沙特ANDR-30井H2S泄漏和火災事故應急救援技術應用

楊 紅 光

（中原石油勘探局鉆井二公司, 河南 濮陽 457001）

沙特ANDR-30井H2S泄漏和火災事故應急救援技術應用

楊 紅 光

（中原石油勘探局鉆井二公司, 河南 濮陽 457001）

2011年9月19日，美國石油公司普爾718隊在ANDR-30作業期間，發生了嚴重的H2S泄露和井噴失控著火。事故發生后，沙特阿美公司選出中國SINO-15、意大利SP-201、埃及DPS-46三支最好的隊伍，從三個不同的方向同時實施救援作業，其中SP-201、DPS-46分別從東和北實施常規救援鉆探作業，從9-5/8″套管逐漸貼近，然后開窗壓井。SINO-15實施鉆修救援井作業，ANDR-554井是阿美公司針對事故井布置的一口水平側鉆救援井，為事故井水平側鉆切入7寸套管，實施壓井作業，平衡地層壓力控制井口，達到快速、安全滅火和控制硫化氫泄漏。通過實施ANDR-554救援井，直接從下部地層選取最優位置、最短距離開窗側鉆救援，速度快，時間短，靶心半徑小，定向施工精度高，在全球開創了開窗側鉆點對點目標救援的先例，經過36天，成功完成救援任務。

救援井；套管開窗；水平定向；鉆井液；動力壓井

1 項目概況

1.1 ANDR-554老井資料

單井眼水平井,裸眼完井于2006年12月14日,油氣產層位于Arab-D。井身結構為：30″導管下深118′,一開28″井眼，24″表層套管下深863′；二開22″井眼，18-5/8″技術套管下深2724′；三開16″井眼，13-3/8″技術套管下深4240′；四開12-1/4″井眼，9-5/8″技術套管下深7292′，造斜點位于5044′；五開8-1/2″井眼，斜深7292′，下入7″尾管懸掛于6276′；最后用6-1/8″鉆進到10400′，垂深6747′，下入SCHLUMBERGER液壓可回收式封隔器。

1.2 ANDR-554救援井設計主要目標

(1) 動態壓井作業，平衡地層壓力，控制井口；

(2) 安裝A級防噴器，壓力級別5000PSI；

(3) 坐EZSV固井封井底；

(4) 從9-5/8″套管開窗側鉆，開窗位置井深4300′,然后鉆8-1/2″井眼,下7″尾管至7875′；1.2.5鉆6-1/8″井眼,設計切入位置為：斜深9105′，垂深6261′，井斜75.1°，方位56.6°，靶心半徑89 mm。

2 ANDR-554救援井鉆修井技術

2.1 套管開窗技術

(1) 鉆具結構：開窗銑＋鉆柱銑＋鉆柱銑＋1根5〞HWDP+電測坐鍵接頭＋5〞HWDP。

(2) 參數：鉆壓（4～8KLBS），轉速（90-120RPM），排量：450GPM。

(3) 作業要點：泥漿槽內應放置磁鐵，每5英尺泵入高粘10～15BBLS，避免接單根。鉆出地層±10英尺后，反復活動鉆具，重修窗口，待定向井人員確認后，方可打高粘，一個循環周，起鉆更換鉆具結構。

2.2 水平定向技術

2.2.1 技術要點

(1) 設計內容復雜。如：耙點垂深和方位是變化的，復雜因素多。

(2) 水平段超過千米，軌跡控制精度在89 mm左右。

(3) 長水平段鉆進，摩阻力，扭矩較大，造成控制過程中擺放工具裝置角困難。

(4) 小井眼測量工具和儀器穩定性難于掌握。(5) 下鉆每二十柱灌漿，用好鉆桿濾清器。(6) 所有下入鉆具按標準通徑，并蓋好井口。2.2.2 8-1/2″造斜段及大斜度穩斜段

(1) 鉆具結構：8-1/2″鉆頭＋單彎螺桿（1.5度）＋浮閥接頭＋MWD＋坐鍵接頭＋6-3/4″NMDC+5″HWDP×1柱＋5″DP×28柱＋5″HWDP×9柱＋6-1/2″隨鉆震擊器+5″HWDP×4柱＋5″DP。

(2)鉆井要求：

（a）整個井段參數：滑移和轉動相結合的方式，以獲得較平滑的井眼軌跡；

（b）根據螺桿特性和地層特點，合理選擇鉆井參數；

（c）定期泵入10－15BBLS高粘清砂；

（d）Arab-C地層重點做好防卡、井控和H2S；

（e）鉆至7″套管下深點，循環清洗井眼，利用頂驅倒劃眼到窗口，再下到井底，用30BBLS高粘清洗井眼后，泵入60BBLS高粘封井底，起鉆下7″套管。

2.3 鉆井液技術

鉆8-1/2″井眼時，使用飽和鹽水泥漿體系，泥漿比重控制在71pcf，只用CaCO3提泥漿密度，維持泥漿密度只使用中等顆粒CaCO3（粒度74-250 um）。鉆進6-1/8″井眼時，泥漿比重控制在79pcf，用重晶石粉提高泥漿密度，泥漿體系中應保持30ppb的CaCO3。技術要點：

（1）持續加入中等顆粒CaCO3（100~200磅/h）。

（2）替換新泥漿前，應清洗泥漿循環系統，泵入水/鹽水高粘（1-2 IB/bbl XC-POLYMER）清洗井眼。

（3）保持pH值9.5~10。

（4）持續加入低密度稀釋劑控制泥漿密度，保持中等顆粒CaCO3的含量，多運轉離心機來減少超細顆粒CaCO3的含量。

（5）控制API濾失量在5 mL/30 min，高溫高壓下控制濾失量在10~12 mL/30 min。

（6）停泵或低泵速循環中，水平井段，應保持泥漿低切力、紊流狀態，用最大轉速和最高泵速達到有效清洗井眼。

（7）低粘泥漿與高密度泥漿（＞原鉆井液15~30 pcf）配合使用清洗巖屑和沉砂，每鉆進45′泵入高密度及低粘泥漿清洗井眼。

（8）鉆滲漏地層中，如發現扭矩和井眼磨阻增加，及時泵入高密度及低粘泥漿清洗井眼；如果扭矩和井眼磨阻增加到不能正常或定向鉆進時，在體系中混入Lube1722，保持濃度在1%~3%。

（9）起鉆及電測前，加入XC-POLYMER的泥漿封井底。

3 救援井動力壓井技術

在下入7″套管、固完井之后,采用世界上先進的動力壓井技術，從救援井向事故井泵入足夠的壓井液，使壓井液在事故井環空內的流動阻力與液柱壓力之和大于地層壓力。

3.1 壓井準備

3.1.1 井控設備

按照救援井井口設計圖，進行井口改裝，增加一個上部壓井四通連接井控壓井設備，以泥漿泵為主要壓井設備，BJ泵車及Halliburton固井車為輔助壓井設備。在兩條高壓立管上加裝三通，直接接到壓井四通，改裝后，共有6條壓井管線同時向井眼內泵入壓井液：

3.1.2 壓井液準備

（1）SINO-15隊在循環罐準備80 pcf壓井液800 bbl由泥漿泵泵入井內；

（2）SINO-15隊在固井罐準備80 pcf壓井液500 bbl由Halliburton泵車泵入井內；

（3）BJ泥漿罐準備80 pcf壓井液3 000 bbl，由C-pump轉送入4#泥漿罐，如果泥漿泵排

量不能滿足壓井排量，將由BJ泵車同時泵入井內；

（4）SP-201隊、DPS-46隊停止鉆進作業，全力配置80pcf壓井液由移動罐車輸送至SINO-15隊。

3.2 切入事故井前期作業

鉆開7″套管鞋后10′先做FIT測試，計算出80 pcf壓井液時最大關井套壓為900 Psi。

3.2.1 定向鉆進

(1) 第一次定向

鉆具組合為：6-1/8″鉆頭＋4-3/4″單彎螺桿（1.5度）＋4-3/4″NMDC＋MWD＋5″NMDC＋4″HWDP×1柱＋4″DP×42柱＋4″HWDP×11柱＋4-3/4″隨鉆震擊器＋4″HWDP×6柱＋4″DP。鉆至井深9 038英尺處，沒有磁場信號干擾，失敗,為精確測量磁場數據，繼續鉆進82英尺口袋到井深9 120英尺時，檢測到磁場干擾，確定事故井的7″套管距離不遠。為了排除鉆具自身磁場干擾，然后起出井內鉆具，再通過鉆具輸送Magnetic Vector和Sonic兩種儀器，測定后分別顯示7″套管距離此井眼9′和5′，但是兩儀器的測量數據允許誤差值為1.5′。選取距離事故井的7″套管5′的井眼軌跡，填井側鉆重新定向。

(2) 第二次定向

定向鉆具組合單彎螺桿換成1.83°，其它的同第一次鉆具組合。從側鉆點8 715′定向鉆至9 038′，未發現7寸套管，繼續鉆口袋至9 119′。通過測量確定距離為4′，為獲得精確的數據，從鉆具內下入Magnetic Vector及GYRO核對井眼軌跡。經過反復測量，Magnetic Vector測定的數據正確，第一次測量事故井的7″套管，距離此井眼應該是9′，依據5′的數據進行定向還偏差4′。

(3) 第三次定向

定向鉆具組合同上，為排除定向產生的誤差，第三次在現有井眼內（8 715′~9 199′）裸眼段直接側鉆，從側鉆點8 850′處進行第三次定向鉆進至目標點，失敗，繼續鉆口袋至9 115′，距離事故井的7″套管1.9′。

(4) 第四次、第五次、第六次定向鉆進

定向鉆具組合同上，在8 950英尺處及8 955英尺處進行第四次、第五次裸眼直接側鉆定向，兩次均因地層及鉆具組合原因無法完成側鉆施工。

起鉆更換2.25°彎接頭螺桿，第六次定向側鉆，其它的同第一次定向鉆具組合，經過30多個小時的鉆進，在8 890英尺裸眼處，定向側鉆成功，在鉆進到9 038英尺處時，有明顯的扭矩增加和泵壓升高，確定碰到事故井7寸套管，起鉆更換磨鞋，原鉆具結構下鉆至套管處，召開安全會，要求所有人員全部待命，在磨套管前，全井替換成80 Pcf的泥漿，替漿結束后磨套管，5 min后司鉆匯報鉆井液完全漏失，套管已打穿，立即關井壓井作業。

(5) 磨銑事故井套管要求：

（a）鉆壓：2~5KLB；排量：200 GPM；鉆井扭矩設定8 000 LB.ft。

（b）下2個單根之前必須接鉆柱型全開式安全閥。

（c）以英寸為單位精確測量鉆進尺寸。

（d）每半小時泵入10 bbl低粘和15 bbl高粘清洗井眼。

（e）放置3塊吸鐵石在振動篩處，觀察是否有鐵屑。

3.3 動力壓井法作業程序

(1) 根據U形管原理，鉆穿套管一旦發現井漏情況發生，司鉆立即上提鉆具至合適位置，然后停泵迅速關環形防噴器，控制井口。

(2) 用NO.1泥漿泵以75 SPM泵速向環空注入壓井液,同時Halliburton泵車經立管管匯向鉆具內注入壓井液。

4 結 語

曾指揮2010年4月美國墨西哥灣海洋鉆井BP公司井噴失控事故的Wildwell control公司總經理DAN.EBY.G.RAABE，全程負責了事故救援井的施工，對中國SINO-15隊的表現給予了高度贊揚，正如阿美公司“DRLG VP”ZUHAIR AL-HUSSAIN和“DRLG GM”ABDULHAMEED AL-RUSHAID說的“SINO-15 TEAM IS NO.1”。

H2S Leakage of Saudi Arabia ANDR-30 Well and Application of the Fire Accident Emergency Rescue Technology

YANG Hong-guang

（Zhongyuan Petroleum Exploration Bureau No.2 Drilling Company, He’nan Puyang 457001, China

On September 19th 2011, during operation of S&P 718 team of American oil company in ANDR-30 well, serious H2S leak and uncontrolled blowout happened. After the accident, Saudi Armco selected China SINO-15, Italy SP-201, Egypt DPS-46 three best teams to implement the rescue operation from three different directions, SP-201 team and DPS-46 team implemented conventional rescue drilling operation from east and north, respectively. SINO-15 team implemented the relief well drilling operation, ANDR-554 Well was a level sidetrack relief well arranged by Armco company, level sidetrack cut 7 "casing for accident well was carried out to implement the kill operation and balance formation pressure to control the well, at last safe fire fighting and controlling hydrogen sulfide leakage were fast achieved. Through the implementation of ANDR-554 relief well, the optimum position can be selected from lower strata directly, the most short window sidetrack rescue can be carried out, speed is fast, time is short, the bull 's-eye radius is small, precision of directional construction is high . After 36 days, the rescue mission was successfully completed.

Relief well; Casing window; Horizontal directional; Drilling fluid; Dynamic pressure well

TE 687

A

1671-0460（2012）07-0714-03）

2012-06-18

楊紅光（1964-），男，河南濮陽人，工程師，2007年畢業于中國石油大學（華東）石油工程專業，研究方向：從事HSE、裝備和質量技術監督技術工作。E-mail：zch8859529@126.com。