元坝272-2H井喷事故分析剖析

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1、元坝272-1H溢流事故分析 苗锡庆 元坝272-1H井喷事故分析 2013年7月7日17:10，元坝272-1H 井四开193.7mm+206.4mm尾 管固井替浆过程中泵压异常，随后 发现溢流，17:23关井，18:00套压 逐渐上升至49Mpa，立压上升至 30Mpa。经过2次节流循环压井，8 日13:15循环立压降至13Mpa ，套 压降至12Mpa，溢流得到有效控制 ，压井处理耗时20.08h。 元坝272-1H井喷事故分析 基本情况 溢流经过 溢流处理 原因分析 元坝272-1H井喷事故分析 基本情况： 元坝272-1H井是西南油气分公司为元坝产能建设部署的一口超深水平井，位于四

2、川盆地川东北巴中低缓构造元坝区块长兴组号礁带，以上二叠统长兴组顶 部礁盖（顶）储层为主要目的层，设计垂深6575m、斜深7790m。 元坝107 元坝161 元坝275 元坝211 元坝28 元坝地区长兴组礁滩相井位分布图 元坝10-1 元坝10-2 元坝274 元坝27元坝204 元坝205 元坝29 元坝1 元坝101 元坝10 元坝29-2 元坝201 正钻井 工业气流井 正试气井 元坝272-1H井喷事故分析 基本情况： 该井导眼施工：2012年4月8日一开， 29日二开，7月6日三开，12月23日第 四次开钻，2013年6月17日第四次完 钻。 该井三开中完井深4978m，下入 28

3、2.6mm尾管过程中至井深4266m 发生卡套管，通过三次泡解卡剂解卡 无果，活动套管至井深4292.34m固井 ，余685.66m未封固。2013年6月15日 14:30四开定向钻进至6580m中完，层 位为飞一段，钻井液入口密度 2.18g/cm3。 元坝272-1H井喷事故分析 溢流经过： 主要油气水层层位置：须家河 组二段气层：4460.5-4462m 、4464-4465m、4735.50- 4736.00m。 嘉陵江组二段气水层：5895- 5909m。飞仙关组二段气层 ：6397.0-6406.0m、6412.0- 6432.0m、6436.0-6452.0m。 元坝272-1H

4、井喷事故分析 溢流经过： 固井前泥浆性能：2.18g/cm3，（入口）2.162.11g/cm3（出口） 2013年7月6日12:44开始注入先导浆，13:29注先导浆结束，注入过程中泵压逐渐 上升约3MPa，15:54开始大泵替浆，16:54-17:05大泵替浆过程中立压由7.39Mpa快速 下降到1.2MPa（替入总量90m3），17:07立压降至0MPa，发现井下情况异常。 17:09提前结束替浆，总替入量92.5m3（设计替入量95.1 m）中发现出口槽仍有泥浆 返出，判断出现溢流。17:22实施顶部封隔器坐封，试图环空关井，但井口仍有泥 浆返出，井队立即上提钻具至4081.88 ，1

5、7:23关井求压，至18:00套压逐渐上升至 49Mpa，立压上升至18:21套压降至47 Mpa后压力保持不变。 元坝272-1H井喷事故分析 开次套管尺寸mm钢级壁厚mm下入井段m抗内压强度MPa 3 282.6 110TSS17.320940.7281.3 273.1110TSS13.84940.722100.3964 282.6 TP110TSS17.322100.394292.3481.3 4 193.7110SS12.74098.125244.6787 206.4BG110TSS19.055244.675707.15118.1 193.7BG110TS12.75707.156146

6、.6787 193.7BG2532-12512.76146.676577.5298.9 溢流经过： 元坝272-1H井喷事故分析 第一次压井时间：7月7日18:3323:10，累计注入2.38g/cm3的重浆182m3。 效果：关井套压由43 MPa逐渐降至38MPa，立压由24.5MPa逐渐下降至20MPa，达 到替出环空水泥浆，控制套压、立压的目的，险情得到了控制。 过程：7日18:33开始节流放喷，同时采用水泥车泵入2.38 g/cm3 储备重浆，套压控 制在45-51 MPa之间，排量0.4-0.8 m3/min（约30min后点火成功，火焰约1525m） ，立压由30 MPa逐渐下降

7、至27 MPa稳定。21:26开始使用双车循环节流放喷压井， 立压25 MPa，套压47MPa，排量0.351.2m3/min，套压4350MPa，立压1928 MPa；23:10停泵关井观察，压井共计注入密度2.38g/cm3的重浆182m3，计算环空容 积被替入的泥浆代替。由于现场储备重浆不足，停止了连续压井，关井观察，立压 维持在16Mpa，套压维持在32Mpa稳定。 节流循环压井： 元坝272-1H井喷事故分析 节流循环压井： 第二次压井分两个时间段：8日8:20-13:35、15:10-16:22，累计注入2.38- 2.40g/cm3的重浆262m3。 效果：8日16:22停泵关井

8、后，至9日8:30套压5.61110Mpa，立压 15.514.2Mpa，溢流险情得以排除。 过程：第一阶段8日8:20节流泄压，套压3228.5 MPa，立压1614MPa， 8:52见返出泥浆，取样密度2.34g/cm3，9:06见出口有水泥浆后，用水泥车经过 节流管汇节流放喷使用2.40 g/cm3的重泥浆压井，立压27MPa ，套压31 Mpa， 火焰呈橘黄色，大约25m30m，返出水泥浆大约1015m3；经过压井管汇、液 气分离器循环排气，返出水泥浆大约56m3，10:20返出混浆大约6m3，密度 为2.162.22g/cm3，排量0.400.80m3/min，立压23.65MPa，

9、套压23.70 Mpa。 元坝272-1H井喷事故分析 10:48用单车全部经过液气分离器循环，排量0.400.80m3/min，返出混浆大约 11.50m3，13:35用单车经过液气分离器循环，开始回收泥浆，排量0.90m3/ min，检测出口泥浆密度为2.162.24g/cm3，氯离子为8000ppm，立压23MPa降 为13MPa ，套压21.5 MPa降为12MPa，间断点火，火焰呈橘黄色，焰高23m ，累计注入密度2.382.40 g/cm3的重浆199 m3。 第二阶段：8日13:35开井活动钻具，钻具处于自由状态。后继续关井，15:07 套压013.3Mpa。15:10开泵节流循

10、环压井，排量0.9m3/min，套压控制在 1417 MPa、立压2023 MPa，火焰高23m，16:22累计注入2.382.40g/cm3的 重浆63 m3停泵关井。由于现场重浆不足，决定停止继续压井，集各方力量储 备重浆。 元坝272-1H井喷事故分析 第三步试挤水泥：7月9日正注水泥浆15m3，钻具内正挤泥 浆43m3，环空反挤2.5m3，关井候凝至13日10:18（套压 1824.9MPa、立压19.827.8MPa）。 效果：停泵关井候凝，立压19.5MPa，套压19MPa，候凝。 第四步泄压开井、观察、起钻：泄压开井后未见泥浆及气体返 出，立、套压为0，由于泥浆稠化无法建立循环（

11、最高蹩至 42MPa未通）。关井观察至15日11:40无异常情况后起钻，至16 日1:45起钻完发现中心管断裂，对断落的中心管部件进行套铣打 捞，至7月24日1:00打捞落鱼出井，期间为压稳气层钻井液密度 提至2.50g/cm3。至此，溢流处理结束。 元坝272-1H井喷事故分析 原因分析： （一）下完套管到固井以前循环的五周来分析，没有压稳气层，具体表现在进出口密度差 大于0.02g/cm3切出口泥浆密度没有稳定；气测录井显示全烃时高时低，没有稳定。 元坝272-1H井喷事故分析 元坝272-1H井喷事故分析 第四周循环泥浆进出口密度曲线 元坝272-1H井喷事故分析 元坝272-1H井喷事

12、故分析 原因分析： （二）固井施工过程中，环空当量液柱压力降低，未能压稳地层流体，是出 现溢流的直接原因。 （1）先导浆密度不足，导致环空液柱压力降低。 经查阅综合录井数据，2013年7月7日12：40开始用大泵注入先导浆，12:53排 量稳定后（75冲/min），立压为12.30MPa，后随着立压逐步上升，至13:17， 立压最高达到15.07MPa。分析认为注入先导浆立管压力持续升高23MPa的原 因，应属先导浆密度偏低所致，按泵压升高3MPa计算，先导浆密度仅为 2.10g/cm3，低于井浆密度2.18g/cm3。低密度先导浆进入环空后，将进一步降 低环空液柱压力，计算显示，2.10 g

13、/cm3先导浆返至127mm钻杆，静液柱压 力降低0.8Mpa左右。 元坝272-1H井喷事故分析 原因分析： （一）、固井施工过程中，环空当量液柱压力降低，未能压稳地层流体，是 出现溢流的直接原因。 （1）先导浆密度不足，导致环空液柱压力降低。 元坝272-1H井喷事故分析 （2）先后注入共10m3低密度冲洗液，在大肚子井段顶替效率低，导 致环空液柱压力进一步降低。 7月7日13:2513:30，水泥车注冲洗液5.0m3（密度1.05g/cm3），14:00 水泥车注入加重隔离液16m3（密度2.21g/cm3），然后再注入冲洗液 5.0m3（密度1.05g/cm3），先后共注入低密度冲洗液

14、共10m3。 从5月13日的实钻施工情况，钻穿嘉二水层后，在井浆密度2.08g/cm3 的条件下进行起下钻作业，下钻循环有严重的水浸现象，共排放低于 1.71g/cm3混浆48.54m3，排放卤水密度最低为1.05g/cm3，氯根 46000ppm，推算嘉二水层当量密度为2.05g/cm3左右，水层压力约为 120MPa。 元坝272-1H井喷事故分析 本井因三开裸眼段为全部封固，给四开固井带来复杂的井眼条件。三开完钻井深 4978m，地层为雷三段，282.6mm套管下深4292.34m，尚余685m未进行套 管固井，环空容积高达53.29l/m。冲洗液在低密度、低粘度、低返速条件下， 在大肚

15、子井段顶替效率较低。通过兰德马克软件对施工过程进行压力模拟， 按照先导浆体密度2.1g/cm3，顶替效率80%进行模拟计算，嘉二段水层最低 ECD为2.03g/cm3，静止当量密度1.97 g/cm3，在部分时间低于嘉二水层压力。7 月15:4550，停泵释放胶塞，此时共注入前置液26m3，水泥浆93m3，总共注 入流体119m3，管内容积92.5m3，返出管鞋26.5m3，隔离液顶界井深约为 5468m左右，第一段低密度冲洗液段长为210m，位于嘉二水层（58955909m ）以上，该段冲洗液直接降低液柱压力2.32MPa。而此时停泵，环空流动降为 0MPa。兰德马克软件模拟出嘉二水层液柱当

16、量密度为2.02g/cm3，低于嘉二水 层压力，导致嘉二水层溢流进入井筒。之后总注入量135140m3时，动态ECD 低于2.05 g/cm3。嘉二将继续出水。 元坝272-1H井喷事故分析 模拟条件：先导浆体密度2.1g/cm3、顶替效率80%： 须二气层：井深4465m处最低ECD为2.02g/cm3，静止当量密度2.0g/cm3。 元坝272-1H井喷事故分析 嘉二水层：5900m处最低ECD为2.03g/cm3，静止当量密度1.97 g/cm3。 元坝272-1H井喷事故分析 飞二气层：井深6420m（TVD6300m）最低ECD为2.06g/cm3，静止当量密度1.99g/cm3。 元坝272-1H井喷事故分析 以上模拟的顶替效率80%的情 况，如冲洗液顶替效率如低于80% ，作用在嘉二水层的静态和动态压 力将进一步降低，出水溢流情况还 将进一步恶化。 元坝272-1H井喷事故分析 （