中石化胜利石油工程有限公司管具技术服务中心,山东 东营 257000
摘要:结合防喷器种类及其作用原理,分析了环形防喷器胶芯更换技术难点,实现了钻井溢流过程中环形防喷器胶芯的成功更换,填补了国内该项施工作业的空白,为处理溢流事件增添了一条有效的手段和宝贵的实践经验。
关键词:钻进施工;环形防喷器;胶芯;溢流
0前言
在钻井作业过程中,为防止地层流体侵入井内,应始终保持井内钻井液液柱压力略大于地层压力。但是在实际钻井作业时,常常因为各种因素的影响,使井内钻井液液柱压力小于地层压力,使井内压力平衡关系遭到破坏,而导致井喷溢流等的产生,造成人身伤亡,钻机损坏,油层损害等。因此,很有必要在钻井、作业井口安装一套用于油气井压力控制的井控设备,其中最重要的设备就是防喷器。
1防喷器种类及其作用原理
常见的防喷器主要是有两种:环形防喷器和闸板防喷器。环形防喷器是由于其封井元件—胶芯环状而得名,也被称为万能防喷器、多效能防喷器或球形防喷器。根据胶芯形状可分为:锥形环形防喷器、球形环形防喷器、筒形环形防喷器。环形防喷器功能包括:当井内有管柱时,能用一种胶芯封闭管柱与井口形成的环形空间;空井时能全封井口;在进行钻铣、磨套、测井及打捞井下落物的过程中,若发生溢流、井喷时,能封住方钻杆、电缆、钢丝绳以及处理事故的工具与井口所形成的空间;在减压调压阀或小型储能器配合下,能对18°对焊管柱接头进行强行起下作业;遇严重溢流或井喷时,用来配合闸板防喷器及节流管汇实现软关井。
2环形防喷器胶芯更换技术难点分析
在现场防喷器组安装中,环形防喷器一般都装在最顶端,其目的就是在处理突发井喷、溢流等事件时,能及时更换掉失效的环形胶芯,从而达到有效控制井口,并协助强行起下钻作业。但是,我国石油行业发展至今,仍未真正成功实现过作业现场更换环形胶芯,主要难点包括:切割后胶芯的密封性能难以保障、现场无更换胶芯施工作业平台,人员操作难度大等。所以,现场更换环形胶芯仅停留在理论阶段,未得到实践检验。
3溢流过程中环形防喷器胶芯更换技术实践
2020年11月,东部油区某井队在某水平井的施工作业中,钻至3683m发生溢流,井队根据应急预案程序迅速关井成功,关井套压39MPa,循环节流放喷。12h后,套压稳定在3-4MPa,由于关井时间较长,井队考虑将井下旋转导向设备提至套管内,但由于环形胶芯失效,无法实现带压起钻,随决定尝试现场更换环形防喷器球形胶芯。井控车间在车间内将新环形胶芯15°斜向切割后放入环形防喷器(见图1),静水压低、高压(2MPa、24MPa)试验通过,拆卸后送井。
图1 切割后的环形胶芯
作业现场,工作人员迅速搭建作业平台,按照实施预案快速施工。
图2 拆除旧胶芯
图3 安装新胶芯
图4 整体组装
在拆除旧胶芯、安装新胶芯,对环形防喷器组装完毕后(见图2-图4),将环形防喷器控制压力调至4MPa,进行第一次起钻尝试。起至第9柱,钻井液从井筒内涌上钻台,再次半封关井。将环形防喷器控制压力调整到6MPa后,打开环形防喷器活动胶芯后再次关闭,开半封闸板,环形成功封井,再次带压起钻,钻井液仍有较大返出。后将环形控制压力调整到8Mpa,共起钻14柱,钻头上提至技术套管内,带压起钻完成。
4结束语
该井现场更换环形胶芯的成功,填补了国内该项施工作业的空白,为处理溢流事件增添了一条有效的手段和宝贵的实践经验。