浅析油井压裂风险及应对措施

牛晓宇

（中国石油长城钻探工程有限公司压裂公司，辽宁 盘锦 124010）

1 压裂施工风险分析

1.1 人员与设备高度集中

压裂作业井场占地一般1600m2左右；压裂设备包括压裂车、混砂车、仪表车、管汇车、砂罐车及立式砂罐、大罐等。在特殊情况下，如压力高或需要更大排量施工的井，还要增加压裂车和仪表车。井场人员和设备密集，管理难度大。

1.2 施工过程危险性高

压裂作业施工，尤其是老井、重复压裂井、大型酸化压裂，工序复杂，地面压力在30MPa-60MPa之间，极易造成井身结构破坏、管线爆裂，发生卡钻、砂堵油管、管柱断脱、井口设备刺漏等工程事故，极易引发井喷事故和物体打击事故。井场布置易存在隐患。由于受井场场地的限制，施工车辆距离井口过近，压裂仪表车、其他辅助车辆和仪器距离高压区的距离较近，存在安全隐患。

1.3 救援及逃生困难

由于井场摆放着各种车辆和压裂罐，视野较窄，一旦发生事故，很难迅速逃生和得到救援，极易升级为恶性事件。

1.4 环境保护要求高

如果压裂失控、压裂管柱破裂或者高压井口、管线泄漏，极易发生压裂液、有毒有害气体和原油的泄露，污染大气层和地表层，造成重大地面污染事故。

2 常规压裂存在问题及解决办法

2.1 地层层位方面

地层层位的不同，压裂施工的难易程度不同。地层的深度、物性特征直接考验着压裂的设备、液体、支撑剂以及人员的操作技术。压裂设计就是前人智慧的结晶，按设计施工才是一名合格施工员应该做的。但实际的施工中往往会出现些特殊的现象，此时施工员以及混砂车操作人员就应及时沟通灵活采取必要的措施来避免更大的损失。长6层出现超低的施工压力现象，施工压力可低至6Mpa左右，极易造成封隔器解封。该现象并不常见，今年工作中该现象就出现3次。若遇见该现象施工员必须十分注意，因为压力一定会出现异常，避免砂堵反冲不通。长6层施工中遇到压力过低的现象时，砂比不宜提升过快，应注意观察压力变化，有异常时可根据实际及时采取提排量的解决办法，必要时大排量持续造缝，避免砂堵。若在高砂比阶段造成砂堵，由于地层工作压力低，反冲时全部液体会进入地层不能将油管内沉砂冲出，还可能导致卡钻事故。

2.2 设备和人存在的问题和不足

2.2.1 泡沫问题

HC-60新混砂车运行之初遇到的最大问题是自动控制液面问题。自动控制液面的原理是通过超声波感应在搅拌罐内浮球的高低来控制吸入阀开关的装置，液面高低通过浮球来反映，打开自动控制装置，浮球的高度低于设定值时吸入阀处于打开状态，当高于设定值时则关闭。由于施工所用活性水添加了一定的化工料，液体通过吸入管线进入上水泵时的剪切导致液体内产生大量气泡，这样携带大量气泡的液体进入搅拌罐，由于泡沫的大量积累就将浮球托起很高，以至于自动控制液面的超声波感应装置感应到浮球的高度并非真实液面高度，往往提前关闭吸入阀，致使搅拌罐内液体跟不上而发生走空泵现象。为了解决此问题，曾采取过很多方法但效果不好，最后终于找到了一个十分有效的解决办法。混砂车本身有三根回液取样管线，其中一个一直用于取样，另外两个一直闲置，现在就是利用闲置的两个取样管线对准浮球进行冲击，以此有效的控制了泡沫托起浮球的弊端，目前一直使用效果很好。

2.2.2 交联问题

在压裂加砂中途曲线上都会清楚的反映出地层内沉砂现象，采取措施不及时就会造成砂堵，一时间工作开展十分困难。交联状态早已是交联剂过量，必然导致交联胍胶发脆，到达地层甚至在井筒内就发生水化，大量支撑剂下沉而无法向前运移。有机硼的特点是延缓交联，配比很小，取样上来时甚至感觉不到交联，但一两分钟左右就会看见明显的交联，且效果很好。重要的作用是是经过砂泵时避免发生剪切和减小磨阻。

3 特殊工艺的特点和存在的问题

不动管柱工艺特点:不动管柱压裂改造在油井改造方式中已经极为普遍，因采用该种改造方式可以减少中途放喷和反冲等施工工序，节省了人力物力，再者大大缩短了作业周期。存在问题:油井采用不动管柱压裂，通常在第一层施工停泵后关闭主闸门，打开清蜡闸门投球，再关闭清蜡闸门打开主闸门，当球进入井内压裂机组则开泵小排量进行送球打滑套。打滑套所用液体约为3-6m3，顶替过量对于油井改造效果影响十分严重，会使得近井裂缝内无支撑剂支撑，裂缝闭合，大大降低了产量。

改进方法:改变投球方式。投球方式不采用停泵关井方式，应该在高压管线上连接投球装置，掌握好时间进行投球操作。改变投球时间。为避免多余液体进入原来压裂层，则应计算好不同排量下钢球到达滑套所需时间T，从而计算出投球之前注入的顶替液量V=V0-Q*T（V0为顶替液，Q排量），在注入V体积的顶替液后就控制投球装置进行投球。

4 压裂防砂技术

4.1 胶液充填压裂防砂技术

胶液充填压裂防砂技术通常采用端部脱砂水力压裂技术，使携砂液在裂缝的端部漏失，造成支撑剂脱砂，控制裂缝进一步延长;在脱砂前裂缝增长规律及压力特征同常规压裂一样，但在开始出现脱砂后，缝长和缝高不再增长，只有缝宽增长较快，象吹气球一样形成一个短的、宽的高导流能力的裂缝，同时井底压力开始按一定速度稳步升高。常规压裂在整个施工过程中，裂缝长、宽、高一般都是不断增长的，因而井底压力是基本稳定的。端部脱砂压裂形成具有高导流能力的“短宽裂缝”是中高渗透油藏压裂防砂成功的关键。

4.2 盐水充填压裂防砂技术

盐水充填压裂防砂技术以填砂为目标，主要是充填炮眼和穿过近井污染带的裂缝，不要求较长的裂缝。采用低黏携砂液(盐水)并且施工规模小，可以采用砾石充填设备，功率几百千瓦而不是压裂防砂充填设备的几千千瓦。用盐水做携砂液的优点是:低黏液有利于砾石在近井地带的沉积，充填质量高，减少空洞形成；可消除压裂表皮、射孔表皮、裂缝节流表皮和液体漏失表皮。

结语

油井压裂作业单位应建立并不断完善油井压裂作业配套的应急救援预案，强化应急演练，提高处理事故的应急技术，储备充足的应急物资和装备设施。同时，应建立可靠的通信联络与警报系统，加强与兄弟应急救援机构的信息沟通和交流，确保在应急状况下，及时得到救助，避免大的人员伤亡和财产损失。

[1]陈昊，黄新文，张兴焰.文东深层低渗非均质异常高压砂岩油田高效开发实践[J].江汉石油学院学报，2004（03）.

[2]王洋.高能冲击压裂泄油技术在锦150断块的应用[A].2011年石油装备学术研讨会论文专辑[C].2011.

[3]李忠梅.中原采油二厂实施压裂引效效果明显[N].中国石化报.2008.

[4]周和平.新型压裂、酸化泵机理研究及结构设计[D].西南石油学院.2004.