石油工程管内分段压裂技术及应用

石油工程管内分段压裂技术及应用

张晓龙

中国石油化工股份有限公司华北油气分公司采气一厂   陕西省榆林市    邮编：719002

摘要：随着我国经济的不断发展，石油作为重要能源之一，越来越多的开采出来。由于地下水位较低、含水量高以及施工难度大等原因导致了大量油田出现裂缝。因此在进行井口压裂技术处理时需要考虑到渗流问题和封堵措施两方面因素对其影响；本文主要从以下几点来分析一下管材应用中存在哪些问题：首先是裂缝宽度与压力分布关系，其次就是密封性及封隔条件，最后就目前的发展状况提出解决办法。

关键词:

一、引言

     在石油工程中，管道施工是保证管体顺利进行的基础，也是整个油田开发过程中最重要环节。而压裂技术作为一种新型的井下作业方式得到广泛运用。但由于目前我国对于油气田开采条件较为苛刻、地下管线铺设难度大等原因导致了国内许多地区都无法使用这种方法来提高勘探效果和效率；另一方面随着石油工程规模不断扩大以及管道输送压力增大，对管体结构要求也越来越高，因此如何保证其质量成为当前油田开发过程中需要解决的问题之一。

二、石油工程管内分段压裂技术概述

     (一)石油工程管内分段压裂的基本要求

     1、技术参数要求(1)在设计的管材规格范围内，保证施工过程中管道具有足够压裂效果，并且满足现场实际情况。(2)根据施工环境条件、现场地质条件等因素选择合适的分段长度和间距。同时还应考虑到分段压力控制段与周边管体间距离及相邻两节装置之间距离对封堵方式影响；并充分利用现有设备进行技术处理；避免出现因封隔器损坏而引起管道堵塞现象发生造成事故隐患，保证施工安全顺利完成2、现场施工要求(1)满足设计及规范的技术指标，保证管材符合设计标准；(2)对管道进行密封，防止泄漏、堵塞等现象发生。(3)确保施工过程中管道具有足够的强度和刚度。在压裂前应预埋好管线并使其与其他部位紧密接触来避免漏油情况出现；(4)做好井内防渗工作以减少施工压力损失和提高整体稳定性要求为目的：保证管材满足设计及规范技术指标，且不影响密封效果。

     1、导热性好。压裂施工时，要保证压应力的稳定，使其处于受拉状态，避免由于裂缝而产生附加压力。2、有足够的能量消耗与控制能力；采用高粘度材料和低密度聚合物作为填料时应尽量减少对混凝土结构强度影响范围内。3、具有良好力学性能、抗冻蚀性强及导热系数小等特点；施工现场要注意防止出现漏油现象以及防止因渗水造成压裂裂缝，保证施工过程中温度场分布合理。

      保证裂缝的发育与稳定：在进行管道施工前，应先对管材材质及性质、埋深程度等方面进行试验分析。并根据工程实际情况确定最佳方案。确保分段压裂技术具有较高稳定性和可靠度；采用不同类型的封头来提高其密封性；选用合适规格、性能良好且能满足质量要求的材料制作封头是保证整体效果稳定重要因素之一，因此必须选择合理工艺及施工方法以达到最好的使用寿命以及经济效益[1]。

    (二)石油工程管内分段压裂的优点

压裂技术在石油工程中的应用非常广泛，尤其是地下储层，它具有很大的发展前景。因为其自身特点和一些其他方式方法不一样。比如：管材硬度高、抗腐蚀性好等优点；在施工过程中由于受外界条件影响会有很多问题出现；还有就是分段裂缝对整个管道都产生一定程度上作用力而导致整体压裂效果不好以及成本增加等等一系列缺陷，这都是我们要重视并解决的难题之一了。

(三)石油工程管内分段压裂的作用

导热系数较低，在进行分段压裂时，由于裂缝的存在，温度就会升高。因此通过管道的受力情况来确定施工段压力。分段结构具有较大变形能力和抗扰动性强等特点；由于管材之间有较强接触面积以及粘结作用而使其受到损伤程度降低了很多因素影响下使得整体受力不均匀、局部应力集中现象比较严重等等原因导致在进行压裂时，需要对裂缝位置加以控制以保证施工的安全性及稳定性。

    (四)石油工程管内分段压裂的参数

(1)压力曲线的选择。在进行设计之前，必须根据所研究的对象来确定压裂参数，而压裂过程中要考虑到不同类型管道之间、各条管路和各种条件下对分段结构受力影响程度以及施工要求等因素；(2)裂缝宽度计算与分析。通过现场实际经验总结出常用方法：利用拉杆法将分段段进行划分后再做一个网格化处理，然后根据其形状特点确定合适的网格尺寸及边界层数。

     (五)石油工程管内分段压裂的特点

     1、分段压裂的过程中，压力控制是非常重要，因为在进行管道施工前，要对整个管材进行严格检查。2、分段压裂技术具有高产率、低损耗和低成本。其特点为：(1)采用了连续浇筑方式；(2)通过调整施工作业时间来实现降本增效效果；(3)采用多工种联合作业形式来完成分段压裂的任务要求(4)提高了整体效率并降低成本(5)缩短工期(6)使用周期，可以在实际中进行应用等[2]。

三、石油工程管内分段压裂应用

     (一)石油工程管内分段压裂的方案

管材的选择和压裂工艺对裂缝产生影响，因此，在实际施工时，应根据工程具体情况进行综合考虑。由于管口分段应力较大、受力复杂等特点导致其具有一定局限性；同时管道直径较小且分布不均也会引起压力偏大而出现漏油问题。首先要保证密封效果良好；其次是确保管道的硬度和强度符合规定标准要求并能承受压裂操作中遇到的各种外力，从而使压力达到稳定值。

     (二)石油工程管内分段压裂的流程

     1、首先进行现场勘察，并对周边环境做好调查，确定裂缝的形状、大小以及分布情况。2、在完成前期工作后进行封堵。封孔时应选择合适的钻杆和压裂液材料；同时也要注意压裂过程中产生大量气体和水蒸气等杂质物或其他污染介质影响密封性能及施工质量要求；最后在进行现场处理之后将其清理干净再使用，直至整个管道处于稳定状态下为止通过试验确定压力曲线。

      接着对分段裂缝段进行检测、检查。根据施工规范要求及管材特性选择合适的储层长度以及导流能力；然后将其安装好之后用砂轮钻机打孔并记录数据信息；最后再利用测井仪进行压裂质量分析和总结工作，确定出最佳工艺方案，为后续的现场作业提供技术支撑。

     (三)石油工程管内分段压裂运行过程

施工过程中出现的裂缝问题。管道在进行分段压裂作业时，由于受外界因素影响，导致管壁存在一定程度上的开孔等缺陷。管材质量不合格现象严重情况下需要对其重新补强和处理措施；另外部分管道会因为受到环境条件以及自身原因而产生变形、松动、塌陷等不良状况发生；还有一些施工单位不重视这一问题造成了漏油或者是钻取泄漏的现象出现，导致整个裂缝无法进行有效修复作业，从而影响整体工程进度[3]。

四、结论

     本文通过对国内外的研究现状进行分析，并结合现场施工中实际情况，总结出一套适合于本项目段石油管道分段压裂技术及应用方法。该过程主要从明确设计思路、重点和难点。首先在前期准备工作完成后针对具体问题制定了相应方案；其次是根据设计方案选择合适的设备型号与材料等一系列问题也要进行研究分析并得出结论，最后对相关数据进行处理分析以确定最终方案是否可行以及适用范围大小等等一些技术性要求。

参考文献:

[1]张宗檩.正韵律厚油层层内夹层对水平井挖潜效果的影响分析[J].油气地质与采收率，2014,03:46-47+84.

[2]屈亚光，丁祖鹏，潘彩霞.厚油层层内夹层分布对水驱效果影响的物理实验研究[J].油气地质与采收率，2014，2103:105-107+110+118.

[3]尹高平，张天霞，谭夜强.双河油田438块厚油层层内夹层分布规律及剩余油挖潜研究[J].中国石油和化工标准与质量，2012，3309:172.