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胡家河矿:“156677”水力压裂管理体系开创地面水平井压裂新途径
发布时间:2022-04-27 15:26:34     作者:焦彪   浏览量:1704   分享到:

近期,胡家河矿针对401106回采工作面高位坚硬顶板难以及时垮落的情况,积极引进地面“L”型水平井分段压裂技术,以煤层上方60~90m范围安定组底界含砾中粗砂岩和细砂岩复合层为目标层,采取分段压裂方式促进顶板及时垮落,从而降低冲击致灾风险,为后期该矿和彬长矿区地面水平井压裂方案设计及现场实施奠定了坚实基础。

在该工作面地面水平井分段压裂过程中,该矿围绕“一个中心”,坚持“五+协作”,做到“六反馈六确认”现场安全管理和“七环节七优化”技术改进,构建了“156677”地面水力压裂管理体系,实现了一井13段、二井19段累计32段压裂工作的完美收官。

地面压裂图片16.jpg

坚持“一个中心”和“五+协作”科学布局

坚持以“地面水平井分段压裂”为中心。地面水平井分段压裂防治冲击地压灾害项目是落实“丰富手段、精准治灾”要求的关键举措。该矿采用地面“L”型水平井分段压裂技术对煤层上方6090m范围安定组底界含砾中粗砂岩和细砂岩复合层进行处理,促进顶板及时垮落,从而降低冲击致灾风险。

坚持以“五+”协作统筹推进压裂工作。在地面水平井分段压裂过程中,该矿同陕西省煤层气开发利用公司铜川分公司、延长油田公司井下作业工程部、中石化石油工程地球物理公司华北分公司、中国矿业大学等多家单位建立了紧密联系,邀请钻井、压裂专家到矿指导。同时该矿成立了压裂项目业务管理专班,主要负责项目施工期间的安全、质量、进度等方面工作统筹推进。通过“五+”单位积极协作,确保压裂过程中各项工作顺利开展。

坚持“六反馈六确认”管理机制

反馈设备运转正常,系统确认。地面水平井分段压裂项目施工过程中涉及流程多,每次施工前对所涉及的钻井设备、压裂设备、排水设备、监测设备等进行排查,对所存在的风险点进行一一辨识继而采取针对性的管控措施,确认各个系统运转正常,方可开始正式作业。

反馈现场具备压裂条件,安全确认。压裂作业过程中可能出现井口抬升、高低压管线和井口刺漏、设备伤人、压裂液进入井下引起水灾等事故,这就要求压裂前必须确认警戒范围设置到位、各类管线连接可靠,具备压裂条件方可压裂。

反馈各类物资准备到位,材料确认。每段压裂前需准备压裂砂、压裂液等物资,同时现场备水必须达到设计液量,井下现场也需准备巷道受损后的应急支护材料,巡查人员及时反馈各类物资准备情况,确认压裂期间各项备用物资提前准备到位。

反馈各类监测数据结果,分析确认。各单位及时开展压裂效果评价工作,共同协作做好各项监测数据的收集、分析、总结,实时获取压裂裂缝的方位、长度、高度、产状等信息,根据监测结果调整压裂工艺,同时结合每段的整体监测结果,提前确认后续压裂区段的注意事项,确保形成理想的压裂形态。

反馈上阶段压裂存在问题,计划确认。每段压裂完成后,及时组织各单位召开该段压裂施工总结及下段压裂施工安排会议,会上简要描述上段压裂施工情况及存在问题,提出针对性的解决方案及优化措施,着重确认下一段压裂方案及压裂施工安排。

反馈现场各类问题,总结确认。根据压裂工艺技术方案、总体施工情况及时分析压裂过程的实际裂缝形态,同时通过压裂过程中材料准备、原料控制、液量控制等得出整体压裂效果分析、液量对裂缝形态的敏感性分析、压裂综合分析认识与建议等内容,形成地面水平井分段压裂分析总结报告。

坚持“七环节七优化”工作方法

漏失避让,段落优化。地面水平井分段压裂期间合理避让钻井施工过程中的地层漏失区段后将段落间距控制在50米范围,同时根据实际情况对压裂段落进行优化,在将压裂段距控制在70m范围时使用增加射孔、提升排量、提高总液量等方式保障压裂效果。

桥塞封堵,材料优化。压裂期间首段射孔采用油管传输桥塞方式,第二段为泵送桥塞、钢丝绳提。经分析总结在卡组未送到位的情况下,可能出现钢丝绳难以上提或断绳风险,后期对第二段封堵工艺进行优化,采用可溶桥塞,避免出现类似问题。

压力保障,车组优化。401106工作面地面水平井钻进过程漏失严重,根据同类矿井经验,钻孔无漏失情况下压裂排量在1012m3/min时压力能够维持在1820MPa。为保障压力,该矿压裂排量设计1214m3/min10台压裂车组排量能力优化后可达16m3/min,从而确保漏失严重段压力达1922MP,压力提升显著,裂缝扩展范围更加明显。

缝展效果,剂量优化。根据压裂成功经验,压裂效果和加砂、暂堵剂等材料的用量、时间息息相关。暂堵压裂工艺的目的是封堵天然裂缝,促进主裂缝发育,极大程度提高压裂效果,促使缝长延伸,两次暂堵剂用量应呈递增趋势,具体用量结合地层情况进行确定。同时加砂后压力上升是共同特点,在压裂过程中通过提高砂比、提高加砂速度以合理的压裂规模形成理想的裂缝形态。

综合分析,监测优化。地面水平井压裂期间主要采用井上下联合监测的方式,但是监测过程中存在问题。一是地面监测存在延迟现象,同时事件存在突然多点出现的情况,不利于对压裂工艺进行分析,对压裂操作的指导性不强;二是井下监测和地面监测波段不一致,存在监测范围和事件数量的差别,相互之间的结合不紧密。针对此种情况对监测系统及监测数据分析方式进行优化,通过分析实时调整压裂工艺,确保了压裂效果。

层漏复杂,操作优化。压裂设计均模拟正常地层的压裂效果,现场压裂过程中漏失严重区段造成排量损耗,从工艺环节、操作流程进行优化,以投球即提压、提量即加砂、缝展趋势调剂量等内容为操作关键环节,结合井上下监测数据变化情况,克服排量损耗,确保缝展达到预期效果。

供水保障,系统优化。地面水平井压裂期间水源为拉水车供水,存在人员疲劳驾驶、交通事故风险高等问题,同时后期压裂未圈成工作面期间,伴随压裂段数增多、拉水车能力有限等制约因素,不能满足压裂需求。通过选择水源、水泵直供、多级循环供水等方式代替水车拉水,优化供水系统,保障压裂用水。

该矿通过推行“156677”水力压裂管理体系,如期完成地面水平井分段压裂项目,为401106工作面复工复产奠定基础,为推动同类矿井冲击地压防治技术研究工作积累了经验、提供了思路。(焦彪)

编辑:徐超


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