探讨井控安全技术在钻井过程中的应用

丁毅

西部钻探青海钻井公司 甘肃敦煌 736202

井控指的是采用有效措施对钻井地层压力进行控制，以确保井内压力处于平衡状态。实施井控不但能够预防井喷事故，保障施工安全，同时还可以保护钻井中的油气层，避免油气层被污染[1]。本文结合实践经验对钻井过程中应用井控安全技术的相关问题进行了探讨，旨在提高钻井生产效率。

一、井控时存在的安全隐患

在实际钻井时可能会遇到高硫化氢、高地层压力、地层复杂的油藏，特殊性油藏可能造成开采周期长，同时也会对井控作业造成一定的影响。（1）在开发高含硫油藏时，需要同时处理钻井中的井控及H2S问题，一旦H2S泄漏则会对井控作业的顺利进行造成严重影响。另一方面，由于作业环境较为特殊，钻井中的油管、套管或井口设备的性能均会受到影响，如因井控无效而发生泄漏、井喷事件，则可能引起H2S中毒事故[2]。（2）在开采超高压钻井时通常需要不断提高钻井的浓密度，以便能够使地层压力得以平衡，并保证钻井液的稳定性。在提高浓密度后可能影响高粘度及高密度钻井液除气效果，井控时难以有效分离毫米级的气泡，由于无法及时进行除气，所以极易造成井喷。（3）在压力较高的油气层中实施开采中作业时，钻井常会出现溢流问题，在井控时通常需要关井。如关井立压过大，则钻井泵所承受的压力也在变大，在钻井泵无法承受立压时，压井作业就无法正常进行，这也会对井控作业的安全性造成影响。

二、井控安全技术在钻井过程中的应用分析

1.井控难点

某油田中的钻井共有890口，油藏储层埋深为1500m-2500m，天然气储藏埋深为2850m-3650m，油气储层具有渗透率低、连通性差及岩性致密的特点，属于低丰度、低渗油气藏。由于该油藏的地层压力较大，如在井控作业中没有重视采用安全技术控制溢流或油气侵的发生，则有可能引起重大安全事故。例如，该油气田中的12H井发生了井喷事故，钻井深度为3567m，关井时套压为15.7MPa，需要采用有效的井控安全技术恢复井下的压力平衡。

2.井控安全技术应用情况

（1）改善井控设备控制能力

改善井控设备控制能力是提高井控安全性的有效措施。该油田在改善井控设备所具有的控制能力时采用了以下技术：1）油田中34H井的节流阀存在反应迟钝、响应速度慢等问题，了解节流阀及钻井实际情况后对节流阀的结构进行优化，并同时配备了与节流阀相适应的硬质合金保护套，经改造后有效提高了节流阀的精度、强度及抗腐蚀能力，目前该井未发生井涌或井喷事故。2）该油田中的76H井为高压钻井，在实施井控作业时利用了U形分离装置代替原有的传统液位分离器，采用U形分离装置前天然气的处理量为450×103m3，应用U形分离装置后处理量为670×103m3，有效保障了井控安全。3）油田中的部分高密度井存在配备钻井液速度较慢的问题，为提高配备速度，在此类钻井中应用了气动加重井控装置。应用加重装置后有效提高了钻井效率，缩短了作业人员在井下等待的时间，同时也有效提高了井控的安全性[3]。

（2）优化井控工艺技术

为了进一步提高井控作业的安全性，该油田在改善井控设备控制能力的基础上优化了井控工艺技术。1）技术套管发生破裂现象时会给井控作业埋下安全隐患，该油田中的山前井及部分施工周期较长的钻井存在套管严重磨损问题。为避免因套管损坏而对压井作业造成影响，在实施井控作业时引进了压回工艺。2014年5月该油田中的13H井在钻至6875m时出现溢流现象，经了解后发现溢流时储层的地层压力为1250MPa左右，在应用压回工艺后成功控制了溢流，消除了井控时存在的安全隐患。2）在API SPEC6A标准中指出，如钻井中H2S的压力＞0.0003MPa，则应采用有效的工艺技术保护井控设备，避免H2S腐蚀井控设备。针对油田部分区块的钻井中富含CO、H2S且压力较大的问题，采用了以下措施保障井控安全。首先，在钻井中使用抗硫能力较强的套管及套管头，并同时将剪切闸板安装在钻井的井控设备中，保证能够满足井控剪切要求及避免剪切后将井口封闭的过程中发生安全事故[4]。其次，在井控时采用了放喷管线，避免H2S出现外溢现象时管线断裂，从而保证井控安全。

[1]朱新华,黄熠,黄亮,李炎军,罗黎敏.气液两相流动理论在莺歌海盆地高温高压气井井控中的应用[J].石油钻采工艺,2012,34(S1):16-18.

[2]邹碧海,杜素艳,龙绪华.基于事故树分析法的试修作业井控安全监督重点研究[J].重庆科技学院学报(自然科学版),2012,14(6):102-108.

[3]鲍志强,杨云华,王朝军,李路.卫351-1井压裂后井口压力异常升高的原因分析——应用井控理论甄别气井井史中的错误[J].内蒙古石油化工,2014(10):36-37.

[4]袁辉,李耀林,朱定军,徐海春.海上油田水平井控水油藏方案研究及实施效果评价——以Wen8-3-A2h井为例[J].科学技术与工程,2013,13(4):996-1002.