水力壓裂施工中卡鉆事故分析

1、目錄 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 摘要2 HYPERLINK l bookmark11 o Current Document 一、卡鉆事故分類及原因 2 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 二、實(shí)例分析5 HYPERLINK l bookmark34 o Current Document 三、水力壓裂卡鉆事故統(tǒng)計(jì)分析6 HYPERLINK l bookmark41 o Current Document 四、總結(jié)及認(rèn)識(shí)8參考文獻(xiàn)9摘要水力壓裂是低滲油田儲(chǔ)層改造的基本工

2、藝技術(shù)，通過(guò)水力壓 裂能夠明顯提高滲流空隙、單井產(chǎn)量和最終采收率，為油田高產(chǎn) 穩(wěn)產(chǎn)做出了突出貢獻(xiàn)，但是我們?cè)趩尉┕r(shí)，水利壓裂之后經(jīng) 常會(huì)遇到管柱活動(dòng)不開(kāi)的問(wèn)題，發(fā)生各種卡鉆事故，卡鉆事故是 整個(gè)試油過(guò)程中較為常見(jiàn)的事故之一，卡鉆事故會(huì)使油水井的生 產(chǎn)不能正常進(jìn)行，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)使油水井報(bào)廢，給油田的生產(chǎn)和經(jīng) 濟(jì)造成重大損失。那么造成管柱活動(dòng)不開(kāi)發(fā)生卡鉆事故的原因有 哪些呢？本文主要通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)過(guò)程中出現(xiàn)的水力壓裂卡鉆事故 進(jìn)行分析研究，總結(jié)出常規(guī)水力壓裂卡鉆事故預(yù)防與處理基本工 藝措施。關(guān)鍵字：水力壓裂；活動(dòng)管柱；卡鉆事故；處理；一、 卡鉆事故分類及原因活動(dòng)管柱是壓裂作業(yè)中的一項(xiàng)重要工序，它的

3、快慢直接影響 到作業(yè)和壓裂的進(jìn)度，同時(shí)也關(guān)系到施工的效益，所以如何預(yù)防 活動(dòng)管柱不開(kāi)，發(fā)生卡鉆事故是非常關(guān)鍵的。在水力壓裂施工過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)發(fā)生管柱活動(dòng)困難，發(fā)生卡 鉆事故的現(xiàn)象，原因很多，但主要分為以下兩種類型： 1、封隔器卡鉆封隔器在高壓作用下膠筒不收縮，而導(dǎo)致封隔器不解封正常情況下，在壓裂結(jié)束后，會(huì)看到套壓表的套壓明顯上升， 這表明封隔器已經(jīng)解封，壓裂層位的壓力已經(jīng)傳到井口，這時(shí)候 管柱就很容易活動(dòng)開(kāi)。如果封隔器的質(zhì)量不好或在壓裂結(jié)束后封 隔器的膠筒不收縮，這樣會(huì)給活動(dòng)管柱帶來(lái)很大的困難。出現(xiàn)這 種情況，如果多次活動(dòng)不開(kāi)，我們應(yīng)采取平衡套壓的方法，使封 隔器膠筒上下壓力趨于相近，迫使封隔

4、器收縮。封隔器的水嘴被堵死，導(dǎo)致封隔器不收在施工時(shí)曾遇到過(guò)這種情況:在壓完兩層后，準(zhǔn)備上提管柱壓第 三層時(shí)，上提管柱過(guò)程中遇到困難，當(dāng)時(shí)套壓也比較高，可是封 隔器就是不收縮。后來(lái)，重新連接好了壓裂管柱，正向大排量向 地層注入壓裂液，然后停泵，瞬間憋放，再活動(dòng)管柱，結(jié)果很快 就活動(dòng)開(kāi)了 ,這種方法是將封隔器水嘴的堵塞物在憋放過(guò)程中排 出，使膠筒內(nèi)的壓力釋放，封隔器收縮。封隔器膠筒不收縮，造成管柱被卡住膠筒彈性小、擴(kuò)張收縮能力差，使膠筒脹開(kāi)后不收縮，我們 在中區(qū)井施工中最常用的是K344114水利擴(kuò)張式封隔器。在一 年的施工井中，大概有4-5% 口井是封隔器膠筒不收縮造成的不好 活動(dòng)管柱。膠筒內(nèi)的

5、防砂網(wǎng)不防砂，使壓裂砂進(jìn)入膠筒內(nèi)，阻礙了膠筒 的收縮。(4)封隔器發(fā)生塑性變形，管柱活動(dòng)不開(kāi)普通封隔器的承受壓力一般在40MPa左右，當(dāng)壓力持續(xù)偏高 或在瞬間壓力過(guò)高時(shí)，有可能使封隔器內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，產(chǎn)生 塑性變形，使其活動(dòng)受阻。為了減少這種現(xiàn)象的發(fā)生，除選用質(zhì) 量好的封隔器之外，在施工過(guò)程中要控制施工壓力，在封隔器能 承受的壓力范圍內(nèi)施工。2、砂卡管柱造成管柱活動(dòng)不開(kāi)砂卡管柱是我們施工中經(jīng)常遇到的事，這是工程事故井中常見(jiàn) 的原因之一，砂卡管柱的原因主要有以下幾種：（1）替擠過(guò)程中，由于替擠量不足,使管柱中壓裂砂未全部替入 地層，從而形成沉砂：此類沉砂現(xiàn)象屬于人為造成，所以減少或 避免此類事

6、故發(fā)生的根本就是在于技術(shù)操作人員本身，要求是在 替擠過(guò)程中必須嚴(yán)、細(xì)、準(zhǔn)，做到不超不少。（2）加砂過(guò)程中因井口設(shè)備或地面管匯破裂停止施工，也可能 造成沉砂：在加砂過(guò)程中如果井口設(shè)備或地面管匯破裂，必須緊 急停車更換，支撐劑在管柱內(nèi)沉積，如果不及時(shí)起車就會(huì)造成沉 砂。此類沉砂現(xiàn)象屬于高壓部件質(zhì)量問(wèn)題引起，所以在壓前的準(zhǔn) 備過(guò)程中，必須進(jìn)行嚴(yán)格的檢查、試壓，不能麻痹大意。（3）壓裂施工過(guò)程中，由于設(shè)備原因而引起的沉砂：由于壓 裂液成膠不好或排量低，支撐劑會(huì)沉在混砂車出口的管道中，重 新起車時(shí)，如循環(huán)不凈，支撐劑就會(huì)被帶入管柱中，這時(shí)由于剛 起車沒(méi)有壓開(kāi)裂縫，支撐劑堆積在噴砂器和油套環(huán)空中，形成沉

7、砂。因此壓前做好循環(huán)，將會(huì)避免這種現(xiàn)象的發(fā)生。（4）壓裂時(shí)套竄出砂：壓裂施工中由于地層竄槽或封隔器壞, 攜砂液從油套環(huán)形空間上竄，使支撐劑沉落到最上級(jí)封隔器上， 導(dǎo)致上封隔器被砂埋，而使管柱活動(dòng)不開(kāi)。目前薄夾層井壓裂施 工很多，在加砂過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)套壓持續(xù)升高，打開(kāi)套管閘門，套 管溢流越來(lái)越大，此時(shí)判斷是地層竄槽，應(yīng)立刻停砂替擠，當(dāng)套 管內(nèi)無(wú)壓裂砂后，活動(dòng)并上提管柱。如果地層上竄，沒(méi)能得到正 確及時(shí)的處理，管柱被沉砂埋死，將給施工帶來(lái)極大的不便，嚴(yán) 重的可能發(fā)生工程事故。在施工過(guò)程中一旦確認(rèn)是地層竄槽，則 應(yīng)立即停砂，進(jìn)行替擠。二、實(shí)例分析實(shí)例一：高135-23井(1 )基本情況高135-23井

8、位于陜西省安塞縣王窯鄉(xiāng)，是鄂爾多斯陜北斜坡 上的一口采油井，井深1977.50米，施工層位長(zhǎng)1012-2、長(zhǎng)612， 厚度分別為7.0米、3.0米，加砂量分別為30.0m3、15.0 m3，我 機(jī)組對(duì)長(zhǎng)1012-2壓裂抽汲合格后對(duì)長(zhǎng)612進(jìn)行上試，采用雙封選壓 的方式進(jìn)行壓裂，加砂15.0 m3，壓后上提管柱過(guò)程中在正常懸重 下原鉆具只能上提0.6m，加1.0m短節(jié)后只能下放0.83m，在前 期的試油過(guò)程中并未有物體落入井中，通洗井過(guò)程中也未發(fā)現(xiàn)套 管有所變形?？ㄣ@事故的原因主要有以下幾點(diǎn)：油井生產(chǎn)過(guò)程中，油層砂子隨著油流進(jìn)入套管，逐漸沉淀 而使砂面上升，埋住封隔器或一部分油管造成卡鉆。沖砂時(shí)

9、泵的排量不足，使液體上返速度過(guò)小,不足以將砂子 帶到地面上來(lái)，停泵期間砂子下沉造成卡鉆。壓裂時(shí)油管下的太深，含砂比過(guò)大，排量過(guò)小，壓裂后放 壓過(guò)猛等造成卡鉆。封隔器未能完全解封針對(duì)此次事故經(jīng)過(guò)討論分析確定此次卡鉆事故主要是因?yàn)榉?隔器未完全解封造成的，初期決定采用活動(dòng)管柱的方法解卡，在 活動(dòng)管柱多次后，未能解卡成功。在進(jìn)行解卡作業(yè)前有一崗、司 鉆、副司鉆對(duì)井架、設(shè)備、繃?yán)K、滑輪等各部分的安全情況進(jìn)行了全面的檢查，確保無(wú)不安全因素后由司鉆大力提拉管柱20次,最高拉力達(dá)45KN，沒(méi)有解卡跡象。經(jīng)過(guò)討論分析后決定采用震擊 解卡法解卡，最高拉力達(dá)48KN，解卡成功。實(shí)例二：高平6井高平6井，（1）分析

10、原壓裂時(shí)封隔器密封不嚴(yán)，導(dǎo)致套管泄壓，在地層壓力的作用下，壓裂砂返到套管中造成砂卡管柱。發(fā)現(xiàn)竄槽后沒(méi)有及時(shí)采取正確的措施：大排量將套管中的砂子替出。套管虧空，壓裂之前井筒沒(méi)有灌滿清水、壓裂時(shí)加砂提前 了，這導(dǎo)致井口無(wú)法監(jiān)控套壓，造成事故的產(chǎn)生。（2）預(yù)防辦法：壓裂時(shí)，封隔器必須密封，裝好套壓表井筒必須灌滿清水。井上有技術(shù)人員盯在現(xiàn)場(chǎng)，以應(yīng)急突發(fā)事件。竄槽后套管要不然就不打開(kāi)，要打開(kāi)就不要關(guān)，并立即將 砂替出。水力壓裂卡鉆事故統(tǒng)計(jì)分析2005年至2006年我公司實(shí)施試油壓裂124 口共計(jì)127層， 先后出現(xiàn)水力壓裂卡鉆事故19次，其具體情況統(tǒng)計(jì)如下表所示：2005-2006年水力壓裂卡鉆事故處理

11、基本情況統(tǒng)計(jì)表序號(hào)井號(hào)鉆具組合砂比放噴方式卡鉆表象處理方式1X5-013直咀子+調(diào)整壓裂油管+K344-114封隔器+1根油管+K34 4 114 封隔器+KFZ11水力錨+壓裂油管至井口45%針型閥控制放噴反洗井循環(huán)不通憋壓20Mpa、活動(dòng)解卡2X3-4球座+K344-94封隔器+導(dǎo)壓噴砂器+油管+K344-94封隔器+水力錨+壓裂油管至井口38%針型閥控制放噴反洗井循環(huán)通活動(dòng)解卡3H19-16球座+K344-94封隔器+導(dǎo)壓噴砂器+油管+K344-95封隔器+水力錨+壓裂油管至井口34.4%針型閥控制放噴反洗井循環(huán)通活動(dòng)解卡4*2球座+K344-94封隔器+導(dǎo)壓噴砂器+油管+K344-95

12、封隔器+水力錨+壓裂油管至井口24.5%針型閥控制放噴反洗井循環(huán)通活動(dòng)解卡5堡18-47直咀子+調(diào)整壓裂油管+K344-114封隔器+1根油管+K344T14封隔器+KFZT1水力錨+壓裂油管至井口35%針型閥控制放噴反洗井循環(huán)不通憋壓20Mpa、活動(dòng)解卡6X14-27直咀子+調(diào)整壓裂油管+K344-114封隔器+KFZ-114水力錨+ 壓裂油管至井口34.10%針型閥控制放噴抽汲鉆具分層求產(chǎn)，Y211封隔器卡鉆7* 18球座+K344-94封隔器+壓裂測(cè)試儀+導(dǎo)壓噴砂器+油管 +K344 95封隔器+水力錨+壓裂油管至井口26%針型閥控制放噴反洗井循環(huán)通活動(dòng)解卡、倒扣8*49球座+K344-

13、94封隔器+導(dǎo)壓噴砂器+油管+K344-95封隔器+水力錨+壓裂油管至井口21%閘門控制放噴反洗井循環(huán)不通憋壓20Mpa、活動(dòng)解卡9* 104球座+K344-94封隔器+導(dǎo)壓噴砂器+油管+K344-95封隔器+水力錨+壓裂油管至井口24%閘門控制放噴反洗井循環(huán)不通憋壓21Mpa、活動(dòng)解卡10* 102球座+K344-94封隔器+導(dǎo)壓噴砂器+油管+K344-95封隔器+水力錨+壓裂油管至井口27%閘門控制放噴反洗井循環(huán)不通憋壓20Mpa、活動(dòng)解卡11*20-7* J1山 J-i-i-）山 |_ 1 J 球座+K344-94封隔器+導(dǎo)壓噴砂器+油管+K344-95封隔器+水力錨+壓裂油管至井口34

14、%閘門控制放噴反洗井循環(huán)不通憋壓20Mpa、活動(dòng)解卡、倒 扣12X7 - 3* J1山 J-i-i-）山 |_ 1 J 直咀子+調(diào)整壓裂油管+K344-114封隔器+KFZ-114水力錨+ 壓裂油管至井口34.4%針型閥控制放噴反洗井循環(huán)不通憋壓20Mpa、活動(dòng)解卡13H5-21直咀子+調(diào)整壓裂油管+K344-114封隔器+KFZ-114水力錨+ 壓裂油管至井口34%針型閥控制放噴反洗井循環(huán)不通憋壓20Mpa、活動(dòng)解卡14W37 -027直咀子+調(diào)整壓裂油管+K344-114封隔器+KFZ-114水力錨+壓裂油管至井口20%針型閥控制放噴反洗井循環(huán)不通憋壓20Mpa、活動(dòng)解卡15杏 5-010

15、直咀子+調(diào)整壓裂油管+K344-114封隔器+KFZ-114水力錨+壓裂油管至井口26%針型閥控制放噴反洗井循環(huán)不通憋壓20Mpa、活動(dòng)解卡16杏 6-08直咀子+調(diào)整壓裂油管+K344-114封隔器+KFZ-114水力錨+ 壓裂油管至井口26%針型閥控制放噴反洗井循環(huán)不通憋壓20Mpa、活動(dòng)解卡17譚 15-14nlx./M 11 _1_ / I 口直咀子+調(diào)整壓裂油管+K344-114封隔器+KFZ-115水力錨+壓裂油管至井口針型閥控制放噴反洗井循環(huán)不通憋壓20Mpa、活動(dòng)解卡18東 64-17直咀子+調(diào)整壓裂油管+K344-114封隔器+KFZ-114水力錨+ 壓裂油管至井口30%針型

16、閥控制放噴反洗井循環(huán)不通憋壓20Mpa、活動(dòng)解卡19塞側(cè)6-3直咀子+調(diào)整壓裂油管+K344-114封隔器+KFZ-114水力錨+壓裂油管至井口29%針型閥控制放噴反洗井循環(huán)不通憋壓20Mpa、活動(dòng)解卡從上表可以看出，按照水力壓裂后發(fā)生卡鉆事故的原因分類， 壓裂過(guò)程中由于人工加砂，砂比控制不平穩(wěn)造成卡鉆10 口；雙封 選壓下封隔器砂卡2 口；封隔器質(zhì)量不合格造成砂卡3 口；鉆具組 合不合理引起的卡鉆1 口；控制放噴速度過(guò)快引起砂埋管柱3 口。根據(jù)以上歸類統(tǒng)計(jì)分析可以看出，引起卡鉆的原因雖然很多而 且比較復(fù)雜，但其歸根基本上都是由于砂卡造成的，造成砂卡的主 要原因主要有以下幾種：壓裂鉆具組合不合

17、理；壓裂油管下得過(guò)深；壓裂時(shí)含砂比過(guò)大，排量過(guò)小，加砂過(guò)程不平穩(wěn)；壓裂后放壓過(guò)猛，造成地層吐砂嚴(yán)重。五、總結(jié)及認(rèn)識(shí)通過(guò)對(duì)水力壓裂后管柱活動(dòng)不開(kāi)，發(fā)生卡鉆事故原因的分析以 及處理方法的討論學(xué)習(xí)，使我自己對(duì)卡鉆有了更加明確的認(rèn)識(shí)，為 了在以后工程施工中減少以上事故在自己機(jī)組發(fā)生的概率，提高一 次施工的成功率，我認(rèn)為在以后的施工中應(yīng)該特別注意以下幾點(diǎn)：1、對(duì)水力壓裂設(shè)計(jì)嚴(yán)格審核，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)施工，避免出現(xiàn)壓裂 鉆具組合方面的錯(cuò)誤。2、壓裂液配制符合設(shè)計(jì)要求，壓裂加砂平穩(wěn)，盡可能避免砂堵， 引起壓力較大幅度變化；加砂完畢后一定要及時(shí)的關(guān)閉套放閘 門，以避免封隔器解封后，砂粒從套放返出卡住封隔器。3、壓裂后使用油嘴控制放噴，放噴不宜過(guò)猛，以避免地層快速吐 砂。4、壓裂施工后的放噴工作中一定要控制放噴速度，嚴(yán)禁無(wú)控制放 噴造成砂子沉積而導(dǎo)致卡鉆；5、壓裂施工后一定要和壓裂隊(duì)進(jìn)行一次施工交底，明確作業(yè)中可 能存在的問(wèn)題，