鉆井井控教材

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1、鉆井井控培訓(xùn)教材自二十世紀(jì)初開(kāi)始，由于鉆井技術(shù)的不斷成熟，世界石油、天然氣勘探開(kāi)發(fā)活動(dòng)日益活躍，勘探領(lǐng)域從陸上到海上，從淺部地層到深部地層，從老區(qū)到新區(qū)迅速延伸。在這個(gè)鉆井?dāng)?shù)量不斷增加，勘探領(lǐng)域逐漸擴(kuò)大的過(guò)程中，井噴失控日益成為威脅鉆井安全的關(guān)鍵因素。世界上第一例公開(kāi)報(bào)道的井噴失控發(fā)生在1901年1月10日，美國(guó)德克薩斯州東南部的博蒙特，一口油井在起鉆過(guò)程中發(fā)生井噴，巨大的壓力把井內(nèi)還未起出的700英尺鉆具沖出井口，油氣柱噴高達(dá)100英尺，最終噴出原油50萬(wàn)桶并引發(fā)著火。我國(guó)解放后發(fā)生的比較嚴(yán)重的天然氣井的井噴失控是在1957年2月2日，重慶

2、巴9井，起鉆未灌鉆井液引發(fā)強(qiáng)烈井噴，井內(nèi)216m鉆具全部沖出，與井架撞擊著火，火焰高達(dá)120余米，先后經(jīng)過(guò)3次空中爆炸才將大火撲滅。實(shí)踐證明，單純靠經(jīng)驗(yàn)來(lái)處理井控問(wèn)題已無(wú)法避免和減少因井噴和井噴失控造成的巨大損失。因此，油氣井的壓力控制引起人們的極大關(guān)注，隨著現(xiàn)代鉆井工藝技術(shù)的不斷發(fā)展，逐漸形成了較系統(tǒng)的井控理論和壓力控制技術(shù)。返回井控，就是采用一定的方法平衡地層孔隙壓力，即油氣井的壓力控制。在鉆井過(guò)程中，通過(guò)維持足夠的井筒內(nèi)的壓力以平衡或控制地層壓力，防止地層流體進(jìn)入井內(nèi)，保證鉆井作業(yè)安全順利地實(shí)施。井控技術(shù)一次井控是井內(nèi)采用適當(dāng)?shù)你@井液密

3、度來(lái)控制地層孔隙壓力，使得沒(méi)有地層流體進(jìn)入井內(nèi)，溢流量為零。返回二次井控井內(nèi)使用的鉆井液密度不能平衡地層壓力，地層流體流入井內(nèi)，地面出現(xiàn)溢流，這時(shí)要依靠地面設(shè)備和適當(dāng)?shù)木丶夹g(shù)來(lái)處理和排除地層流體的侵入，使井重新恢復(fù)壓力平衡。返回三次井控是指二次井控失敗，溢流量持續(xù)增大，發(fā)生了地面或地下井噴，且失去了控制。這時(shí)要使用適當(dāng)?shù)募夹g(shù)和設(shè)備重新恢復(fù)對(duì)井的控制，達(dá)到一次井控狀態(tài)。井侵當(dāng)?shù)貙涌紫秹毫Υ笥诰讐毫r(shí)，地層孔隙中的流體（油、氣、水）將侵入井內(nèi)，通常稱之為井侵。井口返出的鉆井液量大于泵入量，或停泵后井口鉆井液自動(dòng)外溢，這種現(xiàn)象稱之為溢流。溢流返

4、回圖2-5井內(nèi)循環(huán)壓力損失溢流進(jìn)一步發(fā)展，鉆井液涌出井口的現(xiàn)象稱之為井涌。井涌返回1）決定溢流嚴(yán)重程度的主要因素（1）地層允許流體流動(dòng)的條件地層的滲透率、孔隙度以及裂縫的大小和連通情況是決定地層流體流動(dòng)條件好壞的主要因素。地層的滲透率說(shuō)明地層流體的流動(dòng)能力；地層的孔隙度及裂縫大小表明地層容納流體的空間的量。高滲透率和孔隙度或裂縫大，連通好的地層發(fā)生嚴(yán)重溢流的可能性比較大。3、與溢流有關(guān)的概念（2）鉆井液液柱壓力與地層壓力的差值若鉆井液液柱壓力比地層壓力小得很多，就存在較大的負(fù)壓差。這種負(fù)壓差，再遇到高滲透率、高孔隙度或裂縫大、連通好的地層，就

5、可能發(fā)生嚴(yán)重溢流。2）溢流的分類(lèi)（1）根據(jù)流入井筒的地層流體種類(lèi)分，常見(jiàn)的溢流流體有：天然氣、石油、鹽水、硫化氫、二氧化碳。若氣體進(jìn)入井內(nèi)，就稱為氣體溢流，若是2m3氣體進(jìn)入井內(nèi)，則稱2m3氣體溢流。（2）根據(jù)井控技術(shù)要求，排除溢流所需的鉆井液密度增量來(lái)分，如排除溢流所需的鉆井液密度增量為0.1g/cm3，則稱為0.1g/cm3的溢流。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，1949～1988年間，我國(guó)累計(jì)發(fā)生井噴失控230口，其中井噴失控后又著火的井78口，占井噴失控井的34%，因井噴失控著火和井噴后地層塌陷損壞鉆機(jī)59臺(tái)。其中1978～1988年的11年間發(fā)生井噴

6、失控井133口，因井噴失控導(dǎo)致死亡5人，傷41人。1994年～2004年發(fā)生16次嚴(yán)重井噴失控事故，尤其是羅家16H井，因噴出大量H2S氣體造成附近居民大量傷亡和轉(zhuǎn)移，在社會(huì)上造成了嚴(yán)重影響。綜觀各油氣田發(fā)生井噴失控的實(shí)例，分析井噴失控的直接原因，大致可歸納為以下幾個(gè)方面。1、地質(zhì)設(shè)計(jì)與工程設(shè)計(jì)缺陷。1）地質(zhì)設(shè)計(jì)缺陷（1）地質(zhì)設(shè)計(jì)未提供三個(gè)壓力剖面，特別是準(zhǔn)確的地層壓力資料。（2）地質(zhì)設(shè)計(jì)未提供施工井周邊注水井的壓力、注水量等資料。（3）地質(zhì)設(shè)計(jì)未提示施工井所在區(qū)塊（地區(qū)）淺氣層和過(guò)去所鉆井發(fā)生井噴事故的資料。（4）地質(zhì)設(shè)計(jì)未提供施工井周邊的

7、情況，居民、道路、河流等資料。2）工程設(shè)計(jì)缺陷（1）井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理。表層套管下的深度不夠，當(dāng)鉆遇異常壓力地層關(guān)井時(shí)，在表層套管鞋處蹩漏，鉆井液竄至地表，無(wú)法實(shí)施有效關(guān)井；有的井設(shè)計(jì)不下技套，長(zhǎng)裸眼鉆進(jìn)，同一裸眼段同時(shí)存在漏、噴層，更增加了井控工作的難度。（2）鉆井液密度設(shè)計(jì)不合適。（3）防噴裝置設(shè)計(jì)不合適。防噴裝置的壓力等級(jí)要與地層壓力相匹配；在深井、高壓井、高含硫井等復(fù)雜井要配備環(huán)形防噴器、單閘板防噴器和雙閘板防噴器，并要配備剪切閘板；儲(chǔ)能器的控制能力要與井口防噴器相匹配；內(nèi)防噴工具、井控管匯、輔助井控裝備的選擇與安裝不合適等。（4）加

8、重料儲(chǔ)備及加重能力不能滿足井控要求。（5）井控技術(shù)措施針對(duì)性、可操作性差。2、井控裝置安裝、使用及維護(hù)不符合要求。1）井口不安裝防噴器。井口不安裝防噴器主要是認(rèn)識(shí)上