中油集团公司井喷压井抢险技术高级培--7.ppt

浅气层井喷失控事故案例分析,主要内容,3口浅气层井喷事故简介浅气层井喷事故规律防止浅气层井喷的针对性措施,一、3口浅气层井喷事故简介,1.吉林红G+452井钻遇四套油气层,地层压力系数均低于1,6月5日0:25，用密度1.25g/cm3的泥浆钻进至1310m时突然发生井漏，泥浆失返。当班人员立即抢灌泥浆。0:30，在确认环空灌满后，随即卸掉方钻杆，准备短起5柱钻杆静止堵漏。0:50，起到第三柱坐上吊卡、准备用液压大钳卸扣时，泥浆从环空涌上转盘面，并迅速超过二层平台。由于喷势猛烈，人员撤离钻台。井喷失控。,吉林红G+452井喷事故简况,一、3口浅气层井喷事故简介,一、3口浅气层井喷事故简介,一、3口浅气层井喷事故简介,17:00，事故井的井眼喷塌，井喷停止(井喷失控16:10)。但随后从同平台距事故井5m远的红G4-052井（直井）的简易套管头处喷出气、水、砂混合物。6月6日，从事故井井眼注入水泥浆92m3和1.5g/cm的重泥浆42m3。21:10，红G4-052井井口停喷。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。其中：两处较远的溢出点第二天停止冒水、气，距事故井最近的溢出点第20天停喷。,吉林红G+452井喷事故简况,一、3口浅气层井喷事故简介,事故井主井眼井喷停止、直井井喷时的井场场景,转盘大方瓦被刺,防溢管被刺开，井口塌陷,一、3口浅气层井喷事故简介,红4-052井（直井）简易套管头焊缝处喷出气、水混合物,一、3口浅气层井喷事故简介,地面溢出点,一、3口浅气层井喷事故简介,地面溢出点,一、3口浅气层井喷事故简介,在距事故井100m处打一口救援井-红黑1井，该井6月6日开钻，下入103/4表层套管201.87m和51/2油层套管934.22m，水泥浆返至地面。该井与事故井两井眼的最小距离为0.90m（871.86m处）。7月13日，在红黑1井850875m位置进行射孔，分批挤注水泥浆137.6m3。候凝52小时后试压8MPa，稳压10分钟压力不降，永久封堵气体上窜通道。,吉林红G+452井喷事故简况,红G+4-52井喷的直接原因分析：红G+4-52井：在钻进过程中发生严重井漏，环空液面下降，导致浅气层的流体（气、水）大量涌入井筒，气体上窜膨胀，引发起钻时井喷；由于没有安装封井器，致使井喷无法有效地处置，是造成井喷失控的直接原因。漏喷转换+无控制手段,一、3口浅气层井喷事故简介,红G+452井喷的间接原因分析：红岗油田存在2套浅气藏明水气藏，埋藏深度为320390米，含油面积15.2平方千米，天然气储量3.3亿方。累产气1.35亿方，采出程度40.9。黑帝庙油气层，埋藏深度为840910米；含油面积5.8平方千米，石油地质储量212万吨，天然气储量13.1亿方。累产气1.32亿方，采出程度10.1。事故井钻穿这两个浅气层后，又突然发生严重井漏，环空液面急剧下降，压力失衡，致使浅气藏气体大量侵入井内，发生井喷。,一、3口浅气层井喷事故简介,气从何来？,红G+452井喷的间接原因分析：高台子油层井漏严重高台子油层微裂缝发育，有发生严重漏失的地质基础。原始地层压力情况下，漏失不明显。19951997年完成的28口井，只有3口井发生轻微井漏。经过多年注采后，井下情况发生变化，储层压力亏空，井漏严重。2007完成的11口井，有8口井发生了漏失，漏失量为2096m3。钻井泥浆密度过大，加剧了井漏。技术敏感性低、设计跟踪不到位，未采取预防措施，致使事故井发生严重井漏。,一、3口浅气层井喷事故简介,多年注采使地层发生变化！,红G+452井喷的间接原因分析：处置井漏措施不当钻井队未汲取本平台前两口井井漏教训，在施工中仍然执行泥浆密度的上限，亦未及时采取防漏措施，致使事故井在钻进至1310m时，漏失严重，泥浆失返。发生井漏时，钻井队只考虑了静止堵漏和防止井壁坍塌埋钻具，采取连续起钻5柱静止堵漏的经验做法，忽视了上部浅气层潜在的井喷风险。井队没有按照各区块一次井控预案：“在遇到漏失需要起钻时，要用方钻杆一根一根带出钻杆”的要求处置井漏，而是卸掉方钻杆整立柱起钻，使得井喷发生后没能接上方钻杆，给井喷失控后的处理带来困难。,一、3口浅气层井喷事故简介,人为导致严重井漏和井喷？,红G+452井喷的间接原因分析：没有按规定设计安装封井器4月25日，工程设计单位钻井院完成了第一份工程设计，该工程设计是装封井器的。4月30日，吉林油田公司开发事业部组织地质和工程设计单位以及产能建设单位召开专题会议。会议认为该地区采用一次井控可以防止井喷发生，决定不安装防喷器，否决了装封井器的工程设计。此次会议严重违反集团公司井控规定和吉林油田井控实施细则。油田公司开发部门无视下部漏失容易导致上部气层井喷的风险，过分依赖和夸大一次井控的作用。不安装封井器，致使井喷后井口无法控制，酿成井喷失控。,一、3口浅气层井喷事故简介,没有控制井喷的手段！,红G+452井喷的管理原因分析：沿袭历史形成的捆绑式区块设计，设计简单、粗放不论是地质设计还是工程设计，一直沿袭历史上形成的捆绑式的区块设计，一个设计包括了红G+3-42等13口井，缺乏针对性和可操作性。地质设计内容不全、简单、漏项。没有提供“全井段地层孔隙压力梯度、地层破裂压力梯度、浅气层资料、邻井资料、已开发区块注水井分布和分层动态压力数据”，没有标出明水气层、黑帝庙气层的井段位置和压力系数。故障提示笼统泛泛，失去了应有的提示作用。特别是对于高台子油层多年注采后的变化没有任何提示。,一、3口浅气层井喷事故简介,设计源头没有控制?,地质和工程设计审批人权限不够最终审批人职务为科长，应为技术负责人。地质设计人员井控操作证持证率只有35%。钻井地质和工程设计人员严重不足吉林油田公司无专职地质设计人员，研究院从事油田开发方案及产能建设研究的技术人员为64人，兼顾地质设计，其中有24人编写过地质设计。这些人每年承担吉林油田老区近2000口井的实施方案、钻井地质设计、开发效果评价等工作。工作任务繁重，超负荷运转。从事钻井工程设计的人员共有8人。其中：负责吉林油田公司开发井(包括钻井方案)设计3人(其中1人还要兼做天然气井钻井工程设计和方案)。开发井工程设计人员明显不足。按设计委托合同，接到钻井地质设计后1天内必须完成钻井工程设计。工程设计人员只有加班加点，以保证生产运行。,一、3口浅气层井喷事故简介,红G+452井喷的管理原因分析：钻井泥浆密度设计不合理红岗油田完钻的639口老井，采用的泥浆密度普遍偏高。泥浆密度在1.20g/cm3以上的井数为585口，占总井数的91.5%。按照集团公司钻井井控规定，红岗油田泥浆密度应采用1.001.08g/cm3（地层压力最高的是明水气层，压力系数为0.93，气层附加0.070.15g/cm3）较为合适。工程设计采用1.201.25g/cm3的泥浆密度是违反规定的。泥浆密度高是造成严重井漏的主要原因之一。同时，泥浆进入油层对储层也造成伤害。,一、3口浅气层井喷事故简介,没有充分认识喷漏转换，认为比重越高越安全。,红G+452井喷的管理原因分析：违反井控管理规定和油田的井控实施细则吉林油田公司开发部门无视该地区历史上曾发生过6次井喷失控的事实，忽视该地区钻井的井控高风险性，沿袭历史经验和错误做法，片面理解、过分地夸大和依赖一次井控，将有浅气层的井按一般开发井对待。在4月30日召开的是否安装封井器的设计会议上，没有按规定邀请钻井作业方和安全环保部门参加会议，错误地决定不安装封井器，会后也没有履行油田公司井控工作第一责任人批准手续，严重违反了集团公司井控规定和吉林油田井控实施细则。,一、3口浅气层井喷事故简介,无知无畏，不信不怕！,红G+452井喷的管理原因分析：违反井控管理规定和油田的井控实施细则吉林油田开发井不安装封井器由来已久据统计，2005年吉林油田共完成开发井1960口，装封井器的开发井只有23口，仅占开发井总数约1.2%；其中，红岗地区完成开发井233口，均未安装封井器。2006年，共完成开发井1553口，装封井器的开发井有71口，占开发井总数的4.6%；其中，红岗地区完成开发井92口，只有2口井安装了封井器（均为水平井）。,一、3口浅气层井喷事故简介,积重难返！,红G+452井喷的管理原因分析：监管不力吉林油田公司聘用17名钻井监督，其中12名有资质。平均一个钻井监督要负责34个钻井队，只能采用巡井监督方式，监督力量明显不足。建设方对监督人员的职责定位和管理不到位，导致钻井过程中的一些重要施工环节监督不到位。当红G452井发生严重井漏时，钻井监督不在现场。同平台前两口井连续在高台子油层钻进中发生严重漏失，钻井监督并没有认真分析原因、制定防井漏的钻井措施，也未向主管部门报告情况。红岗采油厂项目部没有吸取红岗地区过去曾多次发生井喷的教训，对于2007年前五个月多口井在高台子油层发生井漏可能诱发上部明水气层和黑帝庙油气层井喷的后果估计不足，采取漠然视之、任其发展的态度，不督促井队采取有效的钻井技术措施。,一、3口浅气层井喷事故简介,红G+452井喷的管理原因分析：违反集团公司的队伍资质管理和市场准入规定事故井钻井队无集团公司颁发的队伍资质，使用的钻机无集团公司的统一编号，违反了集团公司石油工程技术服务企业及施工作业队伍管理的规定（中油工程字2006209号）。吉林石油集团公司在没有取得队伍统一编号和队伍资质的情况下启用了该钻井队，吉林油田公司没有审查该钻井队的资质就让其在油田钻井市场作业。由于启用无资质队伍，形成队伍扩张，不仅分散了一线技术骨干力量，还导致钻井队岗位缺员。按照集团公司的钻井队定员标准，吉林石油集团公司的钻井队平均编制定员应为45人/队，而钻井队实有用工平均为39人/队，缺员率为13.3%。这些都为安全生产埋下了隐患。,一、3口浅气层井喷事故简介,红G+452井喷的管理原因分析：钻井队井控意识不强，应急处置能力不足钻井队同平台前两口井都在高台子油层发生漏失，却没有给予应有的重视，没有认真分析研究，总结教训，制定钻进高台子油层时相应的防漏技术措施。一是在红G452井钻井中，一如既往地采取3234L/s大排量钻进，在井深1250m将泥浆密度提高到1.25g/cm3。二是钻井队的泥浆循环系统简陋，依然沿用地面池循环系统，无法准确计量泥浆量。钻井队的坐岗观察以井口有无泥浆返出来判断是否井漏，以木棍的刻痕来测量形状不规则的泥浆坑液面的升降，并据此计量地面泥浆坑的泥浆量增减。如此简陋的计量手段难以及时准确地发现井漏或井涌。,一、3口浅气层井喷事故简介,红G+452井喷的管理原因分析：钻井队井控意识不强，应急处置能力不足三是，发生井漏后，钻井队现场指挥人员和操作人员对井漏可能导致井喷的问题认识不足，井控意识不强。灌满泥浆后，既不校核漏失和灌入的泥浆量、计算漏失速度，也不适当地静置一段时间以便充分观察环空液面变化，确定井下稳定与否，而是匆忙决定起钻。四是，起钻时又采取整立柱起钻的常规做法，违反了一次井控的预案要求的“用方钻杆一个单根一个单根地逐根起出”的要求，造成发生井喷后无法在最短的时间内接上方钻杆，失去了循环压井的通道。,一、3口浅气层井喷事故简介,红G+452井喷的管理原因分析：责任意识淡薄，迟报井喷失控信息红G+452井由于没有安装封井器，又有一柱钻杆立在转盘面以上无法抢接方钻杆，一旦井喷必然失控，在事故级别上明显属于级（二级）井喷事故。井喷失控后，吉林油田错误地将事故评估为（三级）井喷事故。6月5日零点50分发生井喷失控，当天下午16点才向集团公司应急办公室汇报事故，违反了集团公司井喷失控事故应急预案中关于报告的规定（发生级、级井喷事故时，在2小时内以快报形式上报集团公司井喷失控事故应急办公室）。,一、3口浅气层井喷事故简介,红G+452井喷的管理原因分析：对井控安全认识不到位，思想麻痹、心存侥幸主要存在以下几方面的错误认识：井喷经济合理论：认为与达到井喷本质安全的投入相比，井喷所造成的损失在经济上是合算的，有点井喷也没关系。小喷无恙论：有些人认为“三低”油田即使井喷也不会造成严重后果，所以井控工作流于形式，主要是应付上级。井控无关论：由于无知，认为井控是别人的事，与自己和单位无关。无知无畏，不信不怕。侥幸心理：认为井喷毕竟是少数，这次我们也不会摊上，不会发生井喷。井控意识淡薄，麻木不仁：把传统的违规做法和“低老坏”毛病视为正常，见怪不怪。,一、3口浅气层井喷事故简介,事故损失事故造成红G+4-52井报废，事故经济损失合计为257.6万元，其中：直接经济损失101.4万元，间接经济损失156.2万元。事故性质红G+4-52井井喷失控事故是由于地下情况复杂、设计缺陷、下部井段漏失严重加之处置不当，引发上部浅层气井喷和因没有安装封井器控制井口而造成的一起井喷失控责任事故。责任认定对吉林油田公司、吉林石油集团有限责任公司提出通报批评；责成油田两个公司主要负责人向集团公司写出书面检查；责令油田两个公司井控第一责任人在集团公司专业会议做检查；同时，针对“65”井喷失控事故涉及到的有关单位和部门责任人，分别提出责任追究处理和处分的建议。,一、3口浅气层井喷事故简介,吉林油田公司：,一、3口浅气层井喷事故简介,吉林石油集团有限责任公司：,一、3口浅气层井喷事故简介,一、3口浅气层井喷事故简介,明化镇下段油层，油藏埋深6801415m，压力系数0.97。设计三个靶点，第一个靶点：斜深991.18m/垂深970m。实钻斜深1032m/垂深1000m，已钻穿第一个目的层。馆陶组油层，油藏埋深在14151590m，压力系数0.92。,2.大港西60-8井地质设计钻遇两套油层,地层压力系数均低于1,一、3口浅气层井喷事故简介,9月9日10:55，定向钻进至1032m（垂深1000m）起钻，已钻过第一个目的层。因在1005m和1025m分别见到两次气测异常，决定短起下钻测油气上窜速度。至11:50，边循环边活动钻具55分钟。循环使全烃含量回零值。至12:17，卸掉方钻杆，修理液压大钳。同时，上提下放活动钻具11次，用时23分钟。,大港西60-8井喷事故简况,一、3口浅气层井喷事故简介,至13:00，起到第11柱时，钻具上提力增加。至13:05，起完第12柱，钻头位置790.72米，井口(环空)出现溢流。至13:26，接上方钻杆，先后3次间断开泵循环，共循环6分钟，观察井口反应。坐岗人员发现井口(环空)井涌，司钻发出关井信号。,大港西60-8井喷事故简况,一、3口浅气层井喷事故简介,至13:27，司钻上提方钻杆，井口喷出泥浆将司钻击倒，刹把失控，方钻杆水龙头等砸向转盘。正在跑下梯子关封井器的技术员和副司钻听到碰撞声，返回钻台将司钻救起。由于喷势增大，人员撤离钻台。副司钻、工程技术员跑向远程控制台，途中(13:30左右)井口着火。远程控制台被火焰包围，未能关环防喷器，井喷失控。,大港西60-8井喷事故简况,西60-8井喷的直接原因分析：起钻前上下活动钻具，直接诱喷地层，致使地层气体侵入井筒；在起钻过程中，由于循环压耗丧失和钻柱上提产生的抽吸作用，致使侵入井筒的气体压力释放并迅速上窜；起出12柱钻杆后间断循环泥浆，使得已进入井筒的气体快速上移膨胀，形成溢流；由于没有果断关井，致使溢流发展为井喷；正在运转的主柴油机排气管或喷出的地层泥砂打击井架产生火花，引发喷出的气体着火；由于风向影响，远程控制台被火焰包围，失去了最后关井机会，致使井口敞喷失控、着火。,一、3口浅气层井喷事故简介,西60-8井井喷的间接原因分析：钻遇了溶解气的富集区（底油（水）顶气）明的829834m井段岩屑有荧光显示，气测全烃值为1.224.86%，气测解释为气水同层；明的9971006m井段岩屑有荧光显示，气测全烃值为0.48.55%，气测初步解释为气水同层；明的10221032m井段岩屑有荧光显示，全烃值为0.5821.8%，气测初步解释为油气层。井喷层位应为处于钻头下部的明油层组。,一、3口浅气层井喷事故简介,西60-8井井喷的间接原因分析：钻遇了溶解气的富集区（底油（水）顶气）根据三维地震资料显示，西60-8井处于明3油藏构造较高部位。因此推断：西60-8井在明3油层组可能存在溶解气的富集区（底油顶气储层）。气从何来？,一、3口浅气层井喷事故简介,一、3口浅气层井喷事故简介,西58-8井区各井油层位置对比表,西60-8井井喷的间接原因分析：起钻时作用到气层的当量泥浆密度降低，使得地层气体大量侵入井筒正常钻进和循环时，密度为1.14g/cm3的泥浆静液柱压力加上环空循环压耗可以平衡地层压力。停泵条件下，长时间反复上提下放活动钻具产生的抽吸、钻头和扶正器不同程度的泥包以及环空循环压耗的丧失，三者共同作用，增强了钻柱上提时的抽吸作用，抵消了部分泥浆静液柱压力，导致压力失衡，地层气体侵入井筒。起钻前，停泵条件下在513m范围内反复上提下放活动钻具11次共计23分钟，加剧了地层气体大量侵入井筒的过程。为什么气能进入井筒？,一、3口浅气层井喷事故简介,西60-8井井喷的间接原因分析：判断错误、违章操作，错失关井有利时机在短起下前气测曾出现异常，全烃值高达21.8%，是钻遇油气层的重要显示。工程技术员和司钻未对此次气测异常进行认真分析，仍错误地认为储层不含气。思想麻痹，井控意识差。起第11柱钻杆出现灌不进泥浆时，仍认为井下只是发生抽吸，没有意识到油气已大量侵入到井筒；而且错误地继续起出第12柱钻杆。井灌不进泥浆，出现溢流，工程技术员又错误决定接方钻杆分别三次每次13分钟向钻杆内顶入泥浆，使得进入井筒的气体快速上移近300m并膨胀，导致井涌。人为地加剧了溢流到井涌的过程,一、3口浅气层井喷事故简介,西60-8井井喷的间接原因分析：执行关井程序不果断，导致井喷失控司钻发出关井信号后，班组各岗位按“四七”动作程序跑位过程中，司钻上提钻具时被喷出的泥浆击倒，刹把失控，方钻杆连同钻具自由下落，水龙头、大钩和游车砸向转盘。跑下钻台准备前去关井的副司钻和工程技术员，听到钻台碰撞声后，不是继续跑向远程控制台实施关井操作，或者起码有一个人前去关井，而是两人共同跑回钻台去救司钻，从而错失了关闭环形防喷器的有利时机，导致了井喷失控。井喷着火后，由于井场风向的影响，远程控制台被火焰包围，失去了最后关井机会，致使井口敞喷失控、着火。为什么武装到牙齿的井控装备没起作用？,一、3口浅气层井喷事故简介,西60-8井井喷的间接原因分析：喷出的气体遇火源引发着火从井喷着火的火焰和井喷停止后干净的地面判断，井喷喷出物为纯天然气，没有水、不含油或含油极少。井喷发生后，正在运转的主柴油机排气管排出的火花或井口喷出的地层泥砂打击井架产生的火花引发喷出的天然气着火。当班柴油机司机停了带泵的柴油机，但是，由于带动绞车和转盘的主柴油机在一个中间平台上，井喷喷势加剧后难以接近，未能停止，喷出的气体可能被柴油机排气管的火花点燃。或者，由于井口喷势剧烈，气体裹带地层泥砂打击井架底座产生的火花点燃了喷出的天然气。为什么井喷后着火？,一、3口浅气层井喷事故简介,西60-8井井喷的管理原因分析：对地下复杂情况认识不足港西油田属于井涌、井喷高发区，历史上多次发生过井涌、井喷事故。大港油田对底油（水）顶气储层给钻井工程带来的井控风险认识不足，重视不够，对港西油田多次发生井涌、溢流的原因没有进行深入系统的分析和吸取经验教训。钻井工程设计中提示：西55-7井（与事故井在明地层同属西58-8井区，相距250m左右）在用1.20g/cm3泥浆正常钻进至井深962m时发生严重的天然气井喷。钻井地质设计参考邻井资料有缺项，没有参考西55-7井，也没有深入分析西60-8井处于西58-8井区构造高部位，可能存在溶解气的富集区，有油顶气，得出了西60-8井只有油层和水层的错误结论，没有意识到可能给钻井带来的高风险。,一、3口浅气层井喷事故简介,西60-8井与西55-7井在明地层属同一断块,西60-8井井喷的管理原因分析：井控措施在现场未得到有效落实起第11柱钻杆时，司钻发现大钩载荷增大，凭经验认为是起钻抽吸造成，没有意识到抽吸会使地层流体侵入井筒，进而造成井控险情；并错误地决定继续起出第12柱钻杆，进一步验证井下情况。起第12柱钻杆时，井口已有溢流，仍没有意识到是储层流体已经进入井筒以及由此将要产生的危害，没按“四七”动作及时停止起钻关井。带班技术员和当班司钻又错误决定：接方钻杆并间断地向钻杆内顶入泥浆进行观察，把侵入井筒的气体快速向上推向井口，加快了气体上窜膨胀速度，增加了溢流处理难度，延误了处置时间。在发现井涌后按“四七”动作实施关井过程中，刹把失控，前去执行关井命令的副司钻又中途折返钻台，未能及时关井，使得溢流演变成井喷、失控和着火。,一、3口浅气层井喷事故简介,西60-8井井喷的管理原因分析：井队班组和员工应急处置能力不强技术员和司钻缺乏判断井下出现溢流的经验，反应不及时、处理不果断，工作中忙中出错，应急处置能力明显不足。技术员没有起到应有的作用。在紧急情况下，司钻自己发出关井信号上提钻柱时被突然喷出的泥浆击倒，刹把失手、钻机失控、游动系统运行失灵，失去井控指挥中心。当司钻发出关井信号后，技术员和副司钻在跑向远程控制台的途中听到钻台异常响声后，慌乱中忘记自己的井控岗位职责，又返回钻台，错失了关封井器的有利时机，导致了井喷失控。,一、3口浅气层井喷事故简介,西60-8井井喷的管理原因分析：井队班组和员工应急处置能力不强在二层台上作业刚参加工作不到三个月的替班井架工，在停止起钻接方钻杆循环的20多分钟时间里，没有从井架上下来；等到听到关井信号后，由于缺乏经验、反应迟钝，没有充分利用从井喷到着火的4分钟时间及时地从井架撤离；而是在火灾发生后，才爬上天车台，沿井架绷绳滑下落入火中丧生。整个班组作业人员识险能力不强，配合、协调能力较差。关井信号发出后，副司钻没有及时到位关井；内钳工、外钳工两个人也慌忙逃离钻台，当司钻刹把失手时，无人及时补位控制刹把；内钳工、外钳工两个人在逃离路上第一时间经过远程控制台，也根本没有想到去关封井器。,一、3口浅气层井喷事故简介,西60-8井井喷的管理原因分析：井队关键岗位人员素质较低近年来，由于勘探开发工作量增长迅速，大港钻井队伍增加较快。井队一线岗位熟练员工严重缺员，新员工的比例过高。尽管进行了大量的岗前培训和井控培训，尽管从人员配置总数上缓解了人员短缺的矛盾，但是这些新增人员的基本技能和知识依然不能满足安全生产的基本要求。事故发生前，当班人员短起钻循环完卸掉方钻杆后，长时间上提下放活动钻具直接对油气层抽吸；而后又未把井底已严重气侵的泥浆循环出来就直接起钻；发现井口溢流后又开泵顶泥浆，加快了溢流发展为井喷的过程。这一系列的重大技术失误和违章，反映出井队技术员和司钻的技术素质低、井控意识差，而且无知无畏，不信不怕。,一、3口浅气层井喷事故简介,西60-8井井喷的管理原因分析：井队关键岗位人员素质较低大港集团钻井二公司钻井队用工中，22的人工龄不到1年，20.9的人工龄在1到3年。招收的新员工基本都被补充在钻井班，班组中新员工比例太大。钻井二公司在大港油区的20个钻井队的60名司钻中，司钻岗龄不到1年的有22人，13年的有22人，他们占司钻总量的73.4%。这些新司钻在岗时间短，经验缺乏，带班能力差。当班人员来看，井队称职的生产班组人员严重缺乏。带班的司钻是只有3年工龄的外雇工；在事故中临时顶替井架工岗位而死亡的钻工是今年7月新上岗的外雇工，根本不具备上岗资格和工作经验；内、外钳工是参加工作不到1年的合同工。这些新工人缺乏实战经验，安全意识低，操作技能差，应急能力弱，一出现危急情况，不知如何应对。,一、3口浅气层井喷事故简介,一、3口浅气层井喷事故简介,井喷事故发生后，地质部门分析该井在8001000m有浅气层。2006年10月1日一开，下入339.7mm套管129.28米。10月4日钻至井深1294.24米。10月5日零点班接班继续起钻。0:15，起至第5柱钻杆时（钻头在1152m），液压大钳打滑。0:45，修理液压大钳。同时，上提下放活动钻具30分钟。1:20，起第12柱钻杆时发现钻具上升时环空泥浆外溢，司钻判断为拔活塞，上提下放活动钻具(正确方式应接方钻杆循环泥浆)。,3.华北泉320-1X井喷事故简况,一、3口浅气层井喷事故简介,1:30，卸掉第12柱。在起第13柱时，发现环空继续外溢泥浆，上提下放活动钻具。1:40，起出第14柱第一个单根时，发生井涌，司钻立即发出井喷警报，同时下放钻具。泥浆从钻具水眼内喷出约30厘米，两次抢接回压凡尔失败，内防喷失控。队长听到警报从井场住房内赶到远控房时，喷出的液柱已超过二层台。由于不能确定紧靠四通的闸门的开关状态，未敢关闭封井器，环空井喷失控。,华北泉320-1X井喷事故简况,泉320-1X井喷的直接原因分析：起钻时，环空循环压耗丧失和上提钻具抽吸作用，抵消了部分泥浆静液柱压力，致使压力失衡，地层气体大量侵入井筒；起钻中途修液压大钳时，在未接方钻杆循环情况下，上提下放活动钻具30分，直接对地层气体抽吸诱喷；起至第1214柱时(钻头井深952886m)拔活塞抽吸(井涌先发生在钻杆水眼内)，导致钻杆内液面快速下降，钻杆内的液柱压力也快速降低，使得8001000m的浅气层气体压力失衡，从钻杆内涌出，导致井喷。拔活塞导致钻杆内井喷！,一、3口浅气层井喷事故简介,泉320-1X井喷的间接原因分析：地质部门事后分析，该区块在8001000m有浅气层。泥浆密度未达到设计要求。11513020米井段，地质设计设计泥浆密度为1.181.20g/cm3；工程设计为1.101.20g/cm3。现场钻进至井深1294.24米的实际泥浆密度为1.08g/cm3。处理拔活塞和溢流措施不当。本井从起至第12柱钻杆开始有拔活塞现象并出现溢流，现场人员未按处置拔活塞操作规程处理（接方钻杆循环钻井液），也未按处理溢流程序处理（关井循环）；而是上提下放活动钻具，并起出第14柱钻杆；共费时20多分钟，失去了现场处置最佳时间。,一、3口浅气层井喷事故简介,泉320-1X井喷的管理原因分析：人员不足，无人检测泥浆液面。事故当班人员，副司钻、内钳工请假不在岗，钻台大班上钻台顶班，泥浆工顶替内钳工起钻，无人计量和校核钻井液灌入量和溢流量。井队管理混乱，基本制度不落实。技术员安排白班司钻将四通两侧闸门打开，司钻未向下一个班交接，技术员也未核实。井喷事故发生后，技术员一直认为闸门处于关位，影响了正确决策。队长未按规定在现场值班（在井场住房内），出现复杂未在现场组织指挥。副司钻请假不在岗，远程控制台无人操作。内钳工、场地工没有及时核对四通两侧闸门开关状态，延误了井控有利时机。,一、3口浅气层井喷事故简介,泉320-1X井喷的管理原因分析：人员素质低，发现不了溢流和井涌预兆，在浅气层部位上提下放钻具半小时，直接诱喷地层。井队班组人员应急处置能力不强，出现紧急情况，惊慌失措，应对无方。地质设计无浅气层提示，地质设计数据不全。该井地质设计只提供了主力油层的压力系数，没有提供全井地层孔隙压力曲线，使全井钻井液密度设计缺乏科学依据。,一、3口浅气层井喷事故简介,主要内容,浅气层井喷事故规律,浅气层井喷事故规律,1井喷均发生在起钻工况，井较浅三口井均在起钻过程中发生井喷，事故发生时起出钻杆的柱数为：泉320-1X井：起钻13柱，起钻前井深1294m红G+4-52井：起钻3柱，起钻前井深1310m西60-8井：起钻12双根/折合8柱，起钻前井深1032m,浅气层井喷事故规律,钻进和循环工况下井下正常，证明当时的泥浆静液柱压力加上环空循环压耗可以平衡地层压力。钻具上提的抽吸力很大，请3个单位计算得出西60-8井起钻抽吸力为1.21、1.49和1.67MPa，取中值折合当量泥浆密度为0.15g/cm3。环空循环压耗约为0.4MPa，折合当量泥浆密度为0.04g/cm3。当时的泥浆密度为1.14g/cm3，有效泥浆静液柱压力当量密度为0.95g/cm3；设计给出的明化油层压力系数为0.97g/cm3。所以，起钻抽吸时，作用在地层的有效液柱压力与地层压力基本相当，地层气体很容易侵入井筒。,浅气层井喷事故规律,2地质设计均未进行浅气层或油顶气提示。没有汲取曾经发生过的溢流、井涌和井喷教训。西60-8井地质设计储层为油层，没有认识到是底油顶气储层。地质设计无浅气层提示。红G+4-52井地质设计指出本井是在明水气层含气范围之外,并未将890米的黑地庙气层认为是浅气层。泉320-1X井地质设计无浅气层提示。,浅气层井喷事故规律,三起事故均重复发生在过去曾发生过溢流、井涌和井喷地区,从历史资料看，红岗地区是井喷风险较大的地区。,浅气层井喷事故规律,三起事故均重复发生在过去曾发生过溢流、井涌和井喷地区西60-9井是西60-8井同属一个断块(该断块含油面积0.34Km2)。2007年9月30日，正常钻进至井深1128m，全烃含量由1.2%上升至26.5%，甲烷含量由0.9%上升至21.9%；泥浆密度由1.20g/cm3下降为1.14g/cm3。停泵观察无溢流，泥浆中有油花，决定加重泥浆。至10月1日，经多次循环加重压井，最终在入口泥浆密度1.501.51g/cm3、出口密度1.441.47g/cm3时将井压稳。由于下部馆陶地层压力系数为0.92、地层破裂压力系数为1.36，如果继续施工将会下漏上喷，因此，西60-9井提前完钻。西58-8井区已发生起井喷失控(西55-7和西60-8)和起溢流(西60-9),浅气层井喷事故规律,20032007年港西和港中油田共发生溢流、井喷29井次,港西和港中油田井控风险大,浅气层井喷事故规律,三起事故均重复发生在过去曾发生过溢流、井涌和井喷地区与泉320-1X同区块的泉28-2x井11月24日发生井涌2007年10月24日0:50，泉28-2x井用1.22g/cm3的泥浆正常钻进至井深2345.49米，座岗工发现井口流速增加、有气泡，迅速通知司钻，由于发现及时液面未见增长。上提钻具时喇叭口有泥浆溢出，方钻杆提出井口后溢流消失，泥浆返出恢复正常。用20L/s排量开井循环加重泥浆。至1:15，泵压由9MPa下降至6MPa，喇叭口突然有大量泥浆涌出转盘面，立即停泵、开放喷阀、关半封闸板，实现软关井。在这一过程中，井涌约5秒钟左右，涌出物为泥浆、泥砂和气体。用密度为1.301.32g/cm3泥浆循环压井时井漏，随后上部地层跨塌，钻具被卡，钻头位置2336米。该井正在处理粘卡事故，11月11日套铣至870米。华北柳泉地区是井涌、井喷高发区,浅气层井喷事故规律,3事故反应时间短，从井涌到井喷只有几分钟西60-8井：12:17起钻，至13:00，正常起钻11个双根（43分）；至13:05，起第12个双根时出现溢流（5分）；至13:26，溢流增大成井涌（11分）；至13:30，井喷着火（4分）。共计反应时间为1小时3分。其中，从井涌到井喷喷势强烈的时间为4分钟。,浅气层井喷事故规律,红G+4-52井：0:25，井漏；至0:30，环空灌满泥浆（加上水气侵入井筒）（5分）；至0:50，起第3柱井喷（20分）。共计反应时间为25分。其中，从井涌到井喷喷势强烈的时间为34分钟。,浅气层井喷事故规律,泉320-1X井：0:15，起钻至第5柱钻杆；至0:45，修理液压大钳并上提下放活动钻具（30分）；至1:10，正常起钻至第10柱钻杆（25分）；至1:20，起第12个柱钻杆时出现溢流（10分）；至1:40，溢流增大成钻杆内井涌和井喷（20分）。共计反应时间为1小时25分。其中，从井涌到井喷喷势强烈的时间为4分钟。,浅气层井喷事故规律,三口井溢流、井涌和井喷的反应时间,浅气层井喷事故规律,4出口溢流是最直接的井喷显示,体积检测难以及时发现溢流3口井溢流都是先在井口或出口管直观地观察到溢流，而不是先由坐岗人员发现泥浆体积的明显增加。其主要原因是气体在井内上窜并迅速膨胀，在井口发现溢流时，气体高度对环空液柱压力的降低已经达到了气层压力失衡的程度。从3口井的情况看，溢流到井涌的时间为1015分钟左右。油田一般规定35柱灌一次泥浆(1525分钟)，测量泥浆液面，如果时间赶巧了，不能发现泥浆体积的重大变化。,浅气层井喷事故规律,西60-8井气层开始溢流的气柱高度为149m（根据气层压力失衡计算），折算成体积为2.44m3，如果假定该气体在100m处：在井底时，该气体体积为0.2m3，在井深500m时，体积为0.5m3，在井深300m时，体积为0.81m3按照现在泥浆罐的计量精度，在500m时才能发现泥浆体积异常，300m才能发现有明显的增量。由于气体上升是一个加速的过程，在体积有明显变化时，井口微小的溢流已发展为井涌了。,浅气层井喷事故规律,5井控装备没有发挥作用泉320-1X井：先是内防喷失控，后来由于怕蹩漏地表，未关封井器而环空失控（133/8表套下深129m）。红G+4-52井：钻杆内无井喷，因无封井器环空敞喷而环空失控（103/4表套下深78m）。西60-8井：因未关封井器而环空失控，井喷着火井架倒塌后，水龙带烧断或折断后内防喷失控（103/8表套下深301m）。,浅气层井喷事故规律,6如果井架工反应迅速，撤离时间是够用的泉320-1X井：井架工听到井喷警报后，在井口工两次抢接回压凡尔时从井架下到钻台，安全逃生。红G+4-52井：井喷后从井架下到钻台，井架工反映，身上和面部被井口喷出的泥浆打得很痛，安全逃生。西60-8井：从接方钻杆到井喷着火有22分钟时间，从发出井喷警报到井喷着火有4分钟时间；而且二层台是起双根的二层台，上下二层台的梯子短，井架工有安全逃生时间。,浅气层井喷事故规律,7值班干部和当班司钻对溢流显示判断失误、措施不当泉320-1X井：起第12柱钻杆时，钻具上提时环空泥浆外溢，实际是溢流和拔活塞同时出现，司钻错误地认为单纯的拔活塞，也没有意识到对地层气体的直接抽吸；上下活动起出第12柱钻杆并起出第13和14柱钻杆，直至起出第14柱钻杆时井涌。西60-8井：起第11柱钻杆时，钻具上提时环空泥浆外溢，司钻错误地认为是拔活塞，又起出第12柱钻杆，并接方钻杆间断循环（把进入井筒的气体快速上推了300m）至井涌。,浅气层井喷事故规律,发生气侵、溢流后钻井液密度下降、对钻具的浮力下降，造成悬重增加，在上提钻具时很容易和拔活塞、遇卡相混淆。这也是为什么2个司钻错误判断为井下拔活塞抽吸的因素。,浅气层井喷事故规律,红G+4-52井：正常钻进时，有进无出的严重井漏发生后，通过三路抢灌，井口泥浆灌满。当班人员既不校核漏失和灌入的泥浆量，计算漏失速度；也不适当地静置一段时间以便充分观察环空液面变化，确定井下稳定与否；而是匆忙起钻，刚起钻3柱就发生井涌。,浅气层井喷事故规律,8值班干部无所作为，当班人员新、素质差，出现井涌及井喷险情后，应急处置不当红G+4-52井：井喷发生后，最快、最佳的处置办法是将第3柱钻杆下放入井里，而不是试图把这柱钻杆卸开。西60-8井：发生溢流和疑似溢流时，应立即关井，而不是继续起钻观察和向钻杆内顶泥浆观察；发生井喷时，应立刻关井(能关半封就关半封，不能关半封就关万能)。泉320-1X井：发生溢流和疑似溢流时，应立即关井，而不是活动钻具和继续起钻观察。,浅气层井喷事故规律,9实钻泥浆密度偏低，泥浆密度设计方法存在认识误区2口井井喷时的实际泥浆密度没有达到设计上限。泉320-1X井：设计1.101.20g/cm3，实际1.08g/cm3。西60-8井：设计1.121.17g/cm3，实际1.14g/cm3。,浅气层井喷事故规律,泥浆密度设计方法存在认识误区集团公司钻井井控规定“钻井液密度以裸眼井段中的最高地层孔隙压力当量钻井液密度值为基准，另加一个安全附加值：气井为0.070.15g/cm3或增加井底压差3.0MPa5.0MPa”。西60-8井按当量密度确定泥浆密度为1.101.20g/cm3。如按井底压差3.0MPa5.0MPa来确定密度，安全附加值当量泥浆密度为：0.190.31g/cm3（垂深为1590m），泥浆密度可设计为：1.191.31g/cm3。西60-9井与西60-8井同一断块。“9.9”井喷事故后，大港油公司更改了设计，将9701530m设计泥浆最高密度由1.17g/cm3提高到1.20g/cm3。2007年9月27日用1.20g/cm3泥浆钻进至1128米，发生溢流，最终用1.50g/cm3的泥浆压井成功。由于下部地层地层压力系数0.92g/cm3，破裂压力系数1.36g/cm3，如继续钻进，会导致上漏下喷，该井提前完钻。,井深与附加压差关系图,压差为3MPa、5MPa时井深与钻井液密度附加值关系曲线,主要内容,防止浅气层井喷的针对性措施,防止浅气层井喷的针对性措施,关于进一步加强井控管理工作的通知(中油工程字2007472号)，是针对“6.5”和“9.9”等井喷事故所暴露出的井控工作问题，从健全井控管理体系、强化浅气层及低压低渗油气田的井控工作、加强地质和工程设计管理，加强井控培训等九个方面，对当前井控工作进行了要求和部署。,防止浅气层井喷的针对性措施,1牢记浅气层的井控特点气层特别是浅气层，本性活跃，一旦发生溢流，发展为井喷的速度快，来势猛，反应时间短，控制难度大且极易着火。浅气层对井筒压力特别敏感，起钻是浅气层井喷概率最大的工况（钻进安全、起钻井喷），在气层或浅气层井段附近拔活塞或上提下放活动钻具（停泵）易于激活诱喷气层。井口溢流是最直接的浅气层井喷显示。现场浅气层井控工作的要点是及时发现溢流和