《页岩气水平井泵送桥塞射孔联作常见问题及对策》由会员分享，可在线阅读，更多相关《页岩气水平井泵送桥塞射孔联作常见问题及对策（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第 36 卷 第 3 期 2014 年 5 月 石 油 钻 采 工 艺 OIL DRILLING 2. Petro-king Oilfi eld Technology Ltd., Shenzhen, Guangdong 518054, China） Abstract: In recent years, the pumping bridge plug and clustering perforation technique has been widely used in staged fracturing of shale gas and tight gas reservoirs at home
2、 and abroad. In practical operations in horizontal shale gas wells, various problems have been found, such as failed pumping or release of pumping bridge plug due to high pressure, plug setting without cable igniting, plug not set after cable igniting, dumb shooting of the perforating gun or only 1
3、of 2 clusters shot, and accidental release in coiled tubing perforat- ing. Based on cause analysis for these problems, appropriate preventive measures and solutions are proposed. They have been applied practically to facilitate the fracturing treatment of horizontal shale gas wells. The experiences
4、and lessons thereof will be meaningful references for staged fracturing operations in similar wells. Key words: shale gas; horizontal well; pumping bridge plug perforation; accident treatment; preventive measures 基金项目：中原石油工程有限公司科研项目“非常规储层压裂施工技术研究” （ 编号：201222） 。 作者简介：刘祖林， 1963 年生。1984 年毕业于江汉石油学院采油工程
5、专业， 2002 年获江汉石油学院油气田开发工程专业硕士学位， 现从事 油气增产技术的研究与管理工作， 高级工程师。E-mail：lzl-lzl 。 页岩储层具有典型的低孔低渗物性特征， 国外 页岩气开发的成功经验表明， 水平井及分段大型压 裂改造是页岩气开发的主体技术1-3。泵送桥塞 + 电缆射孔联作分段压裂技术作为一种水平井分段改 造的主要技术， 近年来在国内页岩气水平井多级分 段压裂施工中广泛应用并取得了巨大成功4-7, 但 施工中也出现了一些问题， 对施工造成了影响。因 而如何防范问题的出现并在出现问题后迅速解决显 得尤为重要。 1 工艺过程及工具性能 1.1 工艺过程 泵送桥塞 +
6、电缆射孔联作分段压裂技术工艺过 程为：（1） 通井、 刮管， 确保井筒内干净、 通畅；（2） 连续 油管传输， 进行第 1 段射孔；（3） 光套管压裂第 1 段； （4） 通过电缆下入射孔枪 + 桥塞联作管串， 过造斜段 石油钻采工艺 2014 年 5 月（第 36 卷） 第 3 期70 后泵入液体将工具串推送到位， 电点火坐封桥塞， 上 提电缆至射孔位置射孔， 起出电缆和射孔枪， 光套管 压裂第 2 段 （投球式桥塞在压裂前先投球隔离下层） ； （5） 重复上述桥塞坐封、 射孔、 压裂过程， 依次完成后 续各段压裂；（6） 各段压裂完成后， 用连续油管钻掉桥 塞进行排液、 试气。对于带通道的
7、桥塞， 可以根据需 要先排液再钻桥塞。该工艺适用于套管固井完井的 水平井分段压裂， 涉及到快钻式复合桥塞、 桥塞泵送 及坐封技术、 桥塞与射孔枪分离技术。 1.2 桥塞坐封工具及桥塞性能参数 1.2.1 桥塞坐封工具 目前已施工的页岩气水平井 多采取每段 2 簇或 3 簇射孔， 2 簇的工具管串结构见 图 1。其中， 坐封工具、 桥塞多为国外产品。 图 1 2 簇射孔管串组合 中原石油工程有限公司井下特种作业公司完成 的 6 口压裂井分别使用了贝克休斯公司 Baker-20 和 斯伦贝谢公司 CPST 桥塞坐封工具。桥塞坐封工具 参数见表 1。 1.2.2 桥塞 现场使用了Magnum和Obs
8、idian桥塞。 Magnum 桥塞由复合材料制成， Obsidian 桥塞主要为 铝质材料。桥塞材质轻、 易钻， 耐压 35105 MPa 可 选， 耐温 93232 可选， 完成压裂的 6 口井均选用 了耐压 70 MPa 的桥塞， 有全堵塞式桥塞、 投球式桥 塞及单流阀式桥塞 3 种。桥塞技术性能参数见表 2。 表 1 国外公司桥塞坐封工具技术参数 参数贝克休斯 Baker-20 斯伦贝谢 CPST-CC 外径 /cm8.576.99 长 /m2.402.24 承压 /MPa140103 最大坐封推力 /kN240370 耐温 /210232 使用井数51 表 2 桥塞技术参数 参数Ma
9、gnum MS-413 型Obsidian 耐压 /MPa68.868.9 耐温 /149104 长度 /cm5177.2 外径 /mm104.8111 使用井数51 使用数量676 已施工井中， 涪页 HF-1 井使用了 1 只全堵塞式 桥塞， 延页平 1 井使用单流阀式桥塞， 其余各井各段 均使用投球式桥塞；焦页 1HF 井、 彭页 3HF 井均因 施工出现问题， 各多使用 1 只桥塞。 2 存在问题及对策 2.1 现场应用情况 从 2012 年 2 月至 2013 年 1 月完成了 6 口页岩 气水平井泵送桥塞 + 电缆射孔联作分段压裂施工， 主要施工参数见表3。 每段正常压裂施工时间2
10、3 h， 各段工具组装、 起下电缆、 泵送桥塞、 坐封、 射孔、 拆 卸防喷盒时间为 48 h。但施工中出现的各种问题， 使得施工周期延长， 因此需要防范意外情况的出现 并在出现问题后及时加以解决。 表 3 6 口页岩气水平井压裂施工参数 井号施工时间 /d压裂井段 /m压裂级数射孔簇数施工压力 /MPa总液量 /m3支撑剂量 /m3 涪页 HF-1 井252 433.253 570102160.297.416 098.7487.25 彭页 HF-1 井82 305.03 390.0123528.059.016 548.4832.9 延页平 1 井61 738.02 323.071730.45
11、8.517 427.1286.6 元页 HF-1 井183 8044 982102276.790.613 931.3697.87 焦页 1HF 井182 6463 606153837.591.419 972.3965.82 彭页 3HF 井202 8084 1302246378447340.462 108.25 2.2 存在问题 6 口井施工共用时 95 d 完成 76 段压裂施工， 正 常施工时间 50 d， 处理桥塞坐封及射孔故障问题 38 d， 处理井口闸门问题 7 d。6 口井施工共进行 74 次 电缆起下桥塞射孔， 连续油管补射孔 9 次， 一次性坐 封、 射孔成功 63 次。出现的
12、主要问题为：连续油管 射孔意外丢手 1 次， 高压异常桥塞不能泵送 3 次， 桥 塞不坐封 1 次， 桥塞坐封不丢手 2 次， 射孔枪落井 4 次， 射孔枪 2 簇射孔实际只完成 1 簇射孔 3 次等。 2.2.1 连续油管射孔意外丢手 （1） 事故描述。连续油管传输射孔中， 射孔正常， 但连续油管起出井口后， 发现射孔管串落井。 （2） 原因分析。连续油管连接 2 只射孔枪， 分别 进行环空加压射孔和油管加压射孔， 但油管加压射 71刘祖林等：页岩气水平井泵送桥塞射孔联作常见问题及对策 孔时， 未考虑连续油管内外压差较大， 导致连续油管 下端连接射孔枪的液压丢手销钉剪断， 造成射孔枪 意外丢
13、手落井。 （3） 处理实例。焦页 1HF 井分 15 段进行压裂改 造。2012 年 11 月 6 日第 1 段压裂施工结束， 因泵送 桥塞压力高达 6569 MPa， 受电缆防喷管、 防喷器 70 MPa 工作压力的限制， 泵送排量小， 不能正常完成泵 送桥塞作业， 采用连续油管传输射孔方式对第 2 段 进行射孔。11 月 8 日， 连续油管下至第 1 簇射孔段 3 545 m， 连续油管打压至 21 MPa， 环空打压至 39.9 MPa， 环空压力降至 25.4 MPa， 井口有震感， 连续油 管悬重由 65 kN 下降至 60 kN， 第 1 簇射孔成功； 上提连续油管至第 2 簇射孔
14、位置打压， 压力由 21.4 MPa 升至 54.8 MPa 后突然降至 23 MPa， 悬重在 55 70 kN波动， 井口有震感， 第2簇射孔完成；随后起出 连续油管， 发现液压丢手、 接头及射孔枪全部落井， 起管过程井筒内保持压力 1520 MPa。 连续油管射孔管串为 Roll-on 接头 + 单流阀 + 液压丢手（球座式）+ 变扣接头 + 压力点火头 + 接 头 + 第 1 簇射孔枪 + 接头 + 第 2 簇射孔枪 + 接头 + 压力点火头 + 堵头， 总长 5.71 m。井内落鱼工具管 串为液压丢手下半部分、 接头及 2 级射孔枪。球座 实体瞬间承压为 24.9 MPa， 连续油管
15、射第 2 枪时， 油 管内打压至 54.8 MPa， 射孔枪发射后， 油管内压力瞬 间降至 23 MPa， 瞬间压降为 31.8 MPa， 大于液压丢 手剪切压力 24.9 MPa， 导致意外丢手发生。11 月 9 日， 连续油管下打捞工具， 多次打捞未成功， 但鱼头 位置 3 580.4 m， 已经位于第 2 段 2 簇射孔位置的底 部， 已不影响第 2 段的压裂施工。 2.2.2 压力高导致泵送桥塞困难 （1） 问题描述。除第 1 段外， 其余每段的隔离及 射孔都用桥塞 + 射孔联作工艺。当桥塞及射孔管 串进入水平井造斜段时开始小排量泵送， 电缆下放 速度 2030 m/min， 进入水平
16、段后， 泵送排量增加至 1.21.8 m3/min， 电缆下放速度 2060 m/min， 距桥塞 坐封位置 100 m 时， 降低泵送排量和电缆下放速度， 至桥塞坐封位置 10 m 时， 停止泵送， 桥塞及射孔枪 依靠运动惯性达到预定桥塞位置远端， 校深后上提 桥塞至预定位置。工具下放全程控制电缆张力在允 许范围内， 防止电缆因张力过大而剪断。但泵送时 有时会出现泵压较高， 造成泵送排量降低、 工具串下 入速度较慢或停止， 无法到达预定位置的现象。 （2） 原因分析。一是页岩气压裂多使用滑溜水 + 线性胶压裂液体系， 该体系黏度低， 携砂性能差， 水 平段井筒内存在的少量沉砂在桥塞运动过程中形成 堆积， 造成泵送压力高， 电缆下放速度慢， 严重时泵 送压力达到限压而停泵， 工具停止运动；二是页岩 气地层均属于泥页岩， 压裂时大量液体进入地层， 引 起地层黏土膨胀， 造成地层堵塞不进液， 导致泵送桥 塞压力较高；三是前一段压裂施工停泵压力高， 无 法进行桥塞泵送。 （3） 处理实例。涪页
