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长庆油田持续推进CCUS井筒完整性体系建设

为地下“碳流”筑起安全屏障

  8月20日清晨,长庆油田采油五厂黄3区一口二氧化碳注入井旁,巡检人员打开井口数据界面,注入压力、套压、温度等参数实时刷新。

  地面上,井口装置安静运行;地下深处,二氧化碳正沿着井筒进入油藏,在微小孔隙间驱动原油,也在地层中逐渐实现封存。

  在CCUS工程中,二氧化碳要经历捕集、输送、注入、驱油、循环利用和地质封存等多个环节。对于油田现场来说,注入井既是二氧化碳进入地下的“通道”,也是防止其异常窜流和泄漏的第一道关口。

  注入井有了“体检表”

  截至目前,长庆油田已在14个区块推进CCUS试验与工业化应用,建成年注入能力70万吨的工程体系,累计注入二氧化碳120万吨以上。其中,黄3区CCUS国家级示范工程累计注入二氧化碳39万吨以上,成为长庆油田探索低渗透油藏二氧化碳驱油与封存的重要阵地。

  随着注入规模的扩大,一个问题越来越清晰地摆在技术人员面前:二氧化碳注下去以后,怎么确保它按照设计路径进入油藏,而不是沿着井筒、水泥环微缝或环空异常通道上窜?

  二氧化碳有自己的“脾气”。在一定温压条件下,它易与水形成碳酸环境,对金属管柱、水泥石和密封材料进行腐蚀。对于低渗透油藏,注入压力波动、地层应力变化、长期交变载荷,也会考验水泥环和地层界面的密封能力。

  一口注入井的风险,往往藏在看不见的地方:油管螺纹是否长期气密封,封隔器胶筒是否耐受二氧化碳腐蚀和压力波动,水泥环是否存在微裂缝,套管外壁是否受到环空介质腐蚀,环空压力变化背后是否暗示着微渗通道。

  长庆油田将这些问题纳入一套完整的“井筒体检表”。从井口装置到井下管柱,从固井质量到环空保护液,从材料防腐到压力监测,每一个部件、每一道屏障都有对应的评价指标和管控要求。

  “过去是发现异常再处理,现在要把风险识别前移。”长庆油田油气工艺研究院井下作业与工具研究所王在强形象地说,CCUS井筒完整性管理,就是给地下“碳流”装上多道安全门,让二氧化碳进得去、留得住、查得清、控得稳。

  创新整套技术锻造“密封锁”

  水泥环与套管之间、水泥环与地层之间,一旦出现胶结不良或微环隙,二氧化碳就可能沿着薄弱界面运移。封隔器密封性能下降,可能造成油套连通;管柱腐蚀穿孔,可能引发套压异常;环空保护液性能不足,也会削弱对套管和油管外壁的防护。

  面对这些隐蔽风险,长庆油田没有把井筒完整性当作单一设备问题,而是以系统思维推进管柱、工具、材料、监测、施工组织协同攻关。

  在盐309区块,长庆油田部署盐气1井、盐气3井、盐气4井、盐气6井4口注气井,采用大通径连续油管注气完井工艺,建成长庆油田首个连续油管注气完井平台。该平台采用规格为60.3毫米的耐蚀合金连续油管作为注气核心管柱,一体化、无接箍的管柱结构,消除了传统螺纹连接带来的泄漏隐患,也为分布式光纤监测、精准吸气剖面测试等后续动态监测预留了空间。

  与管柱配套的,是自主研制的新型高效气密封封隔器和连续油管专用坐封球座。通过优化材料与结构设计,井下工具的可靠性和长期密封稳定性进一步提升,相当于为地下“碳仓库”加装了一道更加可靠的“密封锁”。

  “首个CCUS连油注气完井平台的建成投运,提升了注采工艺的技术水平,为连续油管注气完井扩大试验积累了丰富的施工经验,对长庆油田实现注入井全生命周期安全注气、打造CCUS特色技术及品牌工程具有里程碑的意义。”长庆油田油气工艺研究院技术负责人吕伟说。

  围绕连续油管注气完井技术,长庆油田已申报国家发明专利4项、实用新型专利1项、发布技术标准1项,为CCUS注入井井筒完整性控制提供了可复制、可推广的“长庆方案”。

  每口井都有一本“安全账”

  对于CCUS工程来说,新井要建得稳,老井转注更要看得准。

  长庆油田部分CCUS注入井由老井转注而来。过去这些井用于采油、注水或其他生产任务,井史长、作业次数多、井况差异大。它们在原有生产条件下可能运行正常,但并不意味着一定适合二氧化碳注入。一旦固井质量、套管状况、封隔器密封、防腐能力等基础条件没有评价清楚,就可能把原本隐蔽的井筒风险带入CCUS注入阶段。

  为解决这一问题,长庆油田把老井井筒的完整性评价前移到方案设计和转注决策阶段——

  在设计端,针对二氧化碳注入井工况,优选气密封管柱、耐腐蚀材质、防腐水泥体系和可靠封隔器组合,把防腐、防窜、防压失效要求前置到方案设计阶段。

  在施工端,严控固井质量、管柱连接、封隔器坐封、井口试压等关键工序,确保每一道井筒屏障在入井之初就达到设计要求。

  在运行端,重点监测注入压力、油套压、环空压力、温度变化和注入量变化,一旦出现套压持续恢复、压力异常波动等苗头,技术人员就可以通过泄压恢复测试、环空液面测试、气体组分分析等方式,判断出异常是来自管柱、封隔器、套管,还是水泥环和地层界面。

  这套体系让每一口井都有风险画像、运行边界和处置预案。从“出了问题再处理”到“发现苗头就预警”,长庆油田正在把井筒完整性管理从事后治理推向事前预防、事中监测和闭环处置。

  井筒完整性不仅是“防得牢”的安全问题,也是CCUS工程的效益问题。井筒稳,注入制度才能稳;封隔可靠,二氧化碳才能更多地进入目标油层;环空受控,现场才能减少非计划停注和维护作业。安全屏障越可靠,绿色低碳工程的经济账才越算得清。

  随着长庆油田CCUS从先导试验走向扩大应用,单靠经验盯井已经难以适应规模化发展需要。注入井不再只是井号和报表上的一串数据,而是拥有完整生命周期档案的“数字对象”。设计参数、完井结构、固井质量、管柱材质、封隔器型号、试压结果、腐蚀监测、环空压力、历次作业记录等信息逐步汇集,成为判断井筒状态的基础资料。

  如今,长庆油田CCUS技术已从单点试验迈向规模化布局。二氧化碳在地下驱动原油,也在推动油田开发方式向绿色低碳转变。而井筒完整性体系,就像这项工程的地下安全证书,证明每一吨被注入的二氧化碳,不只是进入地层,更是在可监测、可评价、可管理的体系中安全运行。(记者 赵津萱 通讯员 张雄涛)

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