油井是石油工業的命根子,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。
鉆井是一項高投入、高風險的工作,由于地下情況復雜多變,地層的松軟、裂縫、溶洞、高壓等復雜因素,隨時有可能發生井漏、井涌、井噴等現象,給鉆井帶來困難,甚至造成事故,導致鉆井報廢。
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,多次發生井口失控井噴事故。
油氣井井噴是石油工業中損失巨大的災難性事故。井噴輕則傷害地層,重則造成價值幾百萬元的井報廢,并污染周圍環境,危及人民生命安全。由于油氣易燃易爆,井噴以后發生著火、爆炸的可能性很大。據1987~1989年的統計,我國共發生鉆井井噴失控事故123起,有78口造成火災,燒毀鉆機59臺,死5人,傷41人。
以往處理井噴事故主要靠“人海戰術”,物力消耗巨大,而成功率低,有的井噴長達幾天或者十幾天。70年代,四川一口氣井失控著火,參加搶險的人數多達上千人,不僅效率低下,而且極不安全。
常規搶噴辦法是:先拆下損壞的大四通、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。為了保險起見,常常使用水泥漿壓井,但這樣將導致井報廢。搶險過程一般都需要2~3h以上。拖延時間越長,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壓力最高、泄漏量最大、制服最難的一種泄漏,其堵漏技術值得其它專業借鑒。搶噴常用的裝備和工具主要有下面幾種:
1.防噴器
石油鉆井設備都配有防噴設備,其中環形防噴器是關鍵設備。一旦發生溢流、井噴時,能夠迅速封閉管柱與井口間的環形空間,阻止井噴。
典型的防噴器是錐形膠芯環形防噴器,主要由膠芯、活塞、殼體、支持筒、防塵圈和頂蓋等組成。它靠液壓驅動活塞,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,要按規定對封井器進行試壓(35MPa,憋壓35min),以確保井噴時封井萬無一失。
2000年2月,大港油田新西39—9井由于人為破壞發生井噴,開始時注入麻繩、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提高到了一個新的水平。它的結構簡單,不用
機械動力,用人少,占地少,無火災危險。
使用該搶噴裝置,搶噴人員不超過15人,在1h內就可完成搶噴任務。
該搶噴裝置解決了生根、定位、密封、拆除廢舊井口等技術關鍵,
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)卡在原井口套管節箍或短節上,使裝置有了牢固的立足點;然后通過旋轉、加壓、對中等動作,將封井器安裝在井口上緊固;最后關閉封井器,完成搶噴工作。
由于井噴時噪音大,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,設計了兩個定位機構,搶噴人員只管閉著眼睛干活,推不動后,封井器即可自動對中。
專用小推車是搶噴裝置的井場搬運工具。可用小推車任意調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,多次井噴搶險實踐中全部成功。