氣體鉆井井控安全控制策略

武春杰

摘? ?要：為了提升氣體鉆井的安全，文章結(jié)合實(shí)際，對(duì)氣體鉆井井控安全控制策略要點(diǎn)進(jìn)行研究。先是對(duì)氣體鉆井技術(shù)工藝分析，其次在闡述氣體鉆井作業(yè)中的風(fēng)險(xiǎn)因素的同時(shí)，對(duì)相關(guān)的安全控制方案探究，希望論述后，可以給此類工程提供幫助。

關(guān)鍵詞：氣體鉆井;井控;安全控制;策略

氣體鉆井技術(shù)是通過氣體作為循環(huán)和攜砂介質(zhì)來(lái)進(jìn)行鉆井施工的方式，通過氣體來(lái)取代傳統(tǒng)的液體介質(zhì)形式，可以有效地減小井底的運(yùn)行壓力，并且能夠減少井底壓持反應(yīng)，使得破巖效率得到提升，更好地處理漏失復(fù)雜地層的鉆井難題，整體成本比較低。

1? ? 氣體鉆井技術(shù)工藝概述

氣體鉆井技術(shù)主要是在鉆井施工環(huán)節(jié)中利用天然氣、空氣、氮?dú)狻⑽矚獾妊h(huán)介質(zhì)，以使鉆井順利進(jìn)行。在鉆進(jìn)使用階段，鉆井機(jī)的內(nèi)部壓縮機(jī)會(huì)直接從自然環(huán)境中吸入大量的空氣，然后利用增壓和冷凝析水后直接進(jìn)入到立管中，經(jīng)過鉆頭再利用環(huán)空返回到井口位置，然后利用螺旋控制頭導(dǎo)向到排砂管內(nèi)，最終直接進(jìn)入到巖屑池內(nèi)。

2? ? 氣體鉆井作業(yè)中的風(fēng)險(xiǎn)因素

2.1? 井控風(fēng)險(xiǎn)

井筒中沒有設(shè)置鉆井液，遇到高壓、高產(chǎn)油氣層的情況，地層中的油氣會(huì)直接通過設(shè)備傳輸?shù)骄诜祷氐降孛嫔?，整個(gè)操作環(huán)節(jié)的效率較快，且壓力非常高，井控風(fēng)險(xiǎn)非常高。如果旋轉(zhuǎn)防噴器、排砂管的壓力性能比較差，會(huì)導(dǎo)致井口控制能力不足。氣體鉆井井口不進(jìn)行控壓處理，鉆進(jìn)環(huán)節(jié)中遇到高壓氣層時(shí)，就會(huì)存在無(wú)阻旋噴狀態(tài)，嚴(yán)重者會(huì)直接損壞防噴器、排砂管線結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致排砂管開裂、控制頭膠芯刺漏的情況。

2.2? 有毒氣體泄漏

氣體鉆井技術(shù)施工環(huán)節(jié)，井筒氣柱壓力相對(duì)比較低，只要是鉆頭遇到有毒害的氣體層時(shí)，會(huì)直接將毒害氣體引出。如果鉆井的井身深度為3 000 m，鉆頭在鉆進(jìn)到毒害氣體地層時(shí)的2～3 min之后就能夠直接傳輸?shù)骄谖恢蒙稀６z芯也是極易發(fā)生損壞的結(jié)構(gòu)部件，在應(yīng)用了一定的時(shí)間之后就會(huì)導(dǎo)致泄漏問題的發(fā)生。排砂管線口、取樣口位置都會(huì)發(fā)生毒氣體泄漏問題。這些毒氣體的釋放會(huì)嚴(yán)重的威脅現(xiàn)場(chǎng)施工人員的生命安全，甚至?xí)l(fā)嚴(yán)重的事故。

2.3? 排砂管斷裂

（1）鉆頭在鉆進(jìn)到微出水層的位置上，巖屑的濕潤(rùn)度會(huì)比較大，返出的巖屑會(huì)在T型彎頭的拐彎位置上存在嚴(yán)重的堆積問題，排砂通道就會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的堵塞問題，導(dǎo)致排泄能力變差，導(dǎo)致管內(nèi)壓力的增大而出現(xiàn)斷裂的問題。（2）深井鉆井施工環(huán)節(jié)，在重新形成的壓力循環(huán)過程中會(huì)導(dǎo)致比較大的壓力，流體穩(wěn)定性差而導(dǎo)致返出排砂管道造成不規(guī)則的沖擊影響，此時(shí)的排砂管會(huì)存在劇烈的振動(dòng)問題，排砂管的焊接點(diǎn)等薄弱部位會(huì)導(dǎo)致斷裂的問題。（3）氮?dú)忏@井施工環(huán)節(jié)，只要是遇到高壓裂縫性氣藏的形式，天然氣和氮?dú)鈺?huì)因?yàn)閿y帶高速巖屑給排砂管造成比較大的沖擊影響，最終導(dǎo)致爆裂。

2.4? 井下燃爆

造成井下燃爆的因素包括：（1）鉆頭遇到地層出氣孔，氧氣含量會(huì)比較高，在達(dá)到甲烷的爆炸點(diǎn)之后，因鉆具的影響會(huì)產(chǎn)生火花，進(jìn)而導(dǎo)致井下燃爆事故發(fā)生。（2）鉆頭遇到地層微量出氣，環(huán)空結(jié)構(gòu)的不通暢，在封閉的條件下會(huì)逐步地達(dá)到爆炸的極限，并且在處理環(huán)節(jié)存在壓力積累的情況，最終造成了井下燃爆事故。井下燃爆事故發(fā)生之后，會(huì)出現(xiàn)井壁崩塌、燒毀鉆具、套管燃燒等，使得井控工作無(wú)法順利進(jìn)行。

3? ? 氣體鉆井井控安全控制措施

3.1? 井控風(fēng)險(xiǎn)控制措施

氣體鉆井自身也就會(huì)出現(xiàn)井控的風(fēng)險(xiǎn)，但是其可控的。

首先，在開始鉆進(jìn)前，應(yīng)該先深入地了解勘探現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，其中包含壓力參數(shù)、油井產(chǎn)量、底層氣體類型等方面。其次，要根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的井控設(shè)備，為了能夠避免風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生，總控設(shè)備應(yīng)該設(shè)置一鍵關(guān)井的按鍵。最后要制定出切實(shí)可行的井控風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)急預(yù)案，然后根據(jù)預(yù)案標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行演練。

3.2? 有毒氣體風(fēng)險(xiǎn)控制措施

（1）毒害氣體發(fā)生泄漏的位置上需要設(shè)置硫化氫檢測(cè)裝置。

（2）需要使用綜合錄井、流體檢測(cè)儀等設(shè)備來(lái)全面監(jiān)測(cè)返出液體。

（3）鉆進(jìn)施工前如果發(fā)現(xiàn)膠芯、管線等存在損壞的問題，要立即更換。

（4）根據(jù)需要設(shè)置防爆風(fēng)扇，確保毒害液體集中返出。

（5）排砂管線出口位置上需要設(shè)置硫化氫、可燃?xì)怏w監(jiān)測(cè)儀器，同時(shí)需要將排砂管線布置在下風(fēng)口上，如果發(fā)現(xiàn)存在毒害氣體，需要立即進(jìn)行控制。

3.3? 排砂管爆裂控制措施

（1）隨時(shí)監(jiān)測(cè)地層的出水情況，按照巖屑返出狀態(tài)、立壓狀況、扭矩狀態(tài)等確定排砂管線是否存在堵塞的問題。如果發(fā)生堵塞，應(yīng)該立即進(jìn)行處理。

（2）隨時(shí)監(jiān)測(cè)地層出氣狀態(tài)，根據(jù)各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)來(lái)判定是否遇到強(qiáng)烈油氣層，如果存在，需要立即關(guān)井。

3.4? 井下燃燒風(fēng)險(xiǎn)控制

在正常的鉆井施工環(huán)節(jié)，要隨時(shí)監(jiān)控可燃?xì)怏w，利用先進(jìn)儀器測(cè)定氣體的密度、返出壓力等參數(shù)。如果發(fā)現(xiàn)存在密度較高的可燃?xì)怏w，需要立即停止施工，防止設(shè)備沖擊產(chǎn)生火花而導(dǎo)致事故的發(fā)送。確?，F(xiàn)場(chǎng)的空氣通暢性，如果存在不通暢的問題要立即停止施工。只要存在發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)，就要立即停止注氣。

4? ? 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，鉆井施工環(huán)節(jié)極易存在很多的危害問題，這就需要深入地研究鉆井工藝流程，嚴(yán)格控制風(fēng)險(xiǎn)問題，制定出切實(shí)可行的應(yīng)急預(yù)案，將風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生率降到最低，確保鉆井施工的安全性，給社會(huì)輸送更多的合格能源。

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