盧德義，李大綱，常鑫

（1.中國石油集團川慶鉆探工程有限公司長慶井下技術作業(yè)公司，陜西 咸陽 712000）

（2.中國航空油料有限責任公司西安分公司，陜西 咸陽 710082）

水平井全可溶橋塞體積壓裂儲層改造技術是目前開發(fā)致密油藏的關鍵技術之一［1］?？扇軜蛉麖浹a了可磨橋塞與可撈式橋塞的不足，它省略了水平井在分段壓裂后期鉆磨橋塞與碎屑打撈的附加工序［2-3］?？扇芮虿蝗胱F象在目前全可溶橋塞體積壓裂施工過程中出現概率很頻繁，目前國內外學者或現場工作人員也沒有對其具體原因進行細致分析，大多都采用重新投球的方式解決，這樣既浪費時間，而且也增加了施工成本。

全可溶橋塞體積壓裂與常規(guī)橋塞體積壓裂的壓裂施工工序相同［4-5］，主要施工都按照：投球—送球—注前置液—注攜砂液—頂替五步執(zhí)行。目前與可溶橋塞配套的封堵球大多都采用與橋塞主體材質相同的鋁鎂合金圓形可溶球［6-7］。一般開始壓裂前，先投球，讓球先在直井段下落；再啟動車輛，提排量至2.4m3／min送球，預計球進入水平段后，排量降至1.8m3／min；當球入球座后，地層破壓，開始正常壓裂。理論上當送球液量達一井筒容積，球就可落入球座。但是實際施工中經常遇到泵送液量達到一井筒容積或一個半井筒容積后，壓力還未上漲，球還沒有落入球座的跡象。

1 原因分析

1.1 未打開捕集器，球落在捕集器上

防噴管下方連接捕集器（圖1）。捕集器是由主體、傳動尺輪、手柄及接盤等組成。捕球器與液壓閘板防噴器的開啟和關閉都可由地面控制箱液壓系統控制，其也可以手動打開。正常工作時，其內部的接盤處于水平關閉位置，當投球時才將其打開。若捕集器忘記打開，就將其投入，開泵后，球一直會滯留在捕集器內部的接盤之上。所以會有球不到位跡象。

圖1 捕集器

1.2 套放閘門未關，球被沖走

打開捕集器待球下落，關閉上方平板閥。如果忘記關閉套放閘門，就開啟下方平板閥，開井后由于地層壓力的原因，會使井筒中液體上竄。若橋塞配套小直徑球就會被沖出套放閘門，排入回收罐中，若大直徑球就會卡在套放閘門出口連接的放噴管線端口。再關閉套放閘門，送球時，井筒中無球。

1.3 球落在最上方平板閥閘板上

一般陜北區(qū)塊致密油體積壓裂井口所使用的平板閥為手動大通徑平板閥。施工前配備大通徑注入井口（承壓70MPa，內徑180mm）及FC180／70型閘板閥兩套（井口安裝在兩套閘板閥之間）。手動大通徑平板閥是由閥體、閥蓋、閥座、閘板、閥桿、手輪、注脂閥等零部件組成。當壓裂施工前投球時，最上部平板閥要處于全開狀態(tài)，待球下落經過此平板閥后再將其完全關閉。如果投球時，上部平板閥未全開，當球下落至平板閥閘板的上棱時，由于平板閥的閘板上涂有密封脂，密封脂一般有較大的黏度，球黏到平板閥上棱后，隨著平板閥的關閉，球就會滯留在平板閥之上。

1.4 球被沖至注入頭下方四通與閘門連接的內部通道中

當球下落后，關閉最上方平板閥，然后再開啟下方平板閥；當下方平板閥開啟過程中，井口與井筒連通，由于地層壓力的原因，井筒中液體上竄，會帶動小球上行。若現場噪音小的話，可以很明顯的聽到液體沖擊可溶球，可溶球撞擊井口內壁的金屬碰撞聲音。而四通左右兩側各接有兩個閥門，兩個內側的閥門一般保持開啟狀態(tài)。當液體帶動小球上行時，球被沖至四通與閥門連通的通道中并滯留在其內部，導致球下落聲音明顯，但泵球時候沒有球泵送到位跡象。

1.5 流體流態(tài)的影響

實際液體由于存在黏滯性而具有的兩種流動形態(tài)。液體質點作有條不紊的運動，彼此不相混摻的形態(tài)稱為層流（圖2）。液體質點作不規(guī)則運動、互相混摻、軌跡曲折混亂的形態(tài)叫做紊流（湍流，亂流），球落入井筒中后，隨送球滑溜水在管柱中流動，若液體的流動狀態(tài)為紊流（圖3），球在液體中運動無序，所以泵注一井筒容積后球還未到位。

圖2 層流

圖3 紊流

1.6 泵送排量不準確的影響

由于泵效或者流量計不準確的原因，主壓車實際排量與理論排量有時會存在差別，如果實際排量低于理論排量，就會造成理論上球已經到位但實際球還未泵送到位。

1.7 液體漏失，球到位壓力無變化

若固井質量不合格或套管出現脫扣與損傷，導致球被泵送到位，但是液體由套損位置濾失到地層，導致不起壓，無球到位跡象。

1.8 送球液體不干凈，或井筒中有雜質

球已經泵送到球座上方，坐落在球座之上，但是送球液體中有雜質，卡在球座與球體之間，使得球與球座之間存在間隙，液體可以流過間隙，球封不住橋塞的環(huán)型空間（圖5），導致井口壓力無明顯變化，球無到位跡象。

圖5 雜質卡球

1.9 可溶球被橋塞邊緣卡住

泵送球至水平段以后，由于可溶球的密度大于液體密度，球沿著套管內壁的下壁面隨送球滑溜水滾動前進，當球滾動到可溶球座下棱時，被下棱擋?。▓D6、圖7）。目前應用較廣的哈里伯頓illusion橋塞和DMS可溶球座，頂端上接頭球座口處下棱都較寬。而DMS上接頭下棱寬于illusion。

圖6 橋塞上端

圖7 橋塞卡球

應用兩者施工時經常遇到球不到位現象，其中DMS可溶球座較illusion橋塞球不到位現象更普遍。

1.10 橋塞或可溶球溶解

橋塞下井時間過長，橋塞部分溶解，內徑擴大，導致球無到位跡象。一般如果投球后5h內不能壓裂，球就會部分溶解，再次壓裂時應重新投送可溶球。如果重新投球后還無球到位跡象，就有可能是橋塞也發(fā)生溶解，需要重新泵送橋塞。

2 施工案例

H220H13-1井與JP14井兩口井都是致密油水平井，其中H220H13-1井根據水平段物性及油層鉆遇情況，將整個水平段分為6段；JP14井整個水平段分為29段。兩口井壓裂方式都為全可溶橋塞（球座）體積壓裂。所用橋塞分別為哈里伯頓全可溶橋塞（圖8），DMS全可溶球座（圖9）。

圖8 哈里伯頓可溶橋塞

圖9 DMS全可溶球座

1）2019年8月22日對H220H13-1井第二段進行壓裂，壓裂方式為：全可溶橋塞體積壓裂。橋塞為哈里伯頓全可溶橋塞，溶橋塞內徑33mm，外徑111mm，長度373.4mm，可溶球直徑50.8mm。第二段井容為38.2 m3，投球后，待球自由下落，30min后再開泵以1.2m3／min排量送球，當液量至40.8 m3時，還未見球到位跡象，停泵重新投球。再次開泵送球時，剛起泵排量0.6 m3／min就起壓明顯，可溶球入座（圖10）。由此證明起壓必是第一顆球到位的效果。所以推測是送球液體或井筒中存在雜質，將球卡在橋塞之上，或球被橋塞下棱擋住。

圖10

2）2019年9月10日對JP14井第五段進行壓裂，壓裂方式為：DMS全可溶球座體積壓裂。球座為中石油油氣工藝研究院生產的DMS全可溶球座，球座內徑55mm，外徑113mm，長度269mm，可溶球：Ф65mm。井容為46.1 m3，投球后立即開泵送球，排量2.4～1.8m3／min，當液量達52.3 m3時，還未見球到位跡象，停泵，再開泵，排量提至2.0 m3／min，泵送5m3液體后依舊不見球到位跡象，再次停泵，重新投球。而當第二顆球剛投入后，立即開泵送球，排量剛提至0.6 m3／min時，球立即到位，壓力迅速上漲，漲至36.3MPa后地層破裂（圖11）。

圖11

說明投第二顆球后，起亞依舊是第一顆球到位的作用效果，第一次停泵后再次起泵，井筒中壓力處于平衡狀態(tài)，球依舊卡在原位置不動，所以未見球到位跡象。當再次投球時，泄掉了上下兩平板閥之間的壓力，打開下方平板閥時，井筒內液體上竄，使球回流，地層流體沖掉了橋塞周圍卡球的雜質或球離開了原先擋其的橋塞下棱，再次泵送時可溶球立即落在橋塞內孔球座之上，封堵下方通道，立刻起壓。

3）2019年10月11日對JP14井第23段進行壓裂。壓裂方式，橋塞，可溶球與JP14井第五段完全相同。第23段井容34.7m3，投球后，立即開泵送球，直井段排量以排量2.4 m3／min送球，進入水平段后降至1.8m3／min，送球累計液量達50m3時，依舊無球入球座跡象，停泵。通知井口操作人員開套放，放壓10s后立即關套放，隨即開泵提排量，球立即入座，壓力迅速上升，壓力上漲，地層破裂壓力35.8MPa（圖12）。

圖12

3 球不入座處理措施

1）泵送液量超過一井筒容后，未見球到位跡象，繼續(xù)泵送至少半個井筒容積液體，排除流體紊流或主壓車排量不準確的影響。若球還不到位，則停泵，確認測井隊在投球時，是否未打開捕集器接盤，球是否落在補集器接盤上。

2）若確認投球時捕球器是處于開啟狀況，可溶球確定投入井筒中而泵夠一個半井筒容積后還未見到位跡象。先停泵，開套放10s后，關閉套放閘門，放一下壓力，使球回流，再開泵進行泵注，排除液體雜質卡球或球卡在橋塞下棱的影響。

3）若實施上述兩種處理措施后，不見球到位現象，可能是球落在最上方閘板閥上或落在平板閥之間的四通與閘門通道中，也可能是投球到泵注時間間隔太久，球已經部分溶解。則需重新投球，在確保球落入井中的前提下再開泵送球。

4）如果橋塞下井時間過長，投第一顆球后未見壓力上升，排除其他影響球不到位的影響因素后，就考慮橋塞是否溶解，再投一顆球，再進行泵送，如果可溶球還無到位跡象，就需重新推送橋塞，再進行壓裂。

4 結論

1）送球首先要確保投球后5h之內，超過5h，可溶球已部分溶解，需重新投球；2）送球開始一定確保補集器接盤處于開啟狀況；3）送球液量超過一井容后，球不到位后不能盲目的就進行重新投球，先稍放一下壓 （放壓10s）再進行泵送，一般是很好的處理球不入座措施；4）放壓后再次泵送，排量提至1.8m3／min，30s不見球入座跡象，直接停泵，重新進行投球；5）改進橋塞結構設計或增大可溶球直徑，橋塞上端邊緣縱切面盡量做成楔形，使球更容易入座。