“三高井”井喷突发事件救援实施方案探讨

＊唐一元 赵岩

（1.中国石油川庆钻探工程有限公司川东钻探公司 四川 401120 2.北京华油信通科技有限公司 北京 100020）

1.引言

井喷是指地层中的油、气（硫化氢和甲烷等）、水无法控制地涌入井筒、喷出井口的现象，在该类事故中，尤其“三高井”井喷事故的综合影响最为严重，而四川盆地是我国富含硫化氢天然气最丰富地区，尤其是川东地区一直以“三高井”地层构造复杂多变，“井喷事故频率高”等客观现实闻名。该地区盆地地质构造特殊，从而增加了其油气井钻采过程中各类潜在风险，油气井井喷是油气开采过程中后果最严重的事故，特别是当高含硫化氢的天然气无控制地喷入大气，更会导致毁灭性的人员、动植物伤害和环境污染，由此可见，完整、有效的井控保护层配合快速、高效应急处置措施才能最大限度地降低井喷事故的危害程度。从历次井喷事故、造成的影响后果来看，需要加强该地区安全生产措施的深入研究，笔者从井喷类突发事件抢险救援角度出发，探究“三高井”井喷事件的应对策略，旨在为科学有效并安全做好该类事件的应对措施进行技术储备。

2.“三高井”井喷突发事件救援实施方案具体措施

(1)勘察现场，拟定抢险方案

发生井喷并对井口失去控制后，第一时间做好现场各类风险管控，以井口为中心按照安全距离设置数道警戒线，抢险救援人员需要穿戴严密的耐火材质防护服，佩戴含有过滤装置的呼吸面罩，由专人负责现场警戒及有毒有害气体监测，利用手持式气体检测装置从多个方向对空气中有毒有害气体浓度进行检测，建立报告机制及预警机制，一旦有H2S等有毒气体超过安全范围，立即发出警报并采取相应防护措施，做好应急抢险过程中防火、防爆、防中毒工作，确保施工人员、覆盖范围内居民的安全，杜绝次生灾害的发生。现场根据井口损毁情况及现场作业难度，制定总体抢险救援初步方案，主要包括事故类型和危害程度分析、应急组织体系及组织机构及职责、预防与预警机制、应急物资与装备保障、抢险处置措施等多个方面内容，方案内容可根据现场实际救援情况灵活调整。

(2)水炮冷却掩护及井口周边障碍清理

①水炮冷却掩护。根据井场情况、明火火势、风力风向等因素进行消防掩护和抗高温掩体水炮布局，在安装第一台水炮掩体时用水枪或消防雪炮掩护，安装完第一台水炮掩体后，采用水炮掩护安装余下的水炮掩体，水炮掩体数量一般为5-8台（根据现场情况灵活调整），考虑到风力、风向的变化性，现场需要消防雪炮、鼓风机及排烟机等配合应用，水炮的有效射程需要保障人员在安全的热辐射范围内，因此水炮的射程60m以上。从上风向、侧风向多个方向部署3台水炮冷却井口，2～3台水炮掩护抢险人员作业，余下水炮用于冷却设备或机动待命，水幕的冷却掩护需要贯穿整个救援过程，全程为人员、设备提供降温冷却防护及稀释空气中H2S含量，抢险操作人员应随时注意火势、风向等变化，在监测人员配合下针对现场变化情况随时改变射流朝向，从而有效地冷却井口和设备，保护作业人员安全。

②井口周边障碍清理。由于“三高井”井喷事件特殊性，为避免二次爆燃危险，在切割过程中井口需要带火作业，施工过程利用工程机械设备及各类清障工具设备将倒塌的井架、液气分离器、节流管汇及转盘等设备从井口周围逐一抢出，并用抗高温遥控推土机等设备清理出到井口的救援抢险通道，整平至井口的地面通道，为各类机械设备切割旧井口、换装新井口装置创造有利条件，清障过程中一定要保护好井口装置，避免二次对井口装置的损毁。

(3)切割损毁井口及套装引火筒

①切割井口。常用切割方式有机械切割，水力喷砂切割两种，带火切割井口作业采用水力喷砂方式进行，切割部位根据井口刺漏损毁情况通常为旧井口套管或四通法兰部位。前期准备阶段，按照比例将一定目数的石英砂或压裂沙与水在混沙车内混合配置切割液，作业过程开始，一般选择在上风口施工作业，启动压裂车为切割液提供压力，切割液通过压裂管汇泵入到切割装置，在水炮的掩护下对烧毁的旧井口进行切除，切割部位需要综合考虑后续新井口设备再次安装的要求。通常选择井口装置下四通的颈部或升高短节处，过程中调整压力及流量，实现横向切割或纵向切割，直至切割完成。

②套装引火套筒。引火套筒的作用是利用冷热空气对流现象形成上下端的气压差，使火焰在筒顶部燃烧，从而达到提高井口火焰的目地，引火套筒聚拢了火焰，阻止顶部火焰向四周侧喷，因此制作引火筒的时候，需要考虑罩装操作时的简便性、耐用性以及重用性，通过数次同类事故现场抢险救援应用过程来看，较为常用的引火套筒结构为底部口径大，筒体口径一致的“喇叭状”，并且底部与筒体为焊接的形式固定。这种结构的引火套筒生产工艺简单，可预先制作也可根据现场情况临时焊接。将引火套筒固定在动力桅杆前端作业部，利用高温推土机推动动力桅杆向井口接近并开始加装操作，施工作业过程中，须要对进场所有装备进行水流喷射冷却掩护，由于现场水幕及火焰形成的热屏障的影响，高温推土机操作人员无法准确观察施工过程，因此需要2～3名指挥人员从井口两侧观察并指挥动力桅杆的行进方向，确保在不对井口二次破坏的情况下，安全有效进行罩接。施工结束后，引火套筒与井口合成一体，水炮从顶部，中部以及下部三处同时进行喷淋冷却保护，为抢险人员抵近井口进行拆装作业做好掩护。根据实际情况，人员抵近或用工具远程拆卸套管头与四通的连接螺栓。至此已完全为换装新井口做好准备。

(4)换装新井口

切割及拆卸井口工序完成后，即可开展换装新井口，抬高引火套筒，使旧井口上端法兰暴漏出来，使用一体化井口重置装置安装油气井井喷失控抢险井口装置，关闭装置的上、下全封闸板防喷器及应急抢险防喷器，使该井处于受控状态，连接放喷管线及防喷器液压管线，引导井口内压力向放喷去进行防喷，从而使井转变为受控的状态，根据后续对该井修复要求，确定是否新井口上方需要持续罩接引火筒并保持水炮喷淋降温。

(5)压井(关井)

压井是为了控制住井口内气体或液体在修复井过程中不再溢出，使目标井处于受控状态，从而实现安全井控作业，应遵守“压而不喷、压而不漏、压而不死”三项原则；同时必须采取以下四项保护措施：一是选用优质压井液（如无固相压井液、KCl防膨压井液）；二是对低产、低压井可以采取不压井作业，严格控制挤压井作业（特殊情况除外）；三是地面盛液池、盛液罐干净无杂物，对作业压裂车，搅拌车及管线要进行清洗；四是加快施工速度，缩短作业周期，完工后及时投产。

压井液需要根据事发地的地质特征、井口及地层的压力大小等多方综合因素进行配置，其中包括与地层岩性相配，与地层流体相容，并保持井筒稳定。常用压井液有三种，即：水基型压井液，例如修井泥浆、无固相盐水压井液、聚合物固相盐水压井液；油基型压井液，如纯油、乳状液等；气、液混合型泡沫压井液。泡沫压井液由液体（通常为水）、表面活性剂和气体（空气或氮气）组成，用于低压油层，但其操作复杂性和成本受泡沫体系的条件约束。高压油气井井喷抢险过程中，修井泥浆是常用的压井液之一，在注水泥塞、堵层、试油、测试、找窜、封窜、大修等工艺过程中，修井泥浆从黏稠度、密度、泥浆切力、含水量、含沙量、稳定性及耐温性等多个方面满足实际工艺要求。压井过程中时刻关注井口压力的变化，防止“井漏”的现象发生，同时观察测液面的变化情况。

3.结束语

全文从“三高井”井喷救援全过程抢险出发，综合分析了各个过程的作业技术：水炮、雪炮形成水幕的冷却掩护，一定程度上降低了井口温度，同时配合鼓风机及雪炮人为控制现场风向，从而稀释并控制空气中有毒有害气体的浓度及扩散方向，最大程度保障抢险救援人员、设备的安全，带火情况下井口周边清障及损毁井口切割打通了抢险救援通道，也为后续换装新井口及压井奠定了基础。运用井口重置设备的换装新井口，避免了人员施工风险，根据事发地地层压力配置相关浓度的压井液，在多台压裂车配合保证压井动力，执行压井操作，使事发井口重新处于受控状态。

高压、高产、高含硫的“三高井”井喷抢险救援过程，一方面全程带火作业是各项抢险工艺实施前提条件，若是现场井口无明火状态敞喷，则根据现场井控工作难度进行点燃操作，避免施工过程中出现闪爆现象。另一方面水炮的掩护是全程中必不可少的工艺。水流的冷却掩护可在一定程度上降低井口火焰所产生的热辐射，使人员可以抵近现场判断井口损毁情况，同时，水炮形成的水幕也可以稀释空气中各类有毒有害气体，为抢险救援工作顺利开展扫清障碍。

综合全程来看，为了保障抢险救援各项工作有序进行，需要提前制定详细的井喷险情专项应急预案，从人员分工、物资调配、装备进场等多个方面详细部署各项工作内容，这样在险情应对过程中才能做到科学有序应对，最大程度减少井喷所带来的人员伤亡、财产损失及环境污染等各类直接、间接损失。