井噴中鉆井液技術的預防和處理措施

張 星，安亞濤

（河北省煤田地質局第二地質隊，河北 邢臺 054000）

井噴事故是一種惡性的鉆井事故，一旦發生往往產生嚴重后果，不僅造成巨大財產損失，噴出的有毒氣體會快速擴散到空氣中，對周邊區域的人身安全造成嚴重的威脅。提前預防、有井噴的征兆盡快有效處理顯得尤為關鍵。

1 井噴發生的原因

在鉆探過程中，鉆井液對孔底產生的靜壓力（以下簡稱孔底壓力）小于地層壓力是導致井噴發生的最根本原因。孔底壓力的變化受到多方面因素的影響：

（1）鉆井液密度偏低。在異常的高壓地層中，由于沒有準確掌握地層壓力，設計和實際使用的鉆井液密度偏低，鉆井液形成的液柱壓力小于地層壓力，造成溢流或者井噴；另一個造成鉆井液密度降低原因是：地層中的流體或者氣體進入到鉆井液中，如果在鉆探施工過程中鉆井液密度降低的現象沒有及時的發現或者沒有得到有效的處理，將受侵污的鉆井液再循環至井內，地層流體的侵入就會更加嚴重，鉆井液密度則進一步下降，形成惡性循環，最后可能導致井噴。

（2）由于孔內鉆井液柱高度下降，產生的孔底壓力小于地層壓力。引起上述現象的主要有：起鉆時灌入的鉆井液量不夠；鉆探過程中發生井漏且孔內鉆井液無法得到有效的補充漏失。

（3）在上提鉆具時，由于上提速度過快，孔內產生抽汲壓力使孔底壓力迅速減小，進而引發井噴。根據相關資料顯示，25%以上的井噴事故是由起鉆時產生的抽汲壓力引起的。

2 井噴發生的征兆

（1）從鉆井液總體積方面看，在鉆探施工過程中，地面鉆井液總體積增多，停止循環后鉆井液仍從井口返出；在上提鉆具時孔內罐入的鉆井液的體積要小于上提鉆具的體積；在下放鉆具時下入的鉆具體積大于返出鉆井液的體積。

（2）從鉆井液性能方面看，當鉆遇油氣水層時，機械鉆速突然升高或出現放空現象，鉆井液中出現油氣顯示，鉆屑中發現油砂或水砂，氣測值增大或氯離子含量增大。在鉆遇到含油含氣的地層時，由于鉆井液受到污染導致密度下降，而鉆井液的溫度和粘度會有所升高；當鉆遇到含石鹽地層時，鉆井液的密度、濾失量和氯離子含量增大，pH值下降，切力和粘度在增至一定高度后再下降；當鉆遇含水地層時，密度、切力和粘度等均下降。

3 預防井噴的鉆井液技術措施

3.1 鉆井液體積方面

在鉆遇漏失地層時，地面要儲備一定量的鉆井液，防止因孔內鉆井液減少而引起孔底壓力減小；凡是地層中含有高壓油、氣、水層的鉆探工程，都應儲備與孔內鉆井液體積相同且高于孔內鉆井液密度的加重鉆井液；當鉆遇油、氣、水層后，要實時監測地面循環系統中鉆井液的數量；上提鉆具時，關注孔內液面，每上提3根～5根鉆具需要灌滿孔一次；下放鉆具時，觀測地面鉆井液的溢出量并記錄。

3.2 鉆井液性能方面

鉆井液的密度是影響孔底壓力的一個重要因素，在施工前要充分的掌握附近區域的地質條件以及鉆探等前期資料，設計的鉆井液密度要略高于地層壓力，大于坍塌壓力，并且小于漏失壓力和地層破裂壓力。在油層或水層鉆進時，鉆井液密度需要增加安全附加值，一般為0.05g/cm3～0.10g/cm3，在氣層鉆進時則應增加0.07g/cm3～0.15g/cm3。對于參數井應依據隨鉆地層壓力監測的實際情況，及時調整鉆井液密度，始終保持孔內液柱壓力高于鉆遇井段的最高地層孔隙壓力[2]。

在將鉆井液密度調整到設計要求后，為了提高終切力的良好心內，在不影響鉆進速度或者孔內安全的前提下，盡可能的降低鉆井液的粘度與切力，防止在上提鉆具產生抽吸壓力，防止在下放鉆具過程中的產生激動壓力。

當鉆遇高壓油氣地層時，一定要及時監測鉆井液的密度，如有氣侵現象應立即開啟除氣器，并使用配合使用消泡劑及時恢復鉆井液密度，防止因鉆井液會受到氣體的侵入而造成鉆井液密度下降。

4 處理井噴過程中對壓井液的要求

溢流是井噴征兆的第一信號。因而一旦發現溢流，必須立即關閉防噴器，用一定密度的加重鉆井液進行壓井，以迅速恢復液拄壓力，重新建立壓力平衡，制止溢流。正確選用壓井液是縮短處理溢流、井噴的時間，防止處理過程中再出現井漏、卡鉆等井下復雜情況與事故的重要技術措施之一。

4.1 壓井液密度的確定

壓井鉆井液的密度可由下式求得：

ρm-鉆井液原密度，g/cm3；ρm1-壓井液密度，g/cm3；?p-壓井液密度增加量，g/cm3；pd-溢流時循環壓力，MPa；H-垂直井深,m；ρc-附加的安全密度增量，g/cm3。其中②式中c一般取值原則是：油、水層0.05g/cm3～0.10g/cm3，氣層為0.07g/cm3～0.15g/cm3。

4.2 壓井液的類型、配方及性能

壓井液應使用與原鉆井液相同的配方和類型，對其性能的要求也應與原鉆井液相似，防止鉆井液性能變化過快而形成其他事故。壓井液需具備具以下的性能：較低的粘度，適當的切力，低含砂量，低濾失量，較小的泥餅摩擦系數等，并且壓井液24h的穩定性應小于0.05g/cm3，防止壓差卡鉆。

4.3 壓井用加重鉆井液的量及配制要求

壓井用的加重鉆井液的體積要求：一般為包括孔內、地面和泥漿罐等所有循環系統總體積之和的1.5倍～2倍。配置要求：在加重原鉆機液時，需要將重晶石均勻的加入鉆進液中，防止鉆井液加重不均勻；在循環加重壓井作業時，應使用加重撬，均勻穩定的加入加重材料，一般鉆井液每循環一周密度增量應控制在0.050g/cm3～0.10g/cm3。

井噴事故往往會造成巨大的損失，但是通過我們分析，可以提前做出預防，避免事故發生。每個鉆探施工隊伍都應該掌握基本的井噴知識，以備不時之需。