对井控的认识

克拉玛依职业技术学院毕业论文设计书姓名:王桂明班级:钻井0931学号：09031546专业:钻井技术系部：石油工程系论文题目：对井控的认识指导教师：徐志聃二零——年十二月摘要井控技术是油气井工程的核心技术近年来井控工作所取得的成绩很大，积累的经验十分丰富，但是井喷失控造成的损失也是巨大的，这些严峻的事实说明人们对井控原理及其技术的研究及掌握还不够，本文通过对井控的概念和井喷的原因及危害进行总结，并且结合了以往的事故案例，使人们深刻的认识到井控的重要性，在生产中能够严格的执行井控标准。关键词：井控技术井喷失控井控分级目录TOC\o"1-5"\h\z关键词： 2\o"CurrentDocument"第一章井控的基本概念 4\o"CurrentDocument"1.1井控的定义 4\o"CurrentDocument"1.2井控的分级 4\o"CurrentDocument"1.3与井控有关的概念 5\o"CurrentDocument"第二章井喷失控的原因及危害 6\o"CurrentDocument"2.1井喷失控的原因 62.2井喷失控的危害 72.2.1基本情况 7\o"CurrentDocument"2.2.2事故发生经过 7\o"CurrentDocument"2.2.3事故处理过程 8\o"CurrentDocument"2.2.4事故原因分析 9\o"CurrentDocument"2.2.5事故教训 9\o"CurrentDocument"致 谢 11\o"CurrentDocument"文 献 12第一章井控的基本概念1.1井控的定义井控，即井涌控制或压力控制，是指采取一定的方法控制住地层孔隙压力，基本上保持井内压力平衡，保证钻井的顺利进行的技术。定义中所说的“一定的方法”包括两个方面：合理的压井液密度；合乎要求的井口防喷器。定义中所说的“基本上保持井内压力平衡”指：P井底-P地层二△P(△P取值：对于油井取1.5〜3.5MPa；对于气井取3.0〜5.0MPa。)1.2井控的分级根据井涌的规模和采取的控制方法之不同，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：采用合适的钻井液密度和技术措施使井底压力稍大于地层压力的钻井过程。初级井控的核心就是确定一个合理的钻井液密度，初级井控提供的钻井液液柱压力为安全钻井形成第一级屏障。初级井控技术要求我们在进行钻井施工时，首先要考虑配制合适密度的钻井液，确保井内钻井液液柱压力能够平衡甚至大于地层压力，保证井口敞开时安全施工。二级井控：由于某些原因使井底压力小于地层压力时，发生了溢流，但可以利用地面设备和适当的井控技术来控制溢流，并建立新的井内压力平衡，达到初级井控状态。二级井控技术要求井口必须装防喷器组，井口防喷器组为安全钻井提供第二级屏障。二级井控的实质是“早发现、早关井和早处理”：早发现：溢流被发现得越早越便于关井控制，越安全。国内现场一般将溢流量控制在1〜2m3之前发现。这是安全、顺利关井的前提。早关井：在发现溢流或预兆不明显、怀疑有溢流时，应停止一切其它作业，立即按关井程序关井。（3）早处理：在准确录取溢流数据和填写压井施工单后，就应节流循环排出溢流和进行压井作业。三级井控：三级井控是指二级井控失败，井涌量大，失去了对地层流体流入井内的控制，发生了井喷（地面或地下），这时使用适当的技术与设备重新恢复对井的控制，达到初级井控状态。即常说的井喷抢险，这时可能需要灭火、打救援井等各种具体技术措施。对一口井来说，应当努力使井处于初级井控状态，同时做好一切应急准备，一旦发生井侵能迅速地做出反应，加以处理，恢复正常钻井作业。要尽力防止井侵变成井喷。1.3与井控有关的概念1） 井侵当地层孔隙压力大于井底压力时，地层孔隙中的流体（油、气、水）将侵入井内，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，井口返出的钻井液的量比泵入的钻井液的量多，停泵后井口钻井液自动外溢，这种现象称之为溢流。特点：返出流体不会到达转盘面上。3） 井涌国内定义：井涌是溢流的进一步发展，井口返出流体超过转盘面，但低于二层平台。国外定义：当地层压力大于井底压力时，在其压差作用下，地层流体进入井眼，这种流体流动称为井涌。4） 井喷国内定义：井涌进一步发展，当井口返出流体超过二层平台时称为井喷。国外定义：井涌失控称为井喷。井喷有地上井喷和地下井喷。流体自地层经井筒喷出地面叫地上井喷，从井喷地层流入其它低压层叫地下井喷。5） 井喷失控井喷发生后，无法用常规方法控制井口而出现敞喷的现象称为井喷失控。这是钻井过程中最恶性的钻井事故。6） 井喷失火井喷后失去控制的地层流体在地面遇到火源着火的现象。这是钻井过程中最恶性的、损失巨大的钻井事故。图1-1与井控相关的概念第二章井喷失控的原因及危害2.1井喷失控的原因井喷失控的原因大体可归纳以下方面：起钻抽汲，造成诱喷。起钻不灌修井液或没有灌满。不能及时准确的发现溢流。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的关井，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。井口不安装防喷器。井口不安装防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；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。井控设备的安装及试压不合格。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，无法实施关井。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不减压。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，往往造成钻井或修井的复杂情况发生。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。2.2井喷失控的危害2.2.1基本情况河油田黄26-34井完钻井深2695.0m；油层套管（p139.7X2694.77m，生产井段2206.4〜2656.0m。预计在沙河街组中部井段2095.2〜2028.0m射孔，测井解释预射孔段为油层，设计压井液密度1.05g/cm3。2006年2月4日兴隆台工程技术处作业十五队用89枪射孔，计划射七炮，在射完第一炮起电缆时，发生井喷失控着火。2.2.2事故发生经过2:30射孔队施工准备。2:52射孔校深。2:54点火起爆，上提电缆。2:56电缆提出100多米，发现井口井涌，立即商定剪断电缆，关射孔闸门。2:58喷出液柱高达2m左右。3:00左右，剪断电缆，同时抢关射孔闸门，此时液柱高度约10米左右，随着喷势越来越大，放炮闸门难以关闭。副队长打开南侧套管闸门进行分流，此时井口周围弥漫水雾并伴有天然气。3:05左右井口南侧发出“砰”的一声，着火。见图1。图1黄26—34井井喷失控着火照片2.2.3事故处理过程汇报并启动应急预案3:05至3:07作业队副队长向黄金带消防队汇报火警，同时队长向作业区汇报。3:10作业区向处调度室汇报。3:07消防队接到火警，于3:18到达井喷现场，3:22，灭火战斗展开。3:30消防队抢开出射孔车辆两台，拖出作业值班房一个。3:40油田公司启动《辽河石油勘探局突发特别重大事故应急救援预案》。4:20第一批有关人员到达现场。4:40成立20人的抢险突击队。抢险组织、准备4:50按照应急预案组织抢险工作，制定抢险方案，组织抢险物资，加工抢险工具。8:50抢拖出作业机和少量油管、抽油杆。抢险灭火压井成功15:30成功关闭套管南侧闸门，南部地面火焰熄灭。16:30拖出靠南侧抽油机组，基本完成井场清障。20:00三台压裂车组用60m3压井液，携带橡胶球80个（直径15mm）和胶皮等堵塞物进行压井，最小压力1MPa，最大压力14MPa，20:23堵住井口，火焰全部熄灭，压井成功。2.2.4事故原因分析（1） 直接原因设计射孔液密度不够是造成井喷的直接原因。射孔井段一直没有测试过，而射孔液的密度却参照下部原来老层的地层压力系数确定，设计的射孔液密度1.05g/cm3，低于实际的地层压力系数。没接放喷管线是导致井喷着火的直接原因。井喷以后，企图打开套管闸门放喷以降低井内压力，让电缆头落入井内，便于关闭射孔闸门，但该井既没有接放喷管线也没有接压井管线，不能把井内流体引至井场外的安全地带。喷出的流体遇到柴油机排气管火花造成火灾。（2） 间接原因对目的层的地质情况认识不准确该井测井解释为油层，而实际射开是气层。如果解释是气层，按照辽河油田选择射孔方式的规定，应选择油管传输射孔。如选用传输射孔则发生井涌时可以关闭采油（气）树闸门，避免井喷失控。射孔闸门关闭困难射孔闸门缺乏保养，关闭困难，加之闸门内有电缆头，难以关严。（3） 管理原因地质设计中的有关地层资料、工程设计中的有关井控要求都过于简单，没有针对性。设计射孔液密度偏低。井控意识薄弱，没有执行“辽河油田井控实施细则”，没有安装放喷管线和压井管线。2.2.5事故教训（1）增强井控意识从该井井喷失控着火的事故分析，无论是管理层还是设计层，从机关到基层作业队其井控意识都急待加强。（2） 射孔液的密度设计要合理对从未测试的层位，射孔液的密度不能按已开采层的压力系数设计，要按钻进该层段的钻井液密度设计。（3） 要认真执行井控技术规定对气井、高温高压井、含有毒有害气体等重点井、射孔、压裂酸化后的施工作业必须按井控规定、标准接放喷管线和压井管线；必须执行开工前的井控验收制度，达到井控要求才能允许施工。（4） 在选择射孔方式上，尽量选择油管传输的方式射孔。（5） 射孔作业应尽量避开夜间进行。（6） 剪断电缆位置要适当。断电缆在井内基本“直立”，弯曲量较少。要使断电缆头落入井内，才能实施有效关井。黄26-34井射孔电缆起出100m左右就发生井涌，剪断电缆后，电缆头露在射孔闸门外，致使射孔闸门不能完全关闭。见图2。电缆头图2电缆断口露在射孔闸门外示意图致