淺層氣鉆井講義

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1、...淺層氣鉆井渤海石油實(shí)業(yè)公司一、淺層氣危害與典型后果11.淺層氣定義12.淺層氣危害13.淺層氣井涌與井噴原因24.淺層氣井噴的典型后果2二、國內(nèi)外研究結(jié)論6三、淺層氣鉆井71.淺層氣井涌/井噴常規(guī)處理技術(shù)及其評述72.淺層氣鉆井中的幾個問題93.淺層氣區(qū)安全鉆進(jìn)10四、淺層氣區(qū)安全鉆井總結(jié)13......一、淺層氣危害與典型后果1.淺層氣定義淺層氣指在淺地層（即從早期鉆穿的表層土至導(dǎo)管/表層套管的下入深度）遇到的氣，該地層的破裂壓力梯度低，不能用普通的關(guān)井技術(shù)來控制井涌。另一種常見的淺層氣井噴，出現(xiàn)在導(dǎo)管或表層套管下的裸眼部分，或在表層套管

2、外面(原因是氣竄通過水泥而引起)。2.淺層氣危害淺層氣屬于典型的高壓、小體積、位于淺層的氣體儲層。存在快速沉積的地區(qū)，通常會鉆遇淺層氣。因?yàn)闇\海有的沉積層沉積速度很快，地層壓力來不及釋放。這可以用于解釋海灣地區(qū)及世界其它大陸架地區(qū)經(jīng)常發(fā)生淺層氣井噴的原因。鉆井權(quán)威和井控專家們宣稱，在所有井控問題中處理淺層氣井噴最為困難。淺層氣會造成非常危險(xiǎn)的情況，因?yàn)椋簂這些小儲氣層是很局部的，且難于預(yù)測，經(jīng)常是突然出現(xiàn)的。l淺層氣的壓力能夠很快釋放，一旦井噴，即使流量小也可以使所有泥漿噴出。l警報(bào)信號的反應(yīng)時(shí)間短促，特別危險(xiǎn)的是在起鉆過程中向井眼內(nèi)灌泥漿時(shí)。l

3、淺層存在著蹩裂地層和起火的危險(xiǎn)。淺層氣存在的地層一般屬于薄弱地層，壓力稍大就可能造成井漏。l防噴設(shè)備少。通常為了防止蹩裂地層，鉆井時(shí)只使用分流器。分流器只能疏導(dǎo)井噴，而不能壓住井噴。1971~1991年，在美國大陸架共鉆進(jìn)21436口井，開發(fā)井占62.6%。作業(yè)中共發(fā)生87次井噴事故。11次井噴導(dǎo)致了災(zāi)難性事故，大部分歸咎于淺層氣井噴。58口井是在鉆至1500m前所發(fā)生的，這些都是由于淺層氣的高壓、未被檢測出或控制不當(dāng)所造成。46次井噴是在探井中，可能歸咎于地質(zhì)信息和鉆井?dāng)?shù)據(jù)的缺乏。開發(fā)井鉆井時(shí)井噴率較低，但大部分都是與淺層氣有關(guān)。盡管在開發(fā)井鉆

4、井階段已經(jīng)有更詳細(xì)的地質(zhì)數(shù)據(jù)，但是在37口開發(fā)井井噴事故中的25口井是由于淺層氣所造成。這一井噴率更進(jìn)一步說明了淺層氣井噴的危害。到1987年11月為止，在挪威大陸架鉆進(jìn)的567口探井和評價(jià)井中有155口井中遇到了淺層氣。由于淺層氣緣故，許多井發(fā)生了井涌，7口井發(fā)生了嚴(yán)重井噴。......1985年10月6日晚在挪威Haltenbanben的6407/6區(qū)塊的一座半潛式鉆井平臺發(fā)生了淺層氣井噴，井噴發(fā)生在12-1/4”領(lǐng)眼鉆進(jìn)過程中。該井安裝了海洋隔水管。由于氣體流量很大、固相很多導(dǎo)致分流器系統(tǒng)和隔水管失效，氣體涌向鉆井平臺并著火。結(jié)果爆炸與大火

5、引起了巨大的災(zāi)難，平臺很快損毀，死1人。對該井噴的調(diào)研表明對分流器系統(tǒng)需要作很大的改進(jìn)。3.淺層氣井涌與井噴原因井涌/井噴發(fā)生必須滿足兩個條件：l井內(nèi)壓力小于地層孔隙壓力；l發(fā)生井涌/井噴地層的滲透率必須足夠高，允許流體流入井眼。鉆井液的液柱壓力是保證井控的主要方法。在常規(guī)鉆井作業(yè)中，設(shè)計(jì)泥漿密度總是略大于預(yù)期的地層壓力。即使設(shè)計(jì)泥漿密度合適,如果：(1)井眼內(nèi)未充滿泥漿（起鉆沒及時(shí)灌泥漿）；(2)起鉆時(shí)抽吸；(3)泥漿密度沒維護(hù)好；(4)循環(huán)漏失；(5)鉆遇充氣或高壓地層等都可能造成井涌/井噴。18161623104美國大陸架1971～1991

6、年淺層氣井噴原因與持續(xù)時(shí)間4.淺層氣井噴的典型后果淺層氣井噴的結(jié)果可以分類如下：橋堵；分流系統(tǒng)失效；套管外竄流；造成地表處的碗形塌陷；船只和平臺損失等。......(1)橋堵當(dāng)井筒向裸眼內(nèi)坍塌，或套管外環(huán)隙井噴時(shí)地層塌向套管，都稱為橋堵。形成橋堵有兩種現(xiàn)象：l井噴使得地層壓力降低，壓力降低導(dǎo)致巖層不穩(wěn)定，從而坍塌或形成橋堵。l高速的流體把巖塊帶進(jìn)井筒，在水平方向上沖蝕噴發(fā)層，直至上面的地層由于結(jié)構(gòu)失穩(wěn)而坍塌。1988年一口井發(fā)生淺層氣井噴，碎塊被噴出井外，而使井深增加了4.5m。據(jù)稱井筒已經(jīng)擴(kuò)大為球形，水平方向的半徑約等于增加的井深。1985年我

7、國南海的一口井井噴，井徑從17-1/2”擴(kuò)大到5米。如果一口井發(fā)生淺層氣井噴，在1-2天內(nèi)沒有形成橋堵，那么該井可能會繼續(xù)噴一段時(shí)間，如幾個星期或幾個月，有些井甚至?xí)娚蠋啄辍?2)分流系統(tǒng)的失效出現(xiàn)分流系統(tǒng)失效在淺層氣井噴中非常頻繁。所以應(yīng)急計(jì)劃應(yīng)根據(jù)它們可能失效而作好準(zhǔn)備，而不應(yīng)期望它們能夠正常地發(fā)揮作用。公開的統(tǒng)計(jì)表明，使用分流系統(tǒng)時(shí)，失效的概率為50-70%。1971～1991年美國大陸架地區(qū)分流器的使用與失效分布當(dāng)前許多作業(yè)者和承包商把分流系統(tǒng)主要用作為人員撤離提供充分的時(shí)間。他們不打算把人員留在鉆井裝置上來控制淺層氣的井噴。.....

8、.分流系統(tǒng)失效的原因：1)沖蝕：沖蝕程度主要依賴流體的速度、所含固體的磨蝕性，以及固體對系統(tǒng)部件的沖擊角度。降低上述因素中的一個或幾個，