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1、陸上油田作業區二氧化碳采油工藝經驗分享,匯報內容,一、二氧化碳采油過程中發生的三次事件二、二氧化碳采油工藝存在問題和風險三、二氧化碳采油工藝安全措施及下步打算,一、二氧化碳采油過程中發生的三次事件,2012年11月份以來，陸上作業區先后出現了G104-5P7套管閘門銅套斷裂；LB2-21-3、LB2-5、LB2-7三口二氧化碳驅受效井壓力突增；N15-18井生產閘門凍裂險情。由于應急搶險及時，險情均得到控制。,現將二氧化碳采油工藝三次事件發生經過、應急情況、問題分析進行總結、分享：,（一）G104-5P7井二氧化碳吞吐后套管閘門銅套斷裂事件,1、事件經過 G104-5P7井為高淺北區Ng6小層2、的一口油井。該井2012年9月30日進行二氧化碳吞吐施工，10月4日二氧化碳吞吐305方、擠水45方后，關井悶井33天。11月7日上午巡井落實井口油壓 0.8 MPa，套壓 6 MPa。2012年11月7日11:00 時，采油三區接工藝所注水室G104-5P7井放壓通知后，安排G17轉中心站檢查井口流程。上午11:20左右，G17轉中心站技術員張星到井口檢查流程，發現流程油套連通閥門下法蘭墊子處有冰，并有氣體刺漏聲音，懷疑套管閥門不嚴內漏，用手搭在套管閘門外流程管線上，感覺有氣體流動，于是用管鉗緊固套管閥門，剛一用力，銅套連同絲杠、手輪一同彈出，井內高壓氣體從油套連通下端墊子處刺出。,1、事件3、經過 張星立即到站上匯報正在參加中心站班前講話的副經理文斌，文斌立即組織中心站員工吳津芳、王林、朱振陽用鐵絲對閥門手輪與本體進行加固，防止彈出；并立即匯報生產指揮中心、監督站，并且啟動采油三區應急預案，組織下游人員撤離，關閉井站明火，封路，并組織員工穿戴正壓式呼吸器進入現場進行氣體檢測，未發現H2S、天然氣。11點30分，當套壓降至4MPa時，刺漏處見水。監督站接到通知后，立即組織應急隊伍進行搶險。12 點 10 分，搶險隊伍到達現場；13 點 20分，從該井套管另一側套壓表閥門連接好地面管線，進行放（壓）噴進罐；14點 10 分，井口液量及壓力降至零，觀察半小時井口油套無異常，搶險隊伍開始更4、換套管閥門；15點05分，閥門更換完畢，搶險結束。,（一）G104-5P7井二氧化碳吞吐后套管閘門銅套斷裂事件,2、事件原因分析（1）直接原因 該井閘門銅套有內傷（見圖1），無法發現，緊閘門過程中，造成銅套斷脫，閘門失控，是造成此次事件的主要原因。,圖1 斷裂的閘門銅套,（一）G104-5P7井二氧化碳吞吐后套管閘門銅套斷裂事件,經過調查、查閱資料分析，此閘門銅套斷裂處暗紅色位與鑄件冷裂裂紋極度吻合（見圖2注釋），是由于鑄件表面缺失、尺寸與形狀偏差以及溫度等原因引起應力集中所致。【鍛造工程-鑄件裂紋形成的原因分析，文章編號：1673-3320（2010）04-0012-04）】,圖2 鑄件的冷5、裂裂紋,（一）G104-5P7井二氧化碳吞吐后套管閘門銅套斷裂事件,（2）間接原因 采油井區檢查發現套管閘門外流程結冰現象，懷疑閘門內漏，在未考慮井筒內壓力、二氧化碳低溫的影響，未進行分壓、泄壓的情況下采用管鉗緊固套管閥門不符合閘門的檢查與安裝規范SY/T 4102-95中“4.1.6 閘門試驗時，應由一人正常的體力進行關閉”。屬于操作不當致使銅套斷裂。該井二氧化碳吞吐施工時井口最低溫度為-18左右，注氣完后又擠注活性水45方，溫度約為40左右，即溫差為60左右，急劇的溫差變化對自身氣密封性就差的鑄件影響較大，可能造成密封部位被氣體侵入后密封不嚴。,（一）G104-5P7井二氧化碳吞吐后套管閘6、門銅套斷裂事件,（3）管理原因 該井250采油樹，是2004年投產時安裝的采油樹，當時存在多廠家供貨，均為低價中標進入冀東市場，未有明確的采油樹工程技術指標及參數要求（耐溫、耐腐蝕等）。由于冀東油田目前在用采油樹比較雜亂，現在井下公司井控車間，查詢不到生產廠家和任何發放使用記錄；且目前采油樹沒有報廢使用年限，也沒有對采油樹的內損、腐蝕等相關的鑒定手段，造成采油樹使用多年受地層出砂沖蝕、流體腐蝕等因素影響而“帶病”生產。采油樹日常保養不到位，未有保養記錄。,（一）G104-5P7井二氧化碳吞吐后套管閘門銅套斷裂事件,（二）二氧化碳驅受效油井壓力突增事件（LB2-21-3、LB2-5、LB2-7）7、,陸上油田作業區2011年底完成二氧化碳重力驅注入準備工作（11口受效油井均換成承壓25Mpa耐二氧化碳低溫、腐蝕防噴盒），兩口注入井LB1-28、LB1-16分別于2011年11月22日，2012年1月8日開始注入液態二氧化碳，截至目前兩口井已累計注入二氧化碳14740噸。二氧化碳注入后，LB2-9、LB2-7等井先后受效，監測出二氧化碳且濃度進一步升高時關井觀察。,1、事件經過 2012年11月27日上午9：45，陸上油田作業區采油二區巡井發現位于L19-18平臺的LB2-21-3井壓力突增至22Mpa，匯報工程技術科及主管領導后，工程技術科組織隊伍應急上罐準備放壓(控壓)。準備工作就緒后8、4mm油嘴控制放壓，出口為二氧化碳，5分鐘后停止出氣，出口持續返液，壓力下降緩慢。LB2-21-3井放壓準備期間，安排蠶三平臺二氧化碳注入井（LB1-16、LB1-28）停注，現場落實壓力LB1-16關井壓力為12.5Mpa，LB1-28關井壓力為3Mpa。同時檢查同平臺受效油井，查兩口井壓力異常：LB2-7井油壓18.5Mpa，套壓18.5Mpa；LB2-5井油壓10Mpa，套壓14Mpa，立即組織應急隊伍對這兩口井也開始放壓。,（二）二氧化碳驅受效油井壓力突增事件（LB2-21-3、LB2-5、LB2-7）,1、事件經過 11月29日LB2-21-3現場落實該井油壓0.4Mpa，套壓11M9、pa，液量32.7噸，油0.1噸，含水99.7；關井檢查油嘴，發現油嘴及正對的絲堵被攜砂液刺損，絲堵刺損孔眼最大內徑36.8mm，險些擊穿；油嘴內徑最大刺損至12mm，刺損較為嚴重（見圖3），檢查壞損部位細砂清晰可見。,（二）二氧化碳驅受效油井壓力突增事件（LB2-21-3、LB2-5、LB2-7）,圖3 LB2-21-3井絲堵、4mm油嘴被刺損圖,2、此次事件經驗教訓 根據上述情況，可以看出，二氧化碳驅帶來的安全隱患等負面影響極大，管理及應急難度也極大，突出表現出以下幾點：（1）應急反應時間短。二氧化碳受效油井基本上都是受效后壓力突增，目前柳北二氧化碳受效油井基本上都是250型鑄件采油樹，若10、井口自身再存在些許質量問題，可能造成應急隊伍在未趕赴現場時就已失控。（2）應急處理難度大。主要因為二氧化碳受效后油井停井觀察，油管內的油受二氧化碳低溫影響基本上都冷凝結蠟，壓力異常后，無法進行洗壓井作業，有效控壓辦法只有裝油嘴放壓控制。考慮安全，放壓過程中需要頻繁檢查油嘴，對于受二氧化碳影響的高壓油井，頻繁操作井口極易出現G104-5P7井閘門壞損失控險情。,（二）二氧化碳驅受效油井壓力突增事件（LB2-21-3、LB2-5、LB2-7）,2、此次事件經驗教訓（3）應急管理及后期治理工作量較大。為確保安全，對可能受效的油井及以后新增的4口二氧化碳驅注入井可能影響的油井，有必要將原井250型鑄件11、采油樹更換為氣密性較好350型DD級采油樹，并更換普通防噴盒（耐壓15MPa）為耐二氧化碳低溫、腐蝕防噴盒（耐壓25MPa）；對于已受效或氣竄的油井，需要擇機上作業起出目前生產管柱，完井下入喇叭口改為壓力監測井或自噴生產管柱。對于已受效、壓力不高、液面已在井口而不開井生產油井，為確保冬季安全，根據各井情況對井口進行包裹防凍，如有必要安裝電加熱帶保溫防凍處理（由于油管內液滿，為防止井口凍裂進行防凍包裹處理）。,（二）二氧化碳驅受效油井壓力突增事件（LB2-21-3、LB2-5、LB2-7）,（三）N15-18井生產閘門凍裂井噴未遂事件,1、事件經過 N15-18井隸屬于采油六區N38中心站D4平12、臺，2012年11月18日，二氧化碳注入300噸后，關井燜井到12月7日第20天時（工藝設計計劃30天），發生250生產閘門凍裂崩出的井控未遂事件。當日上午落實井口壓力：油壓4.7MPa，套壓 5.2MPa。,1、事件經過 2012年12月7日8：30左右，N38中心站員工吳云超等三人在D4平臺巡井過程中發現N15-18井生產閘門凍裂，裂紋約有20厘米（圖4），立刻向采油六區中控室及N38中心站站長許德用匯報現場情況，采油區主管工程師隋孝斌立即趕到現場，9:30時將情況上報工程技術科，工程科張寶利立即啟動陸上作業區應急搶險預案。隨后，陸上作業區總工程師李勇、工程科張寶利、監督站李曉杰、應急搶險13、隊伍于10:00-10:30相繼趕到N15-18井場，并于途中，組織應急器材趕往該井。,圖4 N15-18生產閘門凍裂,（三）N15-18井生產閘門凍裂井噴未遂事件,1、事件經過 現場落實N15-18井油壓5.0MPa，凍裂的250閘門隨時會發生閘芯崩出的險情。總工程師李勇立即組織制定現場應急搶險方案及安全措施。11:00時，應急大罐、管線等到現場，立即連接套管放壓管線，11:30時開始5mm油嘴控制放套降壓，出二氧化碳氣體并伴有結霜，放壓到12:30時，套管壓力下降至3.5MPa，油管壓力上升至6.3 MPa，發現套管有氣伴水同出現象，觀察凍裂閘門下部滴水，有冰融化的跡象。在觀察到12:4714、時，突然凍裂閘門分離，閘門閘芯崩飛出距井口3米以遠。在觀察到失控的閘門出大量水的情況下，立即組織應急搶險隊伍帶壓卸換損壞的閘門，安裝閘門過程中，氣體開始上串，出口流量越來越大，噴出氣水平刺達50米，經過搶險隊伍的艱苦搶裝，于下午13:05更換完閘門并關閉，控制住了險情。關井油壓6.5 MPa。,（三）N15-18井生產閘門凍裂井噴未遂事件,凍裂的油管250生產閘門,崩出閘心的250生產閘門,崩飛的250閘門閘心,搶換閘門,（三）N15-18井生產閘門凍裂井噴未遂事件,2、事件原因分析（1）直接原因 二氧化碳吞吐準備前期由于下入泵需要管柱試壓，完井后泵管柱及采油樹內腔充滿水，且液態二氧化碳低溫注15、入并伴隨著氣化（吸收大量熱），加之天氣處在零下10度左右，造成燜井后采油樹內腔體積水結冰膨脹，凍裂閘門本體。（2）間接原因 采油樹質量問題。該井采油樹為鑄件材料，無論是結構、耐壓、耐低溫、密封性、耐腐蝕、材料性能、安全性都無法和鍛件材料相提并論，鑄件加工工藝存在較多弊端致使產品在氣密封、耐壓、耐剪切力等能力均較差，且冀東油田采油樹前幾年采取低價中標的形式進行選商，造成采油樹性能可靠性低。,（三）N15-18井生產閘門凍裂井噴未遂事件,2、事件原因分析(3)管理原因 二氧化碳驅及二氧化碳注入工藝項目實施初期無經驗，對注入安全風險識別與預防控制措施識別不到位，處于摸著石頭過河階段。由于對二氧化碳施16、工工藝安全及井控安全風險識別不足，井口采油樹在天氣突然降溫及低溫注入的條件下未進行井口防凍處理。,（三）N15-18井生產閘門凍裂井噴未遂事件,匯報內容,一、二氧化碳采油過程中發生的三次事件二、二氧化碳采油工藝存在問題和風險三、二氧化碳采油工藝安全措施及下步打算,二、二氧化碳采油工藝存在問題和風險,通過對二氧化碳采油過程中出現的各種事件的調查分析，我們認為目前二氧化碳采油存在有如下問題：,1、目前250型鑄件采油樹不能滿足二氧化碳采油工藝技術使用（耐低溫、耐腐蝕、耐高壓等）。2、目前冀東油田沒有采油樹的使用年限及報廢處理意見，使用年限較久、且多次進行酸化解堵等施工的采油樹是否滿足注二氧化碳工藝17、采油需求不可知。3、二氧化碳采油工藝若前期準備不充分（不更換350型DD級采油樹和更換耐低溫、高壓、腐蝕防噴盒等），后期油井受效時隱患治理費用、難度都將大幅提升。,二、二氧化碳采油工藝存在問題和風險,4、二氧化碳對采油樹、油管等井下管具、工具可能有一定的腐蝕性，需要試驗、檢測，研究腐蝕機理。5、二氧化碳驅受效油井可能出現壓力突增，此時生產油井若不能及時停井，低壓流程將受到嚴重影響。,匯報內容,一、二氧化碳采油過程中發生的三次事件二、二氧化碳采油工藝存在問題和風險三、二氧化碳采油工藝安全措施及下步打算,三、二氧化碳采油工藝安全措施及下步打算,針對近期二氧化碳吞吐井及二氧化碳驅受效井出現的閘門銅套18、斷、施工燜井過程中出現的閘門凍裂等問題，及時以書面形式向工程技術處進行了反映。同時為確保二氧化碳采油的安全生產也初步做了以下工作：(一)制定了陸上油田作業區二氧化碳吞吐井工藝設計及施工安全措施，通過“兩個要求”確保二氧化碳施工安全。,1、二氧化碳吞吐井注入前期準備要求。1）二氧化碳注入井需要上作業檢泵的，若原井為250型AA級鑄件采油樹，作業施工時將井口更換為350型DD級采油樹（耐酸、耐腐），井口試壓合格；若原井為350型DD級采油樹，增加井口試壓工序，確保套管短節處密封完好。若二氧化碳注入不需上作業的油井，大四通兩側的250型套管閘門換為350型DD級閘門（恢復生產前改流程連系統）；若注入19、井為350型DD級采油樹，直接進行下步工作。2）井口部分準備完畢后，采油井區安排用黃油保養采油樹各閘門。,三、二氧化碳采油工藝安全措施及下步打算,1、二氧化碳吞吐井注入前期準備要求。3）小修將光桿及防噴盒起出，將井內抽油桿用簡易井口連接好。4）在注入口處增加一個350型DD級注入閘門，內側套管閘門在吞吐、放壓時必須為全開狀態。5）二氧化碳注入前井口纏好電加熱帶（冬季），并進行包裹防凍處理，加熱后方可進行注入施工。,三、二氧化碳采油工藝安全措施及下步打算,2、二氧化碳吞吐施工時的要求 1）吞吐施工前，陸上油田作業區監督站按照二氧化碳施工開工驗收單進行開工驗收，對于驗收不合格的不能予以開工。2）井20、口閘閥試壓8Mpa，不刺、不漏為合格。3）按照設計量進行套管二氧化碳注入時，確保注入閘門內側的套管閘門、裝油嘴處的油管閘門為全開狀態，施工時必須持續注入液態二氧化碳，且注入壓力不超過設計預測擠注壓力，若壓力超過預測擠注壓力，停住觀察并及時匯報，根據情況定是否放壓。擠注完畢后關閉套管閘門，觀察2小時后，注入閘門處按照設計用量進行擠注頂替液（配液要用清水，嚴禁施工單位使用大站活性水），達到設計量后，關閉套管注入閥處內側套管閘門，燜井。,三、二氧化碳采油工藝安全措施及下步打算,2、二氧化碳吞吐施工時的要求 4）燜井期間，若套壓超過8Mpa，采油井區及時放套控壓（嚴禁管鉗操作），確保井口安全。5）燜井21、結束后，將油套壓力按照設計及操作要求進行放壓，放壓期間，所用40方罐處必須安裝風向標，現場收液人員及井區施工人員必須配備二氧化碳檢測儀，嚴防窒息事件發生。待壓力放盡觀察無異常后，重新調防沖距、掛抽完井。,三、二氧化碳采油工藝安全措施及下步打算,注入井口示意圖,三、二氧化碳采油工藝安全措施及下步打算,（二）針對應急反映時間短、管理難度大等特點，建議成立井控應急班組，增設井控應急庫房和井控搶險物資。,1、成立井控應急班組。2、高、柳、廟油區分別增設井控應急物資庫，交由監督站專人管理。3、應急物資按照井區采油樹滲漏、刺漏等井控事件搶險時所需物資進行配置（名稱、數量待討論），縮短應急響應時間。4、應急22、隊伍管理。5、編制完善應急演練、應急流程等相關制度，定期演練，熟悉應急程序。,三、二氧化碳采油工藝安全措施及下步打算,（三）進一步開展二氧化碳采油工藝風險識別工作。1、制定井下及集輸系統掛片監測計劃，分析二氧化碳對不同鋼級的套管、油管、桿柱、配件及集輸管線的腐蝕影響。2、開展二氧化碳腐蝕室內實驗研究，掌握腐蝕機理。3、繼續開展二氧化碳采油工藝井下壓力、溫度變化監測，優化二氧化碳采油工藝設計，減少凍堵情況發生。4、開展二氧化碳注入過程中的加熱研究，使溫度提高至0以上。5、調查研究二氧化碳采油工藝所需采油樹的技術參數，同時加強采油樹的管理，規范采油樹的使用及發放要求。,三、二氧化碳采油工藝安全措施及下步打算,謝謝！,不妥之處請領導批評指正！,