井下试油压裂安全隐患和新工艺分析

张双欢

摘 要：井下试油压裂是油田勘探开发工作中广泛应用的一种作业技术，其实施工艺和作业效率直接影响着石油开采工作的成效。因此，本文首先简要概述了井下试油压裂技术，随后分析该技术作业过程中存在的安全隐患，并提出了相应的应对措施，最后对井下试油压裂的新工艺进行了探讨。

关键词：井下试油;压裂;安全隐患

1 井下试油压裂安全隐患分析

1.1 套压上升带来的安全隐患

井下试油压裂作业的工艺和操作非常复杂和困难，施工周期也比较长，若是作业过程中出现套压上升现象，便会带来安全隐患。而造成套压上升的因素有：井下管柱强度受到冲击、封隔器密封性不合格、井口安全性不高等。其中，井下管柱的受力强度及使用寿命也受多方面因素的影响，如管柱本身材质、管柱结构设置、井下作业环境、作用力等，进而给井下试油压裂作业增加了一定难度和安全隐患。

为解决安全隐患，还应进一步完善管理制度，构建良好的井下作业环境。首先，完善应急事故处理制度，加强管理与控制。其次，在确定井口安全的基础上，结合井口温度和油管压力，解决套压上升中的安全隐患。第一，按照井下管柱和套压的强度规范操作，尽量减少反复放压操作，避免加大设备运行压力。第二，重视井下管柱的材质选用，对其原材料、受力强度等进行检测，避免出现裂缝、漏液等状况，并优化管柱结构设置，以确保符合试油压裂作业要求。第三，选用合适的钻杆工具，增强管柱的抗击力，降低井下硫化物和磷化物对管柱的不良影响，进而提高井下管柱的有效性。

1.2 放喷试油管线带来的安全隐患

井下试油压裂作业过程中，放喷试油管线操作不当会容易造成安全隐患。如在设备与管线进行固定时，相关人员技术操作不到位会使之出现松动，不仅增加了设备运行的安全风险，也威胁着人员生命安全。同时，在井下试油压裂作业中容易发生返排液状况，这些返排液成分十分复杂，具有浓度黏度高、难处理等特点，若不及时处理便极易导致井筒等设备堵塞、油质下降、污染环境等，给设备的运行以及环保等带来较大不良影响。

因此，为降低下井试油压裂作业中的安全风险，首先要从施工场地的勘探工作结果综合分析其地质条件、作业环境和地下管线等。其次，控制好电流和高压油气流，加强施工设备与放喷试油管线的固定，避免出现松动来降低管线的安全。最后，严格控制下井试油压裂作业的技术实施，确保技术操作的准确性、安全稳定性，以减少安全隐患。

1.3 井筒运行带来的安全隐患

井下试油压裂作业情况会受施工地地质条件、自然环境、气候等因素的影响，也给井筒运行的安全性带来影响。除这些外，勘探作业质量、施工流程、施工强度、设备操作等也与井筒运行效果密切相关，一旦出现超出井筒承受力等问题便极易产生安全隐患。此外，由于受场地大小、地势环境等因素的限制，井场相关配置存在不合理之处，如未合理控制施工车辆压裂仪表车、其他仪器设备等与井口或高压区之间的距离，这便会加大安全隐患。

因此，为降低井筒运行的安全隐患、避免引发安全事故，还应不断提高安全防范意识，在井下试油压裂作业前做好勘探工作，全面了解油井井筒的构造和承受力，对井筒的原材料、安装效果等进行调查，并加强对井筒的维护与保养，严格控制井筒质量，确保井下试油压裂作业强度在井筒承受压力之内，从而为后续井筒的运行可行性以及相关作业提供基础保障。同时，重视相关车辆以及仪器等设备的安置问题，需要与井口、高压区等重点施工区域保持合理距离。

1.4 人员操作与管理失误带来的安全隐患

井下石油压裂是一项施工技术含量要求非常高的工作，加上该工作具有石化设备多、施工环节和流程较繁琐复杂、难度大、作业环境差、有安全风险以及安全保护措施实施难度高等特点，一旦出现安全隐患或事故便威胁着生命安全，也会造成严重的财产损失。同时，由于井下试油压裂作业的人员和设备管理涉及的管理层面较多、难度较大，也会加大安全风险。

因此，为免造成安全事故，还应重视对安全隐患的综合分析，采取有效的措施解决。首先，加强井下试油压裂作业现场的安全管理和排除力度。结合施工现场的具体情况，利用先进技术检测设备，分析影响作业效率的因素来排除安全隐患，以推动井下试油压裂工作的顺利实施。其次，加强井下试油压裂设备的质量检测，确保进场投入使用的设备符合施工要求。并做好施工所有数据信息记录工作，利用数据库技术对其进行收集与处理，为安全指导工作提供数据保障。

2 井下试油压裂新工艺分析

2.1 井下试油压裂新工艺和应用技术介绍

2.1.1 新工艺

井下试油压裂新工艺主要两种：一是地面工艺。该工艺可实现对井下试油工作的远程开关控制，在高压环境中，技术人员可以充分利用液动阀门的两侧来完成高难度的井下试油压裂作业。而要想地面工艺取得好的效果，还需严格确保高压管的质量。二是射孔工艺。该工艺是井下试油压裂中常用的一道工艺，传统的射孔工艺是通过油管输送和水利喷射等方式进行操作，所选择的射孔器虽有不同，但其对高压油气井的控制效果不太理想，且受地质地势影响较大，在中低渗透油层中的应用具有一定不足，会出现喷射不准确等问题。经改造后，在原有操作方式基础上结合了相关测试和密封技术，极大地优化了射孔效果。此外，运用高压穿透性、大孔的射孔工艺来满足深层气井的工作需要。

2.1.2 应用技术

井下试油压裂主要是由压裂液和相关配置设备组成的，目前其技术工艺不断改善，且种类较多，主要有以下表现：第一，滑套式压裂技术。该技术的实际应用价值较高，它利用水利扩张式封闭器进行作业，具有不受油层渗透率限制的优点。第二，多裂缝投球法压裂技术。该工艺常用于有两个或两个以上压裂层段的、每层段都有较厚油层井的试油压裂，具有操作简单、用时短、效率高等优点。第三，大排量压裂技术。该工艺常用于薄层多、夹层小的压裂层段，将其中的垂直裂缝通过压裂增加层段数量，使其能够上下扩展。但该工艺的操作流程较多、实施难度较大。第四，限流法分层压裂技术。这种技术主要常用于井下厚层与薄层间的压裂，具有操作简便、压差小等优点。

2.2 新工艺的应用优势与发展前景

2.2.1 应用优势

新工艺的应用优势表现在：其一，适用范围更广、实用性更高。可以充分发挥组合优势有效打破地质地形环境的限制，对高中低等不同渗透油层开展井下试油压裂作业，尤其是在低渗透油层的试油压裂中，驱油效果非常好，实现了解堵、改造、增产目的，并带来了更高的经济与社会效益。其二，井下试油压裂新工艺的改进打破了传统单一的试油压裂模式，可根据地质环境的不同采用相应的钻井方式，有效加快了工程施工进度，并降低了对环境的不利影响，为后续采油工作的顺利开展提供了极大的便利。

2.2.2 发展前景

我国井下试油压裂新工艺在不断改进，首先是运用新式封闭隔离器构建的自动化封隔器系统，与控制开关封闭接头等相关设备进行组合，优化了管柱层的设计与配置，改善了压裂后液体和废水的返排液处理方式，并通过提高排量、适当降低砂比等手段和技术有效解决砂堵问题。其次，在压裂液方面，目前种类较多，但主要的发展方向是降低和消除自身伤害、实现节能减排。最后，结合不同的裂缝层实施相应的井下试油压裂新工艺技术，全面提升了作业效率和石油产量。目前，井下试油压裂新工艺已经可以广泛应用于低渗透油层、深油井等不同厚度的油层中，促使裂缝具备高效的导流能力，可以严格控制支撑剂的回流，通过自动化的检测技术对井下试油压裂工艺进行实时自動检测，可及时发现并解决安全隐患。从总体发展形势来看，井下试油压裂新工艺可以进一步实现解堵、改造、增产目的，满足对环境保护要求以及人们对石油资源需求，可为石油行业创造十分可观的经济、社会效益，是推动石油行业可持续绿色发展的重要技术力量。

3 结论

井下石油压裂是一项难度大、有风险的施工技术。因此为增加油井产量，还应加大其施工新工艺的研究力度，并分析和解决当前该技术在作业中的安全隐患，加强管理、降低返排液的同时强化环保，从而全面提升该技术的作业效率和质量，为顺利开展石油开采工作以及提高采油量提供保障。