油井泄漏治理技术.docx

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油井泄漏治理技术

编号：

SM-ZD-44870

油井泄漏治理技术

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编制：

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审核：

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批准：

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油井泄漏治理技术

简介：

该方案资料适用于公司或组织通过合理化地制定计划，达成上下级或不同的人员之间形成统一的行动方针，明确执行目标，工作内容，执行方式，执行进度，从而使整体计划目标统一，行动协调，过程有条不紊。

文档可直接下载或修改，使用时请详细阅读内容。

　　油井是石油工业的命根子，石油、天然气都是从一口一口井里开采出来的。

在钻井、采油和井下作业过程中，存在着多种多样的泄漏问题，如井喷、井漏、地层水窜等。

　　钻井是一项高投入、高风险的工作，由于地下情况复杂多变，地层的松软、裂缝、溶洞、高压等复杂因素，随时有可能发生井漏、井涌、井喷等现象，给钻井带来困难，甚至造成事故，导致钻井报废。

　　一、井喷

　　在钻井过程中，一旦钻遇油气层，地层压力突然升高，由于操作失误、人为破坏等原因，多次发生井口失控井喷事故。

　　油气井井喷是石油工业中损失巨大的灾难性事故。

井喷轻则伤害地层，重则造成价值几百万元的井报废，并污染周围环境，危及人民生命安全。

由于油气易燃易爆，井喷以后发生着火、爆炸的可能性很大。

据1987～1989年的统计，我国共发生钻井井喷失控事故123起，有78口造成火灾，烧毁钻机59台，死5人，伤41人。

　　以往处理井喷事故主要靠“人海战术”，物力消耗巨大，而成功率低，有的井喷长达几天或者十几天。

70年代，四川一口气井失控着火，参加抢险的人数多达上千人，不仅效率低下，而且极不安全。

　　常规抢喷办法是：

先拆下损坏的大四通、阀门，再换上新的，再对螺丝，把紧，最后向井中注入加重泥浆，即在泥浆中加入重晶石、石粉等颗粒，压住井喷。

为了保险起见，常常使用水泥浆压井，但这样将导致井报废。

抢险过程一般都需要2～3h以上。

拖延时间越长，着火爆炸的可能性越大，造成的资源和能量损失也越大。

　　对付套管头以下破坏的井喷就更加困难，如胜利油田垦24-3井，因井口阀门被盗割而造成井喷，就被迫敞喷，直到地下压力丧失。

　　井喷可以说是石油工业压力最高、泄漏量最大、制服最难的一种泄漏，其堵漏技术值得其它专业借鉴。

抢喷常用的装备和工具主要有下面几种：

　　1．防喷器

　　石油钻井设备都配有防喷设备，其中环形防喷器是关键设备。

一旦发生溢流、井喷时，能够迅速封闭管柱与井口间的环形空间，阻止井喷。

　　典型的防喷器是锥形胶芯环形防喷器，主要由胶芯、活塞、壳体、支持筒、防尘圈和顶盖等组成。

它靠液压驱动活塞，挤压胶芯，胶芯在顶盖的限制下挤出橡胶而完成封井。

　　在打开油气层前，要按规定对封井器进行试压（35MPa，憋压35min），以确保井喷时封井万无一失。

　　20xx年2月，大港油田新西39—9井由于人为破坏发生井喷，开始时注入麻绳、胶皮、钢筋等物，但由于井口裂缝太大，封堵失败。

后利用井口大法兰，安装封井器，制服了井喷。

　　2．HK—3型油气井抢喷装置

　　胜利油田河口采油厂发明了一种油气井抢喷装置（ZL96227348.1），见图6-1。

　　把我国的制服井喷技术提高到了一个新的水平。

它的结构简单，不用

　　机械动力，用人少，占地少，无火灾危险。

　　使用该抢喷装置，抢喷人员不超过15人，在1h内就可完成抢喷任务。

　　该抢喷装置解决了生根、定位、密封、拆除废旧井口等技术关键，

　　主要由抢喷支架、全封封井器、半封封井器、拆卸爪、套管支架、

　　专用小推车等部分组成。

　　生根靠下卡瓦（共有8块瓦块）卡在原井口套管节箍或短节上，使装置有了牢固的立足点；然后通过旋转、加压、对中等动作，将封井器安装在井口上紧固；最后关闭封井器，完成抢喷工作。

　　由于井喷时噪音大，视线不清，操作非常困难，以封井器对中井口和穿井口螺丝最困难。

为了方便操作，设计了两个定位机构，抢喷人员只管闭着眼睛干活，推不动后，封井器即可自动对中。

　　专用小推车是抢喷装置的井场搬运工具。

可用小推车任意调整卡瓦的方位和高度。

　　光套管头抢喷原本是很困难的，而使用该装置，多次井喷抢险实践中全部成功。

　　3．罩式综合抢喷法

　　“罩式综合抢喷法”集阻燃、井控、灭火、采油四位一体，实际上就是往油气井上套罩的方法，好比炒菜油锅着火、盖上锅盖灭火。

　　这种井罩，由10mm以上的钢板制成喇叭状，顶上有喷管闸门，连接6m以上的放喷管，两侧各有一个侧喷管阀门，各接10m以上的两个侧喷管，形似大十字架。

罩口比井口直径大1m，由厚钢板卷制而成。

操作时，用长壁起重机将罩套在井口上，先用含水的沙子密封罩圈，阻止空气进入，然后向罩四周喷水降温，再通过左右两侧喷管，注入快速凝固的水泥，压住井喷，关闭喷管阀。

　　这种方法可用于一般油气井井喷的井控、灭火，一般需要4h。

　　4．救援定向井

　　有些井喷因地下套管深度破裂引起，这时抢喷装置不能生根，地面处理可能收效甚微。

此时，可打定向井救援，使两井在地下连通，通过救援井泵入压井泥浆，灭火压井一次完成。

　　定向钻井就是借助造斜工具，使钻头像长了眼睛一样，沿着预定的井斜和方向钻达地下目标。

救援井比一般定向井要求更高的准确度。

　　1983年4月29日零点30分，胜利油田永69-1井突然发生强烈井喷。

压力高达10MPa的强大气流似脱缰的野马，裹挟着泥沙、油、水，从地下1400多米处狂窜而出，呼啸声震耳欲聋。

几个小时以后，井口周围塌陷出一个直径几十米的大坑。

这是胜利油田历史上罕见的井喷，每天喷出天然气和液量上万方。

由于井下套管深度破裂，职工3次冒死压井都没有奏效。

5月4日，决定打救援定向井。

井位选在永69—1井西南300m处，井斜27°。

7月3日，救援井按设计轨迹钻达地下目标。

7月5日，压井仅用半小时，狂喷了68天的井喷被制服。

　　必须强调的是，井喷抢险时，应针对每口失控井的具体状况和所具备的条件灵活应变。

例如四川一井在起钻后期发生井喷，井内剩余钻具倍井内压力上顶，部分被顶出直到钻杆接头被防喷器钢芯挡住，钻具在转盘上弯曲成严重的“S”形并倒向一侧，致使无法起、下钻。

处理时，用“密闭钻孔工具”在钻杆上钻孔后注水泥封堵方钻杆以下钻具水眼。

　　美国田纳西石油公司曾用“挤扁油管堵塞”技术切断油管内喷出的高压油气流来处理类似井喷事故。

首先采用“热钻”工具在井口以上裸露油管钻孔并接泵，再用液压工具强钻孔上方的油管挤扁。

然后泵入堵塞材料（如钢球、尼龙球、橡胶球、橡胶串、玻璃纸等），使挤扁的油管自动堵塞，最后压井制服井喷。

　　二、井漏

　　在钻井、完井、修井等各种井下作业过程中，如果井筒内工作液（包括泥浆、完井液、压井液等）大于地层压力，在压差的作用下进入地层的现象，叫作井漏，是油气井最普遍、最常见的复杂情况之一。

　　井漏可带来极大的危害。

钻井离不开泥浆，泥浆除了携带岩屑、冷却钻头的作用外，还能保护井壁。

井漏不仅会延误钻井时间，耗费泥浆、堵漏材料等大量物资，还可能引起卡钻、井喷、井壁坍塌等一系列复杂情况，而且破坏油气产层，甚至导致井眼报废，造成重大损失。

　　过去，人们的堵漏经验不多，往往是能找到什么材料，就用什么材料。

如华北平原的第一口基准找油井华一井，就是罕见的大漏井。

当顺利打到1138m时，突遇特大漏失层，钻井泥浆只进不出。

当时采取了多种堵漏办法：

注稠化泥浆和胶质泥浆，投纤维球和固体材料等，如水泥、纯碱、红砖、锯末、石灰、马粪、棉籽、白棕绳。

但是这些东西下井后却犹如石沉大海，井口不见任何东西返出。

最后是靠源源不断地打入清水，安全顺利地钻到1937m，达到了地质勘探的目的。

　　如今，钻井堵漏技术已经发展成为能对付多种漏层的配套工艺技术，已研制出几十种堵漏剂，多种堵漏工具，这里仅简要介绍几种堵漏方法供参考。

　　1．屏蔽暂堵技术

　　屏蔽暂堵技术就是在钻井液（如般土泥浆）中加入一些颗粒材料对地层漏失进行堵漏，油气井投产以后又能解堵的工艺技术。

这些暂堵颗粒是一些与地层孔喉尺寸相匹配的架桥粒子、充填粒子和可变形的封堵粒子，在井底正压差作用下，这些颗粒迅速在近井壁处形成渗透率几乎为零的屏蔽环带，阻止了钻井液中的固相和液相进一步侵入地层，从而能有效地减小井漏对油气层产生的伤害。

钻井完成后，通过反排压差，或注入溶剂即可解除堵塞，恢复地层渗透率。

　　由于油层的孔喉直径不规则、大小不一，所以桥塞颗粒也应是不均匀的，颗粒级配要合理。

另外，井底正压差也与暂堵的成败有直接关系。

实验证明，当桥塞粒子的平均粒径是孔喉直径的2/3以上时，井底压差大于1MPa时，就能保证屏蔽质量，且压差越大，堵塞效果越好。

　　暂堵剂颗粒根据井的情况不同而有多种，其中钻井液中广泛使用单向压力封闭剂、为易酸溶、油溶、盐溶、水溶的颗粒，常用的有：

超细石粉、纤维等。

油井常使用油溶性树脂，此种树脂脆，易加工成所需粒度，油溶性>95%，在油井投产后，产出的原油可溶解掉桥堵颗粒，从而解除堵塞，恢复地层渗透率。

对于气井可以使用缓慢水溶性颗粒，如苯甲酸等。

在酸化液中也使用苯甲酸，以堵塞高渗透层，达到分层酸化目的。

　　屏蔽暂堵技术是一项重要的石油专业技术，在油气井上的应用很广，如用于压井、洗井、冲砂、射孔、注灰和大修作业过程中防止井漏，保护油气层。

其工艺简单，成本低，很有发展前途。

　　2．永久堵漏

　　在钻遇碳酸盐岩地层的溶洞、大裂缝或破碎带时，往往会出现泥浆的大量漏失，从而无法正常钻进。

这时可用快凝水泥（水泥＋水玻璃）灌注水泥柱，让钻头通过水泥柱继续钻进。

也可采用网袋灌水泥的方法解决，待水泥固化后，钻孔形成人工井壁。

国外曾经用网袋灌水泥的方法，连续通过50m的裂隙溶洞带。

　　3．泡沫泥浆

　　在泥浆里面先混入发泡剂、稳定剂，再均匀通入氮气，形成稳定的泡沫泥浆，降低了液柱压力，从而大幅度减少了漏失。

　　胜利油田技术人员使用可循环泡沫泥浆成功地闯入钻井“禁区”。

胜利油区乐安、滨南等油田的古潜山构造地层，由于地层属孔喉特大的砾岩，有许多溶洞，孔隙度大，渗透率高，且地层压力较低，在钻井过程中泥浆漏失严重，屏蔽暂堵技术仍不能解决问题，成为钻井的“禁区”，长期以来一直没有得到有效开发。

胜利油田钻井泥浆公司的技术人员，研制成功了可循环泡沫泥浆体系，使探井顺利完钻，擒出了“油龙”。

　　三、试油作业中的泄漏预防

　　在油井试油、作业过程中，以往每起出一根油管，井口工人总要躲避从井里喷出的原油，等作业完毕后，满井场都是污油污水，工人满身油污，老乡在施工现场争抢落地油，存在火灾及人身伤害隐患，作业环境恶劣。

　　江苏油田推广应用“二合一”液压锚定泄油器，在起下油管时，泄油通道打开，管柱内的原油回流到井筒不会带出地面，从根本上方便了作业操作，改善了作业环境。

　　四、油田堵水技术

　　地下的石油是储藏在地层的孔隙里的，而地层的物性和孔隙大小、结构、形状等并不均匀。

我国油田普遍采取注水开发方式，由于地层的非均质性和油水粘度差，造成注入水在地下不均匀推进。

特别是在油田开发后期含水超过90%时，由于注入水的长期冲刷，在注水井和油井之间的地层中会形成高渗透率的通道。

油田曾经钻井取芯发现这些地层的砂岩已经被洗得唰白，没有一点油星儿。

石油人把它叫作“贼层”或“大孔道”。

这样大部分注入水就从“贼层”窜入油井，而一些低渗透油层波及很少，甚至根本没有波及，导致高渗透层高含水，而低渗透层不出油或出油很少，起不到注水的作用，特别是对一些层间差异很大的油井，这种状况更为突出。

为了减少产水量，调整层间矛盾，