压裂砂堵问题分析及对策研究.pdf

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1、压裂砂堵问题分析及对策研究张慎(中石化华北石油工程有限公司井下作业分公司，河南郑州450042)在压裂施工作业中，由于受地质状况复杂或者其他不确定性因素的影响，砂堵已经成为一种多发的施工质量问题。砂堵的后果不仅直接导致压裂液等物质材料的严重浪费，成本代价极高。砂堵形成高压会损坏设备及管线，扰乱正常施工流程，破坏地层渗流状况，造成压裂施工失败。本文对于砂堵的形成诱因进行归纳分析，并结合问题原因，拟定出了解决策略，为避免砂堵质量问题的发生，提高施工效率和作业质量提供了帮助。1常见砂堵问题及原因如何有效避免砂堵问题是压裂设

2、计和施工作业中极为复杂的难题。要想剖析砂堵的原因机理，需要综合考虑地层地质、施工设计、装备设施、工艺流程、入井材料、队伍素质等多种因子。其中常见问题及原因如下：(1)裂缝问题。天然裂缝和孔洞网络是压裂液滤失的常见病。通常情况下，无需立即采取降滤失措施；但是，天然裂缝渗透性强，尤其是在受压后，裂缝迅速张开，加剧滤失现象，形成不可控的局面；同时由于高砂比混砂液无法进入裂缝，容易导致加砂初期砂堵。多条水力裂缝是压裂施工中的另一重大难题。这种现象往往引发压裂液的严重漏失，主裂缝造缝的流量迅速降低，造成主裂缝动态缝宽变小，增加

3、砂堵的风险。水力压裂形成的裂缝与最小主应力方向相垂直，由于井斜或射孔方位的影响，水力裂缝可能是非平面的或“s”型缝，裂缝弯曲造成近井筒摩阻增加，导致支撑剂桥塞或脱砂，使得每条裂缝缝宽都非常窄，裂缝变短，缝内净压力上升，提高了压裂施工压力，形成脱砂。(2)压裂液问题。压裂施工难度大，由于水平井段较长，采用预置管住分段压裂的段数增加，投球基数增大，压裂施工的难度和风险也相应增加。在此背景下，加上压裂液的抗剪切性能差，压裂液摩阻也随之增高，是泵压升高，排量降低，压裂液在裂缝内流动时受温度和剪切作用的有效粘度下降快，悬砂性能

4、差，导致大量的支撑剂在缝口附近很快沉降堆积，裂缝过流面窄，限制裂缝的形成和延伸，容易引起砂堵，甚至会破坏设备。(3)压裂规模问题。砂堵容易受压裂规模影响，依据储层物性和裂缝发育状况而定。对于天然裂缝发育的储层，由于储层渗流能力强，采用不压裂或小规模解堵性压裂，而在现实施工过程中压裂段间距选择在80～120m，因此压裂规模过大也是砂堵问题的一个诱因。(4)其他常见问题。除了裂缝问题和压裂液问题，砂堵问题的引起原因还包括加砂不平稳、回流未关到位、砂子中杂物堵、射孔或地层、井下工具损坏导致分流等其他多种情况，不稳定诱发因素

5、极多。2斜井压裂特点及砂堵分析对于斜井而言，井筒通常与地层最大主应力方向不一致，水力压裂形成的人造裂缝垂直于地层的最小主应力方向，裂缝从井筒起始处的情况变得较为复杂。在这种情况下，裂缝不可能是一个简单的单一平面裂缝，可能导致靠近井筒的裂缝起始处为多裂缝，或使得裂缝扭转并改变方向，最后在远处与最小水平应力方向相垂直。由于方位位置的影响，井筒附近的裂缝通常不会随着井筒的裂缝延伸的方向而进行延伸，会发生改变，在大斜度井压裂中普遍存在着裂缝弯曲现象，由于井斜方位与远处裂缝延伸方向不一致，随着裂缝缝高的增长，在起裂点的上下都将

6、出现裂缝的拐弯。井筒方向与裂缝方位不符，压裂初始裂缝从多个射孔处起裂，形成多裂缝．力口上射孔相位及地层存在的天然微裂缝，斜井压裂在近井筒处形成多裂缝是普遍存在的情况。只有井筒方向与裂缝面一致时，各起裂点会在压裂过程中沟通合并形成单一的裂缝。3问题解决对策(1)优化施工设计，超前谋划布局。在射孔井段尽量避免同时射开砂、泥岩互层段，以避免造成多裂缝的形成。压裂施工的压力稳定区域是需要引起高度关注的，要有合理的布局安排，提前采取提高排量防止进入“临界压力”区域。在多裂缝频发的地段，可以考虑在前置液中改进工艺技术，通过技术创

7、新，提高压裂液粘度，来进一步以缩短施工时间，从而提高施工效率、尽可能避免多裂缝事故发生。(2)完善细节控制，精益施工组织。结合地层实际情况，实行“一井一策”的压裂精细管理模式。制作一井一策分析模板，加强现场作业人员的知识技能，让普通员工了解“一井一策”运行的各个环节，着实掌握砂堵问题中应具备的研判技巧和能力。(3)加强技术攻关、创新技术引领。对地层漏失严重、井下复杂情况多、钻井周期长等突出问题，成立多专业联合攻关小组，统计分析资料，经行现场堵漏试验，提升对地层漏失机理的认识，研发“可控膨胀堵漏剂”，不断完善堵漏工艺技

8、术，定点堵漏效果持续完善堵漏工艺流程。(4)严格质量管控，健全管理机制。要加大质量管控体系的构建，通过完善质量体系制度上进行严格把控，对于质量监督人员实行多角度、多专业、多方位的培训与考核，切实保证压裂施工的每一个环节不留死角。(5)落实岗位责任，加强现场监督。强化各级责任落实，加强过程管控力度，严格安全问责，固化基本功训练，提高施工操作人员的