完井工作手册

1006

NORSOK 标准 D-010

第3版，2004年08月

钻井及作业过程中

油气井的完整性

前言 (6)

绪论 (6)

1 适用范围 (8)

2 参考规范与信息 (8)

2.1 参考规范 (8)

2.2 参考信息 (9)

3 术语、定义与缩写词 (9)

3.1 术语与定义 (10)

3.2 缩写词 (14)

4 总则 (16)

4.1 总则 (16)

4.2 完井屏障 (16)

4.3 完井设计 (24)

4.4 风险评估与风险确认方法 (25)

4.5 同步措施与紧急措施 (25)

4.6 停工与停止操作准则 (27)

4.7 工作程序与步骤 (27)

4.8 应急方案 (30)

4.9 员工能力与监督 (30)

4.10 经验传递与报告 (31)

5 钻井作业 (33)

5.1 总则 (33)

5.2 井屏障图表 (33)

5.3 井屏障验收准则 (33)

5.4 屏障单元验收准则 (34)

5.5 井控操作程序与演练 (34)

5.6 套管设计 (35)

5.7 其它 (37)

5.8 井屏障示意图表 (41)

6 试井作业 (45)

6.1 总则 (45)

6.2 井屏障图表 (45)

6.3 井屏障验收准则 (45)

6.4 屏障单元验收准则 (45)

6.5 井控操作程序与演练 (46)

6.6 试井设计 (47)

6.8 井屏障示意图表 (51)

7 完井作业 (55)

7.1 总则 (55)

7.2 井屏障图表 (55)

7.3 井屏障验收准则 (55)

7.4 屏障单元验收准则 (56)

7.5 井控操作程序与演练 (56)

7.6 完井管柱设计 (57)

7.7 其它 (59)

7.8 井屏障示意图表 (61)

8 生产作业 (64)

8.1 总则 (64)

8.2 井屏障图表 (64)

8.3 井屏障图表 (64)

8.4 屏障单元验收准则 (65)

8.5 井控操作程序与演练 (65)

8.6 采油/注水的原理和参数 (66)

8.7 其它 (66)

8.8 井屏障示意图表 (68)

9 侧钻、暂停与弃井 (72)

9.1 总则 (72)

9.2 井屏障图表 (72)

9.3 井屏障验收准则 (72)

9.4 屏障单元验收准则 (76)

9.5 井控操作程序与演练 (76)

9.6 暂停、封井和弃井设计 (77)

9.7 其它 (78)

9.8 附件——井屏障图表(WBS) (79)

10 电缆作业 (86)

10.1 总则 (86)

10.2 井屏障图表 (86)

10.3 井屏障验收准则 (86)

10.4 屏障单元验收准则 (87)

10.5 井控操作程序与演练 (88)

10.6 井的设计 (89)

10.7 其它 (89)

10.8 井屏障示意图表 (91)

11 连续油管作业 (97)

11.2 井屏障图表 (97)

11.3 井屏障验收准则 (97)

11.4 屏障单元验收准则 (98)

11.5 井控操作程序与演练 (99)

11.6 井的设计 (100)

11.7 其它 (100)

11.8 井屏障示意图表 (101)

12 强行下入操作 (105)

12.1 总则 (105)

12.2 井屏障图表 (105)

12.3 井屏障验收准则 (105)

12.4 屏障单元验收准则 (106)

12.5 井控操作程序与演练 (107)

12.6 井的设计 (108)

12.7 其它 (108)

12.8 井屏障示意图表 (109)

13 欠平衡钻井与完井作业 (111)

13.1 总则 (111)

13.2 井屏障图表 (111)

13.3 井屏障验收准则 (111)

13.4 屏障单元验收准则 (112)

13.5井控操作程序与演练 (114)

13.6 欠平衡钻井 (115)

13.7 其它 (116)

13.8 井屏障示意图表 (118)

14 注入作业 (120)

14.1 总则 (120)

14.2 井屏障图表 (120)

14.3 井屏障验收准则 (120)

14.4 屏障单元验收准则 (121)

14.5 井控操作程序与演练 (121)

14.6 井的设计 (121)

14.7 其它 (122)

14.8 井屏障示意图表 (124)

15 屏障单元验收表格 (127)

15.1 表1—液柱 (127)

15.2 表2—套管 (128)

15.3 表3—钻柱 (129)

15.4 表4—钻井防喷器 (130)

15.6 表6—深处安装的油管堵塞器 (132)

15.7 表7—生产封隔器 (133)

15.8 表8—地面控制井下安全阀 (134)

15.9 表9—环空地面控制井下安全阀 (135)

15.10 表10—油管悬挂器 (136)

15.11 表11—油管悬挂器塞子 (136)

15.12 表12—井口/环空入口阀 (137)

15.13 表13—连续油管 (138)

15.14 表14—连续油管防喷器 (139)

15.15 表15—连续油管止回阀 (140)

15.16 表16—连续油管安全头 (140)

15.17 表17—连续油管防喷环状橡胶芯子 (142)

15.18 表18—强行下入止回阀 (142)

15.19 表19—强行下入防喷器 (144)

15.20 表20—强行下入防喷环状橡胶芯子 (145)

15.21 表21—强行下入安全头 (146)

15.22 表22—固井水泥 (147)

15.23 表23—采油树隔离工具 (148)

15.24 表24—水泥塞 (149)

15.25 表25—完井管柱 (150)

15.26 表26—高压立管 (151)

15.27 表27—试井管柱 (152)

15.28 表28—机械式管塞 (153)

15.29 表29—完井管柱组件 (154)

15.30 表30—强下管柱 (155)

15.31 表31—水下采油树 (156)

15.32 表32—水下测试树 (157)

15.33 表33—地面采油树 (158)

15.34 表34—地面测试树 (159)

15.35 表35—试井封隔器 (160)

15.36 表36—试井管柱组件 (161)

15.37 表37—钢缆防喷器 (162)

15.38 表38—钢缆安全头 (163)

15.39 表39—钢缆填料函/密封脂注入头 (164)

15.40 表40—插入式安全阀 (165)

15.41 表41—套管浮阀 (165)

15.42 表42—隔水导管底部组件 (166)

15.43 表43—衬管顶部封隔器 (167)

15.44 表44—钢缆润滑器 (168)

15.45 表45—水下试井加油器阀 (168)

15.46 表46—井底测试阀 (169)

15.47 表47—强下环状芯子防喷器 (170)

15.48 表48—旋转控制器 (171)

15.50 表50—欠平衡钻井止回阀 (173)

附录A（标准的）井控设备测试压力与频率 (174)

前言

NORSOK标准由挪威石油工业制定，以确保石油工业的发展与运作具有足够的安全性、增值性和成本效率。此外，建立NORSOK标准旨在尽可能地用它取代石油公司规范，并作为当局规范的参考文件。

NORSOK标准通常在国际公认标准的基础上，增加必要的条款，以满足挪威石油工业的广泛需求。相关的NORSOK标准用于挪威工业中有关国际标准化的补充，当国际化标准建立并出版后，相关的NORSOK标准被撤回。

NORSOK标准依照已经获得共识、普遍适用于实际工作的标准制定，并参照了NORSOK A-001标准中定义的既定程序。

该NORSOK标准的编写和出版得到了挪威石油工业协会( OLF )与挪威制造业联合会（TBL）的支持。NORSOK标准的管理与出版由挪威标准化协会（Standards Norway）负责。

绪论

此次修订目的是使NORSOK标准符合立法变化，并适应技术进步。修订后，用户会发现该标准已被彻底改编，其内容和结构也与以前版本不同。此次修订的意图是使用户通过该标准更容易获得所需信息、并便于今后在不改变标准结构的情况下对其进行更新或修订。因此，没有对老版本的改动情况进行标记。

此次修订版进行了如下重要修改：

●该NORSOK标准的核心是井的完整性。井的完整性是指在井的整个寿命周期中实施

科学的、有效的组织解决方案来降低流体失控渗漏造成的危害，当然是指安全问题，推荐的最佳做法并不是强制性的做法，因此将该NORSOK标准重新命名为“钻井及

作业过程中油气井的完整性”。

●所作说明不受井型和装置类型的限制。

●应用简洁清晰的技术要求和指导准则来强调其重要性，并说明解决与这些要求和准

则偏差的处理过程的差异。

●其他标准中重叠或重复的文字和主题已降至最少。

●在缺乏明显的国际化标准定义的情况下给出了同井屏障相关的术语的定义。

●包括了预先定义的最常见的井屏障图表（WBS）。

●补充了一个包括50个井屏障图（带有验收准则）的数据库，用户可以用它来确定具

有相关验收准则的井屏障。

●本标准也包括了需要采取井控程序的各种情况。

●对欠平衡钻井、完井作业、侧钻、封堵、弃井作业进行了大幅度修改。

新增了采油作业以及注入作业。

鼓励用户学习下面的“理解路线图”，快速掌握该NORSOK 标准的结构概况，并了解如何获得相关要求和指导原则的“详细”情况。

理解路线图

开始

4.总则

3. 定义与缩写词 结束

附录A （规范） 油井控制装置测试压力与频率

15. 井屏障元件验收表格（50份） API ，ISO ，NACE ，

NORSOK 5. 钻井作业 6. 测试作业 7. 完井作业 8. 采油作业

9. 侧钻、停钻与弃井 10. 电缆作业 11. 连续油管作业 12. 强行下入作业 13. 欠平衡钻井与完井

作业 14 注入作业

1 适用范围

该NORSOK标准的主题是井的完整性，为挪威油气井设计、作业方案制定与执行确定了最低功能化与性能化的要求和准则。

2 参考规范与信息

下列标准中被引用的的条文和准则构成了该NORSOK标准的一部分。除非另有约定，否则均使用参考资料的最新版本。也可以使用其他公认标准，只要能够证明它们达到或超过了如下参考标准的要求。

2.1 参考规范

ISO 10405 石油和天然气工业—套管和油管的维护和使用。

ISO 10414-1 石油和天然气工业—钻探油液的现场试验—第1部分：水基油液。ISO 10414-2 石油和天然气工业—钻井液的现场试验—第2部分：以油为基础

的液体。

ISO 10416 石油和天然气工业—钻用冲洗液实验室试验。

ISO 10417 石油和天然气工业—井下安全阀系统—设计、安装、操作和修整。ISO 10423 石油和天然气工业—钻井和开采设备—井口设施和采油树设备。ISO 10416-1 石油和天然气工业—油井固井用水泥和材料—第1部分规范。ISO 10432:1999 油天然气工业—井下设备—水下安全阀设备。

ISO 11960 石油天然气工业—油气井套管或油管用钢管。

ISO 11961 石油和天然气工业—钻井杆用钢管—规范。

ISO 13533 石油天然气工业—钻采设备－通钻设备。

ISO 13628-4 石油和天然气工业—水下采油系统的设计和操作—第4部分：井

口和采油树设备。

ISO/DIS 13628-7 石油和天然气工业—水下采油系统的设计和操作—第7部分：完

井/修井提升管系统。

ISO 14310 石油和天然气工业—下井设备—封隔器和桥塞。

ISO 15156-1 石油天然气工业—油气开采中用于含硫化氢环境下的材料—第1

部分：抗断裂材料选择的总则。

API Bull 5C2 套管、油管和钻杆使用性能公报。

API Bull 5C3 套管、油管、钻杆和管线管性能公式和计算公报。

API RP 5C7 油气井用连续油管操作推荐作法。

API RP 7G 钻柱设计和操作极限。

API RP 14B 水下安全阀系统的设计、安装、维修和操作。

API RP 53 钻井用防喷设备系统。

API Spec 6FA 阀门耐火试验规范。

API Spec 6FB 管端连接的耐火性测试。

API Spec 6FC 有选择后座的阀门耐火试验规范。

API Spec. 7 旋转钻柱构件规范。

ASTM D412 硫化橡胶、热塑性弹性体的拉伸试验方法。ASTM D471 液体对橡胶性能影响的标准试验方法。

ASTM D2240 橡胶特性的标准试验方法—肖氏硬度。

ASTM G111 高温或高压或高韫高压中的腐蚀试验。NORSOK D-001 钻井设施。

NORSOK D-002 修井装置系统要求。

NORSOK D-SR-007 试井系统。

NORSOK R-003N Sikker bruk av l?fteutstyr（稍后将出版英语版本）NORSOK S-001 技术安全。

NORSOK Z-013 风险与事故的有备分析。

OLF/NR’s，No.024 钻井与修井员工培训推荐做法。

2.2 参考信息

无

3 术语、定义与缩写词

在该NORSOK标准中，应用到了如下术语、定义与缩写词。

用于该NORSOK标准中井屏障的术语基础如下：

采油树

3.1 术语与定义

3.1.1 A型环空

油管与采油套管之间的环形空间。

3.1.2 异常压力

是指地层/油层压力超过低潮位上面海水柱的静水压力。

3.1.3 工作

准备以及实施操作。

3.1.4 B型环空

采油套管与先前套管柱间的环形空间。

3.1.5 能够

可能性与能力的口头表达形式，无论是物质的、具体的或者偶然的。

3.1.6 共用屏障单元

一级井屏障与次级井屏障共有的屏障单元。

3.1.7 危急情况

能够造成严重人身伤害甚至死亡，或者造成严重环境污染或者巨大经济损失的工作或操作。

3.1.8 深水井

水深相对低潮位超过600m。

3.1.9 设计系数

材料的额定强度与估算载荷之间的比值。

3.1.10 排放管线

抽吸泵与屏障单元第一个永久阀门之间的管线。

实例——地面采油树，井口。

3.1.11 电缆

特殊的钢绞线编织缠绕在一根或者多根电导体上以提供足够的执行预期油井电力工作的力量的导线。

3.1.12 增能流体

液化气或者含气液体。

3.1.13 高温高压井

高温高压井预定的关井压力超过69Mpa，或者井底温度高于150℃。

3.1.14 溢流余量

达到井口环空最大容许压力的最大流入量。

注：井口环空最大容许压力是对井孔软弱带而言，一般假定在套管鞋处。

3.1.15渗漏测试

利用压力检测井屏障、屏障单元或其他承压元件（液压、气压）是否渗漏。

3.1.16 近平衡钻井

井底动态压力等于或稍微高于被钻地层的孔隙压力时的钻井作业。

3.1.17 可以

该标准范围内允许的操作情况的口头表达形式。

3.1.18 操作

为完成某项特殊工作而进行的一系列计划、施工工作。

3.1.19 永久性弃井

井或者部分井将被填塞并永久性放弃，不打算再次使用或者重新下入。

3.1.20 永久性井屏障

由单独的或组合的屏障单元构成的永久性质的密封隔层。

3.1.21 管轻

工作管柱某一横截面向上的压力大于管柱自身的重力，这种起钻方式称为管轻。

3.1.22 塞子

水泥塞子（见表24）或者机械塞。

3.1.23 封井

安装需要的井屏障来保护井的操作。

3.1.24 潜在的流入源

有渗透率但未必是储油层的地层。

3.1.25 耐压试验

施加压力，等于或超过元件或系统的工作压力以确定在额定的工作压力下该元件或系统在额定工作压力下的完整性。

3.1.26 一级井屏障

阻挡油层流体的首级元件。

3.1.27 程序

描述某任务或工作执行过程的一系列操作步骤。

3.1.28 生产作业

生产过程中各部门对井的完整性负责。

3.1.29 泵送

从地面容器向井中注入或者流入流体。

3.1.30 储层

渗透层或初始压力状况相同的若干地层带，这些地层储存有一定的产能与/或油气，或者在将来可能形成油气资源。

3.1.31 立管余量

立管断开时，为弥补立管内流体与海水之间的压力差，需要加入到泥线下方井孔中的附加流体的密度。

3.1.32 次级井屏障

阻挡油层流体的次级屏障单元。

3.1.33 一定

用来指出为符合该标准而必须遵循的技术条件的口头表达形式，不允许与该标准有偏差，除非这种偏差被所有相关部门所接受。

注：对于那些同本标准中“一定”所指示的技术条件与“应该”所指示的准则存在偏差的情况进行处理，需要同责任方对偏差处理的要求一致。责任方应当给出程序说明如何同控制条例、准则以及责任方指导文件中的条款要求相偏离。

3.1.34 浅层气

在安装表层套管与防喷器之前侵入并存在于渗透层中的游离气与溶解气。

注：这种气体可能为正常压力气体，也可能为异常压力气体。

3.1.35 应该

用来指出在多种可能的选择中，有一个是推荐适用的口头表达形式。它没有提到也没有排除其他可能的选择，或者它指出的选择是首选的但不是必须选择的。

注：对于那些同本标准中“一定”所指示的技术条件与“应该”所指示的准则存在偏差的情况进行处理，需要同责任方对偏差处理的要求一致。责任方应当给出程序说明如何同控制条例、准则以及责任方指导文件中的条款要求相偏离。

3.1.36 同步工作

在一个平台或单位同时执行的工作，比如生产工作、钻井与油井作业、维修工作以及紧急工作。

3.1.37试井钢丝

直径均匀具有足够强度用来将工具传送到操作深处光滑钢丝绳。

3.1.38 暂停

油井所处的一种状态，在该状态下暂停油井作业，但不移动井控设备。

3.1.39 表层套管

在向异常压力地层或含油气层钻井前安装的末层套管。

3.1.40 暂时弃井

井所处的一种状态，井被舍弃以及/或井控装置被拆除，但是在一定的时间内（几天到几年），油井作业会继续进行。

实例：起出防喷器进行维修，后期重返进行侧钻或油井测试，移动钻机进行高优先级油井作业、井数据评估以及将开发井转化为生产井等。

3.1.41 过油管钻井与完井

利用现场油管进行的钻井与完井作业。

3.1.42 解扣余量

钻井液密度逐渐增大，从而提供过重增量以补偿抽吸效应。

3.1.43 后期井屏障

屏障单元启动步骤的最后阶段，通常包括关闭剪切仪器。

注：该阶段通常是指剪切仪器的使用阶段。

3.1.44 欠平衡钻井（UBD）

泥浆柱压力低于被钻地层孔隙压力的钻井操作。

3.1.45 井屏障

一个或者多个相关屏障单元构成的封闭壳，阻挡地层流体无意识地流向其他地层或流向地面。

3.1.46 屏障单元（WBE）

仅凭其自身不能阻挡流体从它的一侧流向另一侧。

3.1.47 井控

所有可采取的用来阻止不可控井眼溢流渗漏到外部环境中或阻止不可控地下潜流的措施的总称。

3.1.48 井控操作程序

第一级井屏障失败后，按照计划好的操作或步骤，需要执行的特定操作程序。

注：主要是指次级井屏障操作，例如关井操作。

3.1.49 建井队

钻井与完井的组织部门。

3.1.50 油井侵入/流入（溢流）

地层流体无意识地流入井眼。

3.1.51 井的完整性

油井的完整性是指在油井的整个寿命周期中实施科学的、有效的组织解决方案来降低流体非控制渗漏造成的危害。

3.1.52 修井

工具与设备在已完成井上进行应用总称为修井。

实例：连续油管、测井钢缆与带压修井操作。

3.2 缩写词

AMV 环空总阀

ASCSSV 环空地面控制井下安全阀

BHA 井底部钻具组合

BOP 防喷器

BPV 回压阀

CT 连续油管

DIV 井底隔离阀

DP 动态定位

ECD 当量循环密度

ESD 紧急关闭

ESDV 紧急关闭阀

HPHT 高压高温

HSE 健康、安全与环境

ID 内径

LAT 低潮位

LHD 近平衡钻井

LMRP 海洋隔水管底部组件LRP 隔水导管底部组件LWD 随钻测井

MAASP 井口环空最大容许压力MEDP 最大预期设计压力METP 最大预期油管压力

MD 测量深度

MPI 磁粉探伤

MSDP 最大截面设计压力MWDP 最大油气井设计压力NRV 单向阀

OD 外径

PMV 生产总阀

PSD 生产停止

PWV 生产翼阀

RCD 旋转控制器

R/D 停钻

RIH 下入井内

ROV 远程操纵潜水器

R/U 钻机安装

SCSSV 地面控制井下安全阀SPWV 海底生产翼阀

SSR 剪切式密封闸板SSTT 海底测试树

SSW 水下井

STT 地面测试树

TCP 油管传输射孔

TSTP 油管柱测试压力

UB 欠平衡

UBD 欠平衡钻井

UBO 欠平衡操作

WBE 屏障单元

WBEAC 屏障单元验收标准

WBS 井屏障图表

WHP 井口压力

WL 钢缆

WP 工作压力

XOV 转换阀

4 总则

4.1 总则

此条款描述了油气井作业及措施有关的通用原则、要求以及准则，这些原则、要求以及准则适用于下文中提到的具体的油气井作业及措施。

如果条款4（总则）与后面的条款之间存在矛盾之处，以后者为准。

4.2 井屏障

4.2.1 总则

井屏障是指使用由一个或者多个相关屏障单元构成的封闭体，防止地层流体无控制地流向其他地层或地面。

井屏障一定要在油井措施或油井作业之前确定，要对需要采用的屏障单元以及特定的验收准则进行说明。

4.2.2 屏障图

下面章节中出现的屏障单元模型描述了：

?正常工作状况下的一级屏障。大多数情况下是由液柱或者机械式屏障作为封闭体。

?二级屏障，在多数情况指剪切封井器/剪切式闸板阀关闭的状态。

该NORSOK标准中给出了若干特定情形下的屏障图例，这些图例具有指导作用，并定义了屏障及其屏障单元。

钻井防喷器插入式 安全阀

4.2.3 井屏障确定准则

4.2.3.1 总则

井屏障确定准则是指为确保井屏障及屏障单元质量而必须满足的技术及操作要求。

4.2.3.2 井屏障的作用与数目

井屏障与屏障单元的作用需有明确的定义。

在所有油气井的作业与措施中，包括暂停井与遗弃井，如果存在能引起地层之间流体在井筒内不可控窜流的压差，则必须在适当位置设置一个井屏障。

在所有油气井的作业与措施中，包括暂停井与遗弃井，如果存在能引起井筒中或井内流体不可控地流向外部环境的压差，则必须设置两个可靠的井屏障。

4.2.3.3 井屏障设计、选择及施工原则

井屏障应按照下列要求设计、选用并（或）施工

?能够承受可能遇到的最大预测压差。

?可以采用其他方法进行渗漏测试、功能测试与确认。

?不存在导致井眼/井中流体不可控地流向外部环境的井屏障或屏障单元的任何故障。

?失效的井屏障或替代井屏障可以重建。

?超过使用期情况下，仍可以经受环境的考验，可靠工作。

?在可监测的情况下，能够随时获知井屏障的物理位置与完整状况。

没有通用屏障单元时，一级屏障与二级屏障在一定程度上需相互独立。如果存在通用屏障单元，需要进行风险分析并采取风险削减措施将风险降低合理且可接受的水平。

一个井屏障采用的屏障单元能够满足以下几点要求：

?须能剪切任何穿越井屏障的工具，并在剪断后密封井眼。如果这一点无法实现，则必须确认井屏障设计中，作业时不带剪切工具。

?穿越井屏障的任何尺寸工具须能密封井眼。如果这一点无法实现，则必须确认井屏障设计中，作业时须带剪切工具。

4.2.3.4 井屏障首次检测

井屏障建成后，其完整性与功能必须通过下列方法进行检测：

?差压法渗漏检测；

?屏障单元（需要外力启动的）的功能检测；