深水救援井設(shè)計(jì)

葉吉華++劉正禮++羅俊豐++姜清兆

摘 要：在充分借鑒國內(nèi)外救援井設(shè)計(jì)技術(shù)的基礎(chǔ)上，對深水救援井設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行了研究，包括救援井井位確定、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、定向井計(jì)劃、救援井與事故經(jīng)連通方案、泥漿與壓井液計(jì)劃、壓井和棄井作業(yè)以及具體的施工方案等。

關(guān)鍵詞：深水 救援井 設(shè)計(jì) 流程

中圖分類號：TU2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）09（c）-0066-01

在鉆井過程中，如果發(fā)生井噴事故，當(dāng)采用常規(guī)壓井方法如鉆具循環(huán)法、硬頂法、強(qiáng)行起下鉆等都無法成功壓井時(shí)，救援井將被當(dāng)做最后一個(gè)恢復(fù)對失控井控制的手段。目前，在救援井設(shè)計(jì)方面，國內(nèi)外并沒有相關(guān)明確的標(biāo)準(zhǔn)可參照，深水井實(shí)施救援井作業(yè)的數(shù)量比較少。結(jié)合我國南海深水鉆井的需要，系統(tǒng)開展了深水救援井設(shè)計(jì)方法研究，為我國南海深水救援井設(shè)計(jì)提供了技術(shù)參考。

1 深水救援井設(shè)計(jì)方法與流程

在深水鉆井作業(yè)過程中，如果出現(xiàn)了井噴失控事故則必須恢復(fù)對油氣井的控制，所做的工作可分為五個(gè)階段：

第一階段：組建事故處理小組，收集調(diào)查事故井情況；第二階段：事故井的辨識與評估；第三階段：救援井詳細(xì)計(jì)劃；第四階段：實(shí)施救援井和控制失控井；第五階段：恢復(fù)作業(yè)。救援井設(shè)計(jì)包含在以上的第一到第三階段，主要考慮的內(nèi)容包括：選擇壓井點(diǎn)、救援井井位選擇、定向井計(jì)劃、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、壓井程序、地面設(shè)備要求、所需的救援井?dāng)?shù)量、棄井、其他設(shè)計(jì)。

救援井設(shè)計(jì)包含在以上的第一到第三階段，主要考慮的內(nèi)容包括：選擇壓井點(diǎn)、救援井井位選擇、定向井計(jì)劃、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、壓井程序、地面設(shè)備要求、所需的救援井?dāng)?shù)量、棄井、其他設(shè)計(jì)、救援井作業(yè)程序、風(fēng)險(xiǎn)分析和應(yīng)對措施等。

1.1 選擇壓井點(diǎn)

壓井點(diǎn)的選擇通常要考慮的因素包括：事故井套管及井口狀況，噴出流道及管柱性能，噴出物及壓井液性能，壓井點(diǎn)地層可鉆性，定向限制及控制，地面及特殊設(shè)備，風(fēng)險(xiǎn)分析及成功可能性。

1.2 選擇井位

選擇救援井井位時(shí)應(yīng)主要考慮問題包括：保險(xiǎn)和規(guī)定要求地面、海床災(zāi)害和障礙、硫化氫含量、海況條件（季風(fēng)、流、浪及海冰）、熱輻射及羽毛狀氣流、淺層氣及海洋生物分布、地質(zhì)災(zāi)害、定向井和測斜考慮、平臺類型等。其要求為，宜使井眼軌跡簡單且便于施工，應(yīng)便于鉆井裝置就位、供應(yīng)船?？考氨荛_海底設(shè)施，宜位于事故井井位調(diào)查區(qū)域內(nèi)，應(yīng)位于事故井上風(fēng)、上流處，且滿足安全作業(yè)要求。

1.3 救援井與事故井連通方案

救援井與事故井的連通核心問題包括連通方法和連通工具選擇。

就連通方法來說，救援井與事故井主要的連通方法包括鉆至套管鞋附近地層、射孔連通和鉆穿套管連通等。具體實(shí)施方法是鉆頭直接鉆入，使用酸或水?dāng)D注，水力壓裂，使用射孔槍或炸藥，側(cè)鉆等。

1.4 定向井計(jì)劃

確定了壓井點(diǎn)、救援井井位、連通方案后可進(jìn)行定向井計(jì)劃，需要考慮造斜點(diǎn)、造斜率、降斜率、井眼尺寸、地層可鉆性、套管探測、測量準(zhǔn)確性等。上部井眼尺寸大，采用較小的造斜率。全井在滿足中靶的前提下盡量使用較小的狗腿度，減少方位的調(diào)整，在上部井段提前造斜，為下部提供調(diào)整的空間。

1.5 井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

需要結(jié)合事故井的壓力預(yù)測結(jié)果以及實(shí)施結(jié)果，分析井噴原因和事故井造成地層壓力變化的情況，考慮合理的作業(yè)窗口，油氣層位置，井眼情況，平臺設(shè)備能力等確定各層套管的下深，并確認(rèn)井眼尺寸。導(dǎo)管和表層套管尺寸參考事故井?？紤]壓井的需要和作業(yè)的安全，通常推薦采用8～1/2 in井眼實(shí)現(xiàn)連通，為避免提前連通，連通前的一層套管鞋處事故井與救援井井眼軌跡誤差橢圓邊緣最短距離不小于10 m，應(yīng)預(yù)留一層套管作為備用方案，以應(yīng)對鉆達(dá)壓井點(diǎn)之前井段可能出現(xiàn)的復(fù)雜情況。

1.6 壓井設(shè)計(jì)

根據(jù)已實(shí)施救援井的匯總，其壓井方法通常包括五種：

（1）以高泵速的動態(tài)壓井方式向地層泵入輕比重流體（一般為海水），首先通過大排量對井底產(chǎn)生的循環(huán)摩阻和液柱壓力平衡地層壓力；再泵入壓井泥漿頂替海水轉(zhuǎn)為靜態(tài)壓井過程，最終以水泥棄井。

（2）以高泵速的動態(tài)壓井方式向地層泵入輕比重流體（一般為海水），直接轉(zhuǎn)為水泥漿棄井。

（3）根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算好的排量泵入加重壓井液（泥漿或者是鹽水），地層壓力控制主要由逐步增大的質(zhì)量流來平衡，而不是靠摩阻壓耗；之后泵入水泥漿棄井。

（4）根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算好的排量向事故井中泵入與噴出流體起化學(xué)作用的壓井液，地層壓力通過增加的質(zhì)量流和高流速摩阻壓耗來控制，之后泵入水泥漿棄井。

（5）以計(jì)算好的排量向事故井眼中泵入兩種能夠互相發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的壓井液（油類和水，硅酸鈉，水泥，聚合物和催化劑），一種壓井液通過環(huán)空泵入，另一種通過鉆具泵入，之后泵入水泥漿。

1.7 棄井

救援井與事故井成功連通并壓井后，需要對事故井進(jìn)行棄井作業(yè)。若事故井具備壓井后重入的條件，則重新安裝事故井的井口，從事故井介入進(jìn)行棄井，根據(jù)事故井的套管完整性情況，還應(yīng)建立井筒與地層的有效封隔。

1.8 其他設(shè)計(jì)

其他設(shè)計(jì)主要包括救援井套管和固井計(jì)劃、鉆具組合設(shè)計(jì)、鉆頭選擇、泥漿和鉆井液計(jì)劃、測井計(jì)劃等。這些與常規(guī)深水定向井設(shè)計(jì)并無明顯差異。

2 結(jié)語

考慮事故井套管及井口狀況、噴出流到及管柱性能、噴出物及壓井液性能、壓井點(diǎn)地層特征、定向井限制、地面及特殊設(shè)備和風(fēng)險(xiǎn)分析及成功可能性，成功設(shè)置壓井點(diǎn)，即連通目標(biāo)位置。另外，救援井與事故井的連通是成功控制井噴的關(guān)鍵，成功選取連通工具盒連通方法對救援井的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。

參考文獻(xiàn)

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