壓裂現場施工質量事故的原因與預防劉長雄：井下作業分公司酸化壓裂作業部【摘要】壓裂是指采油或采氣過程中，利用水力作用，使油氣層形成裂縫的一種方法，又稱水力壓裂。壓裂是油氣井增產增效強有力措施之一，經過60多年的發展，壓裂工藝技術趨于成熟，但是壓裂現場的施工質量控制手段還有待進一步完善。影響到壓后增產效果的施工質量因素有很多，本文著重分析壓裂現場發的質量事故發生的原因和預防?！娟P鍵詞】事故的原因與預防 施工質量 壓裂現場引言水力壓裂就是利用地面高壓泵，通過井筒向油層擠注具有較高粘度的壓裂液。當注入壓裂液的速度超過油層的吸收能力時，則在井底油層上形成很高的壓力，當這種壓力超過井底附近油層巖石的破裂壓力時，油層將被壓開并產生裂縫。這時，繼續不停地向油層擠注壓裂液，裂縫就會繼續向油層內部擴張。為了保持壓開的裂縫處于張開狀態，接著向油層擠入帶有支撐劑的攜砂液，攜砂液進入裂縫之后，一方面可以使裂縫繼續向前延伸，另一方面可以支撐已經壓開的裂縫，使其不致于閉合。再接著注入頂替液，將井筒的攜砂液全部頂替進入裂縫，用石英砂將裂縫支撐起來。最后，注入的高粘度壓裂液會自動降解排出井筒之外，在油層中留下一條或多條長、寬、高不等的裂縫，使油層與井筒之間建立起一條新的流體通道。通過這個原理，能夠極大的提高地層的導流能力，從而達到增產增效的目的。但是在任何環節出現質量問題最終都會導致施工失敗或壓后增產效果不明顯等。一壓前準備方面1施工管柱的準備如采用封隔器壓裂工藝，根據施工設計選擇適合施工的壓裂管柱是影響壓裂成功與否的關鍵，首先壓裂油管的鋼材承壓要大于施工的最大限壓，絲扣完整，不得有任何缺陷。下井時絲扣必須上滿上緊。壓裂油管要有專項記錄，嚴格規定其使用次數，不得超期使用。如果施工中出現壓裂管柱斷裂等質量問題，將直接導致施工失敗，甚至更大的工程質量事故。其次封隔器的選擇要符合施工要求，要在入井前在地面上進行嚴格地檢查和測試，不合格嚴禁下井。并且保證壓前驗封合格，打平衡時應使封隔器所承壓差低于封隔器的額定壓力，還要注意套管平衡壓力低于套管抗風壓強度。施工中如發現套壓上升，說明封隔器失效，應立即采取措施，以免造成更大的損失。2壓裂井口的準備壓裂井口是壓裂施工的關鍵點，一旦出現問題就可能導致施工中止，所以壓裂井口的選用要慎重，壓裂井口要建立維修、保養和使用制度，規定試壓檢驗程序，規定重復使用的最高次數，不可超限使用，每次在壓裂前要經專業單位進行試壓，合格后出具合格報告，還要保證閥門開關靈活控制有效，并能夠按設計要求進行開啟或關閉。套管升高短節作為壓裂施工的“咽喉要道”要選用鋼級和厚度比油層套管高一等級的套管專門加工。3壓裂液的準備壓裂液在壓裂施工中的作用毋庸置疑，壓裂液的濾失小、摩阻小、懸砂能力強等特點都是壓裂成功的關鍵，因此在配制壓裂時一定要做到監督到位。首先，按照設計和料單核對化工料的名稱、數量以及各種添加劑有無缺失。每一種添加劑對壓裂效果都會有一定的影響。根據現場的儲液罐數量和種類對儲液罐進行高效分配，前期配制了原膠液、活性水的大罐，仍用來配制原膠液、活性水，交聯劑罐必須專罐專用，在未檢查并做小樣試驗前嚴禁用來配制原膠液；活性水大罐的位置應利于混砂車、供液車的連接，以利于現場施工。配制前要檢測各罐水質和PH值、數量是否符合設計要求，水質應在取水前由專業部門取樣進行化驗，合格后進行備水，現場如發現水內有雜質、懸浮物超標或有異味等應按原膠配方做小樣，觀察兩小時以上，才可是否適合配制膠液，特別是夏天備水后應盡量縮短等停時間，如無法確認水質應以小樣為準。注：（小樣也不能完全反應水質的真實情況，因為一般的配液過程到壓裂施工最快也須四五個小時，在等待施工的過程中也有可能發生液體腐敗的事故。）配制原膠液的儲液罐都要進行PH值測試，應保持在6.0-7.5之間。配制過程要嚴格按照設計要求進行配制，按順序配制，并且循環充分。檢測取樣要取儲液罐關口和閥門兩處樣品，進行分析對比，以都達到施工設計要求為準。4支撐劑的準備支撐劑由壓裂液帶入并支撐在壓裂地層的裂隙中，從而有效地將油氣導入油氣井，大幅度提高油氣產量和延長油井壽命?？梢钥闯鲋蝿┑淖饔藐P系到壓裂后的增產效果和油井壽命，因此支撐劑質量是否合格十分重要。支撐劑在壓裂前應取樣到專業機構進行檢測，對其粒徑大小、圓度、濁度以及抗壓強度進行檢測，不符合施工要求的一律不得使用。二壓裂施工過程1設備影響因素壓裂施工中的主體就是壓裂設備，所以壓裂設備的選擇就成了能否按設計完成壓裂施工的關鍵，首先要根據設計排量和設計限壓選擇壓裂車組，原則上壓裂車組的施工能力要高于設計的最高要求。壓裂前操作人員應該對每臺設備進行全面檢查，特別是混砂車作為施工的中樞，一旦出現問題小則影響施工效果，大則立刻停止施工導致施工失敗。因此，在壓裂現場都應該備有1-2名經驗豐富的修理技術人員。另外，壓裂施工隊伍要不斷加強操作人員的培訓和學習，搞好設備的日常維護保養和修理才是順利完成施工的關鍵。2人為影響因素壓裂設計是壓裂前由專業技術人員根據施工井的各項數據進行計算或軟件模擬得出的理論結果，是壓裂施工的指南針，為整個壓裂過程提供理論依據，但在壓裂施工過程中地層情況變化可謂瞬息萬變，完全按照設計施工可能造成增產效果差或施工失敗等情況，這就要求現場施工指揮能根據實際情況進行臨時調整，不同的指揮人員理論基礎和現場經驗參差不齊，對壓裂結果的影響也不同，現場監督能否拋開設計要求，而根據現場情況進行參數調整也是影響增產效果的關鍵。例如，壓力不斷降低，施工指揮能否不按設計要求再次提高砂比，現場監督人員能否同意，這些都能影響到最后的施工效果。因此，在壓裂現場指揮人員應該反應機敏，能夠根據他人意見靈活掌握施工動態，以達到最好施工效果。壓裂施工中的操作人員的技術水平也是影響到施工結果的一項很重要因素，混砂車操作人員在控制砂比的過程中最重要的就是要做到“穩”，保證加砂的均勻連續，特別是高砂比情況下如果出現大的砂比波動很容易造成砂堵，砂堵后很可能造成施工失敗，因此操作人員的技能水平也影響著壓裂施工的質量。壓裂隊伍要不斷對操作人員進行培訓、教育等。3地層影響因素當地層天然裂縫足夠發育或者壓裂產生的微裂縫多以及地層存在斷層等情況，易出現砂堵，在施工中當發現油套壓力上升幅度異常時，應謹慎的提高一點排量，同時降低或停止加砂，以便觀察動態，此時如果降低排量只會減弱裂縫中的攜砂能力。暫停加砂打隔離液以利于疏通裂縫中的“砂堆、砂橋”，待有所改善時再繼續施工。如現場發生砂堵時，不可在高壓狀態下匆忙放噴排液,否則會出現壓扁油管,刺壞閘門,地層吐砂,縫口“包餃子”等不良現象。待壓力稍降低后再采取放噴排液和返洗步驟,排完混砂液后,視情況而定是否重新施工或關井處理。壓力擴散完后，適當壓井，或及時起出壓裂管柱，盡快探砂