井控技術在鉆井中的應用

摘要：如何在現有的設備和數量的基礎上盡量滿足鉆井生產和井控安全，其成敗取決于多個可控制因素與不可控因素。文章結合井隊鉆井實際情況，合理科學地配套使用設備，采取及時有效的井控技術實施關井壓井，既可以提高井控安全系數，又可以避免鉆井生產事故。

關鍵詞：井控裝置；鉆井井控技術；井控事故；安全系數

中圖分類號：TE249文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2012）03-0067-03

如何在現有的設備和數量的基礎上盡量滿足鉆井生產和井控安全，其成敗取決于多個可控制因素與不可控因素。如何優化可控因素，使鉆井施工安全、順利的達到預期的效果，合理的地層壓力設計和安全可靠的井口控制措施與技術是關鍵。針對井控設備、井控技術的研究及成果層出不窮，井控的重要性也真正地深入人心，但關鍵在于鉆井施工中的執行與應用。

一、井噴失控的原因

綜觀各油田發生井噴失控的實例，分析井噴失控的直接原因：

1．起鉆抽汲，造成誘噴。

2．起鉆不灌鉆井液或沒有灌滿。

3．不能及時準確的發現溢流。

4．發現溢流后處理措施不當。如有的井發現溢流后不是及時正確的關井，而是繼續循環觀察，致使氣侵段鉆井液或氣柱迅速上移，再關井為時已晚。

5．井口不安裝防噴器。井口不安裝防器主要是認識上的片面性：其一，片面追求節省成本，想盡量少地投入設備折舊；其二，認為地層壓力系數低，不會發生井噴，用不著安裝防噴器。

6．井控設備的安裝及試壓不合格。

7．井身結構設計不合理。表層套管下的深度不夠，技術套管下的深度又靠上，當鉆到下地層遇有異常壓力而關井時，在表層套管鞋外憋漏，鉆井液竄至井場地表，無法實施關井。

8．對淺氣層的危害性缺乏足夠的認識。認為淺氣層淺，最多幾百米深，地層壓力低，不會造成麻煩。而實際上，井越淺，平衡地層壓力的鉆井液柱壓力也越小，一旦失去平衡，淺層的油氣上竄速度很快，很短時間就能到達井口，易讓人措手不及。而且淺氣層發生井涌井噴，關上井很容易在上部淺層或表層套管鞋處憋漏。所以，淺氣層的危害性必須引起人們的重視，要從井身結構和一次控制上下工夫。

9．地質設計未能提供準確的地層壓力資料，造成使用的鉆井液密度低于地層孔隙壓力。

10．空井時間過長又無人觀察井口。空井時間過長一般都是由于起完鉆后檢修設備或是等技術措施。由于長時間空井不能循環修井液，造成井底侵入的氣體有足夠的時間向上滑脫運移。當運移到井口時已來不及下鉆，往往造成井噴失控。

11．鉆遇漏失層段發生井漏未能及時處理或處理措施不當。發生井漏以后，井內修井液柱壓力降低，當液柱壓力低于地層壓力時就會發生井侵，井涌乃至井噴。

12．相鄰注水井不停注或不減壓。由于油田經過多年的開發注水，地層壓力已不是原始的地層壓力，尤其是遇到高壓封閉區塊，壓力往往大大高于原始地層壓力。如果鄰近的注水井不停注，或是停注但不泄壓，往往造成鉆井或修井的復雜情況發生。

13．思想麻痹，違章操作。由于思想麻痹，違章操作而導致的井噴失控在這類事故中占有相當大的比例，解決這個問題主要要從嚴格管理和技術培訓兩個方面入手，做好基礎工作。

二、井噴失控的危害

1．打亂全面的正常工作秩序，影響全局生產。

2．使事故復雜化。

3．井噴失控極易引起火災和地層塌陷，影響周圍千家萬戶的生命安全，造成環境污染，影響鄰近農田，水利，漁場，牧場和林場的生產建設。

4．傷害油氣層，破壞地下油氣資源。

5．直接造成設備損壞，人員傷亡和油氣井報廢，帶來巨大的經濟損失。

6．涉及面廣，在國際、國內造成不良的社會影響。

三、鉆井井控技術

（一）一次井控

任何事情的發生都有起因、經過、結果。控制井噴等事故的發生，關鍵是做好一次井控即將事故隱患控制消滅在萌芽狀態。首先，要有合理的地層壓力設計和預告；其次，要有合理的井身結構和井口裝置設計；最后，要有鉆井工作人員的實時監測和緊密配合。從井控裝置的安裝試壓開始，到鉆井加重材料的儲備，再到施工中設備儀器的跟蹤監測和人員的井控坐崗，環環相扣，既可以提高井控安全系數，又可以避免鉆井生產事故。因此，一次井控是解決井噴失控的有效手段。

（二）井控制度的落實

嚴格執行井控九項管理制度，做好一次井控工作。結合“安全月活動”，大力開展“井控隱患治理上臺階”活動，落實“重心在基層、重點在現場、關鍵在崗位、核心在執行、根本在問責”的制度要求。針對設備保養不到位，隱患發現不及時，脫崗睡崗及違反井控管理制度的行為按照規定，逐級落實責任，做到誰安裝誰負責，誰記錄誰負責，誰值班誰負責，嚴厲獎罰制度，真正敲響警鐘，提高井控意識。

（三）井控知識培訓

始終奉行“井控無小事，責任大于天”的工作理念，通過因崗施教、現場授課、現場答疑等方式，對井控操作人員進行培訓教育，增強干部職工的標準化意識，提高井控安全操作技能。同時把加強井控實戰演練，列入職工崗位練兵、技術比武和技能競賽的考核項目中。通過請進來、送出去等多種方式，集中開展石油企業安全管理HSE知識培訓、井控操作證復審培訓、新職工取證培訓等安全培訓教育活動，做到持證上崗，人人有責。

（四）井控設備的配套、安裝、維護

每口井安裝的地面井控裝置，必須由工程設計人員按照地區地層壓力配套設計，井控車間人員到現場調試、安裝，井隊專人配合，確保配套安裝無問題。嚴格按照標準試壓，對連接法蘭、設備本體、各閘閥逐一試壓，發現隱患及時整改。技術人員從實戰演練給大家講解各封井器及節流壓井管匯的結構、安裝注意事項和操作程序，設備落實到崗到人，做好日常的檢查維護并做好記錄，在源頭上下功夫，為井隊井控工作的順利運行打下堅實的基礎。

四、井控在鉆井案例中的應用

1．林1-斜013井，構造位置：濟陽坳陷惠民凹陷林樊家斷裂鼻狀構造帶林東區塊，完鉆層位：孔店組。井身結構：一開346.1mm*231m，二開241.3mm*1154.32m，設計鉆井液密度1.15g/cm3。

鉆進至井深1057m（孔店組）發現溢流（當時鉆井液相對密度1.14g/cm3，粘度54s），立即混重鉆井液壓井，重鉆井液相對密度1.35g/cm3，粘度56s，混入量8m3，壓井過程中溢流量越來越大，準備軟關井時，發現鉆井液涌出轉盤面，涌高0.8m，涌出物為鉆井液，其相對密度1.12g/cm3，粘度52s，共溢出、涌出鉆井液2.0m3，被迫于05﹕35實施硬關井。關井后，套壓緩慢上升至3.0MPa，因裝有回壓反爾無立管壓力，套壓保持穩定。

關井期間通過平衡地層壓力計算組織重鉆井液，第一次壓井，共注入相對密度1.43g/cm3～1.45g/cm3，粘度56s鉆井液160.0m3，鉆井液進多出少，返出物為水、氣混合物，至關井，套壓1.3MPa。壓井不成功，分析是因周圍注水井壓力影響。

第二次壓井時在又關停周圍三口注水井后，通過套壓計算配置重鉆井液，第二次壓井打入密度1.39g/cm3重泥漿120m3，套壓降為0Mpa打開封井器，循環鉆井液正常，壓井成功。

2．坨76-斜18井，構造位置：濟陽坳陷東營凹陷坨勝永斷裂帶。勝北斷層下降盤坨76斷塊。完鉆層位：沙四上純上亞段。井身結構：一開444.5mm*151m，二開311.1mm*1752m，三開215.9mm*3739.95m。設計最高鉆井液密度1.55g/cm3。

井深950米（明化鎮組），鉆頭直徑311.1mm，密度1.10g/cm3，在快速鉆進的過程中，發現水涌，溢出物為清水和鉆井液，槽面上漲。邊鉆進邊加重注入1.32g/cm3重泥漿，仍有外溢，決定關井，加入密度1.37g/cm3，粘度45s重泥漿270m方，循環觀察未壓住，關井憋壓壓力2MPa。節流壓井，鉆井液提至1.48g/cm3，粘度53s，恢復正常，共涌出570方。

井深1015米，停泵后發現溢流，溢出物為清水和鉆井液，槽面上漲10cm，鉆井液相對密度1.48↘1.41，粘度53s↘40s，共加入重晶石粉：240.0t，聚合物抗鹽降濾失劑：1.0t，天然高分子抗鹽降濾失劑：2.0t，抗復合鹽水降濾失劑：2.0t，單封：3.0t，羧甲基纖維素鈉鹽：1t。鉆井液相對入口密度1.48g/cm3，粘度53s，出口密度1.46g/cm3，粘度48s。井隊采用關停周圍注水井，邊鉆進邊加重的方法，鉆井液相對密度1.49↗1.51，粘度46s↗47s，加入羧甲基纖維素鈉鹽：1t，重晶石粉：50t，停泵后溢流停止，溢流量：70.0方，溢流方式：連續溢流，溢流原因：周圍注水井未關井所至。

鉆至井深1281.00m時，發現溢流，鉆井液相對密度1.45↘1.44，粘度44s↘43s。工程決定立即停鉆，邊循環邊加重處理鉆井液至1.49g/cm3進行壓井，溢流停止。鉆至井深1293.00m時，發現溢流，鉆井液相對密度1.48↘1.46，粘度39s。邊鉆進邊循環加重處理鉆井液，共加入重晶石粉50.0t，抗鹽抗高溫防塌降濾失劑：0.1t，鉆井液稀釋劑：0.35t，燒堿：0.1t，防塌降粘降濾失劑：0.75t，鉆井液相對密度1.46↗1.48，粘度39s↗42s，溢流停止，溢流量：20.0方。鉆至井深1347.00m時，發現溢流，槽面上漲10cm，鉆井液相對密度1.48↘1.47，粘度42s↘39s。邊鉆進邊加重處理鉆井液，共加入重晶石粉60.0t，防塌降粘降濾失劑：0.325t，天然高分子降濾失劑：0.025t，聚丙烯酰胺干粉：0.025t，鉆井液相對密度1.47↗1.53，粘度39s↗41s，溢流停止，溢流量：30.0方。其原因是注水井串層，同時造成鉆井液污染，影響其性能。在連續關停注水井后恢復正常。

分析以上其原因主要是設計的鉆井液密度與實際地層壓力不符；周圍注水井壓力高，不同注水層位出現串層等導致注水井不能及時有效的停注。因此，合理的井控設備和正確的關井壓井程序為其提供了風險保障。

五、結論

鉆井施工中一次井控的實施與完善，大大提高了鉆井中的安全系數和施工速度；井控設施和井控鉆井技術的配套應用，為鉆井施工的順利運行打下了堅實的基礎；將來隨著地層壓力的實時監測技術和可變徑閘板防噴器的發明應用，將會大大提高不同井身結構下異常壓力地層的安全系數、減少勞動強度，縮短施工周期。

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作者簡介：修敏軍（1960-），男，勝利石油管理局黃河鉆井總公司鉆井四公司工程師，研究方向：鉆井技術和經營管理。

（責任編輯：趙秀娟）