海上油田永久棄井施工工藝技術(shù)研究及發(fā)展建議

劉鵬飛，張騫鋒

中交海洋建設(shè)開(kāi)發(fā)有限公司，天津 300457

隨著海上油氣開(kāi)發(fā)進(jìn)程的不斷推進(jìn)，我國(guó)部分海上油氣井已經(jīng)處于生產(chǎn)末期，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，近30年我國(guó)需要棄置的海上油氣井超過(guò)2000口[1]。海上油井停產(chǎn)后如不進(jìn)行妥善的棄置處理，會(huì)產(chǎn)生較大影響。我國(guó)海上石油工業(yè)起步較晚，棄井施工尚不成熟，因此，對(duì)海上永久棄井施工工藝的研究具有重要的指導(dǎo)意義。

1 海上永久棄井施工的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

國(guó)際上關(guān)于海上永久棄井的施工尚未形成系統(tǒng)、全面、統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。以美國(guó)、英國(guó)為代表的歐美發(fā)達(dá)國(guó)家建立了相對(duì)系統(tǒng)、全面的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。目前，亞洲地區(qū)只有馬來(lái)西亞和泰國(guó)制定了相關(guān)技術(shù)指南。隨著海上油氣開(kāi)采的推進(jìn)，我國(guó)已經(jīng)開(kāi)始建立有關(guān)油田棄井的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

（1）英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)。海上棄置辦公室是英國(guó)政府海上油田設(shè)施棄置的主管部門(mén)，英國(guó)以1998年OSPAR頒布的《保護(hù)東北大西洋海洋環(huán)境公約》為主要技術(shù)框架，并遵守IMO于1989年頒布的《關(guān)于移除大陸架和專(zhuān)屬經(jīng)濟(jì)區(qū)的近海設(shè)施和結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)則和標(biāo)準(zhǔn)》，包括設(shè)施棄置后水下殘留部分的最高點(diǎn)至海面至少為55m，以確保通航安全；井口、管匯和閥門(mén)等必須拆除。

（2）美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)。安全與環(huán)境執(zhí)法局是美國(guó)海上油氣生產(chǎn)設(shè)施棄置的監(jiān)督管理部門(mén)，確保海上石油和天然氣的勘探安全和環(huán)境保護(hù)，主要內(nèi)容包括所有海上設(shè)施需拆除至泥面以下4.6m。

（3）馬來(lái)西亞標(biāo)準(zhǔn)。馬來(lái)西亞國(guó)家石油公司是馬來(lái)西亞海上油氣生產(chǎn)設(shè)施棄置的監(jiān)管主體，以《PETRONAS上游活動(dòng)程序和指南》為技術(shù)依據(jù)，同時(shí)遵守IMO《關(guān)于移除大陸架和專(zhuān)屬經(jīng)濟(jì)區(qū)的近海設(shè)施和結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)則和標(biāo)準(zhǔn)》，主要包括井口應(yīng)全部拆除，根據(jù)海床淤積和侵蝕速率，切割深度應(yīng)低于泥面0～2m。

（4）泰國(guó)標(biāo)準(zhǔn)。泰國(guó)油氣行業(yè)的監(jiān)督管理歸口部門(mén)是能源部下屬的礦物燃料局，泰國(guó)棄井技術(shù)要求主要參考美國(guó)相關(guān)要求，包括所有井口需切割至泥面以下約4.6m。

（5）中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)。中國(guó)海上棄井主要管理辦法包括《海洋棄井作業(yè)規(guī)范》[2]《海上油氣生產(chǎn)設(shè)施的廢棄處置管理暫行規(guī)定》[3]《海上固定設(shè)施及海管海纜棄置發(fā)證檢驗(yàn)指南》等。我國(guó)針對(duì)海上棄井的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)如下：永久棄井的最后1個(gè)水泥塞的長(zhǎng)度不應(yīng)小于50m，且水泥塞頂面位于海底泥面以下4～30m；領(lǐng)海以?xún)?nèi)海域永久棄井的所有套管、樁和井口裝置等應(yīng)切割至海底泥面以下4m，領(lǐng)海以外海域殘留的井口設(shè)施不得妨礙其他海洋功能。

2 海上永久棄井施工的一般工藝技術(shù)

海上棄井施工工藝流程如圖1所示。

圖1 海上棄井施工工藝流程

2.1 棄井施工準(zhǔn)備

棄井施工實(shí)施前需制訂合理的施工方案，確保封井施工順利進(jìn)行并合理控制施工費(fèi)用。

（1）棄井井史數(shù)據(jù)的收集整理。棄置井的勘探、開(kāi)發(fā)歷史數(shù)據(jù)是棄井施工順利進(jìn)行的基礎(chǔ)。施工方必須清楚掌握棄置井的井身資料、生產(chǎn)層位資料、井下特殊地層情況、井下設(shè)備組成、修井情況等相關(guān)信息。

（2）棄井施工方案的制訂。棄井施工并不能帶來(lái)經(jīng)濟(jì)回報(bào)，因此在滿(mǎn)足安全、環(huán)保要求的前提下，必須控制施工成本；明確施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及棄井目標(biāo)，并根據(jù)井史資料，制訂合理的施工計(jì)劃、流程，以節(jié)約成本為目標(biāo)，選取合適的船舶裝備，制訂實(shí)時(shí)計(jì)劃，確定施工技術(shù)難點(diǎn)，從而制訂專(zhuān)項(xiàng)施工方案。

2.2 洗壓井

為了避免棄置井中的污染物對(duì)施工產(chǎn)生影響以及平衡地層壓力，應(yīng)進(jìn)行洗壓井施工。（1）接洗壓井管線(xiàn)，用泥漿泵對(duì)管線(xiàn)試壓，壓力根據(jù)棄置井的地層壓力調(diào)整；打開(kāi)采油樹(shù)主閥，觀察油套壓并做記錄，大排量反循環(huán)洗井，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整泵壓，直至井口返出液干凈。（2）觀察油套壓，如有壓力，泥漿泵反循環(huán)洗壓井，洗壓井液密度根據(jù)地層壓力情況計(jì)算得出，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行調(diào)整，控制反循環(huán)洗井的泵壓和井口壓力，避免漏失量過(guò)大，直至井口返出液干凈。停泵觀察井口溢流情況，確認(rèn)井內(nèi)無(wú)溢流，再進(jìn)行下一步作業(yè)。

2.3 井口處理

洗壓井施工完畢之后，需要對(duì)井口設(shè)備進(jìn)行拆除和回接處理，主要包括拆采油樹(shù)、組裝防噴器組及立管。（1）觀察油管及環(huán)空，確認(rèn)無(wú)溢流。（2）拆地面洗壓井管線(xiàn)，拆采油樹(shù)，拆卸、提升采油樹(shù)時(shí)注意井口和水面施工平臺(tái)保持聯(lián)系暢通。（3）組裝水下防噴器組，并對(duì)防噴器進(jìn)行功能試驗(yàn)，確保防噴器工作正常。（4）連接壓井和放噴管線(xiàn)。（5）對(duì)防噴器進(jìn)行試壓，壓力根據(jù)棄井井口壓力實(shí)際情況選取，如渤海灣某棄井施工時(shí)選擇14MPa的壓力并試壓15min，壓力不下降則防噴器視為合格。

2.4 回收生產(chǎn)管柱

生產(chǎn)管柱即油管，通常處于生產(chǎn)套管的內(nèi)部，通過(guò)油管掛懸掛在井口，處于相對(duì)活動(dòng)的狀態(tài)。（1）準(zhǔn)備回收生產(chǎn)管柱所需的工具、設(shè)備，如油管鉗、油管卡瓦等。（2）將油管掛頂絲全部退到位，緩慢上提油管，解封封隔器，密切注意懸重的變化，如果懸重變化陡增，停止上提管柱，排查原因。（3）確認(rèn)封隔器解封后，靜置一段時(shí)間，觀察環(huán)空壓力，關(guān)注漏失情況。（4）上提管柱，將油管掛提出油管四通，接循環(huán)頭及高壓管線(xiàn)，泥漿泵正循環(huán)一個(gè)井筒容積，確認(rèn)無(wú)油氣后進(jìn)行下步作業(yè)。（5）繼續(xù)上提管柱，起出油管掛至井口，回接控制管線(xiàn)，打開(kāi)井下安全閥。施工時(shí)注意保護(hù)井口，控制提升速度，及時(shí)補(bǔ)充壓井液。

2.5 套內(nèi)處理

在注水泥封堵井眼之前，通常需要對(duì)套管內(nèi)部進(jìn)行處理。（1）對(duì)井筒故障情況進(jìn)行判斷，特別是套管損壞情況及地層漏失情況。（2）如果發(fā)現(xiàn)井下有落物，需判斷落物種類(lèi)及大小，選取合適的打撈、解卡工具進(jìn)行處理。（3）如果井下套管發(fā)生變形，應(yīng)采取大修沖脹、磨銑等整形或打通工具對(duì)套管故障進(jìn)行治理。（4）進(jìn)行井眼清洗，保證套管壁無(wú)雜質(zhì)、結(jié)垢、油污，井筒內(nèi)進(jìn)行清潔，為注水泥施工做好準(zhǔn)備。

2.6 注水泥封井及套管回收

為了節(jié)約成本，常采用分段注水泥封井施工，同步進(jìn)行套管分層切割回收。（1）下入注水泥管柱，將橋塞下到設(shè)計(jì)位置，進(jìn)行水泥試注。下管柱時(shí)控制下入速度，不可強(qiáng)壓通過(guò)。（2）關(guān)上板防噴器，開(kāi)泵循環(huán)，對(duì)橋塞試壓。（3）擠水泥到設(shè)計(jì)高度，上提注水泥管柱，水泥候凝。（4）測(cè)固井質(zhì)量。（5）優(yōu)選切割點(diǎn)，下入套管切割工具，切割套管。（6）套管割斷后，起出切割工具。（7）下入套管撈矛，打撈切斷的套管。（8）重復(fù)注水泥封井、套銑、切割、打撈套管工序，直至表層套管取出，且最后一段水泥柱滿(mǎn)足技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.7 封后井口處理

封井完成后割掉井口，裝封井口帽子封堵井口，常采用可開(kāi)啟式和水泥永久式；使用定位系統(tǒng)對(duì)井口坐標(biāo)重新定位，并在井口設(shè)置永久標(biāo)示，注明風(fēng)險(xiǎn)及井號(hào)。

3 我國(guó)海上棄井施工工藝發(fā)展建議

3.1 完善海上棄井法律法規(guī)及規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)

完善的法律法規(guī)及規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)是海上棄井施工的依據(jù)，雖然我國(guó)已經(jīng)建立了部分配套的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，但存在寬泛、標(biāo)準(zhǔn)較低等問(wèn)題。在石油勘探開(kāi)發(fā)市場(chǎng)化的發(fā)展趨勢(shì)下，有必要建立并完善與棄井相關(guān)的法律法規(guī)。

3.2 大力研發(fā)先進(jìn)的海上棄井施工配套工具及設(shè)備

棄井施工是一個(gè)復(fù)雜、煩瑣的工程，需要大量設(shè)備、工具等協(xié)作完成，先進(jìn)的施工設(shè)備或工具可以減少施工工序，大幅度減少施工時(shí)間和降低成本，甚至可對(duì)整個(gè)棄井施工工序產(chǎn)生革命性影響，如Ardyne公司研發(fā)的套管回收工具TRIDENT系統(tǒng)可完成切割與打撈兩道工序，減少了管柱起下工序，大幅度節(jié)約了作業(yè)時(shí)間；Archer公司研發(fā)的SPARTAN橋塞射孔系統(tǒng)可減少套管回收工序，只需要回收最表層套管即可完成棄井施工。

3.3 接軌國(guó)際，學(xué)習(xí)先進(jìn)施工經(jīng)驗(yàn)

西方發(fā)達(dá)國(guó)家海上棄井施工起步較早，具備豐富、先進(jìn)的棄井經(jīng)驗(yàn)，可以通過(guò)加強(qiáng)與國(guó)際大型公司合作，學(xué)習(xí)其先進(jìn)施工經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合國(guó)內(nèi)實(shí)際情況，優(yōu)化國(guó)內(nèi)棄井施工作業(yè)。

4 結(jié)束語(yǔ)

施工標(biāo)準(zhǔn)、工藝、技術(shù)是海上永久棄井施工順利進(jìn)行的重要保障，因此需要明確棄井的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，在施工過(guò)程中針對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)制定合理的施工工藝。我國(guó)海洋永久棄井施工起步較晚，與發(fā)達(dá)國(guó)家存在一定距離，因此，需注重法律法規(guī)、規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的建立，大力研發(fā)先進(jìn)設(shè)備工具，學(xué)習(xí)借鑒國(guó)外先進(jìn)施工經(jīng)驗(yàn)，促進(jìn)我國(guó)海上棄井施工的發(fā)展。