壓裂后起工具段過(guò)程中的相關(guān)井控技術(shù)探討

＊張超 于吉 支廣超 周沖 陳勇

（中海油能源發(fā)展股份有限公司山西分公司 山西 048203）

引言

石油天然氣資源開(kāi)采期間，可能會(huì)發(fā)生井噴的事故，主要是在地層中隱藏的流體，受到外力的影響，滲入其他地層或是噴出地面，破壞性極強(qiáng)。石油勘探工作中可能會(huì)受周?chē)h(huán)境因素的影響，對(duì)油漆層造成干擾，導(dǎo)致石油資源受到一定程度的破壞，嚴(yán)重的情況下，甚至還會(huì)引發(fā)人員傷亡和油井報(bào)廢的事故，而井控技術(shù)的應(yīng)用，主要是通過(guò)對(duì)地層壓力的調(diào)控，確保井內(nèi)壓力處于平衡的狀態(tài)，使石油勘測(cè)和生產(chǎn)安全性、穩(wěn)定性提升。尤其是石油勘測(cè)和開(kāi)采期間，部分井段產(chǎn)能與滲透率快速降低，為了增加石油的開(kāi)采量，需要采用現(xiàn)代化的壓裂技術(shù)，而在壓裂技術(shù)應(yīng)用后，井內(nèi)的壓力迅速提升，壓裂后起工具段可能會(huì)出現(xiàn)井內(nèi)壓力不平衡的問(wèn)題，因此，需要按照壓裂后期工具段的實(shí)際情況科學(xué)采用井控技術(shù)，維護(hù)生產(chǎn)的安全性和穩(wěn)定性。

1.壓裂后起工具段過(guò)程中的井控技術(shù)分析

一般狀況下，有水井壓裂完成后，為避免油井發(fā)生井噴的問(wèn)題，主要利用地層壓力，數(shù)據(jù)值對(duì)壓井液的數(shù)量進(jìn)行計(jì)算，提高壓井液的密度，調(diào)控地層壓力，使壓力處于平衡狀態(tài)，然后利用井口的工具設(shè)備操作。但是液壓井施工可能會(huì)導(dǎo)致地層環(huán)井受到嚴(yán)重的污染，油水井的應(yīng)用壽命縮短。與此同時(shí)，受現(xiàn)場(chǎng)情況的影響需要帶壓作業(yè)，將油管堵塞器設(shè)備和相關(guān)的控制設(shè)備銜接，保證不放噴的狀況下卸下管柱。由于石油開(kāi)采和生產(chǎn)期間可能會(huì)發(fā)生井噴失控的問(wèn)題，井噴施工和火災(zāi)事故的發(fā)生存在密切關(guān)聯(lián)，會(huì)帶來(lái)環(huán)井污染問(wèn)題、人員傷亡問(wèn)題和經(jīng)濟(jì)損失問(wèn)題，而井控技術(shù)的應(yīng)用，則是在鉆井期間，以入侵到井眼地層流體安全排除，或是避免流體進(jìn)入井眼為目標(biāo)進(jìn)行井控。

2.井下作業(yè)關(guān)鍵壓裂技術(shù)

(1)分隔分層壓裂技術(shù)

當(dāng)前在油田壓裂施工期間，普遍采用分隔分層壓裂技術(shù)，雖然此類技術(shù)的應(yīng)用流程復(fù)雜、成本較高，但是現(xiàn)場(chǎng)施工操作人員可按照油田的具體狀況，設(shè)置井下封隔器設(shè)備，對(duì)于深度較高的油井，可利用單封堵器完成深層壓裂施工操作。同時(shí)，在油井壓裂施工中也可采用雙封隔器設(shè)備，對(duì)儲(chǔ)層分層壓裂，提升油井壓裂施工的效果。除此之外，油田開(kāi)采期間采用壓裂技術(shù)，滑套類型的封隔器也受到廣泛的應(yīng)用，此類封隔器能夠在深井操作，實(shí)現(xiàn)反復(fù)多次壓裂施工，具有推廣的價(jià)值和意義[1]。

(2)限流分層壓裂技術(shù)

油田開(kāi)采期間如果是多個(gè)油層同步性壓裂施工，可使用腺瘤分層壓裂技術(shù)，按照現(xiàn)場(chǎng)的情況，調(diào)控注入壓力，提升壓裂施工效果。一方面，壓裂施工之前，現(xiàn)場(chǎng)施工和技術(shù)人員按照油層設(shè)計(jì)圖紙內(nèi)容和炮眼數(shù)量的情況，全面調(diào)控各個(gè)層段壓裂液注入量，考慮到施工期間可能會(huì)出現(xiàn)炮眼磨阻的現(xiàn)象，導(dǎo)致油井的壓力增加，壓裂液進(jìn)入儲(chǔ)存后分流，所以現(xiàn)場(chǎng)人員需按照壓裂液的情況和地層壓力情況，對(duì)不同的儲(chǔ)層進(jìn)行處理，確保限流分層壓裂施工技術(shù)的應(yīng)用水平。另一方面，限流分層壓裂技術(shù)的應(yīng)用，具有一定的實(shí)用性，但是施工期間可能會(huì)因壓力作用存在差異產(chǎn)生縱向裂縫，所以，在施工過(guò)程中應(yīng)按照具體的情況，準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)壓力數(shù)據(jù)值，做好壓力調(diào)控工作，為限流分層壓裂技術(shù)的應(yīng)用提供保障[2]。

3.壓裂后起工具段過(guò)程中的井控技術(shù)應(yīng)用措施

(1)完善井控技術(shù)的方案

①壓井液密度控制

目前在石油開(kāi)采生產(chǎn)工作中，為避免水平井壓裂后出現(xiàn)井噴事故，主要是通過(guò)對(duì)底層壓力的計(jì)算分析，明確壓井液材料的密度，提升壓井液的密度，有效完成底層壓力的控制，確保井內(nèi)壓力維持在合理范圍內(nèi)，使井內(nèi)壓力能夠處于平衡的狀態(tài)。與此同時(shí)采用井口的控制器設(shè)備進(jìn)行控制，利用投堵的方式處理管柱，使井內(nèi)的壓力得到有效控制。但是壓井液材料的應(yīng)用，可能會(huì)導(dǎo)致地層環(huán)境受到污染，也可能會(huì)出現(xiàn)縮減油水的問(wèn)題。此情況下可采用帶壓作業(yè)的方式，利用專門(mén)的井控設(shè)備和油井堵塞器完成操作，在加壓設(shè)備的控制下，實(shí)現(xiàn)起下管柱的不壓井操作、不放噴操作、動(dòng)態(tài)性密封操作，提升井控的效果。

②投堵技術(shù)的應(yīng)用

水平井壓裂施工完成后，對(duì)生產(chǎn)管柱的井控主要采用投堵的技術(shù)方式，但是由于井內(nèi)的壓力較大，可能會(huì)產(chǎn)生井噴的風(fēng)險(xiǎn)，如果不能確保投毒的效果符合要求，就不能有效控制工作筒下段工具段的井壓，難以將投毒的作用充分發(fā)揮出來(lái)。如若在下卡車(chē)的過(guò)程中，提前在各個(gè)卡區(qū)段配置封堵器設(shè)備，就能夠確保工具段管柱內(nèi)良好封堵。但是需要注意，由于封堵器設(shè)備應(yīng)用期間，作用局限于某一階段的管柱，解卡具的難度較高，因此，在壓裂之前，就需要根據(jù)施工順序，在各個(gè)封堵器設(shè)備的下部分進(jìn)行全通徑旋塞閥的連接，閥門(mén)關(guān)閉的情況下，上部卡具不會(huì)受下部管柱液壓的影響，有助于快速且安全將卡具卸下。另外，封堵器設(shè)備屬于一種標(biāo)志物，提出井口的過(guò)程中，可以封堵器為基礎(chǔ)，觀察井下有無(wú)旋塞閥，壓裂施工期間，旋塞閥是開(kāi)啟的狀態(tài)，通徑高于投球，不會(huì)對(duì)正常的投球造成影響，因此封堵器的應(yīng)用不會(huì)產(chǎn)生施工工作的阻礙和制約，具有推廣價(jià)值[3]。

為充分發(fā)揮投堵技術(shù)在壓裂后起工具段井控方面的作用，壓力施工完成后，需要按照井內(nèi)的壓力情況，因地制宜選擇投堵方式，例如，井內(nèi)壓力較低，無(wú)需開(kāi)展投堵工作，只需在現(xiàn)場(chǎng)采用套管進(jìn)行套住即可。但是如果井內(nèi)的壓力較高，就要根據(jù)技術(shù)規(guī)程開(kāi)展投堵施工工作，成功操作后，將工作筒上部分管柱提出，在提起工作筒最后壓力管的時(shí)候，聯(lián)通旋塞閥共同提升到井口的位置，將旋塞閥關(guān)閉，卸除上部卡具段，將旋塞閥提升到井口位置，對(duì)其進(jìn)行關(guān)閉處理，根據(jù)上述操作，連續(xù)性卸除卡具，提起全部的壓裂管柱，在相鄰旋塞閥連接的壓裂管柱為兩根以上的情況下，可按照具體狀況向管柱內(nèi)投堵，也可利用井口位置的旋塞閥和收液罐相互連接，對(duì)反排管柱的高壓液進(jìn)行控制，確保井內(nèi)壓力控制在規(guī)定范圍內(nèi)，保證壓力安全后施工[4]。

(2)合理選擇井控設(shè)備

壓裂后起工具段過(guò)程中井控技術(shù)的應(yīng)用，井控設(shè)備的性能和應(yīng)用效果，直接影響整體的井控水平，因此，在技術(shù)應(yīng)用的過(guò)程中需要科學(xué)合理進(jìn)行設(shè)備的選擇。

2011年3月，我國(guó)第十二個(gè)五年（2011-2015年）規(guī)劃綱要強(qiáng)調(diào)：“面對(duì)日趨強(qiáng)化的資源環(huán)境約束，必須增強(qiáng)危機(jī)意識(shí)，樹(shù)立綠色、低碳發(fā)展理念，以節(jié)能減排為重點(diǎn)，健全激勵(lì)與約束機(jī)制，加快構(gòu)建資源節(jié)約、環(huán)境友好的生產(chǎn)方式和消費(fèi)模式，增強(qiáng)可持續(xù)發(fā)展能力，提高生態(tài)文明水平?！?/p>

其一，選擇具有動(dòng)態(tài)控制性能的設(shè)備，按照鉆井技術(shù)特點(diǎn)和實(shí)際情況，選用動(dòng)態(tài)控制性能符合標(biāo)準(zhǔn)要求的監(jiān)控設(shè)備，預(yù)防在施工期間出現(xiàn)井噴的事故。同時(shí)應(yīng)進(jìn)行井控節(jié)流閥的改進(jìn)和優(yōu)化，改善閥體的抗腐蝕性能、精準(zhǔn)控制的性能，增強(qiáng)節(jié)流閥的控制強(qiáng)度，不僅可以為節(jié)流壓力的調(diào)整控制提供便利，還能優(yōu)化節(jié)流閥下游抗沖擊性能，避免設(shè)備應(yīng)用過(guò)程中受到井壓的沖擊。

其二，采用現(xiàn)代化的多級(jí)節(jié)流系統(tǒng)，彌補(bǔ)傳統(tǒng)節(jié)流技術(shù)應(yīng)用的問(wèn)題，通常情況下，現(xiàn)代化多級(jí)節(jié)流系統(tǒng)應(yīng)用期間，具備一定的抗沖蝕性能，可精準(zhǔn)進(jìn)行井壓的控制，避免因井壓過(guò)高出現(xiàn)問(wèn)題。

(3)強(qiáng)化井控技術(shù)的研究

強(qiáng)化井控技術(shù)的研究力度，是對(duì)壓裂后起工具段過(guò)程中井控技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)的重要措施，由于目前我國(guó)井控技術(shù)應(yīng)用期間存在缺陷和不足，施工過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，因此，需要重點(diǎn)進(jìn)行井控技術(shù)的研究和改良，提升井控技術(shù)水平和工藝水平。

首先，以降低井控裝備潛在風(fēng)險(xiǎn)為目標(biāo)，科學(xué)合理研究井控裝備的技術(shù)，利用反循環(huán)壓井技術(shù)措施和壓回技術(shù)措施等，預(yù)防技術(shù)在應(yīng)用期間出現(xiàn)套管破裂的問(wèn)題[5]。

其二，為確保壓井方案的精確性和科學(xué)性，需重點(diǎn)強(qiáng)化技術(shù)的研究力度，采用現(xiàn)代化的壓井計(jì)算機(jī)軟件，準(zhǔn)確及時(shí)評(píng)估壓井期間是否存在風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題，科學(xué)劃分風(fēng)險(xiǎn)的等級(jí)，編制完善的應(yīng)急預(yù)案方案，以免發(fā)生井噴失控的問(wèn)題。

其三，在進(jìn)行井控技術(shù)研究和完善的過(guò)程中需重點(diǎn)完成圈閉壓力處理工作，主要因?yàn)槭┕て陂g發(fā)生溢流井管的問(wèn)題，井內(nèi)可能會(huì)產(chǎn)生圈閉壓力，需要將其釋放出來(lái)才可確保壓井作業(yè)的安全進(jìn)行，所以在施工期間，需要按照截流管匯集位置的情況，定量釋放鉆井液，以此降低圈閉壓力，預(yù)防出現(xiàn)施工安全和穩(wěn)定的問(wèn)題。

其四，制定完善的井控技術(shù)研究方案和計(jì)劃，明確技術(shù)研究工作的重點(diǎn)和規(guī)范要求，切實(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，制定完善的監(jiān)控技術(shù)方案體系，明確井控技術(shù)的應(yīng)用要求和標(biāo)準(zhǔn)，以免因井控技術(shù)應(yīng)用不良而出現(xiàn)問(wèn)題。

(4)完善硫化氫防護(hù)模式

硫化氫防護(hù)是壓裂后起工具段過(guò)程中井控技術(shù)中非常重要的工作，因此，相關(guān)部門(mén)需要制定完善的硫化氫防護(hù)技術(shù)方案。

其次，如果在壓裂后起工具段過(guò)程中，存在高含硫的井段，應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行勘察和勘測(cè)，全面檢測(cè)硫化氫的含量和數(shù)據(jù)值，盡可能減少人工點(diǎn)火的操作。同時(shí)需設(shè)置24小時(shí)動(dòng)態(tài)性控制的遙控點(diǎn)火設(shè)備，避免含硫氣體遇火后爆炸[6]。

其三，高含硫井段施工期間，設(shè)置硫化氫監(jiān)測(cè)設(shè)備和防護(hù)設(shè)備，統(tǒng)一井控的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，動(dòng)態(tài)化進(jìn)行硫化氫的防控。同時(shí)在硫化氫防護(hù)的基礎(chǔ)上需注重前期層的科學(xué)處理，有效解決前期層的問(wèn)題，例如，檢查井控工作有無(wú)隔水管，確保鉆井液的密度在壓力梯度以下。在井控操作的過(guò)程中如果有隔水管，就要利用隔水管完成導(dǎo)流操作。另外，淺氣層處理工作中，準(zhǔn)確評(píng)估前期層的情況，利用鉆井眼的方式，保證井控工作的順利開(kāi)展。

(5)完善技術(shù)應(yīng)用的規(guī)范

為避免在壓裂后起工具段過(guò)程中出現(xiàn)井控技術(shù)的應(yīng)用問(wèn)題，需要按照井控技術(shù)的特點(diǎn)和實(shí)際情況，完善相關(guān)的技術(shù)應(yīng)用規(guī)范，提升技術(shù)應(yīng)用效果和水平。首先，制定關(guān)于技術(shù)應(yīng)用的規(guī)范制度和標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)本工程項(xiàng)目的特點(diǎn)和實(shí)際情況，確定技術(shù)的操作規(guī)程、設(shè)備應(yīng)用規(guī)范、設(shè)備應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，使現(xiàn)場(chǎng)施工人員能夠按照具體的情況，科學(xué)合理采用井控技術(shù)，避免出現(xiàn)井壓控制的問(wèn)題。其次，按照井控技術(shù)的應(yīng)用規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)程，提出各項(xiàng)工作中施工人員需要遵循的規(guī)范和準(zhǔn)則，確定每項(xiàng)工作中人員的工作要求，避免出現(xiàn)相關(guān)工作的問(wèn)題，進(jìn)一步提升井控技術(shù)應(yīng)用效果和水平。最后，采用井控技術(shù)之前，做好現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)地勘察和勘測(cè)工作，全面了解壓裂后起工具段過(guò)程中的井內(nèi)壓力情況、井壓控制的需求，按照現(xiàn)場(chǎng)的具體情況，制定完善的井控技術(shù)應(yīng)用規(guī)范，明確每位人員在井控技術(shù)操作中的規(guī)程，進(jìn)一步改善工作模式和標(biāo)準(zhǔn)體系，提高井控技術(shù)應(yīng)用的有效性和可靠性，統(tǒng)一相關(guān)技術(shù)的操作流程和標(biāo)準(zhǔn)，滿足當(dāng)前的井控技術(shù)應(yīng)用需求，進(jìn)一步提升相關(guān)井控技術(shù)應(yīng)用的有效性和可靠性，確保相關(guān)施工工作的高質(zhì)量、可靠性開(kāi)展[7]。

4.結(jié)語(yǔ)

綜上所述，壓裂后起工具段過(guò)程中的井控技術(shù)，是目前壓裂施工后，井控工作中最為重要的技術(shù)措施，加之當(dāng)前我國(guó)井下作業(yè)的壓裂施工技術(shù)先進(jìn)，壓裂后起工具段過(guò)程中井控技術(shù)的應(yīng)用更為成熟，因此，在壓裂后起工具段過(guò)程中，需要按照具體的井控技術(shù)應(yīng)用需求，制定較為完善的井控技術(shù)方案和計(jì)劃，科學(xué)選擇相應(yīng)的設(shè)備，強(qiáng)化技術(shù)研究的力度，完善硫化氫防護(hù)模式，設(shè)定技術(shù)的規(guī)范，充分發(fā)揮井控技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值，達(dá)到預(yù)期的井控目的。