井控設(shè)備是保證鉆井安全的最后一道防線

1、.井控設(shè)備是保證鉆井安全的最后一道防線唐川（重慶科技學(xué)院 機械與動力工程學(xué)院 重慶 401331）【摘要】井控設(shè)備是指各種井口防噴器、控制裝置、節(jié)流壓井管匯、鉆具內(nèi)防噴工具、鉆井液氣體分離器與自動灌注鉆井液裝置，在發(fā)生溢流、井噴事故時，井控設(shè)備起到了安全保護作用，是鉆井安全的最后一道防線?！娟P(guān)鍵】井控設(shè)備、防噴器中圖分類號： 文獻標志碼：A 文章編號：引言石油鉆井是一項特殊的行業(yè)，雖然我們石油行業(yè)有著“天不怕，地不怕，風(fēng)雨雷電任隨他”的光榮傳統(tǒng)，但是如何在各種常規(guī)與非常規(guī)的作業(yè)中，保持安全生產(chǎn)，變得越來越重要。它的安全、高效、順利的進行直接影響著工程質(zhì)量的好壞，其作為一項風(fēng)險系數(shù)高、工程難度大

2、、事故后果嚴重的行業(yè)，一旦發(fā)生事故就意味著一種災(zāi)難，如何在鉆井過程中加強現(xiàn)場安全管理，盡量減少或者避免發(fā)生事故成為鉆井行業(yè)中一個重要的目標。1、 鉆井作業(yè)中的井噴事故在石油鉆井作業(yè)過程中，經(jīng)常會遇到鉆井井下事故，井噴是鉆井作業(yè)中存在的最大安全風(fēng)險，如果不及時發(fā)現(xiàn)采取措施或處理不當(dāng)，就會影響正常鉆進或者導(dǎo)致鉆井失敗，并且造成嚴重的后果及經(jīng)濟損失。1.1井噴介紹井噴，是一種地層中流體噴出地面或流入井內(nèi)其他地層的現(xiàn)象，大多發(fā)生在開采石油天然氣的現(xiàn)場。引起井噴的原因有多種：地層壓力掌握不準、泥漿密度偏低、井內(nèi)泥漿液柱高度降低；起鉆抽吸，以及其他不當(dāng)措施等。井噴有的是正?，F(xiàn)象，但出現(xiàn)井噴事故，天然氣噴出

3、后如遇火星，會發(fā)生燃燒，因此非常危險。常見的搶險方法是將密度大的重晶石泥漿灌到井里，以增加壓力，止住井噴繼續(xù)發(fā)生。1.2井噴失控造成嚴重后果的典型案例1.2.1 案列一 、1223開縣特大井噴事故2003年12月23日深夜21時55分，重慶市開縣（今開州區(qū)）高橋鎮(zhèn)羅家寨，由四川石油管理局川東鉆探公司承鉆十六h井，發(fā)生特大井噴事故，在起鉆過程中發(fā)生天然氣井噴失控，富含硫化氫的天然氣猛烈噴射30多米高，失控的有毒氣體隨空氣迅速向四周彌漫，距離氣井較近的重慶市開縣4個鄉(xiāng)鎮(zhèn)6萬多災(zāi)民需要緊急疏散轉(zhuǎn)移。事故導(dǎo)致243人因硫化氫中毒死亡、2142人因硫化氫中毒住院治療、65000人被緊急疏散安置，直接經(jīng)濟

4、損失已達六千四百三十二點三一萬元人民幣。1.2.2 案列二、澀39井井噴失控事故案例分析2001年9月9日，由青海石油管理局鉆井集團公司32798鉆井隊承鉆的澀北一號氣田澀3-9井發(fā)生井噴失控事故，此次井噴失控事故打亂了管理局和油田公司有關(guān)單位正常的工作秩序。失控事故先后處理達18天，造成巨大的資源浪費和破壞，導(dǎo)致氣田局部氣水關(guān)系混亂。事故處理投入了大量的人力、物力和財力，損失是巨大的，教訓(xùn)是深刻的。該井井噴失控的原因:由于澀北氣田儲層成巖性差，淺、中層存在兩套壓力系統(tǒng)，淺層地層破裂壓力低，中層地層破裂壓力相對較高，下鉆速度過快時會引起井下壓力激動，易造成淺層井漏，從而形成“淺漏中出”的井下復(fù)

5、雜情況，關(guān)井后會導(dǎo)致地下井噴。在該井的施工過程中，青海石油管理局鉆井集團公司和承擔(dān)該井施工的鉆井隊所采取的技術(shù)措施缺乏針對性，是造成這次井噴事故的主要原因。1.3井噴事故產(chǎn)生的原因引起井噴的原因有多種：地層壓力掌握不準、泥漿密度偏低、井內(nèi)泥漿液柱高度降低；起鉆抽吸，以及其他不當(dāng)措施等。井噴有的是正常現(xiàn)象，但出現(xiàn)井噴事故，天然氣噴出后與空氣摩擦，容易發(fā)生燃燒，因此非常危險。常見的搶險方法是將密度大的重晶石粉灌到井里，以增加壓力，止住井噴繼續(xù)發(fā)生。井噴的主要原因：(1) 在鉆頭鉆透地下高壓 油氣層時，泥漿比重低，泥漿液柱壓力低于 油氣層的自然壓力。(2) 遇到漏失層，泥漿 漏失。(3)鉆透油氣層時

6、，起鉆速度過快，產(chǎn) 生抽汲作用。(4) 鉆透油氣層后，起鉆時未 及時灌入泥漿，使井內(nèi)泥漿液面下降，回壓 降低。(5)沒能有效清除泥漿中滯留的氣體， 繼續(xù)循環(huán)使用，使泥漿氣浸嚴重，降低回壓。(6) 鉆至油氣層時，發(fā)生井下事故，如斷鉆 具、卡鉆等。(7) 設(shè)備故障，停鉆修理。(8) 測井時，泥漿靜止時間過長等等。發(fā)生 井噴時如果不能及時平衡和控制地下油氣層 的壓力，在短時間內(nèi)井場上就會布滿原油和 天然氣，一遇明火或噴出砂石打在鋼鐵井架 上迸出的火星，即刻發(fā)生大火，嚴重威脅油 田的安全。2、 井底壓力平衡的建立平衡壓力鉆井是指鉆進時，井筒內(nèi)液柱壓力與地層壓力相等。從理論上講，平衡壓力鉆井時不存在壓力

7、差，而實際上要做到完全壓力平衡是不可能的，實際情況是井筒內(nèi)液柱壓力略大于地層壓力，因此，平衡壓力鉆井也稱為近平衡壓力鉆井。鉆進時井筒內(nèi)液柱壓力與油氣層壓力差值的大小代表了鉆井水平的高低，這是因為差值越小，對油氣層損害越小，但差值越小，鉆井越易發(fā)生事故。因此要實行平衡壓力鉆井，又要不發(fā)生事故，就要有高水平的鉆井技術(shù)。2.1壓井過程井噴是石油或石油氣開采中非常忌諱的意外事故，鉆井時要把泥漿注入井筒來平衡地下地層的壓力。但是當(dāng)勘測時對地下壓力測試不準或注入的泥漿密度太低或出現(xiàn)地層壓力突然變大等情況時，地層中的油或氣流入井筒內(nèi)，無控制地噴出地面就發(fā)生了井噴，井噴往往伴隨著有毒氣體，造成對環(huán)境和人較大的

8、危害。井噴發(fā)生后對其控制的方法叫壓井，壓井主要有司鉆壓井法和工程師壓井法，司鉆壓井法是先把井里的氣或油排出來，再用重泥漿替換原來太輕的泥漿，這種方法需要時間較長，在加重設(shè)備不足的時候時常使用。工程師壓井法是在計算好需要泥漿的量以后一次性打入井管的方法，這種方法較快，但物資上必須有保證。3、 鉆井過程中產(chǎn)生的溢流3.1溢流的本質(zhì)溢流就是地層流體（油、氣、水）侵入井內(nèi)，井口返出的鉆井液量大于泵入量，或停泵后鉆井液從井口自動外溢的現(xiàn)象，井口溢流是作業(yè)或鉆井過程中存在的主要危害之一，控制不當(dāng)容易發(fā)展成井噴等事故。3.2產(chǎn)生溢流的原因原因溢流發(fā)生的原因很多，發(fā)生溢流的本質(zhì)原因是井內(nèi)壓力失去平衡，是井底壓

9、力小于地層壓力所致。在不同工況下，井底壓力是由一種或多種壓力構(gòu)成的合力，任何一個或多個引起井底壓力降低的因素都可能導(dǎo)致溢流的發(fā)生。最常見的易引起溢流因素包括液柱壓力小于地層壓力、起管柱時井內(nèi)未灌修(壓)井液或灌注量不足、起管柱時產(chǎn)生過大的抽汲壓力、漏失、修(壓)井液密度不夠、地層壓力異常等。3.3溢流的控制原理若井內(nèi)壓力受到控制便不會形成溢流、井涌。發(fā)生溢流迅速關(guān)井是井控的第一步，也是最重要的一步。即便把井安全關(guān)住了，控制也是暫時的。沒有排除油氣侵，井液密度不能平衡地層壓力，不可能實現(xiàn)開井恢復(fù)生產(chǎn)。井底常壓法壓井是一種保持井底壓力保持恒定并始終等于或略大于地層壓力，而排出井內(nèi)受油氣侵修(壓)井

10、液的壓井方法。壓井是井下作業(yè)施工過程中最常見最基本的作業(yè)環(huán)節(jié)，往往是實施其他作業(yè)的前提。壓井是將一定量的符合性能要求的修(壓)液泵入井內(nèi)利用其液柱壓力平衡地層壓力的過程，或者說是利用專門的井控設(shè)備和技術(shù)向井內(nèi)注入一定密度和性能的修(壓)井液建立井內(nèi)壓力平衡的過程。壓井的成敗會直接影響到后續(xù)施工作業(yè)。正確地確定地層壓力，正確地選用符合性能要求的修(壓)井液，制定合理的施工方案，動用有效的井控裝備是壓井作業(yè)的關(guān)鍵。 4、 溢流后關(guān)井對井底壓力的影響當(dāng)關(guān)井后，由于底層壓力大于鉆柱內(nèi)泥漿也體壓力，井底液體仍然向上不斷涌入井內(nèi)，而此時防噴器關(guān)井后，井底壓力不斷增大，與井內(nèi)泥漿液體壓力及防噴器產(chǎn)生的向下壓

11、力相互平衡，防噴器產(chǎn)生向下的壓力不斷增大，直到井底底層壓力和井內(nèi)泥漿液體壓力及防噴器產(chǎn)生的壓力相互平衡為止。5、 防噴器失效造成的后果5.1井控的基本原理井控又叫做井涌控制、壓力控制，雖說叫法不相一致，但本質(zhì)和基本原理卻趨于一致，即為采用一定的方法控制地層壓力，竭力保持石油鉆井內(nèi)部的壓力大致平衡，最終確保鉆井施工作業(yè)可以順利進行。井控技術(shù)指的就是有效平衡、有效遏制地層壓力的技術(shù)手段，在鉆井工作中適當(dāng)應(yīng)用井控技術(shù)是極為必要的，一定程度上能夠降低鉆井作業(yè)的危險系數(shù)，同時也可以保護井下的油氣資源、防止大范圍的環(huán)境污染。5.2防噴器失效產(chǎn)生的后果及影響在鉆井作業(yè)中，一旦發(fā)生井噴，就會使井下情況復(fù)雜化，

12、無法正常鉆井，被迫進行壓井作業(yè)，對油氣層造成不同程度的損害。同時，井噴后極易導(dǎo)致失控，井噴失控后，將使油氣資源受到嚴重破壞，還易釀成火災(zāi)，造成人員傷亡，設(shè)備毀壞，油氣井報廢，自然環(huán)境受到污染。所以，井噴失控是鉆井工程中性質(zhì)嚴重，損失巨大的災(zāi)難性事故。6、 應(yīng)對井噴策略井噴是石油或石油氣開采中非常忌諱的意外事故，鉆井時要把泥漿注入井管來平衡地下地層對油氣的壓力。但是當(dāng)勘測時對地下壓力測試不準或注入的泥漿密度太低或出現(xiàn)地層壓力突然變大等情況時，井管中的油或氣噴出地面或流入井內(nèi)的其他地層就發(fā)生了井噴，井噴往往伴隨著有毒氣體的著火，造成對環(huán)境和人較大的危害。井噴發(fā)生后對其控制的方法叫壓井，壓井主要有司

13、鉆壓井法和工程師壓井法，司鉆壓井法是先把井里的氣或油排出來，再用重泥漿替換原來太輕的泥漿，這種方法需要時間較長，在加重設(shè)備不足的時候時常使用。工程師壓井法是在計算好需要泥漿的量以后一次性打入井管的方法，這種方法較快，但物資上必須有保證。預(yù)防井噴火災(zāi)的主要措施是：(1) 鉆至油氣層之前，檢查泥漿性能，使比 重符合設(shè)計要求; 同時準備一定數(shù)量的備用 泥漿和加重劑。(2) 嚴格控制火源，井場禁 止吸煙，不準動用明火;必須明火作業(yè)時，應(yīng) 辦理動火審批手續(xù)并采取可靠的安全措施。(3) 柴油機排氣管要每半月清除一次積炭。(4) 采用電驅(qū)動鉆井時，要按電氣規(guī)程安裝 電氣設(shè)備和線路，采取必要的繼電保護措施，

14、防止短路，避免超負荷運行。(5) 冬季井場 的鍋爐應(yīng)安裝在距井口50米以外的側(cè)風(fēng)方向。(6)鉆至油氣層前，應(yīng)裝好防噴裝置，并 應(yīng)使防噴器蕊子與鉆桿直徑相吻合; 開關(guān)要 靈活好用，閥門手輪與井架底座邊緣距離不 應(yīng)小于5米。(7) 發(fā)生井噴，應(yīng)立即停下柴 油機、切斷電源、禁止機動車輛進入井場。 7、 井噴的危害(1)打亂全面的正常工作秩序,影響全局生產(chǎn)(2)使事故復(fù)雜化(3)井噴失控極易引起火災(zāi)和地層塌陷,影響周圍千家萬戶的生命安全,造成環(huán)境污染,影響鄰近農(nóng)田水利,漁場,牧場和林場的生產(chǎn)建設(shè)(4)傷害油氣層,破壞地下油氣資源(5)直接造成設(shè)備損壞,人員傷亡和油氣井報廢,帶來巨大的經(jīng)濟損失(6)涉及面廣，在國際，國內(nèi)造成不良的社會影響8、 結(jié)束語安全是衡量一個企業(yè)管理水平的標尺，也是企業(yè)綜合素質(zhì)的本現(xiàn)，確保安全生產(chǎn)穩(wěn)定是實現(xiàn)企業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的前提條件。并控安全是石油天然氣勘探開發(fā)業(yè)務(wù)中安全工作的重點。井噴事故可能會造成重大損失，產(chǎn)生嚴重的社會影響，直