壓裂作業質量控制方法應用及創新

盧繼平 俞克東 尤曉東 劉曉宏

中國石油長慶油田分公司 第一采油廠 （陜西 延安 716000）

長慶油田公司第一采油廠安塞油田主力油藏長6層屬典型的低滲致密砂巖，具低滲、低壓、低產特性，常規鉆井后“口口有油、口口不流”，必須通過壓裂改造才能獲得工業油流。在油田開發過程中，也要通過壓裂改造充分發揮油層生產潛能。每年老井壓裂措施工作量占到采油廠全年措施工作量的三分之一，增產油量占到全年各類措施增油量的一半以上，是老井挖潛最主要、最得力的措施之一。因此，壓裂作業施工質量控制和監督就顯得尤為重要。

1 壓裂作業施工質量影響因素

壓裂作業是多工序、多設備、多工種互相銜接聯合作業的大型施工，各種工序相互銜接，連續進行。壓裂作業具有協同單位多、作業周期長、作業工序多、化工用料多、設備工藝復雜等特性，其質量監督及控制也呈現出時間上的持久性、空間上的多樣性、管理上的不確定性，這些都對壓裂作業質量監督和控制提出了挑戰。

1.1 協同單位多

參與壓裂作業單位有采油廠、試油隊、壓裂隊、技術服務隊等，其中后3家均是市場化隊伍，也是壓裂作業施工的直接實施者。市場化隊伍在設備配置、人員培訓、隊伍管理、質量制度建設等方面標準較低，設備性能、人員素質、現場管理水平等就得不到保證。同時，市場化作業隊伍之間存在質量控制環節缺乏溝通、協同配合不密切、工作標準不高等問題，這些增加了質量管理上的不確定性。

1.2 作業周期長

壓裂作業施工周期一般在8天左右，有時長達15天以上。長久的作業周期會導致人員心理懈怠、設備狀態變化、材料特性改變等，這些都會對壓裂作業施工整個過程中某個質量環節產生影響，增加了整個作業過程中的質量風險。

1.2.1 人員心理懈怠

長時間高強度重復枯燥作業會使作業人員產生心理厭倦和身體疲勞，出現消極懈怠現象，導致操作變形、質量標準降低，甚至產生偷減工序行為，如不及時糾正和改進，就會使整個壓裂作業工程穩定性變差。

1.2.2 設備狀態變化

壓裂作業設備長時間運轉，會產生機械磨損和疲勞，導致設備運轉失常，作業參數達不到要求，甚至發生質量事故，如通井機提升系統鋼絲繩斷裂就會造成施工油管落井，液壓鉗牙塊磨損會造成油管外表剝皮、扭矩達不到要求等，這些都會直接影響到作業質量。

1.2.3 材料特性改變

壓裂作業施工過程用到的材料、化工料儲存周期延長，存放環境惡劣，會使材料、化工料性能發生改變，達不到應有的質量特性。如封隔器下井時間過長，會導致密封件膨脹變形、腐蝕，導致座封性能變差；壓裂液存放時間過長，會導致壓裂液變性損壞，使攜砂能力變差。使用這些質量特性發生改變的材料、化工料，會使作業過程無法進行，達不到預期的施工目的，甚至會產生嚴重的工程質量事故。

1.3 作業工序多

壓裂作業從施工準備、井筒作業，到壓裂施工、抽汲作業，最后到下泵完井，作業工序多達十幾道，這些工序依次遞進、相互銜接。某些施工工序還包含有更細小的工序，如壓裂施工就包含有配液、循環、試壓、試擠、壓裂、加砂、頂替、關井擴散、控制放噴、循環返洗等多道工序，特殊情況下需要加入酸預處理、壓后壓降監測等工序，這些細小的工序更有特定的質量標準要求，包括操作規程、參數調整、資料錄取、特殊情況處理等。一旦某道作業工序質量達不到要求，會使作業過程在某個階段無法繼續進行，甚至會影響到整個工程質量。

1.4 化工用料繁多

壓裂作業用化工料種類多達十幾種，這些化工料均由市場化作業隊伍、技術服務方自行采購、提供，進貨渠道繁多，廠家“五花八門”；加上現場檢驗、檢測手段局限，各類化工料數量、質量的核實和檢測難度增大，無形中會給整個壓裂作業施工帶來質量隱患。

1.5 設備工藝復雜

除壓裂作業用到通井機、水泥車、鍋爐車外，壓裂施工用到的設備有壓裂車、混砂車、運砂車、儀表車、平衡車及管匯車等，這些眾多設備性能和工況對壓裂作業質量直接產生影響。同時，為了提高壓裂效果，需要采取不同的壓裂工藝如雙封選壓、暫堵壓裂、縫內轉向壓裂、裂縫預處理壓裂等，這些復雜工藝應用對作業隊伍技術水平要求更高。

2 壓裂作業質量控制方法

鑒于市場化隊伍自我質量管理局限，第一采油廠在壓裂作業施工全過程中采取更多的措施來規范、約束市場化隊伍的質量行為，逐步樹立市場化隊伍自覺、自愿的質量服務意識，促進壓裂作業工程質量逐步提升。

2.1 隊伍開工驗收

作業隊、壓裂隊、技術服務隊是完成壓裂作業施工任務的具體實施者，是實現壓裂作業施工質量目標的基礎。隊伍開工驗收就是資質審查，所有隊伍都包括設備配置、人員構成、制度建設等基本要素，都應滿足壓裂作業質量特性要求。

2.1.1 設備配置

包括作業基本設備、附屬設備和安全防護設備，如試油隊的基本設備為通井機，附屬設備包括吊卡、鋼絲繩、工具油管等，安全防護設備包括有毒有害氣體檢測儀、正壓呼吸器、各種消防器材等。這些設備均必須滿足規定的使用年限，并有檢修、檢驗合格證，且設備數量、設備工作參數等質量性能必須滿足現場施工要求。

2.1.2 人員構成

所有作業人員必須具有滿足現場作業的身體條件，具有一定的文化程度，具有過相關專業知識學習培訓和從事過相關工作的經歷。特殊作業人員如司鉆等必須經培訓并取得操作合格證，現場管理人員及關鍵崗位人員必須參加長慶油田的井控知識培訓，并取得井控培訓合格證。人員數量應滿足連續作業時倒班需要，不至于作業時人員疲勞。

2.1.3 制度建設

市場化隊伍應有完整的質量管理機構和制度，配備常規的井下作業技術標準和操作規程。應建立質量教育學習和培訓制度、工序質量檢驗制度、質量分析回訪制度、資料管理制度、質量責任追究制度等，并將這些制度切實落實到每一道工序、每一個崗位、每一個人，使壓裂作業整個過程工程質量處于受控狀態。

2.2 作業過程工序質量確認

作業過程工序質量確認是壓裂作業質量管理和控制的核心，而工序質量確認是由采油廠現場監督人員來實現的。由于壓裂作業具有工序種類多、時間長、專業性強、工藝復雜等特點，加上野外施工點多、線長、面廣、道路復雜等，單靠采油廠某一組織、某一人無法實現壓裂作業施工全過程質量監督，需要整合各單位監督力量，分工負責、團結協作、優質高效地完成壓裂作業工序質量監督。

2.2.1 工序質量確認流程

根據油田生產特點、地域特點及監督隊伍現狀，第一采油廠將壓裂作業工序質量監督體系分為3個層面:井區級起下泵工序質量監督、作業區級井筒準備工序質量監督、廠級壓裂施工過程質量監督。

2.2.2 工序質量確認原則

加強壓裂作業施工前井控安全檢查，做到“五不開工”:未簽發“HSE三級開工許可證”或三級開工許可證不齊全不開工；作業隊資質、人員持證不健全不開工；作業隊無施工設計、井控設計或施工設計未按規定程序審批不開工；井控、安防器材配備不齊全或未校驗不開工；井控安全防范措施準備不到位不開工。

高標準、嚴要求，堅持質量標準不放松?，F場監督人員對照設計、井下作業技術標準，對實施過的重點工序質量進行確認。各工序質量標準執行堅決，不留質量隱患，決不允許作業隊、施工隊帶著問題“湊合”施工。未經監督確認，作業隊、施工隊不得進行下一道工序，并對上一道工序無條件地進行返工。取全取準相關施工資料及監督資料，為措施工程質量評價提供依據。

2.3 化工料規范管理

2.3.1 確立化工料供應制度

第一采油廠確立了壓裂作業施工用支撐劑及主要入井化工材料“指定廠家、集中采購、定點供應、定期抽檢”制度，確保了化工料來源可靠、質量穩定、監控有據。

2.3.2 實行化工料“三證一單”制度

技術服務單位將所有入井化工料運送到現場時，必須攜帶“產品出廠合格證”、“出廠質檢證”以及權威部門的“產品質量抽檢報告”；同時，還要攜帶由采油廠簽發的“壓裂作業入井材料領料單”?，F場化工料必須達到“兩符合”:生產廠家符合規定，數量、質量符合設計。

2.3.3 嚴格現場配液管理

配液用水量充足，水質合格。配液前必須做小樣試驗，合格后，方可正式配液?，F場監督要在施工前逐罐核實實際配液量，測試液體性能（黏度、pH值、交聯性能、交聯時間等），并做好記錄。施工過程中定時檢測液體交聯狀況，并根據現場實際情況進行調整。施工結束后，錄取支撐劑和各種工作液剩余量，用以評價壓裂施工儀表顯示砂量、液量與實際施工量的吻合性。

2.4 質量驗證與質量問題處理

2.4.1 完善質量驗證資料

壓裂作業施工質量驗證主要依據是壓裂作業設計和井下作業相關技術標準，如 《井下作業井筒準備》、《射孔質量監控規范》、《壓裂質量技術監督和驗收規范》、《壓裂液通用技術條件》等。為了便于現場操作，第一采油廠建立完善了《壓裂作業重點工序質量現場確認卡》、《射孔工序質量監督卡》、《水力壓裂施工現場質量監督卡》、《壓裂支撐劑、化工料及壓裂液質量狀況登記表》等現場質量驗證資料，由現場監督對作業質量、壓裂施工參數等進行如實填寫，并由作業方、壓裂方、現場監督三方進行簽字確認，作為評價壓裂作業施工質量狀況的依據。

2.4.2 建立質量考核制度

根據油田生產實際，第一采油廠從質量責任劃分、現場質量監督實施、工程質量驗證、質量問題調查處理及作業隊伍質量管理考核等各個方面等對壓裂作業施工質量考核進行了相應規定，為質量考核和質量問題處理提供了依據。

2.4.3 “有理、有據、有節”，“公正、公平、公開”處理質量問題

“有理”是指壓裂作業過程中質量問題的客觀存在，對整個工程進度、質量、安全等具有直接或間接影響。例如不通井，有可能會造成下射孔槍或封隔器遇阻、甚至卡鉆的質量事故?！坝袚卑?個方面:一是作業質量問題必須得到作業隊伍的當場確認，并保留有照片、錄像、問題整改通知單等相關證據。為此，采油廠建立了《質量（安全）督查單》、《井下作業質量問題調查單》等資料，并給每個監督配備了照相機，為作業質量“痕跡”管理提供了條件。二是質量問題的處罰、處理要有依據，依據就是壓裂作業工程技術服務合同及采油廠井下作業質量問題處理規定?！坝泄潯本褪前盐蘸锰幚碣|量問題的原則和節度。對重大質量問題絕不“姑息遷就”，“得過且過”、從輕處理。同時要把握好處理質量問題的“輕、重、緩、急”，分情況處理，防止激化采油廠與作業隊之間的矛盾?！肮本褪抢迩遒|量問題相關方的責任，不偏不倚地處理相關方，不能將一方作業隊伍的責任推到另一方作業隊伍身上，尤其是采油廠在客觀或主觀上有問題時，不能將質量問題導致后果和損失的責任全部讓市場化作業隊伍來承擔?！肮健本褪菍ν惖馁|量問題，處罰處理度量上要保持一致性，不能由于作業隊伍不同而出現較大差別。問題處理過程中，還要征求相關責任方的意見，爭取理解和支持?！肮_”就是通過網絡、郵件、紙質通報等各種方式，將質量問題處理結果通報給全廠各單位、各市場化作業隊伍，接受廠內外共同監督。

3 壓裂作業質量控制方法創新

3.1 工具油管試壓

第一采油廠根據壓裂作業生產實際，確立了油井井筒中工具油管整體試壓制度。在每年壓裂作業第一口井施工前，要求每個市場化作業隊伍將所有工具油管整體下入井筒中，通過地面打壓來驗證工具油管完好情況。試壓合格后，方可準許作業隊施工；試壓不合格，則要求作業隊逐根仔細檢查找出有缺陷的油管，或對油管進行整體更換后重新試壓，直到試壓合格。通過這種簡易方法，減少了由于工具油管質量問題導致壓裂作業失敗的質量事故。

3.2 壓裂支撐劑數量核實

以前，采油廠現場檢驗、核實壓裂用支撐劑（石英砂）數量的通用做法是丈量砂罐車內壓裂砂體積的方法。由于砂罐車長距離、長時間顛簸運輸，會導致石英砂產生壓實現象，加上上下坡影響，導致砂罐內砂面不平整，因此這種方法檢測石英砂體積誤差較大，不能真實反映施工的實際砂量。為解決這個問題，采油一廠采取了砂罐車過磅復核的辦法，核實石英砂重量，再依據石英砂的密度折算成體積，減少了計量誤差，使實際施工砂量能真實反映出來，消除了質量管理漏洞。

3.3 數字化視頻監控應用

傳統的監督方式是監督員必須親臨現場實施全過程監督，存在監督需求多、工作強度大、野外環境差、身體健康風險高等問題；加上壓裂作業施工生產周期長，受惡劣天氣、道路影響，監督人員有時無法到達現場實施監督，這些問題都不利于監督工作的開展。如何既能達到全程監督無縫化，又能減輕監督人員的勞動強度，使監督人員投入更多的時間和精力抓好壓裂作業施工重點工序質量監督，是一個需要探討的課題。而采油一廠數字化視頻監控系統全面建成，為改變傳統的監督方式提供了平臺。

監督方式構想:壓裂作業施工一般作業工序如現場準備、起下油管桿、試油作業等監督不必親臨現場，只通過數字化視頻監控平臺實行全程監控；對于重點工序如通洗井、壓裂施工等必須親臨現場實施監督。這樣一來，既保證了壓裂作業重點工序質量，又實現了全過程監督的“無縫化”，還可降低監督人員數量，改善監督人員工作環境，提高監督人員從事監督工作的積極性，使監督管理工作向更高層次邁進。這些需要在今后的監督工作中予以探索和創新。

4 應用效果

4.1 提高了壓裂作業一次施工成功率

壓裂作業一次施工成功率從2009年的94.2%上升到目前的98%，質量水平有了大幅度提高，施工參數設計符合率達到99%，壓裂作業措施總有效率達到92.3%，壓裂作業措施增油貢獻率達到了50.1%，有力支撐了采油廠的原油生產。

4.2 監督理念深入人心

樹立起“環保優先，安全第一，質量至上”的監督理念，形成“以井控安全為前提，以方案設計為依據，以質量標準為準繩，以過程控制為手段，以工序質量為重點”壓裂作業施工質量監督方針，強化現場監督職責履行，注重質量問題整改，實現了壓裂作業施工的有效監督，確保了施工安全，質量達標。

4.3 實現了監督方式、方法轉變

第一采油廠積極應對井下作業市場化出現的新局面、新難點、新要求，拓展監督工作思路，創新監督工作方法，落實監督工作內容，履行現場監督職責，打開了采油廠井下作業監督工作的新局面，實現了5個方面的轉變。

4.3.1 由粗放管理向精細管理轉變

通過對井下作業監督體系建設、監督運行程序、質量責任劃分、監督責任追究、監督考核管理、作業隊伍考核等方面進行整章建制，達到每個監督工作環節都有制度來“制約”，增強了井下監督管理的穩定性和延續性，減少了“人為”因素影響，實現了現場監督規范化管理，為市場化隊伍從事各類作業提供了技術支撐。

4.3.2 由“室內”監督向現場監督轉變

采油廠監督部門充分發揮優勢，將監督關口前移，定任務、定目標、硬考核，要求監督人員要帶著“問題”下現場、解決問題回廠部。每旬召開監督工作例會，通報監督成員任務完成情況，分析監督工作中存在的問題，制定措施，持續改進，確保了井下監督工作有序推進。

4.3.3 由“個體”監督向“立體”監督轉變

構建起采油廠井下作業“三級”監督體系，實施井下作業監督“聯?！敝贫?，明確作業區“兩級”監督是井下作業全程監督的主體，廠監督部門是措施重點工序監督的主體。各級監督每天的監督工作由廠監督部門全面掌控，監督動態及時反饋，監督信息隨時溝通，形成從上到下立體監督模式，減少了監督的“盲區”和“死角”。

4.3.4 由查找問題向問題整改轉變

采油廠各級監督把查找發現問題作為前提，把督促整改作為重點，把持續改進作為目標。對于現場發現的問題，專人負責督促整改驗收，驗收合格后方可繼續施工，不允許作業隊、施工隊帶著問題“湊合”施工，從而確保了井下作業各道工序質量合格。

4.3.5 由“模糊”考核向“量化”考核轉變

將作業隊的考核納入正常監督過程，監督內容也是考核內容，使考核工作“日?；?、“數量化”，避免出現由于平時考核不落實、月底集中考核 “模糊化”傾向，作業隊考核工作更加細致、嚴謹、科學?？己私Y果在采油廠網站上發布，并嚴格兌現，獎優罰劣，以此促進市場化隊伍質量管理向更高的層次邁進。

[1]馬林,段一泓.全面質量管理[M].2版.北京:中國科學技術出版社，2006.

[2]吳奇,王林.井下作業監督[M].2版.北京:石油工業出版社，2006.

[3]崔凱華,苗崇良.井下作業設備[M].北京:石油工業出版社，2007.