油井是石油工业的命根子,石油、天然气都是从一口一口井里开采出来的。在钻井、采油和井下作业过程中,存在着多种多样的泄漏问题,如井喷、井漏、地层水窜等。
钻井是一项高投入、高风险的工作,由于地下情况复杂多变,地层的松软、裂缝、溶洞、高压等复杂因素,随时有可能发生井漏、井涌、井喷等现象,给钻井带来困难,甚至造成事故,导致钻井报废。
一、井喷
在钻井过程中,一旦钻遇油气层,地层压力突然升高,由于操作失误、人为破坏等原因,多次发生井口失控井喷事故。
油气井井喷是石油工业中损失巨大的灾难性事故。井喷轻则伤害地层,重则造成价值几百万元的井报废,并污染周围环境,危及人民生命安全。由于油气易燃易爆,井喷以后发生着火、爆炸的可能性很大。据1987~1989年的统计,我国共发生钻井井喷失控事故123起,有78口造成火灾,烧毁钻机59台,死5人,伤41人。
以往处理井喷事故主要靠“人海战术”,物力消耗巨大,而成功率低,有的井喷长达几天或者十几天。70年代,四川一口气井失控着火,参加抢险的人数多达上千人,不仅效率低下,而且极不安全。
常规抢喷办法是:先拆下损坏的大四通、阀门,再换上新的,再对螺丝,把紧,最后向井中注入加重泥浆,即在泥浆中加入重晶石、石粉等颗粒,压住井喷。为了保险起见,常常使用水泥浆压井,但这样将导致井报废。抢险过程一般都需要2~3h以上。拖延时间越长,着火爆炸的可能性越大,造成的资源和能量损失也越大。
对付套管头以下破坏的井喷就更加困难,如胜利油田垦24-3井,因井口阀门被盗割而造成井喷,就被迫敞喷,直到地下压力丧失。
井喷可以说是石油工业压力最高、泄漏量最大、制服最难的一种泄漏,其堵漏技术值得其它专业借鉴。抢喷常用的装备和工具主要有下面几种:
1.防喷器
石油钻井设备都配有防喷设备,其中环形防喷器是关键设备。一旦发生溢流、井喷时,能够迅速封闭管柱与井口间的环形空间,阻止井喷。
典型的防喷器是锥形胶芯环形防喷器,主要由胶芯、活塞、壳体、支持筒、防尘圈和顶盖等组成。它靠液压驱动活塞,挤压胶芯,胶芯在顶盖的限制下挤出橡胶而完成封井。
在打开油气层前,要按规定对封井器进行试压(35MPa,憋压35min),以确保井喷时封井万无一失。
2000年2月,大港油田新西39—9井由于人为破坏发生井喷,开始时注入麻绳、胶皮、钢筋等物,但由于井口裂缝太大,封堵失败。后利用井口大法兰,安装封井器,制服了井喷。
2.HK—3型油气井抢喷装置
胜利油田河口采油厂发明了一种油气井抢喷装置(ZL96227348.1),见图6-1。
把我国的制服井喷技术提高到了一个新的水平。它的结构简单,不用
机械动力,用人少,占地少,无火灾危险。
使用该抢喷装置,抢喷人员不超过15人,在1h内就可完成抢喷任务。
该抢喷装置解决了生根、定位、密封、拆除废旧井口等技术关键,
主要由抢喷支架、全封封井器、半封封井器、拆卸爪、套管支架、
专用小推车等部分组成。
生根靠下卡瓦(共有8块瓦块)卡在原井口套管节箍或短节上,使装置有了牢固的立足点;然后通过旋转、加压、对中等动作,将封井器安装在井口上紧固;最后关闭封井器,完成抢喷工作。
由于井喷时噪音大,视线不清,操作非常困难,以封井器对中井口和穿井口螺丝最困难。为了方便操作,设计了两个定位机构,抢喷人员只管闭着眼睛干活,推不动后,封井器即可自动对中。
专用小推车是抢喷装置的井场搬运工具。可用小推车任意调整卡瓦的方位和高度。
光套管头抢喷原本是很困难的,而使用该装置,多次井喷抢险实践中全部成功。