氣井井控技術(shù)淺述

【摘要】井控工作是井下作業(yè)過程中的重要內(nèi)容，氣井的井控工作更是以其特殊性復(fù)雜性易發(fā)性成為井下作業(yè)井控工作的重中之重。本文是我?guī)啄陙碓谠嚉怅?duì)學(xué)習(xí)工作所得，對(duì)氣井井控技術(shù)做了簡(jiǎn)單的闡述，對(duì)氣侵、溢流的發(fā)生發(fā)展過程以及發(fā)生溢流、井涌等險(xiǎn)情后的壓井方法做了一些簡(jiǎn)單的分析和總結(jié)。

【關(guān)鍵詞】井控；氣侵；溢流；壓井；井噴

一、概述

井下作業(yè)過程中，地層打開的情況下，如果不能采取有效的措施控制較高的底層壓力，有可能導(dǎo)致底層流體（油氣水）無控制地涌入井筒并大量噴到地面，這就是井噴。井噴事故對(duì)井場(chǎng)附近人員的生命財(cái)產(chǎn)安全、對(duì)油氣井周圍的環(huán)境以及地下油氣資源都有很大的危害，因此井控工作就成為井下作業(yè)過程中的重要內(nèi)容。其中，天然氣井的井控工作更是受到特別的重視，原因是：天然氣容易大量進(jìn)入井筒不斷上升并迅速引起井涌井噴，井噴后井口壓力高氣體流速快難以控制，天然氣易燃易爆。為防止氣井井噴，我們必須清楚認(rèn)識(shí)從井侵溢流到井噴的發(fā)展過程，并制定出合理的監(jiān)控預(yù)防措施。

二、天然氣氣侵、溢流的發(fā)生發(fā)展過程

1、天然氣侵入井內(nèi)的方式。當(dāng)井底壓力小于底層壓力時(shí)，天然氣會(huì)大量侵入井內(nèi)，這被稱為氣體溢流。井底的負(fù)壓差越大，進(jìn)入井內(nèi)的氣體越多，越容易在井內(nèi)積聚成氣柱造成井噴。另一種情況是射孔后的擴(kuò)散氣侵：氣層中的天然氣穿過射孔孔眼向井內(nèi)擴(kuò)散，侵入壓井液，即使在井底壓力大于底層壓力時(shí)，天然氣也會(huì)侵入井內(nèi)。

2、天然氣在井內(nèi)的存在形式及運(yùn)動(dòng)形式。天然氣主要以微小氣泡的形式有時(shí)也以氣柱形式存在于壓井液中。由于天然氣密度比壓井液密度小得多，在密度差作用下，井筒內(nèi)的氣泡氣柱會(huì)隨著壓井液在油管或油套環(huán)空循環(huán)上返至井口。天然氣從井底向井口上升過程中，由于所受液柱壓力逐漸減小，氣泡、氣柱就逐漸膨脹，單位體積壓井液中天然氣體積增大，壓井液被部分?jǐn)D出井口，井內(nèi)剩余壓井液視密度逐漸減??；當(dāng)氣泡上升至接近地面時(shí)，氣泡體積膨脹到最大，而壓井液視密度降到最小。天然氣侵入井內(nèi)后，井內(nèi)壓井液視密度隨井深自下而上逐漸變小，由此引起的靜液壓力和井眼壓力改變，特別是天然氣在上升過程中接近井口的迅速膨脹，極易誘發(fā)井噴。

3、壓井液發(fā)生氣侵后，不能用井口測(cè)定的密度值計(jì)算井內(nèi)氣侵液柱壓力。氣侵對(duì)井內(nèi)靜液柱壓力影響不同，井越深影響越小，反之越大。發(fā)生氣侵后，應(yīng)采取的首要措施是地面除氣，除氣后的壓井液注入井內(nèi)，返出密度不再下降，則目的達(dá)到。若返出密度小于注入液密度，應(yīng)適當(dāng)加重壓井液，使進(jìn)出口密度相同。

氣侵是溢流的前兆，若不及時(shí)發(fā)現(xiàn)處理，氣侵任意發(fā)展，進(jìn)入井內(nèi)的氣體越來越多，壓井液不斷地涌出井口，井底液柱壓力下降，這又導(dǎo)致天然氣更快更多地進(jìn)入井筒，形成惡性循環(huán)，從而引起井涌、井噴的發(fā)生。

三、開關(guān)井狀態(tài)下氣柱對(duì)井內(nèi)壓力的影響

射開氣層后，長時(shí)間停止循環(huán)，侵入井內(nèi)的天然氣在井底聚集成氣柱。氣柱靠密度差形成的浮力在壓井液里滑脫上升，將其上的壓井液排出地面。氣柱上升到一定高度后，由于上面壓力減小，氣柱體積的膨脹就足以使上部壓井液自動(dòng)外溢噴出。發(fā)生外溢后，氣柱上面的壓井液會(huì)很快全部溢完，此時(shí)如果氣柱下面的壓井液液柱壓力小于底層壓力，則會(huì)使天然氣進(jìn)入井內(nèi)造成井噴。對(duì)于油氣活躍的井，下管柱時(shí)，應(yīng)分段循環(huán)排除油氣。下管柱過程發(fā)現(xiàn)油氣侵嚴(yán)重，應(yīng)節(jié)流循環(huán)排除油氣，防止發(fā)生井噴。

氣體溢流關(guān)井，或起管柱發(fā)生抽汲氣體溢流而關(guān)閉的井中，天然氣在關(guān)井狀態(tài)下滑脫上升。氣體滑脫上升的速度主要取決于壓井液粘度和密度。如果粘度低密度小則上升快，反之則上升慢。關(guān)井狀態(tài)下，氣體不能膨脹，因?yàn)榫畠?nèi)容積固定。氣體要膨脹，沒有容積，因此氣體體積不變，其壓力也不變，氣體滑脫上升過程中始終保持著原來的井底壓力值。天然氣上升到地面時(shí)，這個(gè)壓力就被加到壓井液柱上，作用于整個(gè)井筒，造成過高的井底壓力。由于氣體滑脫上升，套管鞋處壓力和壓井液當(dāng)量密度都增加，可能導(dǎo)致井下井噴。

四、氣井壓井方法

常規(guī)壓井方法就是溢流井噴發(fā)生后能正常關(guān)井，在泵入壓井液過程中始終遵循井底壓力略大于底層壓力的原則，完成壓井作業(yè)的方法。司鉆法壓井是發(fā)生溢流關(guān)井后，先用原密度壓井液排出溢流，再用加重液壓井的方法。用兩個(gè)循環(huán)周完成壓井。工程師法壓井是在溢流發(fā)生后迅速關(guān)井，記錄溢流數(shù)，計(jì)算壓井液數(shù)據(jù)，加重壓井液，用加重壓井液在一個(gè)循環(huán)周內(nèi)完成壓井。

由于起管柱時(shí)發(fā)生強(qiáng)烈抽汲，底層氣體進(jìn)入井內(nèi)，或因電測(cè)等空井作業(yè)時(shí)，壓井液長期靜止而被氣侵，不能及時(shí)除氣造成溢流，處理方法是：1）迅速關(guān)井記錄關(guān)井壓力，然后用體積法將井內(nèi)氣體排出，2）在控制一定的井口壓力以保持壓穩(wěn)底層的前提下，間歇放出壓井液，讓天然氣在井內(nèi)膨脹上升到井口，3）確定允許的套壓升高值，當(dāng)套壓升高到允許的套壓值后，通過節(jié)流閥放出一定量的壓井液，然后關(guān)井，關(guān)井后氣體又繼續(xù)上升，套壓再次升高，再放出一定量的壓井液，重復(fù)上述過程，直到井內(nèi)充滿壓井液。

井內(nèi)無鉆柱或井內(nèi)鉆柱很少時(shí)，采用置換法壓井，向井內(nèi)強(qiáng)行泵入一定量的壓井液，關(guān)井。使壓井液下沉至井底，再放氣卸掉一定量的井口壓力。重復(fù)上述操作，間歇泵入壓井液，間歇釋放壓力，就可使井內(nèi)液柱壓力逐漸增加，井口套壓逐漸降低，最后建立新的平衡。

五、小結(jié)與思考

井控工作的核心問題是隨時(shí)掌握好底層壓力和井底壓力的平衡關(guān)系。現(xiàn)場(chǎng)井下作業(yè)井控工作中，要力求使每口井都經(jīng)常處于初級(jí)井控狀態(tài)，同時(shí)做好應(yīng)急準(zhǔn)備，確保能在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)溢流、井涌并迅速作出反應(yīng)，利用井控設(shè)備工具采取相應(yīng)措施，快速安全地控制井口。氣井井控的一些基本方法：

（1）井控設(shè)施的檢查，維護(hù)和保養(yǎng)，每口井我都檢查，因?yàn)檫@是控制井控的最基礎(chǔ)。

（2）應(yīng)該加強(qiáng)應(yīng)急演練，真正做到演練是為實(shí)戰(zhàn)而準(zhǔn)備，充分利用現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，向井內(nèi)注水模擬井涌來進(jìn)行井控演練，使演練更加實(shí)戰(zhàn)化。

（3）射孔作業(yè)必須坐好試壓合格的防噴器，配上相應(yīng)尺寸有效的芯子，井筒內(nèi)灌滿壓井液。

（4）加強(qiáng)培訓(xùn)，增強(qiáng)員工的井控意識(shí)，現(xiàn)場(chǎng)一旦發(fā)生井噴預(yù)兆，所有人員都能相互配合的進(jìn)行井控操作。

（5）壓井的好壞影響到井控的工作，壓井時(shí)排液口處火滅后加強(qiáng)氣體檢測(cè)，當(dāng)排出液體沒有噴式對(duì)其液體觀察，如讓水打在手上看有沒有小氣泡，且進(jìn)出口水色應(yīng)該一至，如果沒有小氣泡可以停泵繼續(xù)觀察。

（6）成功壓井后起完井鉆，坐好有效防噴器，準(zhǔn)備好其它井控設(shè)施。

參考文獻(xiàn)

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