壓裂卡鉆事故研究與預(yù)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(yù)防井下卡鉆事故,提高整體作業(yè)的質(zhì)量以及達(dá)到滿意的施工效果,在總結(jié)分析其卡鉆事故特點(diǎn)友產(chǎn)生原因的基拙上,研究出一套切實(shí)可行的解決卡鉆事故辦法。并有針對性的提出一些預(yù)防措施,為避免今后壓裂施工中出現(xiàn)的類似問題和處理起到一定的借鑒作用。

[關(guān)鍵詞]水利壓裂 卡鉆 分析處理 預(yù)防

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

伴隨油田勘探開發(fā)工作的深入,為疏通地層、解除堵塞,提高油氣儲(chǔ)層滲流能力,采用壓裂技術(shù)已成為國內(nèi)外各油田普遍使用并行之有效的儲(chǔ)層改造技術(shù)之一。但在壓裂過程中各種原因?qū)е碌膲毫芽ㄣ@事故嚴(yán)重制約著施工進(jìn)度和壓裂質(zhì)量,不僅使正常作業(yè)無法進(jìn)行,油氣儲(chǔ)層受到傷害,而且嚴(yán)重時(shí),會(huì)使油水井報(bào)廢,給企業(yè)經(jīng)濟(jì)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(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)分析引起其發(fā)生的原因大致如下。

(一)砂埋砂卡問題。

1.壓裂砂堵導(dǎo)致砂埋砂卡。因地層非均質(zhì)性嚴(yán)重導(dǎo)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(xiàn)砂堵,而施工加砂不穩(wěn)、砂排量及砂比過高,壓裂液交聯(lián)不好,攜砂能力較差,也容易造成砂堵。一旦出現(xiàn)砂堵,就會(huì)在井筒內(nèi)形成沉砂或砂橋,造成砂埋或砂卡管柱。當(dāng)出現(xiàn)該現(xiàn)象時(shí),若處理不力,僅采取降砂比方法,而沒有果斷決定設(shè)法洗井,建立油套循環(huán)通道,易導(dǎo)致井筒內(nèi)壓裂砂直接被壓實(shí),洗井不通問題。

2.地層出砂吐砂導(dǎo)致砂卡砂埋。由于地層巖性比較疏松,在儲(chǔ)層排液時(shí)壓差過大,易導(dǎo)致地層出砂,另外,當(dāng)壓裂液未完全破膠時(shí),壓后放壓排液可能帶出壓裂砂,由此造成抽汲管內(nèi)抽子被卡、拉斷鋼絲繩或抽油泵磨損嚴(yán)重仁死報(bào)廢問題,嚴(yán)重時(shí)會(huì)使地層坍塌、破壞油氣層、套管變形,甚至油氣井報(bào)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(shí),因施工壓力較高,當(dāng)套管無平衡壓力或平衡壓力較小時(shí),使封隔器膠筒上下壓差過大,導(dǎo)致封隔器膠筒瞬間失封或膠筒損壞,壓裂砂進(jìn)人封隔器以上油套環(huán)空,當(dāng)上提管柱時(shí)被砂卡。

4.套管外竄槽導(dǎo)致管柱被卡。當(dāng)封隔器上下地層之間跨度較小或固井質(zhì)量較差,壓裂時(shí)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(huán)空形成沉砂或砂橋,引起管柱砂卡。

(二)井身質(zhì)量問題。油氣水井在長期注采過程中,地層發(fā)生蠕變、套管長期承受高壓并遭受腐蝕,必然產(chǎn)生不同程度的變形,當(dāng)變形積累到一定程度,就會(huì)使油層套管局部產(chǎn)生錯(cuò)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(jìn)一步加劇,則套變更加嚴(yán)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(yán)重時(shí)井內(nèi)管串無法處理,只能使油水井報(bào)廢。

(三)施工工藝及入井工具材料問題。壓裂卡鉆現(xiàn)場證明,壓裂液交聯(lián)不好,壓裂時(shí)會(huì)造成砂堵,壓裂液返排期間若不能及時(shí)破膠會(huì)導(dǎo)致排液吐砂;支撐劑選擇不合理,裂縫閉合時(shí)被壓碎會(huì)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(fā)生卡鉆事故,并且難以處理;壓裂施工發(fā)現(xiàn)砂堵,后續(xù)措施處理不當(dāng)會(huì)使事故復(fù)雜化,不是砂埋,就是砂卡。

二、壓裂卡鉆事故處理方法

1.活動(dòng)管柱解卡。對于卡鉆時(shí)間不長或卡鉆不嚴(yán)重的井,可采取上下活動(dòng)管柱,使砂橋、砂柱逐漸產(chǎn)生松動(dòng),必要時(shí)在管柱安全負(fù)荷范圍內(nèi)增大提拉懸重進(jìn)行解卡。

2.憋壓恢復(fù)循環(huán)法解卡?？ㄣ@后盡量恢復(fù)油套循環(huán)通道,若洗井不通,可采取憋壓方法憋開被堵通道,當(dāng)建立起循環(huán)通道后,盡可能大排量洗井,把井內(nèi)砂子及一些雜物沖洗出地面,其目的,一是清除井內(nèi)雜物便于后續(xù)處理,二是有可能把沉砂、砂橋沖散,直接解除砂卡。

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

4.誘噴法解卡。當(dāng)?shù)貙訅毫^高時(shí),可利用地層與油套環(huán)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(tài)而解除砂卡。

5.內(nèi)沖管解卡。發(fā)生砂卡,可以利用出口帶斜面的小直徑?jīng)_管(俗稱“筆尖”),從油管內(nèi)砂面以上進(jìn)行循環(huán)沖洗帶出砂子,并可能使油管外砂體發(fā)生垮塌,逐漸解除砂卡,如果配合活動(dòng)管柱,效果可能更加明顯。

6.震動(dòng)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(chǎn)生松動(dòng)解卡或使被卡部位發(fā)生相對位移解除被卡狀態(tài)。

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(jìn)行處理。倒扣前關(guān)鍵要找準(zhǔn)中和點(diǎn),如果采取切割彈切割油管則要選準(zhǔn)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(nèi)抽汲卡鉆處理。若油管內(nèi)抽子和加重桿被卡不嚴(yán)重時(shí),首先在抽汲繩允許拉力范圍內(nèi)盡量加大懸拉力度進(jìn)行上提強(qiáng)行解卡,否則考慮起動(dòng)油管并配合震擊解卡;若油管內(nèi)落入硬物,應(yīng)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(jìn)行處理。盡量不要拉斷鋼絲繩,以免造成事故復(fù)雜化,加大后續(xù)處理的難度。

三、壓裂卡鉆事故預(yù)防

1.根據(jù)壓裂井的具體情況及施工要求,優(yōu)化選擇合理的管柱組合,盡量避免因套變而發(fā)生的大直徑工具卡鉆。因工具導(dǎo)致大砂排量和高砂比產(chǎn)生砂堵以及導(dǎo)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(shè)計(jì)要求,壓裂時(shí)加砂要平穩(wěn),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(xiàn)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(yán)格按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行地面檢查、檢驗(yàn),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(xué),視具體情況合理控制放壓排液強(qiáng)度,避免地層出砂、返砂;出現(xiàn)管柱遇卡現(xiàn)象時(shí),冷靜思考,綜合運(yùn)用各種方法進(jìn)行解卡,嚴(yán)禁盲目處理,造成事故復(fù)雜化。

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

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