压裂封隔器失封原因分析及处理措施

马生远

摘 要：随着工业的进步和经济的的高速发展，能源消耗不断增加，各种油气田工程越来越多。为了有效的提高油气资源的采收率，在开采过程中往往会进行压裂施工，在进行压裂的过程中经常用到压裂封隔器，压裂封隔器一旦失封，将会严重影响作业结果，甚至导致油气田开发工作不能顺利进行。为此，本文结合工作实际并在文献调研的基础上对压裂封隔器的失封原因展开研究，对其处理措施进行探讨，希望本文能给相关工作人员以参考借鉴，并对我国石油行业的发展能够起到有利的促进作用。

关键词：压裂封隔器;封隔器失封;原因分析;措施

0 前言

压裂封隔器是一种井下分层封隔的专用工具，其使用的目的是为了满足某种工艺技术或措施的需要，为油气资源的开采服务，一般是由钢体、封隔件、控制部分构成。在油气资源开采过程中的试油作业、采油作业、注水作业以及油层的改造工程都需要应用到相应类型的压裂封隔器。应用压裂封隔器时需要根据现场工艺技术的情况选取适合的压裂封隔器或封隔器组。压裂封隔器是实现油气井压裂工作的关键部件，其密封性能对压裂工作将产生直接重要的影响。对压裂封隔器的失封和处理措施进行研究，對促进油气田开发工作的发展具有重要的意义。因此，本文结合实践工作经验，对常见的压裂封隔器失效原因进行分析，并对其解决措施进行探讨。

1 压裂封隔器失封原因分析

压裂封隔器失封原因有多种情况，主要的可以概括为以下几个方面：

1.1 工作环境及其恶劣

压裂封隔器所在的工作环境很多时候非常的恶劣，在水平井工作时其工作温度可高达150℃。压裂封隔器上大多有橡胶材料，橡胶在在高温高压的环境下，其强度大幅度的降低。在压裂封隔器入井的过程中，在高温的环境下，压裂封隔器的橡胶部位很可能会出现局部的开裂问题。此外，压裂封隔器的胶筒部位，在酸、盐、油等作用下，也会出现橡胶的溶胀问题，这样将对压裂封隔器的密封性能产生不利的影响。

1.2 井筒套变

油气藏中的油气介质不可避免的含有天然的酸性物质，同时油气井产物中还含有无机盐类和还原菌等，套管会受到各种腐蚀作用，另外，套管质量不合格或井筒结垢或有毛刺，这些因素都会导致井筒套变内径变小，这就导致压裂封隔器与井筒摩擦的几率增大，对胶筒的损伤增大，最终将导致压裂封隔器失封的现象。

1.3 工程不当问题

在压裂封隔器应用的过程中，由于通井刮削不彻底，下钻工程中存在刮碰，入井时间过程胶桶高温碳化，坐封力不足，不能完全撑开皮碗，甲酸时酸液对胶桶性能有影响等，这些原因都可能导致压裂封隔器失封的现象。

1.4 材料质量问题

压裂封隔器材料问题也是导致其失封的重要原因之一。如压裂封隔器胶筒质量不合格，其耐温性能达不到要求，中心管材质不达标，油管有暗伤等情况，导致压裂封隔器油气井中的高温高压环境下出现失封的问题。

1.5 管柱移动问题

在生产、工作的过程中，由于管柱受力不均，这就对管柱的伸长量产生影响，其伸长量随受力的变化而随之产生变化，结果就使管柱产生了移动，以至引起压裂封隔器产生移动。当管柱出现移动时，将会引发压裂封隔器进行伸缩运动，这时胶筒和套管内壁间的摩擦力将会增大，这种情况对胶筒的密封很不利，将会导致压裂封隔器胶筒破损程度增加，甚至可能导致出现大的缝隙，最终导致压裂封隔器出现失封问题。

2 压裂封隔器失封时的风险分析

压裂封隔器是油气井工程中实现压裂工作的重要部件，压裂封隔器的性能将会对压裂施工的效果产生重要的影响。如果井下封隔器失效，将起不到封隔的作用，封隔器失封将会引发多种问题的出现，如注入水注不到目的层油套平衡，套管超井口限压，酸液窜到环空，对套管及管柱造成腐蚀，携砂液窜到环空，造成封隔器砂埋卡钻，井口刺漏，此外还有不同封隔段的相互串通、压裂段内部压力的减小、地面压裂设备无法加压等问题，甚至能够最终导致压裂缝长度减短，压裂油井报废等严重的问题。

3 压裂封隔器失封治理措施

3.1 选择高质量的胶管

综合分析压裂封隔器失封的原因，很多时候压裂封隔器的失封与胶管的材质有关，因此非常有必要提高封隔器胶管的材质性能，使其适用于油气井高温高压的恶劣工况，确保在工作条件下的使用寿命，这对提高油气井开发的整体经济效益同样具有重要的意义。为增加压裂封隔器胶筒密封的性能，应该在应力集中部位优先选择胶筒的硬度和尺寸较大的压裂封隔器。为使压裂封隔器适用于油气井高温高压的工作环境，可采用氢化丁晴橡胶作为制造压裂封隔器胶筒的材料，这种材料具有较好的耐高温性能，在高达150℃条件下，仍然可以保持正常的工作状态，这种材质制造的压裂封隔器胶筒在油气井恶劣的工作条件下应用的效果非常好。另外，在压缩强度同等的工作条件下，胶筒与套管间具有一定程度的间隙，因为材料的不同，在压缩工作的过程中，空气的压强能够非常快速的分散到各区域，不会因为压力过大导致无法排解而造成对压裂封隔器密封性能的损害。因此，采用弹性更好的胶筒，能够保证弹性，从而提高压裂封隔器使用效率。无论从压裂封隔器的工作环境还是工作原理分析，选择高质量的胶管，对提高压裂封隔器性能和使用效率都具有重要的现实意义。

3.2 增强注水井作业质量

为了保证压裂封隔器的密封性能，在其进行密封前，通常会提前做好管道的清洁和污泥的刮除工作。但是，多次在同一处进行重复的刮除，容易导致这个位置的套管强度降低，弹性也会随之降低。所以在生产加工套管时要非常重视这个问题，在出厂前是要做好产品性能的检测工作，确保套管弹性质量合格，维持套管内部的压力平衡，以最大限度的降低对套管可能造成的伤害。

3.3 增加胶筒数量

为了提高压裂封隔器的使用性能，也可以考虑采用增加胶筒数量的方法。如果使用过程中有一个压裂封隔器失效，另个压裂封隔器还可继续使用，这样能够保证其密封工作的连续性。

3.4 增加保护装置

对压裂封隔器增加保护装置也是强化压裂封隔器密封工作的重要方法，该方法通常是在压裂封隔器上加装特定的保护装置，保护装置在下井过程中可有效的承受套管内壁带来的摩擦力，从而能够起到对压裂封隔器的保护作用，降低胶筒可能出现的损伤。

3.5 做好压裂封隔器监管工作

对压裂封隔器加强监管工作，及时对其工作情况进行检查。对于达到了胶筒疲劳极限的分注 井应及时采取验封及增加验封频次的措施。当发现失效的情况时要及时采取措施，更换压裂封隔器，以保证系统的密封性能，使系统时刻保持正常的工作状态。

4 结语

压裂封隔器是油气资源开发过程中应用到的一个重要部件，因其工作条件恶劣等因素，在其使用过程中经常出现失封现象，从而导致出现注入水注不到目的层等问题，影响生产的顺利进行，为尽量避免这一现象的出现，我们应该积极采取相应措施，如选择高质量的胶筒、增加注水井的作业质量、做好相关监管工作等，从而保证压裂封隔器工作期间能够正常的发挥作用，保障油气资源开发工作的顺利进行。

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