浅谈如何减少油气井酸压施工中的酸液刺漏

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摘 要：中石油长城钻探井下作业公司压裂酸化项目部于2009年承接了哈萨克斯坦CNPC阿克纠宾股份公司酸化工程技术服务项目，为该公司提供一定技术支撑，负责施工指挥、关键岗位的操作及施工现场管理、质量。阿克纠宾地区石油地质储量占哈萨克斯坦总量的5%，主要目的层是盐下碳酸盐岩储层，具有双孔介质，基质低孔、低渗等特征，大型酸化酸压年施工量超过80井次。自承接项目以来，发现在酸压施工中在不同程度上频繁出现酸液刺漏的问题。哈萨克项目部作为一支为该公司提供技术服务的施工队伍，确保为甲方提供优质可靠的服务一直是项目部的立足之本。所以酸压施工中酸液刺漏的问题是我们亟待解决的问题。2012年长城钻探井下哈萨克压裂酸化项目部依据中石油集团公司下发的质量方针进一步明确了质量目标，这是本次活动开展的原动力。我们秉承着为甲方提供优质服务，努力构筑良好市场氛围的原则。为此，本小组将活动题目确定为“减少油气井酸压施工中的酸液刺漏”。

关键词：油气井酸化压裂（酸压）施工；酸液；刺漏

中图分类号：TE32 文献标识码：A

1 概述

长城井下压裂酸化哈萨克斯坦项目部QC小组成立于2009年，近年来我们围绕压裂酸化施工中遇到的实际问题，不断开展活动，解决了一定的实际问题。 在经历的活动过程中，小组在摸索中不断地发展壮大，现已成为一个集科研与管理于一身的强有力的QC小组。

2 现状调查

2.1 2012年2月13日至3月20日，小组对2011年项目部进行酸压施工的井次以及出现酸液刺漏问题的井次进行了较为详细的统计如下表3所示。

2.2 小组对主要影响的因素进行分类统计，将其进行划分归纳为以下几点，如表4所示。

根据调查表绘制排列图，如图1所示。

结论：由图表以及排列图我们不难看出，“管线发生刺漏”是造成酸压施工中酸压刺漏的主要方面，也是小组主要针对解决的问题。

3 确定目标

3.1 活动目标

通过本次活动将酸压施工的酸液刺漏问题由原来的38.1%减小到5%。如图2。（由于施工的过程存在着很多的不可预见性，所以完全消除不可能）

3.2 达成目标值的可行性论证

人员及技术条件：本小组成员的技术素质较高，具有丰富的实践经验，较强的实践能力，同时具有较强的解决问题的能力。

设备及理论基础：2012年初，CNPC阿克纠宾股份公司对酸液储罐进行了维修，大大减少了酸液储罐刺漏的问题；本次活动主要是针对哈里伯顿2000型的压裂酸化车组，小组成员对该设备有较为丰富的使用经验；同时小组围绕着酸液刺漏问题展开了较多的讨论和沟通，对这方面的认识和理解较为深刻。

4 原因分析

小组围绕造成酸液刺漏的“管线发生刺漏”这一问题采用统计和现场调查相结合的方法，对问题的原因进行分析并绘制如图3。

5 要因确认

从因果图看出：围绕“管线发生刺漏”这一方面存在12个末端因素，小组对这12个末端因素逐一进行分析，确定主要原因。

要因确认一：人员培训不足

经调查，项目部和CNPC阿克纠宾股份公司的员工均进行了严格的上岗培训，具有从事该岗位工作的资质和能力，因为这个原因造成酸液刺漏的较少，发生频率在2.1%以下，所以不是主要原因。

要因确认二：人员责任心差

经调查，项目部和CNPC阿克纠宾股份公司的员工均有较强的责任心，因为这个原因造成酸液刺漏的较少，发生频率在4.2%以下，所以不是主要原因。

要因确认三：管线维护保养不及时

项目部和CNPC阿克纠宾股份公司共同协商，制定并执行了完善的设备管理规定，管线能够得到及时的维护保养，因而由此造成酸液刺漏的几率较少，仅为4.2%，所以不是主要原因。

要因确认四：管线设计不合理

酸压施工中所使用的管线均为正规厂商所提供，设备的质量及性能均能够得到保证，由此造成酸液刺漏的几率较少，仅为2.1%，所以不是主要原因。

要因确认五：管线频繁与地面或硬物摩擦

在酸压施工中，我们发现由于管线长度或车辆摆放等原因，总有部分管线落在地面或与硬物接触。而且，随着酸压施工的进行，管线由于酸压泵车的运行摆动而不断震颤（无论是正常施工还是泵车不上水，泵车不上水时泵车震颤幅度更大）。管线由于震颤不断与地面或硬物摩擦，使管线发生损坏。由此造成酸液刺漏的几率较高，甚至达到29.2%，所以是主要原因。

要因确认六：管线材质不合格

酸压施工中所使用的管线均为正规厂商所提供，设备的材质经过了专门检定，符合施工要求。且由此造成酸液刺漏的几率较少，仅为2.1%，所以不是主要原因。

要因确认七：密封胶圈材质差

密封胶圈作为管线的耗材，均为正规厂商所提供，其材质及性能均有保证，即使有一部分残次品，也能在入库检验及更换时检验出来。由此造成酸液刺漏的几率较少，仅为2.1%，所以不是主要原因。

要因确认八：密封胶圈更换不及时

密封胶圈作为管线的耗材，项目部和CNPC阿克纠宾股份公司规定在每次施工后，均要检查其缺损情况，并在使用5井次后进行更换。由此造成酸液刺漏的几率较少，仅为4.2%，所以不是主要原因。

要因确认九：管线连接别劲

酸压施工中的管线连接只能靠人工作业，管线的重量较大，作业强度较高。尤其是在接头对接时，丝扣和接头极易造成别劲，无法紧密连接，使管线在施工中刺漏。而且由此造成酸液刺漏的几率较高，甚至达到22.9%，所以是主要原因。

要因确认十： 管线连接不到位

经调查发现，在管线的连接过程中，由于没有详细的连接标准，且无法直观地了解管线的连接效果，经常出现管线没有完全连接，在低压时密封，高压是刺漏的现象。而且由此造成酸液刺漏的几率较高，甚至达到22.9%，所以是主要原因。

要因确认十一：酸液排量过大

酸压施工中如果施工排量加大，管线中的输送介质（酸液）对管壁的冲刷腐蚀程度也相应增强。但是，在完成酸压设计时，已经考虑到对管线的保护，一般不会超出管线的工作范围。由此造成酸液刺漏的几率较少，仅为2.1%，所以不是主要原因。

要因确认十二：酸液浓度过大

施工中，管线中的输送介质（酸液），其配比浓度完全依据设计要求，同时酸液中还添加了一定的铁离子缓蚀剂，可有效保护酸液对管壁的酸蚀。在施工结束后还要用清水冲刷管壁，减少酸液的残留。由此造成酸液刺漏的几率较少，仅为2.1%，所以不是主要原因。

6 制定对策

根据小组成员对要因的调查，组内进行了认真地讨论，制定了相应的对策，如表6所示。

7 对策实施

实施一：制作管线架空垫板

在管线（尤其是低压上水管线）的连接过程中，由于它的材质是钢丝缠绕的胶管，本身就不太抗磨损。当与酸压泵车连接后，考虑到工作中的震颤及管线自重会对丝扣连接处造成损坏，一般都要放在地上。但是管线放在地上，由于震颤与地面或硬物长时间摩擦极易损坏。

小组成员细致考察震颤的强度和频率，发现由于与酸压泵车相连，管线正常的震颤幅度在10-15cm，如果酸压泵车上水不正常是管线正常的震颤幅度在15-25cm，震颤频率3-7Hz。考虑到管线的震颤幅度，小组成员决定将管线架空垫板设计为梯形，增强它的稳固性。在放置管线处设计为弧形，同时加装可更换式胶皮，减少磨损。具体设计如图4所示。

实施二：制作可调式管线支架

在管线连接时（尤其是高压管汇），常会出现以下这种错误的连接方式，如图5所示。

错误的连接方式主要是由于管线的两个接头不再一条直线上，而是使用外力硬连接。油壬头没有密封连接，中间存在间隙，同时也极易压坏密封胶圈。

小组成员仿照花篮螺丝的结构，设计了升降式管线支架。该支架有两部分组成，一部分为带螺纹的旋转管线托，一部分为可收放式支架。连接管线时将两个管线支架调到适宜的高度，支撑管线使接头在一直线上，轻松上紧丝扣，不再出现别劲的现象。具体设计如图6所示。

实施三：标示管线紧固位置标线

小组认真核查和统计施工中所用管线的型号，并测量公、母扣螺纹的长度。由于目前使用的管线均为同一厂家提供，均为标准设备，各个管线公、母扣螺纹长度误差较小。项目部对每组管线均进行连接试验，在该组管线连接正确、紧固的情况下，使用油漆在弯头本体上标示紧固位置标线。使管线丝扣连接的位置可视化。通过检查公扣是否达到该线所在位置，直观判断管线连接是否到位。以直管线连接为例，如图7所示。

8 效果检查

8.1 目标完成情况

结论：活动后，施工对周边环境的危害降低到了4%，比预计的目标值5%小，达到了预定的目标。

8.2 经济效益

8.2.1 管线架空垫板的研制，单个费用为1000元，一组（8个）费用8000元，总计0.8万元。

8.2.2 可调式管线支架的研制，单个费用为3000元，一组（10个）费用30000元，总计3万元。

8.2.3 标示管线紧固位置标线，单个费用投入为100元，全套管线（50个）用投入为5000元，总计0.5万元。

8.2.4 由此产生的实际效益，设定全年施工井次76口，单井发生酸液刺漏事件损失约5000元，5000×76×（31.8/100）=120840。

8.2.5 直接经济效益120840-43000=77840元。

8.3 社会效益

本次活动后，酸压施工中的酸液刺漏问题得到了有效的控制，哈萨克斯坦项目部优质的服务和可靠的信誉为公司业务及市场的开拓注入了新的活力。由于在本次活动中的密切协作，项目部与甲方建立了较好的联系，工作量不断增加。

9 巩固措施

9.1 将管线架空垫板和可调式管线支架作为作业工具纳入到设备管理，定期进行维护和更换。

9.2 推广“标示管线紧固位置标线”的做法，并将“标示管线紧固位置标线”作为设备可视化管理的一部分，纳入到定期的设备检查考核中。

9.3 修订、完善《酸压施工操作规程》，添加管线架空垫板和可调式管线支架的使用规范。

10 活动体会和今后打算

10.1 通过本次活动，小组成员不但提高了质量意识，而且大大提高实践能力，同时增长了专业知识，并带来了一定的经济效益。

10.2 通过本次活动，我们掌握了解决实际问题的方法。

10.3 结合理论，深入研究酸液对管线内壁的冲刷腐蚀。

10.4 本次活动取得了一定成绩，但不能满足现状。小组在活动中发现：供液离心泵由于工作中的震颤，造成其底部支架损坏，严重影响设备的出勤率，所以“延长离心泵支架的使用周期”将作为本小组下一次活动的课题。

参考文献

[1]孙波，蒋有录，张善文，等.东濮凹陷北部膏盐岩分布特征及其对地层温度的影响[J].油气地质与采收率，2012.

[2]云金表，殷进垠，金之钧.松辽盆地深部地质特征及其盆地动力学演化[J].地震地质，2003.