井控技术在钻井中的应用

摘要：如何在现有的设备和数量的基础上尽量满足钻井生产和井控安全，其成败取决于多个可控制因素与不可控因素。文章结合井队钻井实际情况，合理科学地配套使用设备，采取及时有效的井控技术实施关井压井，既可以提高井控安全系数，又可以避免钻井生产事故。

关键词：井控装置；钻井井控技术；井控事故；安全系数

中图分类号：TE249文献标识码：A文章编号：1009-2374（2012）03-0067-03

如何在现有的设备和数量的基础上尽量满足钻井生产和井控安全，其成败取决于多个可控制因素与不可控因素。如何优化可控因素，使钻井施工安全、顺利的达到预期的效果，合理的地层压力设计和安全可靠的井口控制措施与技术是关键。针对井控设备、井控技术的研究及成果层出不穷，井控的重要性也真正地深入人心，但关键在于钻井施工中的执行与应用。

一、井喷失控的原因

综观各油田发生井喷失控的实例，分析井喷失控的直接原因：

1．起钻抽汲，造成诱喷。

2．起钻不灌钻井液或没有灌满。

3．不能及时准确的发现溢流。

4．发现溢流后处理措施不当。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，再关井为时已晚。

5．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。

6．井控设备的安装及试压不合格。

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上，当钻到下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。

8．对浅气层的危害性缺乏足够的认识。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，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，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。

二、井喷失控的危害

1．打乱全面的正常工作秩序，影响全局生产。

2．使事故复杂化。

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，造成环境污染，影响邻近农田，水利，渔场，牧场和林场的生产建设。

4．伤害油气层，破坏地下油气资源。

5．直接造成设备损坏，人员伤亡和油气井报废，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。

三、钻井井控技术

（一）一次井控

任何事情的发生都有起因、经过、结果。控制井喷等事故的发生，关键是做好一次井控即将事故隐患控制消灭在萌芽状态。首先，要有合理的地层压力设计和预告；其次，要有合理的井身结构和井口装置设计；最后，要有钻井工作人员的实时监测和紧密配合。从井控装置的安装试压开始，到钻井加重材料的储备，再到施工中设备仪器的跟踪监测和人员的井控坐岗，环环相扣，既可以提高井控安全系数，又可以避免钻井生产事故。因此，一次井控是解决井喷失控的有效手段。

（二）井控制度的落实

严格执行井控九项管理制度，做好一次井控工作。结合“安全月活动”，大力开展“井控隐患治理上台阶”活动，落实“重心在基层、重点在现场、关键在岗位、核心在执行、根本在问责”的制度要求。针对设备保养不到位，隐患发现不及时，脱岗睡岗及违反井控管理制度的行为按照规定，逐级落实责任，做到谁安装谁负责，谁记录谁负责，谁值班谁负责，严厉奖罚制度，真正敲响警钟，提高井控意识。

（三）井控知识培训

始终奉行“井控无小事，责任大于天”的工作理念，通过因岗施教、现场授课、现场答疑等方式，对井控操作人员进行培训教育，增强干部职工的标准化意识，提高井控安全操作技能。同时把加强井控实战演练，列入职工岗位练兵、技术比武和技能竞赛的考核项目中。通过请进来、送出去等多种方式，集中开展石油企业安全管理HSE知识培训、井控操作证复审培训、新职工取证培训等安全培训教育活动，做到持证上岗，人人有责。

（四）井控设备的配套、安装、维护

每口井安装的地面井控装置，必须由工程设计人员按照地区地层压力配套设计，井控车间人员到现场调试、安装，井队专人配合，确保配套安装无问题。严格按照标准试压，对连接法兰、设备本体、各闸阀逐一试压，发现隐患及时整改。技术人员从实战演练给大家讲解各封井器及节流压井管汇的结构、安装注意事项和操作程序，设备落实到岗到人，做好日常的检查维护并做好记录，在源头上下功夫，为井队井控工作的顺利运行打下坚实的基础。

四、井控在钻井案例中的应用

1．林1-斜013井，构造位置：济阳坳陷惠民凹陷林樊家断裂鼻状构造带林东区块，完钻层位：孔店组。井身结构：一开346.1mm*231m，二开241.3mm*1154.32m，设计钻井液密度1.15g/cm3。

钻进至井深1057m（孔店组）发现溢流（当时钻井液相对密度1.14g/cm3，粘度54s），立即混重钻井液压井，重钻井液相对密度1.35g/cm3，粘度56s，混入量8m3，压井过程中溢流量越来越大，准备软关井时，发现钻井液涌出转盘面，涌高0.8m，涌出物为钻井液，其相对密度1.12g/cm3，粘度52s，共溢出、涌出钻井液2.0m3，被迫于05﹕35实施硬关井。关井后，套压缓慢上升至3.0MPa，因装有回压反尔无立管压力，套压保持稳定。

关井期间通过平衡地层压力计算组织重钻井液，第一次压井，共注入相对密度1.43g/cm3～1.45g/cm3，粘度56s钻井液160.0m3，钻井液进多出少，返出物为水、气混合物，至关井，套压1.3MPa。压井不成功，分析是因周围注水井压力影响。

第二次压井时在又关停周围三口注水井后，通过套压计算配置重钻井液，第二次压井打入密度1.39g/cm3重泥浆120m3，套压降为0Mpa打开封井器，循环钻井液正常，压井成功。

2．坨76-斜18井，构造位置：济阳坳陷东营凹陷坨胜永断裂带。胜北断层下降盘坨76断块。完钻层位：沙四上纯上亚段。井身结构：一开444.5mm*151m，二开311.1mm*1752m，三开215.9mm*3739.95m。设计最高钻井液密度1.55g/cm3。

井深950米（明化镇组），钻头直径311.1mm，密度1.10g/cm3，在快速钻进的过程中，发现水涌，溢出物为清水和钻井液，槽面上涨。边钻进边加重注入1.32g/cm3重泥浆，仍有外溢，决定关井，加入密度1.37g/cm3，粘度45s重泥浆270m方，循环观察未压住，关井憋压压力2MPa。节流压井，钻井液提至1.48g/cm3，粘度53s，恢复正常，共涌出570方。

井深1015米，停泵后发现溢流，溢出物为清水和钻井液，槽面上涨10cm，钻井液相对密度1.48↘1.41，粘度53s↘40s，共加入重晶石粉：240.0t，聚合物抗盐降滤失剂：1.0t，天然高分子抗盐降滤失剂：2.0t，抗复合盐水降滤失剂：2.0t，单封：3.0t，羧甲基纤维素钠盐：1t。钻井液相对入口密度1.48g/cm3，粘度53s，出口密度1.46g/cm3，粘度48s。井队采用关停周围注水井，边钻进边加重的方法，钻井液相对密度1.49↗1.51，粘度46s↗47s，加入羧甲基纤维素钠盐：1t，重晶石粉：50t，停泵后溢流停止，溢流量：70.0方，溢流方式：连续溢流，溢流原因：周围注水井未关井所至。

钻至井深1281.00m时，发现溢流，钻井液相对密度1.45↘1.44，粘度44s↘43s。工程决定立即停钻，边循环边加重处理钻井液至1.49g/cm3进行压井，溢流停止。钻至井深1293.00m时，发现溢流，钻井液相对密度1.48↘1.46，粘度39s。边钻进边循环加重处理钻井液，共加入重晶石粉50.0t，抗盐抗高温防塌降滤失剂：0.1t，钻井液稀释剂：0.35t，烧碱：0.1t，防塌降粘降滤失剂：0.75t，钻井液相对密度1.46↗1.48，粘度39s↗42s，溢流停止，溢流量：20.0方。钻至井深1347.00m时，发现溢流，槽面上涨10cm，钻井液相对密度1.48↘1.47，粘度42s↘39s。边钻进边加重处理钻井液，共加入重晶石粉60.0t，防塌降粘降滤失剂：0.325t，天然高分子降滤失剂：0.025t，聚丙烯酰胺干粉：0.025t，钻井液相对密度1.47↗1.53，粘度39s↗41s，溢流停止，溢流量：30.0方。其原因是注水井串层，同时造成钻井液污染，影响其性能。在连续关停注水井后恢复正常。

分析以上其原因主要是设计的钻井液密度与实际地层压力不符；周围注水井压力高，不同注水层位出现串层等导致注水井不能及时有效的停注。因此，合理的井控设备和正确的关井压井程序为其提供了风险保障。

五、结论

钻井施工中一次井控的实施与完善，大大提高了钻井中的安全系数和施工速度；井控设施和井控钻井技术的配套应用，为钻井施工的顺利运行打下了坚实的基础；将来随着地层压力的实时监测技术和可变径闸板防喷器的发明应用，将会大大提高不同井身结构下异常压力地层的安全系数、减少劳动强度，缩短施工周期。

参考文献

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作者简介：修敏军（1960-），男，胜利石油管理局黄河钻井总公司钻井四公司工程师，研究方向：钻井技术和经营管理。

（责任编辑：赵秀娟）