第1章 绪论.docx

1、第1章 绪论第一章 绪 论一、 井控技术发展回顾五十年代喷射钻井的出现与发展，推动了钻井事业的迅猛前进，六十年代近平衡压力钻井及井控技术的问世与应用，更为钻井的飞跃注入了新的活力。这两顷技术的成功推广应用，为科学化钻井奠定了坚实的基础。在此基础上，先后发展起来的油气层保护技术、综合录井技术、地层压力检测、取心、事故处理、钻井液与完井掖、完井固井、测试等各项专业技术，以及相应钻井装备、工具及仪表的进一步完善发展，为当今钻井的飞速发展起了十分重要的作用。 我国引进与应用上述两项基础技术与美国等发达国家相比，推迟近20年。虽然如此，我国石油行业实行自力更生，改革开放政策，科学化钻井的发展受到各方面的

2、重视与关注，其发展速度，推广应用新工艺；新技术的普及程度以及在钻井生产中获得的显著效益，是十分惊人的。 迄今为止，近平衡压力钻井与井控技术的发展，已取得以下成果： 一)井喷及井喷失控事故逐年减少。 我国陆上油气田1953年1993年，四十年间，共钻井160398口，钻井进尺27788万米，其中井喷失控井271口，占完井总数的1.69，井喷失控井中有81口井着火，占失控井的30。因井喷或井喷失控烧毁或埋掉钻机61台。1978年1988年，十年问井喷失控井133口，平均13.3口年，其中着火井33口，平均3.3口年，共计死亡5人，伤41人。而199O年仅失控7口井，1991年、1992年仅失控井2

3、口。井控技术的应用与发展，大大减少了井喷和井喷失控事故，从而有效地确保了钻井人员、设备和油气井的安全,减少了油气资源的浪资和环境污染，为勘探开发的顺利进行，为正常的生产、工作、生活秩序，为避免巨额资金的浪费，都起到了十分重要的作用。二)立足于国内研究和生产的井控设备、工具及仪表，基本满足了国内油气井钻井生产对井控工作的要求。三)完善的井控法规已普遍地实施。各油田根据总公司。“石油与天然气钻井井控规定”制定了相应的井控条例、制度及细则等，有力地保证了这一技术的贯彻执行。四)强制性的井控培训已制度化、规范化，有效地提高了钻井人员井控素质。五)井控理论研究日益深入。井喷失控抢险及复杂井控问题处理技术

4、已达到相当水平。二、 高认识，搞好井控工作一）对近年不断升级的井喷事故的认识虽然集团公司每年都把井控检查作为推动井控工作的重要手段，但近年来井喷失控事故屡屡发生，不断升级。1995年井喷失控2次，大庆油田凹一276井由于浅气层井喷、鳖空地层，造成钻机下沉，设备报废；大港油田在辽河油田施工的前一24井，同样由于浅气层井喷，失控着火，钻机烧毁。1996年井喷失控4次，中原油田某开发井，空井时间过长，井喷发生后关井错误，造成地层喷塌，井报废，设备损坏；新疆油田某井井喷后造成井塌；四川油田硫化氢造成钻具氢脆破坏事故；长庆油田在安塞作业，由于浅气层井喷造成井喷失控着火。1997年井喷失控2次，江汉油田在

5、青海油田施工的仙一7井，在试气过程中井喷失控着火；四川油田在塔里木施工的玛一4井，二开钻井由于设计错误不装防喷器而井喷失控着火。1998年井喷失控5次，98年初23月份每月失控l井次，辽河油田浅气层井喷，设备全部被埋报废；江汉油田在冀东施工的高73井失控着火，设备全部报废，还把地矿部邻井钻具、井架烤弯；四川油田施工的温泉一4井，硫化氢串人煤层，使煤矿职工死亡11人，伤34人，25口煤井停产。江汉油田施工的剑一44井井喷失控着火。中原油田在塔里木施工的一口井，固井作业时井喷失控损失一百余万元。造成日益严重的井喷失控事故的主要原因如下l、井控意识淡薄。由于受市场经济的冲击，许多领导在安全与效益上认

6、识不清，只图钻井速度，而忽视按集团公司井控管理进行设计施工。2、井控装备老化落后。许多油田装备己严重老化，甚至竞有约十年没再在更新井控装备上投入一分钱。末达到集团公司规定的1：1.5的配套要求。3、油田开发不重视地质情况变化。由于老油田的开发，尤其是开发井、调整井压力系数难以掌握，采油与钻井作业的矛盾日益突出，注水井网的影响越来越大，尤其是对低渗低压地层，人们抱有太大的侥幸心理。4、井控培训力度不大。各油田职工，尤其是对外闯市场的队伍，培训难以实施，往往流于形式，甚至干脆不培训。二)各级人员必须认识到近平衡压力钻井和井控技术是钻井工程中一项十分重要的技术，积极自觉地搞好这项技术，确保各项规定、

7、制度落到实处。三)对几个重要概念的认识1、过去由于井控工艺与井控装备相对落后，为防止井喷，而使用过高密度的钻井液钻井。导致了对油气层的污染与破坏，使用过低钻井液密度造成井喷来发现油气层，也是错误的。因为，井喷后的压井作业，同样导致对油气层的破坏。因此，上述两种错误作法，都是不可取的。只有正确实施近平衡压力钻井和井控技术，才是发现、评价和保护油气层的唯一正确途径。2、评价对油气层的伤害，不是以钻井液密度高低来衡量，而应以井底压差大小和钻井液的化学组分是否与油气层相匹配来鉴别。发现并评价油气层，并非只靠降低压差一种办法，而应采取录井技术、压力预测和监测、及时取芯、及时测井、钻杆测试、钻井液及岩性分

8、析化验等综合评价技术来进行。3、过去对油气井采取“压而不死，活而不喷，喷而不乱”的想法是不科学的因为它既无定量的概念，事实上在实际操作上也很难办到。四）正确处理好以下关系，是作好井控工作的关键1、“防”与“治”，应以防为主，防治结合。井控工作应立足于“宁可信其有，不可信其无”，打消一切消极观念、侥幸心理、马虎凑合的不良作风，牢固树立常抓不懈、警钟长鸣的井控意识。狠抓井控法规的贯彻落实，不断提高井控管理水平，严格执行井控分级责任制和井控奖罚制度。2、在注意高压油气井防喷的同时，切不可忽视低压井、浅井，尤其是浅气层的井控问题。因为低压井、浅井，尤其是浅气层同样具有井喷和井喷失控的危险，一旦发生井喷

9、，其复杂性和处理难度可能更大。3、井控装备的投入与钻井总体效益是一致的。那些只顾眼前、短期、直接效益的做法，终将铸成更大的灾难性损失，这是十分惨痛的教训。4、人员素质，特别是人员井控技术素质的高低，直接关系着井控成败的关健问题。切不可放松对人员的井控培训工作。5、正确处理好钻井速度、钻井成本与井控安全的辨证关系，促进钻井总体效益的提高，6、调整区块的井控问题，应十分重视钻井采油间的协调工作，不能只顾自身利益而抛弃整体全局利益。搞好相互协作配合，实施分片停注、邻井停注、泄压等措施，解决好调整区块喷漏的井控问题。三、井控及其相关的概念 1、井控的概念井控即井涌控制，就是要采取一定的方法控制住地层孔

10、隙压力，基本上保持井内压力平衡，保证钻井的顺利进行。人们根据井涌的规模和采取的控制方法之不同，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) 是依靠适当的钻井液密度来控制住地层孔隙压力使得没有地层流体侵入井内，井涌量为零，自然也无溢流产生。二级井控 是指依靠内正在使用中的钻井液密度不能控制住地层孔隙压力，因此井内压力失衡，地层流体侵入井内，出现井涌，地面出现溢流，这时要依靠地面设备和适当的井控技术排除气侵钻井液，处理掉井涌，恢复井内压力平衡，使之重新达到初级井控状态。三级井控是指二级井控失败，井涌量大，终于失去控制，发生了井喷(地面或地下)，这时使用适当的技术与设备重

11、新恢复对井的控制，达到初级井控状态。这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。2、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。 3)井涌溢流进一步发展，钻井液涌出井口的现象称之为井涌。 4)井喷地层流体(油、气、水)无控制地涌入井筒，喷出地面的现象称为井喷。注；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

12、规方法控制井口而出现敞喷的现象称为井喷失控。 总之；井侵、溢流、井涌、井喷、井喷失控反映了地层压力与井底压力失去平衡以后井下和井口所出现的各种现象及事故发展变化的不同严重程度。四、井喷失控的原因及危害 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)起钻抽吸，造成诱喷。(2)起钻不灌钻井液或没有理满。(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，实行口井大承包后

13、，片面追求节省钻井成本，想尽量少地投入钻井设备，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；其三，井控装备配套数量不足，配有的防喷器只能保证重点探井和特殊工艺井；其四，认为几百米的浅井几天就打完了，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钻井井控规定的要求。比如： 放喷管线、钻井液回收管线、内控管线各部位的连接不是法兰丝扣连接，而是现场低质量的焊接。 连接管线的尺寸、壁厚、钢级不合要求；弯头不是专用的铸钢件，弯头小于1200。 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。 防喷器及节流管汇各部件没

14、有按规定的标准试压，各部件的阀门出现问题最多，有的打不开，有的关不上，有的刺漏。 防喷器不安装手动操纵杆；不安装灌钻井液管线，而是把高压内控管线当作灌钻井液管线使用。 井口套管接箍上面的双公升高短节丝扣不规范，造成刺漏。 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；控制系统储能器至防喷器的液压油管线安装不规范，漏油。 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后，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。还有的井应该在打开油气层前实施先

15、期完成，可往往设计上却是后期完成，给井控工作带来了麻烦。 (8)对浅气层的危害性缺乏足够的认识。许多人认为浅气层井浅，最多几百米深，地层压力低，不会惹麻烦。而实际上，井越浅，平衡地层压力的钻井液柱压力也越小，一但失去平衡，浅层的油气上窜速度很快，时间很短就能到达井口，很容易让人措手不及。而且浅气层发生井涌井喷，多是在没有下技术套管的井，即使关上井，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功夫。 (9)地质设计未能提供准确的地层孔隙压力资料，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

16、都是由于起完钻后修理设备或是等技术措施。由于长时间空井不能循环钻井液，造成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，此种情况下关闸板防喷器不起作用，关环形防喷器要么没有安装，要么胶芯失效，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，钻井液液柱压力降低，当液柱压力低于地层孔隙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末减压。这种情况多发生在老油田、老油区打调整井的情况。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。如果采油厂考虑原油产量，不愿意

17、停掉相邻的注水井，或是停注但不泄压，往往造成钻井的复杂情况发生。(13)钻井液中混油过量或混油不均匀，造成液柱压力低于地层孔隙压力。 这种情况多发生在深井、探井、复杂井，出于减少摩阻、改善钻井液性能、稳定井壁、钻井工艺的需要，往往要在钻井液中混入一定比例的原油。但在混油过程中，加量过猛导致不均匀，或是总量过多，都会造成井筒压力失去平衡。 当卡钻发生后，由于需要泡原油、柴油、煤油解卡，从而破坏了井筒内的压力平衡，此时如果不注意二次井控，常常会造成井涌、井喷，酿成更重大的事故。 (14)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一定的比例，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。 大量的实例告诉我们，井喷失控是钻井工程中性质严重、损失巨大的灾难性事故，其危害可概括为以下6个方面： (1)打乱全面的正常工作秩序，影响全局生产； (2)使钻井事故复杂化； (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，影响农田水利、渔场、牧场、林场建设。 (4)伤害油气层、破坏地下油气资源。 (5)造成机毁人亡和油气井报废，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。