井控风险因素分析-某钻井公司井控培训课件(NXPowerLite)

授课人：党保元,二一二年一月,井控风险因素分析与削减控制措施,2,2003年12月23日，罗家16井“1223”特大井喷事故,243人死亡，4000多人受伤，上万人大逃亡。,3,2010年4月，BP公司位于墨西哥湾的“深水地平线（DeepwaterHorizon）”钻井平台MissssippiCanyon252#-01井发生井喷爆炸着火，造成11人失踪，17人受伤，大面积海域受到严重污染。,4,管理越来越严，事故却越来越大？,5,事后的分析头头是道，事前却不识庐山真面目？,6,引发事故的因素有哪些？我们该如何应对？,7,带着对这些问题的思考，和对钻井、井下作业施工现场的观察，对井控风险有了一些肤浅的认识，借这次大培训的机会，把自己的这些思考和认识抖落出来和大家交流，希望得到大家的指导和批评。,8,课件的题目是井控风险因素分析与削减控制措施。本意是想把造成井喷的所有风险因子找出来，隐藏的风险因子彰显出来。然后把这些风险因子进行系统化归纳和总结。通过交流，使一些直面风险的人员能够有更敏锐的眼睛，能够看到风险之所在。,9,还希望通对风险控制措施的探讨，使一些直面风险的人员能够把握一些井控的关键环节。增加对一些井控制度的理解、对井控规定与井控细则的理解。,10,第一章、井喷失控风险因素分析,主要内容,（一）井喷的固有危险源,（二）一次井控失效的风险因素,（三）二次井控失效的风险因素,（四）井控应急处置的风险因素,第二章、井喷失控风险削减控制措施,（五）小结,（一）技术措施,（二）管理措施,（三）人,11,井喷失控风险因素分析,危险源,控制措施失效,客观因素,主观因素,应急处置失效,事故扩大,主观因素,事故,环境因素,12,存在固有的危险源：能量,控制措施失效,应急处置失效,井喷失控风险因素分析,导致事故和事故扩大化的四因素,事故影响对象,13,井喷失控风险因素分析,油气水,一次井控措施失效,应急处置失效,事故扩大,井喷,井喷着火,溢流,二次井控措施失效,环境污染,人员伤亡,14,井喷失控风险因素分析,（一）井喷的固有危险源,井喷的固有危险源：具有一定能量的地层流体,油,气,水,15,井喷失控风险因素分析,（一）井喷的固有危险源,风险的大小与下列因素有关:,1.地层流体的性质：气、油气、油、水、含气水、含H2S；2.地层流体的压力：异常高压、因注水地层压力紊乱、常规压力、异常低压；3.地层流体的产量：高、低；4.地层流体的埋藏深度：浅、深、超深；5.地层流体产层特性：碳酸盐岩、砂砾岩；6.因注水地层压力紊乱。1992年2月和4月京706井、岔74-113井先后因注水井未停注发生井喷井眼垮塌卡钻,16,井喷失控风险因素分析,（一）井喷的固有危险源,风险的大小有下列规律:,1.含气量越高风险越大：发生井喷的机率大，后果严重程度大，波及危险区域大。2.压力越高风险越高：发生井喷的机率大。3.H2S越高风险越大：后果严重程度大。4.产量越高风险越大：破坏程度大。以上四种风险因素组合在一起，则可以断定，井控风险极高。,17,井喷失控风险因素分析,（一）井喷的固有危险源,罗家16H井，地层压力当量钻井液密度为1.28/cm3，完井试油，使用3条31/2测试管线测试，分装35mm2、34mm1孔板，在稳定油压9.6MPa，套压15MPa条件下，初测天然气产量为267.49104m3/d，无阻流量当在1000104m3/d以上。硫化氢含量134g/m3。,18,井喷失控风险因素分析,（一）井喷的固有危险源,2006年，罗家2井下井喷，地表窜漏，高浓度硫化氢再一次威胁周边民众，使得周边煤矿停产，居民逃离。,19,井喷失控风险因素分析,（一）井喷的固有危险源,2006年，清溪1井井喷。打开一条放喷管线时套压50MPa，打开两条放喷管线时套压为14MPa，打开3条放喷管线后套压降为67MPa，焰高4050m。2006年12月20日到2007年1月3日经过三次压井集中石油中石化力量，方制服住了井喷。,20,井喷失控风险因素分析,（一）井喷的固有危险源,迪那2井,2001年4月29日发生井喷，造成1死1伤，抢险工作历时66天，先后经历4次环空作业、剪切钻杆作业1次、更换105兆帕井口作业一次，于2001年7月4日控制了井喷。迪那2井是国内罕见的高压、高产天然气井，对迪那2井揭开仅0.2米的上第三系吉迪克组测试，获日产天然气218万立立方米米、凝析油131立方米，测算产层压力104.2兆帕。,21,井喷失控风险因素分析,（一）井喷的固有危险源,风险的大小有下列规律:,22,井喷失控风险因素分析,（一）井喷的固有危险源,风险的大小有下列规律:,5.埋藏深度越浅，风险越大：来的快。如果钻遇没有预见的浅气层，发生井喷的机率相当大。两浅井：浅井，含有浅气层/浅油气层的井。,23,井喷失控风险因素分析,（一）井喷的固有危险源,风险的大小有下列规律:,6.产层越敏感，风险越大：岩性非均质，渗透性好，碳酸盐岩、粗砾岩多为敏感地层，地层流体若是天然气的话，产层气与井筒液发生快速置换，气体快速上升，液柱快速下降。井筒液柱不稳定，溢流后很难建立液柱平衡。,24,井喷失控风险因素分析,（一）井喷的固有危险源,1999年11月20日，吐孜1井钻进至井深2645m时，钻时加快，液面上升，钻井队立即按“四.七”动作关井，套压010MPa。因井漏严重，致使多次压井不成功。11月29日，由于气体从钻具内置换上升，立管压力由09MPa，10min后，立压上升至14MPa，抢关下旋塞未成功，立压升至18MPa，后继续上升，升至24MPa时，一号泥浆泵保险阀蹩开，爆炸着火，井喷失控。,25,要求越来越高，管理越来越严？,26,进入天然气勘探开发与利用的快速发展时期；1976年我国天然气的年产量为100108M3，1996年天然气年产量达到了201108M3。2006年天然气年产量达到591x108M3。钻探能力越来越深，地层压力越来越大；开发高含硫气矿；寻找大气田；勘探领域地质越来越复杂，套管程序越来越简化；大规模建设储气库。,27,井控风险高了多少？是公司所不能承受之风险。,要求高了多少？,管理又严了多少？,个人的井控意识有了多少变化？,28,风险因素的存在是客观的，是不能根除的，并且随着工业化程度的提高，随着人们对新能源的开拓，风险因素会更多、更复杂，风险形成的顶级事件也会更大。所以控制风险，预防事故是今天工矿企必须要面对、要解决的事情！,29,井喷失控风险因素分析,对地层中的油、气、水（固定危险源）的控制条件：井底压力大于地层压力。井底压力大于地层压力，则地层中的油气水就处于受控状态，否则油气水就处于失控状态。井控所有工作都是围绕该条件来开展。井底压力=静液柱压力环空循环压耗激动压力抽汲压力影响井底压力最重要的因素：就是液柱高度、液柱密度、抽汲。,（二）一次井控措施失效的风险因素,30,井喷失控风险因素分析,造成井底压力减小的因素有：1.液柱高度降低：井漏（溢漏同层或同一裸眼段内有低压层），起钻未灌液；2.液柱密度降低：人为降低泥浆密度，油气浸，水泥浆失重3.产生抽汲：起钻速度过快，钻头（扶正器）泥包，大直径井下工具；,（二）一次井控措施失效的风险因素,31,井喷失控风险因素分析,1990年10月王15-33井钻到井深1759.27m时发生井漏（只进不出，漏失20m3），停钻灌浆12m3未见钻井液返出。强行起钻到1321.25m，将罐内泥浆约140m3灌完。在组织人员由循环坑向罐内补充钻井液时，发现井口外溢，气流携带钻井液涌出转盘面0.25-1.5m，立即发出井喷信号，组织当班人员抢接井口工具和方钻杆。在打开大钩舌头时，井喷到二层台，井口无法控制，停机、停电，人员撤离。5min钟后气体喷出，后用清水和高密度钻井液压井失败，井喷高约45-50m。15日15:52井架倒塌，抢拖出设备，17日井喷着火。,（二）一次井控措施失效的风险因素,32,2007年6月5日，吉林红G+452井井喷失控，并造成事故井周围约100m范围内陆续发现三处地表（水源井）冒出水、气。事故原因是该井在钻穿明水气层（埋藏深度为320390）和黑帝庙油气层（埋藏深度为840910米）后，又突然发生严重井漏，环空液面急剧下降，致使浅气藏气体(主要是明水气层的水和黑帝庙油气层的气)大量侵入井内，发生井喷。,33,2003年2月，中4-72井下钻到1919m时1#联动机轴断(此时钻井液已经静止13.13小时)，未循环就起钻，起钻过程中发生井喷着火。（井深1652m短起下钻时已经发现钻井液密度由1.14g/cm3降至1.06g/cm3的油气浸现象，全烃含量达0.21-1.82%）。,34,井喷失控风险因素分析,二次井控就是借助井口设备在井口加压，以达到井底压力大于地层压力这一条件。需要三个方面具备承压密封能力：钻具内、钻具外、井筒需要具备加压到井底的工艺条件：循环通道畅通、可以节流控制回压,（三）二次井控措施失效的风险因素,35,井喷失控风险因素分析,钻具内承压密封失效：无内防喷工具；内防喷工具与钻具不相配；内防喷工具承压能力不够；内防喷工具密封失效。,（三）二次井控措施失效的风险因素,36,井喷失控风险因素分析,钻具内承压密封失效：无内防喷工具；内防喷工具与钻具不相配；内防喷工具承压能力不够；内防喷工具密封失效。,（三）二次井控措施失效的风险因素,塔中823井采油树拆除后，在油管挂上抢接旋塞阀失败，井喷失控。（抢接变扣接头（41/2“2ACME反扣31/2”外母31/2“外公310）及旋塞（311310）不成功）,37,井喷失控风险因素分析,钻具内承压密封失效：无内防喷工具；内防喷工具与钻具不相配；内防喷工具承压能力不够；内防喷工具密封失效。,（三）二次井控措施失效的风险因素,1991年轮南59井中途测试测试管串顶部旋塞阀与投杆器间的2接头滑扣飞出，测试工具内失控,38,井喷失控风险因素分析,钻具内承压密封失效：无内防喷工具；内防喷工具与钻具不相配；内防喷工具承压能力不够；内防喷工具密封失效。,（三）二次井控措施失效的风险因素,吐孜1井下旋塞剌漏,吐孜1井上旋塞锈死不能关闭,39,井喷失控风险因素分析,钻具内承压密封失效：无内防喷工具；内防喷工具与钻具不相配；内防喷工具承压能力不够；内防喷工具密封失效。,（三）二次井控措施失效的风险因素,1995年渡1井溢流关井后溢流后关井，压井过程中，泵保险阀蹩断，停泵关井，立压上升到25MPa时，立管堵头被冲掉，后因钻具危脆断落失控。2000年12月，安28-1X井，井喷后，方钻杆上、下旋塞都不能关闭，给井喷处理带来很大困难和危险。,40,井喷失控风险因素分析,钻具外承压密封失效：没有防喷器；防喷器闸板芯子与井内管柱不相配；防喷器及管汇承压能力不够；防喷器控制系统失灵；防喷器密封胶芯刺漏；双公短节刺漏；防喷器连接剌漏；四通或内防喷管线刺漏。,（三）二次井控措施失效的风险因素,因无防喷器发生井喷失控的例子很多：DG13-6井（2006年），玛4井（1997年），W24-23井（1996年），港9-24-1井（1985年），吉林红G+4-52井（2007年）,41,井喷失控风险因素分析,钻具外承压密封失效：没有防喷器；防喷器闸板芯子与井内管柱不相配；防喷器及管汇承压能力不够；防喷器控制系统失灵；防喷器密封胶芯刺漏；双公短节刺漏；防喷器连接剌漏；四通或内防喷管线刺漏。,（三）二次井控措施失效的风险因素,2004年克拉2-7井，下套管前换装97/8闸板芯子(无103/4”闸板芯子)，下套管：管柱结构为外径97/8“段长3440.06，数量307根(下部)；103/4”(273.00mm)，段长101.52m，数量9根(上部)。一级固井结束后，投开孔弹，发生井漏，候凝时溢流，无适配闸板，使用环形防器关井，关井后不到2小时套压升至18MPa。,42,井喷失控风险因素分析,钻具外承压密封失效：没有防喷器；防喷器闸板芯子与井内管柱不相配；防喷器及管汇承压能力不够；防喷器控制系统失灵；防喷器密封胶芯刺漏；双公短节刺漏；防喷器连接剌漏；四通或内防喷管线刺漏。,（三）二次井控措施失效的风险因素,1998年牙哈23-2-14井，下套管固井完井，钻水泥塞后，电测前将防喷器控制装置及节流、压井管汇全部拆除。因电测不成功，井队用套管保护液（密度1.00g/cm3）替出井浆，发生井喷。因控制系统拆除，井控装备全部失效。,43,井喷失控风险因素分析,钻具外承压密封失效：没有防喷器；防喷器闸板芯子与井内管柱不相配；防喷器及管汇承压能力不够；防喷器控制系统失灵；防喷器密封胶芯刺漏；双公短节刺漏；防喷器连接剌漏；四通或内防喷管线刺漏；钻具氢脆断落。,（三）二次井控措施失效的风险因素,1992年，龙会2井，溢流后关井,套压2626MPa半封防喷器开始刺漏,钻井液喷高520m,套压由26MPa下降到24MPa,开l#、2#管线放喷,立压由8.5MPa下降为2.5MPa,套压由24MPa下降为11MPa；关环形防喷器,也被刺坏,四条管线放喷；17:10井口一声巨响,小方补心和大方瓦冲出转盘面,井内钻具被H2S脆断(H2S含量为6.15g/m3，井口完全失控。,44,井喷失控风险因素分析,钻具外承压密封失效：没有防喷器；防喷器闸板芯子与井内管柱不相配；防喷器及管汇承压能力不够；防喷器控制系统失灵；防喷器密封胶芯刺漏；双公短节刺漏；防喷器连接剌漏；四通或内防喷管线刺漏；钻具氢脆断落。,（三）二次井控措施失效的风险因素,1992年，克75井，溢流后关井,防喷器闸板芯子剌，爆炸着火。2000年，窿5井，溢流后关井，在在处理溢流压井过程中，套压12MPa，闸板芯子剌，井喷失控爆炸，2人死亡，17人受伤。,45,井喷失控风险因素分析,钻具外承压密封失效：没有防喷器；防喷器闸板芯子与井内管柱不相配；防喷器及管汇承压能力不够；防喷器控制系统失灵；防喷器密封胶芯刺漏；双公短节刺漏；防喷器连接剌漏；四通或内防喷管线刺漏；钻具氢脆断落。,（三）二次井控措施失效的风险因素,1990年冀东高101-3井，钻进到2974.8米溢流，井涌，关井后17分钟听到一声巨响，天然气从钻台下升高短节处喷出，升高短节连同井口装置从244mm套管接箍内滑脱，井喷失控爆炸，火势高达立管最高处。,46,井喷失控风险因素分析,钻具外承压密封失效：没有防喷器；防喷器闸板芯子与井内管柱不相配；防喷器及管汇承压能力不够；防喷器控制系统失灵；防喷器密封胶芯刺漏；双公短节刺漏；防喷器连接剌漏；四通或内防喷管线刺漏；钻具氢脆断落。,（三）二次井控措施失效的风险因素,图2-1西秋2井防磨套磨损图,47,井喷失控风险因素分析,钻具外承压密封失效：没有防喷器；防喷器闸板芯子与井内管柱不相配；防喷器及管汇承压能力不够；防喷器控制系统失灵；防喷器密封胶芯刺漏；双公短节刺漏；防喷器连接剌漏；四通或内防喷管线刺漏；钻具氢脆断落。,（三）二次井控措施失效的风险因素,1996年SH1032井，钻进至井深4406米时发生井漏，在堵漏循环过程中发生溢流，井涌，关井后多次压井不成功。当套压达到19.5MPa，立压达到35MPa时，FZ35-35单闸板防喷器与2FZ35-35双闸板防喷器间法兰开始漏气，1号、2号节流阀在泄压过程中相继被剌坏，被迫放喷，人员撤离。,48,井喷失控风险因素分析,井筒承压密封失效：无表层套管；表层套管太浅；技术套管破漏；裸眼段有漏层。,（三）二次井控措施失效的风险因素,罗家2井天然气泄漏示意图,49,井喷失控风险因素分析,井筒承压密封失效：无表层套管；表层套管太浅；技术套管破漏；裸眼段有漏层。,（三）二次井控措施失效的风险因素,95/8+97/8套管下深原则：吉迪克组底砾岩段顶以上15m处,砂泥岩,膏泥岩,底砾岩,迪那2-9井设计（2006年）,迪那2-9井未下套管，提前揭开高压气层，由于上部有漏层，导致地下井喷。,50,风险识别需要敏锐的观察，冷静的思考与判断！,51,井喷失控风险因素分析,循环通道不畅：无钻具，或钻具深度太浅；内水眼堵塞；环空垮塌。,（三）二次井控措施失效的风险因素,2010年8月海古101井钻进至5173m完钻，两次短起下钻检测油气上窜速度后，投多点测斜仪起钻。起钻过程中发生溢流，由于测斜仪在钻具内，无法建立循环。给压井造成很大困难和复杂。,52,井喷失控风险因素分析,不能节流控制回压：无节流、压井管汇；节流阀堵塞或失效；无液气分离器或液气分离器处理量不够。,（三）二次井控措施失效的风险因素,2006年冀东M101-P10井，发生井涌关井。采取反循环洗井脱气，洗井约10分钟后出口出气量越来越大，遂停止洗井。张显富又指挥打开套管闸门向40方大罐放喷，约半分钟后油管迅速上窜至九米，接箍卡于防喷器闸板处，出口天然气量猛增，反洗井出口高压管线弯头刺漏，井喷失控。,M101-P10井反循环洗井流程示意图,53,井喷失控风险因素分析,不能节流控制回压：无节流、压井管汇；节流阀堵塞或失效；无液气分离器或液气分离器处理量不够。,（三）二次井控措施失效的风险因素,迪那2井压井时，先是液动节流阀损坏，改用手动节流阀，手动节流阀阀芯憋脱，节流管汇与液气分离器之间的软管爆裂着火，井喷失控,54,井喷失控风险因素分析,气体溢流，高压气到井口附近时的套压过高：,（三）二次井控措施失效的风险因素,溢流气体到达井口,55,井喷失控风险因素分析,气体溢流，高压气到井口时的套压过高：,（三）二次井控措施失效的风险因素,前面讲到的迪那2井，造成节流管汇与液气分离器之间软管爆裂的最主要因素就是上升到井口的高压气体。,56,井喷失控风险因素分析,气体溢流，高压气到井口时的套压过高：,（三）二次井控措施失效的风险因素,大北202井，2009年6月，溢流关井，溢流量1.2方，套压0.2MPa，压井过程中套压最高达到69MPa。井口套管95/8，抗内压强度63.2Mpa，井口防喷器额定工作压力70Mpa。,57,井喷失控风险因素分析,气体溢流，高压气到井口时的套压过高：,（三）二次井控措施失效的风险因素,草湖2井溢流压井。单凡尔压井，溢流气接近井口时，套压最高升到17MPa，由于受液气分离器处理量的影响，节流阀已不能再开大，停泵3分钟立套压缓慢下降，再次启泵。,58,井喷失控风险因素分析,（三）二次井控措施失效的风险因素,草湖2井溢流压井过程中有两次液体进入排气管，一次打开液气分离器顶部的安全阀，排液管从根部断裂一次。,安全阀打开,排液管断开,液体从排气管溢出,气体溢流，高压气到井口时的套压过高：,59,井喷失控风险因素分析,应急处置也就是三次井控，就是井喷失控后避免事故扩大，重新建立压力平衡的过程。1.放喷，保护井口，防止着火；2.放喷口点火；3.收集原油，防止污染；4.疏散与逃生；5.弃井。,（四）井控应急处置失效的风险因素,60,井喷失控风险因素分析,1.无放喷管线，放喷管线刺漏，放喷管线堵塞，放喷管线未固定好；2.放喷口无法无法实施点火；3.监测、防护、逃生设备没有或失效；4.无放喷坑（池），原油漫延；,（四）井控应急处置失效的风险因素,井场搬迁时拍摄到的四通侧翼闸阀。,61,井喷失控风险因素分析,5.作业人员包括周边民众没有撤出危险区域；6.紧急救援道路不畅通，应急困难；7.紧急救援通讯不畅通，组织无序；,（四）井控应急处置失效的风险因素,62,井喷失控风险因素分析,8.未装剪切闸板，或剪切闸板失效；9.现场无封固水泥。,（四）井控应急处置失效的风险因素,63,井喷失控风险因素分析,1.周边民众越多，风险越大，如：村庄、集镇、学校、医院；2.周边设施越重要，风险越大，如：铁路、公路、重要国防设施、重要公共设施；3.环境越敏感，风险越大，如：海洋、湖泊、水源地、森林、草原等。,（四）井控应急处置失效的风险因素,井控应急处置失效风险大小与环境有关,64,井喷失控风险因素分析,（四）井控应急处置失效的风险因素,井控应急处置失效风险大小与环境有关,华北、大港风险小吗?假如类似塔中823井的情况发生在华北、大港，其影响有多大？,65,井喷失控风险因素分析,（五）小结,66,井喷失控风险因素分析,（五）小结,67,井喷失控风险因素分析,（五）小结,68,井喷失控风险因素分析,（五）小结,69,井喷失控风险因素分析,（五）小结,70,井喷失控风险因素分析,（五）小结,71,井喷失控风险因素分析,（五）小结,72,第一章、井喷失控风险因素