壓裂卡鉆事故研究與預防

夏玉磊

[摘要]井下卡鉆事故在鉆井過程中屬常見事故。在鉆井過程中不僅要確保鉆井效率,還要確保鉆井過程中井下安全。為了更好的預防井下卡鉆事故,提高整體作業的質量以及達到滿意的施工效果,在總結分析其卡鉆事故特點友產生原因的基拙上,研究出一套切實可行的解決卡鉆事故辦法。并有針對性的提出一些預防措施,為避免今后壓裂施工中出現的類似問題和處理起到一定的借鑒作用。

[關鍵詞]水利壓裂 卡鉆 分析處理 預防

中圖分類號:TU9文獻標識碼:A文章編號:1671-7597(2009)0810108-01

伴隨油田勘探開發工作的深入,為疏通地層、解除堵塞,提高油氣儲層滲流能力,采用壓裂技術已成為國內外各油田普遍使用并行之有效的儲層改造技術之一。但在壓裂過程中各種原因導致的壓裂卡鉆事故嚴重制約著施工進度和壓裂質量,不僅使正常作業無法進行,油氣儲層受到傷害,而且嚴重時,會使油水井報廢,給企業經濟造成重大損失。

一、壓裂卡鉆事故原因分析

壓裂卡鉆事故類型較多,據現場經驗分析引起其發生的原因大致如下。

(一)砂埋砂卡問題。

1.壓裂砂堵導致砂埋砂卡。因地層非均質性嚴重導致壓裂液濾失過快或地層過于致密吸收能力較差。易造成井筒出現砂堵,而施工加砂不穩、砂排量及砂比過高,壓裂液交聯不好,攜砂能力較差,也容易造成砂堵。一旦出現砂堵,就會在井筒內形成沉砂或砂橋,造成砂埋或砂卡管柱。當出現該現象時,若處理不力,僅采取降砂比方法,而沒有果斷決定設法洗井,建立油套循環通道,易導致井筒內壓裂砂直接被壓實,洗井不通問題。

2.地層出砂吐砂導致砂卡砂埋。由于地層巖性比較疏松,在儲層排液時壓差過大,易導致地層出砂,另外,當壓裂液未完全破膠時,壓后放壓排液可能帶出壓裂砂,由此造成抽汲管內抽子被卡、拉斷鋼絲繩或抽油泵磨損嚴重仁死報廢問題,嚴重時會使地層坍塌、破壞油氣層、套管變形,甚至油氣井報廢。

3.壓裂卡封管柱失封造成管柱被卡。采取頂封壓裂工藝時,因施工壓力較高,當套管無平衡壓力或平衡壓力較小時,使封隔器膠筒上下壓差過大,導致封隔器膠筒瞬間失封或膠筒損壞,壓裂砂進人封隔器以上油套環空,當上提管柱時被砂卡。

4.套管外竄槽導致管柱被卡。當封隔器上下地層之間跨度較小或固井質量較差,壓裂時縫高難以控制和壓力過高,造成卡封層之間或卡封段套管外竄槽,壓裂砂竄人封隔器上部地層或封隔器上部地層吐砂,在封隔器以上油套環空形成沉砂或砂橋,引起管柱砂卡。

(二)井身質量問題。油氣水井在長期注采過程中,地層發生蠕變、套管長期承受高壓并遭受腐蝕,必然產生不同程度的變形,當變形積累到一定程度,就會使油層套管局部產生錯位、斷裂、縮徑和改變截面形狀,使得人井管柱與工具難以通過,如果壓裂施工施加的高壓促使該變化進一步加劇,則套變更加嚴重,起下管柱必然受到阻力;若管串局部本體較大,有可能卡死不能提拔,嚴重時井內管串無法處理,只能使油水井報廢。

(三)施工工藝及入井工具材料問題。壓裂卡鉆現場證明,壓裂液交聯不好,壓裂時會造成砂堵,壓裂液返排期間若不能及時破膠會導致排液吐砂;支撐劑選擇不合理,裂縫閉合時被壓碎會返排帶砂;壓裂鉆具組合不合理,封隔器及其配件存在問題,尤其使用存在問題大直徑的工具易發生卡鉆事故,并且難以處理;壓裂施工發現砂堵,后續措施處理不當會使事故復雜化,不是砂埋,就是砂卡。

二、壓裂卡鉆事故處理方法

1.活動管柱解卡。對于卡鉆時間不長或卡鉆不嚴重的井,可采取上下活動管柱,使砂橋、砂柱逐漸產生松動,必要時在管柱安全負荷范圍內增大提拉懸重進行解卡。

2.憋壓恢復循環法解卡。卡鉆后盡量恢復油套循環通道,若洗井不通,可采取憋壓方法憋開被堵通道,當建立起循環通道后,盡可能大排量洗井,把井內砂子及一些雜物沖洗出地面,其目的,一是清除井內雜物便于后續處理,二是有可能把沉砂、砂橋沖散,直接解除砂卡。

3.長時間懸吊解卡。當采用活動管柱和憋壓恢復循環法不能見效時,可考慮加大提拉懸重長時間懸吊,由于油管的彈性收縮,被卡管柱有可能在長時間大負荷懸拉下向上蠕動,被卡部位得到釋放或砂體產生松動解卡。

4.誘噴法解卡。當地層壓力較高時,可利用地層與油套環空之間的壓差引起套管井噴,使部分或大部砂子隨排出液帶到地面,破壞砂卡狀態而解除砂卡。

5.內沖管解卡。發生砂卡,可以利用出口帶斜面的小直徑沖管(俗稱“筆尖”),從油管內砂面以上進行循環沖洗帶出砂子,并可能使油管外砂體發生垮塌,逐漸解除砂卡,如果配合活動管柱,效果可能更加明顯。

6.震動解卡。利用震擊器或其他手段震擊被卡管柱,因瞬間沖擊力使管外砂子產生松動解卡或使被卡部位發生相對位移解除被卡狀態。

7.倒扣套銑解卡。利用上述方法均不見效,可考慮采取把被卡部位上部油管倒出,接近被卡部位進行處理。倒扣前關鍵要找準中和點,如果采取切割彈切割油管則要選準切割部位,盡量使倒扣位置接近被卡部位。油管倒出后,采取套銑方法并大排量沖洗,清除油管外雜物及砂子,使管柱解卡。

8.油管內抽汲卡鉆處理。若油管內抽子和加重桿被卡不嚴重時,首先在抽汲繩允許拉力范圍內盡量加大懸拉力度進行上提強行解卡,否則考慮起動油管并配合震擊解卡;若油管內落入硬物,應固定好井口抽汲繩并起出油管,直接把被卡抽汲繩和抽子帶出地面進行處理。盡量不要拉斷鋼絲繩,以免造成事故復雜化,加大后續處理的難度。

三、壓裂卡鉆事故預防

1.根據壓裂井的具體情況及施工要求,優化選擇合理的管柱組合,盡量避免因套變而發生的大直徑工具卡鉆。因工具導致大砂排量和高砂比產生砂堵以及導壓噴砂器和下封隔器之間連接其他附件造成砂卡不易處理等事故。

2.壓裂液配制要符合設計要求,壓裂時加砂要平穩,以免引起壓力較大幅度變化,造成砂堵事故;另外,要避免出現壓裂液未破膠而返排攜砂。

3.徹底杜絕不合格工具及附件人井,人井工具及附件要嚴格按照有關標準要求進行地面檢查、檢驗,保證人井工具及附件性能好用、可靠、安全。

4.壓后油井管理要科學,視具體情況合理控制放壓排液強度,避免地層出砂、返砂;出現管柱遇卡現象時,冷靜思考,綜合運用各種方法進行解卡,嚴禁盲目處理,造成事故復雜化。

總之,壓裂卡鉆事故產生原因較多,處理辦法多種多樣,但仍要采取“安全第一、預防為王”的原則,從根源上預防和杜絕事故苗頭的發生。

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