TAP阀压开地层解决方案及其在苏南的应用

杨圣方，董易凡，董永恒，刘媛

中国石油长庆油田苏里格南作业分公司（陕西 西安 710018）

中国石油长庆油田苏里格南作业分公司（以下简称苏南公司）大井丛压裂试气，形成六大流程批量化作业模式。即井丛井安装压裂井口、两套地面流程并试压一趟过；钢丝通井一趟过；电缆射孔一趟过；压裂施工一趟过；快速返排、集中放喷排液一趟过；测试求产一趟过的“6个一趟过”组织模式。

苏南公司压裂试气井丛设备摆放布局的规划和功能区域的合理划分，使每个井场统一标准，做到各项作业互不干扰。压裂施工绩效显著提高[1-4]。

苏南公司现场丛式井钻完井方式是以88.9 mm的套管与TAP 阀一起下入完井。储层改造是通过水力喷射分层压裂实现的。苏南公司现场丛式井主要分直井和定向井，一般需要压裂1～3层，最下面一层通过射孔后进行压裂，上面的一到两层通过打开TAP阀进行压裂。最下面一层压裂完后，投球至TAP 阀位置，隔离下面一层，同时打开TAP 阀滑套，进行压裂。TAP 阀打开的成功与否,直接影响压裂的成败。

1 压裂TAP阀打不开问题现状

自2016年压裂施工以来，TAP阀打不开的情况明显增加。TAP阀打不开严重影响了压裂的施工绩效。后续的连续油管冲砂、补孔等特种作业也产生施工费用，增大了施工成本[5]。同时也增加了补孔、连续油管冲砂交叉作业的施工安全隐患，背离了降本增效的思想。解决TAP 阀打不开的问题成为刻不容缓的事情。对2016年和2017年的TAP 阀多层压裂进行了数据收集调查（表1）。

表1 2016年与2017年TAP阀打开情况对比

从表1 看出，2017 年压裂TAP 阀层失败的比例比2016 年有2倍的增加幅度，对于这种施工现状，解决压裂TAP阀的问题是头等大事。

2 解决方案

根据现场实施的解决压裂TAP 阀打不开的经验做法，尝试进行分析，以找到突破口。压裂TAP阀打不开，通常是放喷一晚上，第二天进行压裂，压裂TAP阀层又有可能被打开。放喷一晚上，井筒的陶粒被返排出来，特别是TAP 阀处，这样投球就能很好地坐落在TAP 阀上，从而打开滑套，进行压裂。压裂TAP 阀上残余压裂砂陶粒，影响投球入座，从而导致压裂TAP 阀打不开。按照压裂流程，加砂的最后一个阶段完成后，进入线性胶液的顶替阶段。目前使用5 m3的液量进行送球，也就是保证球的前面有5 m3的清液。怀疑送球液体量与压裂TAP 阀层的打不开问题有一定的相关性。为此，对179 个TAP 层的送球液量（总的顶替量到井筒容积量）进行了统计对比。

对失败的50 层TAP 层压裂的送球液量进行了统计分析，有32层的送球液量在5 m3以下。17层的送球液量在5～7 m3，只有1层的送球液量在7 m3以上。

对129 层成功压裂的送球液量进行了统计分析，55 层的送球液量在7 m3以上，48 层的送球液量在5～7 m3，26层在5 m3以下。对送球液量5 m3以下、5～7 m3、7 m3以上这3个不同液量范围下失败层数与成功层数进行了对比。

送球液量越大，TAP 阀层压裂成功的可能性越大，特别是7 m3以上，成功的比例达到98%以上。

失败层和成功层的送球顶替液量统计见表2。

表2 TAP阀打开成功与失败的送球液量对比

成功层的送球平均顶替量远远大于失败层的，几乎是2 倍之多。通过分析看出送球液量7 m3是TAP 阀打开的临界值。通过现场取样，对送球液量进行进一步分析。图1 中，标有1 m3的塑料瓶是指送球液量1 m3后，从混砂车中取出的样品。其他标签的含义依次类推。

图1 现场施工取样

1 m3的瓶中很清晰地看到瓶底有压裂砂残留，6 m3的瓶中几乎没有压裂砂残留。这些取样可以证实，最后一个阶段的加砂后，液量尾端与压裂球之间有压裂砂的残留。投球打开TAP阀时，残留的压裂砂引起超压，导致TAP 阀打不开，压裂施工失败。足够多的送球液量，保证压裂球前方足够多的清液，使其更容易入座TAP阀，顺利打开，完成压裂施工作业。

从成功打开的TAP 阀收集的数据中可以看出，7 m3的送球液量是个临界值，7 m3或者更多的送球液量可以把TAP 阀冲洗干净，更容易把TAP 阀打开。为什么是7 m3的送球液量呢，分析交联剂的交联性能能够解释其原因。

在压裂作业中，交联剂的交联时间为2～3 min，但是交联剂不能直接把压裂砂和线性胶交联在一起。在交联初期，压裂砂不能完全交联，这一非完全交联期持续1.5 min，因此，会有不确定量的压裂砂残留下来。由于整个泵注流程是连续的，在加砂的最后一个阶段，因为胶液不能完全带走压裂砂，所以压裂砂残留在压裂系统中，从而导致压裂砂输送延迟。延迟时间是1.5 min，排量为4.8 m3/min，在开始的1.5 min 胶液不能完全交联，压裂砂残留下来，携砂液量为7.2 m3，因此,7 m3的送球液量能够冲洗干净残留的压裂砂。

由以上的分析可以看出，送球液量在7 m3及以上，TAP阀打开的成功率较大，决定增加使用的送球液量，由目前现场施工使用的至少5 m3增加到7 m3。增加送球液量至7 m3作为现场压裂TAP阀压开地层的解决方案，并实施应用。

3 应用效果

3.1 提高TAP阀打开成功率

按照以上的送球液量,对后面施工的几个井丛，增加至7 m3以上。结果表明，共压裂TAP 74层，其中73 层的TAP 打开，效果显著。对打开的73 层压裂TAP的送球液量进行了统计（表3）。

最小TAP阀层的送球液量8 m3，最大TAP阀层的送球液量16.1 m3，平均TAP阀层的送球液量是9.8 m3。

表3 对策实施前后的TAP阀打开情况对比

从表3 可以看出,压裂TAP 阀打开的成功率提高显著,几乎是百分之百打开。实施效果非常理想，解决了压裂TAP阀打不开的问题，把增加送球液量这一对策列入压裂施工标准作业程序中，更好地服务于压裂施工作业。

3.2 提高施工绩效，减少交叉作业风险

TAP 阀的成功打开，节约了多次试挤及后续重新补孔的时间，避免了射孔和压裂交叉作业带来的风险。2018 年的施工作业中，创造了一天压裂2 口单井、累计6层的单天压裂层的新纪录。

3.3 节省施工成本，提高经济效益

根据2018 年的施工情况，从补孔费用、额外压裂费用等方面进行了施工成本的统计,与2017年比较压裂施工作业节省了700万元。

4 结束语

压裂TAP 阀压不开地层的解决及应用，不仅绩效大大提高，而且取得了良好的经济效益。为苏南产建作业的“降本增效”贡献了力量，更好地服务苏南项目的发展。