储气库建设井控防喷技术研究与应用

储气库建设井控防喷技术研究与应用

杨则云

（中原油田分公司采油气工程服务中心，河南 濮阳 457001）

摘要：储气库建设中的需要修井作业的开发井、监测井、注水井、废弃井等经过多年服役，套管发生内、外腐蚀，管壁变薄，管柱强度会不同程度降低；另外，由于原始固井质量差或生产和措施作业破坏生产套管外水泥环，可能导致套管外窜层问题。这些问题都给储气库修井封堵带来了一定的困难，一口井处理不好，就可以报废一座储气库，必须妥善处置所有老井后才能正式建库。为保证储气库的修井作业质量，进行了储气库建设井控防喷技术研究与应用。

关键词：储气库；钻顶塞；井控；换井口

1技术背景

储气库建设中再利用的老井，有32%都是已经进行了封井，现在要重新开发利用。但是由于历史原因及井口生产环境、生产井况等因素影响，造成部分长停井井筒套管堵塞，井内圈闭高压油气压力，给作业施工带来较大井控风险和施工难度。主要有一下几种情况：

（1）采取停井封井处理，一般封井只在井口附近50-300m井深处采取注水泥封井，长期关井井内压力发生变化，造成该类井井筒内圈闭较高油气压力，一旦钻开灰塞会造成井内压力突然释放，发生顶钻及井喷风险。

（2）部分长停井早期井口部件有丢失，造成井口附近井筒被土块杂物填满，井内圈闭油气压力，在老井利用处理井筒作业施工时，易造成井喷风险。

（3）部分长停井早期地层能量较低，采取浅层注灰封井，后期区块高压注水见效，在灰面下部油层与注水层联通较好，圈闭较高地层压力，在钻穿灰面施工时易造成井喷及顶钻事故。

2  存在的主要问题

钻顶塞施工在井筒产生激动压力造成井筒压力低于地层压力或打开地层造成地层封闭压力突然涌入井筒，发生溢流若控制不当易造成井喷失控。特别是浅层塞钻透后，由于长久圈闭压力突然释放，高压油气流会突然窜出，此时若处置不当，不但发生井喷，同时还要上顶钻具，使井内油管或钻具突然上行和高压油气流一并喷出，可能发生井喷失控、钻具飞出，造成严重的设备损坏和人员伤亡事故。

3  储气库建设井控防喷技术研究

3.1  设计思路

储气库老井内圈闭高压油气压力，使用不压井设备，研究压钻顶塞工艺。储气库由于井口丢失、只有简易井口等，上修前需要完善井口，研究一套能够封闭井筒，并在在施工的时候能够检测井筒内压力的装置。

3.2  传统钻顶塞方法

套管密封形式是套管四通+防喷器+转盘,用150型通井机链条带动转盘施工,套管两侧接放喷管线。缺点:很难做到防喷、防顶。同时施工中管柱轻无法进行增加钻压。

3.3  带压钻顶塞原理

利用带压作业装置配套的环形防喷器实现施工过程中的动密封防喷，使作业施工过程油套环空始终处于控制和防喷状态；利用闸板防喷器实现静止状态下的油、套环空高压密封或空井筒状态下的井筒内压力控制；利用游动卡瓦、固定卡瓦、配合液压举升缸交替使用，解决浅层管柱防顶控制和加压起下控制，且较好解决浅层螺杆钻具加压磨铣管拄反转的问题；管拄配套内防喷工具较好解决井内管柱的防喷问题和带压状态下的循环冲洗问题。

3.4  储气库建设钻顶塞工艺

施工管柱采用磨铣工具+螺杆钻具+内防喷工具+油管+油管旋塞。内防喷工具采用双向洗井阀、防喷单流阀等工具，实现循环施工与管柱内压力控制。利用带压作业配套的内防喷工具实现管柱防喷与过流施工；管柱配套过滤器进行防颗粒物质过流，防止内堵塞工具堵塞或工作异常；利用配套的磨铣钻头及螺杆钻具满足旋转钻进施工需求。施工过程全程利用环形防喷器进行油套环空防喷控制，钻进、活动管柱或接换单根时必须由一级固定卡瓦或游动卡瓦控制管柱，防止钻具顶钻或滑脱。磨铣采用加压液缸进行加压钻进，随时观察循环泵压、排量、加压液缸吨位变化，分析判断井内钻具工作状态是否正，防止憋钻、卡钻及钻具脱落事故发生。

3.5  换井口工序存在的问题

储气库作业井施工中，几乎每一口都要进行换井口工序，特殊井需要进行换头管头工序，在地层有能量的油气井换井口作业时，拆下或换装前，井口均处于不可控状态，无法检测到井筒内的压力，当井筒压力突然升高时，容易出现井涌或井喷事故。针对该问题，目前常用的做法是：一是使用压井液压井更换井口闸门，该方法压井更换闸门后还需要一整套的排液放喷处理，排液过程又可能导致闸门二次刺漏，易造成油气层污染，对产量的恢复有较大影响；二是利用不压井作业机更换井口闸门，该方法设备投资较大，费用偏高，对操作人员的技术水平要求高，也不是很理想的作业途径。

3.6  井下压力监测装置技术原理

解决现有技术中在换井口、换套管头时无法检测井筒压力导致井控风险较大的技术问题。为实现上述目的，设计的技术方案是包括：外管，沿上下方向延伸，用于由相应送入工具送入井筒中以形成井筒环空；中心管，沿上下方向延伸，中心管位于外管中并与外管螺旋传动装配，中心管上部设有操作部，用于连接操作工具以由操作人员驱动转动；井筒内的压力流体只能顺着中心管的内腔上行，这样一来，当井筒压力较高时，可由压力传感器及时监测流体压力信息，同时，可利用封堵结构临时封挡，方便地面操作人员有时间进行压井或放喷操作，可有效降低井控风险。

4  现场试验及应用效果

应用储气库建设井控防喷技术，储气库换套管头26井次，储气库老井封堵131井次，其中卫11储气库完井69井次，文13西储气库完井52井次，白9储气库完井10井次，平均施工周期40.1天，提升了作业施工效率18%，提高完井成功率26%。

5结论

针对储气库老井内圈闭高压油气压力，使用带压钻顶塞，可以有效保证井控安全。针对储气库换井口工序多，采用井下压力监测装装置，实现实时检测井筒内压力。能够更好的推进油田储气库建设“十四五”规划，保证储气库施工按照时间完成，同时确保储气库密封完整性。

参考文献：

［1］　赵树栋，王皆明.天然气地下储气库注采技术［M］ .北京：石油工业出版社，2000-09：274-275.

［2］　丁国生，张昱文 . 盐穴地下储气库［M］ . 北京：石油工业出版社，2010-04： 122-123.

 ［3］ 《井下作业技术数据手册》编写组 . 井下作业技术数据手册［M］. 北京：石油工业出版社， 2000.