灘海油井永久棄井作業(yè)技術(shù)與安全風(fēng)險(xiǎn)控制

(大港油田灘海開(kāi)發(fā)公司，天津 300280)

前言

我國(guó)海洋石油工業(yè)起步于20世紀(jì)50年代，從我國(guó)渤海打下第一口井到現(xiàn)在，隨著油氣的不斷開(kāi)采，有些老齡油氣井幾近枯竭，失去了繼續(xù)生產(chǎn)的價(jià)值。廢棄油氣井可能因附近打井作業(yè)或地表下油氣層變化而重新產(chǎn)生壓力，這意味著，如果未予有效封堵，這些廢棄油氣井可能在海底泄漏，給海上安全帶來(lái)嚴(yán)重的威脅。

美聯(lián)社2011年4月20日援引一份政府文件報(bào)道，墨西哥灣水下2.7萬(wàn)個(gè)廢棄油氣井以混凝土“封口”后缺乏定期查驗(yàn)；另外3200個(gè)油氣井悄然遭棄用，未以混凝土封堵，漏油風(fēng)險(xiǎn)巨大，墨西哥灣成“生態(tài)雷區(qū)”[1]。在我國(guó)北方灘海海域，廢棄的油氣井安全隱患更高。冬季，灘海海域形成大量海冰，會(huì)對(duì)該海域油氣井造成不同程度的破壞，造成安全隱患。另外，灘海海域水深較淺，廢棄油氣井嚴(yán)重威脅漁船作業(yè)的安全。

根據(jù)國(guó)家法規(guī)的要求，為了合理安排油藏開(kāi)發(fā)，保證油田生產(chǎn)合理、高效進(jìn)行，封隔油、氣、水層，防止層間串流，保護(hù)臨井的開(kāi)發(fā)生產(chǎn)和保護(hù)環(huán)境，防止油氣泄露污染為，需要對(duì)廢棄油氣井采取有效的封堵措施，即永久棄井作業(yè)。

本文通過(guò)對(duì)大港油田某油井的永久棄井作業(yè)的成功案例的進(jìn)行分析，為灘海油井永久棄井作業(yè)得出一套安全可行的技術(shù)方法，并對(duì)永久棄井作業(yè)工程中的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析與控制，具有較好的工程借鑒意義。

1 大港油田某井狀況

1.1 基本情況

該井位于埕海2-1井場(chǎng)，井場(chǎng)周邊蝦池，以西200米是村莊。

該井2007年4月18日開(kāi)鉆，2007年9月9日完鉆，完鉆井深5206米，完鉆層位沙三段。其中沙一段電測(cè)解釋油層31.8米/16層，沙二、沙三及東營(yíng)均未解釋油層。2007年10月2日至11月23日射開(kāi)沙二段，液面恢復(fù)6小時(shí)，折日產(chǎn)水105方，試油結(jié)論為水層。第二次試油射開(kāi)沙一下，酸壓后水力泵排液,累出水92.4方，出油1.24方，結(jié)論：含油水層。鉆完井?dāng)?shù)據(jù)如下表：

1.2 井口現(xiàn)狀

1.3 井身結(jié)構(gòu)圖

施工前施工后（見(jiàn)圖2）

2 灘海油井永久棄井作業(yè)

2.1 灘海油井永久棄井作業(yè)

通過(guò)對(duì)該井井下技術(shù)狀況分析，有針對(duì)性的進(jìn)行永久棄井作業(yè)方案優(yōu)化設(shè)計(jì)及技術(shù)論證，在此基礎(chǔ)上順利實(shí)施了永久棄井作業(yè)施工，形成了針對(duì)灘海油井永久棄井的一整套系統(tǒng)作業(yè)技術(shù)，主要施工步驟包括：

2.1.1 井筒準(zhǔn)備

（1）井口安裝壓力表觀察壓力、放壓、用清水循環(huán)壓井；

（2）安裝2FZ18-35 防噴器，按標(biāo)準(zhǔn)試壓合格；

（3）下通井規(guī)通井后，并下刮削器刮削至4331m，并在4150-4220m 之間反復(fù)刮削3 次以上；

（4）下Φ73mm 油管+封隔器+試壓球座，封隔器坐封在4177m。反擠壓井液套管試壓20MPa，10min 壓降≤0.7MPa 為合格。正擠壓井液測(cè)地層吸收量，記錄數(shù)據(jù)；

（5）封隔器解封，投球，油管正試壓20MPa，10min 壓力下降≤0.7MPa 為合格。

2.1.2 封堵施工

（1)下 Φ73mm 油管+喇叭口至4254m；

（2）接好地面管線，地面管線試壓20MPa 不刺不漏為合格；

（3）配制ZCT-08 堵劑；（堵劑具體用量根據(jù)地層吸收量大小調(diào)整）

（4）開(kāi)套管閘門，正替淡水1.6m3+堵劑4.0m3+淡水0.3m3+清水11.8m3；

（5）上提油管至4049m 處反洗井至進(jìn)出口液性一致；

（6）上提油管4 根，安裝采油樹(shù)。反擠清水2.3m3，最高壓力為20MPa，壓力達(dá)到20MPa 立即關(guān)井侯凝；

（7）關(guān)井侯凝72 小時(shí)；

（8）探灰面及試壓：加壓10-30KN，試探三次無(wú)誤，灰面在4170m 以上為合格?；胰噳?5MPa，10min 壓降≤0.7MPa為合格；

（9）配制密度1.85g/cm3 的G 級(jí)水泥漿注灰塞，灰塞位置：3880-3980m；

（10）關(guān)井侯凝24 小時(shí)；

（11）探灰面：加壓10-30KN,試探三次無(wú)誤，灰面在3880m 以上為合格；

（12）灰塞試壓15MPa，10min 壓降≤0.7MPa 為合格。

3 井口處理

（1）配制密度1.85g/cm3 的G 級(jí)水泥漿4.0m3在技術(shù)套管內(nèi)注灰塞，灰塞位置2-100m；

表1 鉆完井?dāng)?shù)據(jù)

（2）關(guān)井侯凝24 小時(shí)；

（3）在泥面以下4m 處割掉各層套管；

（4）打水泥帽：在井口位置注水泥帽對(duì)井口進(jìn)行封閉。

2.2 灘海油井永久棄井作業(yè)工藝分析

分析該井井身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，根據(jù)法規(guī)[2],[3],[4]要求，對(duì)于該井永久棄井作業(yè)主要是封堵射孔層、封堵尾管頂部和封堵表層套管。

2.2.1 封堵射孔層

該井共有兩段射開(kāi)層，其中對(duì)4337.4m-4347.5m 射孔層已經(jīng)進(jìn)行封層處理，灰塞頂部位置4331.56m；目前尚有4220.6m-4243.0m（6-9 號(hào)層）處于裸露狀態(tài)。將對(duì)該層進(jìn)行擠堵劑封堵，留灰面位置在4170m 以上，探灰塞及試壓，滿足法規(guī)關(guān)于射孔層全封的處理要求。

2.2.2 封堵尾管頂部

尾管懸掛器位置為3930m，在3880-3980m 注灰塞，并進(jìn)行探塞及試壓，滿足法規(guī)對(duì)于已下尾管的，在尾管頂部上下30米的井段各打至少30 米水泥塞的要求。

2.2.3 封堵表套

該井在2-100m 打井口灰塞，關(guān)井候凝24 小時(shí)，在地面以下2m 處割掉各層套管，在井口位置注水泥帽對(duì)井口進(jìn)行封閉，能夠達(dá)到法規(guī)關(guān)于表層套管內(nèi)水泥塞長(zhǎng)度至少有45 米，且水泥塞頂面位于海底泥面下4 米至30 米之間的要求。

3 灘海油井永久棄井作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)控制

3.1 灘海油井永久棄井作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)源

通過(guò)對(duì)已有棄井作業(yè)程序分析，可以得出如下作業(yè)危險(xiǎn)源：井噴、井涌、火災(zāi)及爆炸、人員傷害、H2S 中毒、機(jī)械傷害、管線破裂、設(shè)備損壞、觸電、起吊事故、交互作業(yè)、環(huán)境污染等。其中主要風(fēng)險(xiǎn)為井噴，火災(zāi)爆炸、H2S 中毒及環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)。

3.2 灘海油井永久棄井作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)控制

3.2.1 井噴

在整個(gè)棄井作業(yè)過(guò)程中，潛在井噴、井內(nèi)物質(zhì)泄漏的風(fēng)險(xiǎn)，因此，在作業(yè)過(guò)程中一定不能麻痹大意，時(shí)刻保持井控的風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)。通過(guò)分析該井井史資料，該井在永久棄井過(guò)程中，可能造成潛在井噴風(fēng)險(xiǎn)的原因?yàn)椋孩儋Y料不齊，井內(nèi)情況不掌握，造成井涌、井噴；②洗、壓井不合理，造成井內(nèi)壓力不平衡；③起鉆時(shí)發(fā)生井涌；④出現(xiàn)井噴井涌，發(fā)現(xiàn)不及時(shí)，井控設(shè)備失靈；⑤人員隊(duì)伍不熟練，井涌井噴處理不當(dāng)。

針對(duì)以上可能造成井噴的風(fēng)險(xiǎn)，提出以下控制措施：①加強(qiáng)資料收集，作業(yè)前取全取準(zhǔn)資料；②使用合理壓井液進(jìn)行洗、壓井；③起鉆時(shí)控制速度，防止抽吸，并補(bǔ)足壓井液；④執(zhí)行干部24 小時(shí)值班制度，專人做崗觀察，避免發(fā)現(xiàn)不及時(shí)，并在作業(yè)前檢查井控設(shè)備（特別是防噴器）好使好用；⑤加強(qiáng)人員培訓(xùn)，按制度進(jìn)行井控演習(xí)，加強(qiáng)熟練程度。

3.2.2 火災(zāi)爆炸

永久棄井過(guò)程中發(fā)生火災(zāi)爆炸的主要是由可能的油氣泄漏引起的。

針對(duì)火災(zāi)爆炸風(fēng)險(xiǎn)，主要從棄井作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)管理措施入手進(jìn)行控制：①按照施工程序施工，施工前進(jìn)行技術(shù)交底，加強(qiáng)施工作業(yè)者的安全意識(shí)；②井場(chǎng)嚴(yán)禁動(dòng)明火，除必要的設(shè)備工作外，其它設(shè)備、車輛一律熄火；③禁止吸煙；④井上施工人員一律穿戴好勞保用品；⑤現(xiàn)場(chǎng)備好消防器材，規(guī)定專人負(fù)責(zé)，組織好消防隊(duì)伍。

3.2.3 H2S中毒風(fēng)險(xiǎn)

根據(jù)該井井史資料，該井在2007年12月對(duì)井段4220.58m-4242.98m 進(jìn)行酸化作業(yè)，在2010年1月又對(duì)該井段進(jìn)行壓裂作業(yè)，井內(nèi)可能產(chǎn)生次生H2S，在永久棄井作業(yè)中要采取防H2S措施，防止次生H2S傷害。

3.2.4 環(huán)境污染

環(huán)境污染主要石油施工現(xiàn)場(chǎng)廢棄物管理不善引起的，為了削減、處理、再利用由于棄井作業(yè)所產(chǎn)生的固體或液體廢棄物，把對(duì)環(huán)境的影響盡可能降低到最低程度，棄井作業(yè)前應(yīng)制定棄井作業(yè)過(guò)程中產(chǎn)生的廢棄物的處置和管理規(guī)定。

主要措施如下：①施工垃圾和施工廢棄料等由產(chǎn)生單位集中堆放，施工結(jié)束后在環(huán)衛(wèi)部門指定的地點(diǎn)傾倒；②按規(guī)定分類存放廢棄物，必要時(shí)做出標(biāo)識(shí)，禁止混合、收集貯存性質(zhì)不相容而未經(jīng)安全性處置的危險(xiǎn)廢棄物，危險(xiǎn)廢棄物應(yīng)由具備資質(zhì)的供方進(jìn)行集中處置。③施工及生活廢污水的排放，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家和地方關(guān)于污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。

4 結(jié)論

4.1 灘海油井永久棄井作業(yè)施工步驟主要包括：井筒準(zhǔn)備，封堵施工和井口處理作業(yè)。

4.2 對(duì)于灘海油井永久棄井應(yīng)采取保證射孔層擠水泥全封處理；尾管頂部上下30米的井段各打至少30米水泥塞；在泥面以下一定深度切割套管、清除井口裝置，從而滿足海洋石油作業(yè)關(guān)于永久性棄井的相關(guān)要求。

4.3 通過(guò)分析，灘海油井永久棄井作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)主要有井噴、井涌、火災(zāi)及爆炸、人員傷害、H2S中毒、機(jī)械傷害、管線破裂、設(shè)備損壞、觸電、起吊事故、交互作業(yè)、環(huán)境污染等。其中主要風(fēng)險(xiǎn)為井噴，火災(zāi)爆炸、H2S中毒及環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)，本文根據(jù)這四種主要風(fēng)險(xiǎn)提出了針對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)管理和設(shè)備管理的具體控制措施。

[1]劉一楠.3200 個(gè)廢棄油井威脅墨西哥灣環(huán)境[N].新聞晨報(bào)，2011-4-22.

[2]國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局第25 號(hào)令，海洋石油安全管理細(xì)則[S].

[3]SY/T 6845-2011.海洋棄井作業(yè)規(guī)范[S].

[4]AQ 2012-2007.石油天然氣安全規(guī)程[S].