CN114198051B - 一种高含硫废弃井封井方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高含硫废弃井封井方法,涉及天然气生产安全技术领域。本发明包括向废弃井内注入水泥段塞,在注入水泥段塞之前向所述废弃井内试挤地层水。本发明在注入水泥段塞之前向所述废弃井内试挤地层水,通过地层水尽可能的将产层内的天然气、硫化氢等气体顶替至地层深处,使地层与产层位置形成一层地层水段塞,然后再注入水泥段塞,避免了废弃井内剩余的天然气和硫化氢等气体水泥产生气侵,解决了常规封井工艺中水泥段塞容易出现的气窜通道,提高了封井成功率。同时,省略了常规封井中的泥浆压井工艺,降低了封井成本。
Description
技术领域
本发明涉及天然气生产安全技术领域,特别涉及一种高含硫废弃井封井方法。
背景技术
高含硫气井的废井中通常依然含有大量的硫化氢气体,一旦泄露可能造成人员中毒、井口失控、火灾爆炸等安全事故。因此在高含硫气井在废弃时通常都需要对其进行封井处理,避免井下安全阀和地面安全阀等存在内漏或者地面井控装置故障等导致废井中的硫化氢气体泄漏。常规的封井方法为向气井内注入水泥段塞,实现封井。但由于水泥段塞在加注过程中会逐渐凝固,且天然气对封井水泥产生气侵,在水泥凝固过程中容易出现气窜通道,导致封井失败。
发明内容
本申请的目的在于克服现有技术中所存在的天然气气井在水泥封井时容易产生气侵,导致封井失败的问题,提供一种封井成功率高的高含硫废弃井封井方法。
为了实现上述发明目的,本申请提供了以下技术方案:一种高含硫废弃井封井方法,包括向废弃井内注入水泥段塞,在注入水泥段塞之前向所述废弃井内试挤地层水。
在上述技术方案中,采用地层水压井,在注入水泥段塞之前向所述废弃井内试挤地层水,通过地层水尽可能的将产层内的天然气、硫化氢等气体顶至地层深处,使地层与产层位置形成一层地层水段塞,然后再注入水泥段塞,避免了废弃井内剩余的天然气和硫化氢等气体水泥产生气侵,解决了常规封井工艺中水泥段塞容易出现的气窜通道,提高了封井成功率。同时,省略了常规封井中的泥浆压井工艺,降低了封井成本。
进一步地,所述封井方法包括以下步骤:
S1:获取所述废弃井所需封堵的产层位置;
S2:向所述废弃井内试挤地层水;
S3:向所述废弃井内注入水泥段塞并将所述水泥段塞推至所述产层位置;
S4:进行井内封堵,完成封井。
所述水泥段塞通过固井设备注入并推至产层位置,使其在井筒附近快速形成水泥带,将硫化氢和井筒隔绝。水泥段塞注入初凝后,再向进行井内封堵,完成封井。
进一步地,所述试挤地层水时,所述废弃井的井口压力提升至20-35Mpa,并保持该井口压力,最大限度的将产层中的天然气和硫化氢等气体推入地层深处,防止水泥段塞被产层中的天然气和硫化氢等气体气侵,提高封井质量。
进一步地,所述S2中,试挤地层水之前,先测试地层吸水情况;当地层排量大于0.5方/min时,所述地层水的注入量为500~1000方;当地层排量小于或等于0.5方/min时,所述地层水的注入量为100~500方。
进一步地,所述S2中,所述地层水的注入量每天不超过100方,保持试注地层水时的井口压力,并保持地层水对产层中天然气和硫化氢等气体稳定的顶替作用。
进一步地,所述水泥段塞为粒径平均粒径为2~8μm的超细水泥浆料。所述超细水泥浆料的粒径小、表面积大,其流动性更好,其粘度可保持在25~30mPa·s,可使超细水泥颗粒在浆料中保持悬浮状态,其注入产层位置后可以更好的渗入地层中,形成稳定的产层封堵层。
进一步地,所述超细水泥浆料中还包括质量分数为0.2~0.4%的缓凝剂,延长所述超细水泥浆料的初凝时间,更适用于超深废弃井的应用,同时也提高了超细水泥浆料在产层中的渗流,使其更容易进入微细封孔,提高封井效果。
进一步地,所述注入水泥段塞在所述产层位置形成厚度为2~3m的水泥带,将产层中的天然气和硫化氢等气体与井筒隔绝,使井筒内形成无硫或者接近于无硫环境,将井筒内转化为非含硫施工环境,保证了施工人员在接下来的井内封堵工作的施工安全。
进一步地,所述S4包括以下步骤:
S41:对所述废弃井内的合金油管进行爆炸切割;
S42:循环压井,起出连续油管;
S43:拆除所述废弃井口的采气树,并在所述废弃井进口安装防喷器;
S44:起出所述废弃井内的合金油管;
S45:向废弃井内打入水泥塞油管并注入多级水泥塞;
S46:关井候凝,完成井内封堵。
其中,所述合金油管的爆破切割采用UQ55切割弹进行切割,便于之后将其起出废弃井。
所述UQ55切割弹采用电缆下入所述废弃井内。
进一步地,所述导流管与所述进水管道可拆卸连接。当导流管结垢堵塞时,仅需要将导流管拆卸下来清除或者替换成新的导流管即可。
进一步地,所述多级水泥段塞包括产层水泥塞、重晶石塞、悬挂器处水泥塞和井口水泥塞。
与现有技术相比,本发明的具有以下有益效果:
本申请公开了一种高含硫废弃井封井方法,在注入水泥段塞之前向所述废弃井内试挤地层水,通过地层水尽可能的将所述废弃井内剩余的天然气、硫化氢等气体顶替至地层深处,使地层与产层位置形成一层地层水段塞,然后再注入水泥段塞,避免了废弃井内剩余的天然气和硫化氢等气体水泥产生气侵,解决了常规封井工艺中水泥段塞容易出现的气窜通道,提高了封井成功率。同时,省略了常规封井中的泥浆压井工艺,降低了封井成本。
此外,在注入地层水时,保持稳定的井口高压注入,使地层水在产层中稳定推进,避免了产层内气体在地层水注入后产生明显的气窜,最大限度的将产层内的气体推入地层深处。同时,水泥段塞在产层和井筒之间形成产层封堵层,使井筒转化为非含硫施工环境,降低了封井施工现场的硫化氢风险,减少了安全隐患。
此外,本申请采用的水泥段塞为超细水泥浆料,其流动性更好,可使超细水泥颗粒在浆料中保持悬浮状态,其注入产层位置后可以更好的渗入地层中,形成稳定的产层封堵层。此外,本申请公开的封井工艺,在注入地层水和水泥段塞时无需修井机,在井内封堵阶段无需疏散费、不再采用泥浆压井,降低了封井成本。
本申请所公开的高含硫废弃井封井方法适用于硫含量较高且气井深度较深的天然气气井封井,尤其适用于硫含量超过3%、气井深度超过3km的天然气气井封井。
附图说明
图1为本发明公开的高含硫废弃井封井方法的流程图。
具体实施方式
下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例,凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
现有的天然气封井工艺通常包括了:用连续油管进行泥浆压井;井内合金油管进行爆炸切割;循环压井、起出连续油管;拆井口采气树、安装防喷器;起出井内合金油管;下打水泥塞油管;打产层水泥塞+重晶石悬浊+悬挂器处水泥塞+井口水泥塞;关井候凝,完成井内封堵后,实施井口处置等步骤。但由于天然气气井在废井时产层中还含有大量的天然气、硫化氢等气体,特别是高含硫天然气气井,在进行泥浆压井和打入水泥段塞时,产层中气体会对封井水泥产生气侵,在水泥凝固过程中容易出现气窜通道,导致封井失败。
为了解决上述问题,发明人在本申请中提出了一种高含硫废弃井封井方法,通过地层水压井,在注入水泥段塞之前向所述废弃井内试挤地层水,通过注入的地层水将产层内的天然气、硫化氢等气体顶替至地层深处,避免水泥段赛发生气侵,出现气窜通道,提高封井成功率。
本申请提供了一种高含硫废弃井封井方法,参阅图1,包括以下步骤:
S1:获取所述废弃井所需封堵的产层位置;
S2:向所述废弃井内试挤地层水;
S3:向所述废弃井内注入水泥段塞并将所述水泥段塞推至所述产层位置;
S4:进行井内封堵,完成封井。
需要说明的是,所述注入水泥段塞在所述产层位置形成厚度为2~3m的水泥带,将产层中的天然气和硫化氢等气体与井筒隔绝,使井筒内形成无硫或者接近于无硫环境,将井筒内转化为非含硫施工环境,保证了施工人员在接下来的井内封堵工作的施工安全。
需要说明的是,所述水泥段塞通过固井设备注入并推至产层位置,使其在井筒附近快速形成水泥带,将硫化氢和井筒隔绝。水泥段塞注入初凝后,再向进行井内封堵,完成封井。
需要说明的是,所述废弃井所需封堵的产层位置可根据所述废弃井的测井曲线和生产历史资料获得。
在一些实施例中,所述试挤地层水将的井口压力提至20-35Mpa,并保持该井口压力,最大限度的将产层中的天然气和硫化氢等气体推入地层深处,防止水泥段塞被产层中的天然气和硫化氢等气体气侵,提高封井质量。
在一些实施例中,所述S2中,试挤地层水之前,先测试地层吸水情况:当地层排量大于0.5方/min时,所述地层水的注入量为500~1000方;当地层排量小于或等于0.5方/min时,所述地层水的注入量为100~500方。
在一些实施例中,所述S2中,所述地层水的注入量每天不超过100方,保持试注地层水时的井口压力,并保持地层水对产层中天然气和硫化氢等气体稳定的顶替作用。
在一些实施例中,所述水泥段塞为粒径平均粒径为2~8μm的超细水泥浆料,其粘度为25~30mPa·s,流性指数不低于0.85,稠度系数不超过0.15Pa·sn,可使超细水泥颗粒在浆料中保持悬浮状态,其注入产层位置后可以更好的渗入地层中,形成稳定的产层封堵层。优选地,所述超细水泥浆料的平均粒径优选为5.8~6.2μm,其超细水泥颗粒的比表面积大于15cm2/g。
在一些实施例中,所述超细水泥浆料中还包括质量分数为0.2~0.4%的缓凝剂,延长所述超细水泥浆料的初凝时间,更适用于超深废弃井的应用,同时也提高了超细水泥浆料在产层中的渗流,使其更容易进入微细封孔,提高封井效果。
优选地,所述超细水泥浆料还包括消泡剂和降失水剂;更加优选地,所述消泡剂、缓凝剂和降失水剂在超细水泥浆料中的质量分数为:0.35%缓凝剂、0.03%消泡剂、3.8%降失水剂。
在一些实施例中,所述S4包括以下步骤:
S41:对所述废弃井内的合金油管进行爆炸切割;
S42:循环压井,起出连续油管;
S43:拆除所述废弃井口的采气树,并在所述废弃井进口安装防喷器;
S44:起出所述废弃井内的合金油管;
S45:向废弃井内打入水泥塞油管并注入多级水泥塞;
S46:关井候凝,完成井内封堵。
在一些实施例中,所述合金油管的爆破切割采用UQ55切割弹进行切割,便于之后将其起出废弃井。可选地,所述UQ55切割弹采用电缆下入所述废弃井内。
需要说明的是,所述多级水泥塞包括产层水泥塞、重晶石塞、悬挂器处水泥塞和井口水泥塞。所述产层水泥塞、重晶石塞、悬挂器处水泥塞和井口水泥塞与现有的封井工艺基本相同,本领域技术人员可根据现有工艺中使用的产层水泥塞、重晶石塞、悬挂器处水泥塞和井口水泥塞进行井筒封堵,因此在本申请中不再一一详述,不影响本领域技术人员对本申请的理解和实施。
相较于现有的封井工艺,本申请公开的封井工艺无需上修井机,降低了作业环境的风险,降低了修井机的费用;产层封堵后井筒内转为非含硫施工环境,节约了在含硫环境中施工所需要的疏散费;采用地层水将产层气体推至地层深处实现压井,降低了采用泥浆压井的成本;此外,本申请公开的封井工艺在产层封堵后无需再上泥浆罐,减少井场作业面积,降低钻前费用。
以某地高含硫天然气井为例,对该地天然气气田中的107#、10-3#、122#和12#4口气井采用本申请公开的封井工艺进行封堵作业,封井后,井口压力为0,封井后均未气压,成功率100%。同时,相较于传统的封井工艺,其单井封井费用降低至317万元/井,节约了233万元/井。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种高含硫废弃井封井方法,其特征在于:包括向废弃井内注入水泥段塞,在注入水泥段塞之前向所述废弃井内试挤地层水;
具体包括以下步骤:
S1:获取所述废弃井所需封堵的产层位置;
S2:向所述废弃井内试挤地层水;
S3:向所述废弃井内注入水泥段塞并将所述水泥段塞推至所述产层位置;
S4:进行井内封堵,完成封井。
2.根据权利要求1所述的高含硫废弃井封井方法,其特征在于,所述S2中,所述试挤地层水时,所述废弃井的井口压力升至20-35Mpa。
3.根据权利要求2所述的高含硫废弃井封井方法,其特征在于,所述S2中,试挤地层水之前,先测试地层吸水情况;当地层排量大于0.5方/min时,所述地层水的注入量为500~1000方;当地层排量小于或等于0.5方/min时,所述地层水的注入量为100~500方。
4.根据权利要求3所述的高含硫废弃井封井方法,其特征在于,所述S2中,所述地层水的注入量每天不超过100方。
5.根据权利要求1所述的高含硫废弃井封井方法,其特征在于,所述水泥段塞为平均粒径为2~8μm的超细水泥浆料。
6.根据权利要求5所述的高含硫废弃井封井方法,其特征在于,所述超细水泥浆料中含有质量分数为0.2~0.4%的缓凝剂。
7.根据权利要求1所述的高含硫废弃井封井方法,其特征在于,所述注入水泥段塞在所述产层位置形成厚度为2~3m的水泥带。
8.根据权利要求1~7任一项所述的高含硫废弃井封井方法,其特征在于,所述S4包括以下步骤:
S41:对所述废弃井内的合金油管进行爆炸切割;
S42:循环压井,起出连续油管;
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