不动管柱压裂失败原因分析及改进

冯书奎（延长油田股份有限公司井下作业工程部，陕西延安 717100）

不动管柱压裂失败原因分析及改进

冯书奎（延长油田股份有限公司井下作业工程部，陕西延安 717100）

试油工序衔接的紧密程度与不动管柱的压裂技术密不可分，而保护储层不受损害，降低井田工作的危害程度则与压裂液对储层的浸泡时间有关，而这些因素的改良与进步，对整个工程有着巨大的推动作用。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。在本文中，所描述的主要是管柱压裂失败的一些原因和对其进行改进的一些方法与手段。

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，但在工程是实施过程中由于一系列因素导致施工出现种种问题，从而会使管柱的压裂过程失败。本文主要从改良施工工具出发，得到减缓不动管柱压裂失败的方法，从而在以后的生产中具有有效的引导作用。

1 上封隔器选择不合理

1.1 案例分析

某实际井田中，在井层、井号、井段均确定的情况下，对井田进行压裂施工操作，在施工过程中，对压裂第一层用压裂液量和最高泵压以及井田的排量均在合理的范围之内。在该层中打入符合要求的优质石英砂和耐超级肌胶压裂液，压裂对应井号层后进行投杆，按规定步骤操作，套管返液，在该基础上进行多次加压，不超出最高压力范围，而之后，套管出现返液现象，压裂操作失败。将压裂管从井中取出，进入井中进行检查，发现上封隔器未坐封导致压裂操作失败。

1.2 现象分析

在该层施工操作过程中，出现的封隔器密封功能下降甚至是无密封作用现象，此取决于施工时所选用的封隔器类型，如Y541封隔器，该型号的封隔器在施工期初的密封效果较好，但由于施工后期，压力的增大会导致管柱的位置移动，使封隔器向上移动，导致工程失败。

1.3 解决措施

由于知道该现象出现的原因，便可以采用对应的措施进行修改，如：改变封隔器的类型，由于Y541封隔器没有卡瓦装置，从而导致封隔器位移，所以，将Y541装置改成Y241装置，将两者对比，后者增加了卡瓦装置，由于有卡瓦的支撑，封隔器不会上移，提高封隔器的密封性能。而Y241对封隔器的保障作用不仅仅体现在卡瓦装置，与Y541相比，Y241可以更好地配合不动管柱压裂操作，且增加了一系列组件，如：卡瓦锚定组件和锚爪组件，其作用也是保障封隔器的固定。

2 Y541封隔器介绍（以Y541一115型静液压封隔器为主）

2.1 主要结构特点

Y541一115型静液压封隔器主要由上接头、水力锚、封隔件、外中心管4、下卡瓦、座封锁紧机构、液缸及下接头等部件组成，这种封隔器各主要部件的功能如下：

水力锚：承受封隔器下部压差产生的上顶力。

封隔件：封隔封隔器的上下层位。

下卡瓦：承受封隔器上部压差产生的下推力。

Y541一115型静液压封隔器具有如下特点：

2.1.1 利用静液柱压力座封，能确保封隔器在定向井中座封的可靠性，而且施工简单。

2.1.2 采用锁块锁紧机构，可使封隔器在座封之前锁紧，形成一个整体，从而能避免因封隔器与套管壁摩擦及操作不当而发生误座现象。

2.2 主要技术参数

Y541一115型静液压封隔器主要技术参数如下：

总长：1423mm

缸体内径：φ50mm

缸体最大外径：φ115mm

封隔件外径：φ113mm

适用井深：≤3000m

工作温度：≤120°C

工作压力：25MPa

适用套管内径：φ121-124mm

适用井斜：a≤45°C

3 跨距内管柱设计不合理

3.1 案例介绍

在某实际井田中，在井层、井号及井段确定的情况下，对该井层进行压裂，最高压力数据已知，地层破坏压力已知，另外井号层的压裂为压开，对该现象进行检查，发现是由于跨内油管的弯曲，导致投标偏离，未在指定范围，从而导致滑套以及控制开关无法打开，因此，压裂施工操作失败。

3.2 现象分析：

压裂管柱跨距较长，在施工中，下封隔器的位置上移，水力锚锚定仅在上封隔器之上，从而导致在施工过程中，无水力锚锚定的上封隔器之下的管柱，容易发生形变和扭曲。

3.3 解决措施

对管道的短接进行加厚，但不改变短接的内径，保持短接、油管内径的一致性，但由于进行了加厚手段，使管道的外径有所增加，加强了油管的耐压耐抗能力，并且，由于油管的跨距对进行压裂施工有较大的影响，所以在符合规定的情况下，缩短油管跨距，对油管整体加厚，从而可以提高工程的成功效率。

4 施工管柱设计单一

4.1 现象分析

全通径压力计拖筒的实施方案是由不动管柱压裂施工管柱的设计决定的，而在此过程中，投杆可能会被卡在拖筒上部，使滑套无法打开，项目施工失败，所以尽可能的不要使用偏心拖筒。

4.2 解决措施

这种现象法发生不是无法避免，只要将施工管柱进行改进，使用改进后的管柱来进行压裂过程的操作。

5 结语

随着科学技术的进步，一切工程手段都在更新，对生产效率和安全保障有了很大的提高。井下工作是一项危险度高的工作，但随着不动管柱压裂工艺的出现，工人井下作业次数减少，使一些较危险的工程事故发生概率降低，减轻工程强度，使试油工序能更加紧密的结合。

［1］高辉.不动管柱压裂失败原因分析及改进［J］.中国石油和化工标准与质量，2013，03：49.

［2］孙孝臣.不动管柱压裂技术的改进［J］.科技致富向导，2013，33：275.

［3］杨成立.不动管柱多层一次压裂技术研究与应用［D］.东北石油大学，2014.

［4］王宏坤.不动管柱两层压裂及排液一体化技术研究［D］.大庆石油学院，2007.