淺談油氣井永久性封井工藝技術(shù)

李冬 吳蛟 周銳 苗虎(中國石油長慶油田分公司第三采油廠，寧夏 銀川 750001)

0 引言

隨著油田的開發(fā)，存在無油氣、無開采價值以及經(jīng)工業(yè)開采后無工業(yè)開采價值的油氣井。這部分油水井沒及時封閉，既影響周圍環(huán)境，還嚴(yán)重危害當(dāng)?shù)厝嗣袢罕姷纳钯|(zhì)量，因此對永久性封井工藝進(jìn)行研究能在很大程度上確保環(huán)境質(zhì)量，還能對油田開發(fā)帶來一定促進(jìn)作用。

1 封井的目的

在油田開發(fā)過程中，進(jìn)入中后期以后，隨著產(chǎn)量的遞減，能源的衰竭，部分油、氣、水井或探井(包括評價井)、開發(fā)井，無潛力可挖，又無其它用途，部分油水井出現(xiàn)高含水或采出率較低沒有開發(fā)價值的現(xiàn)象，很大程度上影響到某個區(qū)塊的注水剖面和正常產(chǎn)量，尤其是一些關(guān)停井由于井筒沒有得到及時封閉，導(dǎo)致井口大溢流，整個地層壓力降低，臨井產(chǎn)量下降；更有甚者導(dǎo)致周圍環(huán)境嚴(yán)重污染，對當(dāng)?shù)鼐用裆a(chǎn)生活帶來極大影響；或是城市規(guī)劃以及國家建設(shè)需要，為了消除安全隱患、保護(hù)地層、保護(hù)環(huán)境，恢復(fù)地貌，需要進(jìn)行永久性封井。因此，封井工作在油田開發(fā)過程中無論從地質(zhì)開發(fā)還是環(huán)境保護(hù)上都占有相當(dāng)重要的作用。但是在目前的井下作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中，對于油水井封堵工藝概念比較模糊，特別是一些技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)沒有定義，導(dǎo)致封井作業(yè)效果不明顯，甚至頻繁出現(xiàn)封堵失敗、井下管柱卡鉆事故的發(fā)生，無形中增加了作業(yè)成本和風(fēng)險。

2 封井作業(yè)的組成

在當(dāng)前長慶油田井下作業(yè)的過程中，最主要的工作就是封井。而其中封井是屬于一項工作量較大，難度較高以及技術(shù)型要求較高的工作之一。因而，在施工的過程中，需要提高施工人員的工作技術(shù)力度，盡可能的減少一些不必要的事故發(fā)生。封井的工作作業(yè)可以劃分為兩部分，第一是地面泥漿的裝配，循環(huán)系統(tǒng)，其中在此過程中宏需要根據(jù)井口的具體情況來制定出配置出對應(yīng)的泥漿，根據(jù)一系列的要求之后才可以進(jìn)行入井。第二是將泥漿進(jìn)行頂替，進(jìn)行入井的工作。其中，在配置完對應(yīng)的泥漿之后，需要借助水泥車來將泥漿泵入到井中，之后使用傾述來頂替到對應(yīng)的設(shè)計方案中的深度位置。

3 永久性的封井工藝

3.1 套管外封井的作業(yè)方式

封堵作業(yè)方式根據(jù)油水井井身結(jié)構(gòu)，我們將封井作業(yè)分為兩大部分：第一是套管外(表套環(huán)形空間內(nèi))封井。在當(dāng)前的情況中，經(jīng)常是將一些長久不要的井來進(jìn)行處理，其中在封堵之前來進(jìn)行吸水的工作，但是都不能體現(xiàn)出較高的承壓性。因而顯示出套環(huán)空間過緊的質(zhì)量較差，需要進(jìn)行二次的封堵工作。其中常見的套管外封井主要有三種方式。

(1)首先是在表套環(huán)形鋼板上，焊接對應(yīng)的喇叭狀的口，接著灌入鉆井上的膨脹劑，之后在灌入清水，進(jìn)一步保證膨脹劑可以在環(huán)形空間內(nèi)發(fā)揮作用，起到封堵的作用。(2)在表套內(nèi)“架橋”封堵。向表套環(huán)形空間內(nèi)逐步的灌入一些小顆粒的石子，進(jìn)而來形成對應(yīng)新的水泥餅面，之后再灌入一些泥漿。(3)射孔封該種方法主要是在靠近水泥餅面的套管上逐步的進(jìn)行射孔，之后用雙封鉆具進(jìn)行解擠封，從而在表套上返出泥漿來停止工作。

3.2 套管內(nèi)封井的作業(yè)方式

簡單來說，套管內(nèi)封井的作業(yè)方式是根據(jù)不同的井況、需求來采取不同的封堵工藝。簡單來說，封堵工藝大致可以劃分為兩大類。

3.2.1 封井方法方面

(1)擠注法封井。一般來講，擠注法封井工作應(yīng)用于一些井筒壓力較大，而且不能進(jìn)行正常的封井的關(guān)停井。其中在開展作業(yè)時，需要根據(jù)水泥柱的預(yù)計深度來科學(xué)合理地計算出需要水泥灌注的時間。同時，需要適當(dāng)?shù)恼{(diào)整水泥漿自身的密度，在此過程中，要保證水泥漿的初凝時間大于灌注的時間，進(jìn)而來減少事故的發(fā)生。(2)常規(guī)封井法。常規(guī)封井法一般適用于低壓、小溢流的關(guān)停井，采用了打開井口下入光油管+斜尖的管柱對井筒進(jìn)行分段封堵的方法。

3.2.2 封井管柱結(jié)構(gòu)方面

不動管柱封井。一般油田在開發(fā)完成之后，部分的水井就會不注入清水，進(jìn)而使得井筒內(nèi)的壓力沒有釋放。因此在常規(guī)封井的作業(yè)中，需要將內(nèi)部的壓力進(jìn)行釋放，從而才可以進(jìn)行后續(xù)的工作。該種常規(guī)井一般采用不動管柱封堵的辦法。首先是從井口來逐步的向井筒內(nèi)不斷地擠入泥漿，之后使用清水頂替的方式將泥漿送至井筒中的預(yù)定位置，在泥漿凝固之后以及井口無壓力時，逐步的起管柱分段打水泥至井口。

4 封井施工要求

4.1 井口的安裝和井筒的清理

4.1.1 井口的安裝

(1)對于閑置時間短，井口配件相對齊全，井口安裝相對簡單，打孔放壓后即可安裝井口。(2)由于許多井長期停、棄，部分井口嚴(yán)重銹蝕或遭到破壞，周圍環(huán)境比較復(fù)雜，需要對井口進(jìn)行特殊處理，然后再裝好井口。施工中必須要有嚴(yán)密的安全防范措施，保證安全，防止井噴及其意外事故。

4.1.2 井筒的清理

井筒清理是永久性封井前期的一個最重要的工作，也是安全及井控工作的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。部分井口長期敞口閑置，井內(nèi)堆滿雜物或不明物質(zhì)，需要使用外鉤、斜尖、刮刀、撈筒、銑鞋等工具進(jìn)行反復(fù)清理，直至清理至設(shè)計井段。清理井筒的過程中，必須周密考慮、小心謹(jǐn)慎，詳細(xì)了解井史資料，嚴(yán)防卡鉆使處理復(fù)雜化，并要做好井控措施，杜絕壓力突然釋放造成的井噴和管柱上頂事故。井筒雜物清理完畢需要通井、刮削、熱洗，將井筒徹底清理干凈，以保證水泥與地層及套管的膠結(jié)效果。

4.2 對射孔層位的封堵

確保套管外無竄槽，層間無竄、漏，然后封堵射孔層。先測射孔層段吸水能力是否達(dá)到擠封要求，擠封后要根據(jù)套管規(guī)格按標(biāo)準(zhǔn)試壓檢驗。對于長距離的射孔段或沒有吸水能力的射孔層，一般在射孔層位以上，套管外固井質(zhì)量好的井段進(jìn)行注水泥，形成向上比較連續(xù)的、穩(wěn)固的膠結(jié)井段，防止射孔層壓力上竄。

4.3 注灰井段和灰柱高度的設(shè)計

注灰井段一般設(shè)計為：射孔層段(擠灰或灌注)、油層套管外固井質(zhì)量好的井段、上部井段(灰面在井口5m以下)。灰塞高度設(shè)計：灰塞高度一般在80～100m左右，對于射孔層位較長的井段，一般采取在射孔井段上部注50m灰塞，封閉射孔井段。

5 長慶油田主要封堵工藝

在長慶油田進(jìn)行封堵的工藝時，不同的井內(nèi)需要注入一些水源來減少發(fā)生井筒內(nèi)的形成一些竄流通道，進(jìn)而來減少受到一些油層的污染。一般神劇具體跌實際情況來說，將具體的封堵工藝劃分為了兩種。

5.1 水泥返高在洛河層以上

一般是在需要封堵的水泥返高到對印度歌洛河層時，來實施對應(yīng)的封井工作。此時對油層也提出了對應(yīng)的要求，需要及時的將油層進(jìn)行封堵，進(jìn)而來避免水源受到污染。其中，具體的封堵工作步驟是，首先是封堵射孔段油層，接著封堵井筒。第三是 封堵淺部水源層。第四是封堵地表層。接著進(jìn)行井口處理最后來設(shè)立標(biāo)志、地貌恢復(fù)。

5.2 水泥返高在洛河層以下

一般在處理水泥返高到達(dá)洛河層以下的井時，首先是借助擠封油層和二次的固井倆實施封堵的工作，其中具體的施工工藝是先進(jìn)行封堵射孔段油層，之后進(jìn)行塞封堵井筒，接著封堵淺部水源層并對地表層也進(jìn)行封堵工作，之后進(jìn)行井口處理，最后是 設(shè)立標(biāo)志、地貌恢復(fù)。在對當(dāng)前施工現(xiàn)場中的封堵情況進(jìn)行分析了解到，分段打水泥封堵工藝與全井進(jìn)行封堵工藝是存在較大的差別的，其中選擇分段的打水泥封井中可以絕對的封堵油水層，進(jìn)而來避免水層受到油層的影響第二是分段打水泥堵塞可以制定封堵層中進(jìn)行壓差的檢驗，也就是指出封堵的工作不合格就可以進(jìn)行再次的水泥堵封工作，但是全段的水泥封井卻不可以進(jìn)行分段壓差的檢驗。然而，在選擇分段打水泥堵塞時也會存在一定的缺點(diǎn)，選擇一些生石灰和石子來進(jìn)行填充就會延長施工的時間，進(jìn)而來造成一系列的井下事故發(fā)生。甚至也會形成一些‘搭橋’現(xiàn)象發(fā)生，進(jìn)而來使得管柱的深度達(dá)不到預(yù)定的要求，進(jìn)而影響質(zhì)量。

6 在對油水井進(jìn)行封井過程的一系列的注意事項

6.1 加大對井控及安全關(guān)的管理和監(jiān)督

在當(dāng)前一系列的油井封堵工作中，井口的閑置時間較長，因而井內(nèi)的情況不容易掌握，極容易發(fā)生一系列的安全事故，經(jīng)常會出現(xiàn)較大的壓力，進(jìn)而就需要相關(guān)的施工人員來準(zhǔn)確的把握施工的現(xiàn)場情況，進(jìn)而來嚴(yán)格的按照規(guī)定步驟來執(zhí)行。其中，首先是需要相關(guān)的監(jiān)督管理人員來準(zhǔn)確的檢查隊伍的工具是否安全，之后一些消防設(shè)備是否齊全。第二是檢查車輛的情況，車輛是否可以進(jìn)行穩(wěn)定的運(yùn)行，流程是都齊全和準(zhǔn)確。第三步是檢查施工的隊伍是否都可以按照施工的設(shè)計方案來進(jìn)行落實施工的工作，施工人員自身的素質(zhì)。第五是需要在在開始工作之前來進(jìn)行油井的試壓，進(jìn)一步的保證油井在封井工作之前的安全性。之后是需要及時的對現(xiàn)場進(jìn)行設(shè)置，保證現(xiàn)場中可以進(jìn)行消防處理，對施工人員進(jìn)行消防知識的考察。最后是在現(xiàn)場的監(jiān)督過程中需要及時的檢測一些是否存在一些有毒的氣體，氣體的含量是否達(dá)標(biāo)，如果還未進(jìn)行工作之前，需要進(jìn)行及時的停止工作，而且撤離到相對安全的區(qū)域之中。

6.2 嚴(yán)把注入水泥的質(zhì)量關(guān)

在封井的工作中，最關(guān)鍵的就是要將油層與井筒之間進(jìn)行擠封，保證管柱和地層數(shù)據(jù)自身的準(zhǔn)確性。再者，相關(guān)的管理人員需要對現(xiàn)場中的動力設(shè)備進(jìn)行管理和檢測，及時的檢測水泥符合相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)要求。盡可能的避免水泥出現(xiàn)受潮的影響，避免罐內(nèi)會存在一些雜質(zhì)。最后，相關(guān)的監(jiān)督管理人員要對現(xiàn)場的施工人員進(jìn)行管理和教育，進(jìn)而來保證施工人員可以按照施工的標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計方案進(jìn)行落實工作。

6.3 封井過程中現(xiàn)場環(huán)境的監(jiān)督

在封井的過程中，需要進(jìn)行液體的頂替，此時就需要相關(guān)的監(jiān)督管理人員來檢查液體回收罐是否準(zhǔn)備齊全，液體回收罐與液體之間是否連接齊全，盡可能的確保頂替液不會像周邊的井場外進(jìn)行流出，從而避免周邊環(huán)境受到一定程度的污染。同時，在具體的施工過程中，要仔細(xì)的觀察是否出現(xiàn)了溢流情況，并且需要及時的與施工責(zé)任方來及時的做好封井過程中發(fā)生溢流的處理和解決的方案。

7 結(jié)語

(1)目前各大油田采取的封井工藝各不相同，沒有統(tǒng)一的方案，各有優(yōu)缺點(diǎn)，本油田所采取的分段打水泥塞工藝可實現(xiàn)對常關(guān)井、隱患井、報廢井的永久性封井，但仍存在一些缺點(diǎn)，如填充工作量大、施工時間長、易造成井下事故等，需要持續(xù)改進(jìn)。(2)針對長慶油田采取分段打水泥塞封井工藝，可對不同封堵段進(jìn)行壓差檢驗，確保分段封堵的有效性。(3)改進(jìn)建議：減少石子、生石灰填充量，降低井下事故風(fēng)險，采用填充報廢油管桿、鋼絲繩、鋼球等，打懸空水泥塞的工藝方式進(jìn)行封堵，既有效確保了封堵的有效性，也防止了再開采的可能性。