储气库修井与井控培训课件.ppt

1 大港储气库分公司 储气库修井与井控培训 2 目录一 井身结构二 生产管柱与井下工具二 储气库修井三 井控与井控设备 3 一 井身结构 4 完井方式储气库井身采取三开井方式完井 即表套 20 技术套管 10 生产套管 7 组合 并采用优质油井水泥固井 返高到地面 5 6 7 仅作参考 8 二 生产管柱与井下工具 9 生产管柱为了保证储气库注采气生产 排水生产以及进行观察井观察的井下管柱 工具的串 注采井通常由油管 井下安全阀 封隔器 滑套等组成 排水井主要由油管 泵杆 泵组成 观察井主要由油管柱组成 封堵井没有井下管柱 其井身结构实际就是钻井套管结构和注入水泥塞 10 1 注采井 1 注采井获取经过a 经地质部门或专业公司确定区块和井眼位置b 经专业部门或专业公司确定钻井设计和试油设计c 钻井d 试油完井e 交付生产单位使用 11 1 注采井 2 井下组成储气库注采井井下工具通常组成为 油管 油管短节 流动接头 循环滑套 封隔器 井下安全阀 坐落接头 变扣接头 震击器 射孔抢组成 毛细管压力监测井中 井下工具还包括毛细管传压筒 附属传压毛细钢管 a 油管和油管短节处在油层套管内的不锈钢管 是油水气上升至地面井口的通道 上端通过油管挂连接采油树 要求储气库油管要求为气密封 执行API标准 承压 耐腐蚀常见油管英文缩写含义 API 美国石油协会 NU 不加厚 EU 外加厚 SI 国际单位制 IJ 整体接头 12 2 工具配套 井下安全阀是确保注气井安全生产的重要设备 通过地面液压控制其开关 推荐选用油管起下自平衡式安全阀 注气和采气时井筒内温度场和压力场的变化会引起管柱的长度变化 对管柱施加外力 配备膨胀伸缩管具有自由伸缩的功能 可以有效吸收管柱的变形 增加管柱的安全性 延长管柱的使用寿命 循环滑套是用来连通油套环空的工具 推荐选用钢丝作业开关式滑套 封隔油套环空 一来保护油套管 二来与安全阀配合使用 实现安全控制 推荐液压座封封隔器 实现测试功能 13 1 注采井 b 滑套滑套 滑套有很多种 有通过环空或者油管内打压开关的 有机械开关式的 有液压管线开关式的 还有投球开关的 就是井下的一个开关阀 通过打开关闭连通油管和环空 其作用是用于作业时进行循环洗井 生产时关闭 确保油套环空分隔 储气库使用滑套为钢丝开关的方式 14 1 注采井 c 井下安全阀 重点 详见 注采设备培训 井下安全阀 15 1 注采井 d 伸缩接头在封隔器之上 安装伸缩接头 可以调整油管应力 避免以外封隔器解封 e 坐落接头和堵塞器连接在封隔器之下和滑套以上的工具 其作用是进行试压 座封 16 1 注采井 f 封隔器封隔器作用 1 密封油套环形空间 保护套管内壁和油管外壁 2 固定井下管柱 类型储气库所使用的封隔器主要包括 永久性封隔器和可回收封隔器 目前逐渐使用可回收封隔器取代永久性封隔器 17 2 封堵井和观察井 封堵将原有井筒处理干净后 对已经使用储层实施水泥挤注 挤注后对套管柱注灰 根据现有标准 上返注灰到距离井口800米 封堵井井身较为简单 包括水泥 套管和封隔器 插管桥赛 观察井 这里指的是老井改建观察井 观察井包括两类 第一类监测储层 比如板896和板848 第二类为监测盖层 比如板901 1井 观察井井筒内通常有油管柱 但一般没有井下工具 油管柱可以没有气密封 因此日常监测包括油压和套压 18 二 储气库修井 19 储气库修井一切为使油气井处于良好状态与保持正常工作的维护 修理作业和一系列增产技术改造措施 以及为了达到某种特殊工程技术目的所采取的特殊手段等 均可称为修井 实际上修井就是修理井身 完善井身 用以达到安全运行目的 20 1 修井机修井机是修井和井下作业施工中最基本 最主要的动力来源 按其运行结构分为履带式和轮胎式两种形式 通常情况下 履带式适合于小修井作业 例如储气库进行排水井检泵可以使用 而对储气库注采井和多数封堵 检泵而言 通常使用轮胎式修井机 因为对于储气库而言 与油田的油井不同 即便是排水井 但也可能因为气窜导致需要进行应急 这种情况下履带式就不实用了 1 修井主要设备 根据井控规则 使用修井机必须在计算井下负荷后才能确定 油田使用时 最大负荷不能超过修井机允许工作负荷的80 21 井架井架是支撑吊升系统的构件 常用的井架可分为固定式井架和车载式井架两种 在储气库修井作业施工中 经常使用车载式井架 有时候 排水井进行检泵的过程也可以使用固定式 天车和游动滑车天车和游动滑车是吊升系统的两个部件 通过纲丝绳的反复上下穿绕把它们连成一个定 动滑轮组合 大钩大钩是修井机游动系统的主要设备之一 它的作用是悬挂水龙头并通过吊环 吊卡悬挂钻柱 套管柱 油管柱 并完成修井作业及其他辅助施工 2 井架 天车 游动滑车 大钩 22 3 水龙头 水龙头是修井机旋转系统的一个部件 它上部悬挂在大钩上 下部通过方钻杆与钻柱相连接 在循环修井工作液的同时悬挂钻柱 并保证钻柱旋转 4 转盘 转盘是储气库各类井大修施工中使用的设备 修井时用修井机发动机为主动力 带动转盘转动 转盘则驱动钻具转动 用来进行钻 磨 铣 套等作业 完成钻水泥塞 侧钻 磨铣鱼顶及倒扣 套铣 切割管柱等施工 5 泥浆泵 在大修和井下作业施工过程中 泥浆泵主要用于循环修井工作液 完成冲洗井底 冲洗鱼顶等项作业施工 一般有条件的井场可配备电驱动泥浆泵 无电源情况下 配备柴油机驱动的泥浆泵 通常储气库修井中 在大修作业 如打捞 磨洗等作业中必须使用 23 6 钢丝绳 吊环 吊卡钢丝绳钢丝绳的另外用途 是用于井架绷绳 固定稳定井架 使井架能承载井下作业管柱负荷 钢丝绳在井下作业施工中还用于牵引拖拉起吊设备时的承力 承重绳套 吊环吊环是起下钻管柱时连接大钩与吊卡用的专用提升用具 吊卡吊卡是用来卡住并起吊油管 钻杆 套管等的专用工具 在起下管柱时 用双吊环将吊卡悬吊在游车大钩上 吊卡再将油管 钻杆 套管等卡住 便可进行起下作业 24 25 1 施工准备出设计 地质方案设计 工艺设计 施工设计 作业方案 井场调查及搬迁 接井 搬迁 井场布置 用电协调 拆除地面安全控制系统 连接地面管线 立井架 吊装井口房 安装井口控制装置 防喷器 2 注采井修井主要工序 2 开工验收验收按如下顺序进行 1 提升系统2 循环系统3 电路和用电器4 锅炉5 压力容器6 其它项目 安全警戒 劳保佩戴 灭火器 施工安全距离等 设计实例 库2 2井修井 26 3 起下管柱起下管柱是指用吊升系统将井内的管柱提出井口 逐根卸下放在油管桥上 经过清洗 丈量 重新组配和更换下井工具后 再逐根下入井内的过程 一般情况是 储气库排水井的油管柱经专业公司检查后才能够下井 注采井有关必须经过专业公司检测 能够修复的才可以下入井下 否则必须使用新的管柱 以保证气密封 油管必须为经检测合格或者新购入并有合格证的油管 下井油管必须用油管规通过 井下工具必须由专业公司上扣试压合格 下井油管上扣必须由专业公司实施 同时 上扣扭矩必须在合理扭矩范围内 起下油管柱必须保证洗压井才能进行 2 注采井修井主要工序 起油管 压井 拆采气树 安装防喷器 提油管挂 起油管和井下管柱 注意 每起出10 20根油管向井内灌一次压井工作液 防止井内压井工作液液面降低发生井喷 下油管 由专业液压钳公司对油管进行上扣 27 几个基本概念压井是将具有一定性能和数量的液体泵入井内 依靠泵入液体的液柱压力相对平衡地层压力 使地层中的流体在一定时间内不能流入井筒 以便完成某项作业施工 替喷是用具有一定性能的流体将井内的压井工作液置换出来 并使气井 排水井恢复产能的过程 洗井是在地面向井筒内打入具有一定性质的洗井工作液 通过循环的方式脱气 将井筒内的天然气脱出 同时带出井筒中的结蜡 死油 铁锈 杂质等脏物 洗井是井下作业施工的一项经常项目 储气库所有井施工必须进行洗井 正洗井洗井工作液从油管打入 从油套环空返出 储气库注采井只能使用正洗井的方式 这是因为井下都下入了封隔器 从套管是不能进行洗井的 反洗井为保护油层 当管柱结构允许时 更应采取正洗井 严重漏失井采取有效堵漏措施后 再进行洗井施工 2 注采井修井主要工序 28 4 通井用规定外径和长度的柱状规 下井直接检查套管内径和深度的作业施工 叫做套管通井 套管通井施工一般在新井射孔 老井转抽 转电泵 套变井和大修井施工前进行 通井的目的是用通井规来检验井筒是否畅通 为下步施工做准备 通井常用的工具是通井规和铅模 2 注采井修井主要工序 5 刮削套管刮削是下入带有套管刮削器的管柱 刮削套管内壁 清除套管内壁上的水泥 硬蜡 盐垢及炮眼毛刺等杂物的作业 套管刮削的目的是使套管内壁光滑畅通 为顺利下入其它下井工具清除障碍 此外 在座封封隔器时 必须进行套管刮削 29 6 气举和液氮排液气举气举是使用高压气体压缩机向井内打入高压气体 用高压气体置换井筒内液体的施工方法 储气库采气期期末可以采用这种方式 气举的目的是大幅度降低井底的回压 使地层中的流体流入井筒 液氮排液是一种安全的气举施工 是使用专用的液氮车将低压液氮转换成高压液氮 并使高压液氮蒸发注入井中 替出井内的液体 2 注采井修井主要工序 库2 2井修井总结 附件 30 1 排水井生产储气库排水井均采用有杆泵生产 排水井生产过程的特点是 1 供液不足 排水井出现供液不足后 就会造成干磨泵杆的情况 最终导致泵杆损坏 油管磨穿等情况 因此日常监测液面和示功图很重要 2 井下工具质量和作业质量不合格造成偏磨偏磨导致卡泵 油管磨穿等 根据实际生产统计 因偏磨造成的检泵占全部排水作业的87 说明偏磨的影响比较大 3 排水井检泵 3 纯水生产加重泵杆油管及井下工具的偏磨 排水井和采油井不同 排水井生产中主要是水 实际生产表明 排水井井下工具 泵杆等缺少产出油润滑往往加速了磨损 由于排水井磨损较快 其检泵周期难以确定 根据摸索 通常检泵周期为4个月 最多12个月 31 2 排水井主要井下工具抽油机有杆泵采油是将抽油机悬点的往复运动通过抽油杆传递给抽油泵 抽油泵活塞上下运动带出井内液体的采油方式 1 抽油泵 抽油泵是有杆泵机械采油的关键井下设备 按结构可分为管式泵和杆式泵两种 2 抽油杆抽油杆是将抽油机的动力和运动传递给抽油泵进行抽汲的部件 可分为 光杆 抽油杆 含加重杆 及接箍几部分 3 排水井检泵 32 3 检泵作业主要工序1 压井2 起抽油杆柱装有脱接器的井 起第一根抽油杆时要缓慢上提 以保证脱接器顺利脱开 装有开泄器的井 当开泄器接近泄油器时也要缓慢上提 以保证顺利打开泄油器 上提抽油杆柱遇阻时 不能盲目硬拨 应查清原因制定措施后再进行处理 3 起管柱起管柱要平稳操作 管柱有上顶显示时应装有加压装置 起管柱做到不碰 不刮 不掉 4 通井5 探砂面 冲砂冲砂是向井内高速注入液体 靠水力作用将井底沉砂冲散 利用液流循环上返的携带能力 将冲散的砂子带到地面的施工 探砂面施工可以用两种管柱来完成 一种是加深原井管柱探砂面 一种是起出原井管柱下入探砂面管柱探砂面 冲砂的方式有三种 有正冲砂 反冲砂和正反冲砂 6 配管柱7 下管柱8 下抽油杆柱9 试抽交井 3 排水井检泵 33 如果井的使用年限过长 且套损严重而无法修复 或者出现其他影响储气库自身安全或周边安全的隐患时 需要采取工程报废 进行封堵 封堵主要采取水泥浆封固永久报废工艺技术 水泥浆封固永久报废就是利用水泥浆对射孔井段 错断 破裂部位挤注封堵 达到永久封固报废的目的 4 封堵作业 2020 3 15 34 可编辑 35 1 工艺要求封堵施工应达到以下工艺要求 1 井内无落物 一般是指在储气层底界以上无落物 油层底界以下可有少许各类 杆类及小件落物 基本不影响水泥浆的挤注封固效果 但严格来说 特别是从2006年以后 更注重彻底对井筒的处理 2 水泥浆封固高度应在距离井口水平800m 也有封堵到井口的情况 目前大港储气库的要求为留出800m的余量 3 候凝72h后 探塞并试压检验 试压15MPa 稳压30min 压力降不超过0 5MPa为合格 4 现有储层必须挤注 确保封堵井安全 4 封堵作业 36 1 封堵工序1 压井 如果压井不通 则要采取热洗井 洗井液温度60 70 洗井2 3周 压井 储层压力必须获得准确 通常可以由三四个方式获得 毛细管压力监测数据 井口压力折算 实测地层静压 排水井或观察井测取井液面 2 试提 起原井管柱试提油管柱 悬重不超过原井管柱悬重100K 正常后起出原井管柱 3 打印核实套损状况 鱼顶状况 深度 4 处理卡阻部位的落物下击或磨铣套损部位落物 让出套损部位2 4m 5 整形扩径选用梨形或锥形铣鞋 平底磨鞋等进行整形扩径 6 打捞打捞处理套损部位以下落物 7 通井用通井规或铅模通井至人工井底 或至少通至油层底界以下5m 通井规或铅模外径应比下井工具大1 2m 8 刮削特别注意要对封隔器位置进行通径刮削 9 封堵 4 封堵作业 37 三 井控与井控设备 38 1 基本概念 1 井侵在进行井筒作业时 当地层压力大于井底压力时地层中的流体 油气水 就会侵入井筒 我们称其为井侵 包括气侵 油侵等 2 溢流在井筒作业时 当井侵发生后井口返出的压井液比泵入的多 停泵后井口压井液有外溢现象 这种现象就我们称其为溢流 3 井涌严重的溢流使井内的压井液涌出井口 通常称为井涌 4 井喷在井筒作业时 地层流体无控制地进入井筒内 使井内压井液喷出井口就是井喷 从井喷地层无控制地流入其他地层称作地下井喷 5 井喷失控井喷发生后无法用常规方法控制井口而出现敞喷的现象为井喷失控 井喷失控往往造成大量人员伤亡和财产损失 同时又污染了周围的环境 破环地下油气资源 伤害油气层 造成不良的社会影响 39 1 基本概念 6 井喷着火井喷失控后 由于喷出物中含有大量天然气 如果现场存在火源 导致天然气着火 这种现象称为井喷着火 这是井下作业中恶性事故 往往会导致巨大经济损失 7 井控 WellControl 也叫井涌控制 KickControl 或压力控制 PressureControl 指采取一定的方法控制住地层孔隙压力 基本上保持井内压力平衡 保证井内施工顺利进行 人们根据井口油气流出的规模和采取的控制方法之不同 把井控分为三级 即初级井控 二级井控和三级井控 8 初级井控 一级井控 依靠适当的压井液密度来控制住井底压力使得没有地层流体侵入井内 井口油气流出量为零 自然也无溢流产生 初级井控要求我们在进行施工时 首先要考虑配制合适的压井液 确保井内液柱压力能够平衡甚至大于井底地层压力 保证井口敞开时安全施工 40 1 基本概念 9 二级井控指依靠井内正在使用中的压井液密度不能控制住地层孔隙压力 因此井内压力失衡 地层流体侵入井内 出现井涌 地面出现溢流 这时要依靠地面设备和适当的井控技术排除气侵压井液 处理掉井涌 恢复井内压力平衡 使之重新达到初级井控状态 二级井控的实质是采用适当的井控技术即压井方法 重新建立井内压力平衡状态 使其恢复到初级井控状态 10 三级井控二级井控失败 井涌量大 终于失去控制 发生了井喷 地面或地下 这时使用适当的技术与设备重新恢复对井的控制 达到初级井控状态 这是平常说的井喷抢险 可能需要灭火 打救援井等各种具体技术措施 41 2 井控三原则 立足一级井控 搞好二级井控 杜绝三级井控 也就是要力求使一口井经常处于初级井控状态 同时做好一切应急准备 一旦发生井涌和井喷能迅速地做出反应 加以处理 恢复正常施工作业 42 3 井控工作的 三早 早发现 溢流被发现得越早越便于关井控制 越安全 国内现场一般将溢流量控制在1 2m3之前发现 这是安全 顺利关井的前提 早关并 在发现溢流或预兆不明显 怀疑有溢流时 应停止一切其它作业 立即按关井程序关井 早处理 在准确录取溢流数据和填写压井施工单后 就应节流循环排出溢流和进行压井作业 43 4 井喷 井喷失控的危害 1 打乱全面的正常工作秩序 影响全局生产 案例 2004年12月2日 滇黔桂石油勘探局第二钻探公司32660钻井队承钻的中石化南方勘探开发公司的天然气开采井曲2井井喷 4600名周边群众紧急疏散 2 使井下事故复杂化 3 造成重大财产损失和人员伤亡案例 2003年2月18日 大港油田滩海工程公司承钻的中4 72井在起钻过程中发生井喷失控 40分钟后井架朝大门方向倒塌 井架 绞车及大量钻具工具报废 44 4 井喷 井喷失控的危害 4 环境污染案例 1979年6月3日 墨西哥石油公司的伊斯托克1号平台 突然发生严重井喷 这次井喷造成10毫米厚的原油顺潮北流 涌向墨西哥和美国海岸 黑油带长480公里 宽40公里 覆盖1 9万平方公里的海面 使这一带的海洋环境受到严重污染 5 伤害油气层 破坏地下油气资源 案例 四川长原大气田长1井井喷日喷气量超过1千万方 累计损失天然气达4 6亿方致使该井所在气田几乎失去开采价值 6 造成机毁人亡和油气井报废 案例 1996年 中原油田文13 120井井喷 损失 158 8mm钻铤2根 因井喷造成技术套管变形 致使该井报废 直接经济损失163万元 7 涉及面广 在国际 国内造成不良影响 45 5 井喷的原因 1 工程因素1 起钻抽吸引发 2 起钻不灌压井液 3 井口无人坐岗 不能及时发现溢流 4 发现溢流后处理措施不当 5 空井时间过长 6 压井液比重变化 7 思想麻痹 违章操作 2 设备因素1 井口不装防喷器或封井器 2 井口放喷设备试压不合格 46 5 井喷的原因 3 地质及其它因素 1 井身结构不合理表层套管下的深度不够 技术套管下的深度又靠后 当关井时 在表层套管鞋外憋漏 压井液窜至井场地表 无法实施有效关井 还有的井应该在打开油气层前实施先期完成 可往往设计上却是后期完成 给井控工作带来了麻烦 2 对浅气层缺乏认识许多人认为浅气层井浅 最多几百米深 地层压力低 不会惹麻烦 而实际上 井越浅 平衡地层压力的压井液柱压力也越小 一但失去平衡 浅层的油气上窜速度很快 时间很短就能到达井口 很容易让人措手不及 而且浅气层发生井涌井喷 多是在没有下技术套管的井 即使关上井 很容易在上部浅层或表层套管鞋处憋漏 所以 浅气层的危害性必须引起人们的重视 要从井身结构和一次控制上下功夫 3 地层压力掌握不准地质设计未能提供准确地层压力资料 造成使用的压井液密度低于地层孔隙压力 大港储气库分公司在新钻井 注采井修井以及封堵井前都要提供临近地层压力 有必要时 还需要在施工期间实施测压 以提供较为准确的压力数值 4 相邻注气井不停注为保障供气 储气库均选用物性较好地层建井 井间连通性较好 在修井过程中 其它临近或同一储气库的井注气生产就会造成地层压力持续上升 造成井筒作业或钻井施工无法确定压井液密度 极易造成井喷 47 6 如何做好井控工作 1 准确认识井控工作 对井控的认识要做到 从上到下 从外到内 从硬到软 既要防止井喷 也要防止污染 无论钻井和修井施工 更好的就是近平衡 压井液密度不是越大越好 还要考虑到储层污染 井控工作不单单是施工单位的事情 也同样是储气库的事情 是关系到储气库长久运行的事情 花钱花到安全上就是花到刀刃上 2 做好井控工作的原则1 各级领导干部必须高度重视井控工作 2 井控工作五个环节 思想重视 措施正确 严格管理 技术培训 装备配套 3 认识套管重要性 4 不论高产 高压还是低产低压井 只要不按客观规律办事 思想麻痹 处理措施不力 就有可能产生井喷 5 井控工作需甲乙方共同配合 安全分析 现场检查 技术交底等 6 执行相关标准和法律法规 7 工艺 施工设计 8 安全监督 9 应急预案 48 7 井喷控制原理 控制井涌的关键是使井底压力高于地层压力 但着只是暂时的当压住井或井被控制后 井口液面不下降亦无溢流 井口压力为零 我们说这是的地层压力与井底压力平衡 为了保险起见往往在施工作业中使井底压力高于地层压力0 5 1 0Mpa 压井三原则 压而不喷 压而不漏 压而不死 49 8 井控设备 井控设备即实施油气井压力控制技术的一整套专用设备 仪表和工具 1 井控设备功用 预防井喷及时发现溢流迅速控制井喷处理复杂情况 灭火抢险 注采井 观察井正常生产时录取资料 测压 50 8 井控设备 2 井控设备组成 51 8 井控设备 2 井控设备组成 1 井口防喷器组 环形防喷器 闸板防喷器 四通等 52 8 井控设备 2 井控设备组成 2 控制装置 蓄能器装置 遥控装置3 节流与压井管汇与放喷管汇 4 钻具内防喷工具 方钻杆球阀 钻杆回压凡尔 投入式单向阀等5 加重钻井液装置 重晶石粉混合漏斗装置 重晶石粉气动下料装置6 起钻灌注钻井液装置 7 钻井液气体分离器 8 监测仪表 泥浆罐液面监测仪 甲烷 硫化氢检测器9 其它设备及工具 采油树 简易防喷装置 53 8 井控设备 3 井口装置 1 定义 气井最上部控制和调节气井生产的主要设备称为井口装置 大港储气库所属注采井井口装置为350型采气树 主要由美国钻采 喀麦隆 金湖等厂家生产 此外还包括油管头 套管头 2 作用 连接井内的各层套管 密封各层套管环形空间 密封油 套环空 承挂井内管柱 控制 调节油气井生产 压井时调节 录取资料 测压 试井 54 8 井控设备 3 井口装置 3 油管头 安装在采气树和套管头之间 其上法兰平面为计算油补距和井身数据的基准面 作用 支持井内油管重力 与油管悬挂器配合密封油管和套管的环形空间 为下接套管头 上接采油树提供过渡 通过油管头四通体上的两个侧口 完成注平衡液及洗井等作业 55 8 井控设备 3 井口装置 4 套管头是连接套管和各种井口装置的一种部件 用以支持技术套管和油层套管的重力 密封各层套管间的环形空间 为安装防喷器 油管头和采气树等上部井口装置提供过渡连接 并且通过套管头本体上的两个侧口 可以进行补挤水泥 注平衡液等作业 基本参数底层悬挂套管 10 3 4 工