張紹槐

西安石油大學(xué)

在鉆井完井作業(yè)中要進(jìn)行測(cè)井，在預(yù)探井和評(píng)價(jià)井的井筒測(cè)試期間尤其要重視井筒完整性。測(cè)試作業(yè)包括用測(cè)試管柱和地層測(cè)試工具進(jìn)行測(cè)試和取樣，以及用測(cè)錄井裝置進(jìn)行電纜測(cè)試。 其目的是通過測(cè)錄井工作來(lái)了解該井地質(zhì)剖面、巖性識(shí)別、油氣層流體性質(zhì)、壓力、溫度、產(chǎn)能等，有時(shí)還需要通過試井作業(yè)檢測(cè)地層表皮因數(shù)等，根據(jù)取樣分析結(jié)果和測(cè)錄井資料決定下一步作業(yè)是進(jìn)行完井交接，還是射孔或壓裂酸化作業(yè)后再進(jìn)行測(cè)試，或者是否需要加深或側(cè)鉆作業(yè)等。本文旨在用井筒屏障組件來(lái)建立符合標(biāo)準(zhǔn)的井筒屏障并附加若干要求來(lái)保證在過平衡、平衡、欠平衡各種條件下的測(cè)試作業(yè)處于安全狀態(tài)。

1 井筒屏障圖解

對(duì)每口測(cè)試作業(yè)井的井筒屏障組件應(yīng)該準(zhǔn)備到位并做出圖解。本文選擇了海洋井測(cè)試作業(yè)的井筒屏障圖解（圖1～圖4），陸地井可簡(jiǎn)化某些部件。

圖1 測(cè)試-過平衡環(huán)空流體的循環(huán)和建立不間斷壓力系統(tǒng)Fig. 1 The circulation of fluid in testing-overbalance annulus and the establishment of continuous pressure system

圖2 測(cè)試-欠平衡環(huán)空流體的循環(huán)和建立不間斷壓力系統(tǒng)Fig. 2 The circulation of fluid in testing-underbalance annulus and the establishment of continuous pressure system

圖3 測(cè)試-下入測(cè)試管柱并將其卸開Fig. 3 Testing-run and break out the testing string

圖4 在井筒測(cè)試時(shí)起出和下入電測(cè)電纜以及變換電測(cè)裝備Fig. 4 Trip out and in electric logging conducting wire and change electric logging wire equipment during well testing

2 井筒屏障驗(yàn)收要求

2.1 基本要求

（1）能夠用防噴器封隔密封測(cè)試管柱。對(duì)海洋鉆井作業(yè)還能夠在測(cè)試作業(yè)時(shí)從防噴器的全閉閘板/剪切閘板以下隔開測(cè)試管柱。

（2）能夠密封下入的管柱/油管并密封井筒。

（3）能夠借助于地面測(cè)試井口裝置和注液泵或高壓（水泥車）泵，用循環(huán)壓井液進(jìn)行壓井，同時(shí)使用本井裝備的拷克管匯以及液/氣分離器進(jìn)行壓井作業(yè)。

（4）能夠全程用測(cè)試管柱建立循環(huán)通道。

2.2 附加驗(yàn)收要求

表1為測(cè)試作業(yè)時(shí)附加的屏障組件驗(yàn)收要求。

表1 附加的屏障組件驗(yàn)收要求Table 1 Additional acceptance requirements on barrier components

3 井控程序

表2給出了幾種復(fù)雜情況下應(yīng)采用的井控程序。在井筒測(cè)試期間，井隊(duì)長(zhǎng)、司鉆應(yīng)該全程在平臺(tái)上，同時(shí)鉆井測(cè)試工具或/和海水面以下的測(cè)試樹（SSTT）等裝備應(yīng)該置于平臺(tái)上以備用。

表2 測(cè)試作業(yè)中井控程序Table 2 Well control procedure in the process of testing operation

每個(gè)井隊(duì)每次起鉆后實(shí)訓(xùn)：（1）按計(jì)劃和應(yīng)急釋放海面以下測(cè)試樹的要求對(duì)每一步操作進(jìn)行訓(xùn)練；（2）海底以上的主要漏失測(cè)壓測(cè)試（在井筒計(jì)劃中所包括的決策樹內(nèi)容）。

4 井筒屏障設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

測(cè)試作業(yè)的方法、程序和設(shè)備的選擇應(yīng)該依據(jù)安全因素和風(fēng)險(xiǎn)情況由環(huán)境、作業(yè)效率及成本效益等來(lái)確定。應(yīng)確定并解釋說明限定界限和井筒屏障的測(cè)試作業(yè)程序。

4.1 井筒壓力設(shè)計(jì)依據(jù)

（1）最大孔隙壓力；

（2）對(duì)過油管射孔槍點(diǎn)火的最大壓力；

（3）最大的下推擠注液體的壓力（關(guān)閉的管柱壓力 +7 MPa）。

4.2 載荷設(shè)計(jì)依據(jù)

測(cè)試管柱的所有部件都應(yīng)能夠承受實(shí)際載荷檢驗(yàn)。需要計(jì)算軸向和三軸向載荷并檢測(cè)校核作用在油管管柱和測(cè)試管柱部件的強(qiáng)度。需要了解測(cè)試管柱內(nèi)壓力、外擠力和拉伸的額定值等級(jí)，并能夠識(shí)別其薄弱部位。

表3是測(cè)試作業(yè)時(shí)應(yīng)該考慮的實(shí)際載荷。要求井筒管柱及其組成部件能夠承受所有計(jì)劃的載荷與應(yīng)力和/或預(yù)期的載荷與應(yīng)力，包括在井控情況下可能誘發(fā)的載荷與應(yīng)力。最小系數(shù)應(yīng)按NORSOK D-010 V4 及驗(yàn)收表要求設(shè)計(jì)［1］。

表3 測(cè)試作業(yè)的載荷設(shè)計(jì)要求Table 3 Load type of testing operation

4.3 測(cè)試準(zhǔn)備工作和測(cè)前會(huì)議內(nèi)容

（1）井筒測(cè)試設(shè)計(jì)提綱；

（2）預(yù)期的壓力、溫度和流量/流速；

（3）預(yù)期的作業(yè)時(shí)間；

（4）應(yīng)急措施，包括自動(dòng)系統(tǒng)和手動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)急關(guān)閉計(jì)劃；

（5）風(fēng)險(xiǎn)分析結(jié)果，包括對(duì)井下和地面設(shè)備的材料選擇應(yīng)該考慮H2S存在的可能性；

（6）井筒測(cè)試關(guān)井（停止作業(yè)）系統(tǒng)及其功能；

（7）鉆機(jī)應(yīng)急關(guān)閉系統(tǒng)的說明；

（8）組織的和職責(zé)的解釋說明；

（9）強(qiáng)調(diào)專門的安全禁令（吸煙、焊接、研磨、使用無(wú)遮擋框架和在無(wú)措施區(qū)域的活動(dòng)）；

（10）手動(dòng)的關(guān)井和應(yīng)急開關(guān)按紐位置；

（11）防火設(shè)備的位置；

（12）排放和油濺等注意事項(xiàng)。

4.4 特殊測(cè)試作業(yè)要求

4.4.1 水合物防治 在測(cè)試管柱中和地面的關(guān)鍵部位使用添加了化學(xué)劑的注入液，用于防治和消除水合物。環(huán)空流體的選擇應(yīng)該考慮在油管測(cè)試或頂替碳?xì)浠衔锏胶Ｃ嬉韵聹y(cè)試樹（SSTT）附近時(shí)水合物生成的風(fēng)險(xiǎn)。

4.4.2 用過平衡環(huán)空流體進(jìn)行井筒測(cè)試 應(yīng)該在用欠平衡井筒流體頂替過平衡井筒流體之前進(jìn)行生產(chǎn)尾管、尾管掛和尾管鞋的入流測(cè)試。測(cè)試方法如下：

（1）考慮到入流測(cè)試閥的安全極限值，在入流測(cè)試時(shí)用小于封隔器流體承壓能力的流體壓力進(jìn)行測(cè)試；

（2）入流測(cè)試時(shí)應(yīng)考慮到熱效應(yīng)；

（3）油層套管應(yīng)用封隔器、流體進(jìn)行壓力測(cè)試，依此設(shè)計(jì)井筒壓力；

（4）井筒封隔器應(yīng)該從低到最大壓差10%進(jìn)行壓力測(cè)試；

（5）用于頂替的壓井液應(yīng)在罐中備好待用，壓井液備量為全井筒體積的50%。

4.4.3 深水井測(cè)試 應(yīng)該評(píng)估由于在深水中的冷卻效應(yīng)而產(chǎn)生的作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)（水合物、結(jié)蠟和瀝青）。選擇環(huán)空流體應(yīng)考慮流體的熱傳導(dǎo)和它們?cè)诰谘b置的深度位置形成最大流動(dòng)溫度的能力。

4.4.4 釋放海面以下測(cè)試樹 在浮式船上進(jìn)行測(cè)試作業(yè)（按計(jì)劃內(nèi)和應(yīng)急作業(yè)時(shí)），應(yīng)該釋放海面以下的測(cè)試樹（SSTT）和鉆井隔水導(dǎo)管。

如果需要釋放測(cè)試管柱且時(shí)間允許的話（有計(jì)劃安排的），應(yīng)采用下列方法：

（1）關(guān)閉井下測(cè)試閥，打開循環(huán)閥并循環(huán)壓井液進(jìn)入管柱（僅在環(huán)空過平衡壓力情況下）；

（2）下壓管柱或下放管柱部件進(jìn)入油氣層；

（3）關(guān)閉井下測(cè)試閥和海面以下的測(cè)試樹（SSTT）。入流測(cè)試之前先釋放測(cè)試樹。

如果時(shí)間不允許的話，應(yīng)啟用應(yīng)急脫開程序。應(yīng)急釋放程序應(yīng)有文件規(guī)定并有總結(jié)。應(yīng)該評(píng)估海洋隔水導(dǎo)管的釋放對(duì)環(huán)境造成的影響。

5 結(jié)論

（1）在預(yù)探井和評(píng)價(jià)井中要根據(jù)測(cè)試作業(yè)取得的資料確定油氣層流體性質(zhì)、壓力、溫度、產(chǎn)能等，從而決定該井下一步是否可以進(jìn)行完井作業(yè)以及完井作業(yè)要不要進(jìn)行壓裂、酸化，還是該井要繼續(xù)加深或側(cè)鉆等，所以測(cè)試作業(yè)在整個(gè)生命周期中是很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。

（2）測(cè)試作業(yè)涉及多種測(cè)試方法、測(cè)試管柱結(jié)構(gòu)，測(cè)試時(shí)可以采用過平衡壓力、平衡壓力或者欠平衡壓力不同壓力循環(huán)系統(tǒng)，并涉及井控活動(dòng)、防止水合物形成等復(fù)雜情況，所以測(cè)試作業(yè)的設(shè)計(jì)與實(shí)施必須符合井筒完整性標(biāo)準(zhǔn)。

附表1 屏障組件：就地地層驗(yàn)收表［1］Accompanying table 1 Acceptance table of in-situ formation

附表2 屏障組件：測(cè)試管柱驗(yàn)收表Accompanying table 2 Acceptance table of well test string