試油壓裂常見卡鉆原因分析及處理措施

李斌　孟磊　楊建平

[摘 要]我國各行迅猛發(fā)展，對能源的需要也日益增長，除了進(jìn)口石油，我國也高度重視自給能力，加強(qiáng)了石油領(lǐng)域的發(fā)展，取得的成績非常顯著。對我國石油領(lǐng)域從上世紀(jì)90年代開始，很多先進(jìn)石油開采工藝和技術(shù)被創(chuàng)新和應(yīng)用，迅速提高了產(chǎn)量和質(zhì)量，也提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，其中比較具有代表性的一種新技術(shù)是試油壓裂，已經(jīng)廣泛應(yīng)用在石油開采過程中，但是這項技術(shù)也面臨缺陷，容易出現(xiàn)卡鉆現(xiàn)象，影響了試油壓裂的成效，拖延的時間。因此，本文結(jié)合實際，分析試油壓裂施工過程中卡鉆事故原因，提出合理的處理措施，具有一定借鑒意義。

[關(guān)鍵詞]壓裂；卡鉆；措施

中圖分類號：TE28 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2018）17-0098-01

引言

通過壓裂改造的效益非常明顯，但在施工時容易發(fā)生各種卡鉆事故，如果不會適當(dāng)去應(yīng)急處理，則會反復(fù)卡死，失卻循環(huán)機(jī)會，因此，必須對卡鉆的故障原因進(jìn)行總結(jié)歸類，掌握消除卡鉆故障的方法，并總結(jié)經(jīng)驗，以便在發(fā)生該類故障了，能快速采取應(yīng)對措施，及時排除故障，盡可能降低故障帶來的損失。結(jié)合實際，將卡鉆事故的原因主要分為兩類，并提出相應(yīng)的處理措施。

一、卡鉆事故的原因

在壓裂作業(yè)中有一項重要工序是活動管柱，需要重點關(guān)注。管柱由油管和下封隔器、噴砂器等組成，其主要作用是為傳送施工壓力提供通道和實現(xiàn)分層。因為它是一個傳送的通道，所以其快慢直接影響到作業(yè)和壓裂的效率，從而它與施工的效益就是直接相關(guān)聯(lián)的了，想辦法防止活動管柱不開而導(dǎo)致發(fā)生卡鉆事故，意義就很明顯。盡管施工時，多方給予重視，但是實際作業(yè)的水力壓裂施工過程中，經(jīng)常還是會發(fā)生管柱活動困難故障。根據(jù)生產(chǎn)的實際，導(dǎo)致發(fā)生卡鉆故障的原因很多，主要分為以下兩種類型：

（一）封隔器卡鉆

在現(xiàn)場施工過程中，封隔器卡鉆是最常見的一種卡鉆事故，主要分為以下幾種情況。1、封隔器在高壓作用下失靈。高壓作用下，封隔器質(zhì)量至關(guān)重要，如果質(zhì)量不好，高壓可能導(dǎo)致壓裂結(jié)束后封隔器的膠筒不收縮，導(dǎo)致封隔器不解封。2、封隔器的水嘴被堵死而失效。封隔器水嘴被堵塞物堵塞，導(dǎo)致使膠筒內(nèi)的壓力不能釋放，壓力太高，封隔器不能再收縮。3、封隔器膠筒不收縮，造成管柱被卡住。膠筒彈性小、擴(kuò)張收縮能力差，使膠筒脹開后不收縮；另外一種情況是膠筒內(nèi)的防砂網(wǎng)不防砂，使壓裂砂進(jìn)入膠筒內(nèi)，阻礙了膠筒的收縮。4、封隔器發(fā)生塑性變形而引發(fā)失效。一般的封隔器能過承受壓力為40MPa上下，因為地層的復(fù)雜情況或者操作把握時機(jī)的原因，會有壓力持續(xù)偏高或在瞬間壓力過高的情況，這可能會對封隔器產(chǎn)生影響，很明顯的一點是致使其內(nèi)部結(jié)構(gòu)有可能發(fā)生變化，即發(fā)生塑性變形，導(dǎo)致管柱活動不開。

（二）砂卡活動不開

砂卡管柱在施工中非常常見，常常是引發(fā)工程事故，在實踐中，砂卡管柱的原因主要有以下幾種沉砂情況導(dǎo)致的：1、替擠過程中，未嚴(yán)格控制替擠液的用量。替擠過量可能造成裂縫部分閉合，但是假如替擠量不足，則使井筒內(nèi)液體上返速度過小，從而不能把砂未帶上來，筒內(nèi)的砂未再下沉就造成砂卡故障的發(fā)生。2、加砂過程中，因設(shè)備損壞、儀器故障停車更換或者修理而停止施工，如果時間較長，也可能造成沉砂。我們知道油層越厚加砂也應(yīng)越多，因此加砂是必須的，但在操作過程中，一定要注意不能讓井口設(shè)備或地面管匯破裂，如果出現(xiàn)這種情況，就必須緊急停車更換，否則會造成沉砂現(xiàn)象。另外，壓裂施工過程中，設(shè)備質(zhì)量原因也可引起沉砂，也需要注意。

二、卡鉆處理措施

砂卡解卡方法有很多種，以下列舉其中幾種方法的操作方式，簡要說明如下：

1、活動解卡法：如果沉沙數(shù)量較少，且砂粒個體較少，可以嘗試把管柱上提下放，多次往復(fù)后，砂子可能松動，從而解除砂卡。2、憋壓循環(huán)法解卡：發(fā)現(xiàn)砂卡也可首先用泵來洗井，對于沉沙數(shù)量較少且砂粒個體較少的情況一般可洗通，排除砂卡故障。但如此用泵來洗井不行的情況下，則可嘗試憋壓循環(huán)法解卡法，即一邊憋壓，一邊活動管柱，待憋壓到一定程度時，快速放壓，而管柱同時不停止活動。需要注意的是，憋壓壓力應(yīng)由小到大逐漸增加，待認(rèn)為憋壓可以了，可嘗試一次，如何效果不佳，則再來一次憋壓和放壓，一定不能一下憋死。在生產(chǎn)實際中，技術(shù)員們還總結(jié)出連續(xù)沖管沖洗解卡法、大力上提解卡法、倒扣套沖法解卡法等，在此不一一列舉這些方法。

具體來說，因封隔器的質(zhì)量不好或在壓裂結(jié)束后封隔器的膠筒不收縮，如果多次活動不開，應(yīng)采取平衡套壓的方法，使封隔器膠筒上下壓力趨于相近，迫使封隔器收縮。封隔器的水嘴被堵死的情況，要重新連接好了壓裂管柱，正向向地層注入大排量壓裂液，然后停泵，瞬間憋放，再活動管柱，這樣很快可使封隔器水嘴的堵塞物在憋放過程中排出，使膠筒內(nèi)的壓力釋放，封隔器恢復(fù)正常的收縮狀態(tài)。封隔器的承受壓力持續(xù)偏高或在瞬間壓力過高，導(dǎo)致管柱活動不開故障，解決的辦法，一是平時要選擇質(zhì)量好的封隔器，從基礎(chǔ)下減少發(fā)生故障的可能，二是要選擇有經(jīng)驗的工作人員操作，在施工過程中要控制好施工壓力，使封隔器在其能承受的壓力范圍內(nèi)工作。目前來說，對于壓裂封隔器問題引發(fā)的卡鉆問題，一般是采用科學(xué)的方法預(yù)測深井內(nèi)的詳細(xì)溫度壓強(qiáng)等各種參數(shù)，再根據(jù)參數(shù)要求選擇適當(dāng)?shù)墓ぞ?，采用更為先進(jìn)的封隔器。

若出現(xiàn)砂卡管柱的情況，可立即放噴，也可采取反循環(huán)洗井的方式，等待壓力參數(shù)值處于合理范圍后，再置入前置液。

當(dāng)然，在現(xiàn)實中還會遇到其他產(chǎn)生故障的情況，要根據(jù)經(jīng)驗來判斷，比如對于地層壓力低，改造后存在漏失的儲層，壓裂施工結(jié)束后，應(yīng)根據(jù)壓力擴(kuò)散情況，合理掌握關(guān)井時間，控制放噴后應(yīng)及時大排量反沖，必須保證油管內(nèi)返出排量達(dá)到攜砂要求（>400L/min），防止沉砂造成堵塞砂卡。

三、結(jié)言

通過對水力壓裂后管柱活動不開，發(fā)生卡鉆事故原因的分析以及處理方法的討論，為了在以后工程施工中減少以上事故在自己機(jī)組發(fā)生的概率，提高一次施工的成功率。

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