沙特ANDR-30井H2S泄漏和火灾事故应急救援技术应用

杨 红 光

（中原石油勘探局钻井二公司, 河南 濮阳 457001）

沙特ANDR-30井H2S泄漏和火灾事故应急救援技术应用

杨 红 光

（中原石油勘探局钻井二公司, 河南 濮阳 457001）

2011年9月19日，美国石油公司普尔718队在ANDR-30作业期间，发生了严重的H2S泄露和井喷失控着火。事故发生后，沙特阿美公司选出中国SINO-15、意大利SP-201、埃及DPS-46三支最好的队伍，从三个不同的方向同时实施救援作业，其中SP-201、DPS-46分别从东和北实施常规救援钻探作业，从9-5/8″套管逐渐贴近，然后开窗压井。SINO-15实施钻修救援井作业，ANDR-554井是阿美公司针对事故井布置的一口水平侧钻救援井，为事故井水平侧钻切入7寸套管，实施压井作业，平衡地层压力控制井口，达到快速、安全灭火和控制硫化氢泄漏。通过实施ANDR-554救援井，直接从下部地层选取最优位置、最短距离开窗侧钻救援，速度快，时间短，靶心半径小，定向施工精度高，在全球开创了开窗侧钻点对点目标救援的先例，经过36天，成功完成救援任务。

救援井；套管开窗；水平定向；钻井液；动力压井

1 项目概况

1.1 ANDR-554老井资料

单井眼水平井,裸眼完井于2006年12月14日,油气产层位于Arab-D。井身结构为：30″导管下深118′,一开28″井眼，24″表层套管下深863′；二开22″井眼，18-5/8″技术套管下深2724′；三开16″井眼，13-3/8″技术套管下深4240′；四开12-1/4″井眼，9-5/8″技术套管下深7292′，造斜点位于5044′；五开8-1/2″井眼，斜深7292′，下入7″尾管悬挂于6276′；最后用6-1/8″钻进到10400′，垂深6747′，下入SCHLUMBERGER液压可回收式封隔器。

1.2 ANDR-554救援井设计主要目标

(1) 动态压井作业，平衡地层压力，控制井口；

(2) 安装A级防喷器，压力级别5000PSI；

(3) 坐EZSV固井封井底；

(4) 从9-5/8″套管开窗侧钻，开窗位置井深4300′,然后钻8-1/2″井眼,下7″尾管至7875′；1.2.5钻6-1/8″井眼,设计切入位置为：斜深9105′，垂深6261′，井斜75.1°，方位56.6°，靶心半径89 mm。

2 ANDR-554救援井钻修井技术

2.1 套管开窗技术

(1) 钻具结构：开窗铣＋钻柱铣＋钻柱铣＋1根5〞HWDP+电测坐键接头＋5〞HWDP。

(2) 参数：钻压（4～8KLBS），转速（90-120RPM），排量：450GPM。

(3) 作业要点：泥浆槽内应放置磁铁，每5英尺泵入高粘10～15BBLS，避免接单根。钻出地层±10英尺后，反复活动钻具，重修窗口，待定向井人员确认后，方可打高粘，一个循环周，起钻更换钻具结构。

2.2 水平定向技术

2.2.1 技术要点

(1) 设计内容复杂。如：耙点垂深和方位是变化的，复杂因素多。

(2) 水平段超过千米，轨迹控制精度在89 mm左右。

(3) 长水平段钻进，摩阻力，扭矩较大，造成控制过程中摆放工具装置角困难。

(4) 小井眼测量工具和仪器稳定性难于掌握。(5) 下钻每二十柱灌浆，用好钻杆滤清器。(6) 所有下入钻具按标准通径，并盖好井口。2.2.2 8-1/2″造斜段及大斜度稳斜段

(1) 钻具结构：8-1/2″钻头＋单弯螺杆（1.5度）＋浮阀接头＋MWD＋坐键接头＋6-3/4″NMDC+5″HWDP×1柱＋5″DP×28柱＋5″HWDP×9柱＋6-1/2″随钻震击器+5″HWDP×4柱＋5″DP。

(2)钻井要求：

（a）整个井段参数：滑移和转动相结合的方式，以获得较平滑的井眼轨迹；

（b）根据螺杆特性和地层特点，合理选择钻井参数；

（c）定期泵入10－15BBLS高粘清砂；

（d）Arab-C地层重点做好防卡、井控和H2S；

（e）钻至7″套管下深点，循环清洗井眼，利用顶驱倒划眼到窗口，再下到井底，用30BBLS高粘清洗井眼后，泵入60BBLS高粘封井底，起钻下7″套管。

2.3 钻井液技术

钻8-1/2″井眼时，使用饱和盐水泥浆体系，泥浆比重控制在71pcf，只用CaCO3提泥浆密度，维持泥浆密度只使用中等颗粒CaCO3（粒度74-250 um）。钻进6-1/8″井眼时，泥浆比重控制在79pcf，用重晶石粉提高泥浆密度，泥浆体系中应保持30ppb的CaCO3。技术要点：

（1）持续加入中等颗粒CaCO3（100~200磅/h）。

（2）替换新泥浆前，应清洗泥浆循环系统，泵入水/盐水高粘（1-2 IB/bbl XC-POLYMER）清洗井眼。

（3）保持pH值9.5~10。

（4）持续加入低密度稀释剂控制泥浆密度，保持中等颗粒CaCO3的含量，多运转离心机来减少超细颗粒CaCO3的含量。

（5）控制API滤失量在5 mL/30 min，高温高压下控制滤失量在10~12 mL/30 min。

（6）停泵或低泵速循环中，水平井段，应保持泥浆低切力、紊流状态，用最大转速和最高泵速达到有效清洗井眼。

（7）低粘泥浆与高密度泥浆（＞原钻井液15~30 pcf）配合使用清洗岩屑和沉砂，每钻进45′泵入高密度及低粘泥浆清洗井眼。

（8）钻渗漏地层中，如发现扭矩和井眼磨阻增加，及时泵入高密度及低粘泥浆清洗井眼；如果扭矩和井眼磨阻增加到不能正常或定向钻进时，在体系中混入Lube1722，保持浓度在1%~3%。

（9）起钻及电测前，加入XC-POLYMER的泥浆封井底。

3 救援井动力压井技术

在下入7″套管、固完井之后,采用世界上先进的动力压井技术，从救援井向事故井泵入足够的压井液，使压井液在事故井环空内的流动阻力与液柱压力之和大于地层压力。

3.1 压井准备

3.1.1 井控设备

按照救援井井口设计图，进行井口改装，增加一个上部压井四通连接井控压井设备，以泥浆泵为主要压井设备，BJ泵车及Halliburton固井车为辅助压井设备。在两条高压立管上加装三通，直接接到压井四通，改装后，共有6条压井管线同时向井眼内泵入压井液：

3.1.2 压井液准备

（1）SINO-15队在循环罐准备80 pcf压井液800 bbl由泥浆泵泵入井内；

（2）SINO-15队在固井罐准备80 pcf压井液500 bbl由Halliburton泵车泵入井内；

（3）BJ泥浆罐准备80 pcf压井液3 000 bbl，由C-pump转送入4#泥浆罐，如果泥浆泵排

量不能满足压井排量，将由BJ泵车同时泵入井内；

（4）SP-201队、DPS-46队停止钻进作业，全力配置80pcf压井液由移动罐车输送至SINO-15队。

3.2 切入事故井前期作业

钻开7″套管鞋后10′先做FIT测试，计算出80 pcf压井液时最大关井套压为900 Psi。

3.2.1 定向钻进

(1) 第一次定向

钻具组合为：6-1/8″钻头＋4-3/4″单弯螺杆（1.5度）＋4-3/4″NMDC＋MWD＋5″NMDC＋4″HWDP×1柱＋4″DP×42柱＋4″HWDP×11柱＋4-3/4″随钻震击器＋4″HWDP×6柱＋4″DP。钻至井深9 038英尺处，没有磁场信号干扰，失败,为精确测量磁场数据，继续钻进82英尺口袋到井深9 120英尺时，检测到磁场干扰，确定事故井的7″套管距离不远。为了排除钻具自身磁场干扰，然后起出井内钻具，再通过钻具输送Magnetic Vector和Sonic两种仪器，测定后分别显示7″套管距离此井眼9′和5′，但是两仪器的测量数据允许误差值为1.5′。选取距离事故井的7″套管5′的井眼轨迹，填井侧钻重新定向。

(2) 第二次定向

定向钻具组合单弯螺杆换成1.83°，其它的同第一次钻具组合。从侧钻点8 715′定向钻至9 038′，未发现7寸套管，继续钻口袋至9 119′。通过测量确定距离为4′，为获得精确的数据，从钻具内下入Magnetic Vector及GYRO核对井眼轨迹。经过反复测量，Magnetic Vector测定的数据正确，第一次测量事故井的7″套管，距离此井眼应该是9′，依据5′的数据进行定向还偏差4′。

(3) 第三次定向

定向钻具组合同上，为排除定向产生的误差，第三次在现有井眼内（8 715′~9 199′）裸眼段直接侧钻，从侧钻点8 850′处进行第三次定向钻进至目标点，失败，继续钻口袋至9 115′，距离事故井的7″套管1.9′。

(4) 第四次、第五次、第六次定向钻进

定向钻具组合同上，在8 950英尺处及8 955英尺处进行第四次、第五次裸眼直接侧钻定向，两次均因地层及钻具组合原因无法完成侧钻施工。

起钻更换2.25°弯接头螺杆，第六次定向侧钻，其它的同第一次定向钻具组合，经过30多个小时的钻进，在8 890英尺裸眼处，定向侧钻成功，在钻进到9 038英尺处时，有明显的扭矩增加和泵压升高，确定碰到事故井7寸套管，起钻更换磨鞋，原钻具结构下钻至套管处，召开安全会，要求所有人员全部待命，在磨套管前，全井替换成80 Pcf的泥浆，替浆结束后磨套管，5 min后司钻汇报钻井液完全漏失，套管已打穿，立即关井压井作业。

(5) 磨铣事故井套管要求：

（a）钻压：2~5KLB；排量：200 GPM；钻井扭矩设定8 000 LB.ft。

（b）下2个单根之前必须接钻柱型全开式安全阀。

（c）以英寸为单位精确测量钻进尺寸。

（d）每半小时泵入10 bbl低粘和15 bbl高粘清洗井眼。

（e）放置3块吸铁石在振动筛处，观察是否有铁屑。

3.3 动力压井法作业程序

(1) 根据U形管原理，钻穿套管一旦发现井漏情况发生，司钻立即上提钻具至合适位置，然后停泵迅速关环形防喷器，控制井口。

(2) 用NO.1泥浆泵以75 SPM泵速向环空注入压井液,同时Halliburton泵车经立管管汇向钻具内注入压井液。

4 结 语

曾指挥2010年4月美国墨西哥湾海洋钻井BP公司井喷失控事故的Wildwell control公司总经理DAN.EBY.G.RAABE，全程负责了事故救援井的施工，对中国SINO-15队的表现给予了高度赞扬，正如阿美公司“DRLG VP”ZUHAIR AL-HUSSAIN和“DRLG GM”ABDULHAMEED AL-RUSHAID说的“SINO-15 TEAM IS NO.1”。

H2S Leakage of Saudi Arabia ANDR-30 Well and Application of the Fire Accident Emergency Rescue Technology

YANG Hong-guang

（Zhongyuan Petroleum Exploration Bureau No.2 Drilling Company, He’nan Puyang 457001, China

On September 19th 2011, during operation of S&P 718 team of American oil company in ANDR-30 well, serious H2S leak and uncontrolled blowout happened. After the accident, Saudi Armco selected China SINO-15, Italy SP-201, Egypt DPS-46 three best teams to implement the rescue operation from three different directions, SP-201 team and DPS-46 team implemented conventional rescue drilling operation from east and north, respectively. SINO-15 team implemented the relief well drilling operation, ANDR-554 Well was a level sidetrack relief well arranged by Armco company, level sidetrack cut 7 "casing for accident well was carried out to implement the kill operation and balance formation pressure to control the well, at last safe fire fighting and controlling hydrogen sulfide leakage were fast achieved. Through the implementation of ANDR-554 relief well, the optimum position can be selected from lower strata directly, the most short window sidetrack rescue can be carried out, speed is fast, time is short, the bull 's-eye radius is small, precision of directional construction is high . After 36 days, the rescue mission was successfully completed.

Relief well; Casing window; Horizontal directional; Drilling fluid; Dynamic pressure well

TE 687

A

1671-0460（2012）07-0714-03）

2012-06-18

杨红光（1964-），男，河南濮阳人，工程师，2007年毕业于中国石油大学（华东）石油工程专业，研究方向：从事HSE、装备和质量技术监督技术工作。E-mail：zch8859529@126.com。