高含硫氣井安全隱患治理技術(shù)思路與實踐
作者:李長忠 李川東 雷英
評論: 更新日期:2012年03月09日
??? 摘要:針對四川盆地東部地區(qū)高含硫氣井在前期開發(fā)過程中因氣井本身結(jié)構(gòu)的不完整性和復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造、人居環(huán)境,導(dǎo)致部分氣井存在一定安全隱患的問題,為實現(xiàn)其安全隱患的科學(xué)治理、徹底根治,結(jié)合四川東部地區(qū)含硫氣井的特點和完井現(xiàn)狀,通過對完井管柱、完井套管、固井、復(fù)雜地質(zhì)結(jié)構(gòu)及氣井本身完整性等的綜合分析,形成了高含硫氣井安全隱患分析及綜合評估方法,對油層套管固井質(zhì)量未達標(biāo)、油層套管固井質(zhì)量合格、產(chǎn)量低無經(jīng)濟開采價值的高含硫氣井進行分類,形成各具特色的治理技術(shù)思路,并制訂了產(chǎn)層封閉、井筒薄弱段及關(guān)鍵泄漏部位封堵等的永久封閉配套技術(shù)方案。通過現(xiàn)場實踐,達到了科學(xué)治理、不留隱患的隱患治理要求,所形成的高含硫氣井安全隱患治理的隱患分析方法、治理技術(shù)思路和永久封閉配套技術(shù),對類似氣井的安全隱患綜合治理工作具有指導(dǎo)意義。
??? 關(guān)鍵詞:四川盆地;東;氣井;硫化氫;安全;隱患;技術(shù);實踐:
??? 川渝氣區(qū)高含硫氣田主要分布在川東地區(qū),由于氣井普遍具有井深、高酸性、高壓、高產(chǎn)等特點,氣井縱向上地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,存在多裂縫系統(tǒng)、淺表層漏失嚴(yán)重的問題。地理位置屬于山區(qū),交通極不方便,人居密度較大。高酸性氣體腐蝕性強,易導(dǎo)致井下管柱腐蝕。如遇氣井本身存在缺陷,含硫天然氣經(jīng)油、套管絲扣、工具等處滲漏,并沿上部裂縫系統(tǒng)竄漏至地表,將直接影響氣井安全生產(chǎn)和威脅到地面人居環(huán)境安全。
??? 為確保高含硫氣田安全開發(fā),實現(xiàn)“安全環(huán)保、科學(xué)發(fā)展、效益開發(fā)”。按照“科學(xué)治理、不留隱患”的原則,達到對存在隱患的高含硫氣井徹底封堵的目的,通過組織國內(nèi)、外的鉆井、完井、測井及安全風(fēng)險評估等相關(guān)技術(shù)專家對現(xiàn)有高含硫氣井逐井核查、評估和重新審視,制訂了一系列治理方案,經(jīng)現(xiàn)場實踐和總結(jié),形成了一套適宜于高含硫氣井安全隱患評估和治理的技術(shù)思路[1~2]。
1 高含硫氣井存在的主要安全隱患
??? 四川東部地區(qū)高含硫氣井,硫化氫含量高(H2S含量大于等于5%)、壓力高(井口關(guān)井壓力大于等于30MPa)、井深(大于4000m)、單井氣產(chǎn)量高(大于100×104m3/d);氣井縱向上地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,上部地層斷層、裂縫發(fā)育,淺表層井漏嚴(yán)重,影響固井質(zhì)量;叢式井井口間距太近,易造成井間互竄;井斜較大(超過45°);套管存在磨損,強度降低;高含硫氣井地處山區(qū),地面交通不便,人居密集,其危害性較大。
1.1 高壓、高含硫氣引起完井管柱滲漏、套管環(huán)空竄氣
一是早期在高含硫氣井中油、套管未使用氣密封扣,高壓氣容易經(jīng)油、套管絲扣、井下工具泄漏(如井下安全閥、滑套、伸縮接頭和封隔器等),引起各層套管帶壓甚至經(jīng)地表斷層、裂縫竄漏到地面形成安全風(fēng)險;二是完井油、套大部分是采用碳素鋼類抗硫材質(zhì),如果防腐措施不到位,因綜合腐蝕導(dǎo)致油、套管穿孔,高含硫天然氣滲漏到上部地層形成安全隱患。
1.2 套管附件存在薄弱點,固井質(zhì)量差導(dǎo)致套管間竄氣
川東地區(qū)大部分采用“三開三完”的井身結(jié)構(gòu)。由于氣井較深,一方面在固井工藝上常采用懸掛與回接的方式,因受溫差大的影響和套管間隙小的限制,上部套管和尾管的固井質(zhì)量較差;另一方面由于裸眼井段長,壓力系數(shù)相差大,如采用分級箍固井,這些固井附件成為油層套管的薄弱點。一旦完井管柱發(fā)生泄漏,便會引起套管間和上部地層竄氣。如C-1叢式井組,生產(chǎn)井C-11油層套管分節(jié)箍發(fā)生泄漏,天然氣通過上部漏層進入相鄰的回注井C注1井,因回注井固井質(zhì)量不合格,天然氣沿上部斷層和裂縫上竄到地表發(fā)生環(huán)境風(fēng)險,經(jīng)治理達到安全狀態(tài)(圖1)。
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1.3 氣井的不完整性也會帶來安全隱患和風(fēng)險
??? ① 井口裝置存在缺陷;②油層套管固井質(zhì)量較差;③油層套管絲扣滲漏;④完井管柱存在缺陷(未下入永久式封隔器,油管絲扣和工具存在泄漏);⑤防腐工藝措施不到位,油、套管和井口裝置存在腐蝕和滲漏;⑥高含硫氣井存在缺陷,又處于人口密集和環(huán)境敏感區(qū)域,存在高含硫氣泄漏導(dǎo)致環(huán)境污染。如位于人口聚集區(qū)的W14井,H2S含量65.8g/m3,存在井口、井下油套管腐蝕泄漏及硫化氫中毒的嚴(yán)重安全隱患(圖2)。
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1.4 鉆井中上部套管磨損,降低了油層套管的強度,存在套管損壞泄漏風(fēng)險
??? 隨著深井和大斜度井的廣泛應(yīng)用,由于鉆井周期較長,起下鉆次數(shù)多,如果防磨措施不到位,上部套管容易被磨損,大大降低油層套管的強度甚至損壞。如生產(chǎn)管柱出現(xiàn)竄漏,套壓上升出現(xiàn)套管超壓和泄漏的安全隱患。