不動管柱壓裂失敗原因分析及改進

馮書奎（延長油田股份有限公司井下作業工程部，陜西延安 717100）

不動管柱壓裂失敗原因分析及改進

馮書奎（延長油田股份有限公司井下作業工程部，陜西延安 717100）

試油工序銜接的緊密程度與不動管柱的壓裂技術密不可分，而保護儲層不受損害，降低井田工作的危害程度則與壓裂液對儲層的浸泡時間有關，而這些因素的改良與進步，對整個工程有著巨大的推動作用。特別是針對多層壓裂，在壓裂準備和壓裂施工過程中能夠有效縮短施工周期，具有明顯的優勢。但不動管柱壓裂失敗也會造成施工質量的降低。在本文中，所描述的主要是管柱壓裂失敗的一些原因和對其進行改進的一些方法與手段。

不動管柱；壓裂；管柱跨距；封隔器

不動管柱壓裂的優點可以實現不動管柱多層壓裂、選層壓裂一層、選層壓裂兩層及排液一體化的功能，但在工程是實施過程中由于一系列因素導致施工出現種種問題，從而會使管柱的壓裂過程失敗。本文主要從改良施工工具出發，得到減緩不動管柱壓裂失敗的方法，從而在以后的生產中具有有效的引導作用。

1 上封隔器選擇不合理

1.1 案例分析

某實際井田中，在井層、井號、井段均確定的情況下，對井田進行壓裂施工操作，在施工過程中，對壓裂第一層用壓裂液量和最高泵壓以及井田的排量均在合理的范圍之內。在該層中打入符合要求的優質石英砂和耐超級肌膠壓裂液，壓裂對應井號層后進行投桿，按規定步驟操作，套管返液，在該基礎上進行多次加壓，不超出最高壓力范圍，而之后，套管出現返液現象，壓裂操作失敗。將壓裂管從井中取出，進入井中進行檢查，發現上封隔器未坐封導致壓裂操作失敗。

1.2 現象分析

在該層施工操作過程中，出現的封隔器密封功能下降甚至是無密封作用現象，此取決于施工時所選用的封隔器類型，如Y541封隔器，該型號的封隔器在施工期初的密封效果較好，但由于施工后期，壓力的增大會導致管柱的位置移動，使封隔器向上移動，導致工程失敗。

1.3 解決措施

由于知道該現象出現的原因，便可以采用對應的措施進行修改，如：改變封隔器的類型，由于Y541封隔器沒有卡瓦裝置，從而導致封隔器位移，所以，將Y541裝置改成Y241裝置，將兩者對比，后者增加了卡瓦裝置，由于有卡瓦的支撐，封隔器不會上移，提高封隔器的密封性能。而Y241對封隔器的保障作用不僅僅體現在卡瓦裝置，與Y541相比，Y241可以更好地配合不動管柱壓裂操作，且增加了一系列組件，如：卡瓦錨定組件和錨爪組件，其作用也是保障封隔器的固定。

2 Y541封隔器介紹（以Y541一115型靜液壓封隔器為主）

2.1 主要結構特點

Y541一115型靜液壓封隔器主要由上接頭、水力錨、封隔件、外中心管4、下卡瓦、座封鎖緊機構、液缸及下接頭等部件組成，這種封隔器各主要部件的功能如下：

水力錨：承受封隔器下部壓差產生的上頂力。

封隔件：封隔封隔器的上下層位。

下卡瓦：承受封隔器上部壓差產生的下推力。

Y541一115型靜液壓封隔器具有如下特點：

2.1.1 利用靜液柱壓力座封，能確保封隔器在定向井中座封的可靠性，而且施工簡單。

2.1.2 采用鎖塊鎖緊機構，可使封隔器在座封之前鎖緊，形成一個整體，從而能避免因封隔器與套管壁摩擦及操作不當而發生誤座現象。

2.2 主要技術參數

Y541一115型靜液壓封隔器主要技術參數如下：

總長：1423mm

缸體內徑：φ50mm

缸體最大外徑：φ115mm

封隔件外徑：φ113mm

適用井深：≤3000m

工作溫度：≤120°C

工作壓力：25MPa

適用套管內徑：φ121-124mm

適用井斜：a≤45°C

3 跨距內管柱設計不合理

3.1 案例介紹

在某實際井田中，在井層、井號及井段確定的情況下，對該井層進行壓裂，最高壓力數據已知，地層破壞壓力已知，另外井號層的壓裂為壓開，對該現象進行檢查，發現是由于跨內油管的彎曲，導致投標偏離，未在指定范圍，從而導致滑套以及控制開關無法打開，因此，壓裂施工操作失敗。

3.2 現象分析：

壓裂管柱跨距較長，在施工中，下封隔器的位置上移，水力錨錨定僅在上封隔器之上，從而導致在施工過程中，無水力錨錨定的上封隔器之下的管柱，容易發生形變和扭曲。

3.3 解決措施

對管道的短接進行加厚，但不改變短接的內徑，保持短接、油管內徑的一致性，但由于進行了加厚手段，使管道的外徑有所增加，加強了油管的耐壓耐抗能力，并且，由于油管的跨距對進行壓裂施工有較大的影響，所以在符合規定的情況下，縮短油管跨距，對油管整體加厚，從而可以提高工程的成功效率。

4 施工管柱設計單一

4.1 現象分析

全通徑壓力計拖筒的實施方案是由不動管柱壓裂施工管柱的設計決定的，而在此過程中，投桿可能會被卡在拖筒上部，使滑套無法打開，項目施工失敗，所以盡可能的不要使用偏心拖筒。

4.2 解決措施

這種現象法發生不是無法避免，只要將施工管柱進行改進，使用改進后的管柱來進行壓裂過程的操作。

5 結語

隨著科學技術的進步，一切工程手段都在更新，對生產效率和安全保障有了很大的提高。井下工作是一項危險度高的工作，但隨著不動管柱壓裂工藝的出現，工人井下作業次數減少，使一些較危險的工程事故發生概率降低，減輕工程強度，使試油工序能更加緊密的結合。

［1］高輝.不動管柱壓裂失敗原因分析及改進［J］.中國石油和化工標準與質量，2013，03：49.

［2］孫孝臣.不動管柱壓裂技術的改進［J］.科技致富向導，2013，33：275.

［3］楊成立.不動管柱多層一次壓裂技術研究與應用［D］.東北石油大學，2014.

［4］王宏坤.不動管柱兩層壓裂及排液一體化技術研究［D］.大慶石油學院，2007.