扶余油田廢棄井處置技術(shù)研究與應(yīng)用

孫 超，王 軍，劉成雙，閆晶波

(中油吉林油田公司，吉林 松原 138000)

扶余油田廢棄井處置技術(shù)研究與應(yīng)用

孫 超，王 軍，劉成雙，閆晶波

(中油吉林油田公司，吉林 松原 138000)

扶余油田是吉林地區(qū)最早投入開發(fā)的油田，當(dāng)前大量注采老井問題嚴(yán)重，對油田開發(fā)產(chǎn)生不良影響。為此，運(yùn)用優(yōu)化廢棄井井下作業(yè)方案設(shè)計(jì)的方法，進(jìn)行不同井況類型永久廢棄封井工藝技術(shù)研究，形成了一整套適合該油田特點(diǎn)的廢棄井處置工藝技術(shù)?，F(xiàn)場實(shí)際作業(yè)效果表明，該技術(shù)能滿足SY/T6646－2006廢棄井作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對關(guān)鍵部位水泥封堵厚度的相關(guān)要求，有效隔離油水層段，并防止層間竄流，現(xiàn)場施工合格率達(dá)到98%以上。

扶余油田;廢棄井處置;封井

1 扶余油田廢棄井處置的必要性

1.1 廢棄井對安全的影響

(1)廢棄井大多已多年停產(chǎn)不用，井口裝置陳舊，腐蝕嚴(yán)重，井口密封較差，安全性低［1］。

(2)大多數(shù)報(bào)廢井處在居民區(qū)內(nèi)，一旦井口發(fā)生刺漏或套返將造成嚴(yán)重安全環(huán)保事故［2－4］。

(3)由于井網(wǎng)調(diào)整，水驅(qū)方向改變，地層壓力變化較大。

1.2 廢棄井對地面和地下環(huán)境的影響

(1)長期停產(chǎn)的廢棄油水井一旦井口泄漏將造成地面環(huán)境污染。

(2)扶余油田有相當(dāng)部分廢棄老井因注水壓力高引起地層滑移，導(dǎo)致套管錯(cuò)斷、破損［5］，從而發(fā)生套返問題，短時(shí)間內(nèi)難以及時(shí)治理，導(dǎo)致地表大面積污染。

(3)一旦出現(xiàn)套漏、套竄等現(xiàn)象，對地下影響較大，扶余地區(qū)第三、四系水層將面臨嚴(yán)重的污染。

1.3 廢棄井對開發(fā)生產(chǎn)的影響

(1)鄰近注水井不能按配注量注水，多數(shù)注水井處于欠注、停注狀態(tài)。

(2)注入水在報(bào)廢井點(diǎn)形成二次分配，導(dǎo)致有效注水效率降低，形成注入水的水竄。

(3)由于井況差，無法實(shí)現(xiàn)有效分注，無效水循環(huán)問題嚴(yán)重，導(dǎo)致注采井網(wǎng)層系布局越來越不合理，使開采難度進(jìn)一步加大［6］。

2 廢棄井處置方法

2.1 永久廢棄井處置要求

依據(jù)廢棄井作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，生產(chǎn)井永久性封堵及棄井作業(yè)的主要工作是在井內(nèi)適當(dāng)層段注水泥塞，以防止井筒中形成流體竄流通道。其目的是保護(hù)淡水層和限制地下流體的運(yùn)移，體現(xiàn)在環(huán)境關(guān)系上主要包括:保護(hù)淡水層免受地層流體或地表水竄入的污染，隔離開注采井段與未開采利用井段，保護(hù)地表土壤和地面水不受地層流體污染，隔離開處理污水的層段，將地面土地使用沖突降低到最小程度［7］。

為實(shí)現(xiàn)上述封堵和棄井作業(yè)，要求所有關(guān)鍵性層段之間應(yīng)隔離開。主要包括以下工作:①隔離各個(gè)油氣層和處理廢水的層段，并且在最下部淡水層的底部打一個(gè)水泥塞;②打地表水泥塞，阻止地面水滲入井內(nèi)，并流入淡水層，同時(shí)限制井內(nèi)流體流出地表，從而保護(hù)土壤和地面水;③為防止層間竄流干擾鄰井開發(fā)，在廢棄井井內(nèi)選擇水泥塞或橋塞的位置，要確保隔離開已確認(rèn)有生產(chǎn)能力的油氣層或注水層，使井內(nèi)所有注采井段都被隔離開，將油氣及注入液限制在各自的層段內(nèi)，阻止各層之間的井內(nèi)竄流;④恢復(fù)地貌，去掉井口裝置和割掉一定深度以上的表層套管，并使廢棄井與土地使用的矛盾最小化。此外，由于扶余油田地理位置特殊，大部分廢棄井處于城市內(nèi)及周邊地區(qū)，要求在井眼位置安裝可供識別的標(biāo)志。

2.2 廢棄井封井作業(yè)程序

(1)井口處理。壓井后安裝井控井口，現(xiàn)場應(yīng)具備相應(yīng)壓力等級的標(biāo)準(zhǔn)井口和閥門;井口應(yīng)具備注入壓井、放空循環(huán)、總控3套控制閘門;且具備取油壓、取套壓、洗井、壓井等條件。要求井口與防噴器、簡易防噴控制裝置具有良好的通配性能。

(2)套內(nèi)處理。套內(nèi)處理的目的是使井筒油層全部裸露，即井筒內(nèi)射孔井段底界5 m以上無任何落物存在。在擠注水泥封堵前充分洗井，使井筒保持清潔干凈無雜物存在。并進(jìn)行必要的驗(yàn)竄查漏，漏失井實(shí)施分段封井。

套內(nèi)處理嚴(yán)格執(zhí)行5項(xiàng)常規(guī)工序，即通井、沖砂、刮套、驗(yàn)竄、熱洗，以保證井筒內(nèi)無落物、砂埋，套管壁無雜質(zhì)、結(jié)垢、油污等，并對井下故障情況尤其是套損漏失情況進(jìn)行判斷。如遇落物卡阻井，根據(jù)井筒內(nèi)落魚、卡阻類型，選取針對性的打撈、解卡工具及管柱進(jìn)行處理。如遇套管變形井，根據(jù)套變具體形式，采取大修沖脹、磨銑等整形或打通道工具管柱實(shí)施治套，之后試擠，根據(jù)設(shè)計(jì)要求下入分段或循環(huán)封井管柱，實(shí)施套內(nèi)封井。

(3)套外處理。為保護(hù)淡水層，對固井質(zhì)量不合格、易發(fā)生管外竄槽井，套管外水泥返高未到地面的井(地表水與地下淺層水系無封隔)，實(shí)施大修(深度至水層底界以下30 m或至原固井水泥面位置)，并采用循環(huán)固井方式封堵套外，從而使扶余地區(qū)第三、四系水層與地下生產(chǎn)層段和地表之間形成有效隔離，使其免受地層流體或地表水竄入的污染，實(shí)現(xiàn)永久封固。

(4)封后井口處理。所有封后井用GPS重新定位，建賬存檔，便于日后調(diào)檔查閱;封井完成后，割掉井口，加裝專用的可開啟式的封井井口帽子，下臥至地下50 cm以下;在井口位置做永久標(biāo)示，注明井號，指示風(fēng)險(xiǎn)，圍欄圈閉保護(hù)，嚴(yán)禁在上面建任何建筑物，并要求周邊建筑物必須有一定安全距離。

3 廢棄井處置配套工藝技術(shù)

3.1 主體水泥封井工藝技術(shù)

(1)分段封井工藝技術(shù)。扶余油田開發(fā)目的層主要為扶余油層，根據(jù)沉積旋回性，扶余油層被劃分為4個(gè)砂組13個(gè)小層。其中Ⅰ砂組特別發(fā)育，強(qiáng)吸水，層間矛盾特別突出。根據(jù)井下具體狀況，具備分層封堵條件的油水井，將Ⅰ砂組和其他砂組分開，采用分段封堵管柱進(jìn)行分層封井;另外若在驗(yàn)竄過程中發(fā)現(xiàn)有漏失的井段，分段時(shí)將漏失井段和非漏失井段分開，以此做為劃分分段的原則。

管柱結(jié)構(gòu):井口總控裝置及控制閘門+油管+丟手接頭+分段壓縮式封隔器+注水泥器。特點(diǎn):層間矛盾突出井，具有良好封井效果，套漏井起到分離作用。擠水泥層針對性強(qiáng)，非擠封層得到較好保護(hù)，使得上部套管破漏及非常規(guī)井避免了上部套管承受高壓，做到有目的擠封。

(2)循環(huán)封井工藝技術(shù)。扶余地區(qū)部分報(bào)廢老井年限較長，套管已嚴(yán)重變形損壞，其內(nèi)通徑無法達(dá)到下分段封井工藝管柱的要求。該類井一般采取循環(huán)法封井，即將油管下到封堵層位的底界，將水泥漿循環(huán)到設(shè)計(jì)位置，再上提管柱，洗井后施加一定液壓，使水泥漿進(jìn)注目的層。

管柱結(jié)構(gòu):井口總控裝置及控制閘門+油管。特點(diǎn):管柱結(jié)構(gòu)簡單，容易操作;施工工藝安全可靠，成本較低;對擠封層段多且部分油、水層易形成單層突進(jìn)的情況，采用該方式能使水泥漿較均勻進(jìn)入各擠封層，從而提高擠封效果;對吸收量小，擠入壓力高的層段，采用該方式能有效控制擠入壓力。

3.2 特殊井況治理配套工藝技術(shù)

(1)層間竄通封堵技術(shù)。由于固井質(zhì)量、井下作業(yè)因素、油水井管理不當(dāng)?shù)仍虺Ｔ斐刹糠钟退膶娱g或管外竄通。對于該類油水井竄通需實(shí)施封竄處理，并通過驗(yàn)竄判斷封竄效果，避免籠統(tǒng)封堵后對層間竄通認(rèn)識不清。層間竄槽封堵通常應(yīng)用以下4類工藝技術(shù):①當(dāng)竄槽以上油層少時(shí)，可采用由下往上擠水泥漿的辦法，即將下部的射孔段填砂，只露出部分射孔段，封堵時(shí)水泥漿由此上返進(jìn)入竄槽內(nèi)，以達(dá)到封竄的目的;②當(dāng)竄槽以上油層較多時(shí)，為防止擠死上部油層，可將竄槽下部的射孔段填砂掩蓋，將封隔器坐于緊靠竄通層上部的夾層上，水泥漿自上而下地?cái)D入;③當(dāng)竄槽復(fù)雜或套管破損不易下封隔器時(shí)，可采用下油管封竄方法;④中間竄槽或高滲透層，可采用雙封隔器法封堵。

(2)利用原注水管柱封堵技術(shù)。該類井一般是由于注水壓力高或套變通道小，無法起管柱，可利用原井下分層配水管柱進(jìn)行封堵。在確認(rèn)封隔器工作正常的情況下，不動(dòng)管柱，撈出水芯子，先洗井，再注水泥，實(shí)施第一次固井，割油管，完成二次循環(huán)固井。該類井封堵前必須根據(jù)各層壓力大小和吸水能力情況進(jìn)行封堵。如果下層壓力低(屬低壓層)，注入一定量水泥漿后投球?qū)⑾聦臃馑?，再分層封堵中間層和上層。如果中間和上層為低壓層，首先打入一定量的暫堵劑，直到壓力升高后大排量注入水泥漿。

(3)連續(xù)套銑技術(shù)。近年來扶余地區(qū)部分油水井棄井處理套外作業(yè)過程中，出現(xiàn)井壁泥巖嚴(yán)重坍塌、管柱內(nèi)巖屑吞吐量大、倒單根時(shí)砂面經(jīng)常上返至原深度等問題。針對該地區(qū)套銑深度一般較淺(150 m以內(nèi))的實(shí)際情況，通過研發(fā)設(shè)計(jì)連續(xù)套銑方鉆桿，并進(jìn)行現(xiàn)場推廣應(yīng)用，在保證正常傳遞扭矩的前提下，實(shí)現(xiàn)了淺層套銑過程中不停鉆倒單根，從而解決了套銑坍塌地層和套內(nèi)吐巖屑不進(jìn)尺的技術(shù)難題。另外利用連續(xù)套銑管作為坍塌層隔板，增強(qiáng)了套管外封堵效果。

4 現(xiàn)場應(yīng)用

2003年以來，扶余采油廠圍繞老井廢棄與套返治理進(jìn)行大量封井作業(yè)，總體取得較好效果。至2009年底，累計(jì)完成各類油水井封井作業(yè)1 747口井。其中，產(chǎn)能廢棄封井累計(jì)818口，環(huán)保廢棄封井累計(jì)537口，工程報(bào)廢封井累計(jì)234口，城區(qū)隱患封井累計(jì)158口。主體上采取循環(huán)、擠入等常規(guī)封井工藝措施，采取分段封井工藝處理的廢棄井累計(jì)230口。封井治理后仍存在套返現(xiàn)象的井只有18口井，總體施工合格率為98.86%。

對于廢棄井，其報(bào)廢質(zhì)量將對其周圍井的正常生產(chǎn)帶來影響。封井后一般無法直接驗(yàn)證封堵效果，因此，通過扶余油田曾實(shí)施的全封重射井效果評價(jià)，間接檢驗(yàn)廢棄井能否達(dá)到報(bào)廢。其評價(jià)思路是若分層壓裂過程不竄、措施后有明顯的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)效果，即說明層間得到有效封堵。通過統(tǒng)計(jì)分析可以看出:中區(qū)實(shí)施18口井，分層壓裂均成功，只有2口井無明顯動(dòng)態(tài)反應(yīng)效果，有效率達(dá)到88%;西區(qū)實(shí)施20口井，分層壓裂均成功，只有1口井無明顯動(dòng)態(tài)反應(yīng)，有效率達(dá)95%。通過全封重射井的驗(yàn)證說明，扶余油田廢棄井處置工藝技術(shù)現(xiàn)場應(yīng)用成功，能夠達(dá)到層間有效封堵、不竄的效果。

5 結(jié)論

(1)根據(jù)扶余地區(qū)油藏地質(zhì)特征及井況特點(diǎn)，結(jié)合廢棄井處置的標(biāo)準(zhǔn)要求，在近年來大量現(xiàn)場作業(yè)效果評價(jià)的基礎(chǔ)上，通過分析井內(nèi)管柱結(jié)構(gòu)、層間矛盾、套管完好程度、竄槽等情況，提出相適應(yīng)的井況治理技術(shù)措施與水泥封井工藝，確定了該地區(qū)油水井實(shí)施報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)程序，進(jìn)而形成一套成熟的適合扶余油田的廢棄井處置工藝技術(shù)，對于合理有效地消除老井安全環(huán)保隱患，保證油田正常開發(fā)生產(chǎn)具有重要意義。

(2)扶余地區(qū)儲(chǔ)層Ⅰ砂組與其他層段滲透率層間差異明顯，在井筒狀況具備分段封堵工藝技術(shù)條件時(shí)，應(yīng)選擇分層封井工藝以保證各儲(chǔ)層均能有效封堵。此外，摸清廢棄井井筒狀況及套外水泥膠結(jié)情況，嚴(yán)格執(zhí)行套內(nèi)、套外處理工序是廢棄井永久封井成功的保障。

［1］吳偉，等.扶余油田二次開發(fā)探索與實(shí)踐［J］.特種油氣藏，2009，16(5):67 －70.

［2］鐘顯彪，等.扶余油田二次開發(fā)體系實(shí)施效果［J］.石油學(xué)報(bào)，2009，30(5):722 －726.

［3］王家印，等.報(bào)廢井充填封堵工藝管柱研制與應(yīng)用［J］．石油機(jī)械，2005，33(7):55 －58.

［4］呂志萍.治理套外返污水的油井、水井［J］.油氣田環(huán)境保護(hù)，1994，4(3):29 －32.

［5］王中茂，等.油田油水井套管損壞的機(jī)理及防治［M］.北京:石油工業(yè)出版社，1994:84.

［6］林凱，等.我國油田套損防治現(xiàn)狀及發(fā)展方向［J］.石油機(jī)械，2004，32(特刊):6 －11.

［7］國家發(fā)展和改革委員會(huì).SY/T6646－2006廢棄井及長停井處置指南［S］//采油采氣專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)．API Bull E3:1993.北京:石油工業(yè)出版社，2006:3－4.

Research and application of abandoned well treatment technology in Fuyu Oilfield

SUN Chao，WANG Jun，LIU Cheng－shuang，YAN Jing－bo
(Jilin Oilfield Company，PetroChina，Songyuan，Jilin138000，China)

Fuyu Oilfield was the earliest oilfield being put into development in Jilin province．A number of existing production and injection wells are facing serious problems，which cause adverse effect on oilfield development．The technology of permanent abandonment of wells under different conditions has been studied through optimization of downhole operation program，thus formed a complete set of abandoned well treatment techniques appropriate for the characteristics of this oilfield．The result of field application indicates that this technology can satisfy SY/T6646－2006 standard on abandoned well operation regarding cement plugging thickness at key positions，and can effectively isolate oil and water intervals and prevent interlayer channeling，with a qualification rate up to 98%．

Fuyu Oilfield;abandoned well;well plugging

TE358

A

1006－6535(2011)04－0126－03

20101210;改回日期20110410

中油吉林油田公司開發(fā)科研項(xiàng)目“井況治理工藝技術(shù)發(fā)展規(guī)劃研究”部分內(nèi)容(開科08070)

孫超(1981－)，男，工程師，工學(xué)碩士，2006年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院油氣井工程專業(yè)，現(xiàn)從事井況治理技術(shù)研究工作。

編輯 王 昱