【修井】大修井控及井喷失控的危害
油气物联
一、井控及其相关概念
(一)井控的的概念
井控,即井涌控制或压力控制。各种叫法本质上是相同的,都是说明要求采取一定的方法控制地层压力,基本上保持井内压力平衡,保证作业施工的顺利进行。目前井控技术已从单纯的防喷发展成为保护油气层、防止破坏资源、防止环境污染的重要保证。
人们根据井涌的规模和采取的控制方法的不同,把井控作业分为三级,即初级井控、二级井控和三级井控。
初级井控(一级井控)是依靠适当的钻(修）井液密度和技术措施使井底压力稍大于地层压力的钻(修)井过程,来控制地层压力,使得没有地层流体进入井内。井涌量为零,自然也无溢流产生。
二级井控是指由于某些原因使井底压力小于地层压力时,产生了溢流,但可以利用井口控制设备,按照一定的操作程序来控制溢流,并建立起新的井底压力平衡,恢复正常循环的过程,使之重新达到初级井控状态。
三级井控是指井喷失控后,这时使用适当的技术与设备抢险,重新恢复对井的控制的过程。这就是平常说的井喷抢险,可能需要灭火、打救援井等各种具体技术措施。一般讲,要力求使一口井经常处于初级井控状态,同时做好一切应急准备,一旦发生井涌和井喷能迅速地做出反应,加以处理,恢复正常作业。
(二)与井控有关的概念
1.井
当地层孔隙压力大于井底压力时,地层中的流体(油、气、水)将进入井内,通常称之为井侵。最常见的井侵为气侵和盐水侵。
2.溢流
当井侵发生后,井口返出的修井液的量比泵入的液量多,停泵后井口修井液自动外溢,这种现象称之为溢流。
3.井涌
溢流进一步发展,钻井液很快涌出井口,如同涌泉的现象称之为井涌。
4.井喷
地层流体(油、气、水)无控制地进入井筒,喷出地面的现象称为井喷。井喷流体自地层经井筒喷出地面的称为地上井喷,从井喷地层流入其他低压层的称为地下井喷。溢流、井涌之后,往往在很短的时间内就会发展成井喷,因此有些人认为溢流、井涌就是井喷。
5.井喷失控
井喷发生后,在井口无法用常规方法控制,而出现敞喷的现象称为井喷失控。
6.井喷失火
井喷发生后,失去控制的地层流体在地面遇到火源而着火的现象称为井喷失火。井喷失控和井喷失火是钻井和大修过程中最恶性的事故。
7.地下井喷
地层流体侵入井内后从井下流入其他地层的现象称为地下井喷。地下井喷是无法控制的,地下井喷后的流体可沿地层裂缝向上推进,从井场周围的松软地表向外喷出,遇到火源后会使井场变成一片火海。
总之,井侵、溢流、井涌、井喷、井喷失控等反映了地层压力与井底压力失去平衡以后,井底和井口所出现的各种现象及发展变化的不同严重程度。
二、井喷失控的原因及危害
据不完全统计,全国油田钻井累计发生井喷失控271口,其中井喷失控后又着火的井81口,占井喷失控井的30%。因井喷失控着火烧毁钻机和井喷后井口周围地层塌陷埋掉钻机的共61口。
(一)井喷失控原因
综观各油气田发生井喷失控的实例,分析井喷失控的直接原因,大体可归纳为以下14个方面:
（1）起钻抽汲,造成诱喷。
（2）起钻不灌修井液或没有灌满。
（3）不能及时准确地发现溢流。
（4)发现溢流后处理措施不当。比如,有的井发现溢流后不是及时正确地关井,而是继续循环观察,致使气侵段钻井液或气柱迅速上移,再想关井,为时已晚。
（5）井口不安装防喷器。井口不安装防喷器主要是认识上的片面性:其一,片面追求节省成本,想尽量少地投入设备,少占用设备折旧:其二,认为地层压力系数低,不会发生井喷,用不着安装防喷器。
（6）井控设备的安装及试压不符合《石油与天然气井下作业井控技术规定》的要求。比如:
①放喷管线、修井液回收管线、内控管线各部位的连接不是法兰或螺纹连接,而是现场低质量的焊接;
②连接管线的尺寸、壁厚、钢级不合要求;
③弯头没有使用专用的铸钢件或弯头小于90°;
④放喷管线不用水泥基墩固定,或是虽然固定了但间隔太远:放喷管线没有接出井场,管线长度不够;
⑤防喷器及节流管汇各部件没有按规定的标准试压,急用时出现问题最多是各部件的阀门:有的打不开,有的关不上,有的刺漏；
⑥防喷器不安装手动操纵杆:
⑦不安装灌修井液管线,而是把高压内控管线当作灌修井液管线使用:井口套管接箍上面的双公升高短节螺纹不规范,造成刺漏:
⑧防喷器与井口安装不正、关井时闸板推不严,造成刺漏:防喷器橡胶件老化,不能承受额定压力;
⑨控制系统储能器至防喷器的液压油管线安装不规范,漏油；
⑩储能装置控制系统摆放位置不合要求等。
（7）井身结构设计不合理。表层套管下的深度不够,技术套管下的深度又靠上,当钻到下部地层遇有异常压力而关井时,在表层套管鞋外憋漏,钻井液窜至井场地表,无法实施有效关井。
（8）对浅气层的危害性缺乏足够的认识。许多人认为浅气层浅,最多几百米深,地层压力低,不会造成麻烦。而实际上,井越浅,平衡地层压力的钻井液柱压力也越小,一旦失去平衡,浅层的油气上窜速度很快,很短时间就能到达井口,很容易让人措手不及。而且浅气层发生井涌井喷,关上井很容易在上部浅层或表层套管鞋处憋漏。所以,浅气层的危害性必须引起人们的重视,要从井身结构和一次控制上下工夫。
（9)地质设计未能提供准确的地层压力资料,造成使用的钻井液密度低于地层孔隙压力。
（10)空井时间过长,又无人观察井口。空井时间过长一般都是由于起完钻后检修设备或是等技术措施。由于长时间空井不能循环修井液,造成井底侵入的气体有足够的时间向上滑脱运移。当运移到井口时已来不及下钻,往往造成井喷失控。
（11）钻遇漏失层段发生井漏未能及时处理或处理措施不当。发生井漏以后,井内修井液液柱压力降低,当液柱压力低于地层压力时就会发生井侵、井涌乃至井喷。
(12)相邻注水井不停注或未减压。由于油田经过多年的开发注水,地层压力已不是原始的地层压力,尤其是遇到高压封闭区块,它的压力往往大大高于原始的地层压力。如果邻近的注水井不停注,或是停注但不泄压,往往造成钻井或大修的复杂情况发生。
(13)思想麻痹,违章操作。由于思想麻痹、违章操作而导致的井喷失控在这类事故中占有相当大的比例,解决这个问题主要要从严格管理和技术培训两个方面入手,做好基础工作。
（二）井喷失控的危害
大量的事实告诉我们,井喷失控是钻修井施工中性质严重、损失巨大的灾难性事故,其危害可概括为以下六个方面:
（1）打乱全面的正常工作秩序,影响全局生产;
（2）使事故复杂化:
（3）井喷失控极易引起火灾和地层塌陷,影响周围千家万户的生命安全,造成环境污染,影响邻近农田水利、渔场、牧场和林场的生产建设。
(4）伤害油气层、破坏地下油气资源。
(5）直接造成设备毁坏、人员伤亡和油气井报废,带来巨大的经济损失。
(6）涉及面广,在国际、国内造成不良的社会影响井喷失控的危害极大,如:
1979年坎佩切湾水下的Ixtoc原油钻井井喷事故,泄漏原油50×10't。
1992年,河北省的赵48井进行试油时,地层中大量含有硫化氢的气体喷出井口,造成周围居民死亡6人,中毒24人。
1998年四川温泉4井(气井）钻井时,发生特大天然气意外窜漏事故。关井后在准备压井液及堵漏过程中,天然气通过煤矿采动裂隙窜入井场附近的煤矿,导致在煤矿内作业的矿工死亡11人,中毒13人,烧伤1人的特大事故。
2003年12月23日,重庆市开县高桥镇的川东北气矿16井发生特大井喷事故,喷出的硫化氢气体造成243人死亡,4000多人受伤,疏散转移6万多人,9.3万多人受灾,造成经济损失上亿元,是我国石油行业类似事故伤亡人数最多的一次。
上述事例告诫我们,必须加强对井控工作的认识,严格执行集团公司的《石油与天然气井下作业井控技术规定》,防止井喷失控事故的发生。
三、井控设备
井控设备是实施油气井压力控制技术的一整套专用设备、仪表与工具。井控设备应具有以下功能：
（1）预防井喷。保持井筒内修井液静液柱压力始终略大于地层压力,防止井喷条件的形成;
(2）及时发现溢流。对油气井进行监测,以便尽早发现井喷预兆,尽早采取控制措施；
(3）迅速控制井喷。溢流、井涌、井喷发生后,能迅速关井实施压井作业,对油气井重新建立压力控制；
(4）处理复杂情况。在油气井失控的情况下,灭火抢险等处理作业。
显然,井控设备是对油气井实施压力控制,对事故进行预防、监测、控制、处理的关键手段,是安全钻井、大修取套及侧斜的可靠保证,是钻修井设备中不可缺少的系统装备。
井控设备及其工具的配套和组合形式、试压标准、安装要求都应按《石油与天然气井下作业井控技术规定》执行。液压防喷器压力等级的选用以全井最高地层压力为依据。
在选择设备前对于规划地层压力、井眼尺寸、套管尺寸以及各项条例的问题都需要很好地了解。
设备可以分为三类:压力控制设备、监视设备、固相控制设备。
未完，待续。。。
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