压裂施工常见问题分析

1、 压裂是一项系统工程: 设计：程序、水功率和管柱校核 材料：压裂液、支撑剂、井下工具 施工：人的智慧 压不开的原因分析压不开的原因分析 压窜的原因分析压窜的原因分析 砂堵的原因分析砂堵的原因分析 压裂管柱活动困难的原因分析压裂管柱活动困难的原因分析 沉砂的原因分析沉砂的原因分析 目的层目的层 无注入量无注入量 低排量持续低排量持续 高压不降高压不降 压不开的原因分析压不开的原因分析 地质因素地质因素 管柱因素管柱因素 井身因素井身因素 地层物性较差，吸液困地层物性较差，吸液困 难，在地面设备及井下工具难，在地面设备及井下工具 所承受的压力范围内无法把所承受的压力范围内无法把 地层压开，形成裂缝

2、。射开地层压开，形成裂缝。射开 厚度小，中区高台子油层，厚度小，中区高台子油层， 外围扶杨油层。外围扶杨油层。 、处理措施处理措施 在不超压的基础上在不超压的基础上 瞬间起停泵憋放瞬间起停泵憋放 挤挤 酸酸 高能气体压裂降低破裂压力高能气体压裂降低破裂压力 酸化预处理降低破裂压力酸化预处理降低破裂压力 优化射孔参数降低破裂压力优化射孔参数降低破裂压力 降低压裂液降低压裂液/ /酸液摩阻酸液摩阻 增加压裂液增加压裂液/ /酸液密度酸液密度 降低地面施工压力降低地面施工压力 喷砂器被砂埋喷砂器被砂埋 组配或下井压裂管柱有误组配或下井压裂管柱有误 压裂管柱不通压裂管柱不通 由于作业队技术员疏忽或是小

3、班工人下管柱时大意，由于作业队技术员疏忽或是小班工人下管柱时大意， 将卡距卡在了未射井段上，造成压不开。将卡距卡在了未射井段上，造成压不开。盯压裂人盯压裂人 员要熟知管柱结构，及时做出准确地判断，提出合员要熟知管柱结构，及时做出准确地判断，提出合 理的处理措施。理的处理措施。 我们可根据泵入压裂液的数我们可根据泵入压裂液的数 量大致推断出不通的位置。量大致推断出不通的位置。 压裂施工中替挤量不足压裂施工中替挤量不足 上提管柱过程中地层吐砂上提管柱过程中地层吐砂 堵塞炮眼常常出现堵塞炮眼常常出现 在水井中，由于注在水井中，由于注 入水中的金属离子入水中的金属离子 和杂质，对炮眼造和杂质，对炮眼造

4、 成的污染，导致在成的污染，导致在 管柱限压内压不开。管柱限压内压不开。 多发生在压裂第二层多发生在压裂第二层 以上的层位。以上的层位。处理办处理办 法通常是将卡在压不法通常是将卡在压不 开井段的卡距下放至开井段的卡距下放至 已压开井段或上提到已压开井段或上提到 其它高渗透油层上，其它高渗透油层上， 然后小排量起泵推注，然后小排量起泵推注， 酸到位后再将管柱调酸到位后再将管柱调 整到原位置。整到原位置。 如果是深井底部下有导如果是深井底部下有导 压喷砂器的，可通过正、压喷砂器的，可通过正、 反洗井，将脏物循环洗反洗井，将脏物循环洗 出。出。 对待这类压不开井，一对待这类压不开井，一 是采用瞬间

5、起停泵憋放，是采用瞬间起停泵憋放， 二是采取迅速大幅度上二是采取迅速大幅度上 下活动管柱的措施。通下活动管柱的措施。通 过封隔器活塞式的抽吸过封隔器活塞式的抽吸 作用，将堵塞物排出。作用，将堵塞物排出。 、射孔炮眼污染严重射孔炮眼污染严重 、压前挤酸不到位压前挤酸不到位 、油套环形空间有泥浆或死油油套环形空间有泥浆或死油 、射孔质量问题、射孔质量问题 造成炮眼数量造成炮眼数量 少或无炮眼。少或无炮眼。 解决的方法只解决的方法只 有重新射孔。有重新射孔。 、油井结蜡严重油井结蜡严重 下压裂管柱时把死下压裂管柱时把死 蜡推到目的层，导蜡推到目的层，导 致炮眼堵塞压不开，致炮眼堵塞压不开， 处理措施

6、：压前用处理措施：压前用 热水清洗油层或刮热水清洗油层或刮 蜡。常出现在过渡蜡。常出现在过渡 带井中。带井中。 压窜的原因分析压窜的原因分析 1 1、压裂过程中地层窜槽引起的套喷、压裂过程中地层窜槽引起的套喷 地层窜分上窜、下窜两种，上窜比较容地层窜分上窜、下窜两种，上窜比较容 易判断，因为上窜会引起套喷。导致上窜的易判断，因为上窜会引起套喷。导致上窜的 主要原因是由于被压层位的上夹层比较薄主要原因是由于被压层位的上夹层比较薄 （1 14m4m）。如果上面的地层也是预压层位，）。如果上面的地层也是预压层位， 那么采取的折中办法就是两层合压。如果上那么采取的折中办法就是两层合压。如果上 面有射孔

7、井段，但不是预压层位（没封隔器）面有射孔井段，但不是预压层位（没封隔器） 那么就只能停止施工，与厂家联系扩层。那么就只能停止施工，与厂家联系扩层。固固 井质量差也会导致压窜。井质量差也会导致压窜。 压窜的原因分析压窜的原因分析 2 2、压裂过程中由于封隔器坏引起的套喷、压裂过程中由于封隔器坏引起的套喷 封隔器是用来封隔油套环形空间的一种封隔器是用来封隔油套环形空间的一种 工具，如果封隔器损坏，其胶筒不能膨胀，工具，如果封隔器损坏，其胶筒不能膨胀， 无法封隔油套环形空间时，则形成套喷。上无法封隔油套环形空间时，则形成套喷。上 封隔器损坏形成的套喷现象非常明显，因为封隔器损坏形成的套喷现象非常明显

8、，因为 油套完全处于连通状态。我们可以通过上提油套完全处于连通状态。我们可以通过上提 验封的办法来判断。验封的办法来判断。 压窜的原因分析压窜的原因分析 3 3、压裂过程中由于油管打洞、断裂引起的套喷、压裂过程中由于油管打洞、断裂引起的套喷 油管打洞、断裂形成的套喷与上封隔器油管打洞、断裂形成的套喷与上封隔器 损坏形成的套喷同属油套连通的一种，现象损坏形成的套喷同属油套连通的一种，现象 比较明显。如果是在卡距以上断裂，那么油比较明显。如果是在卡距以上断裂，那么油 套连通就会形成套喷，如果断裂处是在卡距套连通就会形成套喷，如果断裂处是在卡距 内，此时上级封隔器还在工作，不会有套喷内，此时上级封隔

9、器还在工作，不会有套喷 现象，但油管此时会上顶，压力也会有明显现象，但油管此时会上顶，压力也会有明显 的下降。的下降。 压窜的原因分析压窜的原因分析 4 4、配错或下错管柱引起的套喷、配错或下错管柱引起的套喷 1 1）单层压裂）单层压裂: :单层压裂都是一封一喷或两单层压裂都是一封一喷或两 封一喷，一封一喷多为探井。如果油管下错，封一喷，一封一喷多为探井。如果油管下错， 使封隔器卡在被压层的炮眼上，压裂时携砂液使封隔器卡在被压层的炮眼上，压裂时携砂液 就会通过上封隔器上面的炮眼进入套管形成套就会通过上封隔器上面的炮眼进入套管形成套 喷。处理措施：正确调整管柱深度。喷。处理措施：正确调整管柱深度

10、。 2 2）多层压裂）多层压裂: :（普通型管柱）多层压裂时（普通型管柱）多层压裂时 管柱配错，对压裂施工是极其危险的，出现的管柱配错，对压裂施工是极其危险的，出现的 情况，也很复杂，包括：压不开、套喷、油管情况，也很复杂，包括：压不开、套喷、油管 打洞、损坏封隔器、卡管柱等一系列严重问题，打洞、损坏封隔器、卡管柱等一系列严重问题， 一旦起车有套喷现象，要坚决终止施工，核对一旦起车有套喷现象，要坚决终止施工，核对 井上管柱记录或上磁测查找原因。井上管柱记录或上磁测查找原因。 1 1、压裂液性能、压裂液性能 2 2、地层物性的变化、地层物性的变化 3 3、施工操作、施工操作 压压 力力 大大 幅

11、幅 上上 升升 砂堵的原因分析砂堵的原因分析 砂堵的原因分析砂堵的原因分析 1 1） 压压 裂裂 液液 性性 能能 砂堵的原因分析砂堵的原因分析 1 1） 压压 裂裂 液液 性性 能能 b: b:加砂过程中，压裂液粘度突然变低，导加砂过程中，压裂液粘度突然变低，导 致携砂能力变差也是发生砂堵的主要原因。施致携砂能力变差也是发生砂堵的主要原因。施 工曲线的特征是：排量曲线突然上升一个台阶，工曲线的特征是：排量曲线突然上升一个台阶， 当这一阶段的携砂液到达井底后压力上升。粘当这一阶段的携砂液到达井底后压力上升。粘 度越低，性能越差，砂比越高，压力上升到最度越低，性能越差，砂比越高，压力上升到最 高

12、允许压力的时间间隔也就越短，造成措手不高允许压力的时间间隔也就越短，造成措手不 及的砂堵。因此，及的砂堵。因此，在施工中，工程技术人员应在施工中，工程技术人员应 细心观察排量曲线变化，负责加砂人员应密切细心观察排量曲线变化，负责加砂人员应密切 注意交联液浓度变化，及时调整基胶比注意交联液浓度变化，及时调整基胶比 a: a:压裂液滤失量过大，会大幅度降低前置压裂液滤失量过大，会大幅度降低前置 液在缝中利用效率，使裂缝几何尺寸达不到设液在缝中利用效率，使裂缝几何尺寸达不到设 计的规模。加砂过程中由于压裂液大量滤失，计的规模。加砂过程中由于压裂液大量滤失， 造成裂缝端部脱砂，随着时间的增加，砂比加造

13、成裂缝端部脱砂，随着时间的增加，砂比加 大，脱砂量增加，泵压会逐渐升高至最高允许大，脱砂量增加，泵压会逐渐升高至最高允许 压力，而被迫停砂、停泵。从施工曲线上看，压力，而被迫停砂、停泵。从施工曲线上看， 当压力曲线未直线上升以前是地层内发生脱砂，当压力曲线未直线上升以前是地层内发生脱砂， 压力直线上升则是喷砂器和炮眼砂堵，施工中压力直线上升则是喷砂器和炮眼砂堵，施工中 的的防治措施是前置液要用交联压裂液，粘度要防治措施是前置液要用交联压裂液，粘度要 稍大于携砂液。稍大于携砂液。 c: c:压裂液稳定性差，抗剪切能力差，会造压裂液稳定性差，抗剪切能力差，会造 成携砂液进入地层以前已经破胶，支撑剂

14、在近成携砂液进入地层以前已经破胶，支撑剂在近 井筒附近的地层沉积形成砂桥而堵井。施工过井筒附近的地层沉积形成砂桥而堵井。施工过 程中的表现是：交联剂的用量比平时大许多，程中的表现是：交联剂的用量比平时大许多， 但是压裂液成胶不好，经压裂车大泵剪切后携但是压裂液成胶不好，经压裂车大泵剪切后携 砂能力降低。主要原因是压裂液配制过程中，砂能力降低。主要原因是压裂液配制过程中， 粘度不够，或者是配液的水中盐离子的作用，粘度不够，或者是配液的水中盐离子的作用， 使交联剂不能正常发挥作用。使交联剂不能正常发挥作用。 a:a:有断层的地层会造成砂堵。有断层的地层会造成砂堵。 砂堵的原因分析砂堵的原因分析 2

15、 2） 地地 层层 因因 素素 b:b:油层砂体的非均质性如岩性尖灭等会导油层砂体的非均质性如岩性尖灭等会导 致裂缝的规模受限形成砂堵，致裂缝的规模受限形成砂堵，在过渡带和油田在过渡带和油田 边缘边缘易发生此类砂堵。易发生此类砂堵。 c:c:地层天然裂缝发育良好或者压裂时产生地层天然裂缝发育良好或者压裂时产生 的微裂缝多，施工时易发生堵井，原因是压裂的微裂缝多，施工时易发生堵井，原因是压裂 液的滤失量过大，工作效率降低。液的滤失量过大，工作效率降低。可采用适当可采用适当 增大胶联剂量，增加压裂液粘度的方法或是粉增大胶联剂量，增加压裂液粘度的方法或是粉 砂预处理的方法进行预防。砂预处理的方法进行

16、预防。 d:d:水井比油井产生堵井的可能性大，注水水井比油井产生堵井的可能性大，注水 层具有较高的孔隙度和连通性层具有较高的孔隙度和连通性, ,导致施工时滤导致施工时滤 失量大。失量大。处理措施：提高排量，降低砂比。处理措施：提高排量，降低砂比。 砂堵的原因分析砂堵的原因分析 3 3）施工操作不当造成砂堵施工操作不当造成砂堵 a: a:前置液少，动态缝宽不够，容易形成前置液少，动态缝宽不够，容易形成 砂堵。砂堵。 。 b: b: 加砂过程中，由于设备损坏、仪器故加砂过程中，由于设备损坏、仪器故 障停车更换或修理，会造成沉砂堵井。这些故障停车更换或修理，会造成沉砂堵井。这些故 障有多种情况：压裂

17、车抽空、混砂车零部件故障有多种情况：压裂车抽空、混砂车零部件故 障、计算机系统失灵、井口设备破裂。障、计算机系统失灵、井口设备破裂。预防措预防措 施就是保证高压部件在检定周期内使用。施就是保证高压部件在检定周期内使用。 c:c:砂比提升过快，容易形成砂堵。砂比提升过快，容易形成砂堵。 压裂管柱活动困难的原因分析压裂管柱活动困难的原因分析 活动管柱是压裂作业中的一活动管柱是压裂作业中的一 项重要工序，它的快慢直接影响项重要工序，它的快慢直接影响 到作业和压裂的进度，同时也关到作业和压裂的进度，同时也关 系到施工的效益，所以如何预防系到施工的效益，所以如何预防 和处理管柱活动不开是非常关键和处理管

18、柱活动不开是非常关键 的。在压裂施工过程中，经常会的。在压裂施工过程中，经常会 发生管柱活动困难的现象，原因发生管柱活动困难的现象，原因 很多，但主要分为以下六种类型：很多，但主要分为以下六种类型： 封隔器质量不好在高压作用下胶封隔器质量不好在高压作用下胶 筒不收缩，而导致封隔器不解封筒不收缩，而导致封隔器不解封 封隔器质量的好坏直接影响到活动管柱的难易程封隔器质量的好坏直接影响到活动管柱的难易程 度。正常情况下，在压裂结束后，会看到套压表的套度。正常情况下，在压裂结束后，会看到套压表的套 压明显上升，这表明封隔器已经解封，压裂层位的压压明显上升，这表明封隔器已经解封，压裂层位的压 力已经传到

19、井口，这时候管柱就很容易活动开。如果力已经传到井口，这时候管柱就很容易活动开。如果 封隔器的质量不好或在压裂结束后封隔器的胶筒不收封隔器的质量不好或在压裂结束后封隔器的胶筒不收 缩，这样会给活动管柱带来很大的困难。出现这种情缩，这样会给活动管柱带来很大的困难。出现这种情 况，如果多次活动不开，况，如果多次活动不开，我们应采取平衡套压的方法，我们应采取平衡套压的方法， 使封隔器胶筒上下压力趋于相近，迫使封隔器收缩。使封隔器胶筒上下压力趋于相近，迫使封隔器收缩。 封隔器的水嘴被堵死，导致封隔器不收封隔器的水嘴被堵死，导致封隔器不收 在施工时曾遇到过这种情况。在压完两层后，准在施工时曾遇到过这种情况

20、。在压完两层后，准 备上提管柱压第三层时，上提管柱过程中遇到困难，备上提管柱压第三层时，上提管柱过程中遇到困难， 当时套压也比较高，可是封隔器就是不收缩。后来，当时套压也比较高，可是封隔器就是不收缩。后来， 重新连接好了压裂管柱，正向大排量向地层注入压裂重新连接好了压裂管柱，正向大排量向地层注入压裂 液，然后停泵，瞬间憋放，再活动管柱，结果很快就液，然后停泵，瞬间憋放，再活动管柱，结果很快就 活动开了。活动开了。 这种方法是将封隔器水嘴的堵塞物在憋放过程中这种方法是将封隔器水嘴的堵塞物在憋放过程中 排出，使胶筒内的压力释放，封隔器收缩。排出，使胶筒内的压力释放，封隔器收缩。 地层窜槽导致管柱活

21、动不开地层窜槽导致管柱活动不开 压裂施工中由于地层窜槽或封隔器坏，携砂液从压裂施工中由于地层窜槽或封隔器坏，携砂液从 油套环形空间上窜，使支撑剂沉落到最上级封隔器上，油套环形空间上窜，使支撑剂沉落到最上级封隔器上， 导致上封隔器被砂埋，而使管柱活动不开。目前薄夹导致上封隔器被砂埋，而使管柱活动不开。目前薄夹 层井压裂施工很多，在加砂过程中，发现套压持续升层井压裂施工很多，在加砂过程中，发现套压持续升 高，打开套管闸门，套管溢流越来越大，此时判断是高，打开套管闸门，套管溢流越来越大，此时判断是 地层窜槽，应立刻停砂替挤，当套管内无压裂砂后，地层窜槽，应立刻停砂替挤，当套管内无压裂砂后， 活动并上

22、提管柱。如果地层上窜，没能得到正确及时活动并上提管柱。如果地层上窜，没能得到正确及时 的处理，管柱被沉砂埋死，将给施工带来极大的不便，的处理，管柱被沉砂埋死，将给施工带来极大的不便， 严重的可能发生工程事故。在施工过程中一旦确认是严重的可能发生工程事故。在施工过程中一旦确认是 地层窜槽，则应立即停砂，进行替挤，避免出现更大地层窜槽，则应立即停砂，进行替挤，避免出现更大 的经济损失。的经济损失。 封隔器发生塑性变形，管柱活动不开封隔器发生塑性变形，管柱活动不开 普通封隔器的承受压力一般在普通封隔器的承受压力一般在40MPa40MPa左右，当压力左右，当压力 持续偏高或在瞬间压力过高时，有可能使封

23、隔器内部持续偏高或在瞬间压力过高时，有可能使封隔器内部 结构发生变化，产生塑性变形，使其活动受阻。结构发生变化，产生塑性变形，使其活动受阻。 为了减少这种现象的发生，除选用质量好的封隔为了减少这种现象的发生，除选用质量好的封隔 器之外，在施工过程中要控制施工压力，在封隔器能器之外，在施工过程中要控制施工压力，在封隔器能 承受的压力范围内施工。承受的压力范围内施工。 作业施工过程中，油套环形空间掉下作业施工过程中，油套环形空间掉下 落物卡住封隔器，导致管柱活动不开落物卡住封隔器，导致管柱活动不开 因此在作业施工过程中，我因此在作业施工过程中，我 们应该严细认真，文明施工，这们应该严细认真，文明施

24、工，这 种事故是完全可以避免。种事故是完全可以避免。 套管变形，导致管柱活动不开套管变形，导致管柱活动不开 在下压裂管柱施工过程中，套管无遇阻现在下压裂管柱施工过程中，套管无遇阻现 象，但在起压裂管柱时，套管变形，这种现象象，但在起压裂管柱时，套管变形，这种现象 也时有发生。也时有发生。 管柱活动不开的原因有很多，管柱活动不开的原因有很多， 只要我们提前预防，正确处理，将只要我们提前预防，正确处理，将 会减少工程事故的发生。会减少工程事故的发生。 沉砂的原因分析沉砂的原因分析 沉砂就是在压裂施工中由于机械设备故障、下沉砂就是在压裂施工中由于机械设备故障、下 井原材料、工具质量不过关或人为操作不

25、当等原因井原材料、工具质量不过关或人为操作不当等原因 引起的压裂管柱内或油套环形空间内填砂。引起的压裂管柱内或油套环形空间内填砂。 下面我们主要通过现场施工来分析下面我们主要通过现场施工来分析 沉砂的形成原因，了解如何预防和避免沉砂的形成原因，了解如何预防和避免 此类事故的发生。此类事故的发生。 替挤过程中，由于替挤量不足替挤过程中，由于替挤量不足,使管柱使管柱 中压裂砂未全部替入地层，从而形成沉砂。中压裂砂未全部替入地层，从而形成沉砂。 此类沉砂现象属于人为造成，所以减此类沉砂现象属于人为造成，所以减 少或避免此类事故发生的根本就是在于技少或避免此类事故发生的根本就是在于技 术操作人员本身，要求是在替挤过程中必术操作人员本身，要求是在替挤过程中必 须严、细、准，做到不超不少。须严、细、准，做到不超不少。 加砂过程中因井口设备或