井控技术与管理讲座

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1、井控技术与管理 二00三年十月 2 前言 随着油气勘探开发领域的不断延伸与扩大 对井控技术和钻井人员素质的要求也越来越高 井控工作关系到能否发现和保护油气层 充分发挥产层的生产能力 只有实施平衡压力钻井技术 在钻井过程中对井内油气加以有效地控制 才能得到较好的勘探开发效果 要实施平衡压力钻井 没有井控技术是不可能实现的 3 井控工作是一项系统工程 涉及勘探与开发 钻井 技术监督 安全环保 物资和培训等部门 工作内容包括井控设计 井控装备 钻开油气层前的准备工作 钻开油气层和井控作业 防火防爆防硫化氢安全措施和井喷失控的处理 井控技术培训以及井控管理制度等八个方面 提纲 第一部分井控技术第二部分

2、井控管理 5 井控技术 是指针对油气井的压力控制技术 一 井控技术 6 井控工作是发现和保护油气层 实现安全钻井的关键 7 实施近平衡乃至欠平衡压力钻井和采用先进的井控技术是发现和保护油气层的正确途径 生日送什么礼物好使用合理密度的钻井液形成略大于地层孔隙压力的液柱压力 达到对所钻地层实施一次井控的目的 做到既不污染地层 又不发生井喷 一旦一次井控失效 出现溢流或井涌 可以迅速使用完善的井控装备及时关井 实施二次井控 8 井喷能直观地证明井内有油气 可是 一旦井喷或发展到失控 着火 其结果是油气藏被白白放掉 资源遭受损失和破坏 环境被污染 甚至机毁 井亡 人亡 而要进行抢险 压井 又得消耗大量

3、的人力 物力和财力 因此 一直把井喷作为油气勘探开发系统工程中最大的事故 井喷失控更是灾难性的事故 二 井喷及井喷失控的危害 9 打乱全面的正常生产秩序 影响全局生产 使钻井事故复杂化 生日礼物送什么最好井喷极易引起火灾和地层塌陷 影响周围居民安全 造成环境污染 伤害油气层 破坏地下油气资源 造成机毁人亡和油气井报废 带来巨大的经济损失 在国内 国际上造成不良的社会影响 二 井喷及井喷失控的危害 井喷失控案例分析 11 高7 3井井喷着火事故 12 火情 13 高7 3井基本情况 井型井别 定向井 生产井设计井深 3600m 斜深3621m设计最高钻井液密度 1 29g cm3作业者 冀东石油

4、勘探开发公司钻井承包商 江汉石油管理局 4565钻井队一开 97年12月29日 二开 98年1月1日套管直径与下深 95 8 2066m三开 98年1月25日 装2FZ35 21防喷器井径井深 81 2 3388m 14 井喷失控及着火经过 98年2月11日9 30钻至井深3362m 接单根时发现溢流 当时钻井液密度1 35g cm3 9 30 10 30循环加重 加入重晶石15吨 密度提高至1 41g cm3 井口稳定 10 30后恢复钻进 19 30钻至井深3388m 钻速加快 并有小股溢流 15 井喷失控及着火经过 19 45 20 20配制密度为1 62g cm3的重钻井液25方注入井

5、内循环 20 20钻井液喷出转盘面 停泵 关上防喷器 此时 立压为零 套压很快上升到16MPa 打开节流阀 单泵节流循环 并进行循环加重 井口返出钻井液密度自1 4 0 8g cm3 重晶石用完 被迫停泵关井 此时套压为8 5MPa 立管压力为零 20 25 23 30从邻井倒来重晶石15吨 配重钻井液 1 7g cm3 25方 16 井喷失控及着火经过 23 30发现在圆井内有气泡溢出 23 30 23 50节流打入1 7g cm3的重钻井液25方 1 4g cm3的钻井液5方 井口发生一声闷响 圆井喷出泥浆 2月12日1 30井口出气量逐渐增大 3 00井口着火 3 29井架向东倾倒 3月

6、23日9 08井自动停喷灭火 17 经济损失 高7 3井井喷失控着火事故 累计井喷32天 造成4565队全部设备 钻具毁坏 井眼报废 邻井19口生产井被迫停产 加上其它抢险费用 直接经济损失达2000多万元 18 井喷失控的主要原因 本井安装的防喷器不符合设计要求 设计安装35MPa实际安装的是21MPa 未安装放喷管线 且放喷管线和压井管线出口方向均有障碍物 无法实施放喷 井队未按设计要求进行地层压力检测 重晶石和重泥浆储备量不足 井控管理制度执行不严 干部值班制度执行不严 本井未按规定进行防喷演习 发现溢流后长达10h 井队均未向上级汇报 贻误了处理时机 井队对甲方要求不重视 19 柴达木

7、盆地仙7井井喷事故 20 仙7井基本情况 井别 探井设计井深 3000m设计最高钻井液密度 1 29g cm3施工单位 江汉石油管理局32775钻井队开钻时间 97年3月19日技术套管直径与下深 244 5mm 2298m 三开井口 装KPY23 35环形防喷器 KPY23 35双闸板防喷器 21 井喷失控经过 97年6月14日钻井取芯 钻井液密度1 74g cm3 2924米正常割芯 割芯后循环钻井液13分钟 20 35起钻两立柱发现钻具内外溢流 21 01接方钻杆循环 21 30在循环过程中发生井喷 喷高10米 上提方钻杆关环形防喷器 21 45关井求压 套压5MPa 立压4 5MPa 2

8、2 22 30试图进行节流循环时 回收泥浆管线打不开 在关井状态下 换管线闸门 22 48套压升高至12MPa 环形刺漏 关5 半封闸板防喷器 23 24套压达25MPa 半封刺漏 井口失控 打开左侧放喷管线放喷 套压由25MPa下降为18MPa 井口喷高3 4米 井场有大量的天然气弥漫 23 50停柴油机和发电机 井喷失控经过 23 15日0 30环形和半封全部失效 喷出物最高喷高达65米 放喷管线喷距30 40米 喷出物主要是天然气和盐水 少量轻质油 16日9 00双翼放喷 井口喷高30 40米 放喷管线喷距10 15米 喷势不减 22日10 10抢换井口成功 实现有控制放喷 27日8 1

9、4点分别注入密度为2 0g cm3的重钻井液135方 置换压井成功 井喷失控经过 24 经济损失 仙7井累积井喷时间12天15小时 井内2856 45米钻具从井口刺断落井 造成地下油气层的严重损害 打乱正常工作顺序 造成严重的经济损失 25 井喷失控的主要原因 对该区块高压地层没有引起高度的重视没有采取重点防范措施 井控设备配套标准低 打开油气层前的各项井控准备工作不足打开油气层后 现场操作措施不当 26 井喷失控的主要原因 发现井喷后处理措施不当 打开油气层的钻井液密度不符合设计要求 井队平时不注意井控设备的维修和保养 关键时刻不能使用 井队技术素质低 缺乏应对油气井井控的实战经验 危急时刻

10、措施不当造成失控 27 港中4 72井井喷着火事故 28 港中4 72井基本情况 井型井别 直井 探井压力系数 油层段为1 09g cm3设计最高钻井液密度 1 15g cm3开钻时间 2003年2月5日3 00三开井口 装FH35 35 2FZ35 35 四通井身结构 508mm 20m 311 1mm 810m 244 5mm 807 14m 215 9mm 2119m 29 井喷失控经过 2003年2月17日9 00钻进至2119米 钻头进尺慢 准备起钻循环钻井液到9 55 16 00起钻完 18 33 20 31下钻至800米 循环测油气上窜 无油气上窜显示 23 03下钻到1919米

11、时1 联动机轴断 23 54 18日0 10起出钻杆四柱 两次灌钻井液 30 1 22起钻至21柱 钻头位置1315 9米发生井喷 开始环空喷出转盘面2米 发出信号抢接旋塞阀及回压凡尔失败 1 24喷高至二层平台并着火 初始喷出物主要为天然气 泥浆 泥砂等 全井停电 关全封闸板防喷器 2 08井架倒塌 喷势不减 最高喷高30米 9 20喷势减弱熄火 9 30井喷停止 井喷失控经过 31 井喷失控的主要原因 在地面设备出现故障的情况下 对井下情况没有采取正确的措施 起钻速度快 钻井液灌入量小于起出钻具的体积 没有及时发现溢流 内控闸门开关状态不正确 32 井喷失控的主要原因 发现溢流后 没有及时

12、准确的关井 抢装钻具内防喷器 且在关防喷器时操作失误 有关人员没有做到持证上岗 井控管理制度在基层 班组 岗位不落实 33 34 井喷失控事故是灾难性事故 搞好井控工作非常重要 三 与井控有关的术语 36 井侵 Influx 当地层孔隙压力大于井底压力时 地层孔隙中流体 油 气 水 将侵入井内 通常称之为井侵 溢流 Overflow 井侵发生后 井口返出的钻井液量比泵入的钻井液量多 停泵后井口钻井液自动外溢 这种现象称之为溢流 井涌 Wellkick 当溢流进一步发生 钻井液涌出井口的现象称之为井涌 37 井喷 WellBlowout 地层流体 油 气 水 无控制地涌入井筒 喷出地面的现象称之

13、为井喷 井喷流体自地层经井筒喷出地面 叫地上井喷 自井喷地层流入其它低压地层叫地下井喷 井喷失控 OutofControlforBlowout 井喷发生后 无法用常规方法控制井口而出现敞喷的现象称为井喷失控 38 一次井控 First ell Control 在钻井过程中 通过使用合理密度的钻井液来平衡和控制地层压力 达到发现油气层 保护油气层的方式 叫一次井控 二次井控 SecondWell Control 当一次井控失败 出现溢流 井涌等 通过关井 求压 提高钻井液密度 节流循环压井等手段来重建井内液柱压力平衡 控制和保护住油气层 恢复正常钻井的方式 叫二次井控 四 一次井控 40 一次井

14、控的关键是三压力剖面 即安全钻井液密度窗口的建立 41 地层三压力剖面 孔隙压力 坍塌压力 破裂压力剖面安全密度窗口 钻井液密度大于井筒孔隙压力和坍塌压力的上限 而小于破裂压力的下限检测地层异常压力的方法 钻前预报 地震法 测井法 邻井资料随钻检测和预报 DC指数法 试漏试验钻后检测 中途测试 测井法目前我油田已开发了 利用测井资料和岩石力学预测方法进行地层三压力预测的软件系统 并得到较好地应用 42 地层三个压力剖面预测软件系统主界面 43 dc指数法检测地层压力dc指数法是通过分析钻进动态数据来检测地层压力的一种方法 2 地层破裂压力的检测每次下套管固井后 钻至第一个砂层都要进行试漏试验

15、检查在进行下部钻进时上部套管鞋处的地层能承受住的最大井内压力 在钻井施工现场一般通过水泥车或泥浆泵来做地层试漏试验 随钻检测和预报 44 地质设计 钻井设计提供相对准确的地层压力剖面 确定合理的钻井液密度 在钻井施工中做好随钻压力检测工作 随时进行调整 搞好一次井控需要 五 二次井控 46 当一次井控失败 出现溢流 井涌等 通过关井 求压 提高钻井液密度 节流循环压井等手段来重建井内液柱压力平衡 控制和保护好油气层 恢复正常钻井的方式 叫二次井控 47 I 井控装备是实施油气井压力控制技术的一整套专用设备 仪表与工具 实施二次井控井控装备是关键环节之一 48 井控设备主要包括 井控防喷器组 环

16、形防喷器 闸板防喷器 旋转防喷器 四通 控制装置 蓄能器装置 远程控制台 遥控装置 节流与压井管汇 钻具内防喷工具 方钻杆上下球阀钻杆回压凡尔 投入式止回阀等 加重钻井液装置 起钻灌注钻井液装置 钻井液气分离器 检测仪表 泥浆罐液面自动监测仪 甲烷 硫化氢检测器 井控装置布置图 50 1 环形防喷器环形防喷器也叫万能防喷器或多效能防喷器 环形防喷器能够适应井口的多种工况 无论井内是钻具 套管 钢丝绳 电缆 还是空井 都能够迅速封井 目前国内外使用的环形防喷器共有3种类型 锥形胶芯环形防喷器 球形胶芯环形防喷器和组合胶芯环形防喷器 关键井控设备的功用 51 1 环形防喷器从外形上开 锥形防喷器瘦高 球形防喷器矮胖 球形防喷器较锥形防喷器的使用时间长 但造价稍高 环形防喷器不允许长期关井作业 通常与闸板防喷器配套使用 环形防喷器的关井 开井动作是靠液压驱动实现的 通常钻井现场使用封井液控油压为10 5MPa 最大不允许超过15MPa 环形防喷器的型号表达式为 FH公称通径 最大工作压力 关键井控设备的功用 52 2 闸板防喷器闸板防喷器是利用液压将带有橡胶胶芯的两块闸板 从左右两侧推向井眼