深水油氣井測試海底控制系統及其關鍵設備
來源:用戶上傳
作者:
摘 要：深水油氣井完整性管理涵蓋了鉆井、完井、生產、修井直至棄置全過程，綜合了技術和管理理念，是對所有影響深水油氣井完整性的因素進行一體化全方位的管理，其工作核心是以阻隔地層流體泄漏到地面的井屏障為基礎，結合完整性檢測與評價技術，對深水油氣井開展風險分析，為管理者提供深水油氣井全生命周期內的潛在風險識別及風險等級劃分，并給出風險管控措施，以最終降低安全風險、環境風險和運營風險。通過對海上深水油氣井完整性現狀調研，發現存在環空帶壓、油套管腐蝕、井下閥門泄漏、封隔器密封失效、采油樹閥門泄漏等一系列問題，其中油套管腐蝕和環空帶壓問題最為突出，安全生產形勢嚴峻。
關鍵詞：深水油氣井;測試海底;關鍵設備
深水油氣井受限于水下井口，其密閉環空沒有釋放壓力的通路，從而形成附加圈閉壓力，威脅井筒安全，因此，對深水油氣井測試和生產過程中套管環空圈閉壓力的研究至關重要。
1 海上深水油氣井完整性現狀
由于海上油氣田開采相比陸上油氣田具有投資高、風險大的特殊性，一個平臺造價高達幾十億元，多口叢式井集約化開采，油氣生產處理設備眾多，一旦發生深水油氣井完整性問題，如油氣泄漏，極易引起火災爆炸事故，甚至造成平臺損毀、人員傷亡及嚴重的環境污染。
1.1 預防環空帶壓的有效策略
受生產系統和水下鉆井設計的影響，并不是所有的密閉環空都有可供壓力釋放的路徑，而是向地層釋放或者利用套管閥釋放，針對該種情況，在設計鉆井工程時，應當考慮緩解和降低因環空帶壓所造成影響的方法。根據某海域內的地質特征及海水環境，進行大量分析計算，可采取以下措施實現環空帶壓的有效預防：提高鋼材的級別增加其壁厚，可確保標準的套管強度，具有良好的安全可靠性能;上層的套管鞋下面約100m的位置為水泥漿的返至點，不僅具有良好的經濟性，而且對施工程序不產生影響，在當前深水油氣井作業中運用比較普遍;使用可壓縮的復合泡沫施工技術，可達到30%的體積應變，具有成熟的市場產品，目前在南海深水油氣井作業中已投入使用;使用真空VIT隔熱油管，具有較高的可靠性。
1.2 安全監測與控制
數據采集系統對壓力、溫度、可燃氣體、CO2、H2S等數據進行實時采集，監測井口、分離器壓力及有害氣體濃度，采用自動報警，全區域視頻監控模式。對監測參數設置上、下限報警，在發生異常時，及時給操作人員警示，避免發生事故。測試流程設置三級安全控制系統：一級是數據采集系統，實時記錄壓力溫度監控，并可以實現高、低報警，機械記錄井口用壓力表和溫度計完成，分離器以巴頓記錄儀和流量計監測，一級保障能夠給操作者直觀信號，發現危險情況及時處理;二級是緊急關閉系統（ESD），確保在異常情況發生時（如來自高、低壓感應區，遠程 ESD 控制點等）2s 內，就可截斷上游壓力源，液壓安全閥關閉，切斷井內流動，保障測試安全;三是分離器的安全閥和破裂盤對分離器實施過壓保護，當出現誤操作或自動控制閥運轉不正常使分離器超壓時，分離器的安全閥打開，卸掉分離器內的壓力。由于破裂盤的破裂壓力要高于安全閥的開啟壓力，所以當壓力上升過快時，在打開安全閥時擊碎破裂盤，兩種裝置同時卸壓，實現對分離器和整個測試現場的安全保護。
2 深水油氣井測試海底控制系統及其關鍵設備
2.1 定量評價
定量風險評價使用統一的風險矩陣，根據泄漏可能性和泄漏安全后果綜合評定，量化分析得到的風險矩陣。
2.2 強度校核。綜合考慮該井不同環空壓力狀況
下φ339.7mm技術套管強度的校核結果，當環空帶壓>10MPa時，其抗壓的安全系數比行業的標準值低;環空帶壓>25MPa時，其三軸系數比行業的標準值低。所以當環空帶壓>10MPa時，套管不具有安全性。綜合考慮該井不同環空壓力狀況下φ244.5mm套管強度的校核效果，當環空帶壓>15MPa時，其抗內壓的安全系數比行業的標準值低，所以當環空帶壓>15MPa時，套管不具有安全性。由校核結果可知：環空壓力與套管所處的深度成正比關系，套管所處的深度隨著環空壓力的不斷升高而逐漸增大，同時安全系數成降低趨勢。在安全系數達不到行業標準時，需要采取相應措施預防環空帶壓的形成，比如管材綱級的提高、通過破裂盤的安裝達到井筒安全受環空帶壓影響的減緩或降低等。
3 結語
通過分析油套管腐蝕、環空帶壓等深水油氣井完整性問題，提出了通過井分類的定性分析方法和以風險矩陣為基礎的定量風險分析方法來評估在生產井安全，建立了一套適合中國海油在生產井的完整性管理解決方案，并通過實例分析驗證了該方案合理可行，可為海上深水油氣井完整性管理提供參考。
參考文獻：
[1]李炎軍，張萬棟，楊仲涵，等.東方13-14高溫高壓氣田全壽命多級屏障井筒完整性設計[J].石油鉆采工藝，2019 （15）：89-101.
[2]李穎川.采油工程[M].北京：石油工業出版社，2009 （02）：56-58.
轉載注明來源:http://www.hailuomaifang.com/1/view-14889385.htm
