压裂知识(知识讲座)

一、压裂管柱活动困难的原因分析活动管柱是压裂作业中的一项重要工序，它的快慢直接影响到作业和压裂的进度，同时也关系到施工的效益，所以如何预防和处理管柱活动不开是非常关键的。

在压裂施工过程中，经常会发生管柱活动困难的现象，原因很多，但主要分为以下六种类型：1、封隔器质量不好在高压作用下胶筒不收缩，而导致封隔器不解封封隔器质量的好坏直接影响到活动管柱的难易程度。

正常情况下，在压裂结束后，会看到套压表的套压明显上升，这说明封隔器已经解封，压裂层位的压力已经传到井口，这时候管柱就很容易活动开。

如果封隔器的质量不好或在压裂结束后封隔器的胶筒不收缩，这样会给活动管柱带来很大的困难。

出现这种情况，如果屡次活动不开，我们应采取平衡套压的方法，使封隔器胶筒上下压力趋于相近，迫使封隔器收缩。

2、封隔器的水嘴被堵死，导致封隔器不收在施工时曾遇到过这种情况。

在压完两层后，准备上提管柱压第三层时，上提管柱过程中遇到困难，当时套压也比拟高，可是封隔器就是不收缩。

后来，重新连接好了压裂管柱，正向大排量向地层注入压裂液，然后停泵，瞬间憋放，再活动管柱，结果很快就活动开了。

这种方法是将封隔器水嘴的堵塞物在憋放过程中排出，使胶筒内的压力释放，封隔器收缩。

3、地层窜槽导致管柱活动不开压裂施工中由于地层窜槽或封隔器坏，携砂液从油套环形空间上窜，使支撑剂沉落到最上级封隔器上，导致上封隔器被砂埋，而使管柱活动不开。

目前薄夹层井压裂施工很多，在加砂过程中，发现套压持续升高，翻开套管闸门，套管溢流越来越大，此时判断是地层窜槽，应立刻停砂替挤，当套管内无压裂砂后，活动并上提管柱。

如果地层上窜，没能得到正确及时的处理，管柱被沉砂埋死，将给施工带来极大的不便，严重的可能发生工程事故。

在施工过程中一旦确认是地层窜槽，那么应立即停砂，进行替挤，防止出现更大的经济损失。

4、封隔器发生塑性变形，管柱活动不开普通封隔器的承受压力一般在40MPa左右，当压力持续偏高或在瞬间压力过高时，有可能使封隔器内部结构发生变化，产生塑性变形，使其活动受阻。

为了减少这种现象的发生，除选用质量好的封隔器之外，在施工过程中要控制施工压力，在封隔器能承受的压力范围内施工。

5、作业施工过程中，油套环形空间掉下落物卡住封隔器，导致管柱活动不开。

因此在作业施工过程中，我们应该严细认真，文明施工，这种事故是完全可以防止。

6、套管变形，导致管柱活动不开在下压裂管柱施工过程中，套管无遇阻现象，但在起压裂管柱时，套管变形，这种现象也时有发生。

管柱活动不开的原因有很多，只要我们提前预防，正确处理，将会减少工程事故的发生。

二、沉砂的原因分析沉砂就是在压裂施工中由于机械设备故障、下井原材料、工具质量不过关或人为操作不当等原因引起的压裂管柱内或油套环形空间内填砂。

下面我们主要通过现场施工来分析沉砂的形成原因，了解如何预防和防止此类事故的发生。

1、替挤过程中，由于替挤量缺乏,使管柱中压裂砂未全部替入地层，从而形成沉砂。

此类沉砂现象属于人为造成，所以减少或防止此类事故发生的根本就是在于技术操作人员本身，要求是在替挤过程中必须严、细、准，做到不超不少。

2、加砂过程中因井口设备或地面管汇破裂停止施工，也可能造成沉砂。

在加砂过程中如果井口设备或地面管汇破裂，必须紧急停车更换，支撑剂在管柱内沉积，如果不及时起车就会造成沉砂。

此类沉砂现象属于高压部件质量问题引起，所以在压前的准备过程中，必须进行严格的检查、试压，不能麻痹大意。

3、压裂施工过程中，由于设备原因而引起的沉砂由于压裂液成胶不好或排量低，支撑剂会沉在混砂车出口的管道中，重新起车时，如循环不净，支撑剂就会被带入管柱中，这时由于刚起车没有压开裂缝，支撑剂堆积在喷砂器和油套环空中，形成沉砂。

因此压前做好循环，将会防止这种现象的发生。

4、压后上提时喷砂器被打坏，返排时造成沉砂。

压裂施工后，需要关井扩散压力，如果扩散时间不够，压裂液没有破胶，或是地层没有闭合，在返排过程中，地层就会吐砂，如果此时喷砂器凡尔罩被打坏，所吐出的支撑剂将会从喷砂器进入油管，当压力平衡后迅速沉积在压裂管柱内，造成沉砂。

因此保证扩散时间是减少此类事故发生的关键。

三、压裂施工一般包括以下工序：循环、试压、试挤、压裂、加砂、替挤和活动管柱。

特殊情况下需要参加酸预处理、小型压裂测试、压后压降监测等工序。

1、循环逐台启动压裂车，用清水做循环液，循环地面压裂流程管线，循环路线从储液罐出来，入混砂池，经泵送进压裂车，再经压裂泵的作用从高压管汇进入回收罐。

循环时单车泵的排量不低于1 m3/min，时间不少于30s。

循环的目的是检查压裂车组设备性能，保证地面压裂流程管线畅通。

循环前一定关闭井口阀门，防止地面管线中的脏物进入压裂管柱污染油层或造成工程事故。

2、试压缓慢平稳启动压裂车高压泵，对井口阀门以上的设备和地面压裂流程管线进行承高压性能试验，试验压力为预测泵压的1.2-1.5倍，稳压5min，各承压部件不刺不漏，压力不降为合格。

3、试挤翻开井口阀门，关闭循环放空阀门，逐台启动压裂车，按压裂施工设计规定的试挤排量，将压裂液试挤入油层，压力由低到高压至稳定为止。

目的是检查井下管柱及井下工具情况，检查欲压裂层位的吸水能力，如实际试挤压力和排量能够稳定在压裂施工设计规定的试挤压力和排量范围内，证明欲压裂层位的吸水能力能够满足压裂施工要求。

4、压裂试挤正常后，逐台启动压裂车，以高压大排量向井内持续挤入前置液，使压裂层位形成裂缝并向前延伸。

判断裂缝是否形成主要根据压裂施工曲线。

该曲线是压裂时试挤、压裂、加砂和替挤四个主要过程中的泵压、排量、混砂比随时间的变化曲线。

油层破裂时的瞬时，破裂压力与该地层的深度的比值，反映油层破裂的难易程度，称为压裂破裂梯度。

当工作压力到达管柱最高承压不能压开欲压裂层位时，应停泵，翻开循环放空阀门放空，进行原因分析，确定下步措施。

5、加砂油层裂缝形成，泵压及排量稳定后便可加砂，按照压裂施工要求分段控制好混砂比，混砂比要逐渐增大，且加砂要均匀，加砂过程要保持压裂设备的性能始终处于良好的工作状态，不能中途停泵，要保持加砂的连续性，加砂压力要平稳，最高工作压力不超过管柱的最高承压，加砂排量按设计要求进行，保持稳定，不准随意升降。

6、替挤完成加砂后，翻开混砂车的替挤旁通流程，向井内注入替挤液，将携砂液替挤到油层裂缝中去，替挤液量严格执行施工设计，严禁超量替挤。

7、关井扩散压力压裂施工完后，应关闭井口所有进出口阀门，等待压裂液的破胶、滤失及裂缝的闭合，防止支撑剂随高粘液体返出裂缝，造成裂缝口铺砂浓度过低，压力扩散时间不少于压裂液破胶时间。

在使用快速破胶压裂液时，可以在压裂液破胶之后，使用小喷嘴防喷，促进裂缝闭合，提高返排，减少二次污染，提高导流能力。

8、活动管柱活动管柱时，上提速度控制在0.5m/min以内，指重表显示的管柱悬重正常前方可转入下步工序。

四、压后作业压后按设计要求探砂面、起出压裂管柱，完井到达投产要求。

五、施工中常见问题及处理方法压裂施工过程中经常出现压不开、压窜、砂堵、砂卡、刺漏等事故。

在压裂过程中可以利用井口泵注压力、套管压力、注入排量、砂液密度的变化以及压裂液排量的记录曲线，做出准确的判断，正确地指导下步施工。

1、压不开主要表现为压力随注入量的增加急速上升，并且很快到达施工压力上限，应立即停车，放弃压裂。

压不开的原因主要有以下几点：1〕井筒与地层连通性不好。

如射孔质量有问题，射孔弹没有穿透套管或水泥环，孔眼被污染等。

2〕压裂管柱堵塞、井下工具质量有问题或管柱深度下错。

3〕地层致密或堵塞严重，吸液能力差。

2、压窜压窜主要发生在油管泵注压裂施工过程中。

在排量不变的情况下，泵压突然大幅下降，套压升高，说明裂缝延伸过程中有窜槽迹象发生。

产生的主要原因有：1〕隔层较薄，强度缺乏以承当油层压裂时高压作用下与隔层产生的巨大压差，裂缝窜，劈开隔层。

2〕固井质量差，水泥环胶结不好，压裂时窜。

3〕封隔器胶筒质量差，压裂过程中破损，导致套压升高或油管上顶。

发生压窜时，应立即停砂，用液量为井筒容积的2.5倍循环洗井。

并进行验窜，比拟简单验窜方法有套压法和套溢法，另外还有井温法、示踪剂测量法等。

应注意有时泵车抽空，也会导致压力下降，此时排量线波动幅度增大，应该注意加以区分。

有时气井或含气量较大的油井压裂时也能造成窜槽假象，例如泵注压力不变时套管喷溢，说明是上部油层气串所至，并非隔层窜槽，可以正常施工。

3、砂堵加砂过程中，压力大幅度上升说明有砂堵迹象，应立刻停砂或降低砂比，待压力平稳再逐渐提高砂比，假设压力继续上升那么可能发生端部脱砂或砂堵，应立即停泵放喷或关井视具体加砂情况和管柱结构而定。

砂堵原因有以下几种：1〕压裂液携砂性差或抗剪切性能差。

2〕混砂比过高或提升速度过快。

3〕地层滤失性较大，裂缝发育，压裂液滤失严重，没有采取有效措施。

4〕压裂液破胶速度过快，在加砂量大的情况下可能造成砂堵5〕前置液量太少可能引起砂堵。

6〕加砂过程中意外停止施工〔井口设备、地面管汇破裂〕可能造成砂堵。

发生砂堵后应立即进行放喷、返排，管柱允许条件下应进行反洗，能大大降低事故发生的几率。

事故处理时，可以使用小直径油管，下入压裂管柱内进行冲砂，再结合倒扣、套铣、打捞的方法加以处理。

4、砂卡砂卡是压裂后发生的比拟常见而且危险的故障，较轻的砂卡可以采取活动管柱解卡、下击解卡等措施；严重时需要修井作业处理事故。

主要发生因素有：施工过程中砂堵、地层吐砂严重、施工故障沉砂、冲砂不彻底或违章使用大直径工具冲砂等。

5、管柱断脱管柱断脱有两种情况，包括卡距以上断脱和卡距内断脱。

原因有以下几种：丝扣磨损严重、丝扣没上紧、施工超压、下井工具加工质量差。

井口表现为：泵压迅速下降、套压瞬间上升、井口伴随较大震动声，同时油管上蹿。

另外，如果发生在卡距内，可能泵压、套压没有大的变化，不容易判断，继续加砂可能导致事故更难处理。

因此需要现场技术人员做出准确判断，妥善处理。

压裂施工过程中，经常出现压不开、压窜、砂堵、砂卡等事故。

可利用井口泵注压力、套压表、注入排量、砂比的变化及压裂液排量的记录曲线准确判断，及时处理。

1、压不开压力随注入量的增加急剧上升，很快到达施工许可压力上限，原因主要是由于：〔1〕地层性质、吸液能力差；〔2〕管柱堵塞、工具问题、管柱深度有误；〔3〕射孔质量问题，井筒与地层连通不好。

处理方法⑴磁性定位校验卡点深度。

深度无过失那么挤酸处理目的层，降低地层破裂压力及解除近井污染后再压裂。

⑵深度假设有过失，那么调整准确后再压裂。

⑶磁性定位测井时，根据下井仪器的遇阻深度判断管柱是否堵塞。

有堵塞那么起出管柱，通油管后重下压裂管柱再压裂。

⑷管柱无堵塞且深度准确，仍压不开那么起出压裂管柱，检查喷砂器凡尔是否卡死，凡尔卡死那么换喷砂器等工具，重下压裂管柱再压裂。