許得祿 魏拓 張辭 曾誠(chéng) 景江 吳殿榮

1.中國(guó)石油西部鉆探工程有限公司井下作業(yè)公司；2.中國(guó)石油新疆油田公司鳳城油田作業(yè)區(qū)

隨著國(guó)內(nèi)頁(yè)巖氣、致密油的開(kāi)發(fā)，在水平井施工中，泵送橋塞射孔分段壓裂工藝的開(kāi)發(fā)模式得到廣泛應(yīng)用，與常規(guī)改造模式相比，它具有可無(wú)限級(jí)分段、裂縫起裂位置明確、一次性形成多條裂縫，進(jìn)行大規(guī)模壓裂改造等優(yōu)點(diǎn)［1-5］。新疆油田瑪18井區(qū)百口泉組T1b1儲(chǔ)層平均孔隙度為10.18%，平均滲透率為7.56 mD，油層孔隙度平均為10.75%，油層平均滲透率為11.6 mD，屬低孔隙、低滲透性的儲(chǔ)集層，泵送橋塞射孔分段壓裂工藝在該區(qū)塊得到了廣泛應(yīng)用，但在施工中也出現(xiàn)了一些問(wèn)題，對(duì)施工造成了影響，因此如何防范問(wèn)題的出現(xiàn)并在出現(xiàn)問(wèn)題后迅速解決顯得尤為重要。以MaHW6004井的施工情況為例，就泵送橋塞射孔分段壓裂工藝進(jìn)行探討。

1 基本井況

MaHW6004井于2015年12月完鉆，完鉆井深5043 m，垂深3909.47 m；A點(diǎn)斜深4105.00 m，垂深3908.23 m，井斜92.58°；B點(diǎn)斜深5043 m，垂深3909.47 m，井斜90.50°；最大井斜93.19°位于井深3595.0 m處，水平段長(zhǎng)938.0 m；固井質(zhì)量合格，采用滑溜水和有機(jī)硼胍膠壓裂液（凍膠）體系，前置液則采用了降阻性能良好的滑溜水造縫（排量10 m3/min時(shí)降阻率達(dá)到75%左右），用有機(jī)硼胍膠壓裂液體系攜砂，根據(jù)儲(chǔ)層特性，選用20～40目中等粒徑陶粒作為主支撐劑。套管數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1 MaHW6004井套管數(shù)據(jù)Table 1 Casing data of the well MaHW6004

為了檢測(cè)該井橋塞點(diǎn)火坐封、射孔彈起爆震動(dòng)信號(hào)、裂縫起裂位置及走向，在鄰井MaHW6229井內(nèi)下入微地震檢測(cè)儀，實(shí)時(shí)指導(dǎo)并調(diào)整壓裂施工參數(shù)，如圖1、圖2所示。

2 工藝過(guò)程及工具組合

2.1 工藝流程

圖1 MaHW6004井微地震檢測(cè)平面Fig. 1 Microseismic detection plane view of the well MaHW6004

圖2 MaHW6004井微地震檢測(cè)俯視Fig. 2 Microseismic detection top view of the well MaHW6004

泵送橋塞射孔分段壓裂工藝適用于套管固井完井的水平井分段壓裂，其工藝過(guò)程為：連續(xù)油管通井、刮管，確保井筒內(nèi)干凈、通暢；連續(xù)油管傳輸，進(jìn)行第1段射孔；套管壓裂第1段；通過(guò)電纜下入射孔槍+橋塞聯(lián)作管串，過(guò)造斜段后泵入液體將工具串推送到位，點(diǎn)火坐封橋塞，上提電纜至射孔位置射孔，起出電纜和射孔槍?zhuān)坠軌毫训?段（投球式橋塞在壓裂前先投球隔離下層）；重復(fù)上述橋塞坐封、射孔、壓裂過(guò)程，依次完成后續(xù)井段壓裂；各段壓裂完成后，用連續(xù)油管鉆掉橋塞進(jìn)行排液、試氣［6-7］。

2.2 橋塞坐封工具及橋塞性能參數(shù)

2.2.1 射孔槍串結(jié)構(gòu)一橋兩簇（自上而下） 電纜頭+磁定位儀+配重1+配重2+滾輪接頭+多級(jí)點(diǎn)火頭+射孔槍2+多級(jí)點(diǎn)火裝置+射孔槍1+多級(jí)點(diǎn)火裝置+橋塞點(diǎn)火頭+10#貝殼橋塞坐封工具+復(fù)合橋塞，具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

表2 射孔槍串結(jié)構(gòu)（一橋兩簇）Table 2 Structure of perforating gun string (one bridge and two clusters)

2.2.2 橋塞設(shè)計(jì)分為13段進(jìn)行壓裂改造 現(xiàn)場(chǎng)使用了Prodrill橋塞9個(gè)和Langstar橋塞5個(gè)。2種橋塞都是由復(fù)合材料制成，橋塞材質(zhì)輕。易鉆，耐壓70 MPa，耐溫121 ℃，Prodrill橋塞為投球式橋塞，投球直徑42.9 mm；Langstar橋塞為球籠式橋塞，不需要投球。見(jiàn)表3。

表3 不同橋塞型號(hào)的相關(guān)參數(shù)Table 3 Relevant parameters for different bridge plug types

3 存在的問(wèn)題及對(duì)策

MaHW6004井施工共用時(shí)38 d，正常施工時(shí)間11 d，處理橋塞未丟手及橋塞下移等故障問(wèn)題27 d。出現(xiàn)的主要問(wèn)題為：橋塞點(diǎn)火坐封后未丟手1次，橋塞下移3次，砂堵1次，下橋塞遇阻1次。

3.1 橋塞點(diǎn)火坐封后未丟手

（1）問(wèn)題描述：第一級(jí)壓裂施工結(jié)束后，泵送橋塞至預(yù)定位置4935 m坐封，上提電纜，張力較高，橋塞未能丟手。

（2）可能原因分析：坐封工具活塞兩端因面積不一致造成上下壓力不平衡；火藥桶未能充分燃燒，導(dǎo)致橋塞坐封不嚴(yán)或坐封后不能順利丟手；銷(xiāo)釘設(shè)置存在誤差，導(dǎo)致剪切力不夠無(wú)法丟手［7］。

（3）處理措施：大修作業(yè)隊(duì)進(jìn)行穿心打撈，下?73 mm外加厚油管尾帶穿心打撈筒至3618 m遇阻，洗井一周，提出油管，帶出3618 m電纜；下?73 mm內(nèi)加厚油管+?60.3 mm正扣鉆桿尾帶?97 mm外鉤至3652 m打撈出井內(nèi)剩余電纜1259 m，電纜尾部顯示為電纜弱點(diǎn)處斷脫，魚(yú)頂位置為4877.61 m；放棄打撈，變更后續(xù)橋塞及射孔位置，將13級(jí)壓裂改為12級(jí)。

（4）預(yù)防措施：根據(jù)地層壓力計(jì)算坐封工具在橋塞點(diǎn)火坐封、丟手中所需推力大小，選擇火藥類(lèi)型。

3.2 橋塞發(fā)生下移

（1）問(wèn)題描述：該井在下入第5級(jí)橋塞坐封后，射孔正常，采用0.7～2.8 m3/min的排量送球，泵入液量2.2 m3時(shí)，球到位，壓力由33 MPa上升至51 MPa，繼續(xù)泵入滑流水至41 m3時(shí)，壓力由51 MPa降到41 MPa，波動(dòng)20 s后升到44 MPa后穩(wěn)定，停泵。分析認(rèn)為橋塞發(fā)生下移，然后通過(guò)連續(xù)油管進(jìn)一步驗(yàn)證橋塞由原坐封位置4655 m下移至4684 m，導(dǎo)致泵送液體進(jìn)入第4段；第4級(jí)橋塞坐封在4725 m，該段第1簇射孔位置為4704.5～4705.5 m，第2簇射孔位置為4674.5～4675.5 m，第5級(jí)橋塞下移至第4級(jí)第1簇和第2簇之間。

（2）原因分析：選用橋塞時(shí)未考慮橋塞與套管鋼級(jí)的適應(yīng)性，?127 mm的TP125V套管的洛氏硬度在31.2～35.6 HRC，其Prodrill橋塞卡瓦硬度50 HRC，不能與套管進(jìn)行有效咬合，應(yīng)選用橋塞的卡瓦硬度大于套管硬度20HRC以上，才可以保證橋塞無(wú)位移。

（3）處理措施：將橋塞位置變更至4645 m，繼續(xù)采用泵送橋塞方式，重新下橋塞，送球后壓力正常，然后進(jìn)行第五級(jí)壓裂。該井在后期下入第6級(jí)、第7級(jí)橋塞坐封后，仍然出現(xiàn)第5級(jí)橋塞下移的施工現(xiàn)象，通過(guò)下入第2橋塞后完成了后續(xù)壓裂施工。為防止再次出現(xiàn)橋塞下移，從第8級(jí)開(kāi)始，將現(xiàn)場(chǎng)使用的Prodrill橋塞更換Langstar球籠式橋塞，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)壓裂及微地震信號(hào)檢測(cè)驗(yàn)證，橋塞坐封良好，如圖3、圖4所示。

圖3 MaHW6004井第八級(jí)微地震檢測(cè)平面Fig. 3 The 8th level microseismic detection plane view for the well MAHW6004

圖4 MaHW6004井第八級(jí)微地震檢測(cè)俯視Fig. 4 The 8th level microseismic detection top view for the well MAHW6004

（4）預(yù)防措施：下入的橋塞應(yīng)考慮與套管鋼級(jí)的適應(yīng)性；送球過(guò)程中注意觀(guān)察壓力變化，發(fā)現(xiàn)橋塞下移及時(shí)分析原因，采取措施，防止上一級(jí)壓裂層位被重復(fù)壓裂。

3.3 砂堵

（1）問(wèn)題描述：第7級(jí)壓裂施工，注入前置液，排量7 m3/min，施工壓力77 MPa，為降低施工壓力，注入井液量100 m3時(shí)開(kāi)始加入砂比2%的段塞（70/140目陶粒0.5 m3），前置液入井液量153 m3時(shí)壓力直線(xiàn)上升，超過(guò)限壓85 MPa，發(fā)生砂堵，后經(jīng)多次放噴、試擠壓力不降，停止施工。

（2）原因分析：前置液施工曲線(xiàn)中沒(méi)有破裂特征，表現(xiàn)出非常強(qiáng)的塑性變形特征，主裂縫形成困難。通過(guò)計(jì)算，2%砂比的段塞剛進(jìn)入地層即發(fā)生砂堵，說(shuō)明形成的裂縫非常狹窄，不具備進(jìn)砂條件。

（3）處理措施：下連續(xù)油管尾帶沖砂工具，用45 m3滑流水以0.16～0.20 m3/min的排量進(jìn)行正循環(huán)沖砂，沖砂結(jié)束后，分別以1.3 m3/min、0.67 m3/min、3.0 m3/min的排量試擠3次，施工壓力由87 MPa降至67 MPa，確認(rèn)擠通地層，進(jìn)行第7級(jí)主壓裂成功。

（4）預(yù)防措施：前置液階段壓力高，多次用滑流水試擠，地層未壓開(kāi)顯示時(shí)，不要進(jìn)行加砂。施工過(guò)程中，盡量使用凍膠攜砂。

3.4 下橋塞遇阻

（1）問(wèn)題描述：在泵入第10級(jí)橋塞及坐封工具至4010 m處遇阻（設(shè)計(jì)位置4327 m）。

（2）原因分析：第9級(jí)壓裂完成后注入的頂替液，未將水平段的支撐劑全部頂替至地層。

（3）處理措施：提出井內(nèi)橋塞及坐封工具，用凍膠10 m3+滑溜水37 m3以8 m3/min的排量對(duì)整個(gè)水平段進(jìn)行了清理，將所有殘留的支撐劑擠入地層中。然后重新下入橋塞及坐封工具至預(yù)定位置，坐封、射孔正常。

（4）預(yù)防措施：壓裂施工的頂替階段，先用凍膠10～15 m3，再用滑流水頂替凍膠全部進(jìn)入地層，確保井筒內(nèi)無(wú)支撐劑殘留。

4 認(rèn)識(shí)及建議

（1）下入的橋塞應(yīng)考慮與套管鋼級(jí)的適應(yīng)性并進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，確保橋塞坐封后無(wú)位移。

（2）壓裂后的頂替過(guò)程排量應(yīng)平穩(wěn)，用凍膠10～15 m3后用滑流水將凍膠全部頂替進(jìn)入地層，確保井筒內(nèi)無(wú)殘留的壓裂支撐劑。若壓裂過(guò)程中發(fā)生砂堵后應(yīng)及時(shí)返排，多次試擠，仍不成功可下連續(xù)油管進(jìn)行沖砂洗井。在泵送橋塞過(guò)程中如果出現(xiàn)遇阻現(xiàn)象，則提出電纜及工具，沖洗井筒后方可再次泵送橋塞。

（3）采用井下微地震監(jiān)測(cè)可以有效監(jiān)測(cè)到橋塞點(diǎn)火坐封及射孔彈起爆震動(dòng)信號(hào)，并能檢測(cè)到裂縫起裂位置及走向，為壓裂施工提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資料，后期可以繼續(xù)使用。