不動(dòng)管柱壓裂失敗原因分析及改進(jìn)

馮書奎（延長(zhǎng)油田股份有限公司井下作業(yè)工程部，陜西延安 717100）

不動(dòng)管柱壓裂失敗原因分析及改進(jìn)

馮書奎（延長(zhǎng)油田股份有限公司井下作業(yè)工程部，陜西延安 717100）

試油工序銜接的緊密程度與不動(dòng)管柱的壓裂技術(shù)密不可分，而保護(hù)儲(chǔ)層不受損害，降低井田工作的危害程度則與壓裂液對(duì)儲(chǔ)層的浸泡時(shí)間有關(guān)，而這些因素的改良與進(jìn)步，對(duì)整個(gè)工程有著巨大的推動(dòng)作用。特別是針對(duì)多層壓裂，在壓裂準(zhǔn)備和壓裂施工過(guò)程中能夠有效縮短施工周期，具有明顯的優(yōu)勢(shì)。但不動(dòng)管柱壓裂失敗也會(huì)造成施工質(zhì)量的降低。在本文中，所描述的主要是管柱壓裂失敗的一些原因和對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)的一些方法與手段。

不動(dòng)管柱；壓裂；管柱跨距；封隔器

不動(dòng)管柱壓裂的優(yōu)點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)不動(dòng)管柱多層壓裂、選層壓裂一層、選層壓裂兩層及排液一體化的功能，但在工程是實(shí)施過(guò)程中由于一系列因素導(dǎo)致施工出現(xiàn)種種問(wèn)題，從而會(huì)使管柱的壓裂過(guò)程失敗。本文主要從改良施工工具出發(fā)，得到減緩不動(dòng)管柱壓裂失敗的方法，從而在以后的生產(chǎn)中具有有效的引導(dǎo)作用。

1 上封隔器選擇不合理

1.1 案例分析

某實(shí)際井田中，在井層、井號(hào)、井段均確定的情況下，對(duì)井田進(jìn)行壓裂施工操作，在施工過(guò)程中，對(duì)壓裂第一層用壓裂液量和最高泵壓以及井田的排量均在合理的范圍之內(nèi)。在該層中打入符合要求的優(yōu)質(zhì)石英砂和耐超級(jí)肌膠壓裂液，壓裂對(duì)應(yīng)井號(hào)層后進(jìn)行投桿，按規(guī)定步驟操作，套管返液，在該基礎(chǔ)上進(jìn)行多次加壓，不超出最高壓力范圍，而之后，套管出現(xiàn)返液現(xiàn)象，壓裂操作失敗。將壓裂管從井中取出，進(jìn)入井中進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)上封隔器未坐封導(dǎo)致壓裂操作失敗。

1.2 現(xiàn)象分析

在該層施工操作過(guò)程中，出現(xiàn)的封隔器密封功能下降甚至是無(wú)密封作用現(xiàn)象，此取決于施工時(shí)所選用的封隔器類型，如Y541封隔器，該型號(hào)的封隔器在施工期初的密封效果較好，但由于施工后期，壓力的增大會(huì)導(dǎo)致管柱的位置移動(dòng)，使封隔器向上移動(dòng)，導(dǎo)致工程失敗。

1.3 解決措施

由于知道該現(xiàn)象出現(xiàn)的原因，便可以采用對(duì)應(yīng)的措施進(jìn)行修改，如：改變封隔器的類型，由于Y541封隔器沒(méi)有卡瓦裝置，從而導(dǎo)致封隔器位移，所以，將Y541裝置改成Y241裝置，將兩者對(duì)比，后者增加了卡瓦裝置，由于有卡瓦的支撐，封隔器不會(huì)上移，提高封隔器的密封性能。而Y241對(duì)封隔器的保障作用不僅僅體現(xiàn)在卡瓦裝置，與Y541相比，Y241可以更好地配合不動(dòng)管柱壓裂操作，且增加了一系列組件，如：卡瓦錨定組件和錨爪組件，其作用也是保障封隔器的固定。

2 Y541封隔器介紹（以Y541一115型靜液壓封隔器為主）

2.1 主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

Y541一115型靜液壓封隔器主要由上接頭、水力錨、封隔件、外中心管4、下卡瓦、座封鎖緊機(jī)構(gòu)、液缸及下接頭等部件組成，這種封隔器各主要部件的功能如下：

水力錨：承受封隔器下部壓差產(chǎn)生的上頂力。

封隔件：封隔封隔器的上下層位。

下卡瓦：承受封隔器上部壓差產(chǎn)生的下推力。

Y541一115型靜液壓封隔器具有如下特點(diǎn)：

2.1.1 利用靜液柱壓力座封，能確保封隔器在定向井中座封的可靠性，而且施工簡(jiǎn)單。

2.1.2 采用鎖塊鎖緊機(jī)構(gòu)，可使封隔器在座封之前鎖緊，形成一個(gè)整體，從而能避免因封隔器與套管壁摩擦及操作不當(dāng)而發(fā)生誤座現(xiàn)象。

2.2 主要技術(shù)參數(shù)

Y541一115型靜液壓封隔器主要技術(shù)參數(shù)如下：

總長(zhǎng)：1423mm

缸體內(nèi)徑：φ50mm

缸體最大外徑：φ115mm

封隔件外徑：φ113mm

適用井深：≤3000m

工作溫度：≤120°C

工作壓力：25MPa

適用套管內(nèi)徑：φ121-124mm

適用井斜：a≤45°C

3 跨距內(nèi)管柱設(shè)計(jì)不合理

3.1 案例介紹

在某實(shí)際井田中，在井層、井號(hào)及井段確定的情況下，對(duì)該井層進(jìn)行壓裂，最高壓力數(shù)據(jù)已知，地層破壞壓力已知，另外井號(hào)層的壓裂為壓開(kāi)，對(duì)該現(xiàn)象進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)是由于跨內(nèi)油管的彎曲，導(dǎo)致投標(biāo)偏離，未在指定范圍，從而導(dǎo)致滑套以及控制開(kāi)關(guān)無(wú)法打開(kāi)，因此，壓裂施工操作失敗。

3.2 現(xiàn)象分析：

壓裂管柱跨距較長(zhǎng)，在施工中，下封隔器的位置上移，水力錨錨定僅在上封隔器之上，從而導(dǎo)致在施工過(guò)程中，無(wú)水力錨錨定的上封隔器之下的管柱，容易發(fā)生形變和扭曲。

3.3 解決措施

對(duì)管道的短接進(jìn)行加厚，但不改變短接的內(nèi)徑，保持短接、油管內(nèi)徑的一致性，但由于進(jìn)行了加厚手段，使管道的外徑有所增加，加強(qiáng)了油管的耐壓耐抗能力，并且，由于油管的跨距對(duì)進(jìn)行壓裂施工有較大的影響，所以在符合規(guī)定的情況下，縮短油管跨距，對(duì)油管整體加厚，從而可以提高工程的成功效率。

4 施工管柱設(shè)計(jì)單一

4.1 現(xiàn)象分析

全通徑壓力計(jì)拖筒的實(shí)施方案是由不動(dòng)管柱壓裂施工管柱的設(shè)計(jì)決定的，而在此過(guò)程中，投桿可能會(huì)被卡在拖筒上部，使滑套無(wú)法打開(kāi)，項(xiàng)目施工失敗，所以盡可能的不要使用偏心拖筒。

4.2 解決措施

這種現(xiàn)象法發(fā)生不是無(wú)法避免，只要將施工管柱進(jìn)行改進(jìn)，使用改進(jìn)后的管柱來(lái)進(jìn)行壓裂過(guò)程的操作。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，一切工程手段都在更新，對(duì)生產(chǎn)效率和安全保障有了很大的提高。井下工作是一項(xiàng)危險(xiǎn)度高的工作，但隨著不動(dòng)管柱壓裂工藝的出現(xiàn)，工人井下作業(yè)次數(shù)減少，使一些較危險(xiǎn)的工程事故發(fā)生概率降低，減輕工程強(qiáng)度，使試油工序能更加緊密的結(jié)合。

［1］高輝.不動(dòng)管柱壓裂失敗原因分析及改進(jìn)［J］.中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2013，03：49.

［2］孫孝臣.不動(dòng)管柱壓裂技術(shù)的改進(jìn)［J］.科技致富向?qū)В?013，33：275.

［3］楊成立.不動(dòng)管柱多層一次壓裂技術(shù)研究與應(yīng)用［D］.東北石油大學(xué)，2014.

［4］王宏坤.不動(dòng)管柱兩層壓裂及排液一體化技術(shù)研究［D］.大慶石油學(xué)院，2007.