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                    完整性管理降伏“雙高”井
                    2015年04月30日 14:39 來源于 中國石油石化    作者:鄭 丹        打印字號
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                      陸上“雙高”井要發揮大能量,需從完整性設計、完整性技術和完整性管理等全生命周期入手。

                      特邀嘉賓(排名不分先后)

                      中國石化西南油氣分公司鉆井工程處處長 何龍

                      中國石油西南油氣田公司采氣工程研究院修井工藝研究室主任 李玉飛

                      ○ 文/本刊記者 鄭 丹

                      中國石油首個陸上《高溫高壓井完整性管理指南》通過審查,3月由中國石油股份公司下發各個油田參照執行。這個《指南》是目前針對我國陸上高溫高壓井完整性方面編寫的唯一標準體系,將有效地指導國內油氣能源行業的現場操作。

                      那么,我國陸上高溫高壓(HTHP)油氣井完整性技術、管理與設計的現狀如何,在鉆探過程中遇到哪些挑戰,陸上《高溫高壓井完整性管理指南》標準的實行能為這一領域帶來哪些提升……為了解答這些問題,本刊記者特邀中國石油和中國石化相關專家進行探討。

                      “雙高”難題:降本與安全

                      中國石油石化:在您看來,目前我國陸上高溫高壓油氣井完整性技術、完整性管理與完整性設計的現狀如何?

                      何龍:根據相關標準規定,地層溫度達到150℃,地層壓力達到70MPa以上的井被稱為高溫高壓井。我國高溫高壓井開發起步較晚,尚未形成整體的技術標準系列。部分區域(如中石化在開發川東北地區的普光氣田和元壩氣田)為保證油氣井完整性,根據超深、高溫、高壓、高含硫氣藏特征制定了針對性較強的區域技術標準。在投產初期,對井筒完整性進行了專項評價。

                      目前,完整性技術方面的最大缺陷之一是管材問題,在耐高溫和抗腐蝕方面,尤其是抗硫化氫方面和國外的差距較大。完整性管理方面存在的問題是HSE、井控、操作或作業技術部門交叉管理,安全和技術沒有有效的結合。隨著高溫高壓油氣井后期開采過程中井口帶壓問題的暴露,完整性設計工作逐步開始受到各油田的重視。從井屏障系統對地下流體的有效隔檔效果來看,水泥環封隔完整性和長期性問題還比較突出。

                      李玉飛:經過近40年的發展,我國高溫高壓氣井開發在鉆井、固井、測試、完井和生產等方面取得了長足進步,相繼開發了一批高溫高壓井,如塔里木油田公司的塔中I號氣田、庫車和克拉氣田,西南油氣田公司的龍崗、磨溪龍王廟,以及即將開發的震旦系氣藏。此外,還有中石化元壩氣田和普光氣田等。

                      我國的高溫高壓油氣井完整性設計、評價和管理技術的發展,大致經歷了調研和學習、引進與消化吸收、集成配套和創新及生產應用四個階段。從技術層面講,中石油塔里木油田公司和西南油氣田公司走在了我國油氣井完整性評價與管理技術的前列,具備了一定的理論設計與分析能力以及檢測與評價手段,并分別制定了與各自油氣田特點相適應的評價與管理標準。但是,與國際HTHP合作促進協會的先進技術相比,我國在高溫高壓氣井開發方面的關鍵工具和設備國產化程度不高,仍以引進為主。

                      中國石油石化:基于上述特點,在您看來,我國陸上高溫高壓油氣井開發初級階段主要面臨哪些困難與挑戰?

                      李玉飛:從前期開發情況來看,我國高溫高壓氣藏普遍具有以下特點:埋藏深,一般為5000米~6000米,個別可達到8000米左右;壓力高,井口最高關井壓力107.9MPa;溫度高,龍崗長興組最高達175.2℃;含H2S和CO2等有毒有害氣體,部分井產量大等特點。

                      目前,我國高溫高壓油氣井在安全高效鉆進(鉆遇層位多、壓力系統復雜、井控風險大等)、安全固井與固井質量提高、完井測試以及安全生產等方面存在不同程度的挑戰,為實現安全高效開發,我個人認為有以下幾個方面的問題亟待解決。

                      一是高溫高壓氣井安全性與經濟性矛盾突出。高溫高壓含酸性介質(如H2S和CO2等)氣井工程作業和后期生產風險大大超過常規氣井,井筒失效等井下事故問題突出,井下管柱和地面裝備等材質與性能過低,則氣井面臨安全風險,過高則帶來巨大的資金投入。二是連接的漏失和封隔失效威脅氣井安全。過高的關井壓力會使油管、套管、井下工具和井口裝置等都將承受很大的密封壓差,再加上鉆井、完井、測試等作業周期長,工況復雜,極易造成井下連接泄漏(如FOX氣密封扣泄漏率為27%)以及封隔器等封隔部件的失效。三是關鍵裝備和工具仍靠進口,如永久式生產封隔器、井下安全閥和采氣井口裝置等,開發成本相對較高。

                      何龍:初級階段的主要挑戰:一是如何降低鉆采成本,平衡安全和效益之間的關系,進一步提高關鍵儀器和設備的國產化程度。二是以井筒完整性為中心,如何進一步優化井身結構、提高鉆井液性能、提高固井質量。三是鉆完井及測試過程中面臨井漏、井噴、卡鉆、硫化氫以及套管磨損與擠毀、腐蝕失效、連接漏失、封隔失效的風險。四是鉆完井事故復雜處理手段有限,一旦發生事故經濟損失巨大。

                      定制全生命周期方案

                      中國石油石化:在制定《高溫高壓井完整性管理指南》過程中,我們是否借鑒NORSOK(挪威石油標準化組織)制定的《鉆井和作業的油氣井完整性》標準?

                      何龍:《鉆井和作業的油氣井完整性》是目前唯一關于油氣井完整性的專業標準。標準的核心是油氣井完整性,主要內容是在油氣井的建設和使用周期內,采用技術、操作和組織手段,降低地層流體無控制流動造成的風險。

                      不過,該標準不能完全適應我國石油陸上高溫高壓氣井的勘探開采。原因是:一、油氣井完整性管理必須充分考慮氣田的地質、工程及環境條件。挪威的石油地質和工程條件和我們有很大的差別,油氣井完整性管理的策略、內容和實施措施有差異。二、標準雖然涵蓋了油氣井設計、生產作業和施工中油氣井完整性要求,但更多是指導性原則和要求。挪威的井筒完整性搞得好,是因為有NORSOK全套的技術標準體系做支撐。我國陸上石油高溫高壓氣井的勘探開采目前僅有部分企業標準支撐,沒有統一的標準。因此如果照搬“NORSOK標準”,就會出現操作性、適應性不強的問題。

                      中國石油石化:據您了解,中國石油首個陸上《高溫高壓井完整性管理指南》標準的實行能為這一領域帶來哪些提升?

                      李玉飛:《高溫高壓井完整性指南》由中國石油勘探與生產分公司組織,塔里木油田公司和西南油氣田公司共同起草。我是該指南的主要起草人之一?!吨改稀分饕ǎ壕幹频哪康暮鸵饬x、井完整性原理、井完整性管理系統、資料錄取等原則性要求,以及鉆井、試油、完井、生產與棄置等作業過程中安全屏障設計與要求等。同時,對井完整性的概念、國內外現狀、適用范圍和相關技術要求等都進行了詳細的闡述和規定??傊?,《指南》涉及油氣井方案設計、鉆井、完井、生產、修井和廢棄等環節,貫穿于油氣井全生命周期。

                      隨著天然氣需求量的增長和勘探開發作業的日益增多,尤其是高溫高壓井的數量越來越多,使得高溫高壓井完整性的問題越來越突出?!吨改稀烦浞纸梃b國際上井完整性的最新標準,結合中國石油在高溫高壓井的具體實踐,為高溫高壓井的設計、建造、測試和監控提出了最低要求和最佳做法,使高溫高壓高含硫井完整性設計、評價和管理工作“有標可依”,也標志著中石油高溫高壓井完整性評價與管理技術體系的初步建立。

                      何龍:這個標準由塔里木油田組織鉆井、試油完井和采氣等專業技術人員,在借鑒國外管理技術標準和推薦做法的基礎上,結合塔里木油田和西南油氣田在高溫高壓井的具體實踐,站在整個中國石油高溫高壓井完整性管理的角度完成的。自此,我國高溫高壓油氣井在井筒完整性理念和具體做法上將有章可循,并在實踐中不斷完善,最終形成能夠有效指導高溫高壓油氣井安全開發的國家標準和體系,可以改變我國在高溫高壓油氣井完整性管理上系統性不強的弱點。

                      統一標準 “三重一弱”

                      中國石油石化:兩位所在油田在陸上高溫高壓油氣井完整性管理方面積累了哪些經驗?

                      李玉飛:中國石油西南油氣田公司在過去十年積累了一定的經驗。一是從建井到棄置的任何一個環節不能存在“短板”。油氣井完整性是一項系統工程,一旦出現薄弱環節,將會影響整個井的完整。二是“三重一弱”原則:“三重”是指重視各環節設計、重視施工過程質量控制和重視后期管理,“一弱”是指弱化完整性評價,解決氣井“先天不足”的問題,抓住完整性失效的主要矛盾。

                      何龍:中國石化西南油氣田的主要經驗有以下幾個方面。首先是系統謀劃,整體設計。圍繞井筒完整性,以實驗為基礎優選油層套管型號,優化鉆前、鉆井、完井、測試設計。其次是重點攻關,在建立完整的井筒方面形成了超深高溫高壓井井身結構設計、鉆井液、井控、油層套管選型和固井等特色技術系列,并制定了相關的技術標準。最后是嚴密監控,防控結合。尤其是在鉆機井過程形成了特色的套管防磨減磨技術,并在設計中明確技術措施。

                      中國石油石化:兩位認為,與國際先進水平相比,我國陸上高溫高壓井加強完整性管理需要做出哪些努力?

                      何龍:挪威、英國、ISO的井筒完整性技術和管理均有完整的技術體系和支撐標準,由國家石油安全局監督執行,覆蓋油氣井的全生命周期。而我國在這一領域的問題主要是未形成系統性的技術標準系列,井筒完整性評價技術相對較為薄弱,因此需要做好以下三個方面的工作。一是加快抗腐蝕抗高溫管材的研究,滿足高溫高壓井的需要。二是盡快出臺統一的井筒完整性技術標準系列。三是整合管理資源,優化管理模式,明確管理主體。

                      李玉飛:國外高溫高壓井完整性技術的研究開展較早,挪威1977年提出了井完整性的概念。與國際先進水平相比,我國陸上的高溫高壓井完整性管理相關技術和標準體系才剛剛建立。

                      下一步,我個人認為需要從以下方面加強完整性管理。一是結合現場實際情況,對高溫高壓井完整性相關標準不斷修訂和完善,并以此為依托,制定適合于各個油氣田的井完整性標準和管理制度;二是根據井完整性評價和管理需要,加強完整性評價和管理工具與裝備的配套和完善;三是加強《高溫高壓井完整性指南》的宣貫,使油田公司和現場作業每一位人員都充分了解和認識到“井完整性”的必要性和重要性,樹立井完整性“有標可依,有標必依”理念。

                      責任編輯:侯瑞寧

                      znhouruining@163.com

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