沙特ANDR-30井H2S泄漏和火災(zāi)事故應(yīng)急救援技術(shù)應(yīng)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(zāi)事故應(yīng)急救援技術(shù)應(yīng)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(duì)在ANDR-30作業(yè)期間，發(fā)生了嚴(yán)重的H2S泄露和井噴失控著火。事故發(fā)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(duì)伍，從三個(gè)不同的方向同時(shí)實(shí)施救援作業(yè)，其中SP-201、DPS-46分別從東和北實(shí)施常規(guī)救援鉆探作業(yè)，從9-5/8″套管逐漸貼近，然后開窗壓井。SINO-15實(shí)施鉆修救援井作業(yè)，ANDR-554井是阿美公司針對事故井布置的一口水平側(cè)鉆救援井，為事故井水平側(cè)鉆切入7寸套管，實(shí)施壓井作業(yè)，平衡地層壓力控制井口，達(dá)到快速、安全滅火和控制硫化氫泄漏。通過實(shí)施ANDR-554救援井，直接從下部地層選取最優(yōu)位置、最短距離開窗側(cè)鉆救援，速度快，時(shí)間短，靶心半徑小，定向施工精度高，在全球開創(chuàng)了開窗側(cè)鉆點(diǎn)對點(diǎn)目標(biāo)救援的先例，經(jīng)過36天，成功完成救援任務(wù)。

救援井；套管開窗；水平定向；鉆井液；動(dòng)力壓井

1 項(xiàng)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(chǎn)層位于Arab-D。井身結(jié)構(gòu)為：30″導(dǎo)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(shù)套管下深2724′；三開16″井眼，13-3/8″技術(shù)套管下深4240′；四開12-1/4″井眼，9-5/8″技術(shù)套管下深7292′，造斜點(diǎn)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(jìn)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(shè)計(jì)主要目標(biāo)

(1) 動(dòng)態(tài)壓井作業(yè)，平衡地層壓力，控制井口；

(2) 安裝A級(jí)防噴器，壓力級(jí)別5000PSI；

(3) 坐EZSV固井封井底；

(4) 從9-5/8″套管開窗側(cè)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(shè)計(jì)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(shù)

2.1 套管開窗技術(shù)

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

(2) 參數(shù)：鉆壓（4～8KLBS），轉(zhuǎn)速（90-120RPM），排量：450GPM。

(3) 作業(yè)要點(diǎn)：泥漿槽內(nèi)應(yīng)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(fù)活動(dòng)鉆具，重修窗口，待定向井人員確認(rèn)后，方可打高粘，一個(gè)循環(huán)周，起鉆更換鉆具結(jié)構(gòu)。

2.2 水平定向技術(shù)

2.2.1 技術(shù)要點(diǎn)

(1) 設(shè)計(jì)內(nèi)容復(fù)雜。如：耙點(diǎn)垂深和方位是變化的，復(fù)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(jìn)，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(wěn)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(biāo)準(zhǔn)通徑，并蓋好井口。2.2.2 8-1/2″造斜段及大斜度穩(wěn)斜段

(1) 鉆具結(jié)構(gòu)：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(gè)井段參數(shù)：滑移和轉(zhuǎn)動(dòng)相結(jié)合的方式，以獲得較平滑的井眼軌跡；

（b）根據(jù)螺桿特性和地層特點(diǎn)，合理選擇鉆井參數(shù)；

（c）定期泵入10－15BBLS高粘清砂；

（d）Arab-C地層重點(diǎn)做好防卡、井控和H2S；

（e）鉆至7″套管下深點(diǎn)，循環(huán)清洗井眼，利用頂驅(qū)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(shù)

鉆8-1/2″井眼時(shí)，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(jìn)6-1/8″井眼時(shí)，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(yīng)保持30ppb的CaCO3。技術(shù)要點(diǎn)：

（1）持續(xù)加入中等顆粒CaCO3（100~200磅/h）。

（2）替換新泥漿前，應(yīng)清洗泥漿循環(huán)系統(tǒng)，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(xù)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(yùn)轉(zhuǎn)離心機(jī)來減少超細(xì)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(huán)中，水平井段，應(yīng)保持泥漿低切力、紊流狀態(tài)，用最大轉(zhuǎn)速和最高泵速達(dá)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(jìn)45′泵入高密度及低粘泥漿清洗井眼。

（8）鉆滲漏地層中，如發(fā)現(xiàn)扭矩和井眼磨阻增加，及時(shí)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?；蚨ㄏ蜚@進(jìn)時(shí)，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(dòng)力壓井技術(shù)

在下入7″套管、固完井之后,采用世界上先進(jìn)的動(dòng)力壓井技術(shù)，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(huán)空內(nèi)的流動(dòng)阻力與液柱壓力之和大于地層壓力。

3.1 壓井準(zhǔn)備

3.1.1 井控設(shè)備

按照救援井井口設(shè)計(jì)圖，進(jìn)行井口改裝，增加一個(gè)上部壓井四通連接井控壓井設(shè)備，以泥漿泵為主要壓井設(shè)備，BJ泵車及Halliburton固井車為輔助壓井設(shè)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(shí)向井眼內(nèi)泵入壓井液：

3.1.2 壓井液準(zhǔn)備

（1）SINO-15隊(duì)在循環(huán)罐準(zhǔn)備80 pcf壓井液800 bbl由泥漿泵泵入井內(nèi)；

（2）SINO-15隊(duì)在固井罐準(zhǔn)備80 pcf壓井液500 bbl由Halliburton泵車泵入井內(nèi)；

（3）BJ泥漿罐準(zhǔn)備80 pcf壓井液3 000 bbl，由C-pump轉(zhuǎn)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(shí)泵入井內(nèi)；

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

3.2 切入事故井前期作業(yè)

鉆開7″套管鞋后10′先做FIT測試，計(jì)算出80 pcf壓井液時(shí)最大關(guān)井套壓為900 Psi。

3.2.1 定向鉆進(jìn)

(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(hào)干擾，失敗,為精確測量磁場數(shù)據(jù)，繼續(xù)鉆進(jìn)82英尺口袋到井深9 120英尺時(shí)，檢測到磁場干擾，確定事故井的7″套管距離不遠(yuǎn)。為了排除鉆具自身磁場干擾，然后起出井內(nèi)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(shù)據(jù)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(cè)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(cè)鉆點(diǎn)8 715′定向鉆至9 038′，未發(fā)現(xiàn)7寸套管，繼續(xù)鉆口袋至9 119′。通過測量確定距離為4′，為獲得精確的數(shù)據(jù)，從鉆具內(nèi)下入Magnetic Vector及GYRO核對井眼軌跡。經(jīng)過反復(fù)測量，Magnetic Vector測定的數(shù)據(jù)正確，第一次測量事故井的7″套管，距離此井眼應(yīng)該是9′，依據(jù)5′的數(shù)據(jù)進(jìn)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(chǎn)生的誤差，第三次在現(xiàn)有井眼內(nèi)（8 715′~9 199′）裸眼段直接側(cè)鉆，從側(cè)鉆點(diǎn)8 850′處進(jìn)行第三次定向鉆進(jìn)至目標(biāo)點(diǎn)，失敗，繼續(xù)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(jìn)

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

起鉆更換2.25°彎接頭螺桿，第六次定向側(cè)鉆，其它的同第一次定向鉆具組合，經(jīng)過30多個(gè)小時(shí)的鉆進(jìn)，在8 890英尺裸眼處，定向側(cè)鉆成功，在鉆進(jìn)到9 038英尺處時(shí)，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(jié)構(gòu)下鉆至套管處，召開安全會(huì)，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(jié)束后磨套管，5 min后司鉆匯報(bào)鉆井液完全漏失，套管已打穿，立即關(guān)井壓井作業(yè)。

(5) 磨銑事故井套管要求：

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

（b）下2個(gè)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(jìn)尺寸。

（d）每半小時(shí)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(dòng)篩處，觀察是否有鐵屑。

3.3 動(dòng)力壓井法作業(yè)程序

(1) 根據(jù)U形管原理，鉆穿套管一旦發(fā)現(xiàn)井漏情況發(fā)生，司鉆立即上提鉆具至合適位置，然后停泵迅速關(guān)環(huán)形防噴器，控制井口。

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

4 結(jié) 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(jīng)理DAN.EBY.G.RAABE，全程負(fù)責(zé)了事故救援井的施工，對中國SINO-15隊(duì)的表現(xiàn)給予了高度贊揚(yáng)，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(yè)于中國石油大學(xué)（華東）石油工程專業(yè)，研究方向：從事HSE、裝備和質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督技術(shù)工作。E-mail：zch8859529@126.com。