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钻井井控培训教材自二十世纪初开始，由于钻井技术的不断成熟，世界石油、天然气勘探开发活动日益活跃，勘探领域从陆上到海上，从浅部地层到深部地层，从老区到新区迅速延伸。在这个钻井数量不断增加，勘探领域逐渐扩大的过程中，井喷失控日益成为威胁钻井安全的关键因素。世界上第一例公开报道的井喷失控发生在1901年1月10日，美国德克萨斯州东南部的博蒙特，一口油井在起钻过程中发生井喷，巨大的压力把井内还未起出的700英尺钻具冲出井口，油气柱喷高达100英尺，最终喷出原油50万桶并引发着火。我国解放后发生的比较严重的天然气井的井喷失控是在1957年2月2日，重庆巴9井，起钻未灌钻井液引发强烈井喷，井内216m钻具全部冲出，与井架撞击着火，火焰高达120余米，先后经过3次空中爆炸才将大火扑灭。实践证明，单纯靠经验来处理井控问题已无法避免和减少因井喷和井喷失控造成的巨大损失。因此，油气井的压力控制引起人们的极大关注，随着现代钻井工艺技术的不断发展，逐渐形成了较系统的井控理论和压力控制技术。返回井控，就是采用一定的方法平衡地层孔隙压力，即油气井的压力控制。在钻井过程中，通过维持足够的井筒内的压力以平衡或控制地层压力，防止地层流体进入井内，保证钻井作业安全顺利地实施。井控技术一次井控是井内采用适当的钻井液密度来控制地层孔隙压力，使得没有地层流体进入井内，溢流量为零。返回二次井控井内使用的钻井液密度不能平衡地层压力，地层流体流入井内，地面出现溢流，这时要依靠地面设备和适当的井控技术来处理和排除地层流体的侵入，使井重新恢复压力平衡。返回三次井控是指二次井控失败，溢流量持续增大，发生了地面或地下井喷，且失去了控制。这时要使用适当的技术和设备重新恢复对井的控制，达到一次井控状态。井侵当地层孔隙压力大于井底压力时，地层孔隙中的流体（油、气、水）将侵入井内，通常称之为井侵。井口返出的钻井液量大于泵入量，或停泵后井口钻井液自动外溢，这种现象称之为溢流。溢流返回图2-5井内循环压力损失溢流进一步发展，钻井液涌出井口的现象称之为井涌。井涌返回1）决定溢流严重程度的主要因素（1）地层允许流体流动的条件地层的渗透率、孔隙度以及裂缝的大小和连通情况是决定地层流体流动条件好坏的主要因素。地层的渗透率说明地层流体的流动能力；地层的孔隙度及裂缝大小表明地层容纳流体的空间的量。高渗透率和孔隙度或裂缝大，连通好的地层发生严重溢流的可能性比较大。3、与溢流有关的概念（2）钻井液液柱压力与地层压力的差值若钻井液液柱压力比地层压力小得很多，就存在较大的负压差。这种负压差，再遇到高渗透率、高孔隙度或裂缝大、连通好的地层，就可能发生严重溢流。2）溢流的分类（1）根据流入井筒的地层流体种类分，常见的溢流流体有：天然气、石油、盐水、硫化氢、二氧化碳。若气体进入井内，就称为气体溢流，若是2m3气体进入井内，则称2m3气体溢流。（2）根据井控技术要求，排除溢流所需的钻井液密度增量来分，如排除溢流所需的钻井液密度增量为0.1g/cm3，则称为0.1g/cm3的溢流。据不完全统计，1949～1988年间，我国累计发生井喷失控230口，其中井喷失控后又着火的井78口，占井喷失控井的34%，因井喷失控着火和井喷后地层塌陷损坏钻机59台。其中1978～1988年的11年间发生井喷失控井133口，因井喷失控导致死亡5人，伤41人。1994年～2004年发生16次严重井喷失控事故，尤其是罗家16H井，因喷出大量H2S气体造成附近居民大量伤亡和转移，在社会上造成了严重影响。综观各油气田发生井喷失控的实例，分析井喷失控的直接原因，大致可归纳为以下几个方面。1、地质设计与工程设计缺陷。1）地质设计缺陷（1）地质设计未提供三个压力剖面，特别是准确的地层压力资料。（2）地质设计未提供施工井周边注水井的压力、注水量等资料。（3）地质设计未提示施工井所在区块（地区）浅气层和过去所钻井发生井喷事故的资料。（4）地质设计未提供施工井周边的情况，居民、道路、河流等资料。2）工程设计缺陷（1）井身结构设计不合理。表层套管下的深度不够，当钻遇异常压力地层关井时，在表层套管鞋处蹩漏，钻井液窜至地表，无法实施有效关井；有的井设计不下技套，长裸眼钻进，同一裸眼段同时存在漏、喷层，更增加了井控工作的难度。（2）钻井液密度设计不合适。（3）防喷装置设计不合适。防喷装置的压力等级要与地层压力相匹配；在深井、高压井、高含硫井等复杂井要配备环形防喷器、单闸板防喷器和双闸板防喷器，并要配备剪切闸板；储能器的控制能力要与井口防喷器相匹配；内防喷工具、井控管汇、辅助井控装备的选择与安装不合适等。（4）加重料储备及加重能力不能满足井控要求。（5）井控技术措施针对性、可操作性差。2、井控装置安装、使用及维护不符合要求。1）井口不安装防喷器。井口不安装防喷器主要是认识上的片面性：其一，认为地层压力系数低，不会发生井喷，用不着安装防喷器；其二，井控装备配套数量不足，现有的防喷器只能保证重点探井和特殊工艺井；其三，认为几百米的浅井几天就打完了，用不着安装防喷器；其四，由于前三种情况，加之实行口井大承包后，片面追求节省钻井成本，想尽量少地投入钻井设备，少占用设备折旧。2）井控设备的安装及试压不符合《石油与天然气钻井井控技术规定》的要求。比如：(1)内控管线要使用专用管线并采用标准法兰连接，而现场有部分为低质量的焊接。(2)连接管线的尺寸、壁厚、钢级不合要求；弯头不是专用的铸钢件，弯头小于120°。(3)放喷管线不用基墩固定，或固定间隔太远。(4)放喷管线没有接出井场，管线长度不够。(5)防喷器、节流管汇及各部件、液控管线等没有按规定的标准进行试压，各部件的阀门出现问题最多，有的打不开，有的关不上，有的刺漏。（6）防喷器不安装手动操纵杆；不安装专用钻井液灌注管线，而是把压井管线当作灌钻井液管线使用。（7）井口安装不水平，关井时闸板关不严，造成刺漏。（8）深井阶段，关井时先将吊卡座在转盘，后关井，使得钻具不能居中，闸板关不严，造成刺漏。（9）防喷器橡胶件老化，不能承受额定压力；控制系统储能器至防喷器的液压油管线安装不规范，漏油等。（10）控制系统摆放位置不符合要求或未按要求进行试压。（11）不按要求安装除气器、液气分离器，或液气分离器排气管线内径不符合要求，不是法兰连接。（12）钻井液回收管线现场焊接、固定不牢靠、弯角过多等。3）井口套管接箍上面的双公短节丝扣不符合要求，不试压。4）钻具内防喷工具未安装或失效。⑴钻进过程中发生井喷，钻具内防喷工具不能有效关闭并实现密封，或由于钻井液的冲蚀引起密封失效，导致钻具内失控。⑵起下钻过程中发生井喷，来不及安装旋塞等内防喷工具；或因井内流体从钻具水眼高速喷出，导致旋塞不能正常关闭。当内防喷工具无法安装或无法关闭时，若防喷器组合中有剪切闸板，可以剪断钻具，全封井口。但这样会显著增加地面控制井喷的难度，甚至失去地面控制的机会；即使成功的控制了井喷后，也需要花费很多的时间来处理落井钻具。3、井控技术措施不完善、未落实。1）对浅气层的危害性缺乏足够的认识，无针对性的技术措施或未落实。例如，不做表层套管鞋处的地层破裂压力；不做低泵冲试验；钻完浅气层不求上窜速度；循环时无人观察井口返出量、油气显示情况；不及时调整钻井液密度；发现异常情况后不关井，反复检查判断溢流；节流放喷时井口压力过高，大于地层破裂压力；压井钻井液密度过高等。2）未采取措施预防抽汲压力。例如，原地大幅度反复活动钻具；开泵循环时未观察油气显示、返出量；未关井直接循环观察；钻头泥包未解除强行起钻。3）起钻不灌钻井液或没有及时灌满。4）空井时间过长，又无人观察井口。空井时间过长一般都是由于起完钻后修理设备或是等技术措施。由于长时间不循环钻井液，造成气体有足够的时间向上滑脱运移。当气体运移到井口时迅速膨胀，引发井喷，往往造成井喷失控。5）相邻注水井不停注或未减压。在注水开发区，由于油田经过多年的开发注水，地层压力已不是原始的地层压力，尤其是遇到高压封闭区块，其压力往往大大高于原始的地层压力。如果不按要求停掉相邻的注水井，或是停注但未泄压，很容易引发井侵、井涌，甚至井喷。6）钻井液中混油过量或混油不均匀，造成井内液柱压力低于地层孔隙压力。⑴这种情况多发生在深井、水平井，由于钻井工艺的需要，往往要在钻井液中混入一定比例的原油。在混油过程中，混油不均匀，或是总量过多，都会造成井筒压力失去平衡。⑵当卡钻发生后，由于需要泡原油、柴油、煤油解卡，从而破坏了井筒内的压力平衡，此时如果不注意二次井控，常常会造成井涌、井喷，酿成更重大的事故。7）钻遇漏失层段发生井漏未能及时处理或处理措施不当。发生井漏以后，要及时堵漏提高井眼承压能力，否则，会导致钻井液液柱压力降低，当液柱压力低于未漏地层孔隙压力时就会发生井侵、井涌乃至井喷。4、未及时关井，关井后复杂情况处置失误。1）未能及时准确地发现溢流。2）未能及时关井。未能及时关井的原因包括：⑴发现溢流后想进一步观察溢流速度或溢流性质；⑵担心发生卡钻，抢起钻具至套管鞋或安全井段；⑶担心压井困难，抢下钻具；⑷反复核实溢流的真伪；⑸与相关方无事前明确规定，现场协商决断难，延误时间；⑹分工不合理，操作不熟练；⑺井控装置出现故障；⑻错误认为可以边循环边加重等。3）未及时组织压井，井口回压过高导致井口失控或地下井喷，或因硫化氢腐蚀引起钻具断裂导致井口失控。4）压井方法选择不当，排除溢流措施不当。5、思想麻痹，存在侥幸心理，作业过程中违章操作。由于思想上不重视井控工作，未严格执行设计，或在一些大型施工前未制订详细的井控措施或措施不当，针对性不强，从而导致的井喷失控也占有一定的比例。因此，要从严格管理、技术培训和规范岗位操作等方面入手，做好基础工作。大量的实例告诉我们，井喷失控是钻井工程中性质严重、损失巨大的灾难性事故，其危害可概括为以下6个方面：（1）打乱全面的正常工作秩序，影响全局生产；（2）井喷失控极易造成环境污染，影响井场周围居民的生命安全，影响农田水利、渔场、牧场、林场建设；（3）伤害油气层、破坏地下油气资源；（4）造成机毁人亡和油气井报废，带来巨大的经济损失；（5）涉及面广，在国际、国内造成不良的社会影响。三、如何做好井控工作井控不仅是井眼压力控制，还包括环境保护，次生事故的预防和职工群众的安全，因此，井控工作既是技术工作，也是管理工作和一项系统工程，包括井控设计、井控装置、钻开油气层前的准备工作、钻开油气层和井控作业、防火防爆防硫化氢的安全措施、井喷失控的处理、井控技术培训和井控管理制度等方面。做好井控工作，要注意以下几个问题：1、提高井控工作认识，强化全员井控意识。要充分认识井喷失控是钻井工程中后果最为严重、损失最为巨大、影响最为深远的灾难性事故。井控工作是油气田安全生产的重中之重，事关地区安定和社会和谐，影响企业健康发展。因此，各级领导必须在思想上统一认识，高度重视井控工作，同时加强基层队伍建设，着力培养“班自为战、队自为战”的技术能力的同时，采取多种形式，加强全员井控安全意识教育和管理人员社会责任教育，充分调动人人参与井控安全管理的主观能动性，积极培养企业安全文化，使职工自觉把各项井控规章制度落实到实际工作中。2、完善井控管理网络，强化井控监管体系。为了进一步加强井控管理工作，强化井控管理工作的系统性和科学性，要继续完善井控管理网络建设，明确主管领导是本单位井控安全第一责任人，设立井控管理办公室，由专职人员进行井控工作的系统化管理，并对各项井控规定、规程和标准的执行负有监督、检查和执行责任。确保井控工作的每个环节有人管，每个岗位尽责任。进一步强化井控安全监督网络建设，成立监督中心或HSE监督站，配备足够的监督人员，强化监督制度，实行异体监督。采取全天候甲方监察、集中巡视、对重点井派驻工作组、在基层队派驻HSE监督等多种形式强化监督效果。3、加强制度体系建设，实现规范化管理。国家发展和改革委员会发布实施的石油天然气行业标准是基础性标准；集团公司颁发的钻井和井下作业井控管理规定是在国家标准基础上的提高和延伸；各油田要依据国家标准、集团公司相关规