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陆上油田作业区二氧化碳采油工艺安全经验分享

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习惯性违章原因初探及对策研究独山子石化公司原油处二零一零年三月陆上油田作业区二氧化碳采油工艺经验分享工程技术科二〇一三年一月十日汇报内容一、二氧化碳采油过程中发生的三次事件二、二氧化碳采油工艺存在问题和风险三、二氧化碳采油工艺安全措施及下步打算一、二氧化碳采油过程中发生的三次事件2012年 11月份以来,陆上作业区先后出现了 于应急抢险及时,险情均得到控制。现将二氧化碳采油工艺三次事件发生经过、应急情况、问题分析进行总结、分享:(一) 事件经过 该井 2012年 9月 30日进行二氧化碳吞吐施工 , 10月 4日二氧化碳吞吐 305方 、 挤水 45方后 , 关井闷井 33天 。 11月 7日上午巡井落实井口油压 套压 6 012年 11月 7日 11:00 时 , 采油三区接工艺所注水室 安排 上午 11:20左右 , 发现流程油套连通阀门下法兰垫子处有冰 , 并有气体刺漏声音 , 怀疑套管阀门不严内漏 , 用手搭在套管闸门外流程管线上 , 感觉有气体流动 , 于是 用管钳紧固套管阀门 , 刚一用力 , 铜套连同丝杠 、 手轮一同弹出 , 井内高压气体从油套连通下端垫子处刺出 。1、 事件经过张星立即到站上汇报正在参加中心站班前讲话的副经理文斌 , 文斌立即组织中心站员工吴津芳 、 王林 、 朱振阳用铁丝对阀门手轮与本体进行加固 , 防止弹出;并立即汇报生产指挥中心 、 监督站 , 并且启动采油三区应急预案 , 组织下游人员撤离 , 关闭井站明火 , 封路 , 并组织员工穿戴正压式呼吸器进入现场进行气体检测 , 未发现 天然气 。 11点 30分 , 当套压降至 4 刺漏处见水 。监督站接到通知后 , 立即组织应急队伍进行抢险 。 12 点 10 分 , 抢险队伍到达现场; 13 点 20分 , 从该井套管另一侧套压表阀门连接好地面管线 , 进行放 ( 压 ) 喷进罐; 14点 10 分 , 井口液量及压力降至零 , 观察半小时井口油套无异常 , 抢险队伍开始更换套管阀门; 15点 05分 , 阀门更换完毕 , 抢险结束 。(一) 事件原因分析( 1) 直接原因该井闸门 铜套有内伤( 见图 1) , 无法发现 , 紧闸门过程中 , 造成铜套断脱 ,闸门失控 , 是造成此次事件的主要原因 。图 1 断裂的闸门铜套(一) 查阅资料分析 ,此闸门铜套断裂处暗红色位与铸件冷裂裂纹极度吻合( 见图 2注释 ) , 是由于铸件表面缺失 、 尺寸与形状偏差以及温度等原因引起应力集中所致 。 【 锻造工程 文章编号: 16732010) 04】图 2 铸件的冷裂裂纹(一) 2) 间接原因◆ 采油井区检查发现套管闸门外流程结冰现象 , 怀疑闸门内漏 , 在未考虑井筒内压力 、 二氧化碳低温的影响 , 未进行分压 、 泄压的情况下采用管钳紧固套管阀门不符合 《 闸门的检查与安装规范 4102 “ 门试验时 , 应由一人正常的体力进行关闭 ” 。 属于操作不当致使铜套断裂 。◆ 该井二氧化碳吞吐施工时井口最低温度为 左右 , 注气完后又挤注活性水 45方 , 温度约为 40° 左右 , 即温差为 60° 左右 , 急剧的温差变化对 自身气密封性就差的铸件 影响较大 , 可能造成密封部位被气体侵入后密封不严 。(一) 3) 管理原因◆ 该井 250采油树 , 是 2004年投产时安装的采油树 , 当时存在多厂家供货 , 均为低价中标进入冀东市场 , 未有明确的采油树工程技术指标及参数要求 ( 耐温 、 耐腐蚀等 ) 。◆ 由于冀东油田目前在用采油树比较杂乱 , 现在井下公司井控车间 ,查询不到生产厂家和任何发放使用记录;且目前采油树没有报废使用年限 , 也没有对采油树的内损 、 腐蚀等相关的鉴定手段 , 造成采油树使用多年受地层出砂冲蚀 、 流体腐蚀等因素影响而 “ 带病 ” 生产 。◆ 采油树日常保养不到位 , 未有保养记录 。(一) ) 二氧化碳驱受效油井压力突增事件( 上油田作业区 2011年底完成二氧化碳重力驱注入准备工作( 11口受效油井均换成承压 25 腐蚀防喷盒 ) ,两口注入井 011年 11月 22日 , 2012年 1月 8日开始注入液态二氧化碳 , 截至目前两口井已累计注入二氧化碳14740吨 。二氧化碳注入后 , 监测出二氧化碳且浓度进一步升高时关井观察 。1、 事件经过2012年 11月 27日上午 9: 45, 陆上油田作业区采油二区巡井发现位于 2汇报工程技术科及主管领导后 , 工程技术科组织队伍应急上罐准备放压 (控压 )。 准备工作就绪后 4 出口为二氧化碳 , 5分钟后停止出气 , 出口持续返液 , 压力下降缓慢 。 安排蚕三平台二氧化碳注入井 ( 注 , 现场落实压力 同时检查同平台受效油井 , 查两口井压力异常: 套压 0套压 14立即组织应急队伍对这两口井也开始放压 。(二) 二氧化碳驱受效油井压力突增事件( 、 事件经过11月 29日 套压11液量 油 含水 ;关井检查油嘴 , 发现油嘴及正对的丝堵被携砂液刺损 , 丝堵刺损孔眼最大内径 险些击穿;油嘴内径最大刺损至 12刺损较为严重 ( 见图 3) , 检查坏损部位细砂清晰可见 。(二) 二氧化碳驱受效油井压力突增事件( 3 4此次事件经验教训根据上述情况 , 可以看出 , 二氧化碳驱带来的安全隐患等负面影响极大 ,管理及应急难度也极大 , 突出表现出以下几点:( 1) 应急反应时间短 。二氧化碳受效油井基本上都是受效后压力突增 , 目前柳北二氧化碳受效油井基本上都是 250型铸件采油树 , 若井口自身再存在些许质量问题 , 可能造成应急队伍在未赶赴现场时就已失控 。( 2) 应急处理难度大 。主要因为二氧化碳受效后油井停井观察 , 油管内的油受二氧化碳低温影响基本上都冷凝结蜡 , 压力异常后 , 无法进行洗压井作业 , 有效控压办法只有装油嘴放压控制 。 考虑安全 , 放压过程中需要频繁检查油嘴 , 对于受二氧化碳影响的高压油井 , 频繁操作井口极易出现 (二) 二氧化碳驱受效油井压力突增事件( 、 此次事件经验教训( 3) 应急管理及后期治理工作量较大 。为确保安全 , 对可能受效的油井及以后新增的 4口二氧化碳驱注入井可能影响的油井 , 有必要将原井 250型铸件采油树更换为气密性较好 350型 并更换普通防喷盒 ( 耐压 15为耐二氧化碳低温 、 腐蚀防喷盒 ( 耐压 25;对于已受效或气窜的油井 , 需要择机上作业起出目前生产管柱 , 完井下入喇叭口改为压力监测井或自喷生产管柱 。对于已受效 、 压力不高 、 液面已在井口而不开井生产油井 , 为确保冬季安全 ,根据各井情况对井口进行包裹防冻 , 如有必要安装电加热带保温防冻处理 ( 由于油管内液满 , 为防止井口冻裂进行防冻包裹处理 ) 。(二) 二氧化碳驱受效油井压力突增事件( 三) 事件经过38中心站 2012年 11月 18日 ,二氧化碳注入 300吨后 , 关井焖井到 12月 7日第 20天时 ( 工艺设计计划30天 ) , 发生 250生产闸门冻裂崩出的井控未遂事件 。 当日上午落实井口压力:油压 套压 、 事件经过2012年 12月 7日 8: 30左右 , 4平台巡井过程中发现 裂纹约有 20厘米( 图 4) , 立刻向采油六区中控室及 采油区主管工程师隋孝斌立即赶到现场 , 9:30时将情况上报工程技术科 , 工程科张宝利立即启动陆上作业区应急抢险预案 。 随后 , 陆上作业区总工程师李勇 、 工程科张宝利 、 监督站李晓杰 、应急抢险队伍于 10:000相继赶到 并于途中 , 组织应急器材赶往该井 。图 4 ) 事件经过现场落实 冻裂的 250闸门随时会发生闸芯崩出的险情 。 总工程师李勇立即组织制定现场应急抢险方案及安全措施 。11:00时 , 应急大罐 、 管线等到现场 , 立即连接套管放压管线 , 11:30时开始 5 出二氧化碳气体并伴有结霜 , 放压到 12:30时 ,套管压力下降至 油管压力上升至 发现套管有气伴水同出现象 , 观察冻裂闸门下部滴水 , 有冰融化的迹象 。在观察到 12:47时 , 突然冻裂闸门分离 , 闸门 闸芯 崩飞出距井口 3米以远 。在观察到失控的闸门出大量水的情况下 , 立即组织应急抢险队伍带压卸换损坏的闸门 , 安装闸门过程中 , 气体开始上串 , 出口流量越来越大 , 喷出气水平刺达 50米 , 经过抢险队伍的艰苦抢装 , 于下午 13:05更换完闸门并关闭 , 控制住了险情 。 关井油压 三) 50生产闸门崩出闸心的 250生产闸门崩飞的 250闸门闸心抢换闸门(三) 事件原因分析( 1) 直接原因二氧化碳吞吐准备前期由于下入泵需要管柱试压 , 完井后泵管柱及采油树内腔充满水 , 且液态二氧化碳低温注入并伴随着气化 ( 吸收大量热 ) , 加之天气处在零下 10度左右 , 造成焖井后采油树内腔体积水结冰膨胀 , 冻裂闸门本体 。( 2) 间接原因采油树质量问题 。 该井采油树为铸件材料 , 无论是结构 、 耐压 、 耐低温 、 密封性 、 耐腐蚀 、 材料性能 、 安全性都无法和锻件材料相提并论 , 铸件加工工艺存在较多弊端致使产品在气密封 、 耐压 、 耐剪切力等能力均较差 , 且冀东油田采油树前几年采取低价中标的形式进行选商 , 造成采油树性能可靠性低 。(三) 事件原因分析(3)管理原因◆ 二氧化碳驱及二氧化碳注入工艺项目实施初期无经验 , 对注入安全风险识别与预防控制措施识别不到位 , 处于摸着石头过河阶段 。◆ 由于对二氧化碳施工工艺安全及井控安全风险识别不足 , 井口采油树在天气突然降温及低温注入的条件下未进行井口防冻处理 。(三) 氧化碳采油过程中发生的三次事件二、二氧化碳采油工艺存在问题和风险三、二氧化碳采油工艺安全措施及下步打算二、二氧化碳采油工艺存在问题和风险通过对二氧化碳采油过程中出现的各种事件的调查分析,我们认为目前二氧化碳采油存在有如下问题:1、 目前 250型铸件采油树不能满足二氧化碳采油工艺技术使用 ( 耐低温 、 耐腐蚀 、 耐高压等 ) 。2、 目前冀东油田没有采油树的使用年限及报废处理意见 , 使用年限较久 、 且多次进行酸化解堵等施工的采油树是否满足注二氧化碳工艺采油需求不可知 。3、 二氧化碳采油工艺若前期准备不充分 ( 不更换 350型 高压 、 腐蚀防喷盒等 ) , 后期油井受效时隐患治理费用 、难度都将大幅提升 。二、二氧化碳采油工艺存在问题和风险4、 二氧化碳对采油树 、 油管等井下管具 、 工具可能有一定的腐蚀性 ,需要试验 、 检测 , 研究腐蚀机理 。5、 二氧化碳驱受效油井可能出现压力突增 , 此时生产油井若不能及时停井 , 低压流程将受到严重影响 。汇报内容一、二氧化碳采油过程中发生的三次事件二、二氧化碳采油工艺存在问题和风险三、二氧化碳采油工艺安全措施及下步打算三、二氧化碳采油工艺安全措施及下步打算针对近期二氧化碳吞吐井及二氧化碳驱受效井出现的闸门铜套断 、施工焖井过程中出现的闸门冻裂等问题 , 及时以书面形式向工程技术处进行了反映 。 同时为确保二氧化碳采油的安全生产也初步做了以下工作:(一 )制定了 《 陆上油田作业区二氧化碳吞吐井工艺设计及施工安全措施 》 , 通过 “ 两个要求 ” 确保二氧化碳施工安全 。1、二氧化碳吞吐井注入前期准备要求。1) 二氧化碳注入井需要上作业检泵的 , 若原井为 250型 作业施工时将井口更换为 350型 耐酸 、 耐腐 ) ,井口试压合格;若原井为 350型 增加井口试压工序 , 确保套管短节处密封完好 。 若二氧化碳注入不需上作业的油井 , 大四通两侧的 250型套管闸门换为 350型 恢复生产前改流程连系统 ) ;若注入井为 350型 直接进行下步工作 。2) 井口部分准备完毕后 , 采油井区安排用黄油保养采油树各闸门 。三、二氧化碳采油工艺安全措施及下步打算1、二氧化碳吞吐井注入前期准备要求 。3) 小修将光杆及防喷盒起出 , 将井内抽油杆用简易井口连接好 。4) 在注入口处增加一个 350型 内侧套管闸门在吞吐 、 放压时必须为全开状态 。5) 二氧化碳注入前井口缠好电加热带 ( 冬季 ) , 并进行包裹防冻处理 , 加热后方可进行注入施工 。三、二氧化碳采油工艺安全措施及下步打算2、 二氧化碳吞吐施工时的要求1) 吞吐施工前 , 陆上油田作业区监督站按照 《 二氧化碳施工开工验收单 》 进行开工验收 , 对于验收不合格的不能予以开工 。2) 井口闸阀试压 8不刺 、 不漏为合格 。3) 按照设计量进行套管二氧化碳注入时 , 确保注入闸门内侧的套管闸门 、 装油嘴处的油管闸门为全开状态 , 施工时必须持续注入液态二氧化碳 , 且注入压力不超过设计预测挤注压力 , 若压力超过预测挤注压力 ,停住观察并及时汇报 , 根据情况定是否放压 。挤注完毕后关闭套管闸门 , 观察 2小时后 , 注入闸门处按照设计用量进行挤注顶替液 ( 配液要用清水 , 严禁施工单位使用大站活性水 ) , 达到设计量后 , 关闭套管注入阀处内侧套管闸门 , 焖井 。三、二氧化碳采油工艺安全措施及下步打算2、 二氧化碳吞吐施工时的要求4) 焖井期间 , 若套压超过 8采油井区及时放套控压 ( 严禁管钳操作 ) , 确保井口安全 。5) 焖井结束后 , 将油套压力按照设计及操作要求进行放压 , 放压期间 , 所用 40方罐处必须安装风向标 , 现场收液人员及井区施工人员必须配备二氧化碳检测仪 , 严防窒息事件发生 。 待压力放尽观察无异常后 ,重新调防冲距 、 挂抽完井 。三、二氧化碳采油工艺安全措施及下步打算注入井口示意图三、二氧化碳采油工艺安全措施及下步打算( 二 ) 针对应急反映时间短 、 管理难度大等特点 , 建议成立井控应急班组 , 增设井控应急库房和井控抢险物资 。1、成立井控应急班组。2、高、柳、庙油区分别增设井控应急物资库,交由监督站专人管理。3、应急物资按照井区采油树渗漏、刺漏等井控事件抢险时所需物资进行配置(名称、数量待讨论),缩短应急响应时间。4、应急队伍管理。5、编制完善应急演练、应急流程等相关制度,定期演练,熟悉应急程序。三、二氧化碳采油工艺安全措施及下步打算(三)进一步开展二氧化碳采油工艺风险识别工作。1、制定井下及集输系统挂片监测计划,分析二氧化碳对不同钢级的套管、油管、杆柱、配件及集输管线的腐蚀影响。2、开展二氧化碳腐蚀室内实验研究,掌握腐蚀机理。3、继续开展二氧化碳采油工艺井下压力、温度变化监测,优化二氧化碳采油工艺设计,减少冻堵情况发生。4、开展二氧化碳注入过程中的加热研究,使温度提高至 0℃ 以上。5、调查研究二氧化碳采油工艺所需采油树的技术参数,同时加强采油树的管理,规范采油树的使用及发放要求。三、二氧化碳采油工艺安全措施及下步打算谢谢!不妥之处请领导批评指正!
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