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青海油田边远油田开发公司汪剑武2013.4.3井控安全培训前言井控即对油气井压力实施控制，就是指采取一定的方法控制住地层孔隙压力，保持井内压力基本平衡，保证钻修作业安全顺利进行的同时最大限度的保护好油气层。不管油气水井压力高低，都存在井喷的可能性。如发生井喷失控甚至着火，将会造成极大的损失。井喷不仅造成设备毁坏，危及人身安全，浪费宝贵的油、气资源，还会破坏油气田。在井喷抢险中，不仅使人力，物力，财力等大量浪费，而且会造成严重的环境污染。前言1985年至2007年，据不完全统计国内陆地发生井喷失控事故56起，造成直接经济损失23561万元，直接时间损失41854小时，死亡266人，受伤4047人。而影响最大损失最大的莫过于2003年“12.23”重庆开县罗家寨的16H井的特大井喷失控事故，导致243人被高浓度的硫化氢天然气夺去生命，4000多人受伤，6万多人被疏散，9.3万人受灾，造成直接经济损失达6432.31万元的严重后果。是自石油钻井以来之罕见。因此掌握井控知识，搞好井控工作是我们钻修井行业每一个人“遵法守纪”的“义务”。前言井控是安全环保工作的重中之重，必须做到绝无一失。井喷可以预防，失控可以避免，井喷和失控都是责任事故。井控工作重点在基层、关键在班组、要害在岗位。提高技能、预防为主、吃透设计、安装到位、及早发现、正确处置、绝无一失。发现溢流立即关井、疑似溢流关井检查、确认溢流立即上报。前言井控工作不得不警钟长鸣---提高认识，强化意识井控工作是安全，是发展，是稳定，是效益，必须常抓不懈，严格管理。井控工作目标:建立井控安全长效机制，杜绝井喷失控事故，实现井控本质安全。井控理念是“积极井控”----活用井控技术，消除井控风险。井控工作方针是警钟长鸣，分级管理，明晰责任，强化监管，根治隐患。井控工作只有起点，没有终点，要认清形势，警钟长鸣。前言第一部分井控的基本概念油气井压力控制技术简称为井控。就是要采取一定的方法控制住地层孔隙压力，基本上保持井内压力平衡，保证钻修井的顺利进行。1.1井控技术第一部分井控的基本概念初级井控（一级井控）：是依靠适当的钻井液密度来控制住地层孔隙压力使得没有地层流体侵入井内，井涌量为零，自然也无溢流产生。二级井控：是指井内正在使用中的钻井液密度不能控制住地层孔隙压力，因此井内压力失衡，地层流体侵入井内，出现井涌，地面出现溢流，这时要依靠地面设备和适当的井控技术排除气侵钻井液，处理掉井涌，恢复井内压力平衡，使之重新达到初级井控状态。这是目前培训钻井人员掌握井控技术的重点。即：发生溢流关井后建立起来的地面回压和井内液柱压力共同平衡地层压力的控制。三级井控：是指二级井控失败，井涌量大，失去控制，发生了井喷（地面或地下），这时使用适当的技术与设备重新恢复对井的控制，达到初级井控状态。这是平常说的井喷抢险，可能需要灭火、打救援井。1.2井控的分级人们根据井涌的规模和采取的控制方法的不同，把井控作业分为三级，即初级井控、二级井控和三级井控。一般讲，要力求使一口井经常处于一级井控状态，同时做好一切应急准备，一旦发生井涌和井喷能迅速地做出反应，加以处理，恢复正常钻井作业。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，通常称为井侵。溢流：当井侵发生后，井口返出的钻井液（或压井液）的量比泵入的量多，停泵后钻井液（或压井液）自动外溢，这种现象称之为溢流。第一部分井控的基本概念1.3相关概念井涌：溢流进一步发展，钻井液（或压井液）涌出井口的现象叫井涌。井喷：地层流体无控制地涌入井筒，喷出地面的现象称为井喷。井喷流体自地层经井筒喷出地面叫地上井喷。从井喷地层流入其它低压层叫地下井喷。第一部分井控的基本概念井喷失控：井喷发生后，无法用常规方法控制井口而出现敞喷的现象称为井喷失控。总之，井侵、溢流、井涌、井喷、井喷失控反映了地层压力与井底压力失去平衡后所出现的各种现象及事故发展变化的不同严重程度。第一部分井控的基本概念1.4井喷事故分级一级井喷事故（Ⅰ级）：发生井喷失控，造成超标有毒有害气体逸散，或窜入地下矿产采掘坑道；发生井喷并伴有油气爆炸、着火，严重危及现场作业人员和作业现场周边居民的生命财产安全。二级井喷事故（Ⅱ级）：发生井喷失控，井内大量喷出流体对江河、湖泊、海洋和环境造成灾难性污染。三级井喷事故（Ⅲ级）：油气井发生井喷，经过积极采取压井措施，在24小时内仍未建立井筒压力平衡，集团公司直属企业难以在短时间内完成事故处理的井喷事故。四级井喷事故（Ⅳ级）：发生一般性井喷，集团公司直属企业能在24小时内建立井筒压力平衡的事故。第一部分井控的基本概念压力：所谓压力是指物体单位面积上所受的垂直力。压力的单位是帕，符号是Pa。1Pa是1m2面积上受到1N（牛顿）的力时形成的压力，即1Pa＝1N/m2。根据需要，有时用千帕（kPa）或兆帕（MPa）。1kPa=1×103Pa1Mpa=1×106Pa静液压力：静液压力由静止液体重力产生的压力。静液压力是液柱密度和垂直高度的函数，其大小取决于液柱密度和垂直高度。第一部分井控的基本概念1.5井下各种压力概念及相互关系：压力是井控的最主要的基本概念之一。了解压力的概念及各种压力之间的关系对于掌握井控技术和防止井喷是非常重要的。第一部分井控的基本概念压力梯度：为了讨论问题和应用的方便，油田上普遍使用压力梯度的概念。压力梯度指的是每增加单位垂直深度压力的变化量，即每米垂深压力的变化值。其计算公式为：G＝P/H＝gρ式中G—压力梯度，kPa/MP—压力，kPa或MPaH—深度，m或kmg—重力加速度，9.81m/s2ρ—液体密度,g/cm3地层压力：地层压力是地下岩石孔隙内流体的压力，也称孔隙压力。上覆岩层压力：上覆岩层压力是某深度以上的岩石和其中流体对该深度所形成的压力。破裂压力：地层破裂压力是指某一深度地层发生破碎和裂缝时所能承受的压力。第一部分井控的基本概念井底压力：所有作用在井底的压力（地面和井内各种压力）总和，就是井底压力。（1）静止状态，井底压力=环形空间静液压力（2）正常循环时，井底压力=环形空间静液压力+环形空间压力损失。（3）用旋转防喷器循环钻井液时，井底压力=环形空间静液压力+环形空间压力损失+旋转防喷器的回压（4）循环出气涌时，井底压力=环形空间静液压力+环形空间压力损失+节流器压力（5）起钻时，井底压力=环空静液压力+抽吸压力（6）下钻时，井底压力=环空静液压力+激动压力（7）空井时，井底压力=环空静液压力（8）关井时，井底压力=环空静液压力+井口回压+气侵附加压力第一部分井控的基本概念压差：压差是井底压力和地层压力之间的差值。如果井底压力大于地层压力，其压差为正，反之其值为负。正值的压差通常称为超平衡，负值的压差称为欠平衡。压力损失：在压力的推动下循环液被泵入循环系统。经地面管汇，沿管柱向下，到达井底后沿环形空间上返，当液体返至地面进入回收罐时，处于大气压的情况下，表压为零，数十兆帕的压力损失到循环系统中。激动压力和抽吸压力：抽吸压力发生在井内起管柱时，管柱下端因上升而空出来的井眼空间，以及作业液因粘滞性附于管柱上，随管柱上行而空出来的空间将由其上面的作业液充填，引起作业液向下流动。这部份作业液在流动时受到流动阻力，其结果是降低有效的井底压力。钻头泥包和大直径管柱时，会产生很大的抽吸压力。激动压力产生于下管柱时，因为管具下行，挤出该处的作业液，作业液流动受到的阻力，便是激动压力，其结果是增大有效井底压力。泵压：泵压是克服井内循环系统中磨擦损失所需的压力。液压：液压用于驱动大多数的防喷设备，包括防喷器，不在井内。1.6井的分类：1、依据井的作用来分采油井（简称油井）：为开采地下油层中的原油而钻的井。主要用于采油。由于采油方式不同，又分为自喷井和抽油井。采气井（气）：指专为开采地下储气层中的天然气而钻的井。注水井（水井）：在注水开发的油田上，为向油层注水补充能量而钻的井。注水井在油田开发中虽然不能直接采出原油，但对保持油层压力起着重要的作用。注气井：在注气开发的油田上，为向油层注气补充能量而钻的井。除特殊需要外，一般不专门打注气井，而是把注水井或采油井改为注气井。一向井内注氮气。氮气的性能稳定，相对价格较低。水源井：为给注水井、油田工业用水和民用水提供充足水源而钻的井。一般在位于油田边缘、储量丰富的浅水层钻井。观察井和实验井：指在油田开发过程中，为了解油层动态，油、气、水运动规律和变化情况而钻的井。这类井既是观察井、实验井又是生产井。调整井：指在油田开发过程中，为调整开发方案而钻的井。2、依据井的深度不同来分：一般分为浅井、中深井、深井和超深井四种。当前，世界上还没有一个按照井的深度分类的统一标准。我国有关修井作业专业会议及部门的一致看法是：井深500米～1000米为浅井；1000米～2500米为中深井；2500米～4000米为深井；4000以上的井为超深井。第一部分井控的基本概念第二部分井喷的处理与预防现场井控工作是预防为主，制喷为辅。即井控工作立足一级，做好二级，杜绝三级。一级井控是处理好井筒内的系统压力，防止井喷条件的形成。二级井控做为应急的措施，是防止事故发生和阻止事故扩大的重要工作。为此培训的重点内容在二级井控。二级井控的工作内容：及时发现溢流，果断迅速关井，采用正确方法压井，恢复井内压力平衡。（1）井控意识不强，思想麻痹，违章操作。（2）地层压力掌握不准，设计钻井、修井液密度偏低。（3）起钻产生抽吸压力，造成诱喷。（要求钻开油气层起钻前进行短起下钻校对溢流的产生）。（4）钻井液柱高度下降。（要求每起三柱钻杆或一柱钻铤向井内灌满一次钻井液）。（5）钻井液密度下降。原因：油气侵入井内；处理事故向井内注原油或解卡剂；向井内混油降低磨阻。（6）对浅气层的影响缺乏认识，井身结构不合理。第二部分井喷的处理与预防2.1井喷失控的原因及危害2.1.1、井喷失控的原因（7）井控设备的安装及试压不符合有关要求或在质量上有问题，在发生井喷后关不严、承受的压力不够造成井控装置失效。（8）空井时间过长，无人观察井口。（9）钻遇漏失层段发生井漏未能及时处理或处理措施不当。（10）相邻注水井不停注或未减压。（11）地质设计未能提供准确的地层孔隙压力资料。（12）发现溢流后处理措施不当。比如，有的井发现溢流后不是及时正确地关井，而是继续循环观察，致使气侵段钻井液或气柱迅速上移，再想关井，为时已晚。第二部分井喷的处理与预防井喷失控是钻井、井下作业、试油、测井施工中性质最严重的事故，具体有以下几方面危害:（1）井喷失控极容易引起火灾，影响千家万户的生命安全，造成环境污染，影响农田水利、渔场、牧场、林场的建设；（2）伤害油气层，严重破坏地下的油气资源，影响最终采收率；（3）极易造成机械设备毁坏、人员伤亡和油气井报废，带来巨大的经济损失；（4）使正在作业的井事故复杂化；（5）打乱全面的正常工作秩序，影响全局正常生产；（6）涉及面广，社会负面影响较大。井喷失控虽然列举了较直接的六个方面，但间接的影响很大，实在是百害而无一利，因此在井下作业施工中要严格按操作面积进行施工，重视井控工作，不可因小而失大，避免井喷现象的发生。第二部分井喷的处理与预防2.2.2井喷失控的危害1、提高井控意识（设备安装意识、设备调试与试压意识、油气资源保护意识、井控培训意识、责任意识）2、各级管理者必须高度重视井控工作。井控工作主要内容：井控设计，井控设备，钻开油气层前的准备工作，钻开油气层和井控工作，井喷失控的处理，防火、防硫化氢的安全措施，井控培训。3、认真对待浅气层钻修井井井控工作。既注意高压油气井防喷，又要注意中低压油气井防喷。4、搞好井控工作，必须全面系统地抓好五个环节，必须紧紧抓住思想重视、措施正确、严格管理、技术培训和装备配套五个环节第二部分井喷的处理与预防2.2井喷的预防井喷的预防需要从人们的意识上和井控工作具体实施上进行落实。采取重点是以预防井喷为主，制喷为辅的工作思路搞好井控工作。5、井控工作要各部门密切配合，常抓不懈6、严格执行