论文部分内容阅读
【摘要】旗99-99井位于吴起油田谷104长63油藏东北部，2010年完井投产。2011年该井场第8口开发井钻至黄土表层172m处发生山体滑坡自然灾害，井场纵向落差18.0m，横向位移8.0m，钻井队井架倾斜，钻具在76.23m处错断，钻铤落入井筒。旗99-99井套管突出地面，生产管柱在69.83m处错断，断点以下油管杆及附件落井。旗99-99井套管错断后井口处于失控状态，泄露地层流体沿滑坡断面流出地表，易造成植被水源污染、人员伤害等安全环保事故，错断治理迫在眉睫。该井套管错断位置深，处理难度大，费用高；黄土表层土质疏松易发生次生灾害，隐患治理风险高。本文根据现场实际情况，结合煤炭、矿山等行业塌方治理技术，探讨旗99-99井套管错断治理工艺，完成该井套管错断隐患治理；在消除安全环保隐患同时，为同类型错断井治理提供技术参考。
【关键词】套管错断 隐患治理 滑坡
1 旗99-99井场
1.1 生产简况
旗99-99井场于2010年4月份完工，该井场位于陕西省吴起县境内，有开发井8口；其中旗99-99井正常生产，2011年新完钻未射孔6口，正钻1口。
旗99-99井位于谷104油藏东北部，生产三叠系长63层，原始地层压力14.9MPa，原始气油比76.4m3/t；该井2010年5月30日投产，停井前日产液1.28m3，日产油1.02t，含水6.0%，动液面1598m，泵径28mm，下泵深度1600m，累计产油519t。
1.2 井筒简况
表层套管：钢级J55，外径Φ244.5mm表层套管15根，下深161.52米。
油层套管：钢级J55，外径Φ139.7mm油层套管190根，下深2084.0米。
油管组合：Φ89m m母堵+Φ73m m油管×19.02m（2根）+Φ73m m气锚+Φ73mm×19.01m（2根）+Φ73mm接泵短节×0.3m+球座+泄油器Φ28mm泵+Φ73mm油管×1738.77m（177根）+Φ73mm管挂。
抽油杆组合：Φ28mm活塞+Φ19mm拉杆+Φ19mm×Φ22mm大小头+Φ22mm防磨杆×255.9m（32根）+Φ19mm防磨杆×759.83m（95根）+Φ22mm防磨杆×552.08m（69根）+Φ22mm普杆×111.97m（14根）+Φ25光杆。
1.3 滑坡现场1.3.1？现场情况
旗99-99井场2011年8月31日7点50分发生整体滑坡，无人员伤亡。滑坡后对垮塌现场区域勘察后发现本次滑坡为第三次滑坡，滑坡上部有历史形成的滑坡痕迹两次，落差分别为4m，11m，21m（见图1）。
图2？旗99-99井场滑坡断面泄油点
（3）旗99-99井套管错断后，返出地层流体在地表形成2处泄油点，附近群众在收集原油过程中易发生着火、人员伤害等安全事故。
旗99-99井套管错断井安全、环保隐患大，发生事故的风险高，必须及时采取治理措施。
2 隐患治理
2.1 前期准备
由相关专业人员组成风险监控小组，对滑坡断面进行监控，及时预警次生灾害；对泄油点进行24小时监控，防止无关人员靠近。
（1）危险源消除：在井场铺设防渗布，开挖排水沟，阻止雨水浸泡滑坡面，防止发生山体二次滑坡此生灾害。在泄油点设置拦油坝，聚集泄露流体，定期回收减少对环境的污染；降低着火、人员伤害等安全风险。
（2）道路修复：修复通往井场受损道路，确保30吨级大型施工车辆通过。
（3）平整井场：平整井场，拆除井场内井架、野营房、抽油井等设备，开辟施工现场，做好施工准备。
2.2 治理方案
2.2.1？方案1：开挖煤矿救援巷道
该方案以煤矿中坍塌、瓦斯爆炸事故中常用的井巷工程技术为参考，通过GPS精确定位系统定位旗99-99井套管错断点；地面开挖救援井巷72米左右至套管挫断处，更换受损套管后，回填土方。最后根据要求实施封井或者复产施工措施，完成隐患治理，消除安全环保隐患。
（1）施工时间：陕北地区的雨季在7～9月，应躲过雨季在10月中旬开始施工，12月完成隐患治理。
（2）现场加固：旗99-99井场上部由于塌方，土质松软，有可能发生二次塌方，造成次生灾害。因此，在施工前需清理井场上部，固定上部和井场周围土石，平整、夯实旗99-99井周围地基，满足30吨特种车辆的作业需要，并有足够的安全操作距离。
（3）精确定位：旗99-99井原井口采用油田通用的油井GPS定位，误差大，一次定位无法准确定位井口位置。现场采用“GPS定位+探井定位”确定井口位置。首先采用国家测绘局专业级GPS定位仪（误差在mm级）精确定位旗99-99井原井口坐标，为探井定位确定钻探位置。然后采用震勘探队专用的车载钻机以旗99-99井口坐标为中心，用直径70mm的钻头在半径3m圆周区域内密集打眼，观察取出钻屑。如确定为金属碎屑则钻遇错断套管，定位成功。
（4）巷道施工：以钻遇错断套管井眼为圆心，人工挖掘直径为2.0m，壁厚为0.4m的井巷，直止至套管错断位置。如垂直巷道至70m左右未发现错断套管，停止垂直巷道施工；采用金属探测装置定位错断套管方向，开挖径向救援巷道，完成错断套管更换施工。
图3？旗99-99井场土方开挖示意图
（3）隐患治理：找到旗99-99井套管错断点后，更换受损套管，安装井口附件，实施打捞封井。
（4）现场清理：平整倾倒的土方、修整排水通道，防止现场二次沉降、滑坡和垮塌；恢复地表植被。
2.2.3？方案3：救援井封井
开辟新井场，打救援井与旗99-99井筒连通，注水泥浆封井，消除安全隐患。2.2.4？方案优选 （1）施工周期
方案1工作面、工作量小，施工周期短、劳动强度小、对地表层的破坏小。
方案2工作面、工作量大，施工周期长、劳动强度大、对地表层的破坏大。
方案3工作面、工作量小，施工周期短、劳动强度小、对地表层的破坏小。
（2）技术难度
方案1采用GPS定位井口坐标点受限于原井口坐标本身误差大影响，井口定位误差大；采用车载钻机定位错断点无异于“针尖碰麦芒”，技术难度大、风险高。
方案2直接开挖土方，技术难度小施工简单。
方案3钻探救援井与车载钻机定位错断点相比技术难度更大，风险更高。
（3）安全风险
方案1在疏松土质上开挖大直径垂直救援巷道，风险高，施工人员逃生难度大，危险度和风险极大。
方案2直接开挖土方工作面大，不易发生二次塌方，安全风险低。
方案3选择新井场钻救援井，新增钻井风险，危险因素增加。
通过对比，方案2相比其他两个方案具有施工技术难度小、现场操作简单、安全风险小等优点，本次治理选用方案2。
3 实施效果
施工队伍接施工方案，2012年9月1日开始土方开挖作业，动用铲车15辆、卡车18辆、挖掘机4辆，历时63天，11月6日完成土方开挖工作；从山顶下挖高度109米，长95米，宽65米。挖掘、搬运土方共计70×104m3，挖出断面，找到断口。
11月7日至13日完成旗99-99井受损套管更换、土方回填、落井油管打捞、封井等工序，期间未发生一起安全环保事故，顺利完成旗99-99井套管错断井隐患治理施工。
（1）旗99-99井套管错断井隐患治理方案切实可行，在把现场施工人员安全风险降至最低的前提下完成封井施工。
（2）旗99-99井隐患井治理措施开辟了疏松黄土层大深度套管错断井封井治理的先河，为同类型隐患井治理提供了技术参考。
（3）通过治理，现场环境、附近人员财产安全得到有效保护。
作者简介
陈栋（1985，5-）男，汉族，陕西省咸阳市礼泉县人。团员，油气田开发工程师，2007年毕业于燕山大学石油工程专业现主要从事油田开发采油工艺等技术研究和管理工作。
【关键词】套管错断 隐患治理 滑坡
1 旗99-99井场
1.1 生产简况
旗99-99井场于2010年4月份完工，该井场位于陕西省吴起县境内，有开发井8口；其中旗99-99井正常生产，2011年新完钻未射孔6口，正钻1口。
旗99-99井位于谷104油藏东北部，生产三叠系长63层，原始地层压力14.9MPa，原始气油比76.4m3/t；该井2010年5月30日投产，停井前日产液1.28m3，日产油1.02t，含水6.0%，动液面1598m，泵径28mm，下泵深度1600m，累计产油519t。
1.2 井筒简况
表层套管：钢级J55，外径Φ244.5mm表层套管15根，下深161.52米。
油层套管：钢级J55，外径Φ139.7mm油层套管190根，下深2084.0米。
油管组合：Φ89m m母堵+Φ73m m油管×19.02m（2根）+Φ73m m气锚+Φ73mm×19.01m（2根）+Φ73mm接泵短节×0.3m+球座+泄油器Φ28mm泵+Φ73mm油管×1738.77m（177根）+Φ73mm管挂。
抽油杆组合：Φ28mm活塞+Φ19mm拉杆+Φ19mm×Φ22mm大小头+Φ22mm防磨杆×255.9m（32根）+Φ19mm防磨杆×759.83m（95根）+Φ22mm防磨杆×552.08m（69根）+Φ22mm普杆×111.97m（14根）+Φ25光杆。
1.3 滑坡现场1.3.1？现场情况
旗99-99井场2011年8月31日7点50分发生整体滑坡，无人员伤亡。滑坡后对垮塌现场区域勘察后发现本次滑坡为第三次滑坡，滑坡上部有历史形成的滑坡痕迹两次，落差分别为4m，11m，21m（见图1）。
图2？旗99-99井场滑坡断面泄油点
（3）旗99-99井套管错断后，返出地层流体在地表形成2处泄油点，附近群众在收集原油过程中易发生着火、人员伤害等安全事故。
旗99-99井套管错断井安全、环保隐患大，发生事故的风险高，必须及时采取治理措施。
2 隐患治理
2.1 前期准备
由相关专业人员组成风险监控小组，对滑坡断面进行监控，及时预警次生灾害；对泄油点进行24小时监控，防止无关人员靠近。
（1）危险源消除：在井场铺设防渗布，开挖排水沟，阻止雨水浸泡滑坡面，防止发生山体二次滑坡此生灾害。在泄油点设置拦油坝，聚集泄露流体，定期回收减少对环境的污染；降低着火、人员伤害等安全风险。
（2）道路修复：修复通往井场受损道路，确保30吨级大型施工车辆通过。
（3）平整井场：平整井场，拆除井场内井架、野营房、抽油井等设备，开辟施工现场，做好施工准备。
2.2 治理方案
2.2.1？方案1：开挖煤矿救援巷道
该方案以煤矿中坍塌、瓦斯爆炸事故中常用的井巷工程技术为参考，通过GPS精确定位系统定位旗99-99井套管错断点；地面开挖救援井巷72米左右至套管挫断处，更换受损套管后，回填土方。最后根据要求实施封井或者复产施工措施，完成隐患治理，消除安全环保隐患。
（1）施工时间：陕北地区的雨季在7～9月，应躲过雨季在10月中旬开始施工，12月完成隐患治理。
（2）现场加固：旗99-99井场上部由于塌方，土质松软，有可能发生二次塌方，造成次生灾害。因此，在施工前需清理井场上部，固定上部和井场周围土石，平整、夯实旗99-99井周围地基，满足30吨特种车辆的作业需要，并有足够的安全操作距离。
（3）精确定位：旗99-99井原井口采用油田通用的油井GPS定位，误差大，一次定位无法准确定位井口位置。现场采用“GPS定位+探井定位”确定井口位置。首先采用国家测绘局专业级GPS定位仪（误差在mm级）精确定位旗99-99井原井口坐标，为探井定位确定钻探位置。然后采用震勘探队专用的车载钻机以旗99-99井口坐标为中心，用直径70mm的钻头在半径3m圆周区域内密集打眼，观察取出钻屑。如确定为金属碎屑则钻遇错断套管，定位成功。
（4）巷道施工：以钻遇错断套管井眼为圆心，人工挖掘直径为2.0m，壁厚为0.4m的井巷，直止至套管错断位置。如垂直巷道至70m左右未发现错断套管，停止垂直巷道施工；采用金属探测装置定位错断套管方向，开挖径向救援巷道，完成错断套管更换施工。
图3？旗99-99井场土方开挖示意图
（3）隐患治理：找到旗99-99井套管错断点后，更换受损套管，安装井口附件，实施打捞封井。
（4）现场清理：平整倾倒的土方、修整排水通道，防止现场二次沉降、滑坡和垮塌；恢复地表植被。
2.2.3？方案3：救援井封井
开辟新井场，打救援井与旗99-99井筒连通，注水泥浆封井，消除安全隐患。2.2.4？方案优选 （1）施工周期
方案1工作面、工作量小，施工周期短、劳动强度小、对地表层的破坏小。
方案2工作面、工作量大，施工周期长、劳动强度大、对地表层的破坏大。
方案3工作面、工作量小，施工周期短、劳动强度小、对地表层的破坏小。
（2）技术难度
方案1采用GPS定位井口坐标点受限于原井口坐标本身误差大影响，井口定位误差大；采用车载钻机定位错断点无异于“针尖碰麦芒”，技术难度大、风险高。
方案2直接开挖土方，技术难度小施工简单。
方案3钻探救援井与车载钻机定位错断点相比技术难度更大，风险更高。
（3）安全风险
方案1在疏松土质上开挖大直径垂直救援巷道，风险高，施工人员逃生难度大，危险度和风险极大。
方案2直接开挖土方工作面大，不易发生二次塌方，安全风险低。
方案3选择新井场钻救援井，新增钻井风险，危险因素增加。
通过对比，方案2相比其他两个方案具有施工技术难度小、现场操作简单、安全风险小等优点，本次治理选用方案2。
3 实施效果
施工队伍接施工方案，2012年9月1日开始土方开挖作业，动用铲车15辆、卡车18辆、挖掘机4辆，历时63天，11月6日完成土方开挖工作；从山顶下挖高度109米，长95米，宽65米。挖掘、搬运土方共计70×104m3，挖出断面，找到断口。
11月7日至13日完成旗99-99井受损套管更换、土方回填、落井油管打捞、封井等工序，期间未发生一起安全环保事故，顺利完成旗99-99井套管错断井隐患治理施工。
（1）旗99-99井套管错断井隐患治理方案切实可行，在把现场施工人员安全风险降至最低的前提下完成封井施工。
（2）旗99-99井隐患井治理措施开辟了疏松黄土层大深度套管错断井封井治理的先河，为同类型隐患井治理提供了技术参考。
（3）通过治理，现场环境、附近人员财产安全得到有效保护。
作者简介
陈栋（1985，5-）男，汉族，陕西省咸阳市礼泉县人。团员，油气田开发工程师，2007年毕业于燕山大学石油工程专业现主要从事油田开发采油工艺等技术研究和管理工作。