不动管柱压裂失败原因分析及改进

【摘要】不动管柱压裂技术的应用使试油工序衔接得更加紧密，缩短了压裂液对储层的浸泡时间，降低了对储层的损害程度，减轻了井控风险，起到了缩短施工周期，减少作业费用，降低工人劳动强度，实现绿色施工的作用。特别是针对多层压裂，在压裂准备和压裂施工过程中能够有效缩短施工周期，具有明显的优势。但不动管柱压裂失败也会造成施工质量的降低，本文主要针对近年来影响其工艺失败的原因进行分析，并得出相应的改进措施，以便得到降低不动管柱压裂失败的方法，对今后施工起到参考与借鉴的作用。

【关键字】不动管柱 压裂 管柱跨距 封隔器

不动管柱压裂的优点可以实现不动管柱多层压裂、选层压裂一层、选层压裂两层及排液一体化的功能，但在施工过程中也由于各种原因造成工艺的失败。造成不动管柱压裂失败的原因可分为工具原因、地层原因、砂比过高等，其中主要原因为工具原因，本文主要从工具方面进行分析，并得出相应的改进措施，以便得到降低不动管柱压裂失败的方法，对今后施工起到参考与借鉴的作用。

1 上封隔器选择不合理

实例：太××井，第S1-1层，F21、20，F16号层，井段：1674.4―1584.0m。压裂施工前坐封正常，压裂第一层用压裂液量36m3，排量：2.8m3/min，最高泵压：36 MPa；本层共打入140m3超级胍胶压裂液，优质石英砂24m3。压裂20、21号层后投杆，打开F16号层，加压到32MPa，套管返液。之后反复多次加压，最高50MPa，套管一直返液，压裂失败。 起出压裂管柱后检查井下工具，发现上封隔器未坐封，F16号层压裂失败。

分析：滑套已正常打开，但压裂施工期间打开滑套后环空开始返液，说明上封隔器工作不正常，封隔器不密封导致第二层压裂失败。

本层施工时上封隔器选用Y541封隔器，Y541封隔器在压裂初期密封良好，但压裂后期投杆后持续加压，造成管柱蠕动，没有卡瓦支撑，而且未受内部压力导致封隔器上窜，从而导致封隔器密封性能下降甚至解封。

措施：针对遇到的情况，可以采取将Y541封隔器更换为Y241封隔器，相比而言增加了卡瓦装置，抽汲过程中不容易上窜。

Y241封隔器是一种配合不动管柱压裂施工的装置，与Y541相比增加了锚爪组件、卡瓦锚定组件，在压裂前期通过加压打开锚爪组件、卡瓦锚定组件，卡瓦卡住套管，保证压裂期间封隔器不发生上窜或者蠕动。Y241封隔器主要技术指标见表1：2 跨距内管柱设计不合理

实例：杏×井，第S1-2层，P73、74，P78号层，井段：1999.2―1961.0m。压裂78号层，最高泵压43 MPa，地层破裂压力43 MPa，73、74号层压裂未压开，起出工具检查发现跨距内油管弯曲，投杆未到位，无法打开滑套，控制开关未打开，导致压裂失败。

分析：

（1）不动管柱压裂压力比较高，有时最高压力高出理论地层破裂压力2倍还多，已达到工具和油管承压极限，压裂时跨距油管受封隔器上顶力增大，容易造成油管弯曲。

（2）压裂管柱跨距较大，仅在上封隔器之上有水力锚锚定，压裂过程中由于下封隔器上窜，导致上封隔器之下的管柱在压裂施工过程中容易发生屈服变形。

（3）φ73mm油管抗纵向挤压强度低，无法满足高压下的压裂要求。

措施：

（1）加工了通体加厚短接，该短接内径和正常φ73mm油管一致为φ62mm，但采取通体加厚方式，整体外径φ79mm（正常油管外径φ73 mm），大大的增加了油管强度，并规定跨距油管在满足卡距要求的前提下，尽量缩短，并必须全部使用通体加厚油管短节。

（2）将封隔器卡点距上部油层底部的距离改为2-3m（以前为3-5 m），防止由于压裂砂卡导致压力瞬间升高进而压弯管柱。

（3）对于跨距超过20m的压裂层在下封隔器之上加装水力锚，防止下封隔器上窜导致压弯跨距。

3 施工管柱设计单一

不动管柱压裂施工管柱的设计只有针对全通径压力计托筒的施工方案，一旦使用偏心托筒将会导致投杆被卡在托筒上部，无法打开滑套，造成压裂失败。

措施：针对这种情况，可以通过改进施工管柱来进行不动管柱压裂。原有施工管柱（自下而上）结构包括底部开关+密封接头+Y341-115-120/50Y压裂封隔器+KZQ控制开关+外加厚油管专用短节+全通径压力计托筒（通径且内径≥60mm）+Y241-115-120/50YM压裂封隔器+油管。

新增加施工管柱（自下而上）结构包括底部开关+偏心压力计托筒（内径

4 其它

导致不动管柱压裂失败的因素还有地层原因、人为原因等多种原因。

海拉尔地区由于地层渗透率差，压裂过程中加砂速度过快，排量太大，导致砂堵无法继续加砂，会导致压裂的失败。

有些人为判断的失误也会导致压裂的失败。例如太××井，第S1-1层，F6、2号层，井段1657.8―1596.2m。压裂F6号层后投杆压裂F2号层，排量0.2m3/min时压力最高升至57MPa，反复5次压力均升高，压裂失败，停止压裂。

分析原因为投杆时由于井口3 1/2旋塞阀与2 7/8油管中间的变扣内径小，而杆的外径大，使得杆无法正常投入井内，先放喷后投杆，地层出砂，导致杆无法投到位，压裂F2号层砂堵。

5 小结

不动管柱压裂减少了井下作业起下管柱的次数，减少了起下作业过程中容易发生井喷、砂卡等事故的危害，减轻了工人劳动强度，使试油工序衔接得更加紧密。