采油作業(yè)應(yīng)用井筒完整性標(biāo)準(zhǔn)

張紹槐

西安石油大學(xué)

0 引言

一個(gè)油氣田的生命周期在預(yù)探、詳探確定它的工業(yè)開采價(jià)值，初步探明含油面積后，就要進(jìn)行油藏工程設(shè)計(jì)，編制開發(fā)方案，從而有計(jì)劃地將油氣田投入開發(fā)和開采。有些油氣田（特別是大型油氣田，如大慶油田、塔里木油氣田等）需要先選擇生產(chǎn)試驗(yàn)區(qū)，研究油氣層的地質(zhì)情況，搞清各小層細(xì)分依據(jù)，弄清各小層面積、分布形態(tài)、厚度、儲(chǔ)量及非均質(zhì)性、夾層與隔層的巖性和分布規(guī)律等，對(duì)油氣藏進(jìn)一步評(píng)價(jià)；研究井網(wǎng)系統(tǒng)，必要時(shí)進(jìn)行井網(wǎng)試驗(yàn)以優(yōu)化井網(wǎng)和油氣生產(chǎn)井與注入井等各類井的布井方式及其對(duì)儲(chǔ)量的控制程度，劃分開發(fā)層系確定單層開采或多層同時(shí)開采；研究生產(chǎn)動(dòng)態(tài)規(guī)律和合理的采油速度及采油工藝等。

在制定開發(fā)方案時(shí)，必須研究石油采收率［1］。長(zhǎng)期以來(lái)習(xí)慣于依照油田開發(fā)的不同階段而劃分為“一次采油”“二次采油”和“三次采油”。這是不科學(xué)的，國(guó)際上已重新分為下列3類技術(shù)：（1）利用天然能量采油技術(shù)，天然能量包括巖石彈性、重力等地質(zhì)能量和溶解氣、氣頂、底水、邊水等能量；（2）補(bǔ)充地層能量采油技術(shù)，通過(guò)注水、注氣向油藏中補(bǔ)充能量并結(jié)合抽油等技術(shù)開采油氣；（3）提高石油采收率技術(shù)，在常規(guī)開采技術(shù)的基礎(chǔ)上通過(guò)改善油藏和油藏流體的物理、化學(xué)特性、調(diào)整油藏流體流動(dòng)性能，提高宏觀波及效率和微觀驅(qū)油效率的多種采油方法，統(tǒng)稱為提高采收率技術(shù)或稱為強(qiáng)化采油技術(shù)。

截至2013年底，中國(guó)共發(fā)現(xiàn)油田576個(gè)，其中大型和特大型油田數(shù)量占總數(shù)的7.3%，但其儲(chǔ)量占總儲(chǔ)量的58%。中國(guó)的石油資源大部分儲(chǔ)存于陸相河流、三角洲沉積的砂巖油藏中，其地質(zhì)條件和地面條件較復(fù)雜，儲(chǔ)層以陸相白堊系、古近系和新近系為主（占82.8%），地質(zhì)條件復(fù)雜的油藏占44%，低滲透、稠油資源占42%，常規(guī)原油占57.50%。海洋油氣資源與非常規(guī)油氣資源等，可參閱文獻(xiàn)［2-3，4］及中國(guó)油氣開發(fā)志系列叢書［5］等文獻(xiàn)。目前，中國(guó)陸上各類油田的采收率差別很大，有的油田只有4%～10%（如延長(zhǎng)等低滲、特低滲區(qū)塊）；中等的采收率為20%～30%（如長(zhǎng)慶中滲區(qū)塊和中原、華北、大港、南陽(yáng)油田的大多數(shù)區(qū)塊）；大慶薩拉杏主要富油區(qū)塊和渤海灣、新疆部分區(qū)塊的采收率能達(dá)到30%～50%；采收率超過(guò)50%的區(qū)塊很少。國(guó)際石油界提出繼續(xù)提高最終采收率，爭(zhēng)取達(dá)到30%、40%～50%和70%左右等幾個(gè)等級(jí)。全世界的海洋油田采收率受到作業(yè)成本的制約和作業(yè)條件的限制，采收率在30%～40%，遠(yuǎn)期目標(biāo)為30%～50%。至于非常規(guī)油氣，因?yàn)殚_發(fā)時(shí)間較短，還難以確定，不過(guò)肯定要低于常規(guī)油氣田。中國(guó)在提高采收率技術(shù)上與世界先進(jìn)水平比較還有一些差距和很大潛力。

在采油作業(yè)中，各種采油方法及其作業(yè)技術(shù)有很多［1，6］，主要有：自噴-氣舉、有桿泵-無(wú)桿泵采油、注水注氣和蒸汽吞吐采油、水力壓裂和爆燃?jí)毫逊ú捎图霸霎a(chǎn)、酸化與化學(xué)處理劑采油技術(shù)、開發(fā)中調(diào)剖-補(bǔ)層等活動(dòng)、采油中的防腐-防砂-清蠟-除垢-堵水技術(shù)以及其他采油新技術(shù)都與井筒完整性及其屏障層系（組件）有關(guān)，筆者重點(diǎn)論述與井筒完整性以及井筒屏障層系（組件）的組成、失效檢驗(yàn)與處理以及監(jiān)管監(jiān)視監(jiān)測(cè)密切相關(guān)的采油作業(yè)應(yīng)用井筒完整性的理論與應(yīng)用。

采油（氣）作業(yè)是油氣田開采過(guò)程中根據(jù)開發(fā)目標(biāo)通過(guò)生產(chǎn)井、注入井、熱采井、調(diào)整井等對(duì)油氣藏采取多項(xiàng)工程技術(shù)措施的總稱，它與油藏工程密切相關(guān)，是鉆井工程與完井工程等建井作業(yè)的后續(xù)作業(yè)工程［6］。采油作業(yè)研究各種特性的油氣藏開發(fā)的全生命周期（一般是幾十年至一、二百年）內(nèi)如何經(jīng)濟(jì)有效地提高油井產(chǎn)量和油田總采收率的有關(guān)理論、方法、設(shè)計(jì)及實(shí)施技術(shù)。采油工程與作業(yè)的任務(wù)是，使油氣從油氣藏中有控制和有序地流入井中，并有效地將油氣舉升到地面進(jìn)行分離、計(jì)量處理進(jìn)入礦場(chǎng)集輸系統(tǒng)，其目標(biāo)：一是安全而經(jīng)濟(jì)有效；二是提高油氣井產(chǎn)量；三是提高油氣田采收率。

從系統(tǒng)工程看，采油工程是油氣田開發(fā)大系統(tǒng)中處于中心地位的重要子系統(tǒng)，與建井（鉆井、固井、完井）子系統(tǒng)、修井子系統(tǒng)、測(cè)試子系統(tǒng)、油藏工程子系統(tǒng)、礦場(chǎng)油氣處理-集輸儲(chǔ)存子系統(tǒng)等有著承前啟后和相互銜接的作用，也是油氣井和油氣田關(guān)停直至報(bào)廢前的重要子系統(tǒng)。必須掌握各種工程技術(shù)措施的原理、設(shè)計(jì)、計(jì)算、測(cè)試與長(zhǎng)期不間斷地連續(xù)監(jiān)測(cè)、監(jiān)管、包括遙測(cè)、遙控在內(nèi)的信息并對(duì)各種信息綜合地動(dòng)態(tài)地分析，才能正確決策和實(shí)施，包括風(fēng)險(xiǎn)分析和應(yīng)急處理，也包括在全生命周期內(nèi)保持井筒完整性和屏障層系及其組件的完好性［7-9］。

采油工程的理論涉及物理、化學(xué)、數(shù)學(xué)、力學(xué)、機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)、地質(zhì)學(xué)、測(cè)井錄井學(xué)、地震物探學(xué)、經(jīng)濟(jì)管理學(xué)乃至法學(xué)等多個(gè)學(xué)科。所以，應(yīng)該及早研究并全面應(yīng)用井筒完整性理論與技術(shù)以實(shí)現(xiàn)一體化、現(xiàn)代化生產(chǎn)作業(yè)。

1 采油作業(yè)井筒屏障的圖解

對(duì)每口已完成的井筒應(yīng)準(zhǔn)備好并維護(hù)好井筒屏障層系及其組件。列舉了6個(gè)井筒屏障層系圖解（圖1～圖6），圖1～圖5采油作業(yè)階段井筒中已經(jīng)沒有鉆井液和完井液。

圖1 海洋平臺(tái)采油井/注入井/觀察井液體流動(dòng)功能Fig. 1 Fluid flowing function of production well/injection well/observation well at offshore platform

圖2 海洋平臺(tái)采油井在氣舉時(shí)用環(huán)空安全閥（預(yù)防氣舉閥不合格）Fig. 2 Annulus safety valve of platform tress during gas lift （to prevent unqualified gas lift valve）

圖3 海面以下裝有垂直采油樹的采油井Fig. 3 Production well equipped with vertical Christmas tree below the sea level

圖4 海洋生產(chǎn)井裝有一個(gè)水平采油樹和層間封隔組件Fig. 4 Offshore production well with a horizontal Christmas tree and an interlayer packer element

圖5 在注水泥的采油尾管中裝備了采油封隔器的注入井Fig. 5 Injection well equipped with a production packer in the production liner for cementing

圖6表示某井采油作業(yè)時(shí)（圖6a）和鉆井壓井作業(yè)時(shí)（圖6b）的第1道、第2道井筒屏障［4，10］。該圖說(shuō)明鉆井防噴器和采油樹是第1道、第2道井筒屏障的必要組件，第2道屏障還有套管及水泥環(huán)等。在關(guān)鍵井、海洋井這些井筒屏障都配備有電的、電子的和/或程控電子式的儀表和井下安全閥等。如果第1道屏障失效，第2道屏障要能夠防止流體從井中噴出。如果第2道井筒屏障也失效，就要預(yù)先配置第3道屏障（圖6未表示，圖4有3道屏障）以能阻止碳?xì)浠衔锪黧w流動(dòng)。圖4、圖6的重點(diǎn)是強(qiáng)調(diào)：井筒屏障的主要功能是防止流體意外失控地從井下流出以確保安全作業(yè)。圖7是彼如得灣（Prudhoe Bay）A22井屏障組件失效導(dǎo)致爆炸失火事故的實(shí)例，右圖表示該井已下過(guò)技術(shù)套管和油層套管，注過(guò)水泥。封閉的環(huán)空原來(lái)壓力為13.6 MPa（2 000 psi），因?yàn)榄h(huán)空內(nèi)有油氣并在環(huán)空上升，溫度從45 ℉升至 115 ℉，壓力增大到 52.4 MPa（7 700 psi），沒有及時(shí)監(jiān)測(cè)和處理。表層套管在5 m（16 ft）處損壞。高壓流體上竄至導(dǎo)管-表層套管的環(huán)空并沖至鉆臺(tái)，平臺(tái)地板的橫木撞擊掉1個(gè)環(huán)空針形閥。13.6 MPa（2000 psi）壓力的氣體沖入表層套管環(huán)空中，氣體著火，爆炸沖擊波損壞了1個(gè)操作臺(tái)墊片。導(dǎo)致A22井因屏障組件損壞而失效，釀成爆炸失火事故。這是井筒屏障組件極不正常和人為造成的偶然性事故，應(yīng)作為警示。左圖是從該井拔出的破損套管實(shí)物。圖8是一口因表層套管失效和水泥環(huán)高度不夠而導(dǎo)致事故的實(shí)例。

2 采油作業(yè)井筒屏障及其組件的管理、監(jiān)測(cè)和驗(yàn)收檢查工作

2.1 采油作業(yè)井筒完整性的主要問題

油氣井長(zhǎng)期生產(chǎn)中井筒完整性和井筒屏障主要問題：①井身結(jié)構(gòu)、完井管柱等設(shè)計(jì)不合理；②持續(xù)的環(huán)空壓力，特別是過(guò)高的環(huán)空壓力；③完井管柱滲漏；④完井管柱變形、腐蝕；⑤套管柱穿孔、破裂、腐蝕、磨損（圖7、圖8）；⑥水泥環(huán)高度不夠、膠結(jié)不良、開裂、剝落（圖8）；⑦套管頭發(fā)生移動(dòng)，油管掛密封失效；⑧采油樹與套管頭連接處密封不嚴(yán)；⑨閥門滲漏；⑩井下封隔器、井下閥門失效等。

圖6 在采油和鉆井作業(yè)時(shí)的第1道和第2道井筒屏障圖例Fig. 6 Sketch of the first and the second well barrier during production and drilling［4,10］

圖7 彼如得灣A22井屏障組件失效導(dǎo)致爆炸失火圖例［11］Fig. 7 Explosion & firs caused by the failure of well barrier element in Well A22 in Birude Bay［11］

圖8 表層套管失效和水泥環(huán)缺失井筒屏障失效（圖中紅圈及標(biāo)*者共7個(gè)問題）而導(dǎo)致事故的圖例［4］Fig. 8 Accident caused by the failure of surface casing and the failure of well barrier due to the lack of cement sheath （totally 7 issues marked with red circle and *）［4］

蓬萊油田的漏油并污染渤海海域是中國(guó)采油作業(yè)中最大的井筒完整性和井筒屏障失效事故［12］。

2.2 采油作業(yè)對(duì)井筒屏障的要求

采油井與油層相連通，井內(nèi)有入流源，應(yīng)該有2個(gè)獨(dú)立的機(jī)械屏障；這也適用于因注水工程導(dǎo)致一些井發(fā)展為有潛在入流源的井。沒有入流源的井應(yīng)該至少有1個(gè)機(jī)械屏障。對(duì)于只有1個(gè)機(jī)械屏障的井，需要在預(yù)定層位進(jìn)行入流測(cè)試，以確認(rèn)該井沒有入流。井筒完整性一旦失效使井筒功能喪失以致發(fā)生事故。所以井筒完整性管理十分重要。所有的井都應(yīng)按井筒完整性分級(jí)（分類）。參照中國(guó)石油高溫高壓及高含硫井筒完整性管理規(guī)范［13］制定的井筒完整性分級(jí)及管理措施（表1）。

表1 井筒完整性分級(jí)及管理措施Table 1 Grading and management measures of well integrity

表1中，中高風(fēng)險(xiǎn)井一般指橙色和紅色井。中高風(fēng)險(xiǎn)井的風(fēng)險(xiǎn)削減措施至少包括但不限于以下方面：①重新確定環(huán)空許可壓力操作范圍，認(rèn)真履行監(jiān)管制度，并設(shè)定報(bào)警值；②配備必要的泄壓或補(bǔ)壓裝置；③制定開井、關(guān)井工況下的油套壓力控制措施；④制定相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案并定期演練；⑤應(yīng)對(duì)性措施方案根據(jù)井的分級(jí)情況由行業(yè)管理部門組織資質(zhì)專家與相關(guān)技術(shù)人員評(píng)審，行業(yè)管理部門或油田公司領(lǐng)導(dǎo)審批后方能實(shí)施。

應(yīng)規(guī)范地規(guī)定完整性分級(jí)變更的管理。環(huán)空壓力出現(xiàn)異常變化應(yīng)及時(shí)上報(bào)行業(yè)管理部門，并由技術(shù)支撐單位開展持續(xù)環(huán)空壓力的分析及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，提出分級(jí)變更意見，由行業(yè)管理部門或油田公司領(lǐng)導(dǎo)審核確定。

采油作業(yè)期間井筒屏障及其組件的狀況應(yīng)該通過(guò)油管和環(huán)空的壓力、溫度、流速、流體成分和井筒屏障的壓力測(cè)試及漏失測(cè)壓測(cè)試的測(cè)試結(jié)果來(lái)分析和了解。

應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)［2，13-15］建立與執(zhí)行每一個(gè)井筒屏障組件的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。除非直接測(cè)試滲漏速率的以外，對(duì)允許的滲漏速率還要換算為單位時(shí)間的壓力單位；應(yīng)該考慮整個(gè)作業(yè)時(shí)間內(nèi)油氣比及其成分波動(dòng)變化效應(yīng)等。如果某口井的井筒屏障組件不能被全部全程監(jiān)測(cè)和測(cè)試，就需要按 NORSOK D-010［2，15］的有關(guān)規(guī)定來(lái)使用這些井筒屏障組件。在滲漏測(cè)壓測(cè)試時(shí)，對(duì)所有井筒屏障組件都要在允許的滲漏速率條件下，以至少7 MPa壓差進(jìn)行測(cè)試。

2.3 采油作業(yè)階段井筒完整性管理職責(zé)和管理流程［13］

生產(chǎn)階段井筒完整性管理流程見圖9（圖中①～⑥是一般情況下的工作步驟）。

圖9 采油作業(yè)階段井筒完整性管理流程［13］Fig. 9 Management process of well integrity in the stage of production operation

2.4 采油作業(yè)階段井筒完整性各級(jí)組織的管理職責(zé)

2.4.1 油田公司職責(zé) ①制定油田生產(chǎn)階段井筒完整性管理策略、方針政策，承諾履行井筒完整性管理，提供資金、人員、設(shè)備等保障滿足井筒完整性的要求；②明確各部門關(guān)于井筒完整性的職責(zé)；③井筒完整性管理程序的審批；④風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為紅色的井和重大隱患治理方案的審批。

2.4.2 行業(yè)管理部門職責(zé) ①負(fù)責(zé)組織制定油田井筒完整性管理策略；②負(fù)責(zé)管理督促、檢查考核各單位井筒完整性管理系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，確保井筒完整性職責(zé)落實(shí)；③負(fù)責(zé)組織隱患井的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、應(yīng)急措施、治理方案的專家論證和審查；④重大隱患治理關(guān)鍵工序要求科級(jí)或處級(jí)以上技術(shù)主管領(lǐng)導(dǎo)到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)和現(xiàn)場(chǎng)指揮；⑤負(fù)責(zé)組織井筒完整性技術(shù)、管理培訓(xùn)及技術(shù)交流；⑥負(fù)責(zé)井筒完整性其他相關(guān)問題的協(xié)調(diào)解決。

2.4.3 技術(shù)支撐單位職責(zé) ①協(xié)助行業(yè)管理部門制定油田井筒完整性管理和技術(shù)策略；②負(fù)責(zé)井筒屏障相關(guān)作業(yè)新技術(shù)新工藝的評(píng)估和確認(rèn)工作；③根據(jù)行業(yè)管理部門要求或生產(chǎn)部門需求，重大隱患治理關(guān)鍵工序由科級(jí)或二級(jí)工程師及以上技術(shù)主管領(lǐng)導(dǎo)到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行技術(shù)支撐；④負(fù)責(zé)油田井筒完整性數(shù)據(jù)庫(kù)的維護(hù)及數(shù)據(jù)管理；⑤負(fù)責(zé)持續(xù)環(huán)空帶壓、井口抬升等異常情況的判定、井筒完整性風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，制定風(fēng)險(xiǎn)削減和治理措施、失效井治理等相關(guān)方案和設(shè)計(jì)；⑥協(xié)助開展井筒完整性技術(shù)相關(guān)培訓(xùn)；⑦負(fù)責(zé)井筒完整性標(biāo)準(zhǔn)修訂和科研工作；⑧負(fù)責(zé)編制油田井筒完整性評(píng)估報(bào)告，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)井筒完整性管理提供技術(shù)支撐。

2.4.4 生產(chǎn)單位職責(zé) ①負(fù)責(zé)所轄區(qū)域井的完整性管理，提供必要的人力、物力資源確保所轄區(qū)域井筒完整性管理目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)；②負(fù)責(zé)井筒完整性相關(guān)數(shù)據(jù)的收集整理和上報(bào)；③負(fù)責(zé)環(huán)空帶壓、井口抬升等異常情況初步分析及上報(bào)；④負(fù)責(zé)應(yīng)急預(yù)案的編制、演練與實(shí)施，風(fēng)險(xiǎn)削減措施的實(shí)施；⑤負(fù)責(zé)隱患治理方案的實(shí)施，重大隱患治理關(guān)鍵工序由科級(jí)或處級(jí)以上技術(shù)主管領(lǐng)導(dǎo)到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)；⑥審核承包商的作業(yè)程序和作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，確保重要人員有相關(guān)資質(zhì)；⑦負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)人員的井筒完整性生產(chǎn)管理培訓(xùn)。

3 采油作業(yè)中井控活動(dòng)程序

采油作業(yè)需要建立不同構(gòu)思的井控活動(dòng)程序。應(yīng)清楚地說(shuō)明井筒屏障一旦失效影響本井和鄰井安全作業(yè)的嚴(yán)重性。

壓井的一般程序應(yīng)在所有時(shí)間都可以應(yīng)用并依據(jù)需要的使用時(shí)間進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。應(yīng)保持鉆救援井的可能性，井噴應(yīng)急計(jì)劃隨時(shí)可用。

確認(rèn)第1道和第2道井筒屏障失效后，應(yīng)關(guān)井試壓檢查井筒屏障。這時(shí)應(yīng)該只進(jìn)行與重建井筒屏障有關(guān)的工作并使之盡快見效。在同一口井多個(gè)井筒屏障失效時(shí)，應(yīng)立刻向應(yīng)急處理機(jī)構(gòu)發(fā)出警報(bào)。

如風(fēng)險(xiǎn)失控將極大增加關(guān)井的必要性，直到井筒屏障重建恢復(fù)正常之后才能保持正常生產(chǎn)。能否繼續(xù)生產(chǎn)應(yīng)依據(jù)下列風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估來(lái)證明：如繼續(xù)生產(chǎn)能減小井筒屏障降級(jí)的可能性；其他井筒屏障要保持比關(guān)井時(shí)還小的失效風(fēng)險(xiǎn)；井筒屏障重建恢復(fù)之前不能進(jìn)行鉆井修井工作。

4 油井交接文件

當(dāng)井眼由鉆井隊(duì)向采油作業(yè)隊(duì)移交時(shí)必須有文件（和通訊系統(tǒng)）說(shuō)明有關(guān)井眼安全和作業(yè)效率的所有井眼設(shè)計(jì)特性。應(yīng)包括表2內(nèi)容。

表2 鉆井-采油作業(yè)移交時(shí)所需文檔Table 2 Documents needed for drilling-production operation handover

當(dāng)一口井在機(jī)構(gòu)之間（例如在采油部門和修井部門之間）交接時(shí)應(yīng)有包括表3內(nèi)容的文檔。

表3 采油-修井作業(yè)移交時(shí)所需文檔Table 3 Documents needed for production-workover operation handover

5 采油作業(yè)的監(jiān)管-監(jiān)測(cè)

所有的采油作業(yè)應(yīng)在井的服務(wù)類型（如：采油井、注水井等）確定的安全作業(yè)極限之內(nèi)和井的設(shè)計(jì)壽命之內(nèi)進(jìn)行監(jiān)管-檢測(cè)。

當(dāng)要求確保井筒完整性時(shí)應(yīng)該使用警報(bào)系統(tǒng)。警報(bào)等級(jí)應(yīng)按安全作業(yè)極限設(shè)置，應(yīng)在需要自動(dòng)關(guān)閉的情況下確定警報(bào)極限。對(duì)于注水井應(yīng)給出防止注入液超出注入層風(fēng)險(xiǎn)的特殊考慮。

應(yīng)在井開始生產(chǎn)之前把油井設(shè)計(jì)的下列部分安排計(jì)劃好：用監(jiān)管與測(cè)試程序和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)制訂好井筒屏障組件維護(hù)工作計(jì)劃；井眼開始生產(chǎn)和關(guān)井的程序；監(jiān)管監(jiān)測(cè)井筒完整性計(jì)劃的安全作業(yè)范圍，包括：①在油管中的壓力和可評(píng)定的環(huán)空中的壓力；②井筒及流體管線中的溫度；③采油速率/注入速率；④采出流體和注入流體的成分；⑤環(huán)空流體的成分；⑥其他項(xiàng)目。

所有流體應(yīng)與裸露的井筒材料和井筒中存在的流體成分相配伍。應(yīng)檢測(cè)油管和可評(píng)定環(huán)空的壓力、流速和溫度是否存在異常或流體漏失。應(yīng)在任何時(shí)候都知道閥件的位置并保持其在監(jiān)測(cè)位置。

5.1 采油作業(yè)井筒屏障組件的滲漏測(cè)壓測(cè)試和功能測(cè)試

應(yīng)在該井作業(yè)之前，測(cè)試緊急關(guān)停閥（emergency shut-down，ESD）。閥件的程序性關(guān)停是必要的并應(yīng)檢查之。ESD閥關(guān)閉時(shí)間的要求，應(yīng)按各油田所安裝的實(shí)況并依據(jù)風(fēng)險(xiǎn)和作業(yè)井的條件來(lái)確定。

屬于第1、第2道井筒屏障的所有閥件、實(shí)際試驗(yàn)用的密封件和管線都應(yīng)該有維護(hù)計(jì)劃并定期測(cè)試以檢查它的功能和完整性。

最小的測(cè)試頻率按［2］屏障組件驗(yàn)收表執(zhí)行，測(cè)試頻率應(yīng)依據(jù)：經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)；井筒流體成分的變化增大了沉淀、結(jié)垢、磨損和高產(chǎn)速率、注入速率的風(fēng)險(xiǎn)。

在測(cè)試頻率中適應(yīng)于變化的歷史性能和實(shí)際數(shù)據(jù)應(yīng)該文件化。

如果某關(guān)鍵閥件或密封件失效應(yīng)及時(shí)修理或更換并防止再度失效。如果某關(guān)鍵安全閥型安裝后失效率在12個(gè)月內(nèi)超過(guò)2%，就要經(jīng)測(cè)試更換可靠的新閥型。

5.2 井流的監(jiān)測(cè)

應(yīng)定期監(jiān)測(cè)和分析井流/注入流體以檢查其變化可能對(duì)井筒屏障組件產(chǎn)生的負(fù)面影響，例如腐蝕、結(jié)垢和結(jié)蠟以及乳化等。

5.3 套管和油管環(huán)空

應(yīng)確定所有能進(jìn)入環(huán)空的最大和最小作業(yè)環(huán)空壓力。該作業(yè)環(huán)空壓力范圍應(yīng)處于確保設(shè)計(jì)極限值（載荷情況）以及不超過(guò)每個(gè)環(huán)空及井筒屏障組件的驗(yàn)收測(cè)試壓力。除非在井筒設(shè)計(jì)時(shí)有計(jì)劃的應(yīng)急情況（例如，B-環(huán)空水泥環(huán)高度不夠或沒有水泥塞的海洋井），裸露于地層的環(huán)空作業(yè)壓力應(yīng)不超過(guò)最小的地層應(yīng)力。

確定作業(yè)（壓力）范圍時(shí)應(yīng)考慮下列情況：①溫度對(duì)環(huán)空壓力變化的影響（如存在周圍的井流），特別是在應(yīng)急關(guān)井的情況；②放壓或者環(huán)空頂部放壓的實(shí)際反應(yīng)時(shí)間；③在油管中和環(huán)空中流體密度波動(dòng)；④環(huán)空之間發(fā)生壓力連通或者風(fēng)險(xiǎn)升高。

應(yīng)監(jiān)測(cè)所有進(jìn)得去的（環(huán)空）壓力并維持在最小和最大壓力極限范圍之內(nèi)。所有進(jìn)得去的環(huán)空應(yīng)保持為進(jìn)行漏失檢查（leak detection）的正壓力，同時(shí)在所有環(huán)空之間應(yīng)保持壓差。

如果可能，環(huán)空泄壓系統(tǒng)應(yīng)在所有時(shí)間都充滿流體（液體）。當(dāng)氣體已從環(huán)空泄放掉之后，該環(huán)空泄壓系統(tǒng)應(yīng)用液體再充滿之［2，16］。在文獻(xiàn)［2，16］中還述及采油作業(yè)中出砂、結(jié)垢、瀝青、結(jié)蠟、水合物及異常情況。

6 采油作業(yè)的井口裝置

油氣井在采油、注水、測(cè)試作業(yè)和生產(chǎn)過(guò)程中，都必須有一套安全可靠的井口裝置，如圖10，才能夠有控制并有計(jì)劃地進(jìn)行井內(nèi)作業(yè)和生產(chǎn)。完井井口裝置是裝在地面用以吊懸和安放各種井內(nèi)管柱及控制和導(dǎo)引井內(nèi)油氣流出或地面流體注入的井口設(shè)備。完井井口裝置通常包括套管頭、油管頭和采油樹三大主要部件［17］。套管頭用以密封各層套管環(huán)形空間、承受套管柱重量以及安裝鉆井防噴器。油管頭是用來(lái)密封油管和油層套管環(huán)形空間、懸掛油管和安裝采油樹。采油樹用來(lái)控制油氣井的生產(chǎn)。

圖10 采油作業(yè)地面井口系統(tǒng)圖例［4］Fig. 10 Schematic surface wellhead system of production operation［4］

MOD* 為最大工作直徑；在技術(shù)套管（二）以下還有油層套管等管柱，此圖重點(diǎn)是表示井口系統(tǒng)，尺寸供參考。

完井井口裝置類型應(yīng)根據(jù)油氣層的特點(diǎn)和作業(yè)方式來(lái)確定。低壓油氣井的井口裝置比較簡(jiǎn)單，一般只要將環(huán)形空間密封起來(lái)，裝上油管頭和采油樹即可。對(duì)于高壓油氣井，則要求具有足夠的強(qiáng)度和可靠的密封性，同時(shí)還必須滿足采油氣工藝中安全鉆進(jìn)、欠平衡作業(yè)、邊噴邊作業(yè)、強(qiáng)行起下管柱、測(cè)試、酸化、壓裂和采油采氣注水等作業(yè)的要求。含硫化氫的油氣井應(yīng)該采用防硫井口裝置。 固井后要裝上套管頭，以密封兩層套管間的環(huán)形空間，懸掛第2層套管柱并承受部分重量。

采油作業(yè)的出砂、結(jié)垢、結(jié)蠟、瀝青、水合物等異常情況參閱文獻(xiàn)［2，6，18-19］等 。

7 結(jié)論

（1）采油作業(yè)（包括自噴、抽油、氣舉、注水、注氣等以及分采等采油方式）內(nèi)容多，井筒全生命周期作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)，采油作業(yè)在鉆井、測(cè)試、完井作業(yè)之后，由鉆井部門向采油部門交接，采油作業(yè)服役期內(nèi)可能要1次及至多次修井（大小修和可能加深、側(cè)鉆等），采油作業(yè)之后不可避免要關(guān)停乃至報(bào)廢，所以采油作業(yè)特別需要運(yùn)用和發(fā)揮井筒完整性理念，全程設(shè)計(jì)并運(yùn)用好監(jiān)管好井筒屏障（不是“一勞永逸”的工作）。

（2）采油作業(yè)使用的作業(yè)管柱、油管掛、井下閥門、井下儀表以及地面采油樹、采油井口裝置類別很多、規(guī)格型號(hào)更多；在采油作業(yè)期內(nèi)所服役的井筒屏障及其組件可能需要更換，油氣藏（油氣層）及油氣井的壓力、溫度、液流流速等的動(dòng)態(tài)變化及出砂、結(jié)垢、結(jié)蠟、形成水合物等復(fù)雜情況；還有套管水泥環(huán)的損壞、采油作業(yè)管柱的腐蝕、磨損等難以完全避免的問題，所以采油作業(yè)特別要重視全程對(duì)每個(gè)工作部件及屏障組件進(jìn)行監(jiān)管監(jiān)測(cè)，按標(biāo)準(zhǔn)安全地、有效地進(jìn)行檢查測(cè)試及時(shí)及早發(fā)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)、處理風(fēng)險(xiǎn)、建立應(yīng)急處理和預(yù)警處理程序等，還要重視資料、信息、檔案的建立與管理。

（3）建議各油氣田建立井筒完整性管理的組織及路線圖并配備專兼職工作人員；建議選擇區(qū)塊進(jìn)行試點(diǎn)再推廣。

附表1 地面采油樹Attached table 1 Surface Christmas tree

附表2 采油封隔器Attached table 2 Production packer

附表3 井下安全閥Attached table 3 Downhole safety valve

附表4 油管掛及其密封塞Attached table 4 Tubing hanger and sealing plug