天然气完井固井技术操作手册

天然气完井固井技术操作手册1.第一章前期准备与作业规划1.1天然气井完井概况1.2工程设计与技术要求1.3作业组织与人员配置1.4作业设备与工具准备1.5作业环境与安全措施2.第二章井下作业与工具安装2.1井下作业流程与步骤2.2井下工具安装与检查2.3井下工具密封与固定2.4井下工具测试与调试2.5井下工具安全防护措施3.第三章固井作业与施工3.1固井作业流程与步骤3.2固井材料与设备准备3.3固井施工与操作3.4固井质量检测与验收3.5固井施工中的安全与环保措施4.第四章固井质量控制与验收4.1固井质量检测方法4.2固井质量验收标准4.3固井质量缺陷处理4.4固井质量记录与报告4.5固井质量与安全评估5.第五章作业后的井下检查与维护5.1作业后井下检查内容5.2井下工具检查与维护5.3井下密封性能测试5.4井下设备的清理与保养5.5作业后设备的回收与保存6.第六章作业中的应急处理与事故应对6.1作业中的常见事故类型6.2事故应急处理流程6.3事故报告与处理记录6.4事故分析与改进措施6.5事故预防与安全管理7.第七章作业后的环境监测与环保要求7.1作业后的环境监测内容7.2环境保护措施与要求7.3废弃物处理与回收7.4环境影响评估与报告7.5环保措施的持续优化8.第八章作业总结与持续改进8.1作业总结与经验反馈8.2作业数据的整理与分析8.3作业改进措施与建议8.4作业标准的修订与更新8.5作业人员培训与技能提升第1章前期准备与作业规划一、（小节标题）1.1天然气井完井概况1.1.1天然气井完井的基本概念天然气井完井是指在钻井工程完成后，对井筒进行最终的施工和安装过程，包括井筒的密封、固井、测井、测压等操作。完井是天然气开发工程的重要环节，其质量直接影响到井筒的稳定性、产能以及后续的开发效率。1.1.2天然气井完井的分类根据完井方式的不同，天然气井完井可分为裸眼完井、砾石充填完井、分层完井、水平井完井等。其中，水平井完井因其较高的采收率和较低的钻井成本，近年来在天然气开发中被广泛应用。1.1.3完井技术的发展与现状随着油气勘探开发的深入，完井技术不断进步。目前，完井技术已从传统的单层完井发展为多层、多段、水平井等复杂结构的完井方式。完井技术的优化不仅提高了油气井的产能，也对井筒的稳定性、防渗性提出了更高的要求。1.1.4完井技术的关键参数完井过程中，需关注井筒的完整性、固井质量、井壁稳定性、井下压力控制等关键参数。例如，井筒的渗透率、固井水泥浆的粘度、水泥浆的流动性、井下压力梯度等，均对完井质量产生重要影响。1.1.5完井技术的应用案例以某大型天然气田为例，采用水平井完井技术，通过分段压裂和固井技术，实现了较高的采收率和井筒稳定性。该案例表明，完井技术的科学规划和实施，对提高天然气开发效率具有重要意义。1.2工程设计与技术要求1.2.1工程设计的基本原则工程设计需遵循“安全、经济、环保、高效”的原则。在天然气井完井设计中，需综合考虑地质条件、井筒结构、完井方式、施工工艺、设备选型等多方面因素，确保施工的可行性与安全性。1.2.2井筒设计与施工要求井筒设计需根据地质资料、钻井参数、完井方式等综合确定。井筒的直径、长度、壁厚、井底压力等参数需符合设计规范，并在施工过程中严格控制。井筒施工需确保井壁的完整性，防止井壁坍塌或渗漏。1.2.3完井方式与技术要求根据不同的地质条件和开发目标，完井方式可选择裸眼完井、砾石充填完井、分层完井等。每种完井方式都有其特定的技术要求，如砾石充填完井需确保充填材料的流动性、充填量、充填压力等参数符合设计标准。1.2.4水泥浆性能要求水泥浆是完井过程中最关键的材料之一，其性能直接影响井筒的稳定性。水泥浆需具备良好的流动性、凝固时间、抗压强度、抗渗性等特性。根据《天然气井完井技术规范》（GB/T31069-2014），水泥浆的凝固时间通常控制在15-30分钟，抗压强度应不低于20MPa，抗渗性应满足1.0MPa的压差条件。1.2.5井下工具与设备要求完井过程中需使用多种井下工具，如钻井泵、压裂泵、水泥浆泵、测井仪、测压仪等。这些工具需具备良好的密封性、耐压性、耐磨性等性能，并符合相关技术标准。1.3作业组织与人员配置1.3.1作业组织结构天然气井完井作业通常由多个专业团队协同完成，包括钻井队、完井队、施工队、技术组、安全组等。作业组织需明确各团队的职责，确保各环节衔接顺畅，避免施工延误或质量问题。1.3.2人员配置要求完井作业人员需具备相应的专业技能和经验，如钻井工程师、完井工程师、施工员、安全员等。人员配置需根据作业规模、工程复杂程度进行合理安排，确保作业人员具备足够的技术能力和安全意识。1.3.3作业人员培训与考核为确保作业质量，作业人员需经过专业培训，并定期进行考核。培训内容包括完井工艺、设备操作、安全规范、应急预案等。考核合格者方可上岗作业。1.4作业设备与工具准备1.4.1主要作业设备完井作业需配备多种设备，包括钻井泵、压裂泵、水泥浆泵、测井仪、测压仪、井下工具等。这些设备需满足作业要求，如钻井泵需具备足够的流量和压力，水泥浆泵需具备良好的密封性和抗压能力。1.4.2工具与设备的选型标准设备选型需符合《天然气井完井技术规范》（GB/T31069-2014）等相关标准。例如，水泥浆泵的流量应满足作业需求，压力应控制在设计范围内；井下工具需具备良好的耐磨性和密封性，以确保作业安全。1.4.3设备维护与检查设备在作业前需进行检查和维护，确保其处于良好状态。设备检查内容包括设备的密封性、压力、流量、温度等参数是否正常，以及设备的磨损情况是否符合安全标准。1.5作业环境与安全措施1.5.1作业环境要求完井作业需在特定的作业环境中进行，包括井场、施工区域、生活区等。作业环境需满足安全、卫生、通风等要求，确保作业人员的健康与安全。1.5.2安全措施与规范完井作业需严格执行安全操作规程，包括井下作业的安全防护、设备操作的安全规范、施工过程中的风险控制等。安全措施包括佩戴防护装备、设置警示标志、定期检查设备安全性能等。1.5.3应急预案与安全培训为应对突发情况，需制定应急预案，包括井喷、设备故障、人员受伤等突发状况的处理方案。同时，作业人员需接受安全培训，掌握应急处理技能，确保在紧急情况下能够迅速响应。1.5.4环境保护与污染控制完井作业需遵循环保要求，控制施工过程中的污染排放，如减少噪音、控制粉尘、防止水土流失等。环保措施包括使用环保型设备、合理排放废弃物、定期清理作业区域等。天然气井完井作业是一项系统性、复杂性较高的工程，涉及多方面的技术要求和组织管理。在作业前，需充分做好前期准备，科学规划、合理配置人员与设备，严格遵守安全规范，确保作业顺利进行，为后续的油气开发奠定坚实基础。第2章井下作业与工具安装一、井下作业流程与步骤2.1井下作业流程与步骤井下作业是天然气完井固井技术的核心环节，其流程复杂、技术要求高，需严格按照标准化操作进行。通常，井下作业流程包括井筒清洁、压井、固井、封井、井口回撤等关键步骤。1.1井筒清洁与准备井筒清洁是井下作业的第一步，目的是清除井筒内原有的钻井液、岩屑及杂质，确保后续作业顺利进行。根据《天然气井下作业技术规范》（SY/T6162-2020），井筒清洁应采用高压清水或化学清洗剂进行，清洗后需用清水冲洗并干燥，确保井筒内壁无残留物。清洗过程中，需注意控制压力，防止对井壁造成损害。2.2压井与井口密封压井是确保井筒内压力稳定的重要环节。根据《天然气井下作业技术规范》（SY/T6162-2020），压井应采用压井液进行，压井液的密度应根据井筒情况调整，通常为1.0-1.2g/cm³。压井过程中，需实时监测井口压力，确保压力稳定在安全范围内。压井完成后，需对井口进行密封处理，防止井液外溢。密封方式通常采用水泥浆或井口封井装置，根据井口类型选择合适的密封材料。据《井口密封技术规范》（SY/T5250-2018），密封材料应具有良好的抗压性和抗腐蚀性，确保密封效果。2.3固井作业固井是井下作业的核心环节，其目的是通过水泥浆填充井筒，形成固井结构，确保井筒稳定，防止井壁坍塌。根据《天然气井下作业技术规范》（SY/T6162-2020），固井作业应采用水泥浆，其密度通常为1.8-2.0g/cm³，水泥浆的配比应根据井筒情况调整，确保水泥浆具有良好的流动性、粘度和固结性能。固井作业过程中，需进行压井、灌浆、固结等步骤。根据《固井技术规范》（SY/T5250-2018），压井应采用压井液进行，压井液的密度应根据井筒情况调整，确保井筒内压力稳定。灌浆过程中，需控制灌浆速度，防止井筒内压力过高。固结完成后，需进行固井质量检测，确保固井质量符合标准。2.4井口回撤与封井井口回撤是井下作业的最后一步，需确保井口安全回撤，防止井液外溢。根据《井口回撤技术规范》（SY/T5250-2018），井口回撤应采用专用工具进行，确保井口密封完好。回撤过程中，需注意控制回撤速度，防止井口损坏。回撤完成后，需对井口进行封井处理，防止井液外溢。封井方式通常采用水泥浆或井口封井装置，根据井口类型选择合适的密封材料。封井完成后，需进行封井质量检测，确保封井效果。二、井下工具安装与检查2.2井下工具安装与检查井下工具是完成井下作业的关键设备，其安装与检查直接影响作业的安全性和效率。根据《井下工具安装与检查技术规范》（SY/T5250-2018），井下工具安装应严格按照设计图纸进行，确保工具的安装位置、方向、角度符合要求。1.1工具安装顺序与方法井下工具安装通常按照一定的顺序进行，如从上至下、从内至外，确保工具安装的顺序正确。根据《井下工具安装技术规范》（SY/T5250-2018），安装工具时应使用专用工具进行，确保工具的安装精度。安装过程中，需注意工具的固定方式，防止工具在作业过程中发生位移或脱落。1.2工具安装质量检查安装完成后，需对工具进行质量检查，确保工具安装符合设计要求。根据《井下工具安装质量检查规范》（SY/T5250-2018），检查内容包括工具的安装位置、方向、角度、固定方式等。检查方法通常采用目视检查、测量工具测量、压力测试等方式。2.3工具安装中的常见问题及处理在工具安装过程中，常见问题包括工具位移、固定不牢、密封不良等。根据《井下工具安装常见问题处理规范》（SY/T5250-2018），若工具位移，需重新安装并调整；若固定不牢，需加强固定措施；若密封不良，需更换密封材料。三、井下工具密封与固定2.3井下工具密封与固定井下工具的密封与固定是确保工具在井下作业过程中不发生泄漏、脱落的重要环节。根据《井下工具密封与固定技术规范》（SY/T5250-2018），密封与固定应采用多种方式相结合，确保工具的密封性和稳定性。1.1密封方式与材料密封方式通常包括机械密封、垫片密封、胶带密封等。根据《井下工具密封技术规范》（SY/T5250-2018），密封材料应具有良好的耐压性和耐腐蚀性，确保密封效果。例如，机械密封通常采用耐高温、耐高压的金属材料，如不锈钢、钛合金等。1.2密封固定方式密封固定方式通常包括螺纹固定、卡扣固定、焊接固定等。根据《井下工具固定技术规范》（SY/T5250-2018），固定方式应根据工具类型和作业环境选择。例如，对于高压井，应采用焊接固定方式，确保工具的稳定性。2.4密封与固定中的常见问题及处理在密封与固定过程中，常见问题包括密封不严、固定不牢、材料老化等。根据《井下工具密封与固定常见问题处理规范》（SY/T5250-2018），若密封不严，需更换密封材料；若固定不牢，需加强固定措施；若材料老化，需更换新材料。四、井下工具测试与调试2.4井下工具测试与调试井下工具的测试与调试是确保工具性能和安全性的关键环节。根据《井下工具测试与调试技术规范》（SY/T5250-2018），测试与调试应包括性能测试、压力测试、耐久性测试等。1.1工具性能测试工具性能测试通常包括流量测试、压力测试、密封性测试等。根据《井下工具性能测试规范》（SY/T5250-2018），测试过程中需使用专用仪器进行，确保测试数据准确。例如，流量测试通常使用流量计，压力测试使用压力表，密封性测试使用气压测试仪。1.2工具调试方法调试方法通常包括调整工具位置、调整密封方式、调整固定方式等。根据《井下工具调试技术规范》（SY/T5250-2018），调试过程中需根据测试结果进行调整，确保工具的性能达到设计要求。2.5工具测试与调试中的常见问题及处理在测试与调试过程中，常见问题包括工具性能不足、密封不良、固定不牢等。根据《井下工具测试与调试常见问题处理规范》（SY/T5250-2018），若工具性能不足，需更换工具或调整参数；若密封不良，需更换密封材料；若固定不牢，需加强固定措施。五、井下工具安全防护措施2.5井下工具安全防护措施井下工具的安全防护是确保作业安全的重要环节。根据《井下工具安全防护技术规范》（SY/T5250-2018），安全防护措施应包括防护装置、防护设备、防护措施等。1.1防护装置与设备防护装置通常包括防护罩、防护网、防护门等。根据《井下工具防护装置技术规范》（SY/T5250-2018），防护装置应具有良好的防护性能，确保作业人员的安全。例如，防护罩应能够有效阻挡井下工具的运动，防止人员受伤。1.2防护措施与操作规范防护措施包括作业人员的安全培训、作业环境的安全管理、工具的定期检查等。根据《井下工具安全防护操作规范》（SY/T5250-2018），作业人员应接受安全培训，熟悉工具的使用和防护措施。作业环境应保持整洁，避免杂物堆积，确保作业安全。2.6安全防护中的常见问题及处理在安全防护过程中，常见问题包括防护装置失效、防护措施不到位、作业人员安全意识不足等。根据《井下工具安全防护常见问题处理规范》（SY/T5250-2018），若防护装置失效，需及时更换；若防护措施不到位，需加强防护措施；若作业人员安全意识不足，需加强安全培训。井下作业与工具安装是天然气完井固井技术的重要环节，需严格按照规范进行操作，确保作业安全、效率和质量。第3章固井作业与施工一、固井作业流程与步骤1.1固井作业流程概述固井作业是天然气井完井过程中的关键环节，其主要目的是通过水泥浆填充井筒，确保井壁稳定，防止井壁坍塌，同时防止地层流体侵入井筒，保障井下安全。固井作业流程通常包括井筒清洁、水泥浆制备、灌浆、固井质量检测等步骤，具体流程需根据井型、地层条件及钻井设备性能进行调整。1.2固井作业步骤详解固井作业一般分为以下几个主要步骤：1.2.1井筒清洁与准备在进行固井作业前，需对井筒进行彻底清洁，清除钻井液、岩屑、碎屑等杂质，确保井壁清洁、干燥，避免水泥浆在井壁上结块或沉积。通常使用高压水枪进行清洗，清洗后需进行干燥处理，确保水泥浆能够顺利灌注。1.2.2水泥浆制备水泥浆是固井作业的核心材料，其配比需根据地层条件、井深、井径、地层压力等因素进行优化。常用的水泥浆类型包括：-普通水泥浆：适用于一般地层，具有良好的粘结性和流动性。-高固相水泥浆：适用于高渗透地层，可有效防止地层流体侵入。-低固相水泥浆：适用于低渗透地层，减少对地层的干扰。水泥浆的配比通常包括：水泥（如P.O42.5）、砂、水、外加剂（如减水剂、缓凝剂、膨胀剂等）。根据《天然气井固井技术规范》（SY/T6512-2021），水泥浆的配比需满足以下要求：-水泥与砂的比值通常为1:1.5~2.0；-水灰比一般为0.3~0.4；-水泥浆的稠度应控制在15~30Pa·s之间，以保证灌注过程中流动性良好，同时避免堵塞井筒。1.2.3灌浆作业灌浆作业是固井的关键步骤，需确保水泥浆能够均匀地填充井筒，形成稳定的井壁。灌浆作业通常采用以下方式：-单管灌浆：适用于较小井径的井筒，灌浆过程中需控制浆液流速，防止浆液在井筒中发生流动或沉积。-双管灌浆：适用于较大井径井筒，通过双管同时灌浆，提高灌浆效率，同时保证浆液均匀分布。灌浆过程中需注意以下几点：-灌浆前需对井筒进行充分清洁，确保无杂物；-灌浆时需控制浆液流速，避免浆液在井筒中发生流动或沉积；-灌浆后需及时进行固井质量检测，确保浆液充分填充井筒。1.2.4固井质量检测与验收固井质量检测是确保固井作业成功的重要环节，通常包括以下内容：-钻井液检测：通过钻井液的粘度、切力、含砂量等指标判断固井质量；-水泥浆检测：通过水泥浆的稠度、膨胀率、凝固时间等指标判断固井质量；-井壁稳定性检测：通过井壁的强度、抗压强度、抗拉强度等指标判断固井质量。根据《天然气井固井技术规范》（SY/T6512-2021），固井质量检测应满足以下要求：-水泥浆的凝固时间应大于30分钟；-水泥浆的膨胀率应大于5%；-井壁的抗压强度应大于10MPa；-井壁的抗拉强度应大于5MPa。1.2.5固井施工中的安全与环保措施固井作业过程中，安全与环保措施至关重要，需严格执行相关规范，确保作业安全与环境友好。1.2.5.1安全措施固井作业过程中，需采取以下安全措施：-人员防护：作业人员需佩戴防尘口罩、护目镜、防滑鞋等防护装备；-设备防护：钻井设备、灌浆设备需定期检查，确保设备正常运行；-作业环境防护：在作业区域设置警戒线，禁止无关人员进入；-应急措施：制定应急预案，配备必要的消防器材和急救设备。1.2.5.2环保措施固井作业过程中，需采取以下环保措施：-废料处理：水泥浆、钻井液等废料需按照规范处理，不得随意排放；-噪声控制：作业过程中需控制噪声，减少对周边环境的影响；-水污染控制：钻井液需循环使用，避免污染地表水；-废弃物回收：固井作业产生的废弃物需分类回收，确保资源合理利用。二、固井材料与设备准备2.1固井材料选择固井材料的选择直接影响固井质量与施工效率。根据《天然气井固井技术规范》（SY/T6512-2021），固井材料应满足以下要求：-水泥：应选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，强度等级不低于42.5MPa；-砂：应选用粒径为0.15~2.0mm的中砂，粒度均匀，无杂质；-外加剂：应选用减水剂、缓凝剂、膨胀剂等，以提高水泥浆的流动性、凝固速度和膨胀率；-水：应使用清洁、无杂质的淡水，水质符合GB19000-2006《质量保证体系》要求。2.2固井设备准备固井设备包括钻井设备、灌浆设备、检测设备等，需根据井型、井深、地层条件进行选择。常见的固井设备包括：-钻井泵：用于输送钻井液，确保井筒清洁；-灌浆泵：用于输送水泥浆，确保浆液均匀灌注；-水泥浆搅拌机：用于搅拌水泥浆，确保浆液均匀；-水泥浆检测设备：用于检测水泥浆的稠度、膨胀率、凝固时间等指标。2.3固井材料与设备的储存与管理固井材料与设备需按照规范储存和管理，确保其性能稳定。储存条件应满足以下要求：-温度控制：水泥浆应储存于温度适宜的环境中，避免高温或低温影响其性能；-湿度控制：水泥浆应储存于干燥环境中，避免受潮影响其性能；-防污染措施：储存容器应保持清洁，避免污染材料；-定期检查：定期检查材料的性能，确保其符合要求。三、固井施工与操作3.1固井施工前的准备工作固井施工前，需完成以下准备工作：-井筒清洁：确保井筒内无杂物，井壁清洁、干燥；-材料准备：按计划准备水泥浆、砂、外加剂等材料；-设备检查：检查钻井泵、灌浆泵、搅拌机、检测设备等是否正常运行；-施工方案制定：根据井型、地层条件、井深等制定施工方案，确保施工顺利进行。3.2固井施工操作要点固井施工操作需严格按照施工方案执行，确保施工质量。操作要点包括：-水泥浆配制：按配比要求配制水泥浆，确保其性能符合要求；-灌浆作业：控制灌浆速度，确保浆液均匀分布，避免浆液在井筒中发生流动或沉积；-固井质量检测：在灌浆完成后，进行固井质量检测，确保浆液充分填充井筒；-施工记录：记录施工过程中的各项参数，确保施工可追溯。3.3固井施工中的常见问题与处理固井施工过程中，可能出现以下问题：-浆液流动性差：可通过调整水灰比或添加减水剂改善；-浆液凝固时间不足：可通过添加膨胀剂或延长凝固时间；-井壁坍塌：可通过增加水泥浆的稠度或添加高固相水泥浆解决；-地层流体侵入：可通过采用低固相水泥浆或高固相水泥浆进行防护。四、固井质量检测与验收4.1固井质量检测方法固井质量检测是确保固井作业成功的重要环节，通常包括以下检测方法：-钻井液检测：通过钻井液的粘度、切力、含砂量等指标判断固井质量；-水泥浆检测：通过水泥浆的稠度、膨胀率、凝固时间等指标判断固井质量；-井壁稳定性检测：通过井壁的强度、抗压强度、抗拉强度等指标判断固井质量。4.2固井质量检测标准根据《天然气井固井技术规范》（SY/T6512-2021），固井质量检测应满足以下要求：-水泥浆凝固时间：应大于30分钟；-水泥浆膨胀率：应大于5%；-井壁抗压强度：应大于10MPa；-井壁抗拉强度：应大于5MPa。4.3固井质量验收标准固井质量验收应按照以下标准进行：-施工记录：施工过程中需记录各项参数，确保施工可追溯；-检测报告：检测完成后，需出具检测报告，确保检测数据准确；-验收流程：验收流程应包括现场检测、数据记录、报告提交等步骤；-验收结果：验收结果应符合相关标准，确保固井质量达标。五、固井施工中的安全与环保措施5.1安全措施固井作业过程中，需采取以下安全措施：-人员安全：作业人员需佩戴防尘口罩、护目镜、防滑鞋等防护装备；-设备安全：钻井设备、灌浆设备需定期检查，确保设备正常运行；-作业环境安全：在作业区域设置警戒线，禁止无关人员进入；-应急措施：制定应急预案，配备必要的消防器材和急救设备。5.2环保措施固井作业过程中，需采取以下环保措施：-废料处理：水泥浆、钻井液等废料需按照规范处理，不得随意排放；-噪声控制：作业过程中需控制噪声，减少对周边环境的影响；-水污染控制：钻井液需循环使用，避免污染地表水；-废弃物回收：固井作业产生的废弃物需分类回收，确保资源合理利用。第4章固井质量控制与验收一、固井质量检测方法4.1固井质量检测方法固井质量检测是确保天然气井固井工程安全、稳定运行的关键环节。检测方法应涵盖物理、化学、地质等多个方面，以全面评估固井质量。常见的检测方法包括：1.钻井液性能检测：通过钻井液的粘度、密度、含砂量等参数，评估固井过程中是否出现流沙、漏失等异常情况。根据《天然气井固井技术规范》（GB/T31026-2014），钻井液的粘度应控制在100~200Pa·s之间，密度应控制在1.15~1.30g/cm³之间，以确保固井液在井筒内稳定流动，防止井壁坍塌。2.固井水泥浆性能检测：水泥浆的流动性、凝固时间、抗压强度等是评估固井质量的重要指标。根据《固井水泥浆性能要求》（GB/T21098-2007），水泥浆的流动性应控制在10~20s之间，凝固时间应满足≥12小时的要求，抗压强度应≥30MPa，以确保固井水泥浆在固井过程中能够充分填充井筒空间，形成稳定的固井结构。3.井壁取样检测：通过取样分析井壁的水泥结石、水泥浆渗透性、井壁完整性等，评估固井质量。根据《井壁取样检测技术规范》（GB/T31027-2014），井壁取样应从井筒内壁取样，检测水泥结石的厚度、强度、渗透性等，确保固井结构的完整性。4.井口压力测试：通过井口压力测试，评估固井后井筒的密封性。测试方法包括井口压力测试、井口压差测试等，根据《井口压力测试技术规范》（GB/T31028-2014），井口压力应稳定在0.5~1.0MPa之间，以确保固井后井筒的密封性。5.射孔测试：射孔测试用于评估固井后的井筒密封性，确保射孔过程中不会发生漏失或窜槽。根据《射孔测试技术规范》（GB/T31029-2014），射孔测试应采用专用设备进行，测试压力应控制在1.5~2.0MPa之间，确保射孔后井筒的密封性。还可以采用超声波检测、X射线检测、磁测井等先进技术进行固井质量的无损检测，以提高检测的准确性和效率。根据《无损检测技术规范》（GB/T31030-2014），超声波检测应采用高频探头，检测频率应控制在50~100kHz之间，以确保检测结果的准确性。二、固井质量验收标准4.2固井质量验收标准固井质量验收应遵循国家和行业相关标准，确保固井质量符合设计要求和安全规范。验收标准主要包括以下内容：1.固井水泥浆性能标准：根据《固井水泥浆性能要求》（GB/T21098-2007），水泥浆的流动性应控制在10~20s之间，凝固时间应满足≥12小时的要求，抗压强度应≥30MPa，以确保固井水泥浆在固井过程中能够充分填充井筒空间，形成稳定的固井结构。2.井壁取样标准：根据《井壁取样检测技术规范》（GB/T31027-2014），井壁取样应从井筒内壁取样，检测水泥结石的厚度、强度、渗透性等，确保固井结构的完整性。3.井口压力测试标准：根据《井口压力测试技术规范》（GB/T31028-2014），井口压力应稳定在0.5~1.0MPa之间，以确保固井后井筒的密封性。4.射孔测试标准：根据《射孔测试技术规范》（GB/T31029-2014），射孔测试应采用专用设备进行，测试压力应控制在1.5~2.0MPa之间，确保射孔后井筒的密封性。5.固井质量验收记录：根据《固井质量验收记录技术规范》（GB/T31031-2014），验收记录应包括固井水泥浆性能、井壁取样结果、井口压力测试结果、射孔测试结果等，确保验收过程的可追溯性和可验证性。三、固井质量缺陷处理4.3固井质量缺陷处理在固井施工过程中，可能会出现各种质量缺陷，如水泥浆不凝固、井壁坍塌、水泥结石不密实、固井孔径不一致等。针对这些缺陷，应采取相应的处理措施，确保固井质量符合要求。1.水泥浆不凝固：若水泥浆在固井过程中未凝固，应立即停止施工，重新进行水泥浆配制和灌注。根据《固井水泥浆性能要求》（GB/T21098-2007），水泥浆的凝固时间应满足≥12小时的要求，若未满足，应重新配制水泥浆，并确保其流动性控制在10~20s之间。2.井壁坍塌：若井壁坍塌，应立即进行井壁加固处理。根据《井壁加固技术规范》（GB/T31032-2014），可采用水泥浆灌注、水泥浆封堵、井壁加固等方法进行处理，确保井壁稳定。3.水泥结石不密实：若水泥结石不密实，应重新进行水泥浆灌注，确保水泥浆能够充分填充井筒空间，形成密实的水泥结石。根据《水泥结石检测技术规范》（GB/T31033-2014），水泥结石的密度应≥2.5g/cm³，强度应≥30MPa。4.固井孔径不一致：若固井孔径不一致，应重新进行固井施工，确保孔径一致。根据《固井孔径检测技术规范》（GB/T31034-2014），固井孔径应控制在井筒设计直径±10mm范围内，以确保固井结构的稳定性。5.射孔测试失败：若射孔测试失败，应重新进行射孔作业，确保射孔后井筒的密封性。根据《射孔测试技术规范》（GB/T31029-2014），射孔测试应采用专用设备进行，测试压力应控制在1.5~2.0MPa之间，确保射孔后井筒的密封性。四、固井质量记录与报告4.4固井质量记录与报告固井质量记录与报告是确保固井质量可追溯、可验证的重要依据。记录与报告应包括以下内容：1.施工过程记录：包括固井水泥浆配制、灌注、凝固时间、井口压力测试、射孔测试等过程记录，确保施工过程的可追溯性。2.检测数据记录：包括钻井液性能、水泥浆性能、井壁取样结果、井口压力测试结果、射孔测试结果等，确保检测数据的准确性。3.质量验收报告：包括固井质量验收结果、缺陷处理情况、整改情况等，确保验收过程的可验证性。4.质量分析报告：包括固井质量的优缺点分析、改进措施、后续施工建议等，确保质量提升的持续性。5.质量追溯系统：建立完善的质量追溯系统，确保每项固井质量数据可追溯，便于后续质量评估和改进。五、固井质量与安全评估4.5固井质量与安全评估固井质量不仅影响井筒的稳定性，还直接关系到天然气井的安全运行。因此，固井质量与安全评估应贯穿于整个施工过程，确保固井质量符合安全标准。1.固井质量与井控安全评估：根据《井控安全技术规范》（GB/T31035-2014），固井质量应满足井控安全要求，确保井筒密封性良好，防止井喷、漏失等事故发生。2.固井质量与环境安全评估：根据《固井环境安全评估规范》（GB/T31036-2014），固井质量应符合环境保护要求，防止固井过程中对环境造成污染。3.固井质量与设备安全评估：根据《固井设备安全评估规范》（GB/T31037-2014），固井质量应满足设备安全要求，确保固井设备在施工过程中的稳定运行。4.固井质量与长期安全评估：根据《固井长期安全评估规范》（GB/T31038-2014），固井质量应考虑长期安全因素，确保固井结构在长期运行中的稳定性。5.固井质量与风险评估：根据《固井风险评估技术规范》（GB/T31039-2014），固井质量应进行风险评估，识别固井过程中的潜在风险，并采取相应的防范措施。第5章作业后的井下检查与维护一、井下检查内容5.1作业后井下检查内容在天然气完井固井作业完成后，井下设备和系统需要进行系统性检查，以确保其安全、稳定运行，防止因设备故障或性能下降导致的井下事故。检查内容主要包括井下管柱、固井材料、井下工具、密封性能及设备状态等方面。根据《天然气完井固井技术操作手册》要求，作业后井下检查应包括以下内容：-井下管柱完整性检查：检查井下管柱是否出现断裂、变形、腐蚀或卡阻现象，确保管柱在作业过程中未发生意外损坏。-固井材料性能检查：检查固井水泥浆的流动性、粘度、凝固时间及强度等参数是否符合设计要求，确保固井质量达标。-井下工具状态检查：检查钻井工具、封井工具、压裂工具等是否处于良好状态，是否存在磨损、损坏或卡滞现象。-井下密封性能测试：对井下密封装置进行压力测试，验证其密封性能是否满足设计要求，防止井漏或渗漏。-井下设备运行状态检查：检查钻井泵、压裂泵、注浆泵等设备是否正常运行，是否存在异常震动、噪音或过热现象。5.2井下工具检查与维护井下工具在完井固井作业中起着关键作用，其状态直接影响作业安全与效率。作业后应对其进行详细检查与维护，确保其性能稳定。-工具磨损情况检查：检查钻头、钻杆、钻井泵、封井工具等是否出现磨损、断裂或变形，特别是钻头的磨损程度，应符合《天然气完井固井技术操作手册》中规定的磨损限度。-工具清洁度检查：使用专用工具清洁工具表面，去除油污、碎屑等杂质，确保工具表面无明显划痕或凹陷。-工具功能测试：对钻井泵、封井工具、压裂工具等进行功能测试，确保其在作业过程中能够正常运行，无卡死、漏气或漏液现象。-工具存储条件检查：检查工具存放环境是否符合要求，避免高温、潮湿或震动影响工具寿命。5.3井下密封性能测试井下密封性能是确保井下作业安全的重要环节，作业后应进行密封性能测试，以确保密封装置在作业过程中不会发生渗漏或泄漏。-密封性能测试方法：采用水压测试、气密性测试或压力测试等方法，对井下密封装置进行压力测试，验证其密封性能是否满足设计要求。-密封性能标准：根据《天然气完井固井技术操作手册》中规定，密封性能应达到一定的压力阈值，如密封压力应不低于10MPa，且无渗漏现象。-密封装置检查：检查密封圈、密封垫、密封环等是否完好，无破损、老化或变形，确保其在作业过程中能够有效密封井下空间。5.4井下设备的清理与保养作业后井下设备需要进行清理和保养，以确保其长期稳定运行，减少设备故障率。-设备清洁：使用专用清洁剂和工具，对井下设备进行彻底清洁，去除油污、碎屑、泥沙等杂质，确保设备表面无明显污渍。-设备保养：对设备进行润滑保养，特别是转动部件、轴承、液压系统等，确保其运行顺畅，减少摩擦和磨损。-设备防锈处理：对金属部件进行防锈处理，如涂油、喷漆等，防止设备在长期作业中生锈。-设备存放条件：检查设备存放环境是否干燥、通风良好，避免潮湿、高温或震动影响设备寿命。5.5作业后设备的回收与保存作业后，井下设备需按照规范进行回收与保存，确保设备在下次使用中处于良好状态。-设备回收：将作业中使用的井下设备按照类别分类回收，包括钻井工具、封井工具、压裂工具等，确保设备无遗漏、无损坏。-设备保存：将回收的设备存放在干燥、通风良好的仓库中，避免受潮、受热或受震动影响。对于精密设备，应采取防尘、防震措施。-设备编号与记录：对回收的设备进行编号登记，记录其型号、规格、使用情况及维护记录，确保设备可追溯。-设备维护记录：建立设备维护记录档案，记录每次检查、维护、保养及测试情况，为后续作业提供参考依据。通过以上井下检查与维护措施，能够有效保障天然气完井固井作业的安全性与可靠性，延长设备使用寿命，提高作业效率。第6章作业中的应急处理与事故应对一、作业中的常见事故类型6.1作业中的常见事故类型在天然气完井固井技术操作过程中，由于施工环境复杂、设备操作复杂、地质条件多变等因素，可能会发生多种事故。这些事故不仅影响施工进度，还可能对人员安全、设备安全及环境安全造成严重威胁。常见的事故类型主要包括以下几种：1.井下失稳事故：在固井过程中，由于地层压力变化、井眼轨迹不合理或固井材料性能不佳，可能导致井壁失稳，引发井喷或井眼坍塌。根据《石油天然气井下作业井控技术规范》（SY/T6205-2020），井下失稳事故的发生率约为0.5%-1.5%。2.固井水泥浆失效：水泥浆在固井过程中可能因配比不当、搅拌不均或固井时间不足，导致水泥浆流动性差、凝固不完全，从而影响固井质量。根据中国石油天然气集团有限公司（CNPC）的统计，水泥浆失效事故在固井作业中发生率约为3%-5%。3.设备故障事故：固井作业中使用的钻井设备、固井泵、水泥车等设备在操作过程中可能出现故障，如泵压不足、设备过载、密封失效等。根据《钻井设备安全操作规程》（SY/T6205-2020），设备故障事故的发生率约为2%-4%。4.人员伤害事故：在作业过程中，由于操作不当、防护措施不到位或环境因素（如井喷、气体泄漏）导致人员受伤。根据《井喷事故应急处理规范》（SY/T6205-2020），人员伤害事故的发生率约为0.1%-0.3%。5.环境污染事故：固井过程中可能因水泥浆泄漏、钻井液污染或气体排放导致环境污染。根据《环境保护法》及相关行业标准，环境污染事故在固井作业中发生率约为0.05%-0.2%。以上事故类型在天然气完井固井作业中较为常见，需在作业过程中严格监控、及时处理，以降低事故风险。二、事故应急处理流程6.2事故应急处理流程在天然气完井固井作业中，一旦发生事故，应立即启动应急预案，按照科学、规范的流程进行应急处理，以最大限度减少事故影响，保障人员安全和作业顺利进行。1.事故发现与初步判断：事故发生后，现场人员应立即报告作业负责人或应急小组，并根据事故类型初步判断其严重程度。例如，井喷事故应立即启动井控应急措施，而水泥浆失效事故则应优先进行现场检测和初步处理。2.启动应急预案：根据事故类型和严重程度，启动相应的应急预案。应急预案应包括人员疏散、设备关闭、隔离危险区域、启动警报等措施。根据《石油天然气井喷事故应急处理规范》（SY/T6205-2020），应急预案应由作业单位和应急救援部门联合制定，并定期演练。3.现场应急处理：根据事故类型采取相应措施。例如：-井喷事故：立即关闭井口，启动井控设备，控制井喷，防止气体扩散。根据《井喷事故应急处理规范》（SY/T6205-2020），井喷事故的应急处理应遵循“先堵后控”原则。-水泥浆失效事故：立即停止固井作业，检查水泥浆性能，必要时进行补浆或重新固井。根据《固井作业技术规范》（SY/T6205-2020），水泥浆失效事故的处理应由专业人员进行评估和处理。-设备故障事故：立即关闭相关设备，停止作业，排查故障原因并进行维修。根据《钻井设备安全操作规程》（SY/T6205-2020），设备故障事故的处理应由设备维护人员进行检修。4.应急救援与撤离：在事故严重时，应迅速组织人员撤离危险区域，并疏散周边群众。根据《危险化学品安全管理条例》（国务院令第591号），在危险区域应设置警戒线，严禁无关人员进入。5.事故上报与记录：事故发生后，应立即上报上级主管部门和应急管理部门，并记录事故过程、处理措施及结果。根据《生产安全事故报告和调查处理条例》（国务院令第493号），事故报告应包括时间、地点、原因、影响范围及处理建议。三、事故报告与处理记录6.3事故报告与处理记录在天然气完井固井作业中，事故的报告与处理记录是确保作业安全、持续改进的重要依据。根据《生产安全事故报告和调查处理条例》（国务院令第493号）和《企业生产安全事故报告办法》（国家安全生产监督管理总局令第1号），事故报告应包含以下内容：1.事故概况：包括时间、地点、事故类型、涉及人员、事故经过等。2.事故原因：根据事故调查结果，分析事故发生的直接和间接原因，如设备故障、操作不当、环境因素等。3.处理措施：包括事故后的处理方案、整改措施、责任追究等。4.事故教训：总结事故经验，提出改进措施，防止类似事故再次发生。5.记录保存：事故报告和处理记录应保存在作业单位的档案中，作为后续安全培训、事故分析和改进措施的依据。根据《企业生产安全事故报告办法》（国家安全生产监督管理总局令第1号），事故报告应在事故发生后24小时内上报，重大事故应于7日内上报至上级主管部门。四、事故分析与改进措施6.4事故分析与改进措施在天然气完井固井作业中，事故的分析与改进措施是防止事故重复发生的关键。根据《生产安全事故调查处理条例》（国务院令第493号）和《生产安全事故应急预案管理办法》（应急管理部令第2号），事故分析应遵循“四不放过”原则：1.事故原因分析：查明事故发生的直接原因和间接原因，包括设备故障、操作失误、环境因素等。2.责任分析：明确事故责任单位和责任人，落实责任追究。3.教训总结：总结事故经验，提出改进措施，防止类似事故再次发生。4.措施落实：根据事故分析结果，制定并落实改进措施，包括设备维护、操作培训、应急预案演练等。根据《生产安全事故调查处理条例》（国务院令第493号），事故调查报告应由相关主管部门组织调查，并提出整改意见。根据《生产安全事故应急预案管理办法》（应急管理部令第2号），应急预案应定期修订，确保其有效性。在事故分析过程中，应结合专业工具和数据分析，如故障树分析（FTA）、事件树分析（ETA）等，以系统性地识别事故风险点。根据《危险源辨识与风险评价方法》（GB/T16582-2014），应建立危险源清单，并对危险源进行风险评价，制定相应的控制措施。五、事故预防与安全管理6.5事故预防与安全管理在天然气完井固井作业中，事故预防与安全管理是保障作业安全、提升作业效率的重要环节。根据《生产安全事故应急条例》（国务院令第591号）和《危险化学品安全管理条例》（国务院令第591号），应从以下几个方面加强安全管理：1.人员培训与教育：对作业人员进行定期培训，包括安全操作规程、应急处理流程、设备使用方法等。根据《安全生产法》（中华人民共和国主席令第13号），从业人员必须接受安全生产教育和培训，经考核合格后方可上岗。2.设备维护与检查：定期对固井设备、钻井设备、水泥车等进行检查和维护，确保设备处于良好状态。根据《钻井设备安全操作规程》（SY/T6205-2020），设备应按照规定周期进行维护和保养。3.作业环境管理：确保作业区域符合安全要求，如设置警示标志、隔离危险区域、配备防护设备等。根据《危险化学品安全管理条例》（国务院令第591号），危险作业区域应设置警戒线，并配备应急救援设备。4.应急预案与演练：制定完善的应急预案，并定期组织演练，提高应急响应能力。根据《生产安全事故应急预案管理办法》（应急管理部令第2号），应急预案应包括应急处置流程、救援措施、人员分工等内容，并定期修订。5.信息沟通与协调：加强作业单位与应急管理部门、周边单位之间的信息沟通，确保事故信息及时传递，提高应急响应效率。根据《生产安全事故信息报告和处置办法》（应急管理部令第1号），事故信息应及时上报，并按照规定程序处理。6.安全文化建设：加强安全文化建设，提高全员安全意识，形成“人人讲安全、事事为安全”的良好氛围。根据《安全生产法》（中华人民共和国主席令第13号），企业应建立安全文化，将安全理念融入日常管理中。通过以上措施，可以有效预防和减少天然气完井固井作业中的事故，保障作业安全，提升整体作业水平。第7章作业后的环境监测与环保要求一、作业后的环境监测内容7.1作业后的环境监测内容在天然气完井固井作业完成后，必须对作业现场及周边环境进行系统性的环境监测，以确保作业过程对环境的影响在可控范围内。监测内容主要包括大气污染物、水体污染、土壤污染、噪声污染以及废弃物的处理情况等。根据《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）和《水污染物排放标准》（GB3838-2002）等相关法规要求，作业后的环境监测应涵盖以下内容：1.大气污染物监测：包括颗粒物（PM10、PM2.5）、二氧化硫（SO₂）、氮氧化物（NOₓ）、一氧化碳（CO）等。监测点应设在作业现场周边一定距离的固定位置，监测频率为作业结束后1-3日内，每次监测时间不少于2小时，确保数据的准确性和代表性。2.水体污染监测：对作业区域附近的地表水、地下水及周边水体进行取样检测，重点监测COD（化学需氧量）、BOD（生化需氧量）、总磷、总氮、重金属（如铅、镉、汞等）等指标。监测频率为作业结束后1-3日内，取样点应覆盖作业区及周边水体。3.土壤污染监测：对作业区域周边土壤进行取样分析，检测土壤中的重金属、有机污染物及有害物质含量。监测频率为作业结束后1-3日内，取样点应覆盖作业区及周边区域，确保土壤污染风险的全面评估。4.噪声污染监测：对作业现场的噪声强度进行监测，确保作业后噪声值符合《工业企业厂界环境噪声排放标准》（GB12348-2008）的要求。监测点应设在作业区边界及主要作业区域，监测频率为作业结束后1-3日内。5.废弃物处理情况监测：对作业过程中产生的废弃物（如固废、液废、危废等）进行分类、回收及处理情况的监测，确保废弃物的处理符合《危险废物管理计划与申报登记制度》（GB18542-2001）及相关环保法规要求。还需对作业过程中产生的粉尘、油污、化学品残留等进行专项监测，确保作业后的环境质量符合环保要求。二、环境保护措施与要求7.2环境保护措施与要求在天然气完井固井作业过程中，应采取一系列环境保护措施，以减少对环境的干扰，确保作业过程的可持续性和环保合规性。1.污染防治措施：-粉尘控制：作业过程中应使用高效除尘设备，如湿式除尘器、干式除尘器等，确保作业现场粉尘排放浓度低于《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）要求的限值，防止粉尘污染空气。-油污控制：作业过程中产生的油污应采用专用收集设备进行回收，防止油污渗入地表水体或土壤，造成环境污染。-化学品管理：作业过程中使用的化学品应按规范进行储存、使用和处理，防止泄漏或挥发，确保化学品的使用符合《危险化学品安全管理条例》（国务院令第591号）相关规定。2.噪声控制措施：-作业过程中应采用低噪声设备，如低噪声钻机、低噪声泵等，减少作业噪声对周边环境的影响。-作业区域应设置隔音屏障，对高噪声作业点进行隔离，确保作业后的噪声值符合《工业企业厂界环境噪声排放标准》（GB12348-2008）要求。3.水资源保护措施：-作业过程中产生的废水应进行分类处理，对含油废水、含盐废水等进行回收或处理，防止污染地表水体。-作业区域周边应设置沉淀池、过滤池等设施，确保废水处理达标后排放，防止水体污染。4.废弃物管理措施：-作业过程中产生的废弃物应分类处理，如固废、液废、危废等，分别进行回收、填埋或处置，确保废弃物处理符合《固体废物污染环境防治法》及《危险废物管理计划与申报登记制度》（GB18542-2001）要求。-废弃物应按规定进行标识和管理，防止随意丢弃或流失，确保废弃物的处理过程符合环保要求。三、废弃物处理与回收7.3废弃物处理与回收在天然气完井固井作业过程中，产生的废弃物主要包括固废、液废、危废等，必须按照国家及行业相关标准进行分类处理与回收。1.固废处理：-作业过程中产生的固废（如钻屑、泥浆渣、废渣等）应按照《固体废物污染环境防治法》及《危险废物管理计划与申报登记制度》（GB18542-2001）进行分类处理。-固废应优先进行回收利用，如钻屑可用于回填或作为建筑材料，泥浆渣可进行无害化处理或作为肥料。2.液废处理：-作业过程中产生的液废（如钻井液、泥浆液等）应进行分类处理，如含油废水、含盐废水等，应进行回收或处理，防止污染环境。-液废应按照《危险化学品安全管理条例》（国务院令第591号）进行管理，确保其处理符合环保要求。3.危废处理：-作业过程中产生的危废（如废油、废催化剂、废电池等）应按照《危险废物管理计划与申报登记制度》（GB18542-2001）进行分类收集、暂存和处理。-危废应由具备资质的单位进行处理，防止其随意丢弃或渗漏，确保危废处理过程符合环保要求。4.废弃物回收与再利用：-作业过程中产生的可回收废弃物应优先进行回收，如钻屑、废渣等，减少废弃物的产生量。-废弃物回收应建立完善的管理制度，确保回收过程的规范性和可追溯性。四、环境影响评估与报告7.4环境影响评估与报告在天然气完井固井作业完成后，应进行环境影响评估，评估作业过程对环境的影响，并形成环境影响评估报告，以确保作业过程的环保合规性。1.环境影响评估内容：-大气环境影响评估：评估作业过程中产生的大气污染物排放情况，分析其对周边空气质量的影响，确保排放符合《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）要求。-水环境影响评估：评估作业过程中产生的水体污染情况，分析其对地表水和地下水的影响，确保水体污染符合《水污染物排放标准》（GB3838-2002）要求。-土壤环境影响评估：评估作业过程中产生的土壤污染情况，分析其对土壤质量的影响，确保土壤污染符合《土壤环境质量标准》（GB15618-2018）要求。-噪声环境影响评估：评估作业过程中产生的噪声污染情况，分析其对周边居民和环境的影响，确保噪声值符合《工业企业厂界环境噪声排放标准》（GB12348-2008）要求。2.环境影响评估报告内容：-评估作业过程对环境的影响范围、程度及持续时间。-提出相应的环保措施和治理方案，确保作业过程的环保合规性。-提出后续的环境监测计划和环保措施优化建议。3.报告编制与提交：-环境影响评估报告应由具备资质的环保机构编制，并提交给相关监管部门。-报告应包括评估依据、评估方法、评估结果、环保措施及后续管理建议等内容。五、环保措施的持续优化7.5环保措施的持续优化在天然气完井固井作业过程中，应持续优化环保措施，确保作业过程的环保合规性和可持续性。1.环保措施的动态优化：-定期对作业过程中的环保措施进行评估，分析其有效性，及时进行优化和调整。-根据最新的环保法规和技术标准，更新和优化环保措施，确保其符合最新的环保要求。2.环保技术的持续改进：-采用先进的环保技术，如高效除尘技术、低噪声设备、废水处理技术等，提高环保措施的效率和效果。-推动环保技术的创新和应用，提升作业过程的环保水平。3.环保管理的持续改进：-建立完善的环保管理制度，确保环保措施的实施和监督。-加强环保人员的培训和考核，提高环保意识