壓裂卡鉆事故的分析與處理

俞克東，鞏繼云，蒲新輝，趙瑞元，黃軍強

中國石油長慶油田分公司第一采油廠（陜西延安716000）

壓裂卡鉆事故的分析與處理

俞克東，鞏繼云，蒲新輝，趙瑞元，黃軍強

中國石油長慶油田分公司第一采油廠（陜西延安716000）

隨著壓裂增產(chǎn)措施的不斷增加，壓裂后發(fā)生卡鉆事故的問題也日益突出。通過處理實例，對壓裂卡鉆事故的原因進(jìn)行詳細(xì)分析，探索處理方法，以達(dá)到快速有效地解除壓裂卡鉆事故目的。提高處理效率，既可降低作業(yè)成本，又可縮短占井周期，使油水井能盡快投入生產(chǎn)，從而提高經(jīng)濟(jì)效益。

壓裂；卡鉆；井下管柱；封隔器

1 壓裂卡鉆事故現(xiàn)狀調(diào)查

中國石油長慶油田分公司第一采油廠2013年共實施壓裂措施340余口，其中壓裂后發(fā)生卡鉆事故的井有32口，占9.5%；2014年共實施壓裂措施530余口，其中壓裂后發(fā)生卡鉆事故的井有52口，占9.8%。壓裂卡鉆事故不僅延誤油井及時抽汲排液，影響措施效果，而且在卡鉆事故處理過程中，如采取措施不當(dāng)，易造成井下事故復(fù)雜化，被迫進(jìn)行大修作業(yè)，不僅延長作業(yè)時間，而且增加作業(yè)成本。

2 壓裂卡鉆事故類型及原因分析

在實施體積壓裂、重復(fù)壓裂或補孔壓裂措施中，由于壓裂后沉砂卡鉆，以及井下管柱組配不合理、封隔器不解封、違章操作等原因，造成壓裂管柱卡鉆的事故經(jīng)常發(fā)生，一般在雙封選壓或施工兩層進(jìn)行的壓裂施工中比較多見［1］。根據(jù)卡鉆原因分為以下幾種類型。

2.1 壓裂后井下管柱砂卡

壓裂施工中造成砂卡的主要原因有：一是壓裂發(fā)生砂堵后未及時活動井內(nèi)管柱，壓裂砂埋住井內(nèi)管柱，造成砂卡；二是由于壓裂后放噴過猛或地層吐砂嚴(yán)重，壓裂砂沉積在封隔器頂部或井下管柱的油套環(huán)空，造成井下管柱卡鉆；三是油層壓竄或?qū)⑻坠芡馑喹h(huán)壓竄，混砂液竄入封隔器以上套管內(nèi)，壓裂砂沉積造成井下管柱卡鉆；四是油管或下井工具破損造成壓裂液“短路”，未及時反洗井或活動井內(nèi)管柱，壓裂砂沉積在油套環(huán)空，埋住井內(nèi)管柱造成砂卡；五是作業(yè)隊伍違章操作，加深壓裂管柱探砂面或沖砂洗井，造成壓裂管柱卡鉆事故［2］。

2.2 管柱組配不合理導(dǎo)致砂卡事故

組配壓裂管柱時，導(dǎo)壓噴砂器與下封隔器之間間隔距離較長，或下部封隔器座封位置距射孔段下界距離過長，壓裂后放噴時，地層返出的壓裂砂容易沉積在封隔器頂部的油套環(huán)空，導(dǎo)致封隔器及一部分管柱砂埋，造成壓裂管柱卡鉆。

同時，發(fā)生砂卡后反循環(huán)沖洗解卡時，因井下管柱被砂埋，入井的液流在導(dǎo)壓噴砂器位置發(fā)生“短路”，不能將下封隔器頂部沉積的壓裂砂沖洗出地面，無法實現(xiàn)沖洗解卡的目的［3］。

2.3 封隔器不解封導(dǎo)致卡鉆事故

壓裂施工過程中，由于封隔器長時間浸泡或施工高壓等因素影響，造成井下K344封隔器損壞，無法正常解封?？偨Y(jié)以往壓裂卡鉆事故，在雙封選壓施工時，下部的封隔器不易解封，造成壓裂卡鉆事故的案例較多。

3 壓裂卡鉆事故的處理方法

壓裂發(fā)生卡鉆后無法及時進(jìn)行抽汲排液，導(dǎo)致壓裂液浸泡時間過長，對地層造成二次傷害；同時，如卡鉆嚴(yán)重還需進(jìn)行大修處理，不僅作業(yè)成本高，而且施工周期長，嚴(yán)重影響生產(chǎn)進(jìn)度。因此，在處理壓裂卡鉆事故時，如若分析清楚卡鉆的原因，針對性地制定處理方案，可有效提高卡鉆事故的處理效率［4-5］。下面就壓裂卡鉆事故常用的處理方法，由簡到難，總結(jié)歸納為以下幾種。

3.1 憋壓反循環(huán)解卡

如壓裂時發(fā)生砂卡事故，立即開泵循環(huán)，將封隔器以上油套環(huán)空及油管內(nèi)懸浮的壓裂砂沖洗出地面，若能循環(huán)洗通，砂卡即可解除。如循環(huán)洗井不通，可采取憋壓后放壓的方法進(jìn)行解卡。憋壓解卡時，泵壓應(yīng)由小到大逐漸增加，不可一下憋死，可多放幾次空。

3.2 活動管柱解卡

發(fā)生壓裂卡鉆事故后，如憋壓循環(huán)不通，應(yīng)迅速卸開施工井口進(jìn)行活動解卡。對卡鉆時間不長或卡鉆不嚴(yán)重的井，通過上提或下放井下管柱，使井筒內(nèi)砂子疏松，從而解除壓裂管柱砂卡。對于卡鉆較嚴(yán)重的井，可采用上提猛放下?lián)舴ㄟM(jìn)行解卡，即慢慢上提管柱至一定負(fù)荷后，立即下放管柱迅速卸掉載荷；也可活動一段時間后，使管柱在拉伸狀態(tài)下懸吊一段時間，使拉力逐漸傳遞、擴(kuò)散到下部管柱，再迅速下放管柱進(jìn)行解卡。這兩種方式一般都可奏效，但每活動5～10min應(yīng)稍停一段時間，以防井下管柱疲勞斷脫。活動管柱的同時，用水泥車配合憋壓循環(huán)，解卡效果會更好。

3.3 誘噴法解卡

當(dāng)?shù)貙訅毫^高時，可以靠地層壓力誘導(dǎo)井噴，使部分砂子隨上返液流帶到地面而解卡。誘導(dǎo)放噴時，井口防噴器必須靈活好用，以防止無控制發(fā)生井噴事故。

3.4 大力上提法解卡

壓裂后因井下封隔器不解封造成的卡鉆事故，可在修井設(shè)備在和井下管柱強度許可的范圍內(nèi)（不斷、不脫扣）采用大力上提法解卡。當(dāng)封隔器卡鉆比較嚴(yán)重，井內(nèi)管柱強度較大，修井機絞車、井架達(dá)不到要求時，可用千斤頂作為輔助動力而解卡。解卡時各道繃?yán)K要加固，指重表要靈敏，各點要有專人觀察，以防止發(fā)生重大安全事故。

3.5 倒扣套銑法解卡

當(dāng)井下管柱卡鉆嚴(yán)重，使用以上方法無法解卡時，可將被卡管柱砂面以上部分倒出，然后下入套銑筒將砂埋油管套管環(huán)空的砂子沖洗出地面，再倒扣撈出井下油管，交替使用倒扣和套銑的方法進(jìn)行打撈，直至解除砂卡，撈出全部被卡管柱為止。

4 壓裂卡鉆事故處理實例分析

4.1 杏25-103井壓裂卡鉆事故處理實例

事故經(jīng)過：該井（圖1）壓裂施工分壓兩層，井下管柱結(jié)構(gòu)為：Φ38mm球座+短節(jié)+K344-114封隔器+Φ73mm外加厚油管2根+導(dǎo)壓噴砂器+Φ73mm外加厚油管2根+K344-114封隔器+水力錨+Φ73mm外加厚油管163根+73mm（2 7/8"）油管掛。首先壓裂下部長油層段，第一層壓裂施工正常，準(zhǔn)備上提管柱50m壓裂上部長油層段，發(fā)現(xiàn)壓裂管柱卡鉆。

圖1 杏25-103井壓裂管柱示意圖

壓裂卡鉆事故處理過程如下。

1）反循環(huán)洗井：發(fā)現(xiàn)壓裂管柱卡鉆后立即大排量反循環(huán)洗井，井口返液正常，返出洗井液中有少量壓裂砂，洗井時水泥車無憋壓現(xiàn)象，但上提管柱卡鉆嚴(yán)重。

2）活動管柱解卡：上提拉力300～400kN，采取活動解卡和懸吊解卡的方法，累計活動解卡5天無效果。

3）反循環(huán)憋壓法解卡：活動解卡時用水泥車配合沖洗，發(fā)現(xiàn)憋壓循環(huán)不通，從套管打壓至20MPa，憋壓30min壓力不下降，用水泥車反循環(huán)憋壓6h無效果。

4）誘噴法解卡：解卡無效后進(jìn)行抽汲排液，對已經(jīng)壓裂的層位進(jìn)行誘噴，累計抽汲排液9班次，抽汲誘噴后繼續(xù)活動解卡仍無效果。

5）大力上提法解卡：采取大力上提的方法，上提拉力增加至550kN，由于壓裂管柱及封隔器卡鉆嚴(yán)重，活動解卡兩天仍然無效果。

6）倒扣套銑解卡：該井壓裂卡鉆后，采取循環(huán)洗井、活動解卡、憋壓解卡、誘噴解卡、大力上提解卡等方法無效后，倒扣處理井下管柱卡鉆。由于試油隊伍處理卡鉆事故經(jīng)驗不足，共歷時15天，倒扣打撈21次，才將水力錨及以上油管倒扣撈出。井下還剩余管柱：K344-114封隔器+Φ73mm外加厚油管2根+導(dǎo)壓噴砂器+Φ73mm外加厚油管2根+K344-114封隔器+Φ73mm短節(jié)+Φ38mm球座。該井上大修進(jìn)行套銑倒扣，解卡成功后撈出井下全部管柱。

4.2 杏25-103井壓裂卡鉆原因分析

（三）群文音樂創(chuàng)作要關(guān)注現(xiàn)實生活，突出生活化和時效性?，F(xiàn)實生活是所有音樂創(chuàng)作的源泉，脫離現(xiàn)實生活的音樂作品是沒有生命力和感染力的。群文音樂面向大眾，廣大人民群眾的現(xiàn)實生活為群文音樂提供了大量鮮活的創(chuàng)作素材，因此群文音樂創(chuàng)作要關(guān)注現(xiàn)實生活，突出生活化和時效性。在創(chuàng)作過程中，要深入人民群眾中，充分了解他們的情感、愿望和關(guān)注點，要真正反映時代特征，把握時代脈搏，讓時代精神成為群文音樂創(chuàng)作的主旋律，讓人民群眾對群文音樂作品產(chǎn)生更加強烈的認(rèn)同感。

通過對該井壓裂卡鉆原因進(jìn)行詳細(xì)分析，總結(jié)壓裂卡鉆原因。

1）壓裂管柱組配不合理，埋下安全隱患。該井壓裂施工兩層，壓裂管柱為雙封選壓結(jié)構(gòu)，但導(dǎo)壓噴砂器與下封隔器之間連接兩根油管，間隔距離較長，在封隔器頂部形成一定長度的沉砂口袋，為壓裂施工埋下安全隱患。

2）封隔器卡鉆。壓裂發(fā)生卡鉆事故后，反循環(huán)洗井正常，洗井時井口無憋壓現(xiàn)象，說明上封隔器已正常解封，導(dǎo)壓噴砂器以上管柱及油套環(huán)空通暢，能形成正常的循環(huán)通道。分析壓裂施工后下部封隔器不解封，從而造成壓裂管柱卡鉆。

3）二次卡鉆。該井初期為下部封隔器不解封造成的卡鉆，但由于活動解卡耗時較長，地層返吐出的壓裂砂不斷沉積在下封隔器頂部，將導(dǎo)壓噴砂器與下封隔器之間連接的油管掩埋，造成二次卡鉆。

4）作業(yè)隊伍違章操作，導(dǎo)致卡鉆事故復(fù)雜化。發(fā)生壓裂卡鉆事故后，初期反循環(huán)洗井時井筒通暢，但后期洗井時用水泥車憋壓20MPa循環(huán)不通。經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查了解，作業(yè)隊伍為節(jié)約成本，用回收的污水進(jìn)行循環(huán)洗井，由于罐底沉積的垢渣和泥砂等雜質(zhì)隨循環(huán)的液流進(jìn)入井筒，停泵后沉降在油套管環(huán)空，堆積在井下管柱四周，造成導(dǎo)壓噴砂器及以上部分油管也被掩埋，導(dǎo)致井下事故復(fù)雜化。

這種情況在撈出井下管柱后得到證實，水力錨以上10根油管內(nèi)充滿灰黑色的垢渣和泥砂，分析不是該井地層返出物。因為壓裂施工前井筒已徹底清洗干凈，壓裂過程中進(jìn)入井筒的只有壓裂液和壓裂砂，這說明油管內(nèi)殘留的垢渣和泥砂是壓裂卡鉆后循環(huán)洗井時攜帶入井的，這也是壓裂管柱發(fā)生卡鉆后初期循環(huán)洗井正常，但后期用水泥車憋壓循環(huán)不通的原因。

4.3 事故處理及經(jīng)驗總結(jié)

發(fā)生壓裂卡鉆事故后，由于試油隊伍經(jīng)驗不足，解卡過程中操作不當(dāng)，造成井下事故復(fù)雜化，導(dǎo)致該井施工周期延長20余天，嚴(yán)重影響生產(chǎn)進(jìn)度。該井解卡處理過程中存在的問題如下。

1）發(fā)生壓裂卡鉆事故后第一時間進(jìn)行反循環(huán)洗井，將井筒內(nèi)懸浮的壓裂砂沖洗出井筒，可有效防止壓裂管柱砂卡。但該井因壓裂管柱組配不合理，導(dǎo)壓噴砂器與下封隔器之間距離較長，在封隔器頂部形成一定長度的沉砂口袋，地層吐砂后沉積在封隔器頂部，埋住部分油管，造成壓裂管柱卡鉆。反循環(huán)洗井解卡時，循環(huán)液流經(jīng)導(dǎo)壓噴砂器發(fā)生短路現(xiàn)象，無法將以下油套環(huán)空沉積的壓裂砂沖洗出地面，增加事故的處理難度。

2）作業(yè)隊伍違章操作，使用回收污水進(jìn)行循環(huán)洗井，將污水中的垢渣和沉砂攜帶入井，造成導(dǎo)壓噴砂器及下封隔器和管柱掩埋，導(dǎo)致井下事故復(fù)雜化。

3）活動解卡過程中，操作人員經(jīng)驗不足，一開始就大噸位猛提猛頓，將封隔器頂部沉積的壓裂砂擠壓夯實。同時，活動解卡的初期未配合循環(huán)洗井或憋壓循環(huán)，以提高解卡效果。在活動解卡的5天時間內(nèi)，地層返出的壓裂液中攜帶的砂子不斷沉積，使井內(nèi)砂面升高，增加處理的工作量。

4）該井采取多種方法解卡無效，實施倒扣套銑處理。而快速處理卡鉆的關(guān)鍵在于倒扣操作，如倒扣操作得當(dāng)，可一次性將封隔器或卡點以上油管全部倒出，然后采用套銑和倒扣相結(jié)合的方法處理井下砂埋管柱，很快就可處理完壓裂卡鉆事故。但由于作業(yè)隊伍施工經(jīng)驗不足，倒扣時操作不當(dāng)，將壓裂管柱整體絲扣倒散，歷時15天，累計倒扣打撈21次，才將上部封隔器油管倒扣撈出，嚴(yán)重影響生產(chǎn)進(jìn)度。由于倒扣處理時間過長，還造成上部封隔器也被砂埋，導(dǎo)致井下事故復(fù)雜化。

5 認(rèn)識與建議

通過對壓裂卡鉆事故處理實例進(jìn)行分析和論證，查找施工各個環(huán)節(jié)中存在的問題和可能造成卡鉆的一些因素，分析清楚井下情況，然后根據(jù)卡鉆類型制定針對性解卡措施，并進(jìn)行正確的操作，以提高事故處理的有效性和成功率。

同時，施工過程中應(yīng)做好各項檢查和預(yù)防措施，嚴(yán)格按照設(shè)計要求和相關(guān)的質(zhì)量操作標(biāo)準(zhǔn)，是避免發(fā)生卡鉆事故的關(guān)鍵。

1）壓裂管柱下井前，應(yīng)仔細(xì)檢查油管是否存在破損或彎曲損傷等現(xiàn)象，防止壓裂過程中因油管破損導(dǎo)致壓裂液短路，從而造成砂卡事故。

2）下井前在地面檢查封隔器等井下附件完好無損傷，并且有出廠檢驗合格證，確保下井工具質(zhì)量，避免因工具質(zhì)量問題造成卡鉆事故。

3）組配壓裂管柱時，下封隔器座封位置距射孔段底界一般不超過5m，防止壓裂時下封隔器頂部沉砂過多，造成砂卡事故；導(dǎo)壓噴砂器與下封隔器之間一般直接連接，使兩者之間沒有沉砂的口袋，即使封隔器頂部有沉積的砂子，也可通過循環(huán)洗井將壓裂砂帶出地面，可有效地預(yù)防壓裂管柱砂卡。

4）壓裂兩層施工時，下部封隔器不解封易造成壓裂管柱卡鉆。處理封隔器卡鉆時，應(yīng)及時上提或加深管柱進(jìn)行活動解卡，使被卡的封隔器上移或加深，封隔器膠筒回收，即可實現(xiàn)解卡。當(dāng)卡鉆嚴(yán)重時，應(yīng)在井架、施工管柱的安全負(fù)荷范圍內(nèi)反復(fù)活動管柱，直至將封隔器膠筒磨破，從而實現(xiàn)解卡。活動解卡時配合循環(huán)洗井，可提高解卡效果，又可防止封隔器頂部沉砂造成二次卡鉆。

5）壓裂施工時，觀察套管停止返水，井下封隔器完全座封后再進(jìn)行加砂程序。每壓裂完一個層位，要徹底反循環(huán)洗井，將油套環(huán)空內(nèi)懸浮的壓裂砂沖洗出地面，防止沉砂卡鉆。

6）壓裂后應(yīng)嚴(yán)格使用放噴油嘴控制放噴，防止放噴過猛或泄壓過快造成地層吐砂嚴(yán)重，從而造成井下管柱卡鉆。

7）循環(huán)洗井時，洗井液應(yīng)清潔無雜質(zhì)，防止洗井液中攜帶泥砂等雜質(zhì)入井，堵塞油管或沉積在封隔器頂部造成卡鉆，導(dǎo)致井下事故復(fù)雜化。

8）如需進(jìn)行倒扣套銑處理時，應(yīng)首先確定井下管柱卡點位置，根據(jù)卡點計算出中和點位置，進(jìn)行倒扣處理時容易從此處倒開而解卡，可減少油管倒扣次數(shù)，提高卡鉆事故的處理效率。

［1］聶海光，王新河，油氣田井下作業(yè)修井工程［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2002.

［2］羅英俊，萬仁溥.采油技術(shù)手冊［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2006.

［3］王勝啟，高志強，曲兆峰，等.井下作業(yè)監(jiān)督案例匯編［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2010.

［4］沈琛.井下作業(yè)工程監(jiān)督［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2005.

［5］魏新勇.深井鉆井事故處理及案例分析［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2009.

攝影/楊姝

參考文獻(xiàn)：

［1］蔣希文.鉆井事故與復(fù)雜問題［M］.2版.北京：石油工業(yè)出版社，2006：132-156.

［2］叢長江，陳世春，王樹超.東河1-H18C井鉆井復(fù)雜情況分析［J］.石油鉆采工藝，2011，33（1）：117-119.

［3］武宇偉.蘇里格氣田鉆井復(fù)雜處理技術(shù)探索［J］.石油科技論壇，2013（2）：11-15.

［4］袁俊和.鉆井過程中的故障診斷方法研究［D］.北京：中國石油大學(xué)（北京），2008.

［5］厲學(xué)思，李華照，王惠玲，等.文留油田影響鉆井安全的地質(zhì)因素分析［J］.斷塊油氣田，1998，5（4）：55-57.

本文編輯：尉立崗收稿日期：2016-06-30

With the increasing of the fracturing measures，the drill pipe sticking accidents after fracturing become more and more. Through an example，the causes of the drill pipe sticking accidents are analyzed in detail，and their processing methods are discussed to quick effectively relieve the accidents and to improve treatment efficiency，which can reduce operation cost，shorten drilling cycle and make the oil and water wells put into production as soon as possible to improve economic benefit.

fracturing；drill pipe sticking；downhole pipe string；packer

路萍

2016-06-30

俞克東（1969-），男，工程師，主要從事油田井下作業(yè)監(jiān)督管理工作。