固井完井所--BP墨西哥湾漏油事故对固井的

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1、BP墨西哥湾漏油事故对固井的启示（固井完井研究所）2010年4月20日晚间，Transocean的深水地平线钻井平台作业的Macondo井发生了井喷事故，钻井平台爆炸并起火。事件导致了11人丧生，17人受伤。火灾持续了36个小时，直到钻井平台倾覆沉没。地下原油泄漏和相应的堵漏工作持续了87天，这是一次国际重大漏油事故。通过事故树分析、多模式分析、失效模式以及其他可能因素的分析，Macondo井发生井喷起火漏油事故的发生归结于以下8个因素：①环空水泥未能封隔地层油气；②套管鞋处的水泥塞未能封隔油气

2、；③进行了负压测试，但是井内力学完整性并未有效建立；④气体进入隔水管前，溢流未能检测出来；⑤井控反应作业失效，未能有效控制；⑥转至泥浆-天然气分离器造成气体在钻台上的散逸；⑦火气系统未能阻止气体的燃烧；⑧BOP应急模式失效，未能关井。在可能导致事故的8个因素中，第一和第二均为固井因素。固井作业要求高、技术性强，是一项系统工程。BP墨西哥湾漏油事故的发生与固井直接相关，给固井工作者许多有益的启示。图1Macondo井油气储层及油气可能的窜流途径11启示1：加强对复杂深井固井的重视程度，固井前要进行

3、详细的方案论证，固井施工单位要与其他施工单位进行间必要的交流及沟通BP公司与Halliburton公司技术人员之间对有关水泥浆设计的风险与挑战的交流不充分。BP公司对Halliburton公司提供的技术服务没有进行足够的确认和重视。如果Halliburton公司能够进行更多更全面的室内水泥浆实验，BP公司如果能够更严格地把好质量关，就可能发现有关水泥浆设计的潜在缺陷。反过来讲，如果能够意识到这些缺陷也就能够进行重新设计以确保固井施工安全。Halliburton公司固井工程师如果具有严谨的作风和较

4、高的技术素质，固井前进行完整详细的水泥浆配方测试和充分的交流探讨，就会提前认识到该固井方案会造成封固可能性差的问题。BP公司如果能够提高自己的风险管理意识和重视技术方案的确认，那么就会提高层位封隔的挑战与风险的意识，从而制定出其他解决措施和详细的技术预案，也可以避免该事故的发生。墨西哥湾漏油事故给固井设计的启示是：一定要加强对复杂深井固井的重视程度，固井前要进行详细的方案论证与专家咨询。复杂深井固井前要制定详细的技术预案，另外固井工程师要有较高的技术素质和严谨的工作作风。启示2：对于窄密度窗口深

5、井固井，固井前要进行地层承压试验Macondo井钻至最后8-1/2″×9-5/8″井眼，在5565.6m处发生井漏。堵漏塞泵送入井底，钻井液比重从1.716g/cm3降低到1.70g/cm3，解决了井漏问题。2010年4月7日井眼通畅；2010年4月9日，钻进达到最终深度5596.1m。在通井、洗井过程中未发生漏失及其他复杂事故。进行固井方案设计时，Halliburton公司的OptiCemTM固井模块模拟设计显示，在固井结束时井眼内的ECD值将会轻微的超过破裂压力梯度，这可能会导致注水泥过程中

6、发生漏失。由于害怕固井过程中水泥浆漏失，Halliburton公司设计的水泥浆体积偏少（9.86m3）、顶替排量低。由于受孔隙压力/破裂压力梯度窗口限制，为获得低比重水泥浆而选择了氮气泡沫水泥浆。如果固井前对地层进行承压能力试验，就可以采用常规密度（密度为1.90g/cm3，综合性能要大大优于氮气泡沫水泥浆）抗温水泥浆而不会选择氮气泡沫水泥浆（密度1.74g/cm3）。选择氮气泡沫水泥浆也存在失误，密度为1.74g/cm311的氮气泡沫水泥浆与常规密度水泥浆相比，施工过程中对井底静液柱压力的增加

7、值几乎可以忽略不计。固井前对如果地层进行承压能力试验，设计的水泥浆量可能会大于实际注入的水泥浆量（9.86m3），也许就可以避免该事故的发生。图2Macondo井地层压力情况给我们的启示是：对于密度窗口窄的复杂深井固井，为保证固井施工安全，保证水泥浆返至设计位置，固井前要进行地层承压能力试验，以此为依据，来进行平衡压力固井设计。启示3：深井固井一定要保证固井工具及附件的质量，深井固井不要采用自动灌浆浮箍，要切实保证套管内水泥塞的质量，要加强工具及附件入井前的质量检测Macondo井套管鞋由两个单

8、流阀浮箍、7″套管和带孔的扩眼鞋组成，如下图所示。假设地层流体突破套管内水泥环进入套管，套管鞋内的水泥和浮箍也应该能够阻止地层流体侵入井筒。BP公司事故调查组通过井筒两相流理论模型计算和实时压力流动数据对比，可以判断地层流体最初是通过套管鞋进入井筒。事故调查组又进一步证实了可能导致套管鞋失效的原因：（1）套管鞋内水泥浆被氮气泡沫11水泥浆分离出的氮气污染导致水泥未凝固；（2）套管鞋内水泥浆被井筒中的泥浆污染；（3）套管鞋内的水泥浆和井筒中的钻井液发生重力交换。以上三种原因共同影响导致套管鞋密封失