水力压裂施工中卡钻事故分析

目录摘要2一、卡钻事故分类及原因 2二、实例分析5三、水力压裂卡钻事故统计分析6四、总结及认识8参考文献9摘要水力压裂是低渗油田储层改造的基本工艺技术，通过水力压 裂能够明显提高渗流空隙、单井产量和最终采收率，为油田高产 稳产做出了突出贡献，但是我们在单井施工时，水利压裂之后经 常会遇到管柱活动不开的问题，发生各种卡钻事故，卡钻事故是 整个试油过程中较为常见的事故之一，卡钻事故会使油水井的生 产不能正常进行，严重时还会使油水井报废，给油田的生产和经 济造成重大损失。那么造成管柱活动不开发生卡钻事故的原因有 哪些呢？本文主要通过现场作业过程中出现的水力压裂卡钻事故 进行分析研究，总结出常规水力压裂卡钻事故预防与处理基本工 艺措施。关键字：水力压裂；活动管柱；卡钻事故；处理；一、 卡钻事故分类及原因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 活动管柱不开，发生卡钻事故是非常关键的。在水力压裂施工过程中，经常会发生管柱活动困难，发生卡 钻事故的现象，原因很多，但主要分为以下两种类型： 1、封隔器卡钻(1) 封隔器在高压作用下胶筒不收缩，而导致封隔器不解封正常情况下，在压裂结束后，会看到套压表的套压明显上升， 这表明封隔器已经解封，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，如果多次活动不开，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，当时套压也比较高，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。封隔器胶筒不收缩，造成管柱被卡住 胶筒弹性小、扩张收缩能力差，使胶筒胀开后不收缩，我们 在中区井施工中最常用的是K344114水利扩张式封隔器。在一 年的施工井中，大概有4-5% 口井是封隔器胶筒不收缩造成的不好 活动管柱。 胶筒内的防砂网不防砂，使压裂砂进入胶筒内，阻碍了胶筒 的收缩。(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。2、砂卡管柱造成管柱活动不开砂卡管柱是我们施工中经常遇到的事，这是工程事故井中常见 的原因之一，砂卡管柱的原因主要有以下几种：（1）替挤过程中，由于替挤量不足,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 避免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，将会避免这种现象的发生。（4）压裂时套窜出砂：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，打开套管闸门，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，则 应立即停砂，进行替挤。二、实例分析实例一：高135-23井(1 )基本情况高135-23井位于陕西省安塞县王窑乡，是鄂尔多斯陕北斜坡 上的一口采油井，井深1977.50米，施工层位长1012-2、长612， 厚度分别为7.0米、3.0米，加砂量分别为30.0m3、15.0 m3，我 机组对长1012-2压裂抽汲合格后对长612进行上试，采用双封选压 的方式进行压裂，加砂15.0 m3，压后上提管柱过程中在正常悬重 下原钻具只能上提0.6m，加1.0m短节后只能下放0.83m，在前 期的试油过程中并未有物体落入井中，通洗井过程中也未发现套 管有所变形。卡钻事故的原因主要有以下几点： 油井生产过程中，油层砂子随着油流进入套管，逐渐沉淀 而使砂面上升，埋住封隔器或一部分油管造成卡钻。 冲砂时泵的排量不足，使液体上返速度过小,不足以将砂子 带到地面上来，停泵期间砂子下沉造成卡钻。 压裂时油管下的太深，含砂比过大，排量过小，压裂后放 压过猛等造成卡钻。 封隔器未能完全解封针对此次事故经过讨论分析确定此次卡钻事故主要是因为封 隔器未完全解封造成的，初期决定采用活动管柱的方法解卡，在 活动管柱多次后，未能解卡成功。在进行解卡作业前有一岗、司 钻、副司钻对井架、设备、绷绳、滑轮等各部分的安全情况进行了全面的检查，确保无不安全因素后由司钻大力提拉管柱20次,最高拉力达45KN，没有解卡迹象。经过讨论分析后决定采用震击 解卡法解卡，最高拉力达48KN，解卡成功。实例二：高平6井高平6井，（1）分析原 压裂时封隔器密封不严，导致套管泄压，在地层压力的作用下，压裂砂返到套管中造成砂卡管柱。 发现窜槽后没有及时采取正确的措施：大排量将套管中的砂子替出。 套管亏空，压裂之前井筒没有灌满清水、压裂时加砂提前 了，这导致井口无法监控套压，造成事故的产生。（2）预防办法： 压裂时，封隔器必须密封，装好套压表 井筒必须灌满清水。 井上有技术人员盯在现场，以应急突发事件。 窜槽后套管要不然就不打开，要打开就不要关，并立即将 砂替出。水力压裂卡钻事故统计分析2005年至2006年我公司实施试油压裂124 口共计127层， 先后出现水力压裂卡钻事故19次，其具体情况统计如下表所示：2005-2006年水力压裂卡钻事故处理基本情况统计表序号井号钻具组合砂比放喷方式卡钻表象处理方式1X5-013直咀子+调整压裂油管+K344-114封隔器+1根油管+K34 4 114 封隔器+KFZ11水力锚+压裂油管至井口45%针型阀控制放喷反洗井循环不通憋压20Mpa、活动解卡2X3-4球座+K344-94封隔器+导压喷砂器+油管+K344-94封隔器+水力锚+压裂油管至井口38%针型阀控制放喷反洗井循环通活动解卡3H19-16球座+K344-94封隔器+导压喷砂器+油管+K344-95封隔器+水力锚+压裂油管至井口34.4%针型阀控制放喷反洗井循环通活动解卡4*2球座+K344-94封隔器+导压喷砂器+油管+K344-95封隔器+水力锚+压裂油管至井口24.5%针型阀控制放喷反洗井循环通活动解卡5堡18-47直咀子+调整压裂油管+K344-114封隔器+1根油管+K344T14封隔器+KFZT1水力锚+压裂油管至井口35%针型阀控制放喷反洗井循环不通憋压20Mpa、活动解卡6X14-27直咀子+调整压裂油管+K344-114封隔器+KFZ-114水力锚+ 压裂油管至井口34.10%针型阀控制放喷抽汲钻具分层求产，Y211封隔器卡钻7* 18球座+K344-94封隔器+压裂测试仪+导压喷砂器+油管 +K344 95封隔器+水力锚+压裂油管至井口26%针型阀控制放喷反洗井循环通活动解卡、倒扣8*49球座+K344-94封隔器+导压喷砂器+油管+K344-95封隔器+水力锚+压裂油管至井口21%闸门控制放喷反洗井循环不通憋压20Mpa、活动解卡9* 104球座+K344-94封隔器+导压喷砂器+油管+K344-95封隔器+水力锚+压裂油管至井口24%闸门控制放喷反洗井循环不通憋压21Mpa、活动解卡10* 102球座+K344-94封隔器+导压喷砂器+油管+K344-95封隔器+水力锚+压裂油管至井口27%闸门控制放喷反洗井循环不通憋压20Mpa、活动解卡11*20-7* J1山 J-i-i-）山 |_ 1 J 球座+K344-94封隔器+导压喷砂器+油管+K344-95封隔器+水力锚+压裂油管至井口34%闸门控制放喷反洗井循环不通憋压20Mpa、活动解卡、倒 扣12X7 - 3* J1山 J-i-i-）山 |_ 1 J 直咀子+调整压裂油管+K344-114封隔器+KFZ-114水力锚+ 压裂油管至井口34.4%针型阀控制放喷反洗井循环不通憋压20Mpa、活动解卡13H5-21直咀子+调整压裂油管+K344-114封隔器+KFZ-114水力锚+ 压裂油管至井口34%针型阀控制放喷反洗井循环不通憋压20Mpa、活动解卡14W37 -027直咀子+调整压裂油管+K344-114封隔器+KFZ-114水力锚+压裂油管至井口20%针型阀控制放喷反洗井循环不通憋压20Mpa、活动解卡15杏 5-010直咀子+调整压裂油管+K344-114封隔器+KFZ-114水力锚+压裂油管至井口26%针型阀控制放喷反洗井循环不通憋压20Mpa、活动解卡16杏 6-08直咀子+调整压裂油管+K344-114封隔器+KFZ-114水力锚+ 压裂油管至井口26%针型阀控制放喷反洗井循环不通憋压20Mpa、活动解卡17谭 15-14nlx./M 11 _1_ / I 口直咀子+调整压裂油管+K344-114封隔器+KFZ-115水力锚+压裂油管至井口针型阀控制放喷反洗井循环不通憋压20Mpa、活动解卡18东 64-17直咀子+调整压裂油管+K344-114封隔器+KFZ-114水力锚+ 压裂油管至井口30%针型阀控制放喷反洗井循环不通憋压20Mpa、活动解卡19塞侧6-3直咀子+调整压裂油管+K344-114封隔器+KFZ-114水力锚+压裂油管至井口29%针型阀控制放喷反洗井循环不通憋压20Mpa、活动解卡从上表可以看出，按照水力压裂后发生卡钻事故的原因分类， 压裂过程中由于人工加砂，砂比控制不平稳造成卡钻10 口；双封 选压下封隔器砂卡2 口；封隔器质量不合格造成砂卡3 口；钻具组 合不合理引起的卡钻1 口；控制放喷速度过快引起砂埋管柱3 口。根据以上归类统计分析可以看出，引起卡钻的原因虽然很多而 且比较复杂，但其归根基本上都是由于砂卡造成的，造成砂卡的主 要原因主要有以下几种： 压裂钻具组合不合理； 压裂油管下得过深； 压裂时含砂比过大，排量过小，加砂过程不平稳； 压裂后放压过猛，造成地层吐砂严重。五、总结及认识通过对水力压裂后管柱活动不开，发生卡钻事故原因的分析以 及处理方法的讨论学习，使我自己对卡钻有了更加明确的认识，为 了在以后工程施工中减少以上事故在自己机组发生的概率，提高一 次施工的成功率，我认为在以后的施工中应该特别注意以下几点：1、对水力压裂设计严格审核，严格按照设计施工，避免出现压裂 钻具组合方面的错误。2、压裂液配制符合设计要求，压裂加砂平稳，尽可能避免砂堵， 引起压力较大幅度变化；加砂完毕后一定要及时的关闭套放闸 门，以避免封隔器解封后，砂粒从套放返出卡住封隔器。3、压裂后使用油嘴控制放喷，放喷不宜过猛，以避免地层快速吐 砂。4、压裂施工后的放喷工作中一定要控制放喷速度，严禁无控制放 喷造成砂子沉积而导致卡钻；5、压裂施工后一定要和压裂队进行一次施工交底，明确作业中可 能存在的问题，以便及时采取措施保证施工质量；6、在压后反冲冲砂过程中一定要有足够的排量，以保证砂子能被 带到地面上来，反冲砂至井口返出液体无砂粒。7、分层上试压裂前一定要灌满井筒，在压裂时，正挤2m3以上的 水。8、一旦发生了卡钻事故在处理事故原因分析不清楚时不可贸然行 动要多与有经验的老师傅沟通学习确定行之有效的解决方案, 以免造成卡钻更加严重；参考文献：1、井下作业工程师手册中国石化出版社吴奇主编2、采油技术手册石油工业出版社 罗英俊 万仁溥主编3、井下作业技术操作手册2002年长庆石油勘探局编写4、解卡打捞工艺作法石油工业出版社中国石油天然气行业标准