泵送橋塞與分級射孔工藝分析

叢顏

摘要：泵送橋塞-分級射孔技術是目前頁巖氣開發(fā)過程中重要作業(yè)之一，在頁巖氣壓裂實踐中發(fā)揮了重要作用。它是一種采用復合橋塞對擬改造目的層分段，每段分成若干簇，一次下井將射孔管串和復合橋塞輸送至目的層完成橋塞坐封和多簇射孔聯(lián)作，為后續(xù)分段壓裂改造創(chuàng)造條件的射孔工藝技術。然而，隨作業(yè)環(huán)境復雜化，異常情況出現(xiàn)頻率增多，分析和總結(jié)異常情況處置，可提高應對風險的能力。

關鍵詞：泵送橋塞-分級射孔；關鍵點分析；異常處理

中圖分類號TE3 文獻標識碼A 文章編號2095-6363（2016）06-0200-01

頁巖儲層具有典型的低孔低滲物性特征，國外頁巖氣開發(fā)成功經(jīng)驗表明，采用水平井分段多簇射孔分段壓裂，在筒周圍儲層形成裂縫網(wǎng)絡，對儲層進行“體積改造”，單井產(chǎn)量增產(chǎn)效果明顯。眾多井下作業(yè)中，泵送橋塞一分級射孔技術是頁巖氣開發(fā)過程一項重要措施。一些異常情況如橋塞坐封不丟手、橋塞坐封時電纜不點火、電纜點火后橋塞不坐封等時有發(fā)生。針對異常情況進行分析總結(jié)，可提高工作效率。

1.泵送橋塞-分級射孔技術優(yōu)勢

1）封隔可靠性高。通過橋塞實現(xiàn)下層封隔，通過試壓可判斷出是否存在竄層的可能性；2）壓裂層位精確。通過射孔實現(xiàn)定點起裂，裂縫布放位置精準?？赏ㄟ^多級射孔，實現(xiàn)體積壓裂；3）壓后井筒完善程度高。橋塞由復合材料組成，比重較小，鉆磨后的橋塞碎屑可隨油氣流排出井口，為后續(xù)作業(yè)和生產(chǎn)留下全通徑井筒；4）受井眼穩(wěn)定性影響相對較小。采用套管固井完井，井眼失穩(wěn)段對橋塞座封可靠性無影響，優(yōu)于裸眼封隔器分段壓裂工藝；5）分層壓裂段數(shù)不受限制。通過逐級泵入橋塞進行封隔，與多級滑套投球轉(zhuǎn)向相比，分壓級數(shù)不受限制，理論上可實現(xiàn)無限級分層壓裂；6）下鉆風險小，施工砂堵容易處理。與裸眼封隔器相比，管柱下入風險相對較小；7）施工砂堵發(fā)生后，壓裂段上部保持通徑，可直接進行連續(xù)油管沖砂作業(yè)。

2.復雜點及關鍵點分析

隨技術發(fā)展，水平井分段層數(shù)逐漸增多，作業(yè)時間變長、施工壓力增高、操作環(huán)境復雜，對現(xiàn)有設備、工具性能及人員素質(zhì)提出更高要求。作業(yè)中關鍵點的有力控制和異常情況下高效應對措施，是保障作業(yè)成功的前提。

1）橋塞座封工具。橋塞座封工具因其影響環(huán)節(jié)極多，對施工有著舉足輕重的作用。點火、工具裝配、橋塞本身、火藥工作異常、井筒環(huán)境不穩(wěn)定、泵送施工異常等都會引起橋塞未正常座封或未正常丟手；2）火藥。、主要出現(xiàn)在橋塞慢燃火藥。其耐溫等性能適應性不強、保存不當受潮濕、慢燃火藥產(chǎn)生推理損失不能克服井下異常阻力、人為操作失誤等，可能導致橋塞座封或丟手失敗，射孔槍不響等后果；3）分級射孔裝置。對器材性能要求高，對裝配對人員要求高。機械精度、射孔瞬間飛屑、壓力異常等都可能導致作業(yè)失??；4）泵送施工。泵送施工中，面對復雜井筒及壓力波動異常情況，處理手段不當或不及時，都可能會導致發(fā)生中途座封或泵斷電纜等嚴重事故。常見影響因素包括井筒沉砂或軌跡異常、不合理的泵送排量、不穩(wěn)定的井口壓力、配合問題、缺少異常處理經(jīng)驗等；5）電纜防噴系統(tǒng)。由于電纜防噴管阻流管間隙過小、井口壓力波動異常、注脂控制不當、電纜攜砂過多等原因都會使得電纜在井口電纜防噴系統(tǒng)運行中出現(xiàn)異常及事故。

3.常見問題分析

1）橋塞泵送中途遇阻?，F(xiàn)象：張力明顯下降，CCL無接箍曲線。原因分析：排量、速度不匹配；工具串過長；井筒異物。解決辦法：合理設計排量和泵送程序，密切關注張力和儀器運行情況，隨時微調(diào)排量和速度；對管串的通過性進行模擬計算，盡可能的減少入井管串；在每次壓裂結(jié)束前，頂替2個井筒容積的清水或滑溜水。現(xiàn)場處置：停泵，停下電纜，起出管串，檢查橋塞底部是否有撞痕或刮痕，分析遇阻原因，采取控制措施后，可繼續(xù)泵送；2）橋塞中途座封。解決辦法：當泵送過程中，排量固定時泵壓應該平穩(wěn)，若快速升高，應立即停泵；過造斜段速度應平穩(wěn)，排量穩(wěn)步增加，密切觀察張力；過造斜段（60°～90°）排量一般不能超過1.8m3/min；3）橋塞丟手不成功。現(xiàn)象：橋塞點火后，地面張力變化明顯，上提時發(fā)生遇卡現(xiàn)象。原因分析：橋塞裝配問題；主火藥未完全燃燒；火藥受潮。解決辦法：裝配前，對橋塞進行仔細檢查：頂絲是否擰緊，丟手環(huán)是否有雜質(zhì)，工具裝配是否有人檢查核實等；加強火藥出廠檢驗，停用同批次火藥；橋塞主火藥要求密封包裝，使用前拆封，防止受潮。處置方案①：從弱點拉斷電纜，起出電纜，連續(xù)油管打撈井下落魚；方案②：將最下面射孔槍點火，射孔瞬間產(chǎn)生的震動可能會讓工具串解卡；4）射孔槍點火不成功?，F(xiàn)象：射孔槍無法尋址；射孔后，井口和電纜無明顯震動，壓力無明顯變化。原因分析：射孔槍裝配問題；點火系統(tǒng)問題；電纜質(zhì)量問題。解決辦法：在裝配過程中，專人負責檢查電雷管、尋址裝置的裝配質(zhì)量，連接完畢后，要進行尋址測試；更換點火面板，或更換點火軟件；每趟下井前，必須對電纜的絕緣通斷進行檢查?，F(xiàn)場處置：起出管串，找明原因。若已射一支槍或以上，則進行試擠，建立排量后，單獨泵槍。若一槍未射，則進行連續(xù)油管射孔后，再進行后續(xù)施工；5）橋塞座封不成功。現(xiàn)象：橋塞點火后，地面張力無明顯變化，驗封不合格。原因分析：裝配質(zhì)量問題、火藥質(zhì)量問題；點火系統(tǒng)問題；電纜質(zhì)量問題。解決辦法：專人對整個裝配過程尤其是關鍵環(huán)節(jié)進行把關；使用合格的配套火藥；地面試點火，驗證點火系統(tǒng)是否完好；每趟下井前，必須對電纜的絕緣通斷進行檢查?，F(xiàn)場處置排除了點火系統(tǒng)原因后，起出工具串，檢查分析原因。在上起過程中，要密切關注張力變化，防止遇卡；6）管串泵脫?，F(xiàn)象：泵送時，張力突然劇增，CCL無信號。原因分析：排量、速度不匹配；電纜弱點設計過小；井筒沉淀物堆積，突然沖通。解決辦法：合理設計排量和泵送程序，密切關注張力和儀器運行情況，隨時微調(diào)排量和速度；針對不同井況和井深結(jié)構，合理設置電纜弱點；在每次壓裂結(jié)束前，頂替2個井筒容積的清水或滑溜水。現(xiàn)場處置：絞車調(diào)整好扭矩后，上起電纜。在上起過程中，刮繩器施加1000psi壓力，輕微夾電纜，在發(fā)現(xiàn)電纜上頂后，絞車加速上起，同時，注脂壓力施加到最高。在起出最后一部分電纜時，不用理會張力的短暫增加，只要未達到張力本體拉斷力，便不要停車。

4.措施與建議

每次加砂完畢后沖洗井筒，確保井筒干凈無沉砂；管串入井前，要確保橋塞，射孔槍等各部件完好，連接可靠；泵送排量提升要求迅速且平穩(wěn)，避免泵車空泵現(xiàn)象；每次加砂作業(yè)完成后，等候時間不超過8h，否則應大排量沖洗井筒；如泵送壓力突然升高，應立即停泵，保證管串安全，對超長水平井應嚴格監(jiān)視CCL和壓力曲線，與壓裂車配合，隨時做好停車的準備；根據(jù)泵送時的速度、張力、運行情況、泵排量、井口壓力的變化，隨時調(diào)整參數(shù)，保證泵送作業(yè)平穩(wěn)、安全。由于井下因素的不可預見性，要各部門緊密配合，提前準備應急預案，加強過程監(jiān)控。