壓裂現(xiàn)場施工質(zhì)量事故的預(yù)防與處理

壓裂現(xiàn)場施工質(zhì)量事故的原因與預(yù)防劉長雄：井下作業(yè)分公司酸化壓裂作業(yè)部【摘要】壓裂是指采油或采氣過程中，利用水力作用，使油氣層形成裂縫的一種方法，又稱水力壓裂。壓裂是油氣井增產(chǎn)增效強(qiáng)有力措施之一，經(jīng)過60多年的發(fā)展，壓裂工藝技術(shù)趨于成熟，但是壓裂現(xiàn)場的施工質(zhì)量控制手段還有待進(jìn)一步完善。影響到壓后增產(chǎn)效果的施工質(zhì)量因素有很多，本文著重分析壓裂現(xiàn)場發(fā)的質(zhì)量事故發(fā)生的原因和預(yù)防?！娟P(guān)鍵詞】事故的原因與預(yù)防 施工質(zhì)量 壓裂現(xiàn)場引言水力壓裂就是利用地面高壓泵，通過井筒向油層擠注具有較高粘度的壓裂液。當(dāng)注入壓裂液的速度超過油層的吸收能力時，則在井底油層上形成很高的壓力，當(dāng)這種壓力超過井底附近油層巖石的破裂壓力時，油層將被壓開并產(chǎn)生裂縫。這時，繼續(xù)不停地向油層擠注壓裂液，裂縫就會繼續(xù)向油層內(nèi)部擴(kuò)張。為了保持壓開的裂縫處于張開狀態(tài)，接著向油層擠入帶有支撐劑的攜砂液，攜砂液進(jìn)入裂縫之后，一方面可以使裂縫繼續(xù)向前延伸，另一方面可以支撐已經(jīng)壓開的裂縫，使其不致于閉合。再接著注入頂替液，將井筒的攜砂液全部頂替進(jìn)入裂縫，用石英砂將裂縫支撐起來。最后，注入的高粘度壓裂液會自動降解排出井筒之外，在油層中留下一條或多條長、寬、高不等的裂縫，使油層與井筒之間建立起一條新的流體通道。通過這個原理，能夠極大的提高地層的導(dǎo)流能力，從而達(dá)到增產(chǎn)增效的目的。但是在任何環(huán)節(jié)出現(xiàn)質(zhì)量問題最終都會導(dǎo)致施工失敗或壓后增產(chǎn)效果不明顯等。一壓前準(zhǔn)備方面1施工管柱的準(zhǔn)備如采用封隔器壓裂工藝，根據(jù)施工設(shè)計選擇適合施工的壓裂管柱是影響壓裂成功與否的關(guān)鍵，首先壓裂油管的鋼材承壓要大于施工的最大限壓，絲扣完整，不得有任何缺陷。下井時絲扣必須上滿上緊。壓裂油管要有專項記錄，嚴(yán)格規(guī)定其使用次數(shù)，不得超期使用。如果施工中出現(xiàn)壓裂管柱斷裂等質(zhì)量問題，將直接導(dǎo)致施工失敗，甚至更大的工程質(zhì)量事故。其次封隔器的選擇要符合施工要求，要在入井前在地面上進(jìn)行嚴(yán)格地檢查和測試，不合格嚴(yán)禁下井。并且保證壓前驗封合格，打平衡時應(yīng)使封隔器所承壓差低于封隔器的額定壓力，還要注意套管平衡壓力低于套管抗風(fēng)壓強(qiáng)度。施工中如發(fā)現(xiàn)套壓上升，說明封隔器失效，應(yīng)立即采取措施，以免造成更大的損失。2壓裂井口的準(zhǔn)備壓裂井口是壓裂施工的關(guān)鍵點(diǎn)，一旦出現(xiàn)問題就可能導(dǎo)致施工中止，所以壓裂井口的選用要慎重，壓裂井口要建立維修、保養(yǎng)和使用制度，規(guī)定試壓檢驗程序，規(guī)定重復(fù)使用的最高次數(shù)，不可超限使用，每次在壓裂前要經(jīng)專業(yè)單位進(jìn)行試壓，合格后出具合格報告，還要保證閥門開關(guān)靈活控制有效，并能夠按設(shè)計要求進(jìn)行開啟或關(guān)閉。套管升高短節(jié)作為壓裂施工的“咽喉要道”要選用鋼級和厚度比油層套管高一等級的套管專門加工。3壓裂液的準(zhǔn)備壓裂液在壓裂施工中的作用毋庸置疑，壓裂液的濾失小、摩阻小、懸砂能力強(qiáng)等特點(diǎn)都是壓裂成功的關(guān)鍵，因此在配制壓裂時一定要做到監(jiān)督到位。首先，按照設(shè)計和料單核對化工料的名稱、數(shù)量以及各種添加劑有無缺失。每一種添加劑對壓裂效果都會有一定的影響。根據(jù)現(xiàn)場的儲液罐數(shù)量和種類對儲液罐進(jìn)行高效分配，前期配制了原膠液、活性水的大罐，仍用來配制原膠液、活性水，交聯(lián)劑罐必須專罐專用，在未檢查并做小樣試驗前嚴(yán)禁用來配制原膠液；活性水大罐的位置應(yīng)利于混砂車、供液車的連接，以利于現(xiàn)場施工。配制前要檢測各罐水質(zhì)和PH值、數(shù)量是否符合設(shè)計要求，水質(zhì)應(yīng)在取水前由專業(yè)部門取樣進(jìn)行化驗，合格后進(jìn)行備水，現(xiàn)場如發(fā)現(xiàn)水內(nèi)有雜質(zhì)、懸浮物超標(biāo)或有異味等應(yīng)按原膠配方做小樣，觀察兩小時以上，才可是否適合配制膠液，特別是夏天備水后應(yīng)盡量縮短等停時間，如無法確認(rèn)水質(zhì)應(yīng)以小樣為準(zhǔn)。注：（小樣也不能完全反應(yīng)水質(zhì)的真實情況，因為一般的配液過程到壓裂施工最快也須四五個小時，在等待施工的過程中也有可能發(fā)生液體腐敗的事故。）配制原膠液的儲液罐都要進(jìn)行PH值測試，應(yīng)保持在6.0-7.5之間。配制過程要嚴(yán)格按照設(shè)計要求進(jìn)行配制，按順序配制，并且循環(huán)充分。檢測取樣要取儲液罐關(guān)口和閥門兩處樣品，進(jìn)行分析對比，以都達(dá)到施工設(shè)計要求為準(zhǔn)。4支撐劑的準(zhǔn)備支撐劑由壓裂液帶入并支撐在壓裂地層的裂隙中，從而有效地將油氣導(dǎo)入油氣井，大幅度提高油氣產(chǎn)量和延長油井壽命?？梢钥闯鲋蝿┑淖饔藐P(guān)系到壓裂后的增產(chǎn)效果和油井壽命，因此支撐劑質(zhì)量是否合格十分重要。支撐劑在壓裂前應(yīng)取樣到專業(yè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢測，對其粒徑大小、圓度、濁度以及抗壓強(qiáng)度進(jìn)行檢測，不符合施工要求的一律不得使用。二壓裂施工過程1設(shè)備影響因素壓裂施工中的主體就是壓裂設(shè)備，所以壓裂設(shè)備的選擇就成了能否按設(shè)計完成壓裂施工的關(guān)鍵，首先要根據(jù)設(shè)計排量和設(shè)計限壓選擇壓裂車組，原則上壓裂車組的施工能力要高于設(shè)計的最高要求。壓裂前操作人員應(yīng)該對每臺設(shè)備進(jìn)行全面檢查，特別是混砂車作為施工的中樞，一旦出現(xiàn)問題小則影響施工效果，大則立刻停止施工導(dǎo)致施工失敗。因此，在壓裂現(xiàn)場都應(yīng)該備有1-2名經(jīng)驗豐富的修理技術(shù)人員。另外，壓裂施工隊伍要不斷加強(qiáng)操作人員的培訓(xùn)和學(xué)習(xí)，搞好設(shè)備的日常維護(hù)保養(yǎng)和修理才是順利完成施工的關(guān)鍵。2人為影響因素壓裂設(shè)計是壓裂前由專業(yè)技術(shù)人員根據(jù)施工井的各項數(shù)據(jù)進(jìn)行計算或軟件模擬得出的理論結(jié)果，是壓裂施工的指南針，為整個壓裂過程提供理論依據(jù)，但在壓裂施工過程中地層情況變化可謂瞬息萬變，完全按照設(shè)計施工可能造成增產(chǎn)效果差或施工失敗等情況，這就要求現(xiàn)場施工指揮能根據(jù)實際情況進(jìn)行臨時調(diào)整，不同的指揮人員理論基礎(chǔ)和現(xiàn)場經(jīng)驗參差不齊，對壓裂結(jié)果的影響也不同，現(xiàn)場監(jiān)督能否拋開設(shè)計要求，而根據(jù)現(xiàn)場情況進(jìn)行參數(shù)調(diào)整也是影響增產(chǎn)效果的關(guān)鍵。例如，壓力不斷降低，施工指揮能否不按設(shè)計要求再次提高砂比，現(xiàn)場監(jiān)督人員能否同意，這些都能影響到最后的施工效果。因此，在壓裂現(xiàn)場指揮人員應(yīng)該反應(yīng)機(jī)敏，能夠根據(jù)他人意見靈活掌握施工動態(tài)，以達(dá)到最好施工效果。壓裂施工中的操作人員的技術(shù)水平也是影響到施工結(jié)果的一項很重要因素，混砂車操作人員在控制砂比的過程中最重要的就是要做到“穩(wěn)”，保證加砂的均勻連續(xù)，特別是高砂比情況下如果出現(xiàn)大的砂比波動很容易造成砂堵，砂堵后很可能造成施工失敗，因此操作人員的技能水平也影響著壓裂施工的質(zhì)量。壓裂隊伍要不斷對操作人員進(jìn)行培訓(xùn)、教育等。3地層影響因素當(dāng)?shù)貙犹烊涣芽p足夠發(fā)育或者壓裂產(chǎn)生的微裂縫多以及地層存在斷層等情況，易出現(xiàn)砂堵，在施工中當(dāng)發(fā)現(xiàn)油套壓力上升幅度異常時，應(yīng)謹(jǐn)慎的提高一點(diǎn)排量，同時降低或停止加砂，以便觀察動態(tài)，此時如果降低排量只會減弱裂縫中的攜砂能力。暫停加砂打隔離液以利于疏通裂縫中的“砂堆、砂橋”，待有所改善時再繼續(xù)施工。如現(xiàn)場發(fā)生砂堵時，不可在高壓狀態(tài)下匆忙放噴排液,否則會出現(xiàn)壓扁油管,刺壞閘門,地層吐砂,縫口“包餃子”等不良現(xiàn)象。待壓力稍降低后再采取放噴排液和返洗步驟,排完混砂液后,視情況而定是否重新施工或關(guān)井處理。壓力擴(kuò)散完后，適當(dāng)壓井，或及時起出壓裂管柱，盡快探砂