TAP閥壓開地層解決方案及其在蘇南的應用

楊圣方，董易凡，董永恒，劉媛

中國石油長慶油田蘇里格南作業(yè)分公司（陜西 西安 710018）

中國石油長慶油田蘇里格南作業(yè)分公司（以下簡稱蘇南公司）大井叢壓裂試氣，形成六大流程批量化作業(yè)模式。即井叢井安裝壓裂井口、兩套地面流程并試壓一趟過；鋼絲通井一趟過；電纜射孔一趟過；壓裂施工一趟過；快速返排、集中放噴排液一趟過；測試求產(chǎn)一趟過的“6個一趟過”組織模式。

蘇南公司壓裂試氣井叢設備擺放布局的規(guī)劃和功能區(qū)域的合理劃分，使每個井場統(tǒng)一標準，做到各項作業(yè)互不干擾。壓裂施工績效顯著提高[1-4]。

蘇南公司現(xiàn)場叢式井鉆完井方式是以88.9 mm的套管與TAP 閥一起下入完井。儲層改造是通過水力噴射分層壓裂實現(xiàn)的。蘇南公司現(xiàn)場叢式井主要分直井和定向井，一般需要壓裂1～3層，最下面一層通過射孔后進行壓裂，上面的一到兩層通過打開TAP閥進行壓裂。最下面一層壓裂完后，投球至TAP 閥位置，隔離下面一層，同時打開TAP 閥滑套，進行壓裂。TAP 閥打開的成功與否,直接影響壓裂的成敗。

1 壓裂TAP閥打不開問題現(xiàn)狀

自2016年壓裂施工以來，TAP閥打不開的情況明顯增加。TAP閥打不開嚴重影響了壓裂的施工績效。后續(xù)的連續(xù)油管沖砂、補孔等特種作業(yè)也產(chǎn)生施工費用，增大了施工成本[5]。同時也增加了補孔、連續(xù)油管沖砂交叉作業(yè)的施工安全隱患，背離了降本增效的思想。解決TAP 閥打不開的問題成為刻不容緩的事情。對2016年和2017年的TAP 閥多層壓裂進行了數(shù)據(jù)收集調(diào)查（表1）。

表1 2016年與2017年TAP閥打開情況對比

從表1 看出，2017 年壓裂TAP 閥層失敗的比例比2016 年有2倍的增加幅度，對于這種施工現(xiàn)狀，解決壓裂TAP閥的問題是頭等大事。

2 解決方案

根據(jù)現(xiàn)場實施的解決壓裂TAP 閥打不開的經(jīng)驗做法，嘗試進行分析，以找到突破口。壓裂TAP閥打不開，通常是放噴一晚上，第二天進行壓裂，壓裂TAP閥層又有可能被打開。放噴一晚上，井筒的陶粒被返排出來，特別是TAP 閥處，這樣投球就能很好地坐落在TAP 閥上，從而打開滑套，進行壓裂。壓裂TAP 閥上殘余壓裂砂陶粒，影響投球入座，從而導致壓裂TAP 閥打不開。按照壓裂流程，加砂的最后一個階段完成后，進入線性膠液的頂替階段。目前使用5 m3的液量進行送球，也就是保證球的前面有5 m3的清液。懷疑送球液體量與壓裂TAP 閥層的打不開問題有一定的相關性。為此，對179 個TAP 層的送球液量（總的頂替量到井筒容積量）進行了統(tǒng)計對比。

對失敗的50 層TAP 層壓裂的送球液量進行了統(tǒng)計分析，有32層的送球液量在5 m3以下。17層的送球液量在5～7 m3，只有1層的送球液量在7 m3以上。

對129 層成功壓裂的送球液量進行了統(tǒng)計分析，55 層的送球液量在7 m3以上，48 層的送球液量在5～7 m3，26層在5 m3以下。對送球液量5 m3以下、5～7 m3、7 m3以上這3個不同液量范圍下失敗層數(shù)與成功層數(shù)進行了對比。

送球液量越大，TAP 閥層壓裂成功的可能性越大，特別是7 m3以上，成功的比例達到98%以上。

失敗層和成功層的送球頂替液量統(tǒng)計見表2。

表2 TAP閥打開成功與失敗的送球液量對比

成功層的送球平均頂替量遠遠大于失敗層的，幾乎是2 倍之多。通過分析看出送球液量7 m3是TAP 閥打開的臨界值。通過現(xiàn)場取樣，對送球液量進行進一步分析。圖1 中，標有1 m3的塑料瓶是指送球液量1 m3后，從混砂車中取出的樣品。其他標簽的含義依次類推。

圖1 現(xiàn)場施工取樣

1 m3的瓶中很清晰地看到瓶底有壓裂砂殘留，6 m3的瓶中幾乎沒有壓裂砂殘留。這些取樣可以證實，最后一個階段的加砂后，液量尾端與壓裂球之間有壓裂砂的殘留。投球打開TAP閥時，殘留的壓裂砂引起超壓，導致TAP 閥打不開，壓裂施工失敗。足夠多的送球液量，保證壓裂球前方足夠多的清液，使其更容易入座TAP閥，順利打開，完成壓裂施工作業(yè)。

從成功打開的TAP 閥收集的數(shù)據(jù)中可以看出，7 m3的送球液量是個臨界值，7 m3或者更多的送球液量可以把TAP 閥沖洗干凈，更容易把TAP 閥打開。為什么是7 m3的送球液量呢，分析交聯(lián)劑的交聯(lián)性能能夠解釋其原因。

在壓裂作業(yè)中，交聯(lián)劑的交聯(lián)時間為2～3 min，但是交聯(lián)劑不能直接把壓裂砂和線性膠交聯(lián)在一起。在交聯(lián)初期，壓裂砂不能完全交聯(lián)，這一非完全交聯(lián)期持續(xù)1.5 min，因此，會有不確定量的壓裂砂殘留下來。由于整個泵注流程是連續(xù)的，在加砂的最后一個階段，因為膠液不能完全帶走壓裂砂，所以壓裂砂殘留在壓裂系統(tǒng)中，從而導致壓裂砂輸送延遲。延遲時間是1.5 min，排量為4.8 m3/min，在開始的1.5 min 膠液不能完全交聯(lián)，壓裂砂殘留下來，攜砂液量為7.2 m3，因此,7 m3的送球液量能夠沖洗干凈殘留的壓裂砂。

由以上的分析可以看出，送球液量在7 m3及以上，TAP閥打開的成功率較大，決定增加使用的送球液量，由目前現(xiàn)場施工使用的至少5 m3增加到7 m3。增加送球液量至7 m3作為現(xiàn)場壓裂TAP閥壓開地層的解決方案，并實施應用。

3 應用效果

3.1 提高TAP閥打開成功率

按照以上的送球液量,對后面施工的幾個井叢，增加至7 m3以上。結果表明，共壓裂TAP 74層，其中73 層的TAP 打開，效果顯著。對打開的73 層壓裂TAP的送球液量進行了統(tǒng)計（表3）。

最小TAP閥層的送球液量8 m3，最大TAP閥層的送球液量16.1 m3，平均TAP閥層的送球液量是9.8 m3。

表3 對策實施前后的TAP閥打開情況對比

從表3 可以看出,壓裂TAP 閥打開的成功率提高顯著,幾乎是百分之百打開。實施效果非常理想，解決了壓裂TAP閥打不開的問題，把增加送球液量這一對策列入壓裂施工標準作業(yè)程序中，更好地服務于壓裂施工作業(yè)。

3.2 提高施工績效，減少交叉作業(yè)風險

TAP 閥的成功打開，節(jié)約了多次試擠及后續(xù)重新補孔的時間，避免了射孔和壓裂交叉作業(yè)帶來的風險。2018 年的施工作業(yè)中，創(chuàng)造了一天壓裂2 口單井、累計6層的單天壓裂層的新紀錄。

3.3 節(jié)省施工成本，提高經(jīng)濟效益

根據(jù)2018 年的施工情況，從補孔費用、額外壓裂費用等方面進行了施工成本的統(tǒng)計,與2017年比較壓裂施工作業(yè)節(jié)省了700萬元。

4 結束語

壓裂TAP 閥壓不開地層的解決及應用，不僅績效大大提高，而且取得了良好的經(jīng)濟效益。為蘇南產(chǎn)建作業(yè)的“降本增效”貢獻了力量，更好地服務蘇南項目的發(fā)展。