廢棄井封堵技術(shù)研究與應(yīng)用

1、 廢棄井封堵技術(shù)研究與應(yīng)用谷紅波中原油田采油四廠工藝研究所摘要：油田開發(fā)到后期，部分油水井存在套管損壞、井下落物等情況，被迫長(zhǎng)期停關(guān)井， 停關(guān)井由于井控隱患大，靠近村舍，易造成人和物的傷害。針對(duì)不同類型的廢棄井，采取了不同的封堵技術(shù)，杜絕了井噴事故的發(fā)生，消除了安全隱患。關(guān)鍵詞： 廢棄井 封堵技術(shù) 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用1 前言文南油田統(tǒng)計(jì)2012年以來，井口不符合井控裝置要求的有255口，其中敞口井86口、焊盲板井80口、井口有封井器的89口（詳見下表）。表1 文南油田關(guān)停井廢棄井統(tǒng)計(jì)表四廠總井?dāng)?shù)關(guān)停井井口不符合井控裝置要求的井其它長(zhǎng)停井廢棄井探井小計(jì)敞口井焊盲板井井口有封井器井小/p>

2、54738680892551005長(zhǎng)期停關(guān)井、廢棄井存在以下井控安全隱患：一是敞口井，沒有井口控制，極易發(fā)生重大井噴失控事故；二是直接在套管短節(jié)上焊盲板和井口封井器有問題的井，存在無法測(cè)壓、放壓等問題，一旦井筒壓力發(fā)生變化，容易造成油氣泄露或井噴失控事故；三是多數(shù)廢棄井井場(chǎng)被占，井場(chǎng)周圍50m內(nèi)建有民房、學(xué)校、村莊等建筑物，存在高風(fēng)險(xiǎn)井控安全隱患和環(huán)保事故隱患；四是采取井筒注灰等封井措施，因井況限制，灰塞在水泥返高以上，灰塞下部套管損壞后，存在井內(nèi)油氣集聚至油層套管與技術(shù)套管環(huán)空上竄至井口的風(fēng)險(xiǎn)。 圖1 廢棄井井口存在井控安全隱患主要類型套管短節(jié)損壞 焊接盲板 油套落井 井口封井器針對(duì)上述安全

3、隱患問題，集團(tuán)公司下大力氣對(duì)廢棄井進(jìn)行永久性封井綜合治理，2013年以來，文南油田開展長(zhǎng)停井、廢棄井封堵技術(shù)研究與應(yīng)用，優(yōu)選封堵工藝，優(yōu)化堵劑性能，合理選擇工具。通過封堵技術(shù)的集成配套應(yīng)用，有效地避免了井噴失控事故所造成的環(huán)境污染和生命財(cái)產(chǎn)損失。2 廢棄井永久封井技術(shù)研究廢棄井一般井下技術(shù)狀況較復(fù)雜，部分井采用常規(guī)封井處置方法無法實(shí)施。為此，開展特殊井況永久性封井技術(shù)研究，依據(jù)不同的井下技術(shù)狀況，采取相應(yīng)的封井處置方法實(shí)施封井，確保了永久性封井效果。2.1 落物井封堵技術(shù)針對(duì)油層段或油層頂界以上有遇卡落物（如油管、鉆桿等），常規(guī)大修技術(shù)無法打撈出井內(nèi)落物的棄置井，通過求吸水指數(shù)驗(yàn)證與油層段是否

4、有通道，判斷是否可實(shí)施擠堵封層，實(shí)施時(shí)則采取下水泥承留器至魚頂以上100-200m，擠堵封層后，并在承留器上繼續(xù)覆灰，灰塞厚度不低于50m，確保永久性封井效果。（見圖14）水泥承留器落物油層先封堵油層承留器灰面水泥承留器上覆灰油層圖14 落物井封堵工藝示意圖2.2 分段封井工藝技術(shù)在油層段或油層頂界以上存在常規(guī)大修無法打撈的井內(nèi)落物，而魚頂以上有大跨度套漏井段（套漏點(diǎn)距離油層頂界500m），能下入分段擠封管柱的井，則采取下水泥承留器或封隔器至魚頂以上100-200m，實(shí)施擠堵封層后，并在承留器上繼續(xù)覆灰，灰塞厚度不低于50m后，再封堵上部套漏井段，確保永久性封井效果。（見圖15）先封堵油層封堵

5、漏失段水泥承留器落物油層套漏段灰面水泥承留器灰面油層套漏段灰面圖15 分段封堵工藝示意圖2.3 套管錯(cuò)斷封井工藝技術(shù)先封堵油層水泥承留器上覆灰在油層頂界以上水泥返高以下套管錯(cuò)斷而可以打通道至油層底界（套管錯(cuò)斷點(diǎn)距離油層頂界500m），又無法下入水泥承留器或封隔器至錯(cuò)斷點(diǎn)以下擠堵封層的油水井。則先下光油管至油層底界以下注水泥塞封堵至油層頂界以上50-100m，再下水泥承留器或封隔器至錯(cuò)斷點(diǎn)上部100-200m，實(shí)施擠封錯(cuò)斷點(diǎn)后，并在承留器上繼續(xù)覆灰，灰塞厚度不低于50m，確保永久性封井效果。（見圖16）套管錯(cuò)斷灰面油層承留器灰面油層灰面圖16 套管錯(cuò)斷封堵工藝示意圖2.4 套外竄漏封堵技術(shù)表套下

6、深灰面人工井底射工程孔封固油套灰返油層表套下深人工井底固井差，套外竄油套灰返油層先擠封油層射工程孔封固因固井質(zhì)量差或水泥返高未過油層頂界等造成竄漏至井口的井，采用先擠堵封層后，再射工程孔二次固井工藝進(jìn)行封井處置。（見圖17）圖17 套外竄漏封堵工藝示意圖2.5 空井筒平推封堵技術(shù)水泥返高以上淺部套漏沿油層套管外側(cè)竄漏至井口的油水井，采用先擠堵封層，再平推封堵套漏封井處置。（見圖18）灰面人工井底套漏段油套灰返油層封堵漏失段表 套人工井底淺部套漏油套灰返油層先擠封油層表套灰面灰面圖18 空井筒平推封堵工藝示意圖3 應(yīng)用 “MMR”水泥承留器實(shí)施永久性封井工藝針對(duì)大溢流井，在擠堵封井過程中，堵劑頂

7、替到位反洗井時(shí)，堵劑返吐導(dǎo)致封堵的效果變差的問題，經(jīng)過多次調(diào)研論證，引進(jìn)“MMR水泥承留器”實(shí)施永久性封井。3.1“MMR”水泥承留器結(jié)構(gòu)及工作原理3.1.1“MMR”水泥承留器結(jié)構(gòu)水泥承留器主要由上下卡瓦、上下錐體、承留環(huán)、膠筒、中心管等組成，詳見下圖。圖32 “MMR”水泥承留器結(jié)構(gòu)圖3.1.2“MMR”水泥承留器工作原理當(dāng)機(jī)械坐封工具與承留器下到預(yù)定坐封位置后，上提 0.6m，右旋轉(zhuǎn)油管10 圈以上，即可釋放機(jī)械坐封工具的控制螺母，從而使其中心管部分與彈簧片扶正部分有一定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的行程，然后再下放管柱 0.6m，承留器的上卡瓦從卡瓦套中釋放出來，即可壓縮膠筒、撐開上下卡瓦，坐封承留器，并

8、使控制彈性接頭從水泥承留器中旋出，再上提管柱直至丟手。 實(shí)施擠堵施工時(shí)，緩慢下放管柱加壓4-8噸，使插管插入承留器并打開閥體，向油管打壓驗(yàn)封求吸水。根據(jù)施工設(shè)計(jì)進(jìn)行擠堵施工，頂替清水到位后，上提管柱拔出插管，承留器閥體自行關(guān)閉，防止水泥漿返吐。工藝特點(diǎn)：一是在進(jìn)行高壓擠封過程中，不僅能夠保護(hù)上部套管，而且解決了堵劑返吐這一難題。二是：水泥承留器留在井內(nèi)，不僅能夠加強(qiáng)封固質(zhì)量，還大大提高了擠封措施實(shí)施的安全性，實(shí)現(xiàn)永久性封井。3.1.3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況在廢棄井永久性封井處置中，W72-327、W243井試驗(yàn)應(yīng)用“MMR”機(jī)械式水泥承留器實(shí)施擠堵施工，工藝施工成功率100%。表4 “MMR”機(jī)械式水

9、泥承留器現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施情況統(tǒng)計(jì)表井號(hào)擠封目的層管柱結(jié)構(gòu)承留深度（m）擠入量（m3）擠注壓力（MPa）堵劑配方堵劑平均密度（g/cm3）施工效果W72-3273107.4-3151.2水泥承留器2407.7128.026.0水泥+膨潤(rùn)土 1.62試壓合格W2433068.9-3100.6水泥承留器2873.2232.034.0水泥+膨潤(rùn)土1.62試壓合格W72-327井永久性封井示意圖灰面101.2m油套下深：3281.12m完鉆井深：3300mS2下3.4 ， 6.4m/2n 生產(chǎn)井段：3151.2m生產(chǎn)井段：3107.4m人工井底：3262m技套下深：1761.23m油套灰返：1839m灰面210

10、8.82m2601.01m縮徑至77mm水泥承留器：2405.71m表套下深：256.93m典型井例：W72-327井于2013年6月上修永久性封井措施，由于井口溢流2.4m3/h，為保證擠堵封堵效果，決定采用下“MMR”水泥承留器實(shí)施擠堵?！癕MR”水泥承留器坐封于2407.71m，上提管柱1.5m提出插管，用清水正打壓15MPa合格后，下放油管1.5m插入插管實(shí)施擠堵施工，正擠入堵劑28m3，擠注泵壓26MPa，頂替清水至設(shè)計(jì)位置后起出承留器插管，井筒試壓15MPa合格。繼續(xù)在承留器上覆灰100m，實(shí)施永久性封井成功。 4 淺層低溫堵漏固化封井技術(shù)淺層套漏造成井口失控示意圖油套灰返：生產(chǎn)層

11、段自由段套管破裂或穿孔等造成套漏完鉆井深油套下深 人工井底表套下深針對(duì)水泥返高以上套管破裂、穿孔等漏失，漏點(diǎn)處在表套以下的自由段，采用淺層低溫堵漏固井技術(shù)，防止油層內(nèi)油氣水從漏點(diǎn)竄至套管外再上竄至地面，消除井控安全隱患?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)施應(yīng)用10井次，成功率100%，取得了良好的效果。4.1 堵漏（封竄）劑的改進(jìn)完善a.優(yōu)選固結(jié)體均一、強(qiáng)度較好的低溫固化劑WK-3固化劑或G203低溫固化劑D級(jí)油井超細(xì)水泥配伍，以滿足在漏失段滯留的工藝要求；b.優(yōu)選增強(qiáng)劑改善水泥石結(jié)構(gòu)使之致密、滲透率降低、抗壓強(qiáng)度增高；c.在堵漏劑中添加1.5-2%的增韌劑提高抗折強(qiáng)度；d.加入0.4%1.0%的DL-1調(diào)節(jié)劑，確保堵漏

12、安全施工的需要；4.2 完善堵漏（封竄）工藝技術(shù)漏失段確定后，根據(jù)漏失段的位置選擇合適的施工工藝。首先擠封油層段后，再擠堵上部漏失井段；二是水泥返高以上的漏失段（點(diǎn)），采用空井筒平推工藝實(shí)施堵漏；三是水泥返高以下的漏失段（點(diǎn)），采取下光油管至漏失段（點(diǎn)）以上100-150m，從油管擠入水泥漿。a.循環(huán)法堵漏工藝適用單處漏點(diǎn)、短井段封堵b.平推法堵漏工藝該工藝適用長(zhǎng)井段多漏點(diǎn)、漏失嚴(yán)重、水泥返高以上套管漏失。c.封隔器堵漏工藝W72-108井永久封井示意圖久封井示意圖S2下4-6S3上1-3灰面865.32m套破：3143.7m原套漏段：1000-1100m技套下深2638.21m完鉆井深：34

13、90m油套下深：3476.73m油套灰返：2160m人工井底：3441m表套下深213.98m灰面：2724.5m2962.2m3170.8m該工藝適用于多漏點(diǎn)且跨度大（大于50米）吸水能力較差，施工壓力較高的套漏井 ，具有保護(hù)套漏點(diǎn)以上套管的優(yōu)勢(shì) 。典型井例：（文72-108井）該井于1986年4月新投。生產(chǎn)層位S2下4-6S3上1-3，井段：2962.2-3170.8m，95年生產(chǎn)泵管落井；1996年7月大修撈出落井泵管后，在套銑、打撈、磨銑處理至3143.7m無進(jìn)尺，起出磨鞋磨成尖狀；下105mm鉛模打印3143.7m，套變縮徑至89mm，證實(shí)套變嚴(yán)重并破裂，中途完井。2014年7月上修永久性封井措施時(shí)，發(fā)現(xiàn)井口環(huán)形鋼板漏出泥漿5 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況文南油田2013年以來共實(shí)施廢棄井永久性封井23井次，其中采取封隔器或水泥承留器分段封井工藝11井次、采用油套射工程孔二次固井封堵油-技套環(huán)空4井次，淺層平推堵漏封固留塞法8井次，施工合格率100%，施工一次成功率100%。詳見下表： 表5 復(fù)雜井況廢棄井安全處置工作量統(tǒng)計(jì)封井安全處置方法生產(chǎn)層油套灰返在魚頂以下套管損壞漏失擠堵封層工程孔二次固井淺層堵漏封固11486、結(jié)束語文南油田通過長(zhǎng)停井廢棄井井控安全處置技術(shù)研究與應(yīng)用，消除了高油氣比、高壓注水開發(fā)