压裂卡钻事故研究与预防

夏玉磊

[摘要]井下卡钻事故在钻井过程中属常见事故。在钻井过程中不仅要确保钻井效率,还要确保钻井过程中井下安全。为了更好的预防井下卡钻事故,提高整体作业的质量以及达到满意的施工效果,在总结分析其卡钻事故特点友产生原因的基拙上,研究出一套切实可行的解决卡钻事故办法。并有针对性的提出一些预防措施,为避免今后压裂施工中出现的类似问题和处理起到一定的借鉴作用。

[关键词]水利压裂 卡钻 分析处理 预防

中图分类号:TU9文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)0810108-01

伴随油田勘探开发工作的深入,为疏通地层、解除堵塞,提高油气储层渗流能力,采用压裂技术已成为国内外各油田普遍使用并行之有效的储层改造技术之一。但在压裂过程中各种原因导致的压裂卡钻事故严重制约着施工进度和压裂质量,不仅使正常作业无法进行,油气储层受到伤害,而且严重时,会使油水井报废,给企业经济造成重大损失。

一、压裂卡钻事故原因分析

压裂卡钻事故类型较多,据现场经验分析引起其发生的原因大致如下。

(一)砂埋砂卡问题。

1.压裂砂堵导致砂埋砂卡。因地层非均质性严重导致压裂液滤失过快或地层过于致密吸收能力较差。易造成井筒出现砂堵,而施工加砂不稳、砂排量及砂比过高,压裂液交联不好,携砂能力较差,也容易造成砂堵。一旦出现砂堵,就会在井筒内形成沉砂或砂桥,造成砂埋或砂卡管柱。当出现该现象时,若处理不力,仅采取降砂比方法,而没有果断决定设法洗井,建立油套循环通道,易导致井筒内压裂砂直接被压实,洗井不通问题。

2.地层出砂吐砂导致砂卡砂埋。由于地层岩性比较疏松,在储层排液时压差过大,易导致地层出砂,另外,当压裂液未完全破胶时,压后放压排液可能带出压裂砂,由此造成抽汲管内抽子被卡、拉断钢丝绳或抽油泵磨损严重仁死报废问题,严重时会使地层坍塌、破坏油气层、套管变形,甚至油气井报废。

3.压裂卡封管柱失封造成管柱被卡。采取顶封压裂工艺时,因施工压力较高,当套管无平衡压力或平衡压力较小时,使封隔器胶筒上下压差过大,导致封隔器胶筒瞬间失封或胶筒损坏,压裂砂进人封隔器以上油套环空,当上提管柱时被砂卡。

4.套管外窜槽导致管柱被卡。当封隔器上下地层之间跨度较小或固井质量较差,压裂时缝高难以控制和压力过高,造成卡封层之间或卡封段套管外窜槽,压裂砂窜人封隔器上部地层或封隔器上部地层吐砂,在封隔器以上油套环空形成沉砂或砂桥,引起管柱砂卡。

(二)井身质量问题。油气水井在长期注采过程中,地层发生蠕变、套管长期承受高压并遭受腐蚀,必然产生不同程度的变形,当变形积累到一定程度,就会使油层套管局部产生错位、断裂、缩径和改变截面形状,使得人井管柱与工具难以通过,如果压裂施工施加的高压促使该变化进一步加剧,则套变更加严重,起下管柱必然受到阻力;若管串局部本体较大,有可能卡死不能提拔,严重时井内管串无法处理,只能使油水井报废。

(三)施工工艺及入井工具材料问题。压裂卡钻现场证明,压裂液交联不好,压裂时会造成砂堵,压裂液返排期间若不能及时破胶会导致排液吐砂;支撑剂选择不合理,裂缝闭合时被压碎会返排带砂;压裂钻具组合不合理,封隔器及其配件存在问题,尤其使用存在问题大直径的工具易发生卡钻事故,并且难以处理;压裂施工发现砂堵,后续措施处理不当会使事故复杂化,不是砂埋,就是砂卡。

二、压裂卡钻事故处理方法

1.活动管柱解卡。对于卡钻时间不长或卡钻不严重的井,可采取上下活动管柱,使砂桥、砂柱逐渐产生松动,必要时在管柱安全负荷范围内增大提拉悬重进行解卡。

2.憋压恢复循环法解卡。卡钻后尽量恢复油套循环通道,若洗井不通,可采取憋压方法憋开被堵通道,当建立起循环通道后,尽可能大排量洗井,把井内砂子及一些杂物冲洗出地面,其目的,一是清除井内杂物便于后续处理,二是有可能把沉砂、砂桥冲散,直接解除砂卡。

3.长时间悬吊解卡。当采用活动管柱和憋压恢复循环法不能见效时,可考虑加大提拉悬重长时间悬吊,由于油管的弹性收缩,被卡管柱有可能在长时间大负荷悬拉下向上蠕动,被卡部位得到释放或砂体产生松动解卡。

4.诱喷法解卡。当地层压力较高时,可利用地层与油套环空之间的压差引起套管井喷,使部分或大部砂子随排出液带到地面,破坏砂卡状态而解除砂卡。

5.内冲管解卡。发生砂卡,可以利用出口带斜面的小直径冲管(俗称“笔尖”),从油管内砂面以上进行循环冲洗带出砂子,并可能使油管外砂体发生垮塌,逐渐解除砂卡,如果配合活动管柱,效果可能更加明显。

6.震动解卡。利用震击器或其他手段震击被卡管柱,因瞬间冲击力使管外砂子产生松动解卡或使被卡部位发生相对位移解除被卡状态。

7.倒扣套铣解卡。利用上述方法均不见效,可考虑采取把被卡部位上部油管倒出,接近被卡部位进行处理。倒扣前关键要找准中和点,如果采取切割弹切割油管则要选准切割部位,尽量使倒扣位置接近被卡部位。油管倒出后,采取套铣方法并大排量冲洗,清除油管外杂物及砂子,使管柱解卡。

8.油管内抽汲卡钻处理。若油管内抽子和加重杆被卡不严重时,首先在抽汲绳允许拉力范围内尽量加大悬拉力度进行上提强行解卡,否则考虑起动油管并配合震击解卡;若油管内落入硬物,应固定好井口抽汲绳并起出油管,直接把被卡抽汲绳和抽子带出地面进行处理。尽量不要拉断钢丝绳,以免造成事故复杂化,加大后续处理的难度。

三、压裂卡钻事故预防

1.根据压裂井的具体情况及施工要求,优化选择合理的管柱组合,尽量避免因套变而发生的大直径工具卡钻。因工具导致大砂排量和高砂比产生砂堵以及导压喷砂器和下封隔器之间连接其他附件造成砂卡不易处理等事故。

2.压裂液配制要符合设计要求,压裂时加砂要平稳,以免引起压力较大幅度变化,造成砂堵事故;另外,要避免出现压裂液未破胶而返排携砂。

3.彻底杜绝不合格工具及附件人井,人井工具及附件要严格按照有关标准要求进行地面检查、检验,保证人井工具及附件性能好用、可靠、安全。

4.压后油井管理要科学,视具体情况合理控制放压排液强度,避免地层出砂、返砂;出现管柱遇卡现象时,冷静思考,综合运用各种方法进行解卡,严禁盲目处理,造成事故复杂化。

总之,压裂卡钻事故产生原因较多,处理办法多种多样,但仍要采取“安全第一、预防为王”的原则,从根源上预防和杜绝事故苗头的发生。

参考文献:

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