李?yuàn)W，王占洲

中國(guó)石油西南油氣田分公司工程技術(shù)監(jiān)督中心（四川成都 610031）

隨著油氣田的批量建設(shè)與快速發(fā)展，大量停產(chǎn)油氣井和報(bào)廢井隨之遺留。為保護(hù)環(huán)境和居民安全，這些井需要被永久性封堵，這也成為各大油氣田公司近年來主抓的重點(diǎn)[1]。為了杜絕油氣井未能及時(shí)有效封堵帶來的潛在隱患，油氣井永久性封堵已成為油氣開采中后期十分重要的工藝環(huán)節(jié)[2]。廢棄井的生產(chǎn)時(shí)間長(zhǎng)、井型多(直井、定向井、大斜度井等)、井別多(油井、氣井、注水井等)，造成封井工程復(fù)雜，給封井作業(yè)帶來了挑戰(zhàn)。封堵作業(yè)受許多不穩(wěn)定與不確定因素干擾，封井質(zhì)量是否達(dá)標(biāo)將直接影響油氣開采安全、人身安全及生態(tài)安全。如何強(qiáng)化油水封井作業(yè)，提高油水井封井工作的質(zhì)量與效率，是目前亟待解決的主要問題[3]。本文從現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際出發(fā)，結(jié)合油氣井關(guān)鍵性技術(shù)在實(shí)際中的運(yùn)用以及相關(guān)案例，分析油氣井永久性封堵現(xiàn)狀，提出實(shí)用方法在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際中的應(yīng)用，探討加強(qiáng)施工過程的合理有效方法，對(duì)油氣井永久性封堵施工整體水平及質(zhì)量的提升有一定的指導(dǎo)意義。

1 油氣井永久性封堵的目的

在油氣田開發(fā)進(jìn)入中后期以后，隨著產(chǎn)量的遞減，能源的衰竭，部分油、氣、水井無潛力可挖[4]，又無其他用途，出現(xiàn)高含水或采出率較低沒有開發(fā)價(jià)值的現(xiàn)象，很大程度上影響到某個(gè)區(qū)塊的注水剖面和正常產(chǎn)量，尤其是一些關(guān)停井由于井筒沒有得到及時(shí)封閉，導(dǎo)致整個(gè)地層壓力降低，臨井產(chǎn)量下降，更有甚者造成周圍環(huán)境嚴(yán)重污染，對(duì)當(dāng)?shù)鼐用裆a(chǎn)生活帶來極大影響?；蚴浅鞘幸?guī)劃以及國(guó)家建設(shè)需要，為了消除安全隱患、保護(hù)地層、保護(hù)環(huán)境，恢復(fù)地貌，需要進(jìn)行永久性封井[5]。因此，封井工作在油田開發(fā)過程中無論從地質(zhì)開發(fā)還是環(huán)境保護(hù)上都占有相當(dāng)重要的作用。

2 油氣井永久性封堵的常見問題

在具體實(shí)施油水井封井作業(yè)中，容易受到某些因素的影響，引發(fā)一些問題，導(dǎo)致封堵效果不佳[6]。如在具體進(jìn)行油水井封井作業(yè)中，打完水泥塞后，沒能及時(shí)上提油管至預(yù)定水泥塞面以上，容易引發(fā)反沖現(xiàn)象，導(dǎo)致油套環(huán)形空間存有多余的泥漿；在憋壓擠注水泥時(shí)，未能詳細(xì)檢查套管，如若存在套管破損情況，那么泥漿灌注可能超過破損位置，進(jìn)而造成泥漿泄漏，引發(fā)卡鉆問題；未能有效控制油水井內(nèi)部溫度、壓力，也未能加強(qiáng)灌注時(shí)間的控制，可能造成泥漿施工中油管內(nèi)凝固現(xiàn)象，進(jìn)而影響封堵效果[7]。

3 油氣井永久性封堵的實(shí)用方法

3.1 “一重視”

在油氣開采過程中，應(yīng)重視油氣井的井史資料收集、核實(shí)與保存。目前大多永久性封堵的油氣井，其開發(fā)周期長(zhǎng)達(dá)三四十年，存在著部分被定性為無產(chǎn)量的干井，也存在著未達(dá)到工業(yè)油氣產(chǎn)量標(biāo)準(zhǔn)的低產(chǎn)井，完井資料保存不完整與不詳盡等問題極大地增加封堵施工的難度[8]。因此，需要重視油氣井的井史資料收集，為后續(xù)方案的設(shè)計(jì)及施工提供有利保障。

案例一：2022年7月，對(duì)遂X井進(jìn)行封堵施工作業(yè)，該井在其永久性封井工程設(shè)計(jì)中提供的人工井底數(shù)據(jù)模糊，導(dǎo)致探人工井底時(shí)的難度增加。由于35年前施工作業(yè)工序提供不全，在封堵施工過程中對(duì)井漏及出砂的原因沒有準(zhǔn)確的分析判斷，部分資料的缺失造成該井打水泥塞的難度增加。

案例二：2022年9月，對(duì)石X井進(jìn)行封堵施工作業(yè)，該井為40 年前的油氣井，按工業(yè)油流標(biāo)準(zhǔn)定性為干井。在施工過程發(fā)現(xiàn)，由于該井井史資料不全面，施工時(shí)發(fā)現(xiàn)油層套管內(nèi)徑和永久性封井工程設(shè)計(jì)不相符。在對(duì)該井下放大直徑工具時(shí)，發(fā)現(xiàn)井內(nèi)套管存在不同程度的變形及結(jié)垢。這些關(guān)鍵性問題及參數(shù)并未在永久性封井工程設(shè)計(jì)等井史資料中提及，因此只能依靠著施工時(shí)的謹(jǐn)慎操作，從頭摸索該井的實(shí)際情況，耗費(fèi)大量時(shí)間、人力及物力。同時(shí)，由于處在一邊發(fā)現(xiàn)問題一邊施工的狀態(tài)，使得施工過程所面臨的安全風(fēng)險(xiǎn)也無法預(yù)料，嚴(yán)重增加了該井的施工周期和難度。

案例三：2023年1月，對(duì)草X井進(jìn)行永久性封堵施工作業(yè)，該井是一口30 年前的油氣井，其產(chǎn)量未能達(dá)到工業(yè)油流標(biāo)準(zhǔn)。考慮到安全及環(huán)保問題，需要對(duì)其進(jìn)行隱患整改并永久性封堵。在施工過程中發(fā)現(xiàn)永久性封井工程設(shè)計(jì)中未說明該井固井質(zhì)量是否合格，未記錄B環(huán)空帶壓情況，給封堵施工造成無有效數(shù)據(jù)可參考的困境，并帶來了安全風(fēng)險(xiǎn)。

因此，注重油氣井的井史資料收集、核實(shí)與保存，可為后續(xù)設(shè)計(jì)施工提供理論依據(jù)，一定程度降低施工難度，對(duì)油氣井封堵工作起到比較重要的作用。

3.2 “二加強(qiáng)”

3.2.1 加強(qiáng)漏失量的準(zhǔn)確測(cè)定

在油氣井封堵前應(yīng)通過向井中灌入清水，探液面位置來準(zhǔn)確測(cè)定井筒的漏失量。如果不能準(zhǔn)確測(cè)定漏失量，就無法通過有效數(shù)據(jù)為后續(xù)水泥塞施工提供參考依據(jù)，而這種情況下的封堵不具有科學(xué)性，水泥漿數(shù)量及實(shí)際的注入位置未知，最終的水泥塞能否停留在有效位置無法保證，給施工帶來困難和風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)也可能造成施工量、施工費(fèi)用增加、施工周期延長(zhǎng)[9]。

案例一：2022 年7 月，在遂X 井封堵作業(yè)施工時(shí)，該井漏失嚴(yán)重，測(cè)得液面在1 700 m，連續(xù)5天灌清水1 900 m3，液面無上漲。根據(jù)反復(fù)探液面，連續(xù)給井筒灌清水，在灌入清水壓差17 MPa 以上，漏失量15 m3/h，打水泥塞封堵作業(yè)施工時(shí)，根據(jù)測(cè)得的漏失量，合理調(diào)整永久性封井工程設(shè)計(jì)施工參數(shù)，成功完成了打水泥塞施工作業(yè)，使探塞、試壓符合設(shè)計(jì)要求，加強(qiáng)該井漏失量的準(zhǔn)確測(cè)量，為成功完成水泥塞封堵施工提供了理論支撐。

案例二：2022 年9 月，在石X 井封堵作業(yè)施工時(shí)，先通過套管探液面、套管灌清水的方式求漏失量，由于B環(huán)空帶壓，在井筒灌清水的同時(shí)放壓進(jìn)燃燒池點(diǎn)火燃燒，隨著井筒灌入的液量增加，B環(huán)空的壓力也在發(fā)生變化。通過套管打液面，井筒灌液無法準(zhǔn)確測(cè)量漏失量，通井檢查套管情況，發(fā)現(xiàn)套管33 m處存在變形，采用找竄工藝后發(fā)現(xiàn)套管和B環(huán)空竄通，得出固井質(zhì)量不合格的結(jié)論。在下封隔器找竄過程中準(zhǔn)確測(cè)出了該井的漏失量，為套管水泥塞封堵產(chǎn)層及B 環(huán)空擠水泥提供了重要的依據(jù)，使該井二次固井順利施工。

3.2.2 加強(qiáng)應(yīng)用“平衡法”確定頂替量

水泥塞封堵井替漿后頂替清水量決定著水泥塞面的位置是否符合永久性封井工程設(shè)計(jì)要求，頂替清水需要用平衡法確定頂替量。具體做法為向漏失嚴(yán)重的井中替入水泥漿后，先替入后置液清水1 m3，管柱上提到安全候凝位置，通過套管打液面的方式灌入清水，相當(dāng)于替漿頂替清水量。通過使用該方法準(zhǔn)確控制水泥塞面的準(zhǔn)確性，使其符合永久性封井設(shè)計(jì)要求。

案例：2022年9月，在石X井進(jìn)行水泥塞封堵作業(yè)時(shí)發(fā)生嚴(yán)重漏失。在水泥塞封堵作業(yè)過程中，考慮到B 環(huán)空的清水漏失量，采取平衡法來確定頂替清水量，使B 環(huán)空的液量也趨于平衡。該方法有效保證了水泥塞面的準(zhǔn)確性，使其達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

3.3 “三確保”

3.3.1 確保有害氣體不外溢

永久性封堵井設(shè)計(jì)提供的井史資料不能完全確定長(zhǎng)時(shí)間停產(chǎn)井有無有害氣體。在施工時(shí)，只能通過管線放壓點(diǎn)火檢測(cè)有害氣體，地層由于長(zhǎng)期未放壓及地層變化的影響，有時(shí)檢測(cè)到硫化氫含量達(dá)到0.5～1.0 mg/kg，有時(shí)檢測(cè)不到有害氣體，其檢測(cè)數(shù)值也有變化，甚至某些井B 環(huán)空放壓也能檢測(cè)到有害氣體。

案例一：2022年9月在石X井封堵作業(yè)時(shí)，B環(huán)空放壓施工前期未檢測(cè)到有害氣體。在后期水泥固井過程中，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)到硫化氫含量達(dá)到2 mg/kg。由于監(jiān)管及時(shí)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工人員及井場(chǎng)周圍居民未造成影響。

案例二：2023年1月在草X井封堵作業(yè)時(shí)，B環(huán)空放壓時(shí)未檢測(cè)到有害氣體，射孔后，固井前循環(huán)時(shí)，在大罐返液口突然檢測(cè)到硫化氫含量達(dá)到2 mg/kg。由于采取應(yīng)急措施到位，未對(duì)現(xiàn)場(chǎng)人員及井場(chǎng)周圍居民造成影響。

3.3.2 確保井筒通暢

為了滿足油氣井永久性封堵正常作業(yè)需要，首先必須保證井筒干凈暢通，并且套管無變形，無穿孔，無結(jié)垢。在這樣的情況下，大直徑工具入井不易遇阻，封堵橋塞能順利下到永久性封井工程設(shè)計(jì)要求座封位置，從而使封堵施工作業(yè)效果達(dá)到要求[10]。

案例：2022年9月在石X井封堵作業(yè)時(shí)，下入通井規(guī)通井發(fā)現(xiàn)套管變形，在下入封隔器驗(yàn)竄時(shí)，發(fā)現(xiàn)套管損壞，該井無法按照原設(shè)計(jì)要求進(jìn)行封堵，必須變更工程設(shè)計(jì)，修復(fù)套管使井筒暢通后才能安全施工。

3.3.3 確保B環(huán)空不帶壓

油氣井永久性封堵施工前，為確保施工安全，B環(huán)空要放壓到0。如果B 環(huán)空不能完全放壓，將對(duì)套管內(nèi)施工作業(yè)帶來一定的難度和安全風(fēng)險(xiǎn)。

案例一：在石X井封堵作業(yè)之前，將B環(huán)空壓力完全釋放，由于固井質(zhì)量不合格，出現(xiàn)不間斷B環(huán)空帶壓現(xiàn)象。通過找竄發(fā)現(xiàn)套管破損，經(jīng)過射孔后放壓、循環(huán)，徹底將B環(huán)空壓力降到0。直到后期的施工過程，B環(huán)空未出現(xiàn)過帶壓現(xiàn)象，從而有效地保證這口井的封堵作業(yè)。

案例二：在草X井封堵作業(yè)前，B環(huán)空放壓無法降至0，不能開展該井的施工作業(yè)，通過套管鉆銑穿孔后，將B 環(huán)空壓力完全釋放。在后期的施工過程中，B環(huán)空未出現(xiàn)過帶壓現(xiàn)象，有效地保證了封堵作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的施工質(zhì)量、安全與環(huán)保。

4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

4.1 重視井史資料的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

重視油氣井井史資料收集、核實(shí)與保存意義重大，可以有效避免施工過程中各類故障復(fù)雜的發(fā)生。在井史資料丟失或不完整的情況下，必須及時(shí)與項(xiàng)目建設(shè)單位溝通，優(yōu)化或補(bǔ)充永久性封井工程設(shè)計(jì)，明確關(guān)鍵作業(yè)環(huán)節(jié)要求，確定通井與刮削的位置，從而有效避免因人工井底情況不明而造成的通井與刮削卡鉆等事故的發(fā)生。

案例一：2022年7月，在對(duì)遂X井進(jìn)行封堵作業(yè)時(shí)，由于該井停產(chǎn)近35 年，永久性封井工程設(shè)計(jì)和地質(zhì)設(shè)計(jì)提供的井史資料沒有人工井底，需要先判斷該井是否為裸眼完井，如果是裸眼完井，則沒有人工井底。通過現(xiàn)場(chǎng)施工隊(duì)伍與多方咨詢，探查到裸眼段才最終確認(rèn)，耽誤了工期。

案例二：2022年9月，在石X井進(jìn)行永久性封堵施工作業(yè)時(shí)，按要求進(jìn)行通井、刮削及鉛模打印施工工序反復(fù)論證，發(fā)現(xiàn)油層套管套管內(nèi)徑為121 mm，而工程設(shè)計(jì)提供套管內(nèi)徑為130 mm。由于該井為30年前的油氣井，通過多方查閱該井井史資料后，再次確定了油層套管內(nèi)徑為121 mm。

可見對(duì)井史資料的重視等同于一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，能保證封堵井施工作業(yè)順利高效進(jìn)行。

4.2 “平衡法”的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

在注水泥漿頂替清水的施工過程中，“平衡法頂替”技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，特別針對(duì)漏失嚴(yán)重的井，能提高打水泥塞的成功率。

案例：2022年9月，在遂X井進(jìn)行永久性封堵作業(yè)時(shí)，由于該井漏失嚴(yán)重，注水泥漿頂替清水時(shí)，采用平衡法進(jìn)行工作，水泥漿替完，只頂替后置液清水1 m3，馬上上提管柱至候凝位置，接著采用套管打液面的方式頂替清水控制液面。這種方法能一定程度上提高漏失嚴(yán)重井封堵施工時(shí)打水泥塞的精準(zhǔn)率。

4.3 準(zhǔn)確測(cè)定漏失量的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

油氣井漏失嚴(yán)重，打水泥塞施工過程存在很多風(fēng)險(xiǎn)，如果對(duì)漏失量掌握不準(zhǔn)很難達(dá)到設(shè)計(jì)要求。在保證質(zhì)量和安全的前提下，先測(cè)漏失量再打水泥塞的方法可以縮短施工周期并節(jié)約費(fèi)用，起到“降本增效”的作用。

案例：2022年9月，在對(duì)遂X井進(jìn)行永久性封堵施工時(shí)，由于該井漏失嚴(yán)重，通過吊灌清水和套管打液面，測(cè)出了該井的漏失量。由于漏失嚴(yán)重，打水泥塞替漿后，采用吊灌清水的方式頂替，使該井打水泥塞作業(yè)順利完成，該方法有利于精準(zhǔn)打好封堵井水泥塞，可有效提升封堵井水泥塞質(zhì)量。

5 結(jié)束語

綜上所述，油氣田開發(fā)是一個(gè)長(zhǎng)期而持續(xù)的過程，隨著油氣田的開發(fā)進(jìn)程，越來越多的關(guān)停井沒有得到及時(shí)、有效的合理處置，這對(duì)油氣田長(zhǎng)期、持續(xù)生產(chǎn)造成了極大的影響。這些關(guān)停井不斷造成地層壓力泄漏，嚴(yán)重影響了臨井的開采效率和整個(gè)油氣田的采收壽命，同時(shí)地層流體流出地面也會(huì)對(duì)環(huán)境造成極大的污染，因此封堵關(guān)停井是一項(xiàng)迫在眉睫的工作，具有重要的意義。

合格的永久性封堵作業(yè)是保障廢棄油氣井井筒完整性最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，應(yīng)該不斷加強(qiáng)對(duì)永久性封井技術(shù)的關(guān)注力度和研究，按照永久性封井設(shè)計(jì)和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，采取規(guī)范化、合理化、有效化的施工作業(yè)方式進(jìn)行?！耙恢匾暋⒍訌?qiáng)、三確?！钡膶?shí)用方法使現(xiàn)場(chǎng)封堵施工過程更加安全、高效，有助于提高油氣井封井質(zhì)量，助力油氣田高質(zhì)量安全環(huán)保發(fā)展。