压裂后起工具段过程中的相关井控技术探讨

＊张超 于吉 支广超 周冲 陈勇

（中海油能源发展股份有限公司山西分公司 山西 048203）

引言

石油天然气资源开采期间，可能会发生井喷的事故，主要是在地层中隐藏的流体，受到外力的影响，渗入其他地层或是喷出地面，破坏性极强。石油勘探工作中可能会受周围环境因素的影响，对油漆层造成干扰，导致石油资源受到一定程度的破坏，严重的情况下，甚至还会引发人员伤亡和油井报废的事故，而井控技术的应用，主要是通过对地层压力的调控，确保井内压力处于平衡的状态，使石油勘测和生产安全性、稳定性提升。尤其是石油勘测和开采期间，部分井段产能与渗透率快速降低，为了增加石油的开采量，需要采用现代化的压裂技术，而在压裂技术应用后，井内的压力迅速提升，压裂后起工具段可能会出现井内压力不平衡的问题，因此，需要按照压裂后期工具段的实际情况科学采用井控技术，维护生产的安全性和稳定性。

1.压裂后起工具段过程中的井控技术分析

一般状况下，有水井压裂完成后，为避免油井发生井喷的问题，主要利用地层压力，数据值对压井液的数量进行计算，提高压井液的密度，调控地层压力，使压力处于平衡状态，然后利用井口的工具设备操作。但是液压井施工可能会导致地层环井受到严重的污染，油水井的应用寿命缩短。与此同时，受现场情况的影响需要带压作业，将油管堵塞器设备和相关的控制设备衔接，保证不放喷的状况下卸下管柱。由于石油开采和生产期间可能会发生井喷失控的问题，井喷施工和火灾事故的发生存在密切关联，会带来环井污染问题、人员伤亡问题和经济损失问题，而井控技术的应用，则是在钻井期间，以入侵到井眼地层流体安全排除，或是避免流体进入井眼为目标进行井控。

2.井下作业关键压裂技术

(1)分隔分层压裂技术

当前在油田压裂施工期间，普遍采用分隔分层压裂技术，虽然此类技术的应用流程复杂、成本较高，但是现场施工操作人员可按照油田的具体状况，设置井下封隔器设备，对于深度较高的油井，可利用单封堵器完成深层压裂施工操作。同时，在油井压裂施工中也可采用双封隔器设备，对储层分层压裂，提升油井压裂施工的效果。除此之外，油田开采期间采用压裂技术，滑套类型的封隔器也受到广泛的应用，此类封隔器能够在深井操作，实现反复多次压裂施工，具有推广的价值和意义[1]。

(2)限流分层压裂技术

油田开采期间如果是多个油层同步性压裂施工，可使用腺瘤分层压裂技术，按照现场的情况，调控注入压力，提升压裂施工效果。一方面，压裂施工之前，现场施工和技术人员按照油层设计图纸内容和炮眼数量的情况，全面调控各个层段压裂液注入量，考虑到施工期间可能会出现炮眼磨阻的现象，导致油井的压力增加，压裂液进入储存后分流，所以现场人员需按照压裂液的情况和地层压力情况，对不同的储层进行处理，确保限流分层压裂施工技术的应用水平。另一方面，限流分层压裂技术的应用，具有一定的实用性，但是施工期间可能会因压力作用存在差异产生纵向裂缝，所以，在施工过程中应按照具体的情况，准确监测压力数据值，做好压力调控工作，为限流分层压裂技术的应用提供保障[2]。

3.压裂后起工具段过程中的井控技术应用措施

(1)完善井控技术的方案

①压井液密度控制

目前在石油开采生产工作中，为避免水平井压裂后出现井喷事故，主要是通过对底层压力的计算分析，明确压井液材料的密度，提升压井液的密度，有效完成底层压力的控制，确保井内压力维持在合理范围内，使井内压力能够处于平衡的状态。与此同时采用井口的控制器设备进行控制，利用投堵的方式处理管柱，使井内的压力得到有效控制。但是压井液材料的应用，可能会导致地层环境受到污染，也可能会出现缩减油水的问题。此情况下可采用带压作业的方式，利用专门的井控设备和油井堵塞器完成操作，在加压设备的控制下，实现起下管柱的不压井操作、不放喷操作、动态性密封操作，提升井控的效果。

②投堵技术的应用

水平井压裂施工完成后，对生产管柱的井控主要采用投堵的技术方式，但是由于井内的压力较大，可能会产生井喷的风险，如果不能确保投毒的效果符合要求，就不能有效控制工作筒下段工具段的井压，难以将投毒的作用充分发挥出来。如若在下卡车的过程中，提前在各个卡区段配置封堵器设备，就能够确保工具段管柱内良好封堵。但是需要注意，由于封堵器设备应用期间，作用局限于某一阶段的管柱，解卡具的难度较高，因此，在压裂之前，就需要根据施工顺序，在各个封堵器设备的下部分进行全通径旋塞阀的连接，阀门关闭的情况下，上部卡具不会受下部管柱液压的影响，有助于快速且安全将卡具卸下。另外，封堵器设备属于一种标志物，提出井口的过程中，可以封堵器为基础，观察井下有无旋塞阀，压裂施工期间，旋塞阀是开启的状态，通径高于投球，不会对正常的投球造成影响，因此封堵器的应用不会产生施工工作的阻碍和制约，具有推广价值[3]。

为充分发挥投堵技术在压裂后起工具段井控方面的作用，压力施工完成后，需要按照井内的压力情况，因地制宜选择投堵方式，例如，井内压力较低，无需开展投堵工作，只需在现场采用套管进行套住即可。但是如果井内的压力较高，就要根据技术规程开展投堵施工工作，成功操作后，将工作筒上部分管柱提出，在提起工作筒最后压力管的时候，联通旋塞阀共同提升到井口的位置，将旋塞阀关闭，卸除上部卡具段，将旋塞阀提升到井口位置，对其进行关闭处理，根据上述操作，连续性卸除卡具，提起全部的压裂管柱，在相邻旋塞阀连接的压裂管柱为两根以上的情况下，可按照具体状况向管柱内投堵，也可利用井口位置的旋塞阀和收液罐相互连接，对反排管柱的高压液进行控制，确保井内压力控制在规定范围内，保证压力安全后施工[4]。

(2)合理选择井控设备

压裂后起工具段过程中井控技术的应用，井控设备的性能和应用效果，直接影响整体的井控水平，因此，在技术应用的过程中需要科学合理进行设备的选择。

2011年3月，我国第十二个五年（2011-2015年）规划纲要强调：“面对日趋强化的资源环境约束，必须增强危机意识，树立绿色、低碳发展理念，以节能减排为重点，健全激励与约束机制，加快构建资源节约、环境友好的生产方式和消费模式，增强可持续发展能力，提高生态文明水平。”

其一，选择具有动态控制性能的设备，按照钻井技术特点和实际情况，选用动态控制性能符合标准要求的监控设备，预防在施工期间出现井喷的事故。同时应进行井控节流阀的改进和优化，改善阀体的抗腐蚀性能、精准控制的性能，增强节流阀的控制强度，不仅可以为节流压力的调整控制提供便利，还能优化节流阀下游抗冲击性能，避免设备应用过程中受到井压的冲击。

其二，采用现代化的多级节流系统，弥补传统节流技术应用的问题，通常情况下，现代化多级节流系统应用期间，具备一定的抗冲蚀性能，可精准进行井压的控制，避免因井压过高出现问题。

(3)强化井控技术的研究

强化井控技术的研究力度，是对压裂后起工具段过程中井控技术进行优化和改进的重要措施，由于目前我国井控技术应用期间存在缺陷和不足，施工过程中可能会出现问题，因此，需要重点进行井控技术的研究和改良，提升井控技术水平和工艺水平。

首先，以降低井控装备潜在风险为目标，科学合理研究井控装备的技术，利用反循环压井技术措施和压回技术措施等，预防技术在应用期间出现套管破裂的问题[5]。

其二，为确保压井方案的精确性和科学性，需重点强化技术的研究力度，采用现代化的压井计算机软件，准确及时评估压井期间是否存在风险问题，科学划分风险的等级，编制完善的应急预案方案，以免发生井喷失控的问题。

其三，在进行井控技术研究和完善的过程中需重点完成圈闭压力处理工作，主要因为施工期间发生溢流井管的问题，井内可能会产生圈闭压力，需要将其释放出来才可确保压井作业的安全进行，所以在施工期间，需要按照截流管汇集位置的情况，定量释放钻井液，以此降低圈闭压力，预防出现施工安全和稳定的问题。

其四，制定完善的井控技术研究方案和计划，明确技术研究工作的重点和规范要求，切实根据现场的实际情况，制定完善的监控技术方案体系，明确井控技术的应用要求和标准，以免因井控技术应用不良而出现问题。

(4)完善硫化氢防护模式

硫化氢防护是压裂后起工具段过程中井控技术中非常重要的工作，因此，相关部门需要制定完善的硫化氢防护技术方案。

其次，如果在压裂后起工具段过程中，存在高含硫的井段，应在现场进行勘察和勘测，全面检测硫化氢的含量和数据值，尽可能减少人工点火的操作。同时需设置24小时动态性控制的遥控点火设备，避免含硫气体遇火后爆炸[6]。

其三，高含硫井段施工期间，设置硫化氢监测设备和防护设备，统一井控的技术标准，动态化进行硫化氢的防控。同时在硫化氢防护的基础上需注重前期层的科学处理，有效解决前期层的问题，例如，检查井控工作有无隔水管，确保钻井液的密度在压力梯度以下。在井控操作的过程中如果有隔水管，就要利用隔水管完成导流操作。另外，浅气层处理工作中，准确评估前期层的情况，利用钻井眼的方式，保证井控工作的顺利开展。

(5)完善技术应用的规范

为避免在压裂后起工具段过程中出现井控技术的应用问题，需要按照井控技术的特点和实际情况，完善相关的技术应用规范，提升技术应用效果和水平。首先，制定关于技术应用的规范制度和标准，根据本工程项目的特点和实际情况，确定技术的操作规程、设备应用规范、设备应用的标准和技术应用标准，使现场施工人员能够按照具体的情况，科学合理采用井控技术，避免出现井压控制的问题。其次，按照井控技术的应用规范和标准规程，提出各项工作中施工人员需要遵循的规范和准则，确定每项工作中人员的工作要求，避免出现相关工作的问题，进一步提升井控技术应用效果和水平。最后，采用井控技术之前，做好现场的实地勘察和勘测工作，全面了解压裂后起工具段过程中的井内压力情况、井压控制的需求，按照现场的具体情况，制定完善的井控技术应用规范，明确每位人员在井控技术操作中的规程，进一步改善工作模式和标准体系，提高井控技术应用的有效性和可靠性，统一相关技术的操作流程和标准，满足当前的井控技术应用需求，进一步提升相关井控技术应用的有效性和可靠性，确保相关施工工作的高质量、可靠性开展[7]。

4.结语

综上所述，压裂后起工具段过程中的井控技术，是目前压裂施工后，井控工作中最为重要的技术措施，加之当前我国井下作业的压裂施工技术先进，压裂后起工具段过程中井控技术的应用更为成熟，因此，在压裂后起工具段过程中，需要按照具体的井控技术应用需求，制定较为完善的井控技术方案和计划，科学选择相应的设备，强化技术研究的力度，完善硫化氢防护模式，设定技术的规范，充分发挥井控技术的应用价值，达到预期的井控目的。