摘要:擠水泥作業(yè)是現(xiàn)在普遍使用的封堵技術,具有多方面優(yōu)點,但是該技術風險極大,如果措施不當就會釀成嚴重的水泥焊鉆具事故,即俗稱的“插旗桿”事故。近幾年來,這類事故也偶有發(fā)生,為確保擠水泥作業(yè)的安全,有必要闡述造成該事故的原因及相對應的預防措施。
??? 關鍵字:擠水泥工藝、“插旗桿”事故、安全施工
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??? 油田隨著開采程度的加深,橫向和縱向的層間矛盾越來越突出 ,擠水泥封堵技術已被普遍使用 ,擠水泥封堵工藝技術具有不改變套管通徑、方法簡單、施工費用低等優(yōu)點,被廣泛應用于封堵出水層、管外串槽、套管破漏及壓裂串縫等油氣田開發(fā)施工中。但根據(jù)以往施工情況來看,擠水泥封堵是一項工藝簡單、風險極大的工藝措施,擠水泥作業(yè)的施工安全性不容忽視?!安迤鞐U”事故就是在實施擠水泥作業(yè)過程中,由于某種原因造成施工管柱被水泥固死在套管內(nèi)的工程技術事故。雖然出現(xiàn)“插旗桿”事故的概率不是很高,可一但出現(xiàn)“插旗桿”事故,后果都很嚴重,輕者造成油(水)井轉(zhuǎn)大修,延長修井周期;重者導致油(水)井報廢,因此對擠水泥作業(yè)中“插旗桿”事故的原因進行分析,并針對性提出預防措施,對提高擠水泥作業(yè)施工成功率有著重要指導意義。
??? 1、常用的擠水泥工藝方法
??? 在石油鉆井工業(yè)中常用的擠水泥工藝目前主要有利用井口裝置關井擠水泥、用封隔器擠水泥和用水泥承留器擠水泥三種工藝方法。
??????? (1)利用井口裝置關井擠水泥
??????? 下光鉆桿或油管到預計井深,泵入一定量的水泥漿,替鉆井液,把管柱提出水泥面,循環(huán)出多余的水泥漿,然后關閉井口(可以關防噴器,也可以應用采油樹的錐掛關閉井口),從管柱水眼內(nèi)擠入一定量的鉆井液,達到把水泥漿擠入地層封隔油氣水層的目的(或達到堵炮眼、堵套管破損、堵尾管重疊段的目的)。
??????? (2)用封隔器擠水泥
??????? 用鉆桿或油管把封隔器下到預計井深,泵入一定量的水泥漿,替鉆井液,把管柱提出水泥面,循環(huán)出多余的水泥漿,然后坐封封隔器,從管柱水眼內(nèi)擠入一定量的鉆井液。
?????? (3)用水泥承留器擠水泥
??? 用鉆桿或油管將水泥承留器下到擠水泥目的層頂部,(也可以用電纜把水泥承留器下到預計井深,點火坐封)從管柱水眼內(nèi)直接擠水泥。
??? 其中,利用井口裝置關井擠水泥方法是最常用的擠水泥方法,其優(yōu)點是工序簡單、施工成本低,但是存在水泥漿配制量難以合理確定、擠水泥漿量可控性差、井筒條件要求高、施工安全性差等缺點,存在“插旗桿”事故的風險最大。
??? 2、擠水泥的施工步驟(以利用井口裝置關井擠水泥為例)
??? 安裝合適的井口裝置(采油樹四通或者防噴器);應用電纜射孔或油管輸送法在預計的井段射孔;將光鉆桿(或油管)下過射孔深度5~10m;循環(huán)一周,有條件的井可以把套管內(nèi)的介質(zhì)替換成清水;關閉井口,試擠一定量的液體,記錄排量、壓力、累計流量、和地層的吸入量,校和設計的水泥量;注前置液;注水泥漿;替后置液,替頂替液;打開回水閘門,起鉆至水泥面以上100m;正循環(huán)或反循環(huán),將多余的水泥漿循環(huán)出井筒,再循環(huán)半周;關井口,從管柱水眼(或環(huán)空)擠頂替液;當擠到所需要的壓力時蹩壓候凝,水泥凝固后起鉆;接鉆頭下鉆,鉆水泥塞;水泥塞鉆穿后,試壓檢驗堵孔效果,達到試壓標準后結(jié)束擠水泥作業(yè)。
??? 3、擠水泥作業(yè)出現(xiàn)“插旗桿”事故原因分析
??? (1)施工設計不合理。
??? ①水泥漿稠化時間設計不合理。水泥漿稠化時間過短會致使在施工過程中水泥漿就已經(jīng)稠化,造成“插旗桿”事故。
??? ②工序設計考慮不周。未設計對上部套管及對擠水泥管柱的密封性進行試壓檢驗的工序,形成“短路”造成“插旗桿”事故。
??? ③施工管柱設計不合理。在小直徑套管中,若鉆(油)套間隙量過小,在上提鉆桿(油管)時,鉆桿(油管)接箍部位在套管內(nèi)產(chǎn)生抽汲效應,水泥漿隨鉆桿(油管)一同上移,造成實際水泥漿面遠遠高于關井候凝期間的油管安全深度,如果鉆(油)套間隙量小再加上斜井鉆桿(油管)貼邊的影響,會使反洗井效果變差,這些都為“插旗桿”事故的形成埋下了嚴重隱患。
??? (2)現(xiàn)場施工質(zhì)量把關不嚴。
??? ①擠水泥前洗井不徹底。如果洗井不徹底,井溫過高和礦化度過高都會使水泥漿初凝時間縮短,水泥漿提前凝固造成“插旗桿”事故。
??? ②未檢查套管和鉆桿(油管)密封性。擠水泥施工前對套管和鉆桿(油管)密封性進行檢驗的目的是及時發(fā)現(xiàn)鉆桿(油管)、套管破漏點,如果檢驗結(jié)果不準確,鉆桿(油管)、套管存在的漏失問題沒能及時發(fā)現(xiàn),在擠水泥過程中可能出現(xiàn)水泥漿上竄或“短路”現(xiàn)象,易形成“插旗桿”事故。
??? ③施工用水礦化度高使水泥漿初凝時間縮短,水泥漿提前凝固造成“插旗桿”事故?,F(xiàn)場造成施工用水礦化度升高的多數(shù)原因是:循環(huán)罐內(nèi)或拉清水的罐車內(nèi)原本存有的高礦化度污水沒能排凈,造成施工用水被污染。
??? ④未按設計要求進行反洗井或反洗井不徹底。充分、有效的反洗井能及時排除因計量不準、井筒液柱不平衡等因素造成的“過頂”,從而排除事故隱患,大大提高施工的安全性。在所有“插旗桿”事故中,由于現(xiàn)場未按設計要求進行反洗井所造成的占比例較高,約20%。
??? ⑤頂替量計量嚴重失準,導致“過頂”。頂替量是否準確不僅影響擠水泥封堵效果,還影響到擠水泥施工的安全,如果施工過程中因某環(huán)節(jié)把關不嚴,造成實際頂替量比設計頂替量超出較多即“過頂”,就可能導致“插旗桿”事故的發(fā)生。在所有“插旗桿”事故中,由于“過頂”原因造成的占比例最高,約30%。
??? ⑥擠水泥管柱下入深度與設計要求嚴重不符。由于管柱下深不準,致使實際水泥漿面和候凝期間管柱安全深度錯誤,為事故發(fā)生造成隱患。
??? ⑦關井候凝期間井口密封不嚴。絕大多數(shù)擠水泥作業(yè)都是帶壓關井候凝,井口壓力一般較高,如果在候凝初期井口剌漏又沒有及時發(fā)現(xiàn),擠入地層的水泥漿外吐,井筒水泥漿面上移,極易形成“插旗桿”事故。
??? 以上是對諸多“插旗桿”事故的原因進行綜合分析得出的結(jié)論,有的事故是單一因素(環(huán)節(jié))造成的,有的卻是多個因素(環(huán)節(jié))共同作用的結(jié)果。