插旗杆事故原因分析及预防措施(张然).doc

“插旗杆”事故原因分析及预防措施摘要：挤水泥作业是现在普遍使用的封堵技术，具有多方面优点，但是该技术风险极大，如果措施不当就会酿成严重的水泥焊钻具事故，即俗称的“插旗杆”事故。近几年来，这类事故也偶有发生，为确保挤水泥作业的安全，有必要阐述造成该事故的原因及相对应的预防措施。关键字：挤水泥工艺、“插旗杆”事故、安全施工油田随着开采程度的加深，横向和纵向的层间矛盾越来越突出 ,挤水泥封堵技术已被普遍使用 ,挤水泥封堵工艺技术具有不改变套管通径、方法简单、施工费用低等优点，被广泛应用于封堵出水层、管外串槽、套管破漏及压裂串缝等油气田开发施工中。但根据以往施工情况来看，挤水泥封堵是一项工艺简单、风险极大的工艺措施，挤水泥作业的施工安全性不容忽视。“插旗杆”事故就是在实施挤水泥作业过程中，由于某种原因造成施工管柱被水泥固死在套管内的工程技术事故。虽然出现“插旗杆”事故的概率不是很高，可一但出现“插旗杆”事故，后果都很严重，轻者造成油（水）井转大修，延长修井周期；重者导致油（水）井报废，因此对挤水泥作业中“插旗杆”事故的原因进行分析，并针对性提出预防措施，对提高挤水泥作业施工成功率有着重要指导意义。1、常用的挤水泥工艺方法在石油钻井工业中常用的挤水泥工艺目前主要有利用井口装置关井挤水泥、用封隔器挤水泥和用水泥承留器挤水泥三种工艺方法。 （1）利用井口装置关井挤水泥 下光钻杆或油管到预计井深，泵入一定量的水泥浆，替钻井液，把管柱提出水泥面，循环出多余的水泥浆，然后关闭井口（可以关防喷器，也可以应用采油树的锥挂关闭井口），从管柱水眼内挤入一定量的钻井液，达到把水泥浆挤入地层封隔油气水层的目的（或达到堵炮眼、堵套管破损、堵尾管重叠段的目的）。 （2）用封隔器挤水泥 用钻杆或油管把封隔器下到预计井深，泵入一定量的水泥浆，替钻井液，把管柱提出水泥面，循环出多余的水泥浆，然后坐封封隔器，从管柱水眼内挤入一定量的钻井液。 （3）用水泥承留器挤水泥用钻杆或油管将水泥承留器下到挤水泥目的层顶部，（也可以用电缆把水泥承留器下到预计井深，点火坐封）从管柱水眼内直接挤水泥。其中，利用井口装置关井挤水泥方法是最常用的挤水泥方法，其优点是工序简单、施工成本低，但是存在水泥浆配制量难以合理确定、挤水泥浆量可控性差、井筒条件要求高、施工安全性差等缺点，存在“插旗杆”事故的风险最大。2、挤水泥的施工步骤（以利用井口装置关井挤水泥为例）安装合适的井口装置（采油树四通或者防喷器）；应用电缆射孔或油管输送法在预计的井段射孔；将光钻杆（或油管）下过射孔深度510m；循环一周，有条件的井可以把套管内的介质替换成清水；关闭井口，试挤一定量的液体，记录排量、压力、累计流量、和地层的吸入量，校和设计的水泥量；注前置液；注水泥浆；替后置液，替顶替液；打开回水闸门，起钻至水泥面以上100m；正循环或反循环，将多余的水泥浆循环出井筒，再循环半周；关井口，从管柱水眼（或环空）挤顶替液；当挤到所需要的压力时蹩压候凝，水泥凝固后起钻；接钻头下钻，钻水泥塞；水泥塞钻穿后，试压检验堵孔效果，达到试压标准后结束挤水泥作业。3、挤水泥作业出现“插旗杆”事故原因分析（1）施工设计不合理。水泥浆稠化时间设计不合理。水泥浆稠化时间过短会致使在施工过程中水泥浆就已经稠化，造成“插旗杆”事故。工序设计考虑不周。未设计对上部套管及对挤水泥管柱的密封性进行试压检验的工序，形成“短路”造成“插旗杆”事故。施工管柱设计不合理。在小直径套管中，若钻（油）套间隙量过小，在上提钻杆（油管）时，钻杆（油管）接箍部位在套管内产生抽汲效应，水泥浆随钻杆（油管）一同上移，造成实际水泥浆面远远高于关井候凝期间的油管安全深度，如果钻（油）套间隙量小再加上斜井钻杆（油管）贴边的影响，会使反洗井效果变差，这些都为“插旗杆”事故的形成埋下了严重隐患。（2）现场施工质量把关不严。挤水泥前洗井不彻底。如果洗井不彻底，井温过高和矿化度过高都会使水泥浆初凝时间缩短，水泥浆提前凝固造成“插旗杆”事故。未检查套管和钻杆（油管）密封性。挤水泥施工前对套管和钻杆（油管）密封性进行检验的目的是及时发现钻杆（油管）、套管破漏点，如果检验结果不准确，钻杆（油管）、套管存在的漏失问题没能及时发现，在挤水泥过程中可能出现水泥浆上窜或“短路”现象，易形成“插旗杆”事故。施工用水矿化度高使水泥浆初凝时间缩短，水泥浆提前凝固造成“插旗杆”事故。现场造成施工用水矿化度升高的多数原因是：循环罐内或拉清水的罐车内原本存有的高矿化度污水没能排净，造成施工用水被污染。未按设计要求进行反洗井或反洗井不彻底。充分、有效的反洗井能及时排除因计量不准、井筒液柱不平衡等因素造成的“过顶”，从而排除事故隐患，大大提高施工的安全性。在所有“插旗杆”事故中，由于现场未按设计要求进行反洗井所造成的占比例较高，约20%。顶替量计量严重失准，导致“过顶”。顶替量是否准确不仅影响挤水泥封堵效果，还影响到挤水泥施工的安全，如果施工过程中因某环节把关不严，造成实际顶替量比设计顶替量超出较多即“过顶”，就可能导致“插旗杆”事故的发生。在所有“插旗杆”事故中，由于“过顶”原因造成的占比例最高，约30%。挤水泥管柱下入深度与设计要求严重不符。由于管柱下深不准，致使实际水泥浆面和候凝期间管柱安全深度错误，为事故发生造成隐患。关井候凝期间井口密封不严。绝大多数挤水泥作业都是带压关井候凝，井口压力一般较高，如果在候凝初期井口剌漏又没有及时发现，挤入地层的水泥浆外吐，井筒水泥浆面上移，极易形成“插旗杆”事故。以上是对诸多“插旗杆”事故的原因进行综合分析得出的结论，有的事故是单一因素（环节）造成的，有的却是多个因素（环节）共同作用的结果。4、预防措施（1）对于压井后进行挤水泥施工的油水井一定要对压井液进行实验鉴别 ,了解其化学成份 ,看是否对水泥浆的初凝时间有影响。尤其是密度高于1.20 g/cm3的压井液 ,其主要成分是氯化钙。能将水泥浆凝固时间大大缩短。在20 加入1 %2 %的氯化钙可使初凝时间缩短1/ 31/ 2。（2）正确选择挤水泥工艺方法。根据地质要求、封堵性质、井筒状况等多方面因素综合考虑， 选择合适的挤水泥工艺方法。（3）工序设计要考虑周密。要进行套管试压、找漏；要对挤水泥管柱的密封性进行检验；具备反洗井条件的应设计反洗井工序。（4）准确计算顶替量。顶替量是挤水泥施工设计中一项重要的参数，它是否准确不仅影响挤水泥封堵效果，还影响到挤水泥施工的安全，易导致钻杆（油管）和钻（油）套环空存在压力差，结果出现溢流，往往导致挤水泥失败，所以必须保证顶替量计算准确。（5）合理设计挤水泥管柱。构成挤水泥管柱的钻杆（油管）的规格，应与相应井段油层套管的规格相匹配，以保证钻杆（油管）与套管之间的环形通道畅通，避免上提钻杆（油管）时产生抽汲效应。（6）水泥浆性能应满足安全施工的需要。水泥浆稠化时间是指在模拟井眼温度和压力的条件下保持可泵流体状态的时间。通常情况下，稠化时间大约比初凝时间提前1520min。施工时间设计一般要求：从配水泥浆开始到挤入工序结束的时间应小于水泥浆初凝时间的70%。因此必须通过合理选择水泥和设计水泥浆配方，使其稠化和初凝时间在不影响封堵效果的前提下满足施工安全的需要。并且配水泥浆前要进行模拟试验。取井眼中的液体作为介质 ,加入适量的缓凝剂，配成一定密度的水泥浆，并模拟地层压力和温度进行初凝和稠化时间的确定。（7）水泥浆前后都应泵入适量的隔离液（清水），有效地隔离水泥浆与套管中的液体，防止互相污染。必要时，可做管内介质与水泥的污染实验。以防止影响水泥浆稠化时间造成水泥浆提前稠化，进而出现“插旗杆”事故（8）候凝期间管柱最底端位置必须安全。一般情况下，候凝期间井下管柱最底端距水泥浆面应在50m以上；如封堵层上部有射开层或套管破漏段，则管柱应上提至射开层或套管破漏段上部30m以上。（9）现场施工时要严把施工质量关。在施工时要对各个可能造成事故的原因要有充分考虑，及时消除各种隐患，各种环节达到要求后才能进行施工。（10）施工各环节都应把好时间关，各工序都应引起高度重视，严密组织。施工前由负责人召集全体人员 ( 包括水泥车司机) 开会，将施工过程作一交底，分工明确，各负其责，并讲清某一环节出现问题所带来的后果及应采取的应急措施。施工过程中必须有专业技术干部现场指导，以使发生意外时能及时、准确处理，减少经济损失。5、结论在目前应用较多的利用井口装置关井挤水泥、用封隔器挤水泥和用水泥承留器挤水泥三种工艺方法中，利用井口装置关井挤水泥工艺存在“插旗杆”事故的风险最大。造成“插旗杆”事故的原因是多方面的，既有施工设计不合理的因素，也有施工过程中把关不严的因素，有的是单一因素（环节）造成的，也有是多个因素（环节）共同作用的结果。实践证明，只要我们采取积极的