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不动管柱压裂失败原因分析及改进【摘要】不动管柱压裂技术的应用使试油工序衔接得更加紧密，缩短了压裂液对储层的浸泡时间，降低了对储层的损害程度，减轻了井控风险，起到了缩短施工周期，减少作业费用，降低工人劳动强度，实现绿色施工的作用。
特别是针对多层压裂，在压裂准备和压裂施工过程中能够有效缩短施工周期，具有明显的优势。
但不动管柱压裂失败也会造成施工质量的降低，本文主要针对近年来影响其工艺失败的原因进行分析，并得出相应的改进措施，以便得到降低不动管柱压裂失败的方法，对今后施工起到参考与借鉴的作用。
【关键字】不动管柱压裂管柱跨距封隔器不动管柱压裂的优点可以实现不动管柱多层压裂、选层压裂一层、选层压裂两层及排液一体化的功能，但在施工过程中也由于各种原因造成工艺的失败。
造成不动管柱压裂失败的原因可分为工具原因、地层原因、砂比过高等，其中主要原因为工具原因，本文主要从工具方面进行分析，并得出相应的改进措施，以便得到降低不动管柱压裂失败的方法，对今后施工起到参考与借鉴的作用。
1 上封隔器选择不合理实例：太××井，第S1-1层，F21、20，F16号层，井段：1674.4―1584.0m。
压裂施工前坐封正常，压裂第一层用压裂液量36m3，排量：2.8m3/min，最高泵压：36 MPa；本层共打入140m3超级胍胶压裂液，优质石英砂24m3。
压裂20、21号层后投杆，打开F16号层，加压到32MPa，套管返液。
之后反复多次加压，最高50MPa，套管一直返液，压裂失败。
起出压裂管柱后检查井下工具，发现上封隔器未坐封，F16号层压裂失败。
分析：滑套已正常打开，但压裂施工期间打开滑套后环空开始返液，说明上封隔器工作不正常，封隔器不密封导致第二层压裂失败。
本层施工时上封隔器选用Y541封隔器，Y541封隔器在压裂初期密封良好，但压裂后期投杆后持续加压，造成管柱蠕动，没有卡瓦支撑，而且未受内部压力导致封隔器上窜，从而导致封隔器密封性能下降甚至解封。
工程背景国外在20世纪80年代中期开始研究水平井压裂增产改造技术，最初是沿水平井段进行笼统压裂。
近年来随着非常规油气资源的大规模开发和水平井的大规模应用，水平井分段压裂技术得到充分发展，压裂段数和精度都得到显著提高，目前水平井分段压裂改造技术逐渐成熟。
近年来，国内也已经建立起比较完整的水平井分段压裂技术与井网优化设计方法，同时目前国内对水平井分段压裂工艺技术的研究和试验一直在不断地探索。
在分段压裂过程中，整个井下压力，温度变化较大，会引起油管的伸缩，膨胀等变化，如不进行合理的力学校核，势必导致封隔器油管柱受力和变形发生变化,从而进一步影响到油管的强度和封隔器的密封效果,在高温高压深井、超深井作业中,这样的矛盾尤为尖锐和突出，所以目前压裂过程中的管柱受力已经成为影响压裂施工成败的关键因素之一。
本文对简化后的回接压裂油管的受力变形进行了分析。
略去封隔器上端水力锚的影=0）、忽略粘滞摩阻力、忽略回接插头与回接筒的响、忽略油套环空压力的变化（▽po阻力。
一.回接的压裂油管基本效应的力学模型建立上图是水平井分段压裂管柱示意图，图中悬挂器以下是水平段压裂管柱，由已知可知上部回接插头插入回接筒后下压300kN，并且管柱坐挂在井口，依据以上条件来分析回接油管的受力和变形情况，给出回接油管在不同地面泵压下管柱的轴向力和轴向变形。
回接压裂油管力学模型的建立主要考虑因素及其分析方法如下：1. 活塞效应由于回插管外径和油管外径不同，所以在环空存在面积差，由油管柱内外压力的变化引起油管的伸长或缩短的这种现象叫做活塞效应。
如图1-a 所示（油管的内径等于密封管的外径），p o 为环空压力，p i 为油管压力，A o 、A i 各为油管内外径截面积，A p 为密封管的内腔截面积。
因此有：向上的力： )()('1p i i i o o A A p A A p F -+-=向下的力：)(''1p i i A A p F -=假设向下的力为正， 向上的力为负。
水平井钻柱摩阻、摩扭分析张宗仁一、文献调研与综述在水平井中，由于重力的作用，钻具总是靠着井壁（或套管）的，其接触面积就比直井大很多所产生的摩擦力和扭矩将会大大的增加。
对管柱的的摩擦阻力和轴向拉力研究计算，保证钻井管柱（钻柱或则套管，油管）的顺利上提和下放。
如今，国内外已经有很多关于磨阻计算的力学模型，主要分为两大类：一类为柔杆模型，另一类为柔杆加刚性模型。
1．1约翰西克柔杆模型：约翰西克(Johansick)在1983年首次对全井钻柱受力进行了研究，为了研究的方便，在研究过程中.他作了以下几点假设: (1)钻柱与井眼中心线一致； (2)钻柱与井壁连续接触:(3)假设钻柱为一条只有重量而无刚性的柔索； (4)忽略钻柱中剪力的存在:(5)除考虑钻井液的浮力外忽略其他与钻井液有关的因素。
在此假设条件下，建立了微单元力学模型，根据单元的力学平衡，推导出如下的拉力、扭矩计算公式:1222cos [(sin )(sin )]t T W NM NrN T T W αμμθααα∆=±∆==∆+∆+式中：T:钻柱单元下端的轴向拉力，N ； Mt:钻柱扭矩，N.m ；N:钻柱与井壁的接触正压力，N ； W:钻柱在钻井液中的重量，N ； u:钻柱与井壁的摩擦系数； r:钻柱单元半径；a,△a,△θ:平均井斜角，井斜角增量，方位角增量;起钻时取“+”，下钻时取“-”。
1．2二维模型:Maida 等人对拉力、扭矩进行了平面和空间的分析，建立了应用于现场的二维和三维的数学模型。
他建立的二维模型和三维模型如下:111211111**[(1)(sin sin )2(cos cos )]1exp[()](exp[()](Ai Ai B i i B i i BB i i B i i i i i qRF A F C a A a C a A a A a a A a a l l a a μμμμμ-------=+--+-+=-=---i 起钻)下钻)R=式中B μ为摩擦系数，li 计算点井深，FAi 为计算点轴向载荷，C1、C2为符号变量，其取值由表1-1给出：1111()()()()()*()()*()()*()arccos[cos()*sin *sin cos *cos ]24()()(1)1Au B s N N u b p i i i i i i i i s F q l C l q l dlq l q l q l q l q b l q l q p l l l R a a a a C l l μμθθγππ----=±====-=-+=-+式中u(l) , b(1) , p(1)分别为计算单元井段切线、副法线和主法线方向向量。
许雪松，缪鑫（江苏如通石油机械股份有限公司，江苏 南通 226400）摘要：在石油钻采领域，一般通过液压卡瓦对管柱进行夹持，实现管柱的连续起下作业。
通过建立卡瓦和管柱的力学模型，计算出了管柱在特定载荷下的咬痕深度；采用1000t微控压力机分别对常规牙板和微压痕牙板进行实验验证。
结果表明：在相同工况下，理论计算常规牙板咬痕为0.6mm，对应实验测试结果为0.55mm；微压痕牙板咬痕为0.15mm，对应实验测试结果为0.17mm。
计算得出的咬痕深度与实验结果相吻合，研究结论可为指导不同牙板的配置选型提供依据。
关键词：液压卡瓦；管柱；牙板；咬痕深度Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｂｉｔｅ Ｄｅｐｔｈ ｏｆ Ｐｉｐｅ Ｓｔｒｉｎｇ Ｃｌａｍｐｅｄ ｂｙ Ｄｅｅｐ Ｗｅｌｌ ＳｌｉｐｓXu Xuesong, Miao Xin(Jiangsu Rutong Petroleum Machinery Co�, Ltd�, Nantong 226400, China) Abstract: In the field of petroleum drilling and production, hydraulic slips are generally used to clamp the pipe string and achieve continuous lifting and lowering operations� By establishing a mechanical model of the slip and the pipe column, the depth of the bite marks on the pipe column under specific loads was calculated; Experimental verification was conducted on conventional dental plates and micro indentation dental plates using a 1000t micro controlled press� The results show that under the same working conditions, the theoretical calculation of the conventional tooth plate bite mark is 0�6mm, and the corresponding experimental test result is 0�55mm; The bite mark of the micro indentation dental plate is 0�15mm, and the corresponding experimental test result is 0�17mm� The calculated bite depth is consistent with the experimental results, which can provide a basis for guiding the configuration and selection of different dental plates.Key Words: Hydraulic slip; Pipe column; Dental plate; Bite depth0 引言液压卡瓦是一种油田常用的起下钻的井口设备，是用来卡持管柱、避免管柱滑落井口的专用工具[1]。
油田注水井注水异常的原因分析与解决对策如何有效发挥注水井以水驱油的作用，确保注水井按注水方案合理注水，在第一线的管理是重中之重，能最先反应出地层的变化，日常资料录取、套损、注水井注水异常等方面都是注水井管理中常见的问题，遇到这些问题能第一时间处理好更是日常工作最重要的部分。
本文对注水井异常原因进行分析，并提出了相应的解决对策。
标签：注水井;注水异常;原因;对策当前情况下，油田的注水方式主要分为笼统注水和分层注水两种，笼统注水即在注水井的井下部分不分层段，每个小层在压力相同的情况下进行注水;分层注水即对注水井的井下层段进行不同的区分，运用封隔器、配水器等组成井下管柱，每个层段进行不同的压力注水。
1异常井的概念依照相关标准的规定，界定注水异常井：注水压力波动超过±0.3MPa;在完成配注的情况下，日配注≤10m3，日注水量波动超过配注的±2m3;10m350m3，日注水量波动超过配注的±15%;完不成配注的情况下，未按照接近允许注水压力或泵压注水。
此上情形均属于异常井，其中尤其要注意注水过程中，相同压力下注水量上升超过30%或者相同水量下压力下降1.0MPa以上井，有套损的可能。
2注水井异常产生的原因分析2.1设备出现问题（1）仪器影响，日常所用的压力表校验和存放使用都可能导致数据的不准确，还有水表由于水质等问题导致叶轮卡死等原因造成数据的异常，要求我们日常工作要细致，遇到数据异常时要先进行工具检查。
（2）设备影响，管线穿孔、闸门损坏导致控制难度大，出现异常，要求我们要勤对设备进行维护并且要多观察多看，周围管线和井的情况。
（3）井下工具，油管漏失、封隔器不严、水嘴刺大等都会引起注水异常，这就要求我们及时进行测试，录取套压并进行套压自行调查，尤其是油套平衡的井更要优先调查看是否有漏或封隔器不严的问题，早发现早处理，避免套损的进一步发生。
2.2地层发生异常变化油压不变或者有所升高时，注水量下降。
