刺激性的杀菌剂，应尽量减少使用浓度。配液及施工时，要戴口罩、胶皮手套及眼罩等，防止压裂液中的有害物质对人体造成伤害。5.5.3.3严格执行政府的环保制度和法规，洗井液、原油、天然气不得随意排放，废料必须集中回收，妥善处理确保不污染环境。6
5.5.3.4压裂施工结束后，对作业场地进行平整、复原，落地材料进行回收SY/T5289—2008
5.5.3.5压裂液及其返排液应妥善处理，当出现天然气时，应及时点火，并计量，严禁造成污染。6油、气、水井压裂实施效果评估方法6.1压裂初期日增油（气）量或日增注量的计算压裂前日产油（气）量或日注水量计算见式（1）。1
qbow=30台
式中：
qbogw压裂前日产油（气）量或日注水量，单位为立方米每天（m2/d)；qbi—一压裂前30d内每天的日产油（气）量或日注水量，单位为立方米每天（m2/d）。压裂后初期日产油（气）量或日注水量计算见式（2)。qiogw=
式中：
压裂后初期日产油（气）量或日注水量，单位为立方米每天（m2/d)；压裂后30d内每天的日产油（气）量或日注水量，单位为立方米每天（m2/d）。(1)
计算压裂前后日产油（气）量或日注水量时，应折算到相同生产压差下，对气井宜折算为无阻流量进行对比。若油、气、水井生产不正常，可推前或推后选取其连续正常生产30d的产注量进行计算。
压裂初期日增油（气）量或日增注量计算见式（3）。Aq=qiogw-qbogy
式中：
Aq一压裂初期日增油（气）量或日增注量，单位为立方米每天（m2/d)。6.2压裂有效期计算方法
压裂有效期为压裂后日产油（气）量或日注水量大于同期按压裂前油、气、水井产注量自然递减率测算的日产油（气）量或日注水量的天数。对无初产油、气井，压裂有效期应截止到日产油、气量为经济产量时为止。
6.3压裂累计增产、增注量的计算压裂累计增产、增注量的计算见式（4)。AN= N,- N.
式中：
AN一一压裂累计增产（油或气）、增注量，单位为立方米（m2）：N一一压裂有效期内累计产（油或气）注量，单位为立方米（m2）；(4)
N.——压裂有效期内按压裂前油、气、水井产量自然递减率测算的累计产（油或气）注量，单位为立方米（m2）。
按上述计算方法，可对压裂后的产量效果进行评估。对压裂效果不明显的井层，要具体分析原因。
SY/T5289——2008
压裂设计书格式如下所示。
附录A
(资料性附录)
压裂设计书格式
油 (气）田
压裂设计书
(井段：
设计人：
审核人：
审批人：
设计单位：
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