水力泵送桥塞分段压裂常见问题分析与预防措施

水力泵送桥塞分段压裂常见问题分析与预防措施

贺春增

中石油吐哈油田分公司监督中心井筒质量监督室  

摘 要：随着致密油藏资源的大规模开发，大排量、大液量的积压裂工艺是致密油水平井压裂改造下一步的主攻方向，实现这一目标的主要途径是水力泵送桥塞分段多簇压裂技术。泵送桥塞射孔技术作关键配套技术之一，在应用中取得了良好的开发效果，但在施工过程中也出现了诸如桥塞遇卡、桥射联作工具串上顶遇卡等造成桥射工具串落井等工程问题。针对施工过程中出现的问题，结合事故案例进行了原因分析，并制定了解决方案及预防措施。                                                                                                                                                                                                                 

关键词：致密油藏；体积压裂；泵送桥塞射孔

近年来，随着页岩气、致密油成功实现商业开发，“水平井+体积压裂”的开发模式已经得到了国内外广泛认可，致密油层水平井储层改造逐步朝着大排量、大液量的方向发展。通过电缆泵送射孔桥塞带压作业工艺，实现多族射孔与分段压裂，能够满足页岩储层体积改造和增加缝网的完井要求。但在电缆泵送桥塞射孔施工中也多次出现桥塞支撑环异常张开造成遇卡、桥塞座封失败、套管变形导致泵送桥塞遇卡、桥射联作工具串上顶遇卡、绞车急速刹停造成桥射工具串落井等工程问题。本文通过对泵送桥塞射孔施工过程中出现的问题进行梳理、分析与总结，以期达到提高泵送桥塞分段压裂施工成功率的目的。

1水力泵送桥塞分段压裂技术

1.1工艺原理

采用射孔-压裂联作一体化工具进行第1段改造，第一段完成后，后续各段采取桥塞多簇射孔、压裂联作工艺，每段设计4-5簇。用电缆传输下电缆桥塞+多级分簇射孔枪至水平段，开泵用水力泵推桥塞至预定位置，点火坐封桥塞，上提射孔枪至预定位置射孔，起出射孔枪及桥塞下入工具，进行光套管压裂作业。用同样方式，根据下入段数要求，依次下入桥塞、射孔，压裂。

1.2技术优势

水力泵送桥塞分段压裂工艺与裸眼预置管柱压裂工艺相比，具有射孔压裂后可迅速钻磨（或者溶解）、保证井筒的全通径、利于后期作业的实施等特点。相比水力喷射压裂工艺，桥塞分段压裂的改造强度和力度更大，对于低渗透储层的改造效果更好，该工艺由于采用射孔、压裂联作，与常规先射孔再下管柱压裂的方法相比，能大幅提高作业时效。

2存在问题及对策

2.1桥塞支撑环异常张开造成遇卡

2.1.1施工描述

S1井进行第14段桥塞、射孔施工，枪串开始下井，下到2400米处时，以0.5m3/min的排量起泵开始送塞，当深度达到2500米时，排量增加到1.8m3/min，保持稳定泵送，压力38-40MPa，无明显波动。泵送过程中，压力稳定保持38-40兆帕，排量1.8m3/min，电缆下放速度2000米/分钟，张力400Kg左右，张力、速度稳定，井下枪串同步运动，显示接箍与标准接箍一致。当泵送到2721米处（距离桥塞坐封位置3051米还有330米的）时，张力突然急速上涨（如下图所示），从420Kg快速增加到1092Kg。停泵后，张力显示为367Kg，操作员检查井下开关及仪器，发现检测正常，枪串没有泵送。当起到直井段约2170米时，突然遇卡，张力增加到1100Kg时解卡，继续上提又连续几次张力增大，于是降低速度到1700m/h，继续起电缆，起出枪串检查发现可溶桥塞中间支撑环掉落套在在半部分，导致桥塞外径增大超过了110mm。

2.1.2原因分析

桥塞存在质量问题，桥塞支撑环异常张开增大泵送面积；套管内有少量沉砂，枪串突然通过砂桥后张力增加。

2.2桥射联作桥塞座封失败

2.2.1施工描述

S2井进行第1段桥射联作枪串入井，16:50开始泵送，最高排量1.5m/min，17:21枪串泵送到预定射孔位置，17:27完成桥塞坐封和6簇射孔。上提电缆至2570m处张力突然增大至1080Kg，绞车工立即停车。现场请示相关部门后将张力拉至1200Kg成功解卡。慢速起至2500m处张力再次突然增大，立即停车。电缆上下活动3次将张力拉至1200Kg均无法解卡，然后使用压裂泵车以1.0 m3/min的排量冲洗约8min后成功解卡。工具串起出井口，检查发现选发开关和点火器已烧毁，但桥塞未坐封，坐封工具只有约3cm的行程，拆卸坐封工具发现火药燃烧不够充分。

2.2.2原因分析

坐封工具内二级火药燃烧能量不足，致使三基慢燃药柱没有充分燃烧，导致坐封工具推力不足，没有剪断剪切销钉，致桥塞未有效坐封；作业队岗位操作人员清洗保养工具不到位，未将坐封工具的内腔清理干净，忽视了关键部位的维护保养。

2.3套管变形导致泵送桥塞遇卡

2.3.1施工描述

S3井进行第2压裂段第1级桥射联作，射孔队送桥塞，设计桥塞目标位置为4900米。送至3496m遇卡，试拔、冲洗、悬吊解卡未成功。00：00—08：00在3506m处点火坐封桥塞丢手。枪串成功解卡，起出枪串检查桥塞成功丢手，枪串无明显异常痕迹。

连续油管带112mm磨鞋下深3509.6m憋泵，遇阻，反复循环上提下放无法通过，起管柱。采用电缆+模拟射孔管柱（不装弹）+106mm桥塞通井，通井管串结构与设计首段桥塞联作相同。在3506m遇阻，两次尝试均未能成功通过卡点，起模拟管柱。

2.3.2原因分析

根据首次桥射联作施工遇阻遇卡及通井管串下井遇阻情况，分析认为同一位置遇阻遇卡的原因应该是此处套变所致。如果是桥塞问题导致遇阻遇卡，不应该每次都在同一位置，所以可以排除桥塞问题；如果是井内水泥环或其他井内异物所致，经过连续油管钻磨冲洗、通井后，射孔管串也不会每次都在同一位置遇阻遇卡。只有遇阻位置套变时，才可能在同一位置重复遇阻。

2.4桥射联作工具串上顶遇卡

2.4.1 施工描述

S4井第13段第12级在完成第一簇射孔后，上提射孔枪至第二簇4883-4883.5m，准备射孔。井口工在没有接到施工指挥指令情况下，擅自先打开1-4#、1-5#排空用2"旋塞后，打开1-3# 3"旋塞释放主管汇压力。当旋塞阀打开1/3时，井口工发现1-1# 3"旋塞阀未关闭，立即关闭1-3#旋塞阀，此时测井操作人员告知电缆张力突然下降，随后上提15m后电缆张力恢复860 Kg，继续上提，电缆张力持续上升至1200Kg，且井下射孔枪串无行程，初步判断射孔枪串遇卡。现场研究决定大排量泵送解卡，第一次排量0.5-3.0m3/min，泵压34-75MPa，第二次排量0.5-4.2m3/min，泵压35-82MPa，试上提电缆，张力变化明显，解卡成功。

起电缆距井口还有约50m处再次遇阻，关闭液压防喷器半封闸板，拆防喷管，井口电缆打卡固定后剪断电缆，用吊车小勾拉出电缆18.6m时悬重增加，检查发现电缆有断丝。井口接3路放压管线放压同时开启半封，吊车抢提电缆完毕，关井。检查电缆断丝缠绕变形，射孔枪等工具落入井底。

2.4.2原因分析

井口工违反压裂施工纪律，未接到施工指挥指令，擅自打开1-4# 、1-5# 及1-3# 旋塞阀放压，导致井内工具串上顶遇卡。泵送桥塞结束后，井口工未及时关闭主管汇1-1#旋塞阀。压裂队现场带班干部作为施工指挥，现场履职不到位，未使用仪表车远程视频监控系统对地面工艺流程进行监控，同时对井口工打开旋塞阀的违章操作未及时发现、制止。

3预防措施

(1)压裂施工过程中，各岗位在没有接到施工指挥指令时，严禁擅自打开或关闭井口与地面管线流程各种阀门及旋塞。若接到施工指令，操作前必须由带班干部先确认，无误后方可操作。

(2)现场各施工单位加强施工管理，确保泵送排量、桥塞下入速度稳定；明确压裂施工后过顶替程序，适量增加过顶替液量，避免井筒内沉砂。在压裂的顶替阶段准确计算井筒体积，用滑溜水加高黏液体过量顶替，减少井筒内的沉砂，保证射孔枪串在井筒内运行畅通。

(3)水力泵送分段压裂技术中桥塞的各项性能是确保该工艺技术成功的关键，分析桥塞支撑环张开原因并做优化改进、室内试验，完成整改。

(4)强化泵送模拟设计工作，根据井况条件对泵送排量、绞车速度等关键参数进行全要素模拟分析，确定绞车速度、排量等关键参数上限，确保泵送作业安全受控。

(5)针对存在套变的井，提前分析井存在套变的情况及套变可能原因，上修动力探测套管变形程度后，再决定下步措施。

参考文献：

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