壓裂現場常見事故分析及對策

黃曉莉

摘要：對壓裂井現場出現的砂埋、卡管柱事故和頻繁棄壓井問題進行了分析，通過分析現場工況明確了誘發因素，提出了相對應的防控措施。實際中，結合現場監督的強化管理，實現了壓裂現場事故防控能力的提升，保障壓裂施工順利完工。

關鍵詞：壓裂;砂埋;卡管柱;棄壓

壓裂是油田一項重要增產增注措施，增油增注效果均較為顯著。近年來，隨著壓裂技術的進步衍生出縫網、多層、精控等壓裂新技術，但壓裂過程中問題也時有發現，例如砂埋、卡管柱、壓不開等問題，造成一定影響。分析事故共性問題、找出其影響因素、確定防控對策有利于壓裂工作的順利實施。

1 分析重點案例，為事故管控提供依據

通過分析以往案例、找出事故發生原因和制定相應對策，有利于明確致因主體，有助于通過管控手段防止此類事件的重復發生，保障壓裂工作的有序開展。

（1）砂埋管柱事故分析

2019年共發現注聚井壓后短期不吸水井3口，均為壓裂后吐砂埋管柱，導致地層不吸水。2020年發生1口壓裂后注不進去水，作業處理下探時下探速度緩慢，經洗井已處理好，排出物為大量粘稠聚合物，目前已恢復正常。

以上井均是a和b區井，倆區塊目前處于含水回升期，注入的聚合物是LH2500抗鹽聚合物，通過與地質結合，該聚合物較以往聚合物相比，注入能力強（實現50mD儲層注入），穩定性好、增粘性強，導致返吐時聚合物將砂帶出。

制定了相應對策：（1）做好聚合物易返吐區塊管控。重點加強注入井壓裂全過程跟蹤，防止因聚合物返排把壓裂砂帶入井內出現砂埋情況，同時避免因壓裂施工導致砂埋情況發生。（2）做好聚驅井關鍵工序監督。在起下封隔器等大尺寸工具時，應控制起下速度（不能超過5m/min），防止產生抽汲或壓力激動，并注意觀察懸重及井口液面的變化，如有異常情況，不得強行起下管柱。 （3）做好壓裂后管理工作：一是壓裂施工交井后，采油廠關井3d方可開井注入，由作業隊通知采油隊。二是做好壓裂后效果跟蹤，與地質結合溝通對于問題井找出原因并及時解決處理，避免耽誤生產。

（2）卡管柱事故分析

2017年-2020年共實施精控壓裂99口，其中卡管柱5口，占總井數的5%。常規壓裂由于施工周期短、規模小，少見壓裂卡管柱情況，近4年僅2口井發生卡管柱情況。

從7口問題井中可見，除2020年壓裂井X4為施工時發生砂堵，后立即活動管柱未開，屬于施工質量問題，其余6口井均為正常壓裂，按設計要求擴散壓力后，活動管柱未活動開，井下不同程度遺留壓裂工具串。目前7口卡管柱井均已大修完畢，大修總結體現，遺留壓裂工具經多次磨銑、套銑、打撈后，安全接頭、大砂量噴砂器、K344-116HD封隔器均已破損，通過與作業隊技術人員進行了解，目前卡管柱井封隔器起出后，雖破損但也一定程度能看出來近7成封隔器膠筒膨脹鼓包，屬于未解封徹底或長期高壓施工膠筒疲勞變形。

制定了管柱防卡對策：1、壓裂設計管柱中，多裂縫壓裂、轉向壓裂、選擇性壓裂工藝封隔器數量不應超過7級。2、雙封單卡最大卡距不應超過50m，坐壓多層管柱單個卡距控制在40m，最下一級封隔器至最上一級封隔器之間距離控制在160m。3、砂巖厚度小于1.0m且無有效厚度，或砂巖厚度小于0.6m的儲層，進行壓前擠酸處理。4、井斜大于30度采用斜井管柱，盡可能降低封隔器個數，降低卡管柱隱患。5、小直徑管柱：108mm通過，單個噴砂器過砂量14m?。不能同保護薄隔層工具配合使用。6、封隔器卡點位置距套變點3.5m以上。7、55MPa管柱：可實現坐壓三層，上提一次。單個噴砂器過砂量20m?，施工時不要超過管柱施工能力，以防發生施工事故。8、坐壓多層管柱：坐壓五層，可上提一次，封隔器數量不得超過七級，單個噴砂器過砂量50m?。

（3）精控壓裂棄壓事故分析

通過對施工成果及現場監督情況進行分析，在施工中共有4口井4個層段未壓開，2口井4個層段壓開后，壓力高，無法提至設計排量，無法有效懸砂，為此棄壓，以上均為限流法壓裂卡段。通過對棄壓層段施工成果進行分析，影響未壓開層主要有以下幾個方面原因：1、棄壓層段均為限流法壓裂卡段，單卡段平均射開1.8孔，孔眼少，提排量困難，一定程度影響裂縫起裂和有效延伸。同時砂體發育較差，未壓開層主要以表外為主。壓開但壓力高棄壓層，雖有一定厚度，但受孔眼少影響，排量提升困難，無法有效攜砂，為此棄壓。2、未壓開的限流法壓裂層段主要集中在SIII4-7、SII4、未壓開層段平均砂巖厚度0.88m，有效厚度0.1m（2個卡段為表外儲層），單卡段射開孔數2個，設計時為保證壓開幾率，已經設計酸處理，但從壓裂曲線分析看，壓裂起車后，壓力快速升至管柱限壓55MPa，反復憋放5次后，地層無注入量，酸液未起到預處理地層作用，為此按安全施工要求，棄壓。早期新井細分控制壓裂試驗階段，對27口井435個難壓層分析成果看，難壓層以薩Ⅱ15、16層，薩Ⅲ4、5、6、7層為主，本次未壓開層符合以上分析認識。3、儲層雖壓開，但壓力高排量提不起來的棄壓層，共有4個，砂體發育相對較好，平均單卡段砂巖厚度1.5m，有效厚度0.6m，單卡段平均孔數2.5個，施工時，啟車后低排量下，壓力直升管柱限壓，無法將排量提升至1m3/min以上，為此無法進行懸砂磨蝕孔眼，為此在反復提升排量30-40分鐘后，排量仍無法提至可攜砂排量要求，為此選擇棄壓。

制定了防控措施：1、精控壓裂使用的壓裂管柱為55MPa壓裂管柱，受壓裂管柱最大承壓限制，施工壓力超50MPa就要停止施工，因此遇到壓不開層段通常憋壓到50MPa左右時仍無壓開跡象就要卸掉壓力。因此，針對限流法壓裂井建議設計采用承壓等級更高的壓裂管柱。2、通過對精控壓裂棄壓層段的分析，初步認為導致個別層段棄壓的主要原因是地層發育條件差裂縫開啟難度大和限流法射孔數少;其次是受壓裂工具承壓能力的限制，不能準確的確定層段的破裂壓力。3、2020年的老井精控壓裂施工已接近尾聲，但還有兩口連續油管精控壓裂試驗正在組織施工。下部將重點關注連續油管壓裂對薄差層精細改造的適應性及壓后效果，同時也要做好其他精控壓裂井的效果跟蹤。

2 結束語

針對壓裂措施現場可能出現的問題，通過統計連續年的問題井，分析了壓裂現場常見砂埋、卡管柱和壓不開棄壓等問題的現場和產生原因，總結了可采取的各類措施。現場防控對策的實施將有利于保證壓裂措施的順利實施，提高一次壓成率，有利于縮短工期和節約費用。