压裂施工常见问题分析（PPT34页)

•压裂是一项系统工程:设计：程序、水功率和管柱校核材料：压裂液、支撑剂、井下工具施工：人的智慧压裂工艺是油层改造挖潜的一项重要技术措施，为油田高产稳产做出了突出贡献。但随着外围油田及低渗透油层的开发，压裂施工的不成功工序时有发生。下面对施工中常见问题进行原因分析，并提出处理及预防措施，仅供在以后的施工中参考。压不开的原因分析压窜的原因分析砂堵的原因分析压裂管柱活动困难的原因分析沉砂的原因分析目的层无注入量低排量持续高压不降压不开的原因分析地质因素管柱因素井身因素地层物性较差，吸液困难，在地面设备及井下工具所承受的压力范围内无法把地层压开，形成裂缝。射开厚度小，中区高台子油层，外围扶杨油层。、处理措施地质因素在不超压的基础上瞬间起停泵憋放挤酸●异常破裂压力储层降低破裂压力技术近年来发现或遇到的几个典型的异常破裂压力油气藏(例如赤水官渡构造带、川西致密碎屑岩须家河组、宝浪油田、准噶尔盆地中部探区等)都表现为破裂压力与油气藏埋藏深度不对应。降低破裂压力的技术措施分为两大类，一类是“治本”措施，一类是“治标”措施。治本：高能气体压裂降低破裂压力酸化预处理降低破裂压力优化射孔参数降低破裂压力●异常破裂压力储层降低破裂压力技术建立了三种“治本”措施降低破裂压力的计算模型，将定性概念上升到了量化计算（特别是酸化预处理）。实例研究表明，高能气体压裂可降低破裂压力10MPa以上；酸化预处理可降低破裂压力4—10MPa左右。治标：降低压裂液/酸液摩阻增加压裂液/酸液密度降低地面施工压力●异常破裂压力储层降低破裂压力技术降低摩阻和提高密度以增加液柱压力来降低施工压力的传统作法是为了降低施工成本，现在的目标是通过降低施工压力间接降低地层破裂压力。射孔参数优化技术、酸化预处理优化技术以及针对钻井伤害程度重、深度大，地层压不开酸液注不进而研究形成的降低破裂压力的大型酸化压裂技术在赤水地区官渡构造带取得重大突破。管柱因素喷砂器被砂埋组配或下井压裂管柱有误压裂管柱不通由于作业队技术员疏忽或是小班工人下管柱时大意，将卡距卡在了未射井段上，造成压不开。盯压裂人员要熟知管柱结构，及时做出准确地判断，提出合理的处理措施。我们可根据泵入压裂液的数量大致推断出不通的位置。压裂施工中替挤量不足上提管柱过程中地层吐砂井身因素堵塞炮眼常常出现在水井中，由于注入水中的金属离子和杂质，对炮眼造成的污染，导致在管柱限压内压不开。多发生在压裂第二层以上的层位。处理办法通常是将卡在压不开井段的卡距下放至已压开井段或上提到其它高渗透油层上，然后小排量起泵推注，酸到位后再将管柱调整到原位置。如果是深井底部下有导压喷砂器的，可通过正、反洗井，将脏物循环洗出。对待这类压不开井，一是采用瞬间起停泵憋放，二是采取迅速大幅度上下活动管柱的措施。通过封隔器活塞式的抽吸作用，将堵塞物排出。、射孔炮眼污染严重、压前挤酸不到位、油套环形空间有泥浆或死油、射孔质量问题造成炮眼数量少或无炮眼。解决的方法只有重新射孔。、油井结蜡严重下压裂管柱时把死蜡推到目的层，导致炮眼堵塞压不开，处理措施：压前用热水清洗油层或刮蜡。常出现在过渡带井中。压窜的原因分析1、压裂过程中地层窜槽引起的套喷地层窜分上窜、下窜两种，上窜比较容易判断，因为上窜会引起套喷。导致上窜的主要原因是由于被压层位的上夹层比较薄（1～4m）。如果上面的地层也是预压层位，那么采取的折中办法就是两层合压。如果上面有射孔井段，但不是预压层位（没封隔器）那么就只能停止施工，与厂家联系扩层。固井质量差也会导致压窜。压窜的原因分析2、压裂过程中由于封隔器坏引起的套喷封隔器是用来封隔油套环形空间的一种工具，如果封隔器损坏，其胶筒不能膨胀，无法封隔油套环形空间时，则形成套喷。上封隔器损坏形成的套喷现象非常明显，因为油套完全处于连通状态。我们可以通过上提验封的办法来判断。压窜的原因分析3、压裂过程中由于油管打洞、断裂引起的套喷油管打洞、断裂形成的套喷与上封隔器损坏形成的套喷同属油套连通的一种，现象比较明显。如果是在卡距以上断裂，那么油套连通就会形成套喷，如果断裂处是在卡距内，此时上级封隔器还在工作，不会有套喷现象，但油管此时会上顶，压力也会有明显的下降。压窜的原因分析4、配错或下错管柱引起的套喷1）单层压裂:单层压裂都是一封一喷或两封一喷，一封一喷多为探井。如果油管下错，使封隔器卡在被压层的炮眼上，压裂时携砂液就会通过上封隔器上面的炮眼进入套管形成套喷。处理措施：正确调整管柱深度。2）多层压裂:（普通型管柱）多层压裂时管柱配错，对压裂施工是极其危险的，出现的情况，也很复杂，包括：压不开、套喷、油管打洞、损坏封隔器、卡管柱等一系列严重问题，一旦起车有套喷现象，要坚决终止施工，核对井上管柱记录或上磁测查找原因。1、压裂液性能2、地层物性的变化3、施工操作允许压力砂堵的原因分析砂堵的原因分析1）压裂液性能砂堵的原因分析1）压裂液性能b:加砂过程中，压裂液粘度突然变低，导致携砂能力变差也是发生砂堵的主要原因。施工曲线的特征是：排量曲线突然上升一个台阶，当这一阶段的携砂液到达井底后压力上升。粘度越低，性能越差，砂比越高，压力上升到最高允许压力的时间间隔也就越短，造成措手不及的砂堵。因此，在施工中，工程技术人员应细心观察排量曲线变化，负责加砂人员应密切注意交联液浓度变化，及时调整基胶比a:压裂液滤失量过大，会大幅度降低前置液在缝中利用效率，使裂缝几何尺寸达不到设计的规模。加砂过程中由于压裂液大量滤失，造成裂缝端部脱砂，随着时间的增加，砂比加大，脱砂量增加，泵压会逐渐升高至最高允许压力，而被迫停砂、停泵。从施工曲线上看，当压力曲线未直线上升以前是地层内发生脱砂，压力直线上升则是喷砂器和炮眼砂堵，施工中的防治措施是前置液要用交联压裂液，粘度要稍大于携砂液。c:压裂液稳定性差，抗剪切能力差，会造成携砂液进入地层以前已经破胶，支撑剂在近井筒附近的地层沉积形成砂桥而堵井。施工过程中的表现是：交联剂的用量比平时大许多，但是压裂液成胶不好，经压裂车大泵剪切后携砂能力降低。主要原因是压裂液配制过程中，粘度不够，或者是配液的水中盐离子的作用，使交联剂不能正常发挥作用。a:有断层的地层会造成砂堵。砂堵的原因分析2）地层因素b:油层砂体的非均质性如岩性尖灭等会导致裂缝的规模受限形成砂堵，在过渡带和油田边缘易发生此类砂堵。c:地层天然裂缝发育良好或者压裂时产生的微裂缝多，施工时易发生堵井，原因是压裂液的滤失量过大，工作效率降低。可采用适当增大胶联剂量，增加压裂液粘度的方法或是粉砂预处理的方法进行预防。d:水井比油井产生堵井的可能性大，注水层具有较高的孔隙度和连通性,导致施工时滤失量大。处理措施：提高排量，降低砂比。砂堵的原因分析3）施工操作不当造成砂堵a:前置液少，动态缝宽不够，容易形成砂堵。。b:加砂过程中，由于设备损坏、仪器故障停车更换或修理，会造成沉砂堵井。这些故障有多种情况：压裂车抽空、混砂车零部件故障、计算机系统失灵、井口设备破裂。预防措施就是保证高压部件在检定周期内使用。c:砂比提升过快，容易形成砂堵。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：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。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。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，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，避免出现更大的经济损失。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。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避免。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。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，了解如何预防和避免此类事故的发生。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。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。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。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。