壓裂封隔器失封原因分析及處理措施

馬生遠

摘 要：隨著工業的進步和經濟的的高速發展，能源消耗不斷增加，各種油氣田工程越來越多。為了有效的提高油氣資源的采收率，在開采過程中往往會進行壓裂施工，在進行壓裂的過程中經常用到壓裂封隔器，壓裂封隔器一旦失封，將會嚴重影響作業結果，甚至導致油氣田開發工作不能順利進行。為此，本文結合工作實際并在文獻調研的基礎上對壓裂封隔器的失封原因展開研究，對其處理措施進行探討，希望本文能給相關工作人員以參考借鑒，并對我國石油行業的發展能夠起到有利的促進作用。

關鍵詞：壓裂封隔器;封隔器失封;原因分析;措施

0 前言

壓裂封隔器是一種井下分層封隔的專用工具，其使用的目的是為了滿足某種工藝技術或措施的需要，為油氣資源的開采服務，一般是由鋼體、封隔件、控制部分構成。在油氣資源開采過程中的試油作業、采油作業、注水作業以及油層的改造工程都需要應用到相應類型的壓裂封隔器。應用壓裂封隔器時需要根據現場工藝技術的情況選取適合的壓裂封隔器或封隔器組。壓裂封隔器是實現油氣井壓裂工作的關鍵部件，其密封性能對壓裂工作將產生直接重要的影響。對壓裂封隔器的失封和處理措施進行研究，對促進油氣田開發工作的發展具有重要的意義。因此，本文結合實踐工作經驗，對常見的壓裂封隔器失效原因進行分析，并對其解決措施進行探討。

1 壓裂封隔器失封原因分析

壓裂封隔器失封原因有多種情況，主要的可以概括為以下幾個方面：

1.1 工作環境及其惡劣

壓裂封隔器所在的工作環境很多時候非常的惡劣，在水平井工作時其工作溫度可高達150℃。壓裂封隔器上大多有橡膠材料，橡膠在在高溫高壓的環境下，其強度大幅度的降低。在壓裂封隔器入井的過程中，在高溫的環境下，壓裂封隔器的橡膠部位很可能會出現局部的開裂問題。此外，壓裂封隔器的膠筒部位，在酸、鹽、油等作用下，也會出現橡膠的溶脹問題，這樣將對壓裂封隔器的密封性能產生不利的影響。

1.2 井筒套變

油氣藏中的油氣介質不可避免的含有天然的酸性物質，同時油氣井產物中還含有無機鹽類和還原菌等，套管會受到各種腐蝕作用，另外，套管質量不合格或井筒結垢或有毛刺，這些因素都會導致井筒套變內徑變小，這就導致壓裂封隔器與井筒摩擦的幾率增大，對膠筒的損傷增大，最終將導致壓裂封隔器失封的現象。

1.3 工程不當問題

在壓裂封隔器應用的過程中，由于通井刮削不徹底，下鉆工程中存在刮碰，入井時間過程膠桶高溫碳化，坐封力不足，不能完全撐開皮碗，甲酸時酸液對膠桶性能有影響等，這些原因都可能導致壓裂封隔器失封的現象。

1.4 材料質量問題

壓裂封隔器材料問題也是導致其失封的重要原因之一。如壓裂封隔器膠筒質量不合格，其耐溫性能達不到要求，中心管材質不達標，油管有暗傷等情況，導致壓裂封隔器油氣井中的高溫高壓環境下出現失封的問題。

1.5 管柱移動問題

在生產、工作的過程中，由于管柱受力不均，這就對管柱的伸長量產生影響，其伸長量隨受力的變化而隨之產生變化，結果就使管柱產生了移動，以至引起壓裂封隔器產生移動。當管柱出現移動時，將會引發壓裂封隔器進行伸縮運動，這時膠筒和套管內壁間的摩擦力將會增大，這種情況對膠筒的密封很不利，將會導致壓裂封隔器膠筒破損程度增加，甚至可能導致出現大的縫隙，最終導致壓裂封隔器出現失封問題。

2 壓裂封隔器失封時的風險分析

壓裂封隔器是油氣井工程中實現壓裂工作的重要部件，壓裂封隔器的性能將會對壓裂施工的效果產生重要的影響。如果井下封隔器失效，將起不到封隔的作用，封隔器失封將會引發多種問題的出現，如注入水注不到目的層油套平衡，套管超井口限壓，酸液竄到環空，對套管及管柱造成腐蝕，攜砂液竄到環空，造成封隔器砂埋卡鉆，井口刺漏，此外還有不同封隔段的相互串通、壓裂段內部壓力的減小、地面壓裂設備無法加壓等問題，甚至能夠最終導致壓裂縫長度減短，壓裂油井報廢等嚴重的問題。

3 壓裂封隔器失封治理措施

3.1 選擇高質量的膠管

綜合分析壓裂封隔器失封的原因，很多時候壓裂封隔器的失封與膠管的材質有關，因此非常有必要提高封隔器膠管的材質性能，使其適用于油氣井高溫高壓的惡劣工況，確保在工作條件下的使用壽命，這對提高油氣井開發的整體經濟效益同樣具有重要的意義。為增加壓裂封隔器膠筒密封的性能，應該在應力集中部位優先選擇膠筒的硬度和尺寸較大的壓裂封隔器。為使壓裂封隔器適用于油氣井高溫高壓的工作環境，可采用氫化丁晴橡膠作為制造壓裂封隔器膠筒的材料，這種材料具有較好的耐高溫性能，在高達150℃條件下，仍然可以保持正常的工作狀態，這種材質制造的壓裂封隔器膠筒在油氣井惡劣的工作條件下應用的效果非常好。另外，在壓縮強度同等的工作條件下，膠筒與套管間具有一定程度的間隙，因為材料的不同，在壓縮工作的過程中，空氣的壓強能夠非常快速的分散到各區域，不會因為壓力過大導致無法排解而造成對壓裂封隔器密封性能的損害。因此，采用彈性更好的膠筒，能夠保證彈性，從而提高壓裂封隔器使用效率。無論從壓裂封隔器的工作環境還是工作原理分析，選擇高質量的膠管，對提高壓裂封隔器性能和使用效率都具有重要的現實意義。

3.2 增強注水井作業質量

為了保證壓裂封隔器的密封性能，在其進行密封前，通常會提前做好管道的清潔和污泥的刮除工作。但是，多次在同一處進行重復的刮除，容易導致這個位置的套管強度降低，彈性也會隨之降低。所以在生產加工套管時要非常重視這個問題，在出廠前是要做好產品性能的檢測工作，確保套管彈性質量合格，維持套管內部的壓力平衡，以最大限度的降低對套管可能造成的傷害。

3.3 增加膠筒數量

為了提高壓裂封隔器的使用性能，也可以考慮采用增加膠筒數量的方法。如果使用過程中有一個壓裂封隔器失效，另個壓裂封隔器還可繼續使用，這樣能夠保證其密封工作的連續性。

3.4 增加保護裝置

對壓裂封隔器增加保護裝置也是強化壓裂封隔器密封工作的重要方法，該方法通常是在壓裂封隔器上加裝特定的保護裝置，保護裝置在下井過程中可有效的承受套管內壁帶來的摩擦力，從而能夠起到對壓裂封隔器的保護作用，降低膠筒可能出現的損傷。

3.5 做好壓裂封隔器監管工作

對壓裂封隔器加強監管工作，及時對其工作情況進行檢查。對于達到了膠筒疲勞極限的分注 井應及時采取驗封及增加驗封頻次的措施。當發現失效的情況時要及時采取措施，更換壓裂封隔器，以保證系統的密封性能，使系統時刻保持正常的工作狀態。

4 結語

壓裂封隔器是油氣資源開發過程中應用到的一個重要部件，因其工作條件惡劣等因素，在其使用過程中經常出現失封現象，從而導致出現注入水注不到目的層等問題，影響生產的順利進行，為盡量避免這一現象的出現，我們應該積極采取相應措施，如選擇高質量的膠筒、增加注水井的作業質量、做好相關監管工作等，從而保證壓裂封隔器工作期間能夠正常的發揮作用，保障油氣資源開發工作的順利進行。

參考文獻：

[1]張立新，沈澤俊，李益良，等.我國封隔器技術的發展與應用[J].石油機械，2007，35（8）：58-60+74.

[2]邱宗斌，武志學，段騰龍.水平井分段壓裂封隔器失效原因及解決措施[J].設備管理與維修，2016（7）：112-113.

[3]雷世俊.分注井封隔器失效原因分析及防治對策[J].石化技術，2016，23（12）.

[4]陶祥民.分注井封隔器失效原因分析及防治對策[J].中國石油和化工標準與質量，2013（12）：165-165.

[5]冉小豐，王越之，彭曉剛.超深水平井管外封隔器失效機理探討及解決對策[J].長江大學學報自然科學版：石油/農學（中旬），2013（8）：104-106.

[6]曹杰，文東生，劉景棟，等.注水井封隔器失效技術分析及治理[J].內蒙古石油化工，2013，39（2）：94-95.

[7]陳科，胡桂林，張超偉.川東北RTTS封隔器失封原因及對策[J].天然氣技術與經濟，2012（3）：48-51.