劉英偉 孫長利 初德軍 陳宇同

摘? ?要：三級井控情況下，為控制高速噴出的井口流體，需在井口安裝防噴器，建立壓井通道，重新恢復(fù)對井的控制。通過法蘭或者卡瓦機(jī)構(gòu)在套管上“生根”，依靠吊裝、扣裝和磨裝三種方式，完成防噴器的安裝，對陸地和海洋井噴搶險均有借鑒意義。

關(guān)鍵詞：防噴器? 搶險套管頭? 井噴? 三級井控? 壓井

中圖分類號：TE2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）05（a）-0048-02

Abstract：In the case of tertiary well control， blowout preventer should be installed at the wellhead to establish the kill channel and restore the control of the well in order to control the high-speed ejected downhole fluid. By "rooting" on the casing through flange or slip mechanism，blowout preventer can be installed from axial or circumferential direction， which can be used for reference in both onshore and offshore blowout.

Key Words： Blowout preventer; Emergency casing head; Well blowout; Tertiary well control; Kill operation

防噴器是井控設(shè)備中用于控制井口壓力的核心設(shè)備[1]。從1970—2009年，中石油發(fā)生的井噴失控案例共79起，其中由于防噴器失效引起的井噴失控為17起，占比21.5%，由于井口無防噴器引起的井噴失控為18起，占比22.8%[2]。近幾年來，國際上連續(xù)發(fā)生了2009年P(guān)TTEP澳大利亞平臺井噴事故、2010年BP墨西哥灣事故、2012年雪佛龍尼日利亞井噴平臺傾覆事故等重大海上鉆井事故[3]。關(guān)鍵原因均為防噴器無法對井噴流體形成有效控制。本文主要介紹，在井噴搶險作業(yè)時，為重新恢復(fù)對井的控制，如何快速有效安裝防噴器的關(guān)鍵技術(shù)及措施。

1? 制約壓井作業(yè)的關(guān)鍵因素

在不使用動態(tài)壓井的情況下，利用防噴器提供井口回壓，通過向井內(nèi)泵入壓井液，實現(xiàn)對地層空隙壓力的平衡[4]，意味著壓井作業(yè)的成功，但是以下工況會制約壓井作業(yè)的實施：

（1）井口無防噴器。

違章操作，不按設(shè)計施工，地質(zhì)資料誤差等因素，都可能導(dǎo)致溢流發(fā)生時，井口處于無防噴器狀態(tài)。

（2）井口設(shè)備壓力級別低。

異常高壓導(dǎo)致關(guān)井套壓超過最大允許關(guān)井壓力，井口設(shè)備壓力級別存在薄弱點，防噴器壓力級別選型或配置不當(dāng)?shù)纫蛩?，都會給實施壓井帶來障礙。

（3）井口防噴器功能失效。

閘板或膠芯刺漏，閘板尺寸與井內(nèi)鉆具不匹配，鉆具不居中導(dǎo)致關(guān)井失敗，關(guān)井位置處于鉆具接頭等原因，會導(dǎo)致防噴器無法有效封閉環(huán)空。

2? 防噴器安裝的前提條件

2.1 井口有法蘭盤

如果井口留存有可用的法蘭面，盡量保留該法蘭面完好，配套能夠?qū)崿F(xiàn)壓井液進(jìn)出通道的鉆井四通，安裝防噴器。

2.2 光套管

在井口遭受損毀的情況下，力爭暴露出一定長度的套管段，優(yōu)先利用抗內(nèi)壓更高的技術(shù)套管作為最內(nèi)層套管，安裝防噴器。為了防止關(guān)井后，井口防噴器被高速流體頂開，需要有裝置牢牢的將其固定在套管上，有諸多方法可以嘗試，如中國石油大學(xué)（華東）研制的鉆井井噴搶險裝置[6]，中國石油集團(tuán)川慶鉆探工程有限公司研制的油氣井搶險套管頭[7]，或者利用倒扣閘板防噴器卡住套管本體[8]等工具和工藝。

3? 防噴器安裝方法

3.1 吊裝

在有井口底法蘭的情況下，將可固定鋼圈安裝在扣裝設(shè)備的底法蘭上，將合適直徑的鋼絲繩，一端固定在扣裝設(shè)備上，穿過井口法蘭螺栓孔，另一端通過拖拉設(shè)備加壓，利用滑輪導(dǎo)向，以“穿針引線”的方式，從井口上方切入井噴氣流，將搶險設(shè)備坐在井口法蘭上，緊固螺栓，完成吊裝作業(yè)。

在井口僅有光套管的情況下，可以利用分瓣式套管頭，或配有卡瓦的生根系統(tǒng)，預(yù)先在套管上形成法蘭面，再按照“穿針引線”的方式進(jìn)行安裝作業(yè)。

3.2 扣裝

陸地井場在搶險作業(yè)前，常利用水力切割，長矛割炬，燃燒棒切割等方法，配合拖拉設(shè)備，清理出足夠的場地以滿足井口扣裝的作業(yè)需要。帶火作業(yè)條件下，要考慮消防車、水炮車、供水車、壓裂車、推土機(jī)、長臂桅桿等大型裝備聯(lián)合作業(yè)的場地需求。將新的防噴器從井噴流體上方一定高度，切入氣流，通過機(jī)械加壓完成下放、對中和緊螺栓作業(yè)。

海洋石油尤其是叢式井作業(yè)平臺，受甲板層間高度，井口間距，場地面積的制約，也可選擇使用鉸鏈?zhǔn)教坠茴^[9]，預(yù)先在事故井口上“生根”，配合鋼絲引導(dǎo)，通過翻轉(zhuǎn)的方式切入氣流，實現(xiàn)扣裝。

3.3 磨裝

利用事故井的法蘭面，安裝“生根”系統(tǒng)、軸套式支柱和絲杠式橫梁，將搶險防噴器起升后，從水平方向上切入井噴流體，配合軸套的上下移動，完成加壓下放。

4? 吊裝法在海上某井的應(yīng)用

4.1 事故井基本情況

事故井為開發(fā)井，井口平臺為4×6槽口的叢式井，井間距2m×1.8m，井身結(jié)構(gòu)為：609.6mm導(dǎo)管入泥50m+339.7mm套管下深715m+244.5mm套管下深2639m。自升式鉆井船在臨井進(jìn)行鉆井作業(yè)，凌晨5：00在巡檢中發(fā)現(xiàn)本井244.5mm套管和339.7mm套管環(huán)空有流體溢出，現(xiàn)場未監(jiān)測到可燃?xì)怏w和有毒有害氣體，涌出流體不含油花。現(xiàn)場立即上報鉆井總監(jiān)，經(jīng)研究決定：對正在作業(yè)井注水泥臨時封井后，移井架至事故井進(jìn)行控制處置。

4.2 搶險準(zhǔn)備

上報主管領(lǐng)導(dǎo)，基地成立應(yīng)急指揮小組?，F(xiàn)場鉆井平臺發(fā)出全船警告，停止熱工及電氣焊作業(yè)，組織鉆井平臺和生產(chǎn)平臺無關(guān)人員撤離?，F(xiàn)場做好安全工作避免火災(zāi)等次生災(zāi)害發(fā)生，對懸臂梁下方重點液壓管線和電氣設(shè)備進(jìn)行防護(hù)，以免沖蝕損壞。對正在作業(yè)井注水泥臨時封井，為移井架至事故井進(jìn)行控制處置做準(zhǔn)備?，F(xiàn)場持續(xù)監(jiān)測，確認(rèn)泄漏物中的可燃?xì)怏w和有毒有害氣體含量。以人為本，確保在生產(chǎn)平臺及設(shè)備安全，防止次生災(zāi)害發(fā)生，防止溢油事故發(fā)生。動員3條值班船分頭行動，2條將鉆井平臺作業(yè)無關(guān)人員，采油平臺駐守人員撤離，1條現(xiàn)場守護(hù)，人員撤離完成后，其中1條返回協(xié)助守護(hù)。協(xié)調(diào)船舶、直升機(jī)等資源全力支持，額外增派3條值班船，現(xiàn)場待命。生產(chǎn)平臺所有井全部關(guān)停。組織溢油處置材料，以備不時之需。啟動救援井設(shè)計。

4.3 回接防噴器作業(yè)

回接防噴器組合為：單閘板+鉆井四通+雙閘+萬能。作業(yè)方式為：穿針引線吊裝防噴器。用鉆臺下部的防噴器吊懸吊防噴器，將兩根鋼絲繩一段分別固定在回接防噴器組合上，另外兩端對稱穿過井口的21MPa套管頭螺栓孔，利用鉆井平臺現(xiàn)有的氣動絞車進(jìn)行加壓牽引，以抵擋高速流體的沖擊作用。

現(xiàn)場在噴流水霧的保護(hù)下，實時監(jiān)測可燃?xì)怏w和有毒有害氣體，進(jìn)行回接作業(yè)。由于高速流體將鋼圈刺斷，第一次回接失敗。在第二次回接過程中，噴勢不斷加大，夜間能見度低，操作困難，回接失敗。后現(xiàn)場制作膠皮墊，并將鋼圈粘接在防噴器底法蘭處，回接時由于導(dǎo)向螺栓被壓彎，更換導(dǎo)向螺栓再次嘗試，鋼圈損壞掉落，第三次回接失敗。重新制作膠皮墊、導(dǎo)向螺栓，粘貼鋼圈，固定膠皮墊，做第四次回接防噴器準(zhǔn)備工作。加壓用的9.5mm鋼絲繩斷裂，第四次回接失敗。為便于觀察，將變壓法蘭調(diào)整為1.5m長變壓升高立管（21MPa×70MPa），完成粘貼鋼圈、安裝導(dǎo)向繩等準(zhǔn)備工作后，進(jìn)行第五次嘗試，由于鋼圈被沖蝕脫落，第五次回接失敗?，F(xiàn)場進(jìn)行鋼圈點焊、打磨，加工導(dǎo)向螺栓，更換19mm鋼絲繩等準(zhǔn)備工作后，成功回接防噴器，隨轉(zhuǎn)入壓井作業(yè)。

5? 結(jié)語

（1）光套管工況，如何讓新井口在原套管上“生根”，決定這后期搶險作業(yè)的成敗;

（2）井噴搶險時，優(yōu)先保護(hù)和利用好事故井套管頭法蘭，將為后期安裝防噴器創(chuàng)造有利條件;

（3）因時因地制宜，提前加工和儲備可固定鋼圈、導(dǎo)向卡箍等搶裝防噴器輔助工具，將能為搶險作業(yè)節(jié)省寶貴時間;

（4）由于海陸作業(yè)差異，應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)井噴搶險裝置的適用性研究，提高搶險設(shè)備的通用性。

參考文獻(xiàn)

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