徐振宇

（渤海裝備遼河熱采機(jī)械公司井口制造廠，遼寧 盤錦 124209）

在國(guó)內(nèi)頁(yè)巖氣勘探速度不斷加快的今天，頁(yè)巖氣在鉆井、試氣以及井下作業(yè)所用到的各種采氣樹、油管頭、套管頭都發(fā)生翻天覆地的變化，幾乎隔幾年就有各種新的產(chǎn)品。為了發(fā)揮這些產(chǎn)品的作用與價(jià)值，就需要標(biāo)準(zhǔn)化、專業(yè)化、規(guī)范化管理以上裝置，保障勘探采油效率和管理質(zhì)量。這種做法還能夠有效規(guī)避運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，達(dá)成有效節(jié)省運(yùn)行成本的目標(biāo)。當(dāng)然由于運(yùn)行維護(hù)的管理制度目前并不健全，且油田管理缺少依據(jù)，沒有統(tǒng)一的制造商，存在種類繁多的供應(yīng)廠商型號(hào)與規(guī)格，所以頁(yè)巖氣井口裝置在安裝中遇到了很大壓力。沒有良好的互換性，油套環(huán)空時(shí)常竄壓，為后續(xù)的石油開采以及壓裂過程埋下了眾多隱患，影響了安全生產(chǎn)。

1 基本要求

對(duì)井口裝置和連接套管來說，套管頭是非常重要的裝置與設(shè)備。在鉆井中負(fù)責(zé)防噴器和套管的連接。在完井階段則負(fù)責(zé)將采油氣井口連接到一起，能夠?yàn)槊恳粋€(gè)套管柱提供密封，并將各層套管懸掛起來。通常來說，為了釋放兩層套管間的壓力，有時(shí)候還會(huì)用套管頭作為壓力釋放管道。有些時(shí)候，還能夠用其為井內(nèi)泵提供流體，為鉆井工藝特殊作業(yè)提供支持。

1．1 套管頭、油管頭安裝

在套管下放前的轉(zhuǎn)盤和校正天車方面，校正天車和表層套管頭、轉(zhuǎn)盤三者，絕不能出現(xiàn)超過10毫米的中心線偏差，否則會(huì)引起偏磨情況。最上面的套管頭法蘭需要比井架的基礎(chǔ)面高200±50毫米。這樣才能在安裝完套管頭以后，在井架底座平直接出來防噴管線，減少對(duì)施工作業(yè)的影響。要做好橡膠密封圈的檢查，仔細(xì)清洗，并檢查其有沒有損傷和裂紋。要在裝入密封槽之前，將潤(rùn)滑油均勻地涂抹在橡膠密封圈。之后展開金屬密封裝置的檢查，觀察有沒有損壞和碰傷。并根據(jù)說明書選擇匹配的支撐座和密封圈。橡膠密封前需要往上面涂抹潤(rùn)滑油。在安裝前做好套管頭頂絲伸縮進(jìn)長(zhǎng)度的測(cè)量，并做好記錄工作。在正式安裝前，要確保所有的頂絲已經(jīng)退回到頂絲孔當(dāng)中。套管安裝中，套管頭的水平度需要小于1毫米。以免在使用中偏磨，影響到質(zhì)量。可以根據(jù)扭矩對(duì)稱條件，使勁擰緊螺栓。需要先行確認(rèn)套管的四通試壓孔位置和注塑孔位置，以防出現(xiàn)誤操作情況，隨后才可以正式安裝。

1．2 套管頭與油管頭的法蘭注塑、試壓操作

1．2．1 密封圈種類

最常見的密封圈總共包括3種，套管副密封包括金屬密封、P密封和BT密封這3種情況，其中金屬密封大多數(shù)情況下僅僅用在個(gè)別的完井油層套管。P密封和BT密封圈要做好注塑激發(fā)橡膠變形，處理密封要求。在生產(chǎn)中，金屬密封用金屬機(jī)械變形的方法解決密封要求。

1．2．2 注塑

首先要將注塑單流閥的接口卸下來，之后將卸壓工具裝上，并將鋼球頂開，將內(nèi)部的壓力全部排除掉，以防內(nèi)部的壓力影響到最后的注塑注入過程與質(zhì)量。

其次在泄壓過程中，一定要做好排除介質(zhì)的觀察。并將注塑泵連接上，將對(duì)方注塑接頭的總成卸掉，并往橡膠密封圈中注塑。在注塑中，注入壓力是非常關(guān)鍵的條件，要隨時(shí)觀察。在對(duì)稱單流閥接口有溢出塑脂以后停止，不要繼續(xù)注塑，并立刻將單流閥堵頭擰緊。直到套管抗外擠強(qiáng)度和額定工作壓力來到80%，此時(shí)選擇二者最小值。如果此時(shí)的注塑壓力過高，那么配合脖頸很有可能會(huì)被擠壞、損毀。

1．2．3 試壓

（1）卸去試壓接頭的保護(hù)帽，之后將試壓泵接上，并開始密封環(huán)形空做試壓。此時(shí)試壓壓力的參照點(diǎn)是套管抗外擠強(qiáng)度以及密封圈部位的額定壓力，同樣也要選擇二者當(dāng)中的最小值。必須說明的是壓力在不超過1MPa時(shí)，能夠穩(wěn)定壓力30min，則表示密封合格。假設(shè)兩個(gè)橡膠的密封環(huán)空出現(xiàn)空氣，那么此時(shí)就有可能引起氣室效應(yīng)。這時(shí)候就要往里面補(bǔ)充和注入壓力，直到內(nèi)部的壓力在小于1MPa時(shí)候，能夠穩(wěn)定超過30min，才算是合格。

（2）對(duì)懸掛器的密封狀態(tài)進(jìn)行試壓。利用油管頭的四通試壓口做套管懸掛器、法蘭、金屬密封、橡膠、頂絲環(huán)空試壓，額定壓力以及套管的抗外擠強(qiáng)度在80%從中選擇最小值，并進(jìn)行試壓，要在實(shí)踐中穩(wěn)定30min，并且沒有其他的泄露情況，在壓力沒有超過1MPa的條件下，表示此時(shí)密封是合格的。

（3）在試壓超過產(chǎn)品最開始設(shè)計(jì)給出的壓力時(shí)，需要在試驗(yàn)前往井筒里面注入至少1/3的試驗(yàn)平衡壓力進(jìn)行試驗(yàn)，為的是防止出現(xiàn)套管變形和套管懸掛器變形情況。完成試驗(yàn)后，將試驗(yàn)環(huán)空當(dāng)中的壓力排泄干凈。

1．3 試壓塞

將試壓塞坐封到套管頭上腔，以此完成上方井控設(shè)備額定壓力試驗(yàn)測(cè)試工作。

2 平板閥密封與試驗(yàn)

2．1 密封機(jī)理

在壓裂井口裝置中，平板閥是最核心的部件和裝置，井筒介質(zhì)的開啟與截?cái)喽夹枰玫狡桨彘y。在開關(guān)到位以后，平板閥需要回轉(zhuǎn)，手輪為1/4至1/3之間，讓平板閥保持在浮動(dòng)密封條件。頁(yè)巖氣壓裂作業(yè)中用到的辦法是前座密封方法。在閥板閥座的其中一面受到壓力時(shí)，此時(shí)就會(huì)受到波形彈簧預(yù)應(yīng)力的作用，將進(jìn)口端閥座推動(dòng)到閥板的密封面，讓二者充分結(jié)合。利用進(jìn)口端的閥座合金面與閥板的合金面自由貼合，利用介質(zhì)完成二者的密切封裝。

2．2 平板閥試壓

在使用中，每開關(guān)10次平板閥就需要注入一次密封脂，以免介質(zhì)進(jìn)入到腔內(nèi)，這樣才能夠獲得最好的密封效果，實(shí)現(xiàn)對(duì)密封面的潤(rùn)滑要求。在試壓過程中，慢慢升壓，直到壓力到達(dá)額定工作壓力以后，將其穩(wěn)定15min。如果這個(gè)時(shí)候沒有出現(xiàn)任何情況的泄露，并且壓降也沒有到達(dá)1MPa則表示平板閥合格。用兩個(gè)方向分別做壓力試驗(yàn)，保障試驗(yàn)準(zhǔn)確性。

3 頁(yè)巖氣開采壓裂中需要的考慮問題

3．1 體積壓裂

做水力壓裂的時(shí)候，體積壓裂這種問題會(huì)不斷擴(kuò)大天然裂縫，此時(shí)很有可能會(huì)導(dǎo)致部分脆性巖石出現(xiàn)剪切滑移現(xiàn)象。主裂縫會(huì)引起更多的次生裂縫。隨后次生裂縫會(huì)帶出更多的多級(jí)此生裂縫，最后這些天然裂縫和人工裂縫共同構(gòu)成了相互交融的裂縫體系，極大地增加了需要改造的體積，增大了導(dǎo)流能力和滲流面積。這樣能夠極大地提升最終采收率和初始產(chǎn)量。體積壓裂的實(shí)現(xiàn)需要擁有合適的地層條件，那就是最小水平應(yīng)力差需要比較小，環(huán)境為弱水敏性地層、巖石脆性系數(shù)高、天然裂縫發(fā)育。當(dāng)前對(duì)于天然裂縫帶給人工裂縫的影響并不充分和完善，沒有明確的滲透率大小、縫網(wǎng)體積、工藝技術(shù)參數(shù)，無法保障作業(yè)安全。要做好這方面的研究和調(diào)查，才能夠保障生產(chǎn)質(zhì)量。

3．2 合理選擇壓裂液

很多頁(yè)巖儲(chǔ)層當(dāng)中都有大量的水敏感性黏土礦物，這些物質(zhì)在遇到水以后會(huì)迅速溶脹，并且有很大概率引發(fā)井壁坍塌問題發(fā)生，無法保障儲(chǔ)層有效滲透。這種現(xiàn)象不僅會(huì)帶給后期壓裂巨大的負(fù)面影響和困難，同時(shí)也會(huì)影響到壓裂以后提高天然氣的產(chǎn)量，妨礙氣體的有效開采、集中開采。使用壓裂液的目的就是在壓裂后，能夠利用主裂縫連接與擴(kuò)大連通其他裂縫，打造裂縫網(wǎng)絡(luò)。改造頁(yè)巖氣儲(chǔ)層能夠?qū)崿F(xiàn)這一目標(biāo)，當(dāng)然也需要很大的工程量，有著較高的摩擦阻力。此時(shí)就需要考慮怎樣才能夠減少如此巨大的摩擦阻力，以便保障儲(chǔ)層有效滲透，提高滲透率。這時(shí)候就要精心選擇合適的壓裂液，通過這種做法降低后續(xù)的作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，并保障后面的生產(chǎn)中，風(fēng)險(xiǎn)得到有效控制的同時(shí)，獲得良好且復(fù)雜的裂縫網(wǎng)絡(luò)，這是開發(fā)頁(yè)巖氣工作人員需要重視和首要解決的情況。

3．3 清水耗費(fèi)多

在生產(chǎn)中，清水壓裂液最重要的就是水相這個(gè)成分，其中水含量達(dá)到了99%，其他的1%則是表面活性劑、減阻劑以及酸。參照具體壓裂頁(yè)巖氣井狀況得知，十幾段單口水平井的壓裂就需要耗費(fèi)上萬方的水。并且壓裂后返排壓裂液并不能直接再次使用。而國(guó)內(nèi)很多有頁(yè)巖氣開采需求的地區(qū)都存在嚴(yán)重缺水情況。這些地區(qū)有著大量且良好的頁(yè)巖氣資源，但缺水的問題使得當(dāng)?shù)夭荒苤苯佑眠@種生產(chǎn)方法，這是不合理的?？紤]到直接打通運(yùn)水通道或是從其他地區(qū)運(yùn)輸水的復(fù)雜程度和成本，不論是哪一種情況都不能大量使用清水。所以壓裂過程中的大量清水實(shí)際上非常棘手。并且還要回收處理各種殘留的液體，重復(fù)利用壓裂液。

4 結(jié)語(yǔ)

從本文的敘述可以看到，對(duì)油管頭和套管頭的安裝和調(diào)試，要合理選擇密封結(jié)構(gòu)，合理搭配橡膠與金屬密封的組合，并進(jìn)行封圈注塑工作。要明確平板閥使用要點(diǎn)與密封原理，保障井口的密封可靠性與安全性，這對(duì)順利開采頁(yè)巖氣來說意義重大，效果十分明顯。本文在最后分析了一些在開采頁(yè)巖氣時(shí)候的注意事項(xiàng)，希望能夠保障生產(chǎn)質(zhì)量、生產(chǎn)效果。