油井是石油工業(yè)的命根子,石油、天然氣都是從一口一口井里開采出來的。在鉆井、采油和井下作業(yè)過程中,存在著多種多樣的泄漏問題,如井噴、井漏、地層水竄等。
鉆井是一項(xiàng)高投入、高風(fēng)險(xiǎn)的工作,由于地下情況復(fù)雜多變,地層的松軟、裂縫、溶洞、高壓等復(fù)雜因素,隨時(shí)有可能發(fā)生井漏、井涌、井噴等現(xiàn)象,給鉆井帶來困難,甚至造成事故,導(dǎo)致鉆井報(bào)廢。
一、井噴
在鉆井過程中,一旦鉆遇油氣層,地層壓力突然升高,由于操作失誤、人為破壞等原因,多次發(fā)生井口失控井噴事故。
油氣井井噴是石油工業(yè)中損失巨大的災(zāi)難性事故。井噴輕則傷害地層,重則造成價(jià)值幾百萬元的井報(bào)廢,并污染周圍環(huán)境,危及人民生命安全。由于油氣易燃易爆,井噴以后發(fā)生著火、爆炸的可能性很大。據(jù)1987~1989年的統(tǒng)計(jì),我國共發(fā)生鉆井井噴失控事故123起,有78口造成火災(zāi),燒毀鉆機(jī)59臺,死5人,傷41人。
以往處理井噴事故主要靠“人海戰(zhàn)術(shù)”,物力消耗巨大,而成功率低,有的井噴長達(dá)幾天或者十幾天。70年代,四川一口氣井失控著火,參加搶險(xiǎn)的人數(shù)多達(dá)上千人,不僅效率低下,而且極不安全。
常規(guī)搶噴辦法是:先拆下?lián)p壞的大四通、閥門,再換上新的,再對螺絲,把緊,最后向井中注入加重泥漿,即在泥漿中加入重晶石、石粉等顆粒,壓住井噴。為了保險(xiǎn)起見,常常使用水泥漿壓井,但這樣將導(dǎo)致井報(bào)廢。搶險(xiǎn)過程一般都需要2~3h以上。拖延時(shí)間越長,著火爆炸的可能性越大,造成的資源和能量損失也越大。
對付套管頭以下破壞的井噴就更加困難,如勝利油田墾24-3井,因井口閥門被盜割而造成井噴,就被迫敞噴,直到地下壓力喪失。
井噴可以說是石油工業(yè)壓力最高、泄漏量最大、制服最難的一種泄漏,其堵漏技術(shù)值得其它專業(yè)借鑒。搶噴常用的裝備和工具主要有下面幾種:
1.防噴器
石油鉆井設(shè)備都配有防噴設(shè)備,其中環(huán)形防噴器是關(guān)鍵設(shè)備。一旦發(fā)生溢流、井噴時(shí),能夠迅速封閉管柱與井口間的環(huán)形空間,阻止井噴。
典型的防噴器是錐形膠芯環(huán)形防噴器,主要由膠芯、活塞、殼體、支持筒、防塵圈和頂蓋等組成。它靠液壓驅(qū)動(dòng)活塞,擠壓膠芯,膠芯在頂蓋的限制下擠出橡膠而完成封井。
在打開油氣層前,要按規(guī)定對封井器進(jìn)行試壓(35MPa,憋壓35min),以確保井噴時(shí)封井萬無一失。
2000年2月,大港油田新西39—9井由于人為破壞發(fā)生井噴,開始時(shí)注入麻繩、膠皮、鋼筋等物,但由于井口裂縫太大,封堵失敗。后利用井口大法蘭,安裝封井器,制服了井噴。
2.HK—3型油氣井搶噴裝置
勝利油田河口采油廠發(fā)明了一種油氣井搶噴裝置(ZL96227348.1),見圖6-1。
把我國的制服井噴技術(shù)提高到了一個(gè)新的水平。它的結(jié)構(gòu)簡單,不用
機(jī)械動(dòng)力,用人少,占地少,無火災(zāi)危險(xiǎn)。
使用該搶噴裝置,搶噴人員不超過15人,在1h內(nèi)就可完成搶噴任務(wù)。
該搶噴裝置解決了生根、定位、密封、拆除廢舊井口等技術(shù)關(guān)鍵,
主要由搶噴支架、全封封井器、半封封井器、拆卸爪、套管支架、
專用小推車等部分組成。
生根靠下卡瓦(共有8塊瓦塊)卡在原井口套管節(jié)箍或短節(jié)上,使裝置有了牢固的立足點(diǎn);然后通過旋轉(zhuǎn)、加壓、對中等動(dòng)作,將封井器安裝在井口上緊固;最后關(guān)閉封井器,完成搶噴工作。
由于井噴時(shí)噪音大,視線不清,操作非常困難,以封井器對中井口和穿井口螺絲最困難。為了方便操作,設(shè)計(jì)了兩個(gè)定位機(jī)構(gòu),搶噴人員只管閉著眼睛干活,推不動(dòng)后,封井器即可自動(dòng)對中。
專用小推車是搶噴裝置的井場搬運(yùn)工具??捎眯⊥栖嚾我庹{(diào)整卡瓦的方位和高度。
光套管頭搶噴原本是很困難的,而使用該裝置,多次井噴搶險(xiǎn)實(shí)踐中全部成功。