MaHW6004井泵送橋塞射孔聯作復雜情況處理

許得祿 魏拓 張辭 曾誠 景江 吳殿榮

1.中國石油西部鉆探工程有限公司井下作業公司；2.中國石油新疆油田公司鳳城油田作業區

隨著國內頁巖氣、致密油的開發，在水平井施工中，泵送橋塞射孔分段壓裂工藝的開發模式得到廣泛應用，與常規改造模式相比，它具有可無限級分段、裂縫起裂位置明確、一次性形成多條裂縫，進行大規模壓裂改造等優點［1-5］。新疆油田瑪18井區百口泉組T1b1儲層平均孔隙度為10.18%，平均滲透率為7.56 mD，油層孔隙度平均為10.75%，油層平均滲透率為11.6 mD，屬低孔隙、低滲透性的儲集層，泵送橋塞射孔分段壓裂工藝在該區塊得到了廣泛應用，但在施工中也出現了一些問題，對施工造成了影響，因此如何防范問題的出現并在出現問題后迅速解決顯得尤為重要。以MaHW6004井的施工情況為例，就泵送橋塞射孔分段壓裂工藝進行探討。

1 基本井況

MaHW6004井于2015年12月完鉆，完鉆井深5043 m，垂深3909.47 m；A點斜深4105.00 m，垂深3908.23 m，井斜92.58°；B點斜深5043 m，垂深3909.47 m，井斜90.50°；最大井斜93.19°位于井深3595.0 m處，水平段長938.0 m；固井質量合格，采用滑溜水和有機硼胍膠壓裂液（凍膠）體系，前置液則采用了降阻性能良好的滑溜水造縫（排量10 m3/min時降阻率達到75%左右），用有機硼胍膠壓裂液體系攜砂，根據儲層特性，選用20～40目中等粒徑陶粒作為主支撐劑。套管數據見表1。

表1 MaHW6004井套管數據Table 1 Casing data of the well MaHW6004

為了檢測該井橋塞點火坐封、射孔彈起爆震動信號、裂縫起裂位置及走向，在鄰井MaHW6229井內下入微地震檢測儀，實時指導并調整壓裂施工參數，如圖1、圖2所示。

2 工藝過程及工具組合

2.1 工藝流程

圖1 MaHW6004井微地震檢測平面Fig. 1 Microseismic detection plane view of the well MaHW6004

圖2 MaHW6004井微地震檢測俯視Fig. 2 Microseismic detection top view of the well MaHW6004

泵送橋塞射孔分段壓裂工藝適用于套管固井完井的水平井分段壓裂，其工藝過程為：連續油管通井、刮管，確保井筒內干凈、通暢；連續油管傳輸，進行第1段射孔；套管壓裂第1段；通過電纜下入射孔槍+橋塞聯作管串，過造斜段后泵入液體將工具串推送到位，點火坐封橋塞，上提電纜至射孔位置射孔，起出電纜和射孔槍，套管壓裂第2段（投球式橋塞在壓裂前先投球隔離下層）；重復上述橋塞坐封、射孔、壓裂過程，依次完成后續井段壓裂；各段壓裂完成后，用連續油管鉆掉橋塞進行排液、試氣［6-7］。

2.2 橋塞坐封工具及橋塞性能參數

2.2.1 射孔槍串結構一橋兩簇（自上而下） 電纜頭+磁定位儀+配重1+配重2+滾輪接頭+多級點火頭+射孔槍2+多級點火裝置+射孔槍1+多級點火裝置+橋塞點火頭+10#貝殼橋塞坐封工具+復合橋塞，具體數據見表2。

表2 射孔槍串結構（一橋兩簇）Table 2 Structure of perforating gun string (one bridge and two clusters)

2.2.2 橋塞設計分為13段進行壓裂改造 現場使用了Prodrill橋塞9個和Langstar橋塞5個。2種橋塞都是由復合材料制成，橋塞材質輕。易鉆，耐壓70 MPa，耐溫121 ℃，Prodrill橋塞為投球式橋塞，投球直徑42.9 mm；Langstar橋塞為球籠式橋塞，不需要投球。見表3。

表3 不同橋塞型號的相關參數Table 3 Relevant parameters for different bridge plug types

3 存在的問題及對策

MaHW6004井施工共用時38 d，正常施工時間11 d，處理橋塞未丟手及橋塞下移等故障問題27 d。出現的主要問題為：橋塞點火坐封后未丟手1次，橋塞下移3次，砂堵1次，下橋塞遇阻1次。

3.1 橋塞點火坐封后未丟手

（1）問題描述：第一級壓裂施工結束后，泵送橋塞至預定位置4935 m坐封，上提電纜，張力較高，橋塞未能丟手。

（2）可能原因分析：坐封工具活塞兩端因面積不一致造成上下壓力不平衡；火藥桶未能充分燃燒，導致橋塞坐封不嚴或坐封后不能順利丟手；銷釘設置存在誤差，導致剪切力不夠無法丟手［7］。

（3）處理措施：大修作業隊進行穿心打撈，下?73 mm外加厚油管尾帶穿心打撈筒至3618 m遇阻，洗井一周，提出油管，帶出3618 m電纜；下?73 mm內加厚油管+?60.3 mm正扣鉆桿尾帶?97 mm外鉤至3652 m打撈出井內剩余電纜1259 m，電纜尾部顯示為電纜弱點處斷脫，魚頂位置為4877.61 m；放棄打撈，變更后續橋塞及射孔位置，將13級壓裂改為12級。

（4）預防措施：根據地層壓力計算坐封工具在橋塞點火坐封、丟手中所需推力大小，選擇火藥類型。

3.2 橋塞發生下移

（1）問題描述：該井在下入第5級橋塞坐封后，射孔正常，采用0.7～2.8 m3/min的排量送球，泵入液量2.2 m3時，球到位，壓力由33 MPa上升至51 MPa，繼續泵入滑流水至41 m3時，壓力由51 MPa降到41 MPa，波動20 s后升到44 MPa后穩定，停泵。分析認為橋塞發生下移，然后通過連續油管進一步驗證橋塞由原坐封位置4655 m下移至4684 m，導致泵送液體進入第4段；第4級橋塞坐封在4725 m，該段第1簇射孔位置為4704.5～4705.5 m，第2簇射孔位置為4674.5～4675.5 m，第5級橋塞下移至第4級第1簇和第2簇之間。

（2）原因分析：選用橋塞時未考慮橋塞與套管鋼級的適應性，?127 mm的TP125V套管的洛氏硬度在31.2～35.6 HRC，其Prodrill橋塞卡瓦硬度50 HRC，不能與套管進行有效咬合，應選用橋塞的卡瓦硬度大于套管硬度20HRC以上，才可以保證橋塞無位移。

（3）處理措施：將橋塞位置變更至4645 m，繼續采用泵送橋塞方式，重新下橋塞，送球后壓力正常，然后進行第五級壓裂。該井在后期下入第6級、第7級橋塞坐封后，仍然出現第5級橋塞下移的施工現象，通過下入第2橋塞后完成了后續壓裂施工。為防止再次出現橋塞下移，從第8級開始，將現場使用的Prodrill橋塞更換Langstar球籠式橋塞，經現場壓裂及微地震信號檢測驗證，橋塞坐封良好，如圖3、圖4所示。

圖3 MaHW6004井第八級微地震檢測平面Fig. 3 The 8th level microseismic detection plane view for the well MAHW6004

圖4 MaHW6004井第八級微地震檢測俯視Fig. 4 The 8th level microseismic detection top view for the well MAHW6004

（4）預防措施：下入的橋塞應考慮與套管鋼級的適應性；送球過程中注意觀察壓力變化，發現橋塞下移及時分析原因，采取措施，防止上一級壓裂層位被重復壓裂。

3.3 砂堵

（1）問題描述：第7級壓裂施工，注入前置液，排量7 m3/min，施工壓力77 MPa，為降低施工壓力，注入井液量100 m3時開始加入砂比2%的段塞（70/140目陶粒0.5 m3），前置液入井液量153 m3時壓力直線上升，超過限壓85 MPa，發生砂堵，后經多次放噴、試擠壓力不降，停止施工。

（2）原因分析：前置液施工曲線中沒有破裂特征，表現出非常強的塑性變形特征，主裂縫形成困難。通過計算，2%砂比的段塞剛進入地層即發生砂堵，說明形成的裂縫非常狹窄，不具備進砂條件。

（3）處理措施：下連續油管尾帶沖砂工具，用45 m3滑流水以0.16～0.20 m3/min的排量進行正循環沖砂，沖砂結束后，分別以1.3 m3/min、0.67 m3/min、3.0 m3/min的排量試擠3次，施工壓力由87 MPa降至67 MPa，確認擠通地層，進行第7級主壓裂成功。

（4）預防措施：前置液階段壓力高，多次用滑流水試擠，地層未壓開顯示時，不要進行加砂。施工過程中，盡量使用凍膠攜砂。

3.4 下橋塞遇阻

（1）問題描述：在泵入第10級橋塞及坐封工具至4010 m處遇阻（設計位置4327 m）。

（2）原因分析：第9級壓裂完成后注入的頂替液，未將水平段的支撐劑全部頂替至地層。

（3）處理措施：提出井內橋塞及坐封工具，用凍膠10 m3+滑溜水37 m3以8 m3/min的排量對整個水平段進行了清理，將所有殘留的支撐劑擠入地層中。然后重新下入橋塞及坐封工具至預定位置，坐封、射孔正常。

（4）預防措施：壓裂施工的頂替階段，先用凍膠10～15 m3，再用滑流水頂替凍膠全部進入地層，確保井筒內無支撐劑殘留。

4 認識及建議

（1）下入的橋塞應考慮與套管鋼級的適應性并進行室內試驗，確保橋塞坐封后無位移。

（2）壓裂后的頂替過程排量應平穩，用凍膠10～15 m3后用滑流水將凍膠全部頂替進入地層，確保井筒內無殘留的壓裂支撐劑。若壓裂過程中發生砂堵后應及時返排，多次試擠，仍不成功可下連續油管進行沖砂洗井。在泵送橋塞過程中如果出現遇阻現象，則提出電纜及工具，沖洗井筒后方可再次泵送橋塞。

（3）采用井下微地震監測可以有效監測到橋塞點火坐封及射孔彈起爆震動信號，并能檢測到裂縫起裂位置及走向，為壓裂施工提供了基礎數據資料，后期可以繼續使用。