川东地区_三高_气井井口隐患治理技术

第28卷第4期　　　　　　　　　　　　　　　　天　然　气　工　业　　　　　　　　　　　　　　钻井工程

川东地区“三高”气井井口隐患治理技术

黄　桢1,2

(1. 重庆大学资源与环境学院博士后流动站　2. 四川石油管理局川东开发公司)

3

　　黄桢. 川东地区“三高”气井井口隐患治理技术. 天然气工业,2008,28(4) :59260.

(高压、　　摘　要　川东地区所钻的井大多属“三高”高含硫、高危险) 气井, 无论生产井还是报废井, 井口装置腐

蚀均较严重。因酸性介质极易造成空气的恶性污染, 威胁人身安全, 加之井下复杂情况, 故井口隐患治理面广、技术难度大。针对川东地区不同类型的气井井口隐患, 分别采用常规注水泥塞封闭、带压堵塞器、、水力切割、带压换井口等系列技术措施, 收到了良好的井口隐患治理效果。

　　主题词　四川盆地　东　高压　高含硫　高危险　气井风险

一、“三高”　　、漏不完善等。, 如阀门盘根、法兰、、注脂孔等。川东气田的井大多属“三高”气井, 属酸性气质, 大多数井含H 2S 高于30g/m 3。无论生产井还是报废井, 井口装置都极易腐蚀。一旦H 2S 外泄, 不仅影响气井的安全生产, 严重威胁周边人畜的生命安全, 造成环境的恶性污染, 同时对金属设备及用具也将造成严重的损伤和破坏[122]。因此, 做好井口隐患的早期预防、长期监测和及时整改, 是确保川东气田“三高”气井安全生产的一项长期的技术工作和最直接的手段。通过调研, 川东气田“三高”气井井口隐患大致有以下几种类型:

　　(1) 窜:主要指井内或地层中的天然气通过套管环空上窜至地面。产生上窜的主要原因为固井质量不合格, 或者未使用正规的套管头密封、悬挂套管, 而是采用的简易套管头(指将多级套管头上部拆掉, 最下部的套管头则失去了密封功能) 。上窜的天然气经过没有密封功能的简易套管头或套管环空窜至地面。另一种情形是井下套管固井质量不好或未固井, 造成不同压差的层间窜漏或邻井之间窜漏至地面。

　　(2) 漏:分内漏和外漏两种情况。内漏主要指闸阀关闭不严, 介质仍在管道内部流动。产生内漏的原因主要是闸阀结构陈旧, 加工精度不够, 闸板腔内

, 以及使用不当闸板被刺坏或闸。主要是CQ 2250型的井口装置, 如东4井。外漏的部位常见的有阀杆盘根处, 阀盖与阀体连接处, 法兰连接处, 油管头顶丝处等。在已调查过的存在隐患的井口装置中, 大部分存在外漏, 而大部分外漏点均为阀门的阀杆盘根密封处, 主要是KQ 2250、KQ 2600型井口装置, 如含H 2S 较高的卧龙河构造、张家场构造的老井。

　　(3) 锈蚀:以较偏僻的非生产井的简易井口为主, 因井口漏气、H 2S 腐蚀, 装置金属本体直接暴露在大气中, 加上空气腐蚀、雨水酸性腐蚀、土壤电化学腐蚀, 又缺乏合理地保养, 井口装置被锈蚀, 强度减低, 直接威胁井口安全。

　　(4) 井口装置不齐:完整的井口装置有9只闸阀和2只针阀。井口装置不齐主要出现在非生产井中的干井或压力较低的井。一般情况下未封闭的井有1、2、3号阀, 往往缺失的是4、5、6号阀或其他阀。对生产井而言, 缺失4、5、6号阀是很严重的隐患。一旦1、2、3号阀关闭失效, 将没有其他可控制井口的阀门。

二、“三高”气井隐患治理难点

　　(1) “三高”气井气质毒性强、疏散范围大, 井控风险极大, 治理技术和安全设施要求高, 治理投入较高。因企业改革频繁, 井史资料流失严重, 甚至井位混淆。且因无套管记录, 隐患治理设计所需井史数据不齐, 无法进行最优化方案设计。

　　3本文为四川石油管理局与西南油气田公司低效油气合作勘探开发项目的研究成果。

　　作者简介:黄桢,1964年生, 高级工程师, 博士; 从事生产与技术管理工作, 现为重庆大学资源与环境学院博士后流动站研究人员。地址:(400021) 重庆市江北区大石坝大庆村。电话:(023) 67312318。E 2mail :[email protected]. cn

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钻井工程　　　　　　　　　　　　　　天　然　气　工　业　　　　　　　　　　　　　　　　　2008年4月

再把1、2、3号阀连接在简易套管头上, 用压裂车试

压35M Pa , 稳压30min , 无泄漏合格后, 将密封装置和钻头连接到1号阀上, 用液压装置边钻边将钻头往下送, 钻通帽子后将钻头退出1号阀, 关闭1号阀, 从放喷管线处放喷, 将井内余气放掉, 拆简易套管头及其阀门, 拆掉原盲板盖帽, 再新装升高短节、简易油管头等。

　　(3) 注钢筋水泥塞。对于“三高”气井, 至少必须在射孔段顶部、井口200m 左右注两段50m 以上的水泥塞。根据井深增加水泥塞段数。对彻底报废、需进行永久封堵的复杂井, 可注“钢筋水泥”。如亚州第一高含硫井卧63, 含H 2S 高达499g/m 3。开关不灵。泄压后, 再试挤, 然。

4) 水力切割。对井口套管出露的隐患井, 或对盲板井口钻孔处理后, 需对井口套管进行预处理。通常采用高压水力喷砂切割, 将井口套管短节变形、腐蚀段整齐切断后, 造扣、加装相应的升高短节、底法兰等, 再进行下步作业。

　　(5) 连续油管技术。当井场因故无法摆放作业机但必须封闭时, 比如周围住户过密、有高压线或井下油管无法起出时, 采用连续油管从油管内下入, 进行注水泥塞封堵, 如相37井。

　　(2) 多数气井完井时为干井或微气井, 直接装以盲板盖帽的法兰完井, 无井口控制阀或泄压通道, 无法判断井下是否有积气、是否有油管, 使井口整改存在不可预见的井控风险。

三、主要治理技术

　　(1) 带压堵塞器技术。早期川东气田带压整改

是以油管内堵塞器为主。在井口安装一个专用防喷盒后, 开井泄压, 采用绳索作业将堵塞器下至油管内几百米处, 进行液压座封。观察半小时左右无异常, 则拆去防喷盒、拆换井口隐患部件, 再用绳索作业起出堵塞器。该工具存在的缺陷就是座封后一直依靠液压保持座封, 若井下压力大或作用在工具上的液压不足, 工具座封不严, 就可能形成“火箭炮”冲出井眼, 造成事故。而且该工具只能封住油管内水眼, 法堵塞环空。当2号、3, 无法依靠该工具整改东气田“。目前塞器, (气) 井口1、2、3号主控阀、整改油管头上法兰、油管头顶丝等。应用该技术更换井口主控阀, 不需要压井, 对地层及周围环境无污染, 治理成本更低。它是采用液压锁能可靠地控制封堵压力和方便地解封, 通过液压系统的压力表能准确地反映出封堵压力, 实现对堵塞器的准确控制, 其密封件是较长的筒状, 在液压力和井内压力的共同作用下受压, 大大地提高了堵塞器的承压能力可达50M Pa 。油管堵塞器用于堵塞油管头(盖板法兰) 的垂直气流通道, 套管堵塞器则用于堵塞油管头四通两侧通道, 即环空气流通道, 分别或同时切断油管内及环空气源。然后泄压, 换装井口闸阀和整改泄漏点。其主要施工步骤包括:先将1号阀的连接螺栓呈对角逐步换成新螺栓, 在1号总闸上加装一只液控阀, 关闭1号阀并放空余气后拆除采输生产工艺流程, 安装油管堵塞器送进装置, 依靠液压传递杆送进工具, 将油(套) 管堵塞器送入到位, 用手动泵向井下液缸加压座封工具后卸去座封, 用手动泵压力通出传送杆, 泄压、观察无异常, 则可更换主控阀。整改完, 再送入传送杆并旋动传送杆, 使传送杆和工具连接螺纹, 旋动至工具解封, 取出堵塞器。　　(2) 带压钻孔技术。对于以盲板盖帽完井但井下未封闭的“三高”气井井口隐患, 因无泄压出口, 需首先在盖帽上钻孔, 泄放井内多年可能的积气后, 作封闭处理或换装正规井口。带压钻孔是先在原井口套管短节外, 装一对卡瓦式抱箍, 箍住井口套管并支撑起简易套管头, 将简易套管头焊接在井口套管上, ・06・

四、结论与建议

　　(1) 搞好源头预防, 优化“三高”气井完井方式。

即使微气井或报废井, 井下未封闭完井时, 也不宜采用盲板完井, 应在简易井口上安装一只可上泄压的闸门, 并监测井内压力。同时井下应下入一定深度的油管, 以利后期井口治理时可正常压井。

　　(2) 一律采用正规套管头完井, 可及时发现和控制套管环空窜漏情况, 避免发现泄漏时地面无法面控制。　　(3) 完善治理设计。老井处置时井下砂桥多, 各井段不均匀压实, 通井难度大。特别是裸眼井, 应设计钻杆带钻头通井而不是用油管作业, 并考虑采用基浆冲砂, 防止裸眼段砂卡等。

参　考　文　献

[1]甘升平, 徐英, 吴先忠, 等. 磨溪气田快速钻井技术及其应

用[J].天然气工业,2007,27(1) :54256. [2]黄桢, 何春容, 范兴亮, 等. 五宝场地区快速钻井综合技术

研究[J].天然气工业,2007,27(5) :11213.

(收稿日期　2007212217　编辑　钟水清)

　N A TU RA L GA S I N DUS T R Y , VOL UM E 28,ISSU E 4, 2008　　　　　　　　　APRI L 25,2008　

northeast

ZHANG Zhi (instructor ) , born in 1976, graduated f rom Southwest Petroleum University with a Ph. D degree in 2005. He is mainly engaged in research and teaching works on petroleum engineering , corrosion mechanism , prevention and control issues in oil and gas fields.

Add :State Key Laboratory for Oil and Gas Reservoir G eology and Exploitation , Southwest Petroleum University , Xindu Dis 2trict , Chengdu , Sichuan Province 610500,P. R. China Mobile :+[1**********]569　　E 2m ail :wisezh @126. com

CONTR OLL ING WE LL HEAD EQUIPMENT HAZAR DS AT " HIGH PRESSURE, HIGH H 2S CONTENT, AN D HIGH CRITICAL" WE LLS IN EAST SICHUAN BASIN

HUAN G Zhen 1,2(1Post doctoral Station of Resources and Enviro nment College , University ;

2

East Sichuan Exploitation Company , CN PC Sichuan ) N A T VOL UM E 28,

ISSU E 4, pp. 59260, 4/25/2008. (ISSN 100020976; In ABSTRACT :Most of the wells drilled in the eastern , high H 2S content , high criti 2cal H 2S and CO 2, and the wellhead wells or abandoned wells. The sour medium can easily the personal safety , in addition to the complicated downhole conditions , waiting for hazard removal is large and the work is challenging. Technical meas 2ures as , high 2pressure plug device , pressure boring , hydraulic cutting , and wellhead equipment re 2placement have been tried according to different wellhead hazards in the eastern Sichuan basin , good results have been obtained. SUB JECT HEADING S :Sichuan basin , east , high pressure , gas well , wellhead equipment , coiled tubing , technical management HUANG Zhen (senior engineer ) , born in 1964, has obtained a Ph. D degree , being engaged in production and technical man 2agement. He is now a researcher at the postdoctoral station of Resources and Environment College of Chongqing University. Add :East Sichuan Exploitation Company , CN PC Sichuan Petroleum , Daqing Village , Dashiba , Jiangbei District , Chongqing 400021,P. R. China

T el :+[1**********]318　　E 2m ail :[email protected]. cn

G AS D RI LL ING PRACTICES IN THE H ORIZONTAL WE LL GUANG ’AN 0022H 8

SUN Hai 2fang 1, Q IAO Kang 2ni 1, HU Chao 1, J I Feng 1, L IAN G Ming 2lu 2(1Drilling &Recovery Technol 2ogy Research Instit ute of CN PC Sichuan 2Changqing U nited Drilling &Exploration Engineering Company ;

2

PetroChina Sout hwest Oil &Gasfield Company ) . N A T U R. GA S I N D. VOL UM E 28, ISSU E 4, pp. 612

63, 4/25/2008. (ISSN 100020976; In Chinese)

ABSTRACT :The well Guang ’an0022H8is a horizontal development well in low 2permeability and low 2pressure clastic gas reser 2voir , situated in Guang ’anarea of the Sichuan basin , and the underground formations are featured by high heterogeneity and great variation. Nitrogen underbalanced drilling techniques were adopted in this well ’s horizontal section with borehole diameter of 152. 4mm and electromagnetic 2wave measurement while drilling was applied to monitor the well track in the course of drill 2ing. G eo 2pilot drilling was achieved firstly in China by the media of gas , and in this way adjusting the well path up and down to target the best formations where the trial gas production was obtained 269thousand m 3/d (oil pressure of 9. 5MPa ) , about 10to 20times of the production in the pre 2reconstructed reservoirs , 3to 6times of that in the post 2reconstructed reservoirs f rom a neighbouring direct well. The successf ul application of gas drilling in this horizontal well protected oil and gas reservoirs f rom contamination to highest level , achieved a high yield of gas by less wells to be drilled , and provided references for oil and gas engineers to develop those deficient oil and gas reservoirs.

SUB JECT HEADING S :nitrogen drilling , electromagnetic 2wave measurement while drilling , geo 2pilot , horizontal well , Si 2chuan , middle