井控技術與管理 井下作業井控工作是一項要求嚴密細致 的系統工程 涉及諸多單位和部門 需要更 多人員參與和付出 做好井控工作 是有效的預防與防止井 噴 井噴失控和井噴著火或爆炸事故的發 生 保證人身和財產安全 保護環境和油氣 資源必要條件 第一節井控基本知識 一 井控的概念 井控 Well Control 有的叫做井涌控制 Kick Control 還有的叫做壓力控制Pressure Control 各種叫法雖說有些不同 但是各種叫 法本質上是一樣的 都是說明要采取一定的方法控 制住地層孔隙壓力 基本保持井內壓力平衡 保證 修井的順利進行 總而言之 井控就是實施油氣井 壓力的控制 就是用井眼系統的壓力控制地層壓 力 井控作業要從修井的目的和一口井今后整個 生產年限來考慮 既要安全 優質 高速的修好 井 又要有利于保護油氣層 提高采收率 延長 油氣井的壽命 所以 我們修井工作者要依靠良 好的井控技術進行近平衡地層壓力修井 目前的井控技術已從單純的防噴發展成為保 護油氣層 防止破壞資源 防止環境污染 已成 為快速低成本修井技術的重要組成部分和實施平 衡修井的重要保證 井控技術是保證石油天然氣 井井下作業安全的關鍵技術 做好井控工作 既 有利于保護油氣層 又可以有效地防止井噴 井 噴失控或著火事故的發生 二 井控分級 人們根據井涌的規模和采取的控制方法之不 同 把井控作業分為三級 即一級井控 二級井 控和三級井控 1 初級井控 一級井控 就是僅用修井液液 柱壓力就能平衡 控制 地層壓力的控制 沒有 地層流體侵入井內 井涌量為零 自然也無溢流 產生 2 二級井控是指僅靠井內修井液液柱壓力不 能控制住地層壓力 井內壓力失去平衡 地層流 體侵入井內 出現井涌 地面出現溢流 這時候 要依靠關井地面設備建立的回壓和井內液柱壓力 共同平衡地層壓力 依靠井控技術排除氣侵修井 液 處理掉井涌 恢復井內壓力平衡 使之重新 達到初級井控狀態 二級井控是目前培訓修井作業人員掌握井控 技術的重點 也是防噴的重點 因此 希望諸位 學員深入領會其實質 3 三級井控是指二級井控失敗后 井涌量 大 且失去控制 發生了井噴 這時候要利用專 門的設備和技術重新恢復對井的控制 使其達到 二級井控狀態 進一步恢復到初級井控狀態 三級井控就是平常說的井噴搶險 可能需要 滅火 鄰近注水井停注等各種具體技術措施 一般地說 在修井時要力求使一口井經常處于初 級井控狀態 同時做好一切應急準備 一旦發生 溢流 井涌 井噴能迅速地作出反應 加以解 決 恢復正常修井作業 三 井噴事故分級 一級井噴事故 1 海上油 氣 井發生井噴失控 陸上油 氣 井發生井噴失控 造成超標有毒有 害氣體逸散 或竄入地下礦產采掘坑道 發生井噴并伴有油氣爆炸 著火 嚴重危 及現場作業人員和作業現場周邊居民的生 命財產安全 2 二級井噴事故 級 海上油 氣 井發生井噴 陸上油 氣 井發生井噴失控 陸上含超標有毒有害氣 體的油 氣 井發生井噴 井內大量噴出 流體造成對江河 湖泊 海洋和環境造成 災難性污染 3 三級井噴事故 級 陸上油氣井發生井噴 經過積極采取壓井 措施 在24小時內仍未建立井筒壓力平 衡 集團公司直屬企業難以短時間內完成 事故處理的井噴事故 4 四級井噴事故 級 發生一般性井噴 集團公司直屬企業能在 24小時內建立井筒壓力平衡的井噴事故 四 與井控相關的概念 1 井侵 Influx 當地層壓力大于井底壓力時 地層中的流 體 油 氣 水 就會侵入井內 通常稱 之為井侵 常見有氣侵 油侵等 2 溢流 Overflow 當井侵發生后 井口返出的修井液的量比 泵入的修井液的量多 停泵后井口修井液 有外溢現象 這種現象就稱之為溢流 3 井涌 Well kick 嚴重的溢流使井內修井液涌出井口 4 井噴 Well Blowout 井噴是指地層流體 天然氣 石油 地層 水 無控制的進入井內 使井內修井液噴 出井口 這里所說的井噴指的是地上井 噴 5 井噴失控 Out of control for Blowout 井噴發生后 無法用常規方法控制井口而 出現敞噴的現象 這就是修井作業中的惡 性事故 6 6 靜液壓力靜液壓力 由靜止液體重力產生的壓由靜止液體重力產生的壓 力力 其大小與液體的密度和垂直高度有其大小與液體的密度和垂直高度有 關關 P P g Hg H 式中式中 P P 靜液壓力靜液壓力papa 液體密度液體密度kg m3kg m3 H H 液柱的垂直高度液柱的垂直高度m m g g 重力加速度重力加速度 9 8 m s29 8 m s2 修井液靜液柱壓力修井液靜液柱壓力 是井內修井液液柱是井內修井液液柱 重量所產生的壓力重量所產生的壓力 靜水柱壓力靜水柱壓力 指油氣層中地層水液柱重指油氣層中地層水液柱重 量所產生的壓力量所產生的壓力 PL PL g Hg H 式中式中 PLPL 修井液靜液柱壓力修井液靜液柱壓力papa 修井液密度修井液密度kg m3kg m3 H H 修井液柱的垂直高度修井液柱的垂直高度m m g g 重力加速度重力加速度 9 8 m s29 8 m s2 7 7 地層壓力地層壓力 是指地下巖石孔隙內流體的壓力是指地下巖石孔隙內流體的壓力 又稱孔隙壓力又稱孔隙壓力 地層壓力分地層壓力分 正常地層壓力正常地層壓力 異常地層壓力異常地層壓力異常異常 高壓高壓 異常低壓異常低壓 1 1 正常地層壓力正常地層壓力 地下某一深度的地層壓力等地下某一深度的地層壓力等 于地層流體作用于該處的靜液壓力于地層流體作用于該處的靜液壓力 P P地層地層 P P液液P P地層地層 P P液液 2 2 異常地層壓力異常地層壓力 異常高壓異常高壓P P地層地層 P P液液異異 常低壓常低壓 P P地層地層 P P液液 用地層壓力梯度表示用地層壓力梯度表示 地層壓力梯度地層壓力梯度 單位地層深度地層壓力的變化量單位地層深度地層壓力的變化量 K P H K P H g g 例例 地層深度為地層深度為2Km2Km時時 地層壓力為地層壓力為20 972MPa 20 972MPa 則地層壓則地層壓 力梯度為力梯度為 K P H 20 972 2 10 486 MPa KmK P H 20 972 2 10 486 MPa Km 用地層壓力當量修井液密度表示用地層壓力當量修井液密度表示 平衡地層壓力所需的修井液密度平衡地層壓力所需的修井液密度 Po P g H Po P g H g H g H g H g H 例例 地層深度為地層深度為2Km2Km時時 地層壓力為地層壓力為20 972MPa 20 972MPa 則地層壓則地層壓 力當量修井液密度為力當量修井液密度為 Po P g H 20 972 9 8Po P g H 20 972 9 8 2 1 07g cm32 1 07g cm3 用地層壓力系數表示用地層壓力系數表示 地層壓力系數地層壓力系數 某深度的地層壓力與同深度的靜水柱某深度的地層壓力與同深度的靜水柱 壓力之比壓力之比 無單位無單位 例例 2Km 2Km深度的地層壓力為深度的地層壓力為20 972MPa 20 972MPa 相同深度的靜水相同深度的靜水 柱壓力為柱壓力為19 6MPa 19 6MPa 則地層壓力系數則地層壓力系數 20 972 19 6 1 07 20 972 19 6 1 07 破裂壓力破裂壓力 使地層巖石發生破碎或裂縫時的壓力使地層巖石發生破碎或裂縫時的壓力 壓壓差差 是井底壓力和地層壓力之間的差值是井底壓力和地層壓力之間的差值 壓差壓差 P P 井底壓力井底壓力 地層壓力地層壓力 第二節井噴失控造成的危害及原 因分析 油 氣井井噴失控是作業施工過程中 的一種工程事故 在井下作業過程中 由 于預防措施不當 補救工作不及時 往往 會造成嚴重井噴或無控制井噴 嚴重井噴 或無控制井噴之后 輕者可導致油 氣資 源浪費 造成環境污染 地層壓力下降 生產能力降低 重者可導致全井報廢或對 整個油 氣田的嚴重破壞 給國家財產和 人民的生命安全帶來重大損失 一 井噴失控的危害 大量的事實告訴我們 井噴失控是鉆井 修 井工程中性質嚴重 損失巨大的災難性事故 其 造成的危害可概括為以下幾方面 1 井噴失控危害之一就是打亂全面的正常工作 秩序 影響全局生產 2 井噴失控危害之二是使修井事故復雜化 3 井噴失控極易引起火災和地層塌陷 造成機 械設備毀壞 人員傷亡 油氣井報廢 帶來巨大 的經濟損失 4 井噴失控還會嚴重傷害油氣層 破 壞地下油氣資源 5 井噴失控使油氣無控制的噴出井口 進入空中 造成環境污染 影響周圍千家 萬戶的命安全 影響農田水利 漁場 牧 場 林場建設 6 井噴失控涉及面廣 在國際 國內 造成不良的社會影響 影響修井作業隊伍 的形象 對該企業的生存和發展不利 總之 井噴失控是井下作業中性質嚴 重 損失巨大的災難性事故 一旦發生井 噴失控 將會自然環境污染 油氣資源的 嚴重破壞 還易釀成火災 造成設備毀 壞 油氣井報廢 甚至人員傷亡 因此 必須牢固樹立 安全第一 預防為主 以人 為本 的指導思想 二 井噴失控的原因 1 井噴井涌機理及分析井噴井涌機理及分析 PfPf P P液液井涌井涌 井噴井噴 PfPf P P液液平衡平衡 PfPf P P液液漏失漏失 PfPf 地層壓力地層壓力P P液液 井筒內液柱壓力井筒內液柱壓力 當地層壓力大于井內液柱壓力當地層壓力大于井內液柱壓力 井內的液柱壓力不井內的液柱壓力不 足以平衡地層壓力足以平衡地層壓力 造成井口處流體外瀉形成溢造成井口處流體外瀉形成溢 流流 井涌以至于井噴井涌以至于井噴 2 2 溢流產生的原因溢流產生的原因 地層壓力大于井內液柱壓力地層壓力大于井內液柱壓力 即即 P P地層地層 P P液液 P P液液 P P液液 g Hg H 或或 H H 凡是使凡是使液體密度液體密度 減少減少 液柱高度液柱高度H H下降下降 的因素都的因素都 可能導致溢流可能導致溢流 起管柱時井內未灌滿壓井液起管柱時井內未灌滿壓井液 過大的過大的 抽汲壓力抽汲壓力 壓井液密度不夠高壓井液密度不夠高 地層漏失地層漏失 二 井噴失控的原因 人為因素 從實例和井噴失控的危害 可知弄清井噴失控的原因及防止井噴失控 是非常重要的 也是必須要搞明白的 因 此 修井作業人員首先要深刻分析以往的 事故案例 從中吸取經驗教訓 縱觀各油 氣田井噴失控的實例 分析井噴失控的直 接原因 大致可歸結為以下幾點 1 井控意識不強 違章操作 2 起管柱產生過大的抽吸力 3 起管柱不灌或沒有灌滿修井液 4 施工設計方案中偏面強調保護油氣層而使用的 修井液密度偏小 導致井筒液柱壓力不能平衡地 層壓力 5 井身結構設計不合理及完好程度不夠 6 地質設計方案未能提供準確的地層壓力資料 造成使用的修井液密度低于地層壓力 致使井筒 液柱壓力不能平衡地層壓力 導致地層流體侵入 井內 7 發生井漏后 液柱壓力降低 當液柱壓力低于 地層壓力時就會發生井侵 井涌乃至井噴 8 周圍注水井不停注水或未減壓 第三節 井控工作的重要性 一 對井控工作的認識 采用先進的井控技術和井控設備才是發現油氣層 保 護油氣層的唯一正確途徑 做到既不污染地層 也不發生 井噴 一旦一次控制未能準確實施 出現溢流后 還可以 使用先進的井控設備及時進行關井 實施二次控制 從而 有利于保護油氣層 保護地面設備及環境 二 如何做好井控工作 井控工作做的如何 直接關系到鉆修井隊 伍 油氣田承包經營者及國家的利益 做好井控 工作意義重大 1 各級領導干部必須高度重視井控工作 要充分認識到井噴失控是修井工程中性質 嚴重 損失巨大的災難性事故 2 抓好五個環節 必須思想重視 措施正 確 嚴格管理 技術培訓 裝備配套 3 要認真對待油層套管薄弱的井的井控工 作 4 在注意高壓井防噴的同時 也要注意中 低壓油氣井的防噴 5 井控工作要各部門密切配合 常抓不 懈 6 要嚴格執行井控規定和井控實施細則的 有關規定 1 1 1 1 是各種井控裝置的檢驗周期制定得不夠合理是各種井控裝置的檢驗周期制定得不夠合理 科學科學 缺乏依據缺乏依據 是各種井控裝置的檢驗周期制定得不夠合理是各種井控裝置的檢驗周期制定得不夠合理 科學科學 缺乏依據缺乏依據 不能確保井控裝置在良好的狀態下工作不能確保井控裝置在良好的狀態下工作 不能確保井控裝置在良好的狀態下工作不能確保井控裝置在良好的狀態下工作 2 2 2 2 是施工單位現場不對井控裝備進行使用前的認真檢查是施工單位現場不對井控裝備進行使用前的認真檢查 例如旋例如旋 是施工單位現場不對井控裝備進行使用前的認真檢查是施工單位現場不對井控裝備進行使用前的認真檢查 例如旋例如旋 塞閥在備用狀態下應該是處于常開狀態塞閥在備用狀態下應該是處于常開狀態 有的施工人員不去檢有的施工人員不去檢塞閥在備用狀態下應該是處于常開狀態塞閥在備用狀態下應該是處于常開狀態 有的施工人員不去檢有的施工人員不去檢 查查 旋塞閥處于關閉狀態都不知道旋塞閥處于關閉狀態都不知道 查查 旋塞閥處于關閉狀態都不知道旋塞閥處于關閉狀態都不知道 3 3 3 3 是施工單位不按標準安裝井控裝備是施工單位不按標準安裝井控裝備 有的在安裝閘板式防噴器有的在安裝閘板式防噴器 是施工單位不按標準安裝井控裝備是施工單位不按標準安裝井控裝備 有的在安裝閘板式防噴器有的在安裝閘板式防噴器 時不把固定螺栓上齊時不把固定螺栓上齊 上緊上緊 也有的在安裝液控裝備時經常出也有的在安裝液控裝備時經常出時不把固定螺栓上齊時不把固定螺栓上齊 上緊上緊 也有的在安裝液控裝備時經常出也有的在安裝液控裝備時經常出 現液壓管路滲漏現液壓管路滲漏 不能保障裝置的正常運行不能保障裝置的正常運行 究其原因究其原因 主要主要現液壓管路滲漏現液壓管路滲漏 不能保障裝置的正常運行不能保障裝置的正常運行 究其原因究其原因 主要主要 是特別個別現場施工人員思想上存在麻是特別個別現場施工人員思想上存在麻是特別個別現場施工人員思想上存在麻是特別個別現場施工人員思想上存在麻痹痹痹痹思想和僥幸心理思想和僥幸心理 導導思想和僥幸心理思想和僥幸心理 導導 致工作上不認真致工作上不認真 致工作上不認真致工作上不認真 三 執行過程中比較容易出現的問題執行過程中比較容易出現的問題 第四節甲乙雙方的職責 義務 為了做好井下作業井控工作 作業監督 甲方代表 修井承包單位和井下作業 隊伍具有以下職責 甲方監督的職責 義務 1 監督修井作業安全進行 2 向承包方提出修井設計 修井方法和井控設計及防噴 作業要求 使之控制可能遇到的緊急情況 3 保證甲方規章制度得到遵守和落實 4 檢查防噴設備的安裝是否正確 試壓與維護保養是否 符合規定 5 確保在修井作業中遵守有關井控規定和程序 6 保證所有修井人員對裝上的防噴設備的操作受過充分 的訓練及執行井控操作證制度 7 確保足夠的修井液的供應 8 有權在任何時候要求檢查 試驗或更換防噴設備 9 熟悉安全并有效地從井里把井涌修井液循環出來的各 種程序 10 依據井底常壓井控法 提出慢速泵壓 保證安全地將 井涌循環出來 11 維持足夠密度的修井液 防止地層流體侵入井內 12 從上一級監督那里得到建議和指導 13 確保所有防噴措施的實行都要有利于環保 14 包括溢油或其他可能的污染物在內的事故 15 提高效益 降低生產經營成本 作業隊責任與義務 1 接受并執行作業監督 建設方 代表的 指導 并報告與修井安全有關的所有情 況 2 進行安全正常的修井工作保證修井質 量 完成修井任務 3 熟悉防噴裝置 并能在緊急情況下關 井 4 認真執行井控規定和井控實施細則的要 求 施工單位的責任與義務 1 執行修井的有關技術標準 保證修井安全 2 按設計要求 為修井提供適合的防噴裝備 3 確保防噴裝備的安裝正確 試壓合格 檢查 和保養及時 提供技術保障 4 提供的作業隊應是防噴設備操作訓練有素 配 置齊全的有資質的作業隊伍 5 認真執行甲方提供的工程施工設計 井控設計 按照中國石油天然氣集團公司二 00六年六月頒發的 石油與天然氣井 下作業井控規定 井下作業的地質 設計 工程設計 施工設計中應有相 應的井控要求或明確井控設計 第一節油 氣 井的基本數據 一 地質設計 送修書或地質方案 應提供 井身結構 井口裝置 井下管串結 構 落物情況 井下地層情況 套管鋼級 壁 厚 尺寸 水泥返深及固井質量等資料 提供本 井產層的性質 油 氣 水 本井或鄰井目前 地層壓力或原始地層壓力 油氣比 采油 注水 注汽區域的注水 注汽壓力 與鄰井地層連通情 況 地層流體中硫化氫等有毒有害氣體含量 以 及井控相關提示 二 井下作業工程設計 應提供 建設單位的工程設計中應有目前井口裝置 井下管串結構 落物情況 井下地層情況 套管的技術狀 況 明確壓井液的類型 性能和壓井要求等 提供施工壓 力參數 施工所需的井口 井控裝備組合及壓力等級 提 示本井和鄰井在生產及歷次施工作業中硫化氫等有毒有害 氣體的監測情況 壓井液密度的確定應以鉆井資料顯示最高地層壓力系數或 實測地層壓力為基準 再加一個附加值 附加值可選用下 列兩種方法之一確定 一 油水井為0 05 0 1g cm3 氣井為0 07 0 15g cm3 二 油水井為1 5 3 5MPa 氣井為3 0 5 0MPa 三 施工設計依據 施工單位依據地質設計和工程設計做出 施工設計 必要時查閱鉆井及修井井史等 資料和有關技術要求 在施工設計中要明 確防噴器組合 節流 壓井管匯的選擇 井控裝備的安裝 試壓要求 壓井液性 能 用量 壓井材料及處理劑的儲備量 等 并細化各項井控措施 第二節井控設計的主要內容 一 與井控設計有關的法規 后勤供應 成本與安全 二 井控設備選擇 三 應急計劃 人員安全 防止污染 恢 復控制 四 應急予案的內容 井基本情況 組織 機構 工作職責 物質儲備 井噴失控處 理 救援及通訊聯絡 第三節 井控設計參數確定及 井場布置 施工單位應根據地質設計和工程設計作 出施工設計 必要時應查閱鉆井及修井史 等資料和有關要求 選配壓井液及相應壓 力等級的井控裝置 對井場周圍一定范圍內的居民住宅 學 校 國防設施 高壓電線 廠礦等工業與 民用設施應進行現場勘察 并在工程設計 中標注說明和提出相應的防范要求 施工單位應復核在井場周圍一定范圍內的 居民住宅 學校 廠礦等工業與民用設施 情況 并制定具體的預防和應急措施 勘 探井3KM 開發井2KM 作業施工現場的井場電路布置 設備 安裝 井場周圍的預設設施的安裝擺放要 符合有關標準規定 并且要確保作業正常 施工 設計完畢后 按規定程序進行審批 未經審批同意不準施工 設計中常見問題設計中常見問題 一一 地質設計中應提供的資料不全地質設計中應提供的資料不全 有的資料過有的資料過 于陳舊于陳舊 井控風險提示不具體井控風險提示不具體 尤其是地質設尤其是地質設 計中提供的壓力資料及與鄰井的連通情況等資計中提供的壓力資料及與鄰井的連通情況等資 料料 經常出現缺項的情況經常出現缺項的情況 使工程設計之中的使工程設計之中的 防噴措施制定缺少依據防噴措施制定缺少依據 還有的地質設計中所還有的地質設計中所 給出的資料過于陳舊給出的資料過于陳舊 根本沒有參考價值根本沒有參考價值 使使 工程設計無所適從工程設計無所適從 二二 工程設計中的井控措施要求不具體工程設計中的井控措施要求不具體 例如例如 防噴措施往往出現不提供井控裝置的壓力等防噴措施往往出現不提供井控裝置的壓力等 級級 只寫上只寫上 按某某單位井控實施細則安裝防按某某單位井控實施細則安裝防 噴器噴器 不按規定提供施工井口周邊特殊的環不按規定提供施工井口周邊特殊的環 境情況及必要的防范措施等境情況及必要的防范措施等 使防噴措施沒有使防噴措施沒有 可操作性可操作性 三三 施工設計經常出現不能嚴格按照工程設計施工設計經常出現不能嚴格按照工程設計 要求細化要求細化 量化各項防噴措施量化各項防噴措施 比如設計使用比如設計使用 防噴器防噴器 不在施工方案中不在施工方案中 注明其耐壓等級注明其耐壓等級 不不 寫明具體型號寫明具體型號 應急預案經常出現缺乏個性應急預案經常出現缺乏個性 沒有針對性的問題沒有針對性的問題 需要進一步改進需要進一步改進 四四 方案審批手續需要進一步健全和完善方案審批手續需要進一步健全和完善 簡化簡化 審批程序審批程序 執行不嚴格執行不嚴格 井內溢流 氣體是可以壓縮的流體 其體積取決于其上 所加的壓力 壓力增加 其體積減小 壓力降 低 其體積增加 氣體的壓力和體積的關系隨氣 體類型不同而變化 然而 天然氣的壓力 體積 變化情況 近似于 反比例 也就是 當壓力減 少一半 其體積增加一倍 氣體比修井液的密度低得多 因此 修井液 中的氣體總有一個向上運移的趨勢 不管是關井 還是沒有關井 氣體運移總是可能發生的 氣體的這兩個特性使井控工作復雜化 可膨 脹氣體的運動 造成靜液柱壓力和井眼壓力的改 變 必須了解和預計到這個變化 以便控制氣 侵 第一節氣侵的一些特點 地層中流體存在的狀態有油 氣 水 單獨存在的 也有油 氣 水共存的 然 而 即使油侵 水侵往往也伴隨有一些天 然氣 由于氣體的特性 天然氣無論是在 侵入的方式方面 還是在井內的運動狀態 方面 都不同于油侵和水侵 為了有效地 進行防噴和壓井作業 熟悉掌握氣侵的一 些特點是十分重要的 一 氣體定律 PV ZnRT 天然氣 二 氣侵的途徑與方式1 巖石孔隙中所含的 氣體侵入修井液 在井底形成氣拄 2 當高壓氣層部位是裸眼或套管損壞時 則氣體擴散量就會增加 三 氣侵對井筒液柱壓力Pm的影響 僅僅由于氣侵 井底修井液液柱壓力的減少 是非常有限的 只要采取有效的除氣措施 保證 使泵入的修井液保持原有的密度就不會有井噴的 危險 但是如果沒有及時有效的除氣 讓氣侵修 井液重新泵入井內 而且繼續不斷地受到進一步 氣侵 則井底修井液液柱壓力將不斷下降 終于 會失去平衡 導致井噴 第二節第二節井內積聚有氣柱時井內積聚有氣柱時 造成造成 修井液自動外溢和井噴的條件修井液自動外溢和井噴的條件 一 氣柱在井中上升或者被循環的修井液推著上 行時體積會大大膨脹 二 關井時 氣侵修井液對作用在井筒 從井底 到井口 的壓力的影響 1 考慮到關井時井口將作用有相當高的壓力 因此要求 井口裝置必須具有足夠高的工作壓力 2 不應該使井長時間關閉而不循環 因為長期關井將使 井口作用有很高的壓力 而井底則作用有極高的壓力 這 就有可能 或者超過井口裝置的耐壓能力 或者超過井中 套管柱或地層所能承受的壓力 造成井口失去控制 套管 憋破 地層憋漏 以致發生井噴井漏等嚴重復雜情況 3 在將井內氣侵修井液循環出井時 為了不使井 口和井內發生過高的壓力 必須允許天然氣膨 脹 4 在較長期的關井以后 由于天然氣在井內上升 而不能膨脹 井口壓力不斷上升 這時容易產生 的誤解是 認為地層壓力非常高 等于井口壓力 再加上修井液柱壓力 并且想據此算出所需的修 井液密度 實際上 這是完全錯誤的 從前述已 經知道 這時井口壓力的增加是由于天然氣不能 膨脹的結果 因此 在天然氣上升而不能膨脹的 情況下 地層壓力并不等于井口壓力加修井液柱 壓力 也不應這樣來計算所需的修井液密度 第三節溢流的原因與預防 盡早發現溢流顯示是井控技術的關鍵 環節 井噴通常很少突然發生 大多數井 在井噴前都有一些先兆 只要觀察及時 準備充分 加以有效的預防措施 絕大多 數是可以避免的 一 溢流的原因 二 溢流的主要原因分析及預防 第四節 溢流的發現 雖然異常高壓地層是對修井的真正危險 但是許 多井噴卻是發生在有著正常壓力的情況下 其中 大多數發生在起油管的時候 當起出一批油管 時 由于循環停止又加上抽汲作用 井底壓力降 低 地層中的流體就企圖流入井內 必須在地層 流體剛流入井內時就發現它 因為小的流入比大 流入容易控制的多 地層流體流入井內修井液中會帶來各方面的變 化 及時注意到這些變化就可以迅速發現地層流 體的流入 這些變化有 修井液池液面升高 修 井液從井中流出 鉆速突快 側鉆時 循環壓 力下降 天然氣 油 或鹽水顯示 第五節溢流的控制 一 保證發現溢流后 能迅速 按關井程序控制井口的優點 1 控制住井口 使井控工作處于主 動 有利于安全壓井 2 制止地層流體繼續入井 3 可保持井內有較多的修井液 減 小關井壓力 4 可以比較準確地確定地層壓力 5 可以準確確定壓井液密度 二 控制的方法 1 硬關井 發現溢流立即關防噴器 應關時 關井動作少 關井快 但硬關井時井控 裝置受到 水擊效應 的作用 存在一定危險性 我國一般不采用此方法關井 2 軟關井 發現溢流后 首先打開放噴閥 關封井口 關節流閥 軟關井盡管比硬關井動作多 關井慢 但它 防止了 水擊效應 作用于井口裝置 還可以在關 井過程中試關井 我國各油田均采用此方法制定 關井程序 3 半軟關井 發現溢流后 首先開節流管匯 一側 即節流閥半開 讓井內流體有第二出口 的情況下 在關閉井口防噴器的方法 三 井口壓力控制 發生溢流后要及時發出警報信號 信 號統一為報警一長鳴笛信號 關井兩短鳴 笛信號 解除三短鳴笛信號 按正確的 關井方法及時關井 其關井最高壓力不得 超過井控裝備額定工作壓力 套管實際容 許的抗內壓強度兩者中的最小值 井下作業過程中的井控工作 作業過程的井控工作主要是指在作業過程中 按設計要求 使用井控裝備和工具 采取相應的 技術措施 快速安全控制井口 防止井涌 井 噴 井噴失控和著火或爆炸事故的發生 油 氣井井噴是作業施工過程中的一種工程 事故 只要預防準備工作充分 措施得當 及時 組織搶險加以控制 是可以避免的 井噴有其自 身的規律性 預防井噴 消滅井噴在井下作業中 是完全能夠做到的 第一節施工前的井控準備工作 施工前 作業隊應向全隊職工進行地質 工 程和井下等方面的技術措施交底 并明確班組各 崗位分工 對施工現場的井控裝備 配備的防噴 工具進行檢查 使之處于完好狀態 施工現場使 用的放噴管線 節流及壓井管匯必須符合使用規 定 并試壓合格 鉆臺上 或井口邊 應備有能 連接井內管柱的旋塞或簡易防噴裝置作為備用 內 外防噴工具 按設計要求備足壓井液 現場 井控工作要以班組為主 按應急計劃進行演練 做到能及時發現溢流 迅速報警和正確關井 關 井最高壓力不得超過允許關井壓力值 一 施工設計的安全要求 一口井能否安全施工 設計起著關鍵的作 用 一份合格的設計可指導順利施工 反之 將導致不可彌補的損失 一般因設計失誤而 導致的井噴事故教訓都是十分深刻的 為在 施工過程中萬無一失 施工設計的編制 審 批等必須遵循以下條款 1 施工目的明確 有關防噴器措施的要 求具體 2 新井和試油 試氣井施工設計的制 定 應參照鉆井鉆穿油層時完井液性能 認 真選擇好合理的壓井液 3 在編制工程設計時 對射 補 孔層 氣 層 高壓層的方案編制更要周密考慮 并向參加 施工人員進行詳細的技術交流 4 嚴格設計的逐級審批手續 5 對井內帶有大直徑工具 工具外徑超過油 層套管內徑80 以上 的井 設計中應規定上提管 柱的速度以及詳細的防噴措施 嚴禁高速提管柱 抽汲井筒 6 根據不同的施工類別和防噴 防火規定 對防噴裝置和消防設施的配備數量要明確要求 7 選擇使用有利于防止和控制井噴的井下管 柱和工具 以適應突發事故的處理和補救措施的 需要 二 井控裝置準備 所謂井控裝置 是指實施油 氣井壓力控 制技術所用的設備 專用工具和管匯等 為滿足控制油 氣井壓力的需要 井控裝 置必須具備在施工過程中監測井口情況 對異 常情況進行準確地預報等功能 以便采取相應 的預防措施 當井涌或井噴發生時 井控裝置 能迅速控制井口 節制井筒內流體壓力的釋 放 并及時泵入性能合格的加重壓井液 恢復 和重建井底平衡壓力 即使發生強烈井噴或井 噴失控以致發生火災事故時 井控裝置也應具 備有效地處理事故及進行不壓井起下管柱等特 殊作業的功能 一是防噴器壓力等級的選用一是防噴器壓力等級的選用 原則上應不小于施工層原則上應不小于施工層一是防噴器壓力等級的選用一是防噴器壓力等級的選用 原則上應不小于施工層原則上應不小于施工層 位目前最高地層壓力和所使用套管抗內壓強度以及套位目前最高地層壓力和所使用套管抗內壓強度以及套位目前最高地層壓力和所使用套管抗內壓強度以及套位目前最高地層壓力和所使用套管抗內壓強度以及套 管四通額定工作壓力三者中最小者管四通額定工作壓力三者中最小者 管四通額定工作壓力三者中最小者管四通額定工作壓力三者中最小者 二是特殊情況下不裝防噴器的井二是特殊情況下不裝防噴器的井 二是特殊情況下不裝防噴器的井二是特殊情況下不裝防噴器的井 必須必須必須必須在作業現場配在作業現場配在作業現場配在作業現場配 備簡易防噴裝置和內防噴工具及配件備簡易防噴裝置和內防噴工具及配件 做到能隨時搶做到能隨時搶備簡易防噴裝置和內防噴工具及配件備簡易防噴裝置和內防噴工具及配件 做到能隨時搶做到能隨時搶 裝到位及時控制井口裝到位及時控制井口 裝到位及時控制井口裝到位及時控制井口 三是井控裝置安裝壓力等級要相互匹配三是井控裝置安裝壓力等級要相互匹配 三是井控裝置安裝壓力等級要相互匹配三是井控裝置安裝壓力等級要相互匹配 三三 防噴器選用注意事項防噴器選用注意事項 四 施工井場安裝 1 1 防噴器應按工程設計的要求 安裝在井口四通 三 通 上 在確認鋼圈人槽 上下螺孔對正和方向符合要求后 應上 全連接螺栓 對角上緊 防噴器安裝后 應保證防噴器的通徑中心與天車 游動滑 車在同一垂線上 垂直偏差不得超過 10mm 2 遠程控制臺安裝在距井口不少于 25m 便于司鉆 操 作手 觀察的位置 并保持不少于 2m 寬的人行通道 周 圍 10m 內不允許堆放易燃 易爆 易腐蝕物品 四 施工井場安裝 儲能器完好 壓力達到規定值 并始終處 于工作狀態 3 井控管匯應使用合格的管材 含硫化氫油 氣井應使用抗硫化氫的管材和配件 轉 彎處應使用不小于 90度的鋼質彎頭 氣井 高氣油比井 不允許用活動彎頭連接 4 放噴管線應是鋼質管線 至少應接一條 其通徑不小于 50 mm 四 施工井場安裝 放噴管線出口應接至距井口 30m 以上的安地帶 高壓油氣井或高含硫化氫等有毒有氣體的井 放 噴管線應接至距井口 75m 以的安全地帶 放噴管線每隔 10m 一15m 轉彎處用地錨或地腳 螺栓水泥基墩 長 寬 高分別為 0 8m 0 6m 0 8m 或預制基墩固定牢靠 懸空處要支 撐牢固 管線出口處2m 內宜加密固定 若跨越 IOm 寬以上的河溝 水塘等障礙 應架設金屬過 橋支撐 五 裝置試壓 1 除防噴器控制系統采用規定的液壓油試壓外 其 余井控裝置試壓介質均為清水 2 試壓穩壓時間不少于 1 Omin 允許壓降不大于 0 7MPa 密封部位無滲漏為合格 3 放噴管線 測試流程試驗壓力不低于 10MPa 分離器及安全閥的現場試驗壓力值 執行工程設 計中的要求 4 現場每次拆裝防噴器和井控管匯后 應重新試 壓 第二節 射孔 誘噴施工中防噴 一 射孔施工中防噴 射 補 孔是油井完成和改善地層供液狀況的 重要工序 通過射孔 使油層和井筒通過井眼連 通起來 達到投產和增產的目的 但是 射孔 時 也最易發生井噴 常規電纜射孔時 要安裝電纜防噴器試壓 并核對 射 新補 孔通知單 確保射孔層位及 井段準確無誤 常規電纜射孔過程中要有專人觀 察井口顯示情況 若液面不在井口 應及時向井 筒內灌入同樣性能的壓井液 保持井筒內靜液柱 壓力不變 安裝射孔防噴器和防噴管進行常規電纜射孔 的井 在發生溢流時 應停止射孔 及時 起出射孔槍身 來不及起出射孔槍時 應 剪斷電纜 迅速關閉電纜防噴器 射孔結束后 要有專人負責監視井 口 確定無異常時 才能卸掉射孔裝置 應立即下管柱并進行下步工作 二 誘噴施工中防噴 1 液體替噴 1 替噴前應按設計要求 選用規定密度的替噴液體 2 進口管線及井口裝置應試壓合格 出口管線必須接鋼 質直管線 有固定措施 3 選用可燃性液體做替噴液時 井場50米范圍內嚴禁煙 火 4 高壓油 氣井及井下帶封隔器工具的井應采用二次替 噴 5 替噴過程中 要注意觀察 記錄返出流體的性質和數 量 當油 氣被誘流至井內后 如有以下顯示 井口壓力 逐漸升高 出口排量逐漸增大 并有油 氣顯示 停泵后 井口有溢流 噴勢逐漸增大 說明替噴成功 6 應采用正循環替噴方法 以降低井底回壓 減少對油 氣層的傷害 替噴過程中 要采用連續大排量 中途不得 停泵 套管出口放噴正常后 再改變油管柱 裝油嘴控制 生產 2 抽汲誘噴 1 抽汲誘噴前要認真檢查抽汲工具 防止松扣脫落 并 裝好防噴盒 防噴管 防噴管長度必須大于抽子 加重 桿 繩帽總長度0 5米以上 其內徑不小于油管內徑 2 地滑車必須有牢固固定措施 禁止將地滑車栓在井口 采油樹或井架大腿底座上 3 抽子沉沒深度 一般不超過150米 對高壓或高氣油比 的井不能連續抽汲 每抽2 3次及時觀察動液面上升情 況 4 抽汲過程中 操作人員要集中精力 井口有專人負責 看好標記 停抽時 抽子應起至防噴管內 不準在井內停 留 5 特殊井 異常高壓井和高含硫化氫等有毒有害氣體的 井 不允許夜間進行誘噴作業 6 抽汲中若發現井噴 則應迅速將抽子起入防噴管內 3 高壓氣舉及注氮誘噴 如采用液體替噴和抽汲誘噴無效時可采用氣舉和注氮誘 噴 1 進口管線應全部用高壓鋼管線 試泵壓力為最高壓力的 1 5倍 不刺不漏 出口管線禁用軟管線和彎頭 并有固定 措施 2 壓風機及施工車輛距井口不得小于規定距離 排氣管上 裝消聲器和防火帽 3 氣舉時 操作人員要離開高壓管線區 氣舉中途因故障 停舉維修時 要放壓后進行 4 氣舉后應根據油層結構及設計要求確定放空油嘴的大 小 禁止用閘門控制放氣 必要時裝雙翼采油樹樹控制放 氣量 嚴防出砂 5 氣舉施工必須有嚴密可靠的防爆措施 否則不得采用氣 舉法誘噴 尤其對天然氣量較大的井 應先排放凈井筒內 的天然氣后再舉 6 利用注液氮誘噴時 要謹防泄漏 施工人員應穿戴好勞 保用品 以防灼傷 第三節大修工藝中防噴 由于油 水井大修工藝是處理井下復雜事故的大型作 業施工 一般施工周期較長 壓井液易被氣侵后密度下 降 或因井內事故憋住地層壓力 解除事故后壓力易突然 釋放 以及上提管柱時的活塞效應等 都易發生井噴 為 此必須注意 1 嚴格按設計要求選配壓井液 備足井筒容積1 5倍 的用量 2 按標準裝好井控裝置 并試壓合格 3 有漏失層的井要連續灌注壓井液 保持井筒液柱壓 力與地層壓力平衡 4 對封隔器膠皮卡的井和大直徑落物打撈的井 距井 段 300m 以內 起下管柱速度不得超過 5m min 切不 可使用高速檔 同時要加強保護套管措施 第四節 特殊井施工過程中的防噴措施 特殊工藝井工序復雜 施工難度大 技術要 求高 所以更應切實加強和落實好防噴措施 特殊井 三高 井 或新探區油氣井 施工中的 防噴措施 在高壓油氣井 高含硫和高危地區施工時 防噴 措施要高于一般作業施工井 但在新探區油 氣 井上施工時 由于對地層認識還不夠 具有一定 的風險性 防噴措施也應高于一般作業施工井 具體如下 1 井口采油樹 防噴裝置 管匯流程均要選用適合特殊 情況的高壓裝置 并經試壓合格后再使用 2 井場備足合格的壓井液 壓井液的密度應參考鉆井鉆 穿油層的資料 儲備數量為井筒容積的1 5 2倍 3 高壓流程 分離器及其他高壓設施安裝應有固定措 施 4 取樣操作人員應熟悉流程 平穩操作 5 三項設計審核審批齊全 施工設計由施工單位領導審 批 嚴禁違章操作 6 打撈作業應符合 SY T 5587 12 一 2004 中的相應規 定 7 有毒有害氣體作業有毒有害氣體作業 在含硫化氫等有毒有害氣體井進行井下作業施在含硫化氫等有毒有害氣體井進行井下作業施在含硫化氫等有毒有害氣體井進行井下作業施在含硫化氫等有毒有害氣體井進行井下作業施 工時工時 應嚴格執行應嚴格執行工時工時 應嚴格執行應嚴格執行SY T6137SY T6137SY T6137SY T6137 含硫化氫的油氣含硫化氫的油氣含硫化氫的油氣含硫化氫的油氣 井生產和天然氣處理裝置的作業的推薦方井生產和天然氣處理裝置的作業的推薦方井生產和天然氣處理裝置的作業的推薦方井生產和天然氣處理裝置的作業的推薦方 法法法法 SY T6610SY T6610SY T6610SY T6610 含硫化氫油氣井井下作業推含硫化氫油氣井井下作業推含硫化氫油氣井井下作業推含硫化氫油氣井井下作業推 薦作法薦作法薦作法薦作法 和和和和SY T6277SY T6277SY T6277SY T6277 含硫化氫監測與人身安含硫化氫監測與人身安含硫化氫監測與人身安含硫化氫監測與人身安 全防護規程全防護規程全防護規程全防護規程 標準標準 標準標準 C C C C 在呼吸區在呼吸區 硫化氫在大氣中的濃度不能超過硫化氫在大氣中的濃度不能超過在呼吸區在呼吸區 硫化氫在大氣中的濃度不能超過硫化氫在大氣中的濃度不能超過15mg m15mg m15mg m15mg m 3 3 3 3 或在呼吸區或在呼吸區 二氧化硫在大氣中的濃度不能超過二氧化硫在大氣中的濃度不能超過或在呼吸區或在呼吸區 二氧化硫在大氣中的濃度不能超過二氧化硫在大氣中的濃度不能超過 5 4mg m5 4mg m5 4mg m5 4mg m 3 3 3 3 標準規定標準規定 B B 危險臨界濃度危險臨界濃度 150mg m3 150mg m3 允許允許1010分鐘暴露分鐘暴露 100PPm 100PPm 死亡臨界濃度死亡臨界濃度 指吸一口氣立即死亡指吸一口氣立即死亡 300PPm300PPm A A 安全臨界濃度安全臨界濃度 允許連續暴露允許連續暴露 8 8小時而對人體不小時而對人體不 產生危害產生危害 國際標準國際標準 10 PPm 10 PPm 行標行標30mg m330mg m3 相當相當 于于20PPm20PPm 第五節井下作業過程中發生井噴 的安全處理 當作業過程中發生井噴時 為減少地下資源 的損失和環境污染 保護國家財產和人民群眾生 命安全 迅速控制井噴是一切工作的當務之急 現場各級指揮人員和施工搶險人員要趁著冷靜 采取各種手段和有效措施 首先是利用現場所具 備的井控設備和防噴設施關閉井口 及時調配壓 井液并泵入井內 提高井筒液柱壓力來制止井 噴 與此同時要搞好現場組織工作 加強安全防 范措施 確保搶險工作的順利進行 對各種異常情況的處理方法 施工中當出現各種井噴異常情況時 如地層嚴重漏失 井口外 溢量增大 氣體增強或油管自動上頂等 當班人員的主要處 理方法是 1 堅守崗位 服從現場指揮 沉著果斷地采取各種有效措施 防止井噴的繼續發展和擴大 2 迅速查明井噴的原因 及時準確地向有關部門匯報 并做 好記錄 3 當井下鉆具出現自動上頂時 要盡快坐上懸掛器 對角上 緊全部頂絲 快速裝上井口或防噴裝置 做好下步措施的準備 工作 泵入適當密度的壓井液 提高井筒內液柱壓力 待壓力 平衡穩定后再繼續施工 4 當射 補 孔中途發現井口有油 氣顯示并快速外溢時 要停止射孔 在允許的條件下 立即提出電纜 注意觀察井口 變化 如來不及提出時 要迅速截斷電纜 搶關防噴裝置 5 射孔后出現嚴重漏失的井 要及時向井內灌注壓井液 并 適當提高其粘度 防止壓井液進一步漏失 6 當發現井筒內壓井液被氣侵 密度降低時 要及時替入適 當密度的壓井液 將原井筒液體全部替凈 或用清水循環脫 氣 搶救工作的組織及準備 搶救過程中的正確組織和指揮 是制止井噴的關鍵 各級指揮 人員和參加搶救人員 在搶救過程中應堅定沉著 忙而不亂 緊張而有序地進行工作 為此 平時就應該經常進行以下工 作 1 增強搶險搶救意識 定期對各有關人員進行防噴搶救知識 的培訓 以防麻痹大意和臨戰慌亂 施工大隊和小隊平時要成 立以主要負責人為主的搶救預備隊 做到召之即來 來之能 戰 戰之能勝 2 以預防為主 認真做好搶救器材 工具的準備 施工大隊 應備有一臺搶險工程車 各種搶救用器材 工具有專人負責保 管 定期檢查保養 確保靈活好用 不準隨時挪用 3 當接到井噴事故報警后 要迅速集合隊伍 調集器材到現 場 同時 立即成立由工程地質 交通安全 保衛等人員組成 的搶險領導小組并開始工作 4 制定搶救方案要從最壞處著眼 向最好處努力 制定多套 方案 并向參加搶救的全體人員交底 讓每個參戰人員都清楚 實施步驟和有關注意事項 在實施搶救方案的過程中 指揮人 員要在現場指揮并隨時掌握進展情況 隨時采取緊急措施 直 到制止住井噴 井噴后搶救過程中人身安全防護措施 由于搶救工作是在高含油 氣危險區進行 隨時會發生爆 炸 火災及人員中毒等事故 地層大量油 水 砂的噴出會 造成地面下塌等多種危險因素 搶救人員的安全防護措施至 關重要 1 安全搶救人員要穿戴好各種勞保用品 必要時要帶上防毒 面具 口罩 防振安全帽 系好安全帶 安全繩 2 消防車及消防設施要嚴陣以待 隨時應付突發事故的發 生 3 醫護搶救人員到現場守候 做好救護工作的一切準備 4 全體搶救人員要服從現場指揮的統一指揮 隨時準備好 5 一旦發生爆炸 火災 塌陷等意外事故時 人員 設備能 迅速撤離現場 6 在高壓含油 氣區域搶險時間不易太長 組織救護隊隨時 觀察因中毒等受傷人員 及時轉移到安全區域進行救護 井噴制止后的善后工作 造成作業過程中的井噴事故 無論大小都要認真分析原 因 接受教訓 并做好善后工作 以便把損失降到最低限 度 1 井噴制止后要進一步加固井口和防噴裝置 泵入適當密 度的壓井液 重新恢復井筒液柱壓力 平衡地層壓力 按 著原施工設計要求繼續施工 達到作業修井的目的 2 有關部門和施工單位要分析事故原因 總結經驗 從中 吸取教訓 并將事故經過詳細記載 以備今后引以為戒 3 調查井噴事故造成的地面污染情況 如農田 房屋 樹 木等的污染面積及數量 設備工具損壞情況以及經濟損失 等 環保部門要積極組織消除地面環境污染 恢復地貌 4 地質部門要認真分析地下油 氣層因井噴帶來的新變 化 估算噴吐出井外的流體數量 原油 天然氣 水 砂 量等 作為以后油田開發的參考資料 壓井 第一節壓井概述 在作業過程中 當井口敞開后一旦液柱壓力低 于地層壓力 勢必造成井內流體無控制地噴出 即 有害于地層 又不利于施工 解決這個問題有兩種 方法 一是采用不壓井不放噴井口裝置控制 可以 使高壓油氣水井在作業時不噴 另一方法是采用設 備從地面往井里注入密度適當的流體 使井筒里的 液柱在井底造成的回壓與地層的壓力相平衡 恢復 和重建壓力平衡的作業 通常稱為壓井 一 壓井 壓井就是將具有一定性能和數量的液體 泵入井內 并使其 液柱壓力相對平衡于地層壓力的過程 或者說壓井是利用專 門的井控設備和技術向井內注入一定重度和性能的修井液 建立壓力平衡的過程 壓井是修井施工中最常用 最基本的作業 往往是其他作業 的前提 壓井作業的成敗 影響到該井施工質量和效果 其 關鍵是正確地確定地層壓力 選擇足夠的合乎性能要求的壓 井液 一套合理的施工方法和有效的施工設備 壓井的目的是暫時使井內流體在修井施工過程中不噴出 方 便作業 壓井要保護油層 要遵守 壓而不噴 壓而不漏 壓 而不死 三原則 必須采取以下四項產層保護措施 1 選用優質壓井液 2 低產低壓井可采取