压裂卡钻事故的分析与处理

俞克东，巩继云，蒲新辉，赵瑞元，黄军强

中国石油长庆油田分公司第一采油厂（陕西延安716000）

压裂卡钻事故的分析与处理

俞克东，巩继云，蒲新辉，赵瑞元，黄军强

中国石油长庆油田分公司第一采油厂（陕西延安716000）

随着压裂增产措施的不断增加，压裂后发生卡钻事故的问题也日益突出。通过处理实例，对压裂卡钻事故的原因进行详细分析，探索处理方法，以达到快速有效地解除压裂卡钻事故目的。提高处理效率，既可降低作业成本，又可缩短占井周期，使油水井能尽快投入生产，从而提高经济效益。

压裂；卡钻；井下管柱；封隔器

1 压裂卡钻事故现状调查

中国石油长庆油田分公司第一采油厂2013年共实施压裂措施340余口，其中压裂后发生卡钻事故的井有32口，占9.5%；2014年共实施压裂措施530余口，其中压裂后发生卡钻事故的井有52口，占9.8%。压裂卡钻事故不仅延误油井及时抽汲排液，影响措施效果，而且在卡钻事故处理过程中，如采取措施不当，易造成井下事故复杂化，被迫进行大修作业，不仅延长作业时间，而且增加作业成本。

2 压裂卡钻事故类型及原因分析

在实施体积压裂、重复压裂或补孔压裂措施中，由于压裂后沉砂卡钻，以及井下管柱组配不合理、封隔器不解封、违章操作等原因，造成压裂管柱卡钻的事故经常发生，一般在双封选压或施工两层进行的压裂施工中比较多见［1］。根据卡钻原因分为以下几种类型。

2.1 压裂后井下管柱砂卡

压裂施工中造成砂卡的主要原因有：一是压裂发生砂堵后未及时活动井内管柱，压裂砂埋住井内管柱，造成砂卡；二是由于压裂后放喷过猛或地层吐砂严重，压裂砂沉积在封隔器顶部或井下管柱的油套环空，造成井下管柱卡钻；三是油层压窜或将套管外水泥环压窜，混砂液窜入封隔器以上套管内，压裂砂沉积造成井下管柱卡钻；四是油管或下井工具破损造成压裂液“短路”，未及时反洗井或活动井内管柱，压裂砂沉积在油套环空，埋住井内管柱造成砂卡；五是作业队伍违章操作，加深压裂管柱探砂面或冲砂洗井，造成压裂管柱卡钻事故［2］。

2.2 管柱组配不合理导致砂卡事故

组配压裂管柱时，导压喷砂器与下封隔器之间间隔距离较长，或下部封隔器座封位置距射孔段下界距离过长，压裂后放喷时，地层返出的压裂砂容易沉积在封隔器顶部的油套环空，导致封隔器及一部分管柱砂埋，造成压裂管柱卡钻。

同时，发生砂卡后反循环冲洗解卡时，因井下管柱被砂埋，入井的液流在导压喷砂器位置发生“短路”，不能将下封隔器顶部沉积的压裂砂冲洗出地面，无法实现冲洗解卡的目的［3］。

2.3 封隔器不解封导致卡钻事故

压裂施工过程中，由于封隔器长时间浸泡或施工高压等因素影响，造成井下K344封隔器损坏，无法正常解封。总结以往压裂卡钻事故，在双封选压施工时，下部的封隔器不易解封，造成压裂卡钻事故的案例较多。

3 压裂卡钻事故的处理方法

压裂发生卡钻后无法及时进行抽汲排液，导致压裂液浸泡时间过长，对地层造成二次伤害；同时，如卡钻严重还需进行大修处理，不仅作业成本高，而且施工周期长，严重影响生产进度。因此，在处理压裂卡钻事故时，如若分析清楚卡钻的原因，针对性地制定处理方案，可有效提高卡钻事故的处理效率［4-5］。下面就压裂卡钻事故常用的处理方法，由简到难，总结归纳为以下几种。

3.1 憋压反循环解卡

如压裂时发生砂卡事故，立即开泵循环，将封隔器以上油套环空及油管内悬浮的压裂砂冲洗出地面，若能循环洗通，砂卡即可解除。如循环洗井不通，可采取憋压后放压的方法进行解卡。憋压解卡时，泵压应由小到大逐渐增加，不可一下憋死，可多放几次空。

3.2 活动管柱解卡

发生压裂卡钻事故后，如憋压循环不通，应迅速卸开施工井口进行活动解卡。对卡钻时间不长或卡钻不严重的井，通过上提或下放井下管柱，使井筒内砂子疏松，从而解除压裂管柱砂卡。对于卡钻较严重的井，可采用上提猛放下击法进行解卡，即慢慢上提管柱至一定负荷后，立即下放管柱迅速卸掉载荷；也可活动一段时间后，使管柱在拉伸状态下悬吊一段时间，使拉力逐渐传递、扩散到下部管柱，再迅速下放管柱进行解卡。这两种方式一般都可奏效，但每活动5～10min应稍停一段时间，以防井下管柱疲劳断脱。活动管柱的同时，用水泥车配合憋压循环，解卡效果会更好。

3.3 诱喷法解卡

当地层压力较高时，可以靠地层压力诱导井喷，使部分砂子随上返液流带到地面而解卡。诱导放喷时，井口防喷器必须灵活好用，以防止无控制发生井喷事故。

3.4 大力上提法解卡

压裂后因井下封隔器不解封造成的卡钻事故，可在修井设备在和井下管柱强度许可的范围内（不断、不脱扣）采用大力上提法解卡。当封隔器卡钻比较严重，井内管柱强度较大，修井机绞车、井架达不到要求时，可用千斤顶作为辅助动力而解卡。解卡时各道绷绳要加固，指重表要灵敏，各点要有专人观察，以防止发生重大安全事故。

3.5 倒扣套铣法解卡

当井下管柱卡钻严重，使用以上方法无法解卡时，可将被卡管柱砂面以上部分倒出，然后下入套铣筒将砂埋油管套管环空的砂子冲洗出地面，再倒扣捞出井下油管，交替使用倒扣和套铣的方法进行打捞，直至解除砂卡，捞出全部被卡管柱为止。

4 压裂卡钻事故处理实例分析

4.1 杏25-103井压裂卡钻事故处理实例

事故经过：该井（图1）压裂施工分压两层，井下管柱结构为：Φ38mm球座+短节+K344-114封隔器+Φ73mm外加厚油管2根+导压喷砂器+Φ73mm外加厚油管2根+K344-114封隔器+水力锚+Φ73mm外加厚油管163根+73mm（2 7/8"）油管挂。首先压裂下部长油层段，第一层压裂施工正常，准备上提管柱50m压裂上部长油层段，发现压裂管柱卡钻。

图1 杏25-103井压裂管柱示意图

压裂卡钻事故处理过程如下。

1）反循环洗井：发现压裂管柱卡钻后立即大排量反循环洗井，井口返液正常，返出洗井液中有少量压裂砂，洗井时水泥车无憋压现象，但上提管柱卡钻严重。

2）活动管柱解卡：上提拉力300～400kN，采取活动解卡和悬吊解卡的方法，累计活动解卡5天无效果。

3）反循环憋压法解卡：活动解卡时用水泥车配合冲洗，发现憋压循环不通，从套管打压至20MPa，憋压30min压力不下降，用水泥车反循环憋压6h无效果。

4）诱喷法解卡：解卡无效后进行抽汲排液，对已经压裂的层位进行诱喷，累计抽汲排液9班次，抽汲诱喷后继续活动解卡仍无效果。

5）大力上提法解卡：采取大力上提的方法，上提拉力增加至550kN，由于压裂管柱及封隔器卡钻严重，活动解卡两天仍然无效果。

6）倒扣套铣解卡：该井压裂卡钻后，采取循环洗井、活动解卡、憋压解卡、诱喷解卡、大力上提解卡等方法无效后，倒扣处理井下管柱卡钻。由于试油队伍处理卡钻事故经验不足，共历时15天，倒扣打捞21次，才将水力锚及以上油管倒扣捞出。井下还剩余管柱：K344-114封隔器+Φ73mm外加厚油管2根+导压喷砂器+Φ73mm外加厚油管2根+K344-114封隔器+Φ73mm短节+Φ38mm球座。该井上大修进行套铣倒扣，解卡成功后捞出井下全部管柱。

4.2 杏25-103井压裂卡钻原因分析

（三）群文音乐创作要关注现实生活，突出生活化和时效性。现实生活是所有音乐创作的源泉，脱离现实生活的音乐作品是没有生命力和感染力的。群文音乐面向大众，广大人民群众的现实生活为群文音乐提供了大量鲜活的创作素材，因此群文音乐创作要关注现实生活，突出生活化和时效性。在创作过程中，要深入人民群众中，充分了解他们的情感、愿望和关注点，要真正反映时代特征，把握时代脉搏，让时代精神成为群文音乐创作的主旋律，让人民群众对群文音乐作品产生更加强烈的认同感。

通过对该井压裂卡钻原因进行详细分析，总结压裂卡钻原因。

1）压裂管柱组配不合理，埋下安全隐患。该井压裂施工两层，压裂管柱为双封选压结构，但导压喷砂器与下封隔器之间连接两根油管，间隔距离较长，在封隔器顶部形成一定长度的沉砂口袋，为压裂施工埋下安全隐患。

2）封隔器卡钻。压裂发生卡钻事故后，反循环洗井正常，洗井时井口无憋压现象，说明上封隔器已正常解封，导压喷砂器以上管柱及油套环空通畅，能形成正常的循环通道。分析压裂施工后下部封隔器不解封，从而造成压裂管柱卡钻。

3）二次卡钻。该井初期为下部封隔器不解封造成的卡钻，但由于活动解卡耗时较长，地层返吐出的压裂砂不断沉积在下封隔器顶部，将导压喷砂器与下封隔器之间连接的油管掩埋，造成二次卡钻。

4）作业队伍违章操作，导致卡钻事故复杂化。发生压裂卡钻事故后，初期反循环洗井时井筒通畅，但后期洗井时用水泥车憋压20MPa循环不通。经现场调查了解，作业队伍为节约成本，用回收的污水进行循环洗井，由于罐底沉积的垢渣和泥砂等杂质随循环的液流进入井筒，停泵后沉降在油套管环空，堆积在井下管柱四周，造成导压喷砂器及以上部分油管也被掩埋，导致井下事故复杂化。

这种情况在捞出井下管柱后得到证实，水力锚以上10根油管内充满灰黑色的垢渣和泥砂，分析不是该井地层返出物。因为压裂施工前井筒已彻底清洗干净，压裂过程中进入井筒的只有压裂液和压裂砂，这说明油管内残留的垢渣和泥砂是压裂卡钻后循环洗井时携带入井的，这也是压裂管柱发生卡钻后初期循环洗井正常，但后期用水泥车憋压循环不通的原因。

4.3 事故处理及经验总结

发生压裂卡钻事故后，由于试油队伍经验不足，解卡过程中操作不当，造成井下事故复杂化，导致该井施工周期延长20余天，严重影响生产进度。该井解卡处理过程中存在的问题如下。

1）发生压裂卡钻事故后第一时间进行反循环洗井，将井筒内悬浮的压裂砂冲洗出井筒，可有效防止压裂管柱砂卡。但该井因压裂管柱组配不合理，导压喷砂器与下封隔器之间距离较长，在封隔器顶部形成一定长度的沉砂口袋，地层吐砂后沉积在封隔器顶部，埋住部分油管，造成压裂管柱卡钻。反循环洗井解卡时，循环液流经导压喷砂器发生短路现象，无法将以下油套环空沉积的压裂砂冲洗出地面，增加事故的处理难度。

2）作业队伍违章操作，使用回收污水进行循环洗井，将污水中的垢渣和沉砂携带入井，造成导压喷砂器及下封隔器和管柱掩埋，导致井下事故复杂化。

3）活动解卡过程中，操作人员经验不足，一开始就大吨位猛提猛顿，将封隔器顶部沉积的压裂砂挤压夯实。同时，活动解卡的初期未配合循环洗井或憋压循环，以提高解卡效果。在活动解卡的5天时间内，地层返出的压裂液中携带的砂子不断沉积，使井内砂面升高，增加处理的工作量。

4）该井采取多种方法解卡无效，实施倒扣套铣处理。而快速处理卡钻的关键在于倒扣操作，如倒扣操作得当，可一次性将封隔器或卡点以上油管全部倒出，然后采用套铣和倒扣相结合的方法处理井下砂埋管柱，很快就可处理完压裂卡钻事故。但由于作业队伍施工经验不足，倒扣时操作不当，将压裂管柱整体丝扣倒散，历时15天，累计倒扣打捞21次，才将上部封隔器油管倒扣捞出，严重影响生产进度。由于倒扣处理时间过长，还造成上部封隔器也被砂埋，导致井下事故复杂化。

5 认识与建议

通过对压裂卡钻事故处理实例进行分析和论证，查找施工各个环节中存在的问题和可能造成卡钻的一些因素，分析清楚井下情况，然后根据卡钻类型制定针对性解卡措施，并进行正确的操作，以提高事故处理的有效性和成功率。

同时，施工过程中应做好各项检查和预防措施，严格按照设计要求和相关的质量操作标准，是避免发生卡钻事故的关键。

1）压裂管柱下井前，应仔细检查油管是否存在破损或弯曲损伤等现象，防止压裂过程中因油管破损导致压裂液短路，从而造成砂卡事故。

2）下井前在地面检查封隔器等井下附件完好无损伤，并且有出厂检验合格证，确保下井工具质量，避免因工具质量问题造成卡钻事故。

3）组配压裂管柱时，下封隔器座封位置距射孔段底界一般不超过5m，防止压裂时下封隔器顶部沉砂过多，造成砂卡事故；导压喷砂器与下封隔器之间一般直接连接，使两者之间没有沉砂的口袋，即使封隔器顶部有沉积的砂子，也可通过循环洗井将压裂砂带出地面，可有效地预防压裂管柱砂卡。

4）压裂两层施工时，下部封隔器不解封易造成压裂管柱卡钻。处理封隔器卡钻时，应及时上提或加深管柱进行活动解卡，使被卡的封隔器上移或加深，封隔器胶筒回收，即可实现解卡。当卡钻严重时，应在井架、施工管柱的安全负荷范围内反复活动管柱，直至将封隔器胶筒磨破，从而实现解卡。活动解卡时配合循环洗井，可提高解卡效果，又可防止封隔器顶部沉砂造成二次卡钻。

5）压裂施工时，观察套管停止返水，井下封隔器完全座封后再进行加砂程序。每压裂完一个层位，要彻底反循环洗井，将油套环空内悬浮的压裂砂冲洗出地面，防止沉砂卡钻。

6）压裂后应严格使用放喷油嘴控制放喷，防止放喷过猛或泄压过快造成地层吐砂严重，从而造成井下管柱卡钻。

7）循环洗井时，洗井液应清洁无杂质，防止洗井液中携带泥砂等杂质入井，堵塞油管或沉积在封隔器顶部造成卡钻，导致井下事故复杂化。

8）如需进行倒扣套铣处理时，应首先确定井下管柱卡点位置，根据卡点计算出中和点位置，进行倒扣处理时容易从此处倒开而解卡，可减少油管倒扣次数，提高卡钻事故的处理效率。

［1］聂海光，王新河，油气田井下作业修井工程［M］.北京：石油工业出版社，2002.

［2］罗英俊，万仁溥.采油技术手册［M］.北京：石油工业出版社，2006.

［3］王胜启，高志强，曲兆峰，等.井下作业监督案例汇编［M］.北京：石油工业出版社，2010.

［4］沈琛.井下作业工程监督［M］.北京：石油工业出版社，2005.

［5］魏新勇.深井钻井事故处理及案例分析［M］.北京：石油工业出版社，2009.

摄影/杨姝

参考文献：

［1］蒋希文.钻井事故与复杂问题［M］.2版.北京：石油工业出版社，2006：132-156.

［2］丛长江，陈世春，王树超.东河1-H18C井钻井复杂情况分析［J］.石油钻采工艺，2011，33（1）：117-119.

［3］武宇伟.苏里格气田钻井复杂处理技术探索［J］.石油科技论坛，2013（2）：11-15.

［4］袁俊和.钻井过程中的故障诊断方法研究［D］.北京：中国石油大学（北京），2008.

［5］厉学思，李华照，王惠玲，等.文留油田影响钻井安全的地质因素分析［J］.断块油气田，1998，5（4）：55-57.

本文编辑：尉立岗收稿日期：2016-06-30

With the increasing of the fracturing measures，the drill pipe sticking accidents after fracturing become more and more. Through an example，the causes of the drill pipe sticking accidents are analyzed in detail，and their processing methods are discussed to quick effectively relieve the accidents and to improve treatment efficiency，which can reduce operation cost，shorten drilling cycle and make the oil and water wells put into production as soon as possible to improve economic benefit.

fracturing；drill pipe sticking；downhole pipe string；packer

路萍

2016-06-30

俞克东（1969-），男，工程师，主要从事油田井下作业监督管理工作。