埕岛油田钻井工程安全控制浅析.pdf
18 �石油化工安全环保技术� PE TR O C H E M IC ALSAFE TY AND E NVIR O NM E NTALPR O TE C TIO N TE C H NO L O G Y2012年第28卷第3期 收稿日期 2011 -11 -12� 作者简介张庆华,男,注册安全评价师,2002年 毕业于山东大学热工专业,现在胜利油田分公司安 全环保研究中心工作,工程师� 埕 岛 油 田 钻 井 工 程 安 全 控 制 浅 析 张庆华,彭星来,胡付军,支景波,王振法 中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司,山东东营 257000 摘要 海上钻井施工存在各类风险,对埕岛油田钻井工程中的设计�井控管理�井台丛 式井井身控制�固井等方面的安全控制措施进行了分析,并对各类控制措施实施的有效性进 行了验证� 关键词 工程设计井控安全 胜利海上埕岛油田主要为浅海石油开发 油 区水深一般小于 20 m ,开发目的层主要为馆陶 组,地层为常温�常压系统,地层相对稳定,有 利于钻井施工安全�油田开发采用注水开发 海 水 地层水 产出水 ,以保持地层压力处于原 始地层压力状态,目前埕岛油田由于整体注水开 发滞后,地层压力系数一般为 0.7 � 0.9 之间 低 于地层原始压力系数 1.0 �自 1993 年勘探开发 以来,在国内没有相关标准依据的基础上,埕岛 油田钻井工程形成了探井�评价井�开发井等设 计施工的经验保障体系,保障了埕岛油田海域的 钻井施工安全控制� 1钻井设计安全管理 对于钻井设计,建立和实施了严格管理程 序,开发了设计管理软件系统,实行钻井设计网 上运行和分级审批,油藏设计�地质设计�钻井 工程设计和采油工程设计均进行网上运行和审 批�审批节点达到 36 个,全部覆盖了相关专业� 部门和主管领导�设计通过层层审批把关,有效 保证了设计的高质量�高水平,为实现安全�优 快钻井提供了有力保障� 科学的钻井设计是搞好井控的前提,良好井 控装备是搞好井控的保障,严格管理是确保钻井 安全的关键�重点措施有以下7 条 1 抓好钻井地质和工程设计,按照 “无环 保要求�无详细完善井控措施“的设计不予审批 的原则,严格把好设计审批关,杜绝无设计开钻 现象� 2 海上油水井全部安装符合 API 标准和海 上安全规范要求的井口套管头和采油树�确保井 口安全�明化镇�馆陶组油水井安装 35 M Pa 套 管头和采油树,东营组�沙河街�潜山油水井安 装70 M Pa 套管头,套管头本体及与各层套管间 密封按设计压力试压合格� 3 严格按设计要求实行,安装符合要求的 合格防喷器井控设备�设施,全部按设计要求试 压合格� 4 严格执行打开油层前的井控验收制度, 确保打开油层钻井施工安全,坚决杜绝无审批打 开油气层现象� 5 储备充足重泥浆,满足紧急情况钻井压 井需要� 6 严格井控管理程序,坐岗观察到位,井 控措施落实到位,杜绝违章施工作业现象� 7 严格老区钻井保障性关井,按井控标准 要求提前2 � 3天关闭邻近注水井和采油井,确保 钻井井控安全,防止钻井过程发生井漏和井喷事 故,保证油层保护质量和固井质量� 2井控安全管理 2 . 1抓好方案设计关,为钻井设计提供科学依据 油藏设计和地质设计是钻井设计的依据,也 �张庆华等.埕岛油田钻井工程安全控制浅析� 2012年第28卷第3期 19 是井控设计的重要依据�地质设计中必须详细提 出地层分层数据�地层压力�流体性质�气体性 质�工程故障提示�地质录井工作提示以及附近 完钻井情况等,包括附近的注水井�采油井情况 距离�压力情况 �为了确保方案设计质量,所 有参加设计人员必须参加井控取证培训,油藏设 计�地质设计做到了资料齐全�数据准确�设计 完整,符合埕岛油田开发井油藏设计和地质设计 要求�同时,实施了 “探勘 -开发 -工程“一体 化管理,努力实现对方案的最优化设计,有效提 高了实施质量和效益� 2 .2抓好设计网上运行审批关,坚决杜绝无钻 井设计开钻现象 强化设计运行,加快设计和设计审批进度, 坚决杜绝无设计开钻施工现象,保证钻井施工顺 利进行和井控安全�目前实行网上设计审批制 度,油藏设计�地质设计�钻井设计和采油工程 设计均要进行网上设计审批,有效保证了钻井施 工的安全�顺利进行� 2 .3 抓好施工前技术交底关,确保施工方快速 有效编制科学施工策划 钻井施工前技术交底是采油厂做好井控管理 的一个重要手段,通过技术交底方式,钻井监督 人员将整口井或整个井组钻井设计�质量要求� 井控要求�进度要求和其它技术要求逐一给施工 方交代清楚�并要求钻井施工方开钻前提前编制 好施工策划,包括施工技术细节和井控安全要求 等,逐一分解细化,提前做好各项准备工作,以 便在钻井施工中做到施工人员到位�技术措施到 位�安 全 措 施 到 位�井 控 措 施 到 位� 如 在 C B11NC �C B1HB �C B25G A 等井组技术交底中, 钻井监督人员通过强调井口套管头安装要求�钻 井轨迹防碰扫描要求和邻井注水井�采油井关停 井具体要求,使钻井施工方在编制钻井施工策划 中重点对这些措施进行强调和要求,保证了钻井 施工质量和施工安全,钻井质量合格率达 100 , 有力确保了井组的顺利完钻和如期投产� 2 .4抓好关键装置和材料上井检查关,确保上 井材料和设备质量 海上钻井使用的装置主要是井口套管头,使 用的材料主要是套管�根据海上安全环保规范要 求和海上钻井技术要求,海上钻井井口一律安装 井口套管头,对于目的层为馆陶组的油水井,采 用额定压力为 35 M Pa 井口套管头,对于目的层 为东营组及古生界�太古界的油水井,采用额定 压力为70 M Pa 的井口套管,所用套管头必须符 合 API标准,且出厂质量检验合格,上井前钻井 监督必须严格检查型号�压力等级是否符合设计 要求,确保套管头和套管合格� 2 . 5抓好钻井现场监督关,确保钻井实施质量 和钻井井控安全 依据钻井监督管理办法,制定了详细监督方 案,聘请有资质�有经验的钻井监督,协助质量 把关,对钻井全过程进行质量监控�钻井监督在 现场抓好钻井质量监督的同时,重点落实 5 方面 的井控管理措施 1 抓好井口套管头的安装质量,严格按照 厂家技术人员和设计要求安装和试压,确保安装 和试压符合要求,确保井口防喷器组安全和试压 达到要求,确保井口井控装置达到设计要求� 2 每次开钻前,配合钻井施工方安全监督 检查,验收井控设备是否运转良好,重泥浆石粉 是否按设计要求准备充足,井控设备操作人员是 否到位等,检查验收合格后方可开钻施工� 3 配合钻井施工方安全监督督促钻井方按 规定抓好井控演习和打开油气层前应急井控 演习� 4 抓好邻近注水井和采油井的关井,确保 钻井施工过程安全�及时关停相关注水井�采油 井,防止井喷�井漏事故发生,确保井控安全� 油层保护质量及固井质量� 5 抓好固井施工关,严格审核固井施工方 案和监督固井施工过程,确保固井施工质量�避 免井口因固井质量不好造成窜油气水现象或固井 水泥返高不够造成井口漏气现象,为今后油井安 全生产提供前提条件� 3 钻井井身控制 由于平台空间受限,布井间距小,钻井轨迹 防碰是一大难题�施工过程中研究落实防碰保障 措施,确保钻井施工安全�以 C B1HB - 2 井为例, 在钻井过程中,与邻近老井 C B1B- 2 注水井交叉 相碰,为确保下步钻井施工安全顺利进行,研究 制定了 “五大“钻井防碰保障措施� 20 �石油化工安全环保技术�2012 年第28 卷第3期 1 针对早期老平台井口坐标仪器精度存在 较大误差的问题,对2004年以前老平台井口坐标 采取复测措施,修正井口坐标,确保轨迹防碰扫 描数据的准确无误�如通过复测修正了 C B1B 平 台 1998 年 建 造 井 口 平 台 坐 标 误 差 达 15.23 m ,为 C B 1H B 井组剩余井下步钻井轨迹 防碰扫描和制定防碰措施提供了可靠依据� 2 采用钻井轨迹绕障设计和施工工艺,保 证新�老井轨迹防碰距离不小于 10 m� 3 针对 PD C 钻头在钻井防碰方面的不足, 采用牙轮钻头替换 PD C 钻头,同时控制好钻进速 度,降低打碰邻井造成邻井套管受损的风险� 4 对于有套管磁干扰严重的井段,采用陀 螺测斜技术,确保钻井轨迹井斜方位数据的准 确性� 5 加强随钻监测监控,钻井过程中及时对 新钻轨迹与老井轨迹进行实时防碰扫描,及时调 整钻井轨迹,防止打碰现象发生� 通过以上防碰措施的制定和实施,进一步加 强了钻井防碰的措施力度,有力确保钻井过程打 碰事故的发生和钻井施工的安全� 4固井安全管理 根据地质设计要求,胜利埕岛油田平原组深 度为 350 m,井身结构设计时设计表层套管下深 封过平原组地层,固井水泥返高至井口,满足下 步钻井施工和井口安全�油层套管 或技术套管 从井口下至完钻井底,固井水泥返高至表层套管 以上 100 � 200 m,对钻开井眼全部实现水泥固井 封隔,彻底封隔油�气�水层,彻底杜绝油气水 上窜通道�隔水管外径一般为 660 mm,壁厚为 22 � 38 mm,采用打桩方式施工,与导管架一起 设计为一体,完全满足抗冰强度要求�表层套管 一般采用外径 339. 7 mm 套管,钢级为 J55 或 N80,壁厚 9.65 mm或 10.92 mm;油层套管一般 采用 177. 8 mm套管,钢级为 N80 或 P110,壁厚 9. 19 mm 或 10.36 mm;技 术 套 管 一 般 采 用 244.5 mm套管,钢 级 为 N80 或 P110,壁 厚 11.05 mm或11.99 mm�表层套管�油层套管� 技术套管设计均符合钻井设计标准要求�为确保 套管质量,海上所用套管全部使用宝钢�天钢等 质量信誉可靠的企业生产的套管,质量稳定,目 前未发现有套管质量问题� 钻井施工过程中,为确保钻井质量,派有资 质钻井监督对钻井全过程实施监控,严格按照设 计和标准要求执行,严把各工序施工质量关,确 保井口质量�井身质量�固井质量和油层保护质 量达到设计要求�为确保固井质量符合标准要 求,对每口井油层套管 或技术套管 均进行固井 质量测井 声波和变密度测井 ,并对固井质量 包括水泥返高�水泥封固质量 进行测井评价, 目前海上油层套管和技术套管固井质量测井评价 均合格,合格率达 100 � 5已完井井身结构核查 针对蓬莱 19- 3油田发生溢油事故,对目前胜 利埕岛海上油田所有井井身结构注意进行核查� 经查,目前海上共有开发井 540 口,其中表层套 管下深少于 350 m 的有11 口; 共有探井 保留井 口 53 口,其中表层套管下深少于 350 m 的有 7 口�开发井和探井中,表层套管下深小于 300 m, 共有 6 口 井,分 别 为 C B253�C B25�C BG1� SH6�C B25A- 4 和 C B25A- 9�经分析,目前海上 油气水井固井质量评价均合格 包括表层套管下 深未超过 350 m ,目前暂且不会发生油气上窜可 能,但要考虑今后油层套管 生产套管 和表层套 管腐蚀导致油气渗漏问题�为此采取如下安全 措施 1 加强对投产 10 年以上油气井油层套管 生产套管 �表层套管和井口的腐蚀检测和监 控,确保井口安全� 2 加强生产测试压力动态监控,取全取准 邻近地层注水后有关压力资料,确保注水压力在 安全允许范围 原始地层压力水平 � 3 加强对井口安全和平台附近的自动化监 控,发现异常情况立即停止生产,并采取针对性 整改措施� 6结语 自开发来,胜利埕岛海上油田未发生过井喷 事故和溢油事故,埕岛油田钻井工程的安全控制 措施是行之有效的,在今后钻井工程管理中还应 严格落实这些措施,将钻井风险控制在可接受范 围内� AB STRA C TS PETRO CH EM I CAL S AFETY AND ENV I RO NM ENTAL PRO TECTI O N TECH NO LO GY B�� � � �� � � . 20 J� � . 20 12 V � � .28 N� . 3��� B RIEF A N AL � SIS ON SAFET�C ON TROLOF D RIL L IN GEN G IN EERIN GINC HEN G D AO OIL FIEL D[ 18] � � � � � Q � � � � � � , P� � � � � � � � � � , H� F � �� � , � � � J �� � - � � ,� � � �� � � � � � . S� � � � �� � �E � � � � � � � � � �� � P� � � � � - � �� �R� � � � � � �C� � � � � � � SI NO PE C S� � � � � � O � � F � � � � , D � � � � � � � , S� � � � � � � , 2550 0 0 A� � � � � � � T� e � ea� e� a� � � � � � � � � � � �� �� � � � � ed� � � � � � � e � � � � e e � �� � . T� � � � a � e � a � a� � � e � � � e� e a� � � e � � a� e � � � � � a� e � � c� � � � � � � �� � ede � �� � ,� e � � c� � � � � � ,� e �� � � - b � � c� � � � � � a � d � e � � c e � e � � �� �� � C� e � � da �O �� � � e � d d� � � � � � � e � � � � e e � � � � . I � a � � � � a� � da � e � � � ee � � e c � � � e � e � � � � � � ec� � �� � � � � � � � e a� � � e � . K � �� � � � � E� � � � e e � �� �de � � � � ;W e � �c� � � � � � ; S a� e � � OPTIM ALD ESIG N M ETHOD FOR THE REL I- AB IL IT�OF THE L IFE C � C L E OF OILA ND G AS PIPEL INE STRUC TURE [ 21] � � � �J � � 1 ,L � �� � � � �� 2.1. S� � � � � � E � � � � � � � � � �2. I � � � � � � � � � � E � � � � � � � � � �� � �E � � � � � � � �� �� � J � � � � � �O � �� � � � � ,� � � � � � � � , J � � � � � � , 2250 0 0 A� � � � � � � T� ��� a � e � � � � b e � � � � �� � e� � � � � a� de � � � � � e � � � d � � � � � a� d � a� � � � e � �� e� �� � c � � � e . A� d � � e� � - � �� a � de � �� �e � � a � � � � � � � � � a� d � a� � � � e � �� e� �� � c � � � e � � � b � a� � e d b � � a� � � � � � ed� � a� � c� e � �ab � � � �� � � �� e� � � e c � c�e� �� � �a � d � a �� � � e �� � e � � � � c � � � ea�� � ec� � - � � � a � � � a� d �a� � � � � � e� � �� � �� e� �� � � � � � e � � � e � � ,� � e � a � � � � e� � � � a� d �� e� a � � � e � a � c ec� � � � � � � � � a� d � a � � � � e �� � e � � � � c � � � e a�� � e � b � e c � � � e � � � c � � � � .T� �� � e � � � d � � � � � de �c e � � a� �� e � e � e � c e� � � � � ede � � � �a � d � a� a� e � e � � � � � � � a � d � a � � � � e �� � e� �� � c � � � e . K � �� � � � � O � � a � d � a� � � � e � � � e� � � � c� � � e ; O � � � � a� de � �� � ; Re � � ab � �� � � APPL IC ATION OF FU� � �C OM PREHEN SIVE UATION M ETHODIN EX PL ORATOR� W EL L C ONTROLRISK UA TION [ 24] J � �� � � � � � , F � � �C� � � � � � � , L� � G� � � .S� � � � � � � P� - � � � �� � � E � � � � � � � � � � ,C� � � �� � � � � � � � ��� �P� � � � � � � � H� � � � � � , Q � � � � � � ,S� � � � � � � , 266 555 A� � � � � � � T� e� �� �� a c� � � �� � � e � � c� � �� � � ��d� � � � � � � � a� e� � e a� � � ce � � a � � � �a� d � � e� �� �� e � e � � a�� � � e � b e e �de � c � �b e d � � � �� � � e � a � � e � a� � � a � e .F� � � � c � � � � e � e � � � � ee � a�� a � � � ���a� e � � � d b a� e d � �� � � � - � � � � a � � e � a�� c� . T� � � � a� e � � �� � � � e � � � eb a� � c� � � � c� - � � e � � � � � � � �c � � � � e � e � � � � ee � a � � a� �� �� �e � � a b �� � �a � � d� � �e d � � � �e � a � � a� � � �� � de � � � � c�� �� � � �ab � e�� � � � e� e � � c � � � � � � � �d� � � � �� � e � � � � e e � � � � . Ba � e d � �� e - � e a� c� � � � d� �� � � � � � � � � � � a � � � � � � e � � � � � a � � � �� e �� � � � � � a� e � � e � �� �� � � e � d,�� e� � de � �� � � e d � � e � a� � a�e� � e � � � �� � � e � � c � � � � � � . T� e� e � � � � � a� cee � a� � a � � � �� e - � � �� �a� eb a� � c a�� �c � � � � � � e � � � � ��� � e a c�� a �� � � � � . T� � � � e a � � � � a� � � e� � d� � � e d �� � � �c� � � � e � e � � �� ee - � a�� a � � � �� e � � � d c a�b e� � e d � � e � a� � a�e� � e� � � � � � � e � � � � � a � � � �� e � � c � � � � � � . K � �� � � � � W e � �c � � � � � � ; R� � � ;R� � �e � a � � a�� � � ; F� � � �c � � � � e � e � � � � ee � a � � a� �� � ; E� � � � � a � � � �� e � � D ISC USSION OF SEVERALISSUES ON SAFE- T� PROTEC TIONOF N ATURA LG AS C ON- TA INING H2S[ 27] P� �� � � � � � � � ,L�� � � . P� � � � C� � � �H� � � � � O � � � �� � � C� � � � � � , R� � � � � ,H� � � � ,0 6 2552 A� � � � � � � A� � e �� � eac c� de � � � � 12. 23 � �Ka� � � a� , C� � � � � � � � ,�� eG� � e � � � e � � � � e e de d � � � � ee � � ab � �� � - � e � � � � � e c� � � ca � � �a� da� d�� � � � e �a b � � � � a� e � �� � � - �e c � � � � � � � a�� � a� � a� � � � c� c� � � a�� � H 2S a � d � e � e a� e d � � � ec � � � e � � � � d� � �� e c� � � ca � � � a� da � d� � � cc e � � �� e �� . T� � � � � � � � de d � e � �ab � e� a� e � ��e c� � � c a� � � � � � � � � � � �� e de � e � � � � e � � � � � a� � � a� � a� c� � � a� � �� � H 2S . W � � �� a� - a � d a� a�� � � � � � � a � � � a � � a� � � � c�c � � � a � � � H 2S a� � � e b � e a � � � � � � � �� � �� � ,� � � � � a� e � d� � c� � � e � � � � e� � � � e � � �� � ee � � � � � e e � ’� a� e � � � � � � e c � � � � � �� � e� � � d� c� �� � a � d � � � � � � ac e , a� d � � � � � � � � a� d � � � ec� � � e � � � � d�� � �� � � � � c � � � � � � � � � � � � . Be c a� � e� � � � � � ,� � e� a � e � � � � � - �e c � � � � � � � a�� � a � � a� c � � � a � � � � � H 2S � a� b e� � � � � � e d a � d � e � � e c � e d. K � �� � � � � H 2S ; Na � � � a �� a � ;S a� e � �� � � �e c�� � � ; D� � c� � � �� � RESEA RC H AN DD EVEL OPM ENT OF INTE- GRATIVE M AC HIN E B A SED ON THE IN TER- NET OF THING S FOR THE SAFE PROD UC - TION , M ONITORIN G AN D EA RL �W ARNING IN EN TERPRISES [ 3 0] � � � �S� � � �� � . N� � �� � �A� � � � �T� � � . C� .,L� � ., N� � �� � � ,J �� � � � � , 210 0 13 A� � � � � � � T� � � � a � e � � � � � � d� ce �� � e� e �� e c� � � �� � � ��� � e � e � � � a�e� � � d� c� �� �ac c� de � � �a� d c � � � � � � �� e I � � e � � e � � � � � � � � �� �� � de ���� � � � � � e� � ee � � e � � � a � � a � e � �� � e � � e � � � � � e � . S � c�� a � e � �� a �b e�� � � � � e d �� � � � � �� � � � � -�� � c � � � � a �� � � e � � � � e � �da � a a � d � � de � c � � �e c�� � � , � � � c e � � � � � ,� � a� � � � � � � � � � � � e � � a� � � � e - � � � � � e � � a� d ad� � � � � �e � b e dde d � a� a � e � e � � � � � - �e � . T� ee � � e c� �� e � e � � � � � � e� � � � e �� � � e � � �� e d b �� e - a � ca � e � . Acc� � d�� �� �� � e� � e c� �� c c � � c� � � � a� c e �� � � e � � � c� e � � c a� e � � e � � � � � e � ,�� e� a� e � � � � � �� � � a � d �� e � � e � a � � � � � � � � � �� � � � � - � � � e� � � � � � � �� �� � � a� e� � � d� c - �� � �a � d e a � � � � a� � � � � ,� � � c�e � � e c � � � e � � � � e � e � � a� d de c� e a � e� � e� c c� � � e � c e� � � a� e� � � d� c� � � �ac c� de � � � � � � � ee � � e � � � � � e � . K � �� � � � � Da� � e � � � �c � e � � ca � � ; S a� e� � � d� c�� � � ; Te c � � � � � � �� ��� e I � � e � � e �� ��� �� � � ;I � �e � � a � � � e e � � � � � e � �