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本帖最后由 刘萝卜锅 于 2019-9-3 13:55 编辑
品质源于技术 服务源于态度 这是阿什卡微信公众号的第672篇原创文章 首发于2019年9月1日 ▽
很久很久以前，土地还只是土地，人们不知道地底深处被镇压着让水面也能起火的“妖怪”，还有闻之必死、易燃易爆炸等各类“浊气”……
直到有一天，一位猛士给土地开了个口子，惊觉这些“妖魔鬼怪”皆有两面：放纵则为祸人间，掌控则福泽万民。然而，天地万物，自古便是易于放纵，难于掌控。这，该如何是好？
故天降大任于石油人也，开宗立派，著学施法，地质勘察又物探，钻井又录井，测井又固井……这固井，正是封印那些鬼怪的不二法门。
说到封印，我就想起公元2010年，遥远的西土世界——鬼怪突破封印肆虐墨西哥湾事件……
前面都是铺垫，不要太在意细节，换回人话。石油工业历史上不能忘却的“911事件”——墨西哥湾漏油事件，事故发生原因中大部分都与固井有关。
固井就是加固井壁的意思，目的很明确：防止井壁垮塌，保证继续安全钻进地底深处，封隔油、气和水层；保证勘探期间的分层测试；保证在整个开采过程中，合理的油气生产。等等。手段也简单粗暴：下入优质钢管，并在井筒与钢管间隙处（该处空间称为环空）充填好水泥。Over。这套封印大法作业，称为固井工程。
历史和神话谆谆教导我们：虽然所有的封印大法看上去都简单粗暴，但操作必须动用深厚功力，手法必须做到精微细腻。
图1
墨西哥湾漏油案，就是一坨反例。下面按照固井步骤，细数此案封印法师的七宗罪。
第一宗
地底深处支撑那些“妖魔鬼怪”的最大动力来源于地层压力和高温，下入优质钢管可以有效KO这些困难，通俗称为下套管。套管是一种特制钢管，是钻井过程中的耗材，塞进地下不再取出，具有相当的抗压强度和抗腐蚀性，长度没有严格规定。
如果下入地底的套管直径、厚度和长度完全统一，则无法解决钻的深度越深地层压力越强等各类实际问题，所以通常要做套管柱的结构设计，根据用途、地层预测压力和套管下入深度设计套管的强度，确定套管的使用壁厚，钢级和丝扣类型。
图2
套管通常分为隔水导管(或导管，包括锤打入桩管)、表层套管、技术套管(中间套管或保护套管)、生产套管或尾管，套管柱则由它们组合而成。
墨西哥湾事件中，就对先下尾管还是直接下长串生产套管问题有争论，因为下尾管会减慢施工进度，而下入长串生产套管是一种较快的作业方式，工期可以减少3天并节约700-1000万美元，于是甲方选择了直接下长串生产套管，这是第一宗套管罪。
第二宗
下套管过程中，需要用到扶正器来支撑套管，使套管顺利下到预定井深，并使套管在井眼内居中，直接关系到固井质量。但墨西哥事件中，扶正器的型号和数量均存在一些问题，这是第二宗扶正器罪。
图3
第三宗
下完套管后，为将套管和井壁的环形空间（环空）封固起来，防止油气从产层中进入井眼，使套管成为油气通向井中的通道，需要注入水泥。
这种水泥是一种水硬性胶凝材料，它与水按一定的比例混合便形成水泥浆，并在井下硬化成具有一定抗压强度和渗透率的水泥石。
图4
由于井下环境复杂，纯水泥不能满足生产需求，需要不断添加和改变外加剂来调节油井水泥的性能，外加剂通常种类有缓凝剂、降失水剂、分散剂、消泡剂、促凝剂、抗高温强度稳定剂、减轻剂等。
墨西哥事件中，水泥浆试验不全面，把关不严，泥浆循环不够等原因再次影响了固井质量，这是第三宗水泥罪。
第四宗
注入的水泥需要一段时间来凝固从而满足后续施工要求，即候凝期。
墨西哥事件中，因钻井进度比计划推迟了大约42天，为了赶进度，仅候凝16.5小时，就令井队用海水替换钻井液。由此导致压力失衡，井内液压柱压力不足以平衡地层压力，从而引发地层流体涌入井筒。这是第四宗候凝罪。
第五宗
下套管注水泥之后，在水泥凝固期间就要安装井口。表层套管的顶端要安套管头的壳体。各层套管的顶端都挂在套管头内，套管头主要用来支撑技术套管和油层套管的重量，这对固井水泥未返至地面尤为重要。套管头还用来密封套管间的环形空间，防止压力互窜，并且是防喷器（BOP）、油管头的过渡连接。陆地上使用的套管头上还有两个侧口，可以进行补挤水泥、监控井况、注平衡液等作业。
图5
安装在井口的防喷器是防止漏油的最后一道屏障，墨西哥事件中防喷器当时并没有发挥作用，这是第五宗防喷器罪。
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发表于 2019-9-3 13:52:21
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