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1、中国石油大学（北京）现代远程教育中国石油大学（北京）现代远程教育毕毕 业业 设设 计（论文）计（论文）井喷事故的处理与预防姓 名：贺兴华学 号：904641性 别：男专 业:石油工程 批 次：0809电子邮箱：联系方式：13649122999学习中心：陕西定边电大奥鹏学习中心指导教师：刘亚霞2010 年 10 月 5 日井喷事故的处理与预防摘 要本论文将以井喷事故的处理与预防为研究对象，采用系统安全的分析方法，首先对井喷事故的形成原因进行分析。通过对井喷事故危险性、井喷事故扩大关键因素和井喷事故深层次原因三个方面的分析，探讨油气田开发过程中井喷事故发生原因。其次，分析油气田在井喷后的处理方法，
2、纠正人们在处理井喷事故的错误认识；最后，以具体案例阐述如何预防井喷以及安全生产等重要问题。关键词关键词：井喷失控；油气田；事故分析6目 录第一章第一章 国内外井喷事故分析国内外井喷事故分析.11.1 国内井喷事故分析.11.2 国外井喷事故分析.1第二章第二章 井喷事故的原因井喷事故的原因.2第三章第三章 井喷失控的处理井喷失控的处理.3第四章第四章 井喷事故的预防井喷事故的预防.2参考文献参考文献.46第一章第一章 国内外井喷事故分析国内外井喷事故分析钻井是油气田开发的关键环节,是一项多学科多工种、技术复杂、造价昂贵的地下基建工程。钻井时要把泥浆注入井管来平衡地下地层对油气的压力,但是当勘测
3、时对地下压力测试不准或注入的泥浆密度太低或出现地层压力突然变大等情况时,油或气就会喷出地面或流入井内的其他地层导致井喷事故的发生。井喷事故往往伴随着有毒气体(硫化氢等)的释放或燃烧,会对环境和人身安全造成极大的危害。现将国内外发生的数起典型井喷事故简介如下:1.11.1 国内井喷事故分析国内井喷事故分析20 世纪 80 年代之前,由于我国钻井技术水平低、设备性能差,井喷事故经常发生。据统计,建国以来先后发生过千余起井喷事故,四川盆地 1957 年至1981 年间,发生严重井喷失控、着火事故达 48 起,烧毁钻机 18 台,伤亡 158人,报废 14 口井。80 年代以后随着过平衡以及欠平衡法等
4、钻井技术的开发应用,使我国在油层保护和井喷事故预防方面有很大的进步,但是由于各方面的原因,井喷事故仍时有发生。几例典型井喷事故:1)1973 年 9 月 21 日 19 时 45 分,L5 井钻至 2849m 处发生了以硫化氢气体为主的天然气井喷。直到 9 月 26 日 5 时 35 分共发生井喷 16 次,喷射高度能达到天车台。井喷导致井塌、钻具被埋、井眼报废,硫化氢中毒死亡 1 人。2) 1993 年 9 月 28 日,华北石油管理局井下作业公司 20 队,在位于河北省赵县各子乡宋城北 700m 处的赵 48 井进行试油时,地层中大量含有硫化氢的气体喷出井口,毒气扩散面积达 10 个乡镇
5、80 余个村庄,造成 7 人死亡,中等程度中毒 24 人,轻度中毒 440 余人,当地附近村民 22.6 万人被紧急疏散。3) 1998 年 3 月 22 日 17 时,四川温泉 4 井钻井至 1 869 m 左右时,发生溢流显示,关井后在准备压井泥浆及堵漏过程中,天然气通过煤矿采动裂隙于3 月 23 日凌晨 5 时 40 分左右,自然窜入井场附近的四川省开江翰田坝煤矿和乡镇小煤矿,导致在乡镇小煤矿内作业的矿工死亡 11 人,中毒 13 人,烧伤 1 人的特大事故。4) 2003 年 9 月 15 日晚 8 时 30 分,湖北省利川市建南镇黄金村一口废弃的井口突然发生强烈的天然气井喷。事故现场
6、周围有 34 户民宅,30 m 外就是江汉油田分公司天然气硫化厂,1 000 m 内还有一所小学,泄漏的天然气一旦6发生燃爆,后果不堪设想。湖北省消防总队于 2003 年 9 月 24 日下午 6 时 06分,成功处置了险情,避免了一场灾难的发生。5) 2003 年 12 月 23 日 22 时左右,川东北气矿罗家 16H 井发生天然气井喷,大量硫化氢气体喷涌而出,沿着高桥镇、正坝镇、麻柳乡的峡谷地带迅速蔓延。27 日上午 11 时,川东北气矿 16H 井喷成功实施压井封堵。事故造成243 人死亡、10 175 人不同程度中毒,10 万群众被紧急疏散。1.21.2 国外井喷事故分析国外井喷事故
7、分析国外各大石油公司自 20 世纪 50 年代以来深入开展钻头结构、钻井液性能等方面的研究,同时井喷事故的预防和控制一直是各大公司高度重视的问题。但各地的井喷事故仍然时有发生,自 1983 年至 2002 年美国在墨西哥湾地区共发生井喷事故 17 起,英国自 1980 年至 2001 年共发生井喷事故 15 起,给生产、环境造成了严重的影响。近年来,各大公司均实施严格的安全管理制度,制定了科学实用的应急救援预案以及计算机辅助控制系统等新技术的应用,可以使事故及时得到处置,在一定程度上减轻了井喷事故对人身安全和环境造成的不利影响。几例典型的井喷事故:1) 1979 年 6 月 3 日,墨西哥石油
8、公司在墨西哥湾南坎佩切湾尤卡坦半岛附近海域的伊斯托克 1 号平台钻机打入水下 3625m 深的海底油层时,突然发生严重井喷,原油以每天 4080t 的流量向海面喷射。直到 1980 年 3 月 24 日井喷才完全停止,历时 296 天,流失原油 45.36 万 t,以世界海上最大井喷事故载入史册。这次井喷虽未造成人员死亡,但导致长 480 km、宽 40 km、10 mm 厚的原油顺潮北流,覆盖 1.9 万 km2 的海面。2) 1996 年 8 月某日,美国密歇根州帕克代尔的一口天然气井释放出有毒的硫化氢气体,周围的商业和居住区内有 11 人中毒被送往医院,至少有 1 人肺部受到严重损害。事
9、故发生时工人们正在进行封堵作业。3) 2001 年 5 月 8 日,墨西哥湾地区全球海洋钻井公司的 A-5ST01 井发生气体泄漏,对其进行封堵后,引发 A-10ST01 以及附近的几口油井出现井喷,1 小时之内,平台和钻井设备上的 57 名作业人员全部安全撤离。这次井喷没有引起火灾或爆炸,也未造成人员伤亡和重大环境污染,但由于天然气失控泄漏造成的损失程度未进行估算。整个井喷从 5 月 8 日开始,封井操作在 7 月 14 日完成,损失钻探工作日 37 天。64) 2001 年 7 月 13 日,德克萨斯海岸墨西哥湾“海洋 4 号”天然气钻井平台发生井喷。井喷持续时间超过 8 天,现场疏散 3
10、9 名作业工人。井喷导致1 名作业人员失踪,因为气体直接喷入大气中并立即被驱散,且钻井平台离海岸超过 20 英里,引起的环境影响比较小。第二章第二章 井喷事故的原因井喷事故的原因井口失控的根本原因就是发生了井喷。井喷一旦发生，就存在失控的危险。高压气井和含腐蚀气体的油气井因井口装置存在问题或受腐蚀极易发生井喷。钻气井时，由于天然气扩散快，难于密封和容易爆炸燃烧，因而较之油井更易发生井喷失控。据美国石油与天然气杂志 1971 年 9 月的一篇资料，对一些石油公司 1960 一 1970 年间，在不同地区发生的 32 口井喷井(占这些公司十年间完井总数的 5%)所作的统计表明，其中气井为 21 口
11、，占 65.5%;油井为 1 口，占 3.1%;其余为油气井，盐水井和含盐水的油气井。这也说明国外气井井喷比油井井喷多。四川的油气产层，不仅压力高，油气中还含有硫化氢、二氧化碳等腐蚀性气体。四川一些超高压地区，其地层压力梯度超过了 0.2 公斤/厘米丫米，并不同程度地含有上述腐蚀性气体。如卧龙河一号集气站，其处理的天然气平均含硫量达 76 克/米“，最高竟达 108.7 克/米“。这些腐蚀性气体在一定条件下极易引起钢材、特别是高强度合金钢的氢脆破坏和硫化物应力腐蚀破裂，以及加速非金属材料的老化。在无抗硫设备和有效的防腐措施的情况下，腐蚀性气体造成管材和设备的破坏，从高压气流作用下，极易引起井喷
12、失控。威 23 井就是其中一例。此外在钻遇高压油气层时，有些人不严格执行有关技术规定。在井涌井喷发生时处理措施不当，致使一些井发生井喷事故。如双 9 井，从井涌到井喷历时 20 分钟，没有采取任何措施，造成井喷失控着火。中国石油大学（北京）中国石油大学（北京）现现代代远远程教育程教育毕业设计毕业设计（ （论论文）文）第三章第三章 井喷失控的处理井喷失控的处理因井喷失控主要表现在井喷时，井口装置失去了对油气喷流的控制，所以井喷失控的处理主要是围绕怎样使井口装置重新控制喷流这一环节进行的。井喷失控的类型很多，而每口井喷井又各有其特点，但下述儿个做法却是基本的。(一)摸清情况，制定严密的处理方案对于
13、每口井喷失控井，必须在特定防护措施下接近井口，观察喷势的大小，井口装置和钻具损坏程度。结合对钻井、地质资料的分析，弄清井喷层位，井喷过程和事故特点。设置必要的观察点，定时取样测定天然气组分、空气中的天然气比例等有关数据，并密切注视情况的变化。在掌握了大量第一性资料的基础上，制定切合实际的、严密的处理方案。(二)保护井口，经验表明:不论失控后的情况有多复杂，只要尽力保护井口，使情况不再恶化，就能掌握处理井喷失控全过程的主动权。因重新安装的井口装置要在原井口装置上固定，所以重新控制井喷仍需原井口装置有用部分发挥作用。失控后，保护井口主要应做好以下两方面的工作。一是准备充足的水源和供水设备，达到每小
14、时供水 500 一 1000 米“的能力(包括灭火所需)。以每分钟 1一 2 米“的排量，由反循环管线向井口装置下四通注水;同时以 4一 5 米“/分的排量向井口外部喷水。对于着火井，这样可以冷却井口装置，避免其零部件被烧坏或变形，对于未着火的井，这样可以润湿喷流，消除火星以免着火。二是排除使井口装置外部受力，可能偏斜、倒塌的一切障碍物，并用钢丝绳、支柱等加固井口装置。(三)未着火的失控井应严防着火井喷后着火，不仅会造成人身伤亡，设备烧毁，还会使事故更为复杂，处理事故的条件更为恶劣。当被烧毁的井架、钻机、钻具、工具等杂乱地堆积在井口上时，喷流和火苗到处乱窜，井口装置处于高温和重压之下就很容易损坏，而人也难于接近井口，故应千方百计使失控井不着火。着火的原因很多，如巴 9 井因泥浆喷光后，井内冲出的钻具与井架撞击产生的火花而着火;双 9 井因 3 号柴油机排气管的火星引起着火;合 4 井因雷击引起着火等等。但大多数失控井并未着火的情况表明，失控
