spe的外文翻译

SPE/IADC 148592 伊朗钻井的井喷控制作业 TMehran Makvandi, Islamic Azad University of Omidieh, Khalil Shahbazi, Petroleum University of Technology, Heaidar Bahmani, National Iranian Drilling Company 2011 年著作，SPE/IADC 钻井展览协会 这篇论文用来作为在 SPE/IADC 钻井展览协会上的报告书，该协会在阿曼首都马斯喀特于 2011 年 10 月 24 至 26 号举行。 这篇论文由 SPE/IADC 计划委员会选出作为展示，并且委员会要通过审评复查作者在文章中 提出的各信息的真实性。在没有经过石油工程师学会或者是国际钻探承包人协会审评之前 的文章都是可以由作者本人进行修改完善的，这些资料内容没有必要反应出在石油工程师 学会或国际钻探承包人协会工作的领导和职员的职位。没有石油工程师学会或者国际钻探 承包人协会的书面同意，那么任何以个人名义的电子复印，散布销售，或者收藏这篇文章 的任意部分内容都是被禁止的。许可翻印已出版的论文也是被限制在不超过一篇文章的 300 字，插图可能不被允许复印，并且要求复印的论文必须有 SPE/IADC 版权的鲜明认可。 摘要 井控是钻探石油或天然气藏作业中一项关键的任务。它影响到了整个钻井过程的完成 成本，并且在某些情况下会导致死亡和对环境的巨大危害。 2010 年，在伊朗国家西部的其中一口井，在 615 米深处钻进 的井眼尺寸的过程412 中发生井喷。整个钻机着火，由于极高的温度，井架底座和井口装置都被桅杆、钻台、顶 部驱动和绞车所埋盖。在井口的温度估计达到了几乎 950，周围压力约 900 磅。这些都 将增加压井作业的困难，在井口周围地区渗漏的气体也将使人员操作变得困难。 两种并行的方法被用来控制井口。它们包括关井、顶部压井和救援井（底部压井） 。随 着密切观察的过程和精确的仪器的运用，使得顶部压井技术得以实现，并且这口井被控制 住，而这些仅用了 38 天，一个令人难以置信的时间段。在这次作业中，一个最主要的问题 就是井口周围大量碎屑的移除。 在本文中，将要提到在这 38 天中，井控作业中的详细步骤，其中包括工程设计的方法， 该地区的施工准备，碎屑的清除，穿刺物和烟囱的运用，并提出了利用救援井作为一个开 发井的方法。 前言 在石油工业钻井作业中，最易发的井喷事故能够伤害危及群众，在设备损 失上花费数百万美元和数百万的环境破坏及随后的诉讼。政府环境与安全政策 要求经营公司和钻井承包商人员要进行井控作业的严格训练，以备当井喷发生 时能够迅速发现并作出行动。当井内压力失去控制，为了避免井喷导致严重的 后果，必须及时采取相关措施。否则这些后果可能包括： 危害人类生命 钻机设备损失 储层流体损害 破坏环境 井口再次被控制所需巨大花费 由于这些原因，理解井控的原理和熟悉用来防止井喷的设备就变得尤为重 要。每一家经营公司都将有一个策略来应付处理压力控制问题。这些政策将包 括工作人员的平台培训，防喷器设备的定期检测，防喷器试压钻进和处理井涌 和井喷的标准程序。 在井控中一个最基本的技能就是识别井涌的发生。井队人员必须时刻警惕 以识别出井涌的迹象，并立即采取行动，使井重新得到控制。 井涌的严重程度（流入井眼的钻井液量）取决于几个因素，包括地层类型； 压力；和流体性质。形成的渗透率和孔隙度越高，潜在严重井涌的危害越大 （砂岩被认为是比页岩更危险） 。负压差越大（地层压力相对井筒压力） ，形成 的流体就越容易进入井筒，特别是如果在伴有高孔隙度和渗透率。 以往的经验表明，大约 90%的井喷发生在压力正常的浅井。为了控制一口 溢流的井，有多种方法，包括用适当的钻井液压井，用水泥关井，安装井口， 动态压井，钻救援井等等。在本文中，将要给出在伊朗一口井喷的井的细节资 料。在这个事故中，有四名钻井工作人员丧失，钻机被摧毁，碳氢化合物燃烧 了 38 天，并且该地区丰富的资源环境被破坏。 压井方法 如今普遍使用的井底压力压住方法有三种： 司钻法 等待加重法（也称为工程师法） 边循环边加重压井法 这些方法在原理上都是非常相似的，唯一不同的是考虑到压井泥浆泵入。 在司钻法中，压井被分为两次循环。在第一次循环周中，用原密度钻井液循环， 排除环空中已被地层流体污染的钻井液，但并不改变循环泥浆重量；一旦井涌 发生，循环泥浆加重，并且在第二循环周中将压井液泵入井内。 等待加重法同时实现了这些操作，在开始压井之前先配置好压井钻井液， 然后将配制好的压井液直接泵入井内，在一个循环周将溢流排除。 在边循环边加重压井法中，兼顾采用了以上两种方法。一边加重钻井液， 一 边即把加重的钻井液泵入井内进行循环。 领域的研究 这个领域的研究是在 1923 年被发现的。坐落在伊朗国家的西部（图 1） 。 这是伊朗核伊拉克之间的共有领域。在伊朗部分油藏含有大量的可回收油，估 计已经有 692 百万桶。而且，在这个领域还有一些大量天然气的油田气顶驱。 此外，在伊朗部分油层已经钻打了 28 口井。 图 1.井和区域的坐落位置 图注：NIOC:伊朗国家石油公司 钻探井的目的是基于归属于伊朗国家石油公司的油藏工程研究的要求，以 便为了识别判断储层构造和保护东部领域的资源。此外，钻探井的另一方面是 为了确定储层特征和改进联合煤气公司。 井的特性 这口井开发在一个相对海平面海波 192 米处。转盘的相对海拨是 201.2 米。 相对转盘的总深度估计为 1201.2 米。图 2 显示了该区域储层的地层图和图 3 显 示了联合煤气公司的图示地区。实际井和规划井的简要对比在图 4 中显示。表 1 给出了岩性和地层厚度。此外，表 2 显示了规划井的套管尺寸和设置深度。85 尺寸的表层套管被下入在 145 米处和 的中间套管被安装在 556 米处。在831 2010 年 5 月 29 日，当在 615 米深处钻进 尺寸的套管时，观察使完全没有42 循环。这就导致了井内的钻井液面降低，结果，井涌发生。控制井涌失败导致 了井喷，以及钻机和井身着火。 图 2.该区域储层地层图 图注：Surface Coordinates:曲面坐标； GLE:海波高度； RTE:转盘标高； Loc:定位 图 3.联合煤气公司的地区示意图 图注：UGC:联合煤气公司 图 4.实际井与规划井的简要对比图（左：规划井；右：实际井） 图注：Bit Depth：钻头深度； TD：实际井深； GS：气显示； CR：压缩比 表 1：岩性和地层厚度 构造深度 构造 地面 深度 表层 表层 表层 G 层（5-7） -267 468.2 G 层 4 -572 773.2 G 层 3 -612 813.2 G 层 2 -697 898.2 盖岩 -717 918.2 灰岩 -747 948.2 白垩系 -802 1003.2 最终深度 -820 1021.2 构造 尺寸（英寸） 深度（米） 表层 851150 表 2：规划套管尺寸和深度 井控团队 指定井控团队的主要负责人后，这支小组就要深入这口井的地区。他们调 查了井口，防喷器，和地区的油气渗漏。经过多次会议之后，他们总结出同时 用以下两种方法来控制井喷： 1.关井或顶部压井 2.钻救援井或底部压井 第一个方法的操作性描述： 用科学的方法灭火 使用特殊设备压井 用顶部压井方法压井 第二个方法的操作性描述： 找到 24 井的确切路线来控制井喷，钻定向型的救援井是很有必要的，包 括井的地理位置，提供适当的钻井设备等等。 控制救援井的钻井作业。 用上述作业和做测试，及测量 24 井的鼓风和性能分析，来获得有关井喷 井的储层，最终决定高效能的压住井。 用常规的方法做出关井的决定。 第一次开始作业，顶升 NIDC-112 坐落于编号 24-A 位置的救援井之后，就 顶升 NIDC-57 坐落于编号 24-B 位置的救援井。然后，同样的方法准备用于坐落 在编号 24-C 位置的救援井。有必要提及的是，因为在井深 50 米处安装 尺851 寸的套管后，发现钻机下方的井中有气泡，所以钻井作业的 112 钻机停止。同 样的事情也发生在 57 钻机。因此，这两个钻机的造浆系统被放在 24 泥封井的 造壁井处，用来顶部压井作业。 压井任务分工和作业总结 考虑到实施顶部压井方法的任务分工，许多支持服务如注入水，水池建造 和相关案例被国际伊朗油田公司采取实施。在为期 10 天中，准备井喷控制和地 区清理方法。在向水池注入水储存之后，作业的第二期开始，在为期 17 天中， 用液压挖掘机和推土机清除钻机周围的废液和碎屑。 从发生这个事件后的 8 天期间，在建造的水池中大约储存了 140000 桶水和 管道设置在 77 公里的地区，该地区由于伊拉克和伊朗之间的战争有地雷存在。 此外，该区域 20 万平方米的土地是清除了地雷的，和 79000 立方米区域被围堵 和污染。 G 层 831753 盖层 59932 由于钻井的全部损坏和许多井周围的工具被火烧毁，油溢出导致严重的油 溢流和覆盖钻机整个区域的大火。利用重型钻井设备移出装备（双轴操纵）和 许多拖车把其他损坏的设备搬运到安全地方（图 5） 。 在接下来的阶段，在井口的东面有三个水泵。每一个泵都有吸入和排出部 分，包括 14“的管道和在任一泵入口存有 14“尺寸的闸阀。在安装泵的每一个阶 段，因为在井口的水平面相对于泵吸入的低，有必要在吸入部分用水填入（图 6） 。 图 5.从场所移出碎屑 图 6.安装抽水泵和相关线路 1 号管汇包括 11 个 6“尺寸的分支。每一个分支都有一个 6“尺寸的阀，包 括 4 个 3“尺寸的出口阀。3“尺寸的出口阀的每一个泵压量达到 2000 升/秒，8 巴的出口压力和 45 米的水平距离。这个管汇被安置在井口的南面（图 7） 。2 号 管汇包括 5 个 6“尺寸的分支。每一个分支都有一个 6“尺寸的阀，包括 4 个 2“ 尺寸的出口阀。这个管汇和 1 号管汇有着相同的泵压力，被安装在井口的西侧。 已知火势的高度，引起的烟雾致使看不到井，并无法接近，如此我们使用 了一个热成像仪来观察井周围的碎屑。然后，使用人力推车工具，经过多次尝 试后部分流油和部分井区被清理。在这个阶段中，许多钻井废屑包括 A 型框架 被移出。 随着清洁作业速度的提高和同时开始关井作业，2 和 3 号泥浆泵被拆除。 利用这两个泵，坐落在它们附近的可控硅房也被搬运出来。这样，就可以接触 到坠落在井西侧的绞车。 图 7.在井的西侧和南侧 1 号和 2 号管汇的建立 与此同时，井的西侧被加宽，井被开放和油自由流动，如此就可以估计持 续关井的可能性。做出决定，通过人力推车工具在井的出口安装一个直径 30“ 和长度 6.5 米的检漏器。虽然检漏器成功的安装，但在变化转移检漏器上方空 气中的火势上并没有相当大的改变。这表明检漏器的直径和/或长度不合适。因 此，要创造必要的改进；检漏器从井口中被拆卸（图 8） 。 图 8.在井口安装直径 30“的检漏器进行测试 为了增加清洁井周边烧毁的工具盒装备的机动力，利用北方钻井公司 118 钻机，这可以决定在井的西面清理一个新的线路。因此，考虑到在这个线路上 具有冷却系统的必要，把 尺寸的一个管线从 2 号管汇在南部的出口中移出831 到东南连接建造，用管汇 3 作为这个线路的尾端。作为第三个管汇的形成，新 一轮的清洗操作从井的东侧开始。在这个阶段中，在钻机前面的几个套管，平 台和 V 型门被搬放到一边。然后在第二个阶段检测中安装直径为 56“和长度为 7.5 米的检漏器来驱使火焰向上。但是，因为出口有大量的流油，这一阶段同样也 不能达到理想的结果。 在建立第三个冷却管汇后，通过着手转盘，绘制工作的电磁制动系统和许 多块钻机的清洁，下一阶段的清理得到结束。在这个阶段中，因为两个泵并不 能向三个出口泵一样泵入足够的水来冷却，导致作业被迫停止。为了解决这个 问题，决定在冷却系统的相关线路上进行改进和采取利用最佳的第三个管汇。 因此，所有管汇的连接被搁置和一个 尺寸的管线被分别连接到 3 号泵。831 重建阶段完成后，防喷器能够达到持续喷溅水和团队能够成功的移出绞车， 顶部驱动，和许多钻机，并且他们能够接近 24 号井的出口。 在最后一个清理阶段，通过三个出口管汇和几个防火保护，他们用最大压 力持续添加水，团队尽他们最大的努力去接近井口（大约 10 米） 。他们使用 4 个液压挖掘机和装载机又获取了许多子基地区域。 决定安装一个直径 56“尺寸和长度 11.8 米的检漏器。利用人力推车工具把 它安装在井的出口。通过检漏器它观察到，造成钻井液留在管路中即管线中残 存的油产生的静水压力阻碍了油气的全部出口，并致使油扩散到防喷器的周围， 导致了更大面积的火势（图 9） 。为了增加钻井液出井的流速，另一个直径为 42“尺寸的检漏器被投入使用。其结果与以往的检漏器是相似的。此外，在防喷 阀上不恰当的安装检漏器引起了火灾火焰的蔓延和在出口形成了不安全的区域。 然后，另一个直径 56“尺寸和长度 7 米的检漏器希望作为一个吸管被投入使用。 但是，这并不能很好的工作，并被搁置一边。 图 9.安装直径 56“尺寸和长度 11.8 米的检漏器 为了评估防喷器阀的状况，一个 尺寸的管线传送另一个锥形管线（辅859 助尾管） ，该管线以直径 的管线为尖端和以直径 13“的管线结尾，通过人力817 推车安装在井口。这个管线不能穿过防喷阀，如此被带了出来。一个直径 的轴环用来观察表示一个防喷阀被关闭的锥形管线（图 10） 。为了评估防210 喷阀的内部零件更加仔细，一个 尺寸的管线被使用。已经知道了防喷阀的859 尺寸，观察管线运行到防喷阀的 1.4 米，显示和随机试泵相关。 图 10.用辅助尾管检测防喷阀的状况 在这么多努力下，团队决定使用顶部压井来控制井。各种试图实现顶部压 井方法的细节在其他地方给出。 结论和建议 24 号井的井喷控制在许多方面上有了独特的特点。井上的钻机破坏和着火， 区域并存在了一些地雷致使井控操作困难。缺乏足够的地质资料和反应速度的 失败和关键人员的决定时间是导致这次井喷的主要原因。当钻进到 615 米深处， 由于钻井液的完全损失，使静液压力大幅度降低，这将导致储层流体在井筒中 流动和井里着火。 与其他石油公司大力合作，作为国际伊朗石油公司的分支的 NIDC 井控团队 利用他们宝贵的经验来清理区域，移除碎屑，安装管道，和提供后勤工作来保 障井在他们的控制之下和防止井喷。 为了减少这类事件的发生，建议更新地质数据（通过使用三维地震活动， 等等） ，和在更新地质数据基础上提出钻探计划。此外，利用主用专业人员在钻 井作业中的