井控技術(shù)在鉆井中的應(yīng)用

摘要：如何在現(xiàn)有的設(shè)備和數(shù)量的基礎(chǔ)上盡量滿足鉆井生產(chǎn)和井控安全，其成敗取決于多個(gè)可控制因素與不可控因素。文章結(jié)合井隊(duì)鉆井實(shí)際情況，合理科學(xué)地配套使用設(shè)備，采取及時(shí)有效的井控技術(shù)實(shí)施關(guān)井壓井，既可以提高井控安全系數(shù)，又可以避免鉆井生產(chǎn)事故。

關(guān)鍵詞：井控裝置；鉆井井控技術(shù)；井控事故；安全系數(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：TE249文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-2374（2012）03-0067-03

如何在現(xiàn)有的設(shè)備和數(shù)量的基礎(chǔ)上盡量滿足鉆井生產(chǎn)和井控安全，其成敗取決于多個(gè)可控制因素與不可控因素。如何優(yōu)化可控因素，使鉆井施工安全、順利的達(dá)到預(yù)期的效果，合理的地層壓力設(shè)計(jì)和安全可靠的井口控制措施與技術(shù)是關(guān)鍵。針對(duì)井控設(shè)備、井控技術(shù)的研究及成果層出不窮，井控的重要性也真正地深入人心，但關(guān)鍵在于鉆井施工中的執(zhí)行與應(yīng)用。

一、井噴失控的原因

綜觀各油田發(fā)生井噴失控的實(shí)例，分析井噴失控的直接原因：

1．起鉆抽汲，造成誘噴。

2．起鉆不灌鉆井液或沒(méi)有灌滿。

3．不能及時(shí)準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)溢流。

4．發(fā)現(xiàn)溢流后處理措施不當(dāng)。如有的井發(fā)現(xiàn)溢流后不是及時(shí)正確的關(guān)井，而是繼續(xù)循環(huán)觀察，致使氣侵段鉆井液或氣柱迅速上移，再關(guān)井為時(shí)已晚。

5．井口不安裝防噴器。井口不安裝防器主要是認(rèn)識(shí)上的片面性：其一，片面追求節(jié)省成本，想盡量少地投入設(shè)備折舊；其二，認(rèn)為地層壓力系數(shù)低，不會(huì)發(fā)生井噴，用不著安裝防噴器。

6．井控設(shè)備的安裝及試壓不合格。

7．井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理。表層套管下的深度不夠，技術(shù)套管下的深度又靠上，當(dāng)鉆到下地層遇有異常壓力而關(guān)井時(shí)，在表層套管鞋外憋漏，鉆井液竄至井場(chǎng)地表，無(wú)法實(shí)施關(guān)井。

8．對(duì)淺氣層的危害性缺乏足夠的認(rèn)識(shí)。認(rèn)為淺氣層淺，最多幾百米深，地層壓力低，不會(huì)造成麻煩。而實(shí)際上，井越淺，平衡地層壓力的鉆井液柱壓力也越小，一旦失去平衡，淺層的油氣上竄速度很快，很短時(shí)間就能到達(dá)井口，易讓人措手不及。而且淺氣層發(fā)生井涌井噴，關(guān)上井很容易在上部淺層或表層套管鞋處憋漏。所以，淺氣層的危害性必須引起人們的重視，要從井身結(jié)構(gòu)和一次控制上下工夫。

9．地質(zhì)設(shè)計(jì)未能提供準(zhǔn)確的地層壓力資料，造成使用的鉆井液密度低于地層孔隙壓力。

10．空井時(shí)間過(guò)長(zhǎng)又無(wú)人觀察井口?？站畷r(shí)間過(guò)長(zhǎng)一般都是由于起完鉆后檢修設(shè)備或是等技術(shù)措施。由于長(zhǎng)時(shí)間空井不能循環(huán)修井液，造成井底侵入的氣體有足夠的時(shí)間向上滑脫運(yùn)移。當(dāng)運(yùn)移到井口時(shí)已來(lái)不及下鉆，往往造成井噴失控。

11．鉆遇漏失層段發(fā)生井漏未能及時(shí)處理或處理措施不當(dāng)。發(fā)生井漏以后，井內(nèi)修井液柱壓力降低，當(dāng)液柱壓力低于地層壓力時(shí)就會(huì)發(fā)生井侵，井涌乃至井噴。

12．相鄰注水井不停注或不減壓。由于油田經(jīng)過(guò)多年的開(kāi)發(fā)注水，地層壓力已不是原始的地層壓力，尤其是遇到高壓封閉區(qū)塊，壓力往往大大高于原始地層壓力。如果鄰近的注水井不停注，或是停注但不泄壓，往往造成鉆井或修井的復(fù)雜情況發(fā)生。

13．思想麻痹，違章操作。由于思想麻痹，違章操作而導(dǎo)致的井噴失控在這類(lèi)事故中占有相當(dāng)大的比例，解決這個(gè)問(wèn)題主要要從嚴(yán)格管理和技術(shù)培訓(xùn)兩個(gè)方面入手，做好基礎(chǔ)工作。

二、井噴失控的危害

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?chē)Ъ胰f(wàn)戶的生命安全，造成環(huán)境污染，影響鄰近農(nóng)田，水利，漁場(chǎng)，牧場(chǎng)和林場(chǎng)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(bào)廢，帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

6．涉及面廣，在國(guó)際、國(guó)內(nèi)造成不良的社會(huì)影響。

三、鉆井井控技術(shù)

（一）一次井控

任何事情的發(fā)生都有起因、經(jīng)過(guò)、結(jié)果?？刂凭畤姷仁鹿实陌l(fā)生，關(guān)鍵是做好一次井控即將事故隱患控制消滅在萌芽狀態(tài)。首先，要有合理的地層壓力設(shè)計(jì)和預(yù)告；其次，要有合理的井身結(jié)構(gòu)和井口裝置設(shè)計(jì)；最后，要有鉆井工作人員的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和緊密配合。從井控裝置的安裝試壓開(kāi)始，到鉆井加重材料的儲(chǔ)備，再到施工中設(shè)備儀器的跟蹤監(jiān)測(cè)和人員的井控坐崗，環(huán)環(huán)相扣，既可以提高井控安全系數(shù)，又可以避免鉆井生產(chǎn)事故。因此，一次井控是解決井噴失控的有效手段。

（二）井控制度的落實(shí)

嚴(yán)格執(zhí)行井控九項(xiàng)管理制度，做好一次井控工作。結(jié)合“安全月活動(dòng)”，大力開(kāi)展“井控隱患治理上臺(tái)階”活動(dòng)，落實(shí)“重心在基層、重點(diǎn)在現(xiàn)場(chǎng)、關(guān)鍵在崗位、核心在執(zhí)行、根本在問(wèn)責(zé)”的制度要求。針對(duì)設(shè)備保養(yǎng)不到位，隱患發(fā)現(xiàn)不及時(shí)，脫崗睡崗及違反井控管理制度的行為按照規(guī)定，逐級(jí)落實(shí)責(zé)任，做到誰(shuí)安裝誰(shuí)負(fù)責(zé)，誰(shuí)記錄誰(shuí)負(fù)責(zé)，誰(shuí)值班誰(shuí)負(fù)責(zé)，嚴(yán)厲獎(jiǎng)罰制度，真正敲響警鐘，提高井控意識(shí)。

（三）井控知識(shí)培訓(xùn)

始終奉行“井控?zé)o小事，責(zé)任大于天”的工作理念，通過(guò)因崗施教、現(xiàn)場(chǎng)授課、現(xiàn)場(chǎng)答疑等方式，對(duì)井控操作人員進(jìn)行培訓(xùn)教育，增強(qiáng)干部職工的標(biāo)準(zhǔn)化意識(shí)，提高井控安全操作技能。同時(shí)把加強(qiáng)井控實(shí)戰(zhàn)演練，列入職工崗位練兵、技術(shù)比武和技能競(jìng)賽的考核項(xiàng)目中。通過(guò)請(qǐng)進(jìn)來(lái)、送出去等多種方式，集中開(kāi)展石油企業(yè)安全管理HSE知識(shí)培訓(xùn)、井控操作證復(fù)審培訓(xùn)、新職工取證培訓(xùn)等安全培訓(xùn)教育活動(dòng)，做到持證上崗，人人有責(zé)。

（四）井控設(shè)備的配套、安裝、維護(hù)

每口井安裝的地面井控裝置，必須由工程設(shè)計(jì)人員按照地區(qū)地層壓力配套設(shè)計(jì)，井控車(chē)間人員到現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試、安裝，井隊(duì)專人配合，確保配套安裝無(wú)問(wèn)題。嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)試壓，對(duì)連接法蘭、設(shè)備本體、各閘閥逐一試壓，發(fā)現(xiàn)隱患及時(shí)整改。技術(shù)人員從實(shí)戰(zhàn)演練給大家講解各封井器及節(jié)流壓井管匯的結(jié)構(gòu)、安裝注意事項(xiàng)和操作程序，設(shè)備落實(shí)到崗到人，做好日常的檢查維護(hù)并做好記錄，在源頭上下功夫，為井隊(duì)井控工作的順利運(yùn)行打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

四、井控在鉆井案例中的應(yīng)用

1．林1-斜013井，構(gòu)造位置：濟(jì)陽(yáng)坳陷惠民凹陷林樊家斷裂鼻狀構(gòu)造帶林東區(qū)塊，完鉆層位：孔店組。井身結(jié)構(gòu)：一開(kāi)346.1mm*231m，二開(kāi)241.3mm*1154.32m，設(shè)計(jì)鉆井液密度1.15g/cm3。

鉆進(jìn)至井深1057m（孔店組）發(fā)現(xiàn)溢流（當(dāng)時(shí)鉆井液相對(duì)密度1.14g/cm3，粘度54s），立即混重鉆井液壓井，重鉆井液相對(duì)密度1.35g/cm3，粘度56s，混入量8m3，壓井過(guò)程中溢流量越來(lái)越大，準(zhǔn)備軟關(guān)井時(shí)，發(fā)現(xiàn)鉆井液涌出轉(zhuǎn)盤(pán)面，涌高0.8m，涌出物為鉆井液，其相對(duì)密度1.12g/cm3，粘度52s，共溢出、涌出鉆井液2.0m3，被迫于05﹕35實(shí)施硬關(guān)井。關(guān)井后，套壓緩慢上升至3.0MPa，因裝有回壓反爾無(wú)立管壓力，套壓保持穩(wěn)定。

關(guān)井期間通過(guò)平衡地層壓力計(jì)算組織重鉆井液，第一次壓井，共注入相對(duì)密度1.43g/cm3～1.45g/cm3，粘度56s鉆井液160.0m3，鉆井液進(jìn)多出少，返出物為水、氣混合物，至關(guān)井，套壓1.3MPa。壓井不成功，分析是因周?chē)⑺畨毫τ绊憽?/p>

第二次壓井時(shí)在又關(guān)停周?chē)谧⑺螅ㄟ^(guò)套壓計(jì)算配置重鉆井液，第二次壓井打入密度1.39g/cm3重泥漿120m3，套壓降為0Mpa打開(kāi)封井器，循環(huán)鉆井液正常，壓井成功。

2．坨76-斜18井，構(gòu)造位置：濟(jì)陽(yáng)坳陷東營(yíng)凹陷坨勝永斷裂帶。勝北斷層下降盤(pán)坨76斷塊。完鉆層位：沙四上純上亞段。井身結(jié)構(gòu)：一開(kāi)444.5mm*151m，二開(kāi)311.1mm*1752m，三開(kāi)215.9mm*3739.95m。設(shè)計(jì)最高鉆井液密度1.55g/cm3。

井深950米（明化鎮(zhèn)組），鉆頭直徑311.1mm，密度1.10g/cm3，在快速鉆進(jìn)的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)水涌，溢出物為清水和鉆井液，槽面上漲。邊鉆進(jìn)邊加重注入1.32g/cm3重泥漿，仍有外溢，決定關(guān)井，加入密度1.37g/cm3，粘度45s重泥漿270m方，循環(huán)觀察未壓住，關(guān)井憋壓壓力2MPa。節(jié)流壓井，鉆井液提至1.48g/cm3，粘度53s，恢復(fù)正常，共涌出570方。

井深1015米，停泵后發(fā)現(xiàn)溢流，溢出物為清水和鉆井液，槽面上漲10cm，鉆井液相對(duì)密度1.48↘1.41，粘度53s↘40s，共加入重晶石粉：240.0t，聚合物抗鹽降濾失劑：1.0t，天然高分子抗鹽降濾失劑：2.0t，抗復(fù)合鹽水降濾失劑：2.0t，單封：3.0t，羧甲基纖維素鈉鹽：1t。鉆井液相對(duì)入口密度1.48g/cm3，粘度53s，出口密度1.46g/cm3，粘度48s。井隊(duì)采用關(guān)停周?chē)⑺?，邊鉆進(jìn)邊加重的方法，鉆井液相對(duì)密度1.49↗1.51，粘度46s↗47s，加入羧甲基纖維素鈉鹽：1t，重晶石粉：50t，停泵后溢流停止，溢流量：70.0方，溢流方式：連續(xù)溢流，溢流原因：周?chē)⑺搓P(guān)井所至。

鉆至井深1281.00m時(shí)，發(fā)現(xiàn)溢流，鉆井液相對(duì)密度1.45↘1.44，粘度44s↘43s。工程決定立即停鉆，邊循環(huán)邊加重處理鉆井液至1.49g/cm3進(jìn)行壓井，溢流停止。鉆至井深1293.00m時(shí)，發(fā)現(xiàn)溢流，鉆井液相對(duì)密度1.48↘1.46，粘度39s。邊鉆進(jìn)邊循環(huán)加重處理鉆井液，共加入重晶石粉50.0t，抗鹽抗高溫防塌降濾失劑：0.1t，鉆井液稀釋劑：0.35t，燒堿：0.1t，防塌降粘降濾失劑：0.75t，鉆井液相對(duì)密度1.46↗1.48，粘度39s↗42s，溢流停止，溢流量：20.0方。鉆至井深1347.00m時(shí)，發(fā)現(xiàn)溢流，槽面上漲10cm，鉆井液相對(duì)密度1.48↘1.47，粘度42s↘39s。邊鉆進(jìn)邊加重處理鉆井液，共加入重晶石粉60.0t，防塌降粘降濾失劑：0.325t，天然高分子降濾失劑：0.025t，聚丙烯酰胺干粉：0.025t，鉆井液相對(duì)密度1.47↗1.53，粘度39s↗41s，溢流停止，溢流量：30.0方。其原因是注水井串層，同時(shí)造成鉆井液污染，影響其性能。在連續(xù)關(guān)停注水井后恢復(fù)正常。

分析以上其原因主要是設(shè)計(jì)的鉆井液密度與實(shí)際地層壓力不符；周?chē)⑺畨毫Ω?，不同注水層位出現(xiàn)串層等導(dǎo)致注水井不能及時(shí)有效的停注。因此，合理的井控設(shè)備和正確的關(guān)井壓井程序?yàn)槠涮峁┝孙L(fēng)險(xiǎn)保障。

五、結(jié)論

鉆井施工中一次井控的實(shí)施與完善，大大提高了鉆井中的安全系數(shù)和施工速度；井控設(shè)施和井控鉆井技術(shù)的配套應(yīng)用，為鉆井施工的順利運(yùn)行打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)；將來(lái)隨著地層壓力的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)和可變徑閘板防噴器的發(fā)明應(yīng)用，將會(huì)大大提高不同井身結(jié)構(gòu)下異常壓力地層的安全系數(shù)、減少勞動(dòng)強(qiáng)度，縮短施工周期。

參考文獻(xiàn)

[1]汪霖．對(duì)油田井控精細(xì)化管理的思考[J]．工會(huì)博覽，2011，（4）．

[2]李?lèi)?ài)，楊曉峰．“積極井控”理念在鄂爾多斯盆地的實(shí)踐與應(yīng)用[J]．硅谷，2011，（7）．

[3]魯瑞理．井控裝置現(xiàn)場(chǎng)使用問(wèn)題初探[J]．今日科苑，2009，（18）．

[4]劉剛，金業(yè)權(quán)，李峰，喻海霞．層次分析法在井控風(fēng)險(xiǎn)可控誘因分析法中的應(yīng)用[J]．西南石油大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2011，（2）．

作者簡(jiǎn)介：修敏軍（1960-），男，勝利石油管理局黃河鉆井總公司鉆井四公司工程師，研究方向：鉆井技術(shù)和經(jīng)營(yíng)管理。

（責(zé)任編輯：趙秀娟）