2 高含硫氣井安全隱患評(píng)估
??? 盡管一口井可能存在上述的某種安全風(fēng)險(xiǎn)，但它不是封閉的唯一條件，不是所有高含硫氣井均存在安全隱患和開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)。本著“安全環(huán)保、科學(xué)發(fā)展、效益開發(fā)”的原則，為了科學(xué)開發(fā)好高含硫氣田，消除高含硫氣井已存在的安全隱患，結(jié)合高含硫氣井隱患特征，通過對(duì)高含硫氣井地質(zhì)、鉆井、固井、完井、材質(zhì)、防腐、地面人居環(huán)境等方面開展綜合評(píng)估，對(duì)存在風(fēng)險(xiǎn)的氣井針對(duì)性地制訂治理方案，才能真正實(shí)現(xiàn)高含硫氣田的安全開發(fā)[3～4]。
2.1 組織成立評(píng)估專家組
??? 聘請(qǐng)國內(nèi)鉆井、完井、測(cè)井、材料、防腐和安全等相關(guān)專業(yè)專家組成評(píng)估專家組。綜合應(yīng)用相關(guān)技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)對(duì)高含硫氣井進(jìn)行評(píng)估并形成評(píng)估報(bào)告。
2.2 確立高含硫氣井安全風(fēng)險(xiǎn)分類標(biāo)準(zhǔn)
??? 根據(jù)安全風(fēng)險(xiǎn)程度分為A、B、C3級(jí)。其中：A級(jí)屬于存在嚴(yán)重安全隱患，急需實(shí)施永久性封閉治理；B級(jí)屬于存在一定安全隱患，但通過治理后恢復(fù)生產(chǎn)；C級(jí)是氣井雖然存在一定缺陷，沒有大的安全風(fēng)險(xiǎn)可監(jiān)控使用，需制定詳細(xì)的監(jiān)控措施。
2.3 確定高含硫氣井評(píng)估和治理原則
??? 1) 嚴(yán)格執(zhí)行氣田開發(fā)綱要。
2) 鎖定不完整的高含硫開發(fā)井和“三高”探井。
3) 重點(diǎn)敏感區(qū)域必須把安全、環(huán)保放在首位。
4) 綜合考慮高含硫氣田安全開發(fā)和效益開發(fā)。
5) 氣井封閉原則還要充分考慮上部地層的勘探開發(fā)潛力和綜合利用。
??? 6) 對(duì)存在嚴(yán)重安全隱患風(fēng)險(xiǎn)的高含硫氣井和“三高”探井應(yīng)徹底治理。
2.4 通過對(duì)高含硫氣井逐井排查，建立高含硫氣井單井評(píng)價(jià)檔案
??? (1)單井井史卡片；(2)井身結(jié)構(gòu)圖；(3)各層套管數(shù)據(jù)表；(4)固井?dāng)?shù)據(jù)及質(zhì)量評(píng)價(jià)；(5)完井管柱結(jié)構(gòu)及相關(guān)數(shù)據(jù)；(6)井口裝置及相關(guān)壓力資料；(7)氣井產(chǎn)量、流體性質(zhì)；(8)氣井鉆井、完井及生產(chǎn)過程中有關(guān)歷史事件記載；(9)防腐措施；(10)氣井周圍500m范圍內(nèi)人居環(huán)境調(diào)查情況；(11)井安系統(tǒng)；(12)評(píng)估結(jié)論及建議。
3 高含硫氣井永久封閉技術(shù)方案
??? 根據(jù)評(píng)估結(jié)果，針對(duì)存在嚴(yán)重安全隱患的高含硫氣井(屬于A級(jí))，按照“科學(xué)治理、不留隱患”的原則，達(dá)到對(duì)高含硫氣井徹底治理的目的。認(rèn)真編制高含硫氣井永久封閉技術(shù)方案和單井設(shè)計(jì)(包括地質(zhì)設(shè)計(jì)、工程設(shè)計(jì)、施工設(shè)計(jì)和安全、環(huán)保預(yù)案)[5～6]。
3.1 治理技術(shù)思路
??? 1) 對(duì)于油層套固井質(zhì)量未達(dá)標(biāo)，存在天然氣上竄泄漏危險(xiǎn)的井需對(duì)氣層進(jìn)行擠水泥封堵，并對(duì)套管外竄槽井段采用射孔、擠水泥封堵；套管內(nèi)采用橋塞+水泥塞段封閉，原則上應(yīng)該分2～3段進(jìn)行封堵；在有效封閉井段的套管外應(yīng)有100m左右的優(yōu)質(zhì)水泥塞段，防止天然氣經(jīng)管外竄到地表，每段水泥塞長度不低于200m，最后一個(gè)水泥塞位置應(yīng)在表層套管鞋以上。井筒注入重鉆井液，安裝簡易井口及壓力表，井口周圍需進(jìn)行必要的保護(hù)。
2) 對(duì)于油層套管固井質(zhì)量合格，產(chǎn)層部位以上管外水泥有100m連續(xù)井段固井質(zhì)量優(yōu)的井，這類井含硫天然氣沿套管外上竄的風(fēng)險(xiǎn)極小。因此，可采用先對(duì)產(chǎn)氣層擠水泥封堵，然后用橋塞+水泥塞封閉，最后一段水泥塞應(yīng)封在套管薄弱段以上，每段水泥塞長度不低于200m；井筒內(nèi)注入鉆井液，井筒內(nèi)應(yīng)下入光油管，安裝與區(qū)域地層壓力相符的采氣井口，井口周圍需進(jìn)行必要的保護(hù)，可作為上部潛力層回采井觀察利用。
3) 對(duì)于產(chǎn)量低無經(jīng)濟(jì)開采價(jià)值的高含硫氣層，因套管固井質(zhì)量合格不會(huì)發(fā)生含硫天然氣上竄泄漏的風(fēng)險(xiǎn)，上部地層又具有勘探開發(fā)潛力，可采用橋塞+水泥塞封閉，封閉產(chǎn)層的水泥塞厚度應(yīng)大于200m。井筒注入鉆井液或清水壓到井口，井筒內(nèi)應(yīng)下入光油管，安裝與區(qū)域地層壓力相符的采氣井口，井口周圍需進(jìn)行必要的保護(hù)同時(shí)可利用該井實(shí)施回采工作，充分利用現(xiàn)有資源。
4) 所有封閉井應(yīng)對(duì)井口進(jìn)行保護(hù)，安裝一條放噴管線，加強(qiáng)壓力觀察，按生產(chǎn)井管理模式建立資料臺(tái)賬。
3.2 封閉方案
3.2.1產(chǎn)層封閉方案
3.2.1.1 壓井
??? 油管內(nèi)采用擠注法壓井，將油管內(nèi)的氣體擠入地層，實(shí)現(xiàn)壓井液液柱壓力與地層壓力平衡，同時(shí)向氣層擠入一定量的壓井液，防止氣竄。當(dāng)油管內(nèi)壓井成功后，采用打開CMPA滑套，建立油、套循環(huán)通道。如果 CMPA滑套打不開或無滑套，則進(jìn)行油管穿孔，采用油套循環(huán)壓井，最終達(dá)到壓井平穩(wěn)。
3.2.1.2 解除封隔器錨定或切割油管
??? 壓井平穩(wěn)后，將采氣井口換裝成防噴器。上提、正轉(zhuǎn)管柱實(shí)施解除錨定。如果解除錨定不成功，則實(shí)施油管倒扣或切割作業(yè)，起出封隔器以上管柱。
3.2.1.3 封堵產(chǎn)層
下入鉆具，通過鉆具向產(chǎn)層試擠入壓井液，根據(jù)流量決定是否能向產(chǎn)層擠入水泥漿。如果有條件則最好先產(chǎn)層擠入水泥漿，以達(dá)到產(chǎn)層有效封堵。在原封隔器以上座封橋塞，在其上注入水泥塞并試壓合格。
3.2.2井筒薄弱段及關(guān)鍵部位封閉方案
??? 1) 尾管懸掛器、分級(jí)箍、套管回接處和套管偏磨處是套管受損和密封的薄弱點(diǎn)，為確保井筒尾管懸掛器、分級(jí)箍、套管回接等薄弱點(diǎn)的安全，封堵產(chǎn)層后，在薄弱點(diǎn)上下應(yīng)注水泥塞封閉。
??? 2) 固井質(zhì)量差，高含硫氣層上部無連續(xù)50m以上優(yōu)質(zhì)固井質(zhì)量段，特別是單層套管固井段，是安全隱患的薄弱段，存在高含硫天然氣管外上竄泄漏風(fēng)險(xiǎn)。采用分段套管穿孔，用封隔器分隔擠注水泥固井，在薄弱段及上下形成連續(xù)注水泥塞封閉。
3.2.3井口保護(hù)
??? 1) 永久封閉井，安裝簡易井口和壓力表。
??? 2) 安裝一條引流放噴管線到點(diǎn)火池。
??? 3) 井口周圍安裝防護(hù)欄桿。
4 實(shí)例分析與永久封閉實(shí)踐
??? 四川油氣田組織專家組對(duì)可能存在風(fēng)險(xiǎn)的高含硫氣井進(jìn)行了重新審視和評(píng)估，并確定了一批高含硫氣井必須實(shí)施永久性封閉。下面介紹LJ-XX井治理典型實(shí)例。
4.1 治理前氣井基本情況
??? 該井為1口水平井，最大井斜90.5°，造斜點(diǎn)井深1950m，入靶點(diǎn)A點(diǎn)3636m，出靶點(diǎn)B點(diǎn)4248m，水平段長612m。完井測(cè)試產(chǎn)氣250×104m3/d，關(guān)井井口壓力32MPa，天然氣中H2S含量為130g/m3、C02含量為95g/m3。該井主產(chǎn)層以上、井深1017m以下具多個(gè)氣測(cè)異常、斷層和裂縫發(fā)育，井漏顯示強(qiáng)烈。
??? 1) 井口裝置：法國Malbranque103-70型FF級(jí)采氣井口。
??? 2)井下情況：①井內(nèi)為SAB-3完井封隔器管柱，封隔器下深3409.18m；②環(huán)空為清水+10%CT2-4緩蝕劑；③試油結(jié)束后，油管內(nèi)用清水+緩蝕劑壓井，井下安全閥關(guān)閉；④井口套壓升至27.9MPa，油壓31.0MPa；⑤取油套環(huán)空氣樣同位素分析結(jié)果表明油套管環(huán)形空間內(nèi)的氣為產(chǎn)層的氣源。
4.2 存在的主要隱患
??? 1) 套管存在隱患，Φ244.5mm套管固井質(zhì)量差，Φ177.8mm套管未回接到井口，Φ244.5mm套管上部段作為油層套管使用。Φ244.5mm套管經(jīng)過一次搶險(xiǎn)、兩次造斜鉆進(jìn)，套管磨損情況不詳。套管絲扣為長圓扣，氣密封差，套管存在多處泄漏風(fēng)險(xiǎn)。
??? 2) 該井采用普通碳素鋼抗硫油管組合，管柱上未能安裝加注緩蝕劑裝置，Φ114.3mmVM80SS油管存在著一定的電化學(xué)腐蝕，油管存在腐蝕穿孔泄漏風(fēng)險(xiǎn)。
??? 3) 該井地處敏感地區(qū)，人口居住密度大，距井口100m以內(nèi)有居民51人，500m以內(nèi)有655人。
??? 4) 上部地層斷層和裂縫發(fā)育，地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)大，存在高含硫氣沿上部地層泄漏到地表的重大風(fēng)險(xiǎn)。
??? 5) 該井與鄰井井口相距近，不足3m。根據(jù)外國公司專家評(píng)估，井與井相距太近存在安全風(fēng)險(xiǎn)。
??? 鑒于以上因素及該井存在的安全隱患，經(jīng)審視評(píng)估，對(duì)該井作永久性封閉處理。
4.3 治理情況
??? 治理方案：打開井下安全閥→試井車測(cè)井底壓力→從油管擠入壓井液并向地層試擠獲取參數(shù)(排量和壓力) →向地層擠水泥封堵產(chǎn)層(油管內(nèi)保留一定水泥塞)→切割油管→循環(huán)壓井→注水泥塞→試壓→下電纜橋塞→注水泥塞→試壓→完善井口，完成治理作業(yè)。
??? 1) 油管內(nèi)壓井：油管內(nèi)擠注密度1.46g/cm3鉆井液40m3，擠入地層25m3，同時(shí)求取注人參數(shù)；擠注水泥漿60m3，密度1.93～1.95g/cm3，候凝后探得油管內(nèi)水泥塞面井深2970.20m。
??? 2) 油管穿孔、循環(huán)壓井液：采用SCWCK-43Y-2型低碎屑穿孔彈對(duì)油管2970.20m以上油管段2963.40～2967.50m穿孔，用鉆井液替出環(huán)空保護(hù)液并循環(huán)壓井。
??? 3) 切割油管：采用SCQG-89Z型切割彈于2961.88m切割Φ114.3mm油管。
??? 4) 套管內(nèi)分兩段注水泥塞2960～2338.27m和2328～1773.93m。
??? 5) 試壓35MPa經(jīng)30min不降，合格。
??? 6) 坐電纜橋塞于井段為1773.12～1773.62m。
??? 7) 套管內(nèi)分兩段注水泥塞為1772.62～1255.27m和1255～960.25m。
??? 8) 試壓35MPa經(jīng)30min不降，合格。
??? 9) 采用密度1.46g/cm3鉆井液壓井至井口。
