安塞油田套損安全環(huán)保隱患解析

張緒平

長慶油田公司安全環(huán)保監(jiān)督部第一監(jiān)督站

隨著安塞油田開發(fā)時間的延長，受地層流體介質(zhì)腐蝕影響，套損井呈現(xiàn)逐年上升趨勢，目前已占到了總井數(shù)的5.6%，嚴重影響到正常生產(chǎn)。近年來，安塞油田針對套損根本原因，重點開展了以二次固井為主的長效治理工作，取得了良好的效果，但仍有大部分套損井沒有得到治理。

1 套損現(xiàn)狀

1.1 整體現(xiàn)狀

安塞油田現(xiàn)有套損井598口，近年來新增井數(shù)達60口以上。主要分布在開發(fā)老區(qū)，其中王窯區(qū)套損井數(shù)居多，占36.0%。

1.2 典型區(qū)塊現(xiàn)狀

安塞油田王窯區(qū)塊、坪橋區(qū)塊現(xiàn)有套損359口，占總套損井數(shù)60%以上，成為套損井發(fā)生重點治理區(qū)塊。近年來有逐年增加趨勢，其中2012年新增套損油水井數(shù)30口。

王窯、坪橋兩個區(qū)塊水泥返高610m以下井數(shù)占總井數(shù)達28.1%，成為套損井的主要隱患來源。由于靠近水庫、河流等環(huán)保敏感區(qū)，安全環(huán)保隱患突出，治理工作迫在眉睫。

1.3 套損主要原因

（1）油井套損。對安塞油田地層水腐蝕速率測試發(fā)現(xiàn)，延9層流體腐蝕速率最大，且隨時間的延長，延9層腐蝕速率加快，而其它層基本平穩(wěn)。而安塞油田2005年以前產(chǎn)建井固井時水泥返高僅要求返至油層段以上200m，隨著開發(fā)時間的延長，上部套管受淺層流體尤其是延安組流體的腐蝕導(dǎo)致套損。因此，安塞油田油水井套損的主要原因是外腐蝕造成，而根本原因是由于水泥返高過低造成。

目前，安塞油田水泥返高在洛河層以下的井共有3777口，已發(fā)生套損513口井，占套損井總數(shù)的96.2%；而水泥返高至井口的井套損幾率較小。

（2）注水井套損。注水井現(xiàn)有套損井數(shù)為109口，據(jù)分類統(tǒng)計，套損狀況主要是腐蝕破漏，集中在套管使用時間超過10年以上的注水井，70%的套損井水泥返高在洛河層以下。分析其原因為：隨著注水時間的延長，注水入對套管沖刷、腐蝕加劇，注水井套損井數(shù)增加。

此外，采出水回注井由于受采出水腐蝕速率高影響，易造成井筒和井口腐蝕，目前共有105口。其中結(jié)合采出水回注井檢查管柱情況，注水管柱平均壽命為5～7年，根據(jù)各區(qū)塊采出水回注井注水時間分析套管可能存在較大腐蝕的有91口。

從采出水回注井井口情況看，有14口井井口由于長期回注采出水腐蝕嚴重，承壓能力下降，井口作業(yè)時存在嚴重的安全隱患。

2 套損隱患分析

2.1 環(huán)保危害

杏2-5為2005年7月投注井下分注井，2009年11月該井所在地附近山體護坡有油水混合物返出，停注后返油停止。2009年12月隔套損，封隔器位置1396m。2010年1月下旬該井再次漏油。2010年1月底再次實施隔套損，封隔器位置為1417.07m，后正常注水無漏油現(xiàn)象出現(xiàn)。2011年5月該井再次漏油，6月24日對該井實施作業(yè)，封隔器位置1200m，實施后無效，仍存在漏油現(xiàn)象。

由于該井水泥返高較低，為1157m，判斷該井表套及技術(shù)套管同時破損，2011年7月對該井進行二次固井治理后，恢復(fù)正常注水。

2.2 安全隱患

注水井套管破損后，注入水將從套管破損段大量進入非目的層，造成無效注水，部分井甚至會地表返水或者井口刺漏等現(xiàn)象；而油井井口地表返液集中在導(dǎo)油槽內(nèi)，也存在較大的安全隱患。

王26為轉(zhuǎn)注井，水泥返高785.8m，2011年初漏失，造成對應(yīng)油井王27表套刺漏。坪3井水泥返高830m，其對應(yīng)注水井已經(jīng)封井，井下長期憋壓較高，導(dǎo)致油從該井套損段竄出。

2.3 井筒傷害

由于安塞油田主力油藏長6層水質(zhì)與淺層延安組水質(zhì)不配伍，一旦發(fā)生套損首先會造成淺層水倒灌，從而造成井筒或地層結(jié)垢。不僅造成后期處理井筒維護費用，而且在作業(yè)過程中的修井液、酸處理液等易竄入套損段，造成次生環(huán)保事故。

3 治理對策探討

目前安塞油田套損井二次固井成功率較低，需要提高二次固井成功率，開展大規(guī)模套損井治理，能有效削減油田開發(fā)過程中安全環(huán)保風險，同時降低套損井小修作業(yè)頻次，具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。

3.1 二次固井施工序

二次固井就是針對套管外腐蝕，用水泥漿擠入環(huán)空，使水泥漿充填空腔和與地層連通的空隙，形成水泥環(huán)，達到套損井永久性治理目的。

施工程序：通洗井+打橋塞+填砂+射孔+割表套驗串+擠水泥+候凝+鉆塞+試壓+沖砂撈橋塞 +下完井管串。

3.2 二次固井成功率影響因素

（1）井筒復(fù)雜影響水泥上返。受套損時間長影響，套管外掏空嚴重，還有部分井存在多處套損等，固井作業(yè)時水泥難以返出地面。目前安塞油田2000年以前套損井210口，對其中15口實施二次固井水泥返出地面僅有12口，僅占80%。

（2）套管承壓性能變差。由于長時間受淺層流體浸泡、腐蝕影響，承壓性能下降，在套管外水泥柱壓力作用下，發(fā)生套管變形，使二次固井作業(yè)后無法磨鉆處理至人工井底，導(dǎo)致油水井無法正常生產(chǎn)，2012年二次固井后發(fā)生套管變形占了12%。

（3）泥漿性能不達標。據(jù)現(xiàn)場監(jiān)督統(tǒng)計，固井水泥標號未滿足方案設(shè)計要求占總實施井數(shù)的25%，另有35%井現(xiàn)場檢測水泥漿密度低于1.85kg/m3，成為影響二次固井效果的重要因素之一。

（4）固井質(zhì)量檢測手段缺乏。目前檢測固井質(zhì)量的主要手段為套管試壓，以“試壓至15MPa，穩(wěn)壓30分鐘下降0.5MPa”為合格?，F(xiàn)場實施時，受壓力表讀數(shù)誤差及井口管線連接滲漏等因素影響，難以客觀判斷。

（5）現(xiàn)場監(jiān)管不到位。受監(jiān)督人力資源不足及監(jiān)督員技能差異影響，常出現(xiàn)前期找漏工藝及固井后試壓環(huán)節(jié)監(jiān)督不到位，作業(yè)隊伍虛報工序，直接影響作業(yè)質(zhì)量。

（6）作業(yè)隊伍技能較差。部分市場化隊伍受學(xué)歷程度低及從業(yè)時間短影響，技能相對較差，對比而言，市場化隊伍比內(nèi)部隊伍成功率低10%。

3.3 提高二次固井成功率措施

（1）增加水泥用量。在現(xiàn)場實施中，要求驗串時地面必須返出水，并根據(jù)用水量的1.5倍準備水泥漿量，防止因水泥不夠?qū)е虏荒苌戏抵辆?，從?shù)量上進行基礎(chǔ)保證。

（2）采用下管柱擠注。當套管存在兩處以上破損時，防止水泥從下部破損點進入井筒影響水泥上返，采取下管柱擠水泥。2013年，對20口出現(xiàn)多處套損點井下入帶斜尖管柱擠注水泥，為防止卡鉆事故，采取邊注水泥邊上提管柱，水泥返出地面井達到98%以上。

（3）防止套管擠壓變形。為防止水泥液柱壓力擠壓使套管變形，加大后期處理井筒難度，甚至無法處理成功導(dǎo)致井筒報廢。方案設(shè)計中要求施工隊伍減少頂替液量，井筒內(nèi)水泥面要預(yù)留在100～200m以內(nèi)，套管內(nèi)外壓力平衡，有效防止管外水泥擠壓造成套管變形，防止后期處理不徹底，造成次生安全環(huán)保隱患。

（4）提高水泥性能。一方面，招標確定確定固井水泥生產(chǎn)廠家，要求固井隊必須購買該廠家生產(chǎn)水泥，標號為G級高抗水泥現(xiàn)場，作業(yè)時必須有出庫單。另一方面，加強檢測設(shè)備配套。要求每臺固井車配備比重計，并在廠監(jiān)督系統(tǒng)配套5臺JTC50便攜式混凝土水分測量儀，便于現(xiàn)場對配置水泥漿進行檢測，同時配套水泥強度檢測設(shè)備，用于隨固井同步取樣地面固化后強度檢測，確保水泥封固質(zhì)量能達到二次固井的要求。

（5）提高監(jiān)管效率。一方面，加強監(jiān)督技能培訓(xùn)，系統(tǒng)培訓(xùn)二次固井作業(yè)過程監(jiān)督要點，提高監(jiān)督員業(yè)務(wù)技能，確保能有效監(jiān)督。另一方面，強化現(xiàn)場監(jiān)管。采取數(shù)字化遠程平臺全程監(jiān)控與現(xiàn)場重點工序監(jiān)督相結(jié)合，實現(xiàn)全程“廠、區(qū)、井區(qū)”多級監(jiān)控，有效杜絕監(jiān)督“死角”，并建立責任追究制，“跟蹤”追究監(jiān)督人員責任。

（6）優(yōu)選實施隊伍。在作業(yè)隊伍的選擇，優(yōu)選甲級隊伍實施。同時開展市場化隊伍與內(nèi)部進行評比、找差距，并組織兩名集團公司井下作業(yè)技術(shù)專家現(xiàn)場培訓(xùn)，加大對市場化隊伍幫促力度。經(jīng)過培訓(xùn)和幫促，有效提高隊伍整體技能和素質(zhì)。

4 結(jié)論

（1）針對安塞油田套損隱患現(xiàn)狀，需要按照“環(huán)保優(yōu)先、整體治理、分批實施”的原則，對水泥返高低于610m進行二次固井長效治理，提高水泥上返高度，消除因洛河層、延安組地層的流體長期浸泡腐蝕套管，延長套管使用壽命。

（2）現(xiàn)場施工作業(yè)中，需加強以下措施，確保實施效果：加強現(xiàn)場監(jiān)管，要求作業(yè)現(xiàn)場監(jiān)督到位率100%，同時推行現(xiàn)場工序監(jiān)督確認卡，要求每項工序必須執(zhí)行到位；開展聲幅測井檢測固井質(zhì)量，對套管外水泥交結(jié)差的，通過射孔再次擠注水泥；需要編制了《第一采油廠二次固井操作規(guī)程》，成為指導(dǎo)下步實施具體操作規(guī)范；在水泥性能方面，經(jīng)過前期治理，取得了較好的實施效果，下步采用微膨脹水泥，添加降濾失劑和速凝劑等措施，進一步提高水泥漿性能。

（3）施工現(xiàn)場應(yīng)嚴格遵守《長慶油田公司環(huán)境保護管理（試行）規(guī)定》、《第一采油廠環(huán)境保護管理細則》等國家、公司和當?shù)氐挠嘘P(guān)環(huán)境保護法規(guī)及要求。

（4）目前實施二次固井作業(yè)占井周期長，一般15～20天，下步還需開展二次固井工藝優(yōu)化，降低占井周期，提高實施效果。

[1]王泓.長慶油田套損機理與預(yù)防治理技術(shù)研究[D].北京:中國石油大學(xué),2007

[2]姜守華.油井套損機理綜述[J].國外油田工程,2001,17（12）:19-27