浅层气井喷失控事故案例分析

1、浅气层井喷失控事故案例分析 工程技术与市场部 李国顺 2007年12月11日 浅气层井喷事故规律分析 按照廖总井控工作要狠抓“三高” “两浅” （浅气层/浅油气层、浅井）的指示，我们分析、 总结了一年来发生的3口浅气层井喷情况（华北 泉320-1X井喷失控、吉林红G+4-52井喷失控和 大港西60-8井喷失控、着火、亡人事故），形 成了本事故案例分析。 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 埋藏深度m压力系数 明水气层3203900.93 黑帝庙油气层8409100.92 萨尔图油

2、层115012500.79 高台子油层125016200.84 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，喷势强烈，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 17:00，事故井的井眼喷塌，井喷停止。但随后从距事 故井5m远的红G4-052井（直井）的简易套管头处喷出气、

3、水、砂混合物。 6月6日，向事故井注入水泥浆92m3和1.5g/cm的重泥浆 42 m3。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50m远的溢出点第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 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，对红黑1井850875m位置进行

4、射孔，分批次 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 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。 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 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），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

5、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。

6、 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 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。 10月5日1:20，起至第12柱钻杆时，发现钻具上升时环空泥浆 外溢，司钻判断为拔

7、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厘米左右，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，导致井喷失控。 华北泉320-1X井喷事故简况 主要内容 浅气层井喷事故规律 浅气层井喷事故规律 1 1井喷均发

8、生在起钻工况井喷均发生在起钻工况 三口井均在起钻过程发生井喷事故，事故发生时 的起出钻杆的柱数为： 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个单位的人计算得出西60-8井起钻抽吸力 为1.21、1. 49和1.67MPa，按取中值折合当量泥浆密度为0.15 g/cm3。 环空循环压耗约为0.4MPa，折合当量泥浆密度为0.04 g/cm3。

9、 当时的泥浆密度是1.14 g/cm3，有效泥浆静液柱压力当量密度为0.95 g/cm3；设计给出的明化油层压力系数为0.97 g/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 井喷的具体原因分析：井喷的具体原因分析： 西60-8井：起钻时，环空循环压耗的丧失和上提钻具 的抽吸作用，抵消了部分泥浆静液柱压力，致使作用到气 层的当量泥浆密度降低，使得地层气体侵入井筒。特别是 在起钻前停泵条件下反复上提下放活动钻具，直接对地层 气体抽吸诱喷，加剧了地层气体的侵入。 浅气层井喷事故规律 井喷的具体原因分析：井喷的具体原因分析：

10、 泉320-1X井：起钻时，环空循环压耗的丧失和上提钻具的 抽吸作用，抵消了部分泥浆静液柱压力，致使作用到气层的当 量泥浆密度降低，使得地层气体大量侵入井筒。泉320-1X井的 特别之处是起钻中途修液压大钳，上提下放活动钻具30分钟， 直接对地层气体抽吸诱喷；而且该井在起钻至第1214柱（钻 头井深952 886m）时有拔活塞现象（井涌先发生在钻杆水 眼），直接对800 1000m 的浅气层进行抽吸，导致井喷。 浅气层井喷事故规律 井喷的具体原因分析：井喷的具体原因分析： 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

11、钻时井喷。 浅气层井喷事故规律 2 2地质设计均未进行浅气层或油顶气提示地质设计均未进行浅气层或油顶气提示 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 3 3事故反应时间短，从井涌到井喷只有事故反应时间短，从井涌到井喷只有 几分钟几分钟 三口井溢流、井涌和井喷的反应时间三口井溢流、井涌和井喷的反应时间 时时 间间 井井 号号 起钻到溢流起钻到溢流溢流到井涌溢流到井涌井涌到井喷井涌到井喷起钻到井

12、喷起钻到井喷 西西60-860-8井井4848分分1111分分4 4分分1 1小时小时3 3分分 红红G+4-52G+4-52井井 5 5分（井漏到灌分（井漏到灌 满环空）满环空） 1515分分3 35 5分分2525分分 泉泉320-1X320-1X井井1 1小时小时2020分分1515分分5 5分分1 1小时小时4040分分 浅气层井喷事故规律 4 4出口溢流是最直接的井喷显示出口溢流是最直接的井喷显示, , 体积检测难以及时体积检测难以及时 发现溢流发现溢流 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

13、，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10 15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2.44 m3，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500 m时，体积为0.5m3， 在井深300 m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

14、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 5井控装备没有发挥作用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 6如果井架工反应迅速，撤离时间是够用的如果井架工反应迅速，撤离时间是够用的 泉320-1X

15、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的。 浅气层井喷事故规律 7 7值班干部和当班司钻对溢流显示判断失误、措施不值班干部和当班司钻对溢流显示判断失误、措施不 当当 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

16、识到对地层气体的直接抽吸；上提下放活动第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，

17、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 8当班人员新、素质差，出现井涌及井喷险情当班人员新、素质差，出现井涌及井喷险情 后，应急处置不当后，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

18、钻观察。 浅气层井喷事故规律 9 9实钻泥浆密度偏低，泥浆密度设计方法存在实钻泥浆密度偏低，泥浆密度设计方法存在 认识误区认识误区 2 2口井井喷时的实际泥浆密度没有达到设计上限。口井井喷时的实际泥浆密度没有达到设计上限。 泉泉320-1X320-1X井：井：设计设计1.101.20 g/cm1.101.20 g/cm3 3，实际，实际1.08 1.08 g/cmg/cm3 3。 西西60-860-8井：井：设计设计1.121.17 g/cm1.121.17 g/cm3 3，实际，实际1.14 g/cm1.14 g/cm3 3。 浅气层井喷事故规律 泥浆密度设计方法存在认识误区泥浆密度设计方法

19、存在认识误区 集团公司钻井井控规定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：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： 气井为气井为0.070.070.15 g/cm0.15 g/cm3 3或增加井底压差或增加井底压差3.0MPa3.0MPa5.0MPa5.0MPa”。 西西60-860-8井按当量密度确定泥浆密度为井按当量密度确定泥浆密度为1.101.20 1.101.20 g/cmg/cm3 3。 西西60-860-8井如果按井底压差井如果按井底压差3.0MPa 3.0MPa 5.0

20、MPa5.0MPa来确定密度，来确定密度， 安全附加值当量泥浆密度为：安全附加值当量泥浆密度为：0.190.190.31g/cm0.31g/cm3 3（垂深为（垂深为 1590m1590m），泥浆密度可设计为：），泥浆密度可设计为：1.191.191.31g/cm1.31g/cm3 3。 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

21、前井控工 作进行了要求和部署。 关于浅气层及低压低渗油气田及老区调整井的井控 工作措施如下： 防止浅气层井喷的针对性措施 1 1牢记浅气层的井控特点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正确快速关井。 防止浅气层井喷的针对性措施 2地质设计要对目的层含气情况和浅气层及其潜

22、在风险给予明确提示，减少钻井队打遭遇战的机会 大部分浅气层在横向上不连续、呈“土豆状”分布， 储量有限、能量有限，无开采价值。地质研究易忽视和轻 视，但对钻井安全危害大。泉320-1X井喷的天然气来自于 无开采价值又不连续的位于8001000m的明化镇浅气层。 埋藏较浅的气层对钻井安全的危害和不独立成藏的浅 气层一样大。“6.5”井喷的天然气来自于开采多年、位 于320 m的明水气层和位于890m的黑帝庙气层。 底油顶气储层的气顶对钻井安全的危害同样大。 “9.9”井喷的天然气来自于顶界位于970m和991m的2个明 化组储层的气顶。 防止浅气层井喷的针对性措施 3对浅气层的密度设计要综合采用

23、三种方法 采取当量密度附加法：气井为0.070.15 g/cm3。对于浅井 此法确定的泥浆密度值小，安全底线是泥浆密度足以平衡环空压耗 和起钻抽吸的共同作用，保证起下钻安全。 采取井底压差附加法：按气井井底压差3.0MPa5.0MPa确定 当量密度。这种方法对于浅井设计出的泥浆密度值大，足以抵消环 空压耗和上提钻具的抽吸力。但是，要防止泥浆密度过大压漏地层， 造成先漏后喷。 采取经验法：参考已完钻井的实际泥浆密度。 防止浅气层井喷的针对性措施 4高度重视浅气层的内防喷工作 要配置钻头浮阀，防止内防喷失控。 钻台上要配有处于开位和快装手柄的旋塞，一旦 钻杆水眼井涌，可以快速抢装上，而后关闭旋塞，

24、 关封井器，再接方钻杆进行压井。 防止浅气层井喷的针对性措施 5强化坐岗工作，及时发现溢流 起下钻的坐岗方式要观察井口泥浆返出情况和泥浆体积计量并 举，钻工也要从井口直接观察环空液面以发现溢流。 要实行地质工和泥浆工“双坐岗” ，一人看出口，一人做计量。 要充分利用实钻的录井和气测资料，及时分析萤光、气测异常 钻时和槽面显示等资料，及早发现储层和浅气层，采取相应的防 喷措施。 防止浅气层井喷的针对性措施 6提高关井意识，及时关井 坚持“发现溢流立即关井，疑似溢流关 井检查”的现场井控关井原则，及时、果断、快 速地关井，及时控制井控险情。 防止浅气层井喷的针对性措施 7严格执行油气层钻井井控技术措施 进入油气层要控制起下钻速度，不要在油气层或 浅气层井段长时间上提下放活动钻具，防止抽汲诱 喷。 起下钻采用专用计量罐准确计量灌入量，要加密 计量泥浆体积。为了直接观察井口溢流，严禁连续 灌泥浆，可以加密灌泥浆的频次，每起一个立柱钻 杆灌一次泥浆。 防止浅气层井喷的针对性措施 8对可能出现的后效或井涌要采取提前关井循环的措 施 进入目的层和钻开浅气层后，在起钻前、下钻中途、下 钻到底、短起下钻以及发现气测异常时要采取关封井器、利 用节流管汇和泥浆回收管线