淺析油井壓裂風(fēng)險(xiǎn)及應(yīng)對(duì)措施

牛曉宇

（中國(guó)石油長(zhǎng)城鉆探工程有限公司壓裂公司，遼寧 盤錦 124010）

1 壓裂施工風(fēng)險(xiǎn)分析

1.1 人員與設(shè)備高度集中

壓裂作業(yè)井場(chǎng)占地一般1600m2左右；壓裂設(shè)備包括壓裂車、混砂車、儀表車、管匯車、砂罐車及立式砂罐、大罐等。在特殊情況下，如壓力高或需要更大排量施工的井，還要增加壓裂車和儀表車。井場(chǎng)人員和設(shè)備密集，管理難度大。

1.2 施工過(guò)程危險(xiǎn)性高

壓裂作業(yè)施工，尤其是老井、重復(fù)壓裂井、大型酸化壓裂，工序復(fù)雜，地面壓力在30MPa-60MPa之間，極易造成井身結(jié)構(gòu)破壞、管線爆裂，發(fā)生卡鉆、砂堵油管、管柱斷脫、井口設(shè)備刺漏等工程事故，極易引發(fā)井噴事故和物體打擊事故。井場(chǎng)布置易存在隱患。由于受井場(chǎng)場(chǎng)地的限制，施工車輛距離井口過(guò)近，壓裂儀表車、其他輔助車輛和儀器距離高壓區(qū)的距離較近，存在安全隱患。

1.3 救援及逃生困難

由于井場(chǎng)擺放著各種車輛和壓裂罐，視野較窄，一旦發(fā)生事故，很難迅速逃生和得到救援，極易升級(jí)為惡性事件。

1.4 環(huán)境保護(hù)要求高

如果壓裂失控、壓裂管柱破裂或者高壓井口、管線泄漏，極易發(fā)生壓裂液、有毒有害氣體和原油的泄露，污染大氣層和地表層，造成重大地面污染事故。

2 常規(guī)壓裂存在問(wèn)題及解決辦法

2.1 地層層位方面

地層層位的不同，壓裂施工的難易程度不同。地層的深度、物性特征直接考驗(yàn)著壓裂的設(shè)備、液體、支撐劑以及人員的操作技術(shù)。壓裂設(shè)計(jì)就是前人智慧的結(jié)晶，按設(shè)計(jì)施工才是一名合格施工員應(yīng)該做的。但實(shí)際的施工中往往會(huì)出現(xiàn)些特殊的現(xiàn)象，此時(shí)施工員以及混砂車操作人員就應(yīng)及時(shí)溝通靈活采取必要的措施來(lái)避免更大的損失。長(zhǎng)6層出現(xiàn)超低的施工壓力現(xiàn)象，施工壓力可低至6Mpa左右，極易造成封隔器解封。該現(xiàn)象并不常見(jiàn)，今年工作中該現(xiàn)象就出現(xiàn)3次。若遇見(jiàn)該現(xiàn)象施工員必須十分注意，因?yàn)閴毫σ欢〞?huì)出現(xiàn)異常，避免砂堵反沖不通。長(zhǎng)6層施工中遇到壓力過(guò)低的現(xiàn)象時(shí)，砂比不宜提升過(guò)快，應(yīng)注意觀察壓力變化，有異常時(shí)可根據(jù)實(shí)際及時(shí)采取提排量的解決辦法，必要時(shí)大排量持續(xù)造縫，避免砂堵。若在高砂比階段造成砂堵，由于地層工作壓力低，反沖時(shí)全部液體會(huì)進(jìn)入地層不能將油管內(nèi)沉砂沖出，還可能導(dǎo)致卡鉆事故。

2.2 設(shè)備和人存在的問(wèn)題和不足

2.2.1 泡沫問(wèn)題

HC-60新混砂車運(yùn)行之初遇到的最大問(wèn)題是自動(dòng)控制液面問(wèn)題。自動(dòng)控制液面的原理是通過(guò)超聲波感應(yīng)在攪拌罐內(nèi)浮球的高低來(lái)控制吸入閥開(kāi)關(guān)的裝置，液面高低通過(guò)浮球來(lái)反映，打開(kāi)自動(dòng)控制裝置，浮球的高度低于設(shè)定值時(shí)吸入閥處于打開(kāi)狀態(tài)，當(dāng)高于設(shè)定值時(shí)則關(guān)閉。由于施工所用活性水添加了一定的化工料，液體通過(guò)吸入管線進(jìn)入上水泵時(shí)的剪切導(dǎo)致液體內(nèi)產(chǎn)生大量氣泡，這樣攜帶大量氣泡的液體進(jìn)入攪拌罐，由于泡沫的大量積累就將浮球托起很高，以至于自動(dòng)控制液面的超聲波感應(yīng)裝置感應(yīng)到浮球的高度并非真實(shí)液面高度，往往提前關(guān)閉吸入閥，致使攪拌罐內(nèi)液體跟不上而發(fā)生走空泵現(xiàn)象。為了解決此問(wèn)題，曾采取過(guò)很多方法但效果不好，最后終于找到了一個(gè)十分有效的解決辦法。混砂車本身有三根回液取樣管線，其中一個(gè)一直用于取樣，另外兩個(gè)一直閑置，現(xiàn)在就是利用閑置的兩個(gè)取樣管線對(duì)準(zhǔn)浮球進(jìn)行沖擊，以此有效的控制了泡沫托起浮球的弊端，目前一直使用效果很好。

2.2.2 交聯(lián)問(wèn)題

在壓裂加砂中途曲線上都會(huì)清楚的反映出地層內(nèi)沉砂現(xiàn)象，采取措施不及時(shí)就會(huì)造成砂堵，一時(shí)間工作開(kāi)展十分困難。交聯(lián)狀態(tài)早已是交聯(lián)劑過(guò)量，必然導(dǎo)致交聯(lián)胍膠發(fā)脆，到達(dá)地層甚至在井筒內(nèi)就發(fā)生水化，大量支撐劑下沉而無(wú)法向前運(yùn)移。有機(jī)硼的特點(diǎn)是延緩交聯(lián)，配比很小，取樣上來(lái)時(shí)甚至感覺(jué)不到交聯(lián)，但一兩分鐘左右就會(huì)看見(jiàn)明顯的交聯(lián)，且效果很好。重要的作用是是經(jīng)過(guò)砂泵時(shí)避免發(fā)生剪切和減小磨阻。

3 特殊工藝的特點(diǎn)和存在的問(wèn)題

不動(dòng)管柱工藝特點(diǎn):不動(dòng)管柱壓裂改造在油井改造方式中已經(jīng)極為普遍，因采用該種改造方式可以減少中途放噴和反沖等施工工序，節(jié)省了人力物力，再者大大縮短了作業(yè)周期。存在問(wèn)題:油井采用不動(dòng)管柱壓裂，通常在第一層施工停泵后關(guān)閉主閘門，打開(kāi)清蠟閘門投球，再關(guān)閉清蠟閘門打開(kāi)主閘門，當(dāng)球進(jìn)入井內(nèi)壓裂機(jī)組則開(kāi)泵小排量進(jìn)行送球打滑套。打滑套所用液體約為3-6m3，頂替過(guò)量對(duì)于油井改造效果影響十分嚴(yán)重，會(huì)使得近井裂縫內(nèi)無(wú)支撐劑支撐，裂縫閉合，大大降低了產(chǎn)量。

改進(jìn)方法:改變投球方式。投球方式不采用停泵關(guān)井方式，應(yīng)該在高壓管線上連接投球裝置，掌握好時(shí)間進(jìn)行投球操作。改變投球時(shí)間。為避免多余液體進(jìn)入原來(lái)壓裂層，則應(yīng)計(jì)算好不同排量下鋼球到達(dá)滑套所需時(shí)間T，從而計(jì)算出投球之前注入的頂替液量V=V0-Q*T（V0為頂替液，Q排量），在注入V體積的頂替液后就控制投球裝置進(jìn)行投球。

4 壓裂防砂技術(shù)

4.1 膠液充填壓裂防砂技術(shù)

膠液充填壓裂防砂技術(shù)通常采用端部脫砂水力壓裂技術(shù)，使攜砂液在裂縫的端部漏失，造成支撐劑脫砂，控制裂縫進(jìn)一步延長(zhǎng);在脫砂前裂縫增長(zhǎng)規(guī)律及壓力特征同常規(guī)壓裂一樣，但在開(kāi)始出現(xiàn)脫砂后，縫長(zhǎng)和縫高不再增長(zhǎng)，只有縫寬增長(zhǎng)較快，象吹氣球一樣形成一個(gè)短的、寬的高導(dǎo)流能力的裂縫，同時(shí)井底壓力開(kāi)始按一定速度穩(wěn)步升高。常規(guī)壓裂在整個(gè)施工過(guò)程中，裂縫長(zhǎng)、寬、高一般都是不斷增長(zhǎng)的，因而井底壓力是基本穩(wěn)定的。端部脫砂壓裂形成具有高導(dǎo)流能力的“短寬裂縫”是中高滲透油藏壓裂防砂成功的關(guān)鍵。

4.2 鹽水充填壓裂防砂技術(shù)

鹽水充填壓裂防砂技術(shù)以填砂為目標(biāo)，主要是充填炮眼和穿過(guò)近井污染帶的裂縫，不要求較長(zhǎng)的裂縫。采用低黏攜砂液(鹽水)并且施工規(guī)模小，可以采用礫石充填設(shè)備，功率幾百千瓦而不是壓裂防砂充填設(shè)備的幾千千瓦。用鹽水做攜砂液的優(yōu)點(diǎn)是:低黏液有利于礫石在近井地帶的沉積，充填質(zhì)量高，減少空洞形成；可消除壓裂表皮、射孔表皮、裂縫節(jié)流表皮和液體漏失表皮。

結(jié)語(yǔ)

油井壓裂作業(yè)單位應(yīng)建立并不斷完善油井壓裂作業(yè)配套的應(yīng)急救援預(yù)案，強(qiáng)化應(yīng)急演練，提高處理事故的應(yīng)急技術(shù)，儲(chǔ)備充足的應(yīng)急物資和裝備設(shè)施。同時(shí)，應(yīng)建立可靠的通信聯(lián)絡(luò)與警報(bào)系統(tǒng)，加強(qiáng)與兄弟應(yīng)急救援機(jī)構(gòu)的信息溝通和交流，確保在應(yīng)急狀況下，及時(shí)得到救助，避免大的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。

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