深水救援井设计

2014-12-01叶吉华刘正礼罗俊丰姜清兆

科技创新导报 2014年27期

叶吉华++刘正礼++罗俊丰++姜清兆

摘要：在充分借鉴国内外救援井设计技术的基础上，对深水救援井设计技术进行了研究，包括救援井井位确定、井身结构设计、定向井计划、救援井与事故经连通方案、泥浆与压井液计划、压井和弃井作业以及具体的施工方案等。

关键词：深水救援井设计流程

中图分类号：TU2 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）09（c）-0066-01

在钻井过程中，如果发生井喷事故，当采用常规压井方法如钻具循环法、硬顶法、强行起下钻等都无法成功压井时，救援井将被当做最后一个恢复对失控井控制的手段。目前，在救援井设计方面，国内外并没有相关明确的标准可参照，深水井实施救援井作业的数量比较少。结合我国南海深水钻井的需要，系统开展了深水救援井设计方法研究，为我国南海深水救援井设计提供了技术参考。

1 深水救援井设计方法与流程

在深水钻井作业过程中，如果出现了井喷失控事故则必须恢复对油气井的控制，所做的工作可分为五个阶段：

第一阶段：组建事故处理小组，收集调查事故井情况；第二阶段：事故井的辨识与评估；第三阶段：救援井详细计划；第四阶段：实施救援井和控制失控井；第五阶段：恢复作业。救援井设计包含在以上的第一到第三阶段，主要考虑的内容包括：选择压井点、救援井井位选择、定向井计划、井身结构设计、压井程序、地面设备要求、所需的救援井数量、弃井、其他设计。

救援井设计包含在以上的第一到第三阶段，主要考虑的内容包括：选择压井点、救援井井位选择、定向井计划、井身结构设计、压井程序、地面设备要求、所需的救援井数量、弃井、其他设计、救援井作业程序、风险分析和应对措施等。

1.1 选择压井点

压井点的选择通常要考虑的因素包括：事故井套管及井口状况，喷出流道及管柱性能，喷出物及压井液性能，压井点地层可钻性，定向限制及控制，地面及特殊设备，风险分析及成功可能性。

1.2 选择井位

选择救援井井位时应主要考虑问题包括：保险和规定要求地面、海床灾害和障碍、硫化氢含量、海况条件（季风、流、浪及海冰）、热辐射及羽毛状气流、浅层气及海洋生物分布、地质灾害、定向井和测斜考虑、平台类型等。其要求为，宜使井眼轨迹简单且便于施工，应便于钻井装置就位、供应船停靠及避开海底设施，宜位于事故井井位调查区域内，应位于事故井上风、上流处，且满足安全作业要求。

1.3 救援井与事故井连通方案

救援井与事故井的连通核心问题包括连通方法和连通工具选择。

就连通方法来说，救援井与事故井主要的连通方法包括钻至套管鞋附近地层、射孔连通和钻穿套管连通等。具体实施方法是钻头直接钻入，使用酸或水挤注，水力压裂，使用射孔枪或炸药，侧钻等。

1.4 定向井计划

确定了压井点、救援井井位、连通方案后可进行定向井计划，需要考虑造斜点、造斜率、降斜率、井眼尺寸、地层可钻性、套管探测、测量准确性等。上部井眼尺寸大，采用较小的造斜率。全井在满足中靶的前提下尽量使用较小的狗腿度，减少方位的调整，在上部井段提前造斜，为下部提供调整的空间。

1.5 井身结构设计

需要结合事故井的压力预测结果以及实施结果，分析井喷原因和事故井造成地层压力变化的情况，考虑合理的作业窗口，油气层位置，井眼情况，平台设备能力等确定各层套管的下深，并确认井眼尺寸。导管和表层套管尺寸参考事故井。考虑压井的需要和作业的安全，通常推荐采用8～1/2 in井眼实现连通，为避免提前连通，连通前的一层套管鞋处事故井与救援井井眼轨迹误差椭圆边缘最短距离不小于10 m，应预留一层套管作为备用方案，以应对钻达压井点之前井段可能出现的复杂情况。

1.6 压井设计

根据已实施救援井的汇总，其压井方法通常包括五种：

（1）以高泵速的动态压井方式向地层泵入轻比重流体（一般为海水），首先通过大排量对井底产生的循环摩阻和液柱压力平衡地层压力；再泵入压井泥浆顶替海水转为静态压井过程，最终以水泥弃井。

（2）以高泵速的动态压井方式向地层泵入轻比重流体（一般为海水），直接转为水泥浆弃井。

（3）根据设计计算好的排量泵入加重压井液（泥浆或者是盐水），地层压力控制主要由逐步增大的质量流来平衡，而不是靠摩阻压耗；之后泵入水泥浆弃井。

（4）根据设计计算好的排量向事故井中泵入与喷出流体起化学作用的压井液，地层压力通过增加的质量流和高流速摩阻压耗来控制，之后泵入水泥浆弃井。

（5）以计算好的排量向事故井眼中泵入两种能够互相发生化学反应的压井液（油类和水，硅酸钠，水泥，聚合物和催化剂），一种压井液通过环空泵入，另一种通过钻具泵入，之后泵入水泥浆。

1.7 弃井

救援井与事故井成功连通并压井后，需要对事故井进行弃井作业。若事故井具备压井后重入的条件，则重新安装事故井的井口，从事故井介入进行弃井，根据事故井的套管完整性情况，还应建立井筒与地层的有效封隔。

1.8 其他设计

其他设计主要包括救援井套管和固井计划、钻具组合设计、钻头选择、泥浆和钻井液计划、测井计划等。这些与常规深水定向井设计并无明显差异。

2 结语