井下作业井控基本知识和案例

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1、井下作业井控技术,第一部分 井控技术概述,随着油田不断开发，井下作业的工作量不断加大（包括试油、大修、小修、侧钻），在井下作业过程中，由于井下的情况非常复杂，不确定因素很多，在维修油气井过程中，不管油井还是水井无论压力高低都有发生井喷的可能性。 井喷是井下作业（钻进）施工过程中的一种工程事故，只要预防准备工作充分，措施得当，及时组织抢险加以控制，是可以避免的。所以学习掌握好井控技术是预防井喷的关键。,井控的基本知识,一.井控及其相关的概念 1.井控的概念：井控即井涌控制，就是 要采取一定的方法控制住 地层孔隙压力，基本上保 持井内压力平衡，保证施 工顺利进行。,井控的基本知识,人们根据井涌的规

2、模和采取的控制方法之不同，把井控作业分为三级，即初级井控、二级井控和三级井控。,井 控,初级井控,二级井控,三级井控,井控的基本知识,初级井控(一级井控)：是依靠适当的钻井液 密度来控制住地层孔 隙压力使得没有地层 流体侵入井内，井涌 量为零，自然也无溢 流产生。,P井底=p地层,井控的基本知识,二级井控：是指依靠内正在使用中的压井液密 度不能控制住地层孔隙压力，因此 井内压力失衡，地层流体侵入井内 ，出现井涌，地面出现溢流，这时 要依靠地面设备和适当的井控技术 排除气侵压井液，处理掉井涌，恢 复井内压力平衡，使之重新达到初 级井控状态。,井控的基本知识,三级井控：是指二级井控失败，井涌量加大

3、， 终于失去控制，发生了井喷(地面或 地下)，这时使用适当的技术与设 备重新恢复对井的控制，达到初级 井控状态。这是平常说的井喷抢险 ，可能需要灭火、打救援井等各种 具体技术措施。,P井底p地层,井控的基本知识,2、与井控有关的概念 1)井侵：当地层孔隙压力大 于井底压力时，地 层孔隙中的流体(油 、气、水)将侵入井 内，通常称之为井 侵。,井控的基本知识,2)溢流：当井侵发生后，井 口返出的钻井液的 量比泵入的钻井液 的量多，停泵后井 口钻井液自动外溢， 这种现象称之为溢 流。,如不及时控制将导致井涌发生，发现控制溢流是关键,井控的基本知识,3)井涌：溢流进一步发 展，压井液涌 出井口的现象

4、 称之为井涌。,如不及时控制将导致井喷事故发生,井控的基本知识,4)井喷：地层流体(油、气 、水)无控制地涌 入井筒，喷出地面 的现象称为井喷。 井喷流体自地层经 井筒喷出地面叫地 上井喷，从井喷地 层流入其它低压层 叫地下井喷。,井控的基本知识,5)井喷失控：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。,井控的基本知识,总之，井侵、溢流、井涌、井喷、井喷失控反映了地层压力与井底压力失去平衡以后井下和井口所出现的各种现象及事故发展变化的 不同严重程度。,井控的基本知识,6）一级风险井：在发生过井喷区块、环境敏感区块、 含超标有毒有害气体区块施工的井； 水平井、大

5、位移井；气井、超深井、 探井；气油比高的井、具有自喷能力 的井；老井新层补射孔作业的井；高 压井或气井酸化压裂后起下管柱作业 的井；井内套管腐蚀严重的井、地层 压力系数大于1.0的井等。,井控的基本知识,7）二级风险井：发生过溢流井涌区块的井；含不超 标硫化氢等有毒有害气体区块的油 水井；气油比较低的油井；地层压 力系数在0.81.0区间的井。 8）三级风险井：未发生过溢流区块的生产井；不含 硫化氢或其他有毒有害气体区块的 低压低产油水井；地层压力系数在 0.8以下且单井单层的井；枯竭井。,井控的基本知识,9）“三高”油气井定义： 高压油气井是指以地质设计提供的地层压力为 依据，当地层流体充满

6、井筒时，预测井口关井 压力可能达到或超过35MPa的井。 高含硫油气井是指地层天然气中硫化氢含量高 于150mg/m3(100ppm)的井。,井控的基本知识, 高危地区油气井是指在井口周围500m范围内有 村庄、学校、医院、工厂、集市等人员集聚场 所，油库、炸药库等易燃易爆物品存放点，地 面水资源及工业、农业、国防设施（包括开采 地下资源的作业坑道），或位于江河、湖泊、 滩海和海上的含有硫化氢（地层天然气中硫化 氢含量高于15mg/m3(10 ppm）一氧化碳等有毒 有害气体的井。,井控的基本知识,10） 一级井喷事故(级)： 海上油(气)井发生井喷失控；陆上油(气) 井发生井喷失控，造成超标

7、有毒有害气体逸 散，或窜入地下矿产采掘坑道；发生井喷并 伴有油气爆炸、着火，严重危及现场作业人 员和作业现场周边居民的生命财产安全。 11）二级井喷事故(级)： 海上油(气)井发生井喷；陆上油(气)井发 生井喷失控；陆上含超标有毒有害气体的油 (气)井发生井喷；井内大量喷出流体造成对 江河、湖泊、海洋和环境造成灾难性污染。,井控的基本知识,12）三级井喷事故(级): 陆上油气井发生井喷，经过积极采取压井 措施，在24小时内仍未建立井筒压力平衡， 集团公司直属企业难以短时间内完成事故处 理的井喷事故。 13)四级井喷事故(级): 发生一般性井喷，集团公司直属企业能在24 小时内建立井筒压力平衡的

8、井喷事故。,第二部分 井喷失控的危害及原因,一.近年来井喷案例： 1. 2003年12月23日，川东钻探公司12队,罗家16H井 井喷失控，导致硫化氢大量外泄，造成243人死 亡，4000多人受伤，六万多人转移，直接经济损 失60000多万。,井喷失控的危害及原因,2. 2003年2月18日，大 港油田滩海工程公 司承钻的中472井 在起钻过程中发生 井喷失控，40分钟 后井架朝大门方向 倒塌。井架、绞车 及大量钻具工具报废。,酿成火灾,井喷失控的危害及原因,3.2001年4月，塔里木迪 那2井井喷失控事故 ， 在钻进过程中发生溢流 ，压井处理过程中，手 动节流阀一侧爆裂起火 ，火势最后漫延至

9、钻台 ，绞车钢丝绳烧断，大 钩游车砸断压井管线， 天然气从钻具内直喷着 火。400井架从半腰中 烧倒。,井喷失控的危害及原因,4. 2000年12月 19日， 玉门窿5井，在测 井过程中发生井喷 着火事故，井场设 备全部烧毁。造成 轻重伤员17人，其 中1人抢救无效死亡 ，1人失踪（灭火清 理井场时在泥浆 加重台处发现已死亡）。,井喷失控的危害及原因,5.2005年12月30日20:30 左右，冀东油田某大修 队在M101P10井进行 封层补孔下防落物管柱 作业过程中，由于处置 措施不当，造成该井 井内油管上窜致使该井 发生井喷事故。,油管顶起、弯头油壬刺坏,井喷失控的危害及原因,6.2006

10、年2月4日3时05 分，辽河油田某队在 黄26-34井调层作业施 工时，在电缆输送射 孔中发生一起井喷着 火事故，造成设备烧 毁.,设备烧毁,井喷失控的危害及原因,7.塔里木油田：塔中 823井在2005年12 月24日卸下采油树 ，换成防喷器组,过 程中发生井喷失控 事故。,井喷失控的危害及原因,8.吉林红G+452井2007年6月5日,在钻进过程中发生井漏,在处理过程中发生井喷失控,后来井眼喷塌， 井喷停止。但随后从距事故井5m远的红G4-052井（直井）的简易套管头处喷出气、水、砂混合物。事故井周围 约100m范围内陆续发现三处地表（水源井）冒出水、气。,井喷失控的危害及原因,9.200

11、7年9月9日13时30 分左右，大港油田集 团有限责任公司第二 钻井工程公司20508队 承钻的大港油田公司 西608井在起钻过程 中发生井喷失控着火 事故，造成1人死亡， 钻机及井场主要设备、 设施烧毁。,造成巨大经济损失,井喷失控的危害及原因,二.井喷失控的危害: 大量的实例告诉我们，井喷失控是钻井工程和井下作业过 程中性质严重、损失巨大的灾难性事故，其危害可概括为以 下6个方面： 1.打乱全面的正常工作秩序，影响全局生产； 2.使钻井事故复杂化； 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，影响农田水利、渔场、牧场、林场 建设。 4.伤害油气层、破坏地下

12、油气资源。 5.造成机毁人亡和油气井报废，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。,井喷失控的危害及原因,三. 井喷失控事故的主要原因 .工程方面人为因素: 井控意识淡薄，有关井控的管理规定或实施细 则没有落实或落实不到位。具体表现如下：未 按要求安装井控设备，或井控装备的安装和试 压不符合相应的行业标准。 现场操作中，没有严格执行井控技术要求。比 如在起管柱中没有及时灌满井筒导致井底压力 降低或因抽吸压力过大造成诱喷；作业过程中 没有严格座岗监测溢流或发现溢流后的处理措 施不当。,井喷失控的危害及原因,.设备方面人为因素: 井口不安装防喷器或封井器 井口防喷设备试

13、压不合格 .地质或其它方面因素 地质或其它方面因素、对浅气层缺乏认识、地 层压力掌握不准、相临注水井不停注或未减压， 由于老油田的开发，尤其是开发井、调整井压 力系数难以掌握，采油与井下作业的矛盾日益 突出，注水井网的影响越来越大，尤其是对低 渗低压地层，人们抱有太大的侥幸心理。,井喷失控的危害及原因,四.如何做好井控工作: 井控工作包括井控设计、井控装置、打开油气 层前的准备工作、防火、防爆、防硫化氢等安全措 施、井喷失控的处理、井控技术培训和井控管理等 八个方面。做好井控工作，要注意以下几个问题： 1.正确认识井控工作： 要充分认识井喷失控性质严重，损失巨大的灾难 性事故，在施工中应积极做

14、好预防措施，搞好一级 井控，防止井喷和井喷失控的发生，因此各级领导 必须在思想上统一认识，高度重视井控工作。,井喷失控的危害及原因,2.做好井控工作的原则 各油气田要结合本地区的特点，按照石油与 天然气井下作业井控技术规定有关要求，制定符 合本油田特点的井控细则和各项行之有效的制度， 一丝不苟贯彻执行，必须思想重视、措施正确、严 格管理。 3.严格履行职责和义务 必须认识到井控工作是多方面组成的系统工程， 需要各部门通力合作，密切配合，相互协调，才 能发挥整体作用。同时井控工作是一项十分细致的 工作，需要坚持不懈，毫不放松的严格管理来保证。,井喷失控的危害及原因,4.加强井控培训工作 施工人员

15、要按时参加井控培训，作用队伍的素质 达到标准。从事井下作业施工人员及相关的辅助人 员，应按照中国石油天然气集团公司与石油与天然 气井下作业井控规定及井控培训管理办法要求，参 加井控培训，领导、技术人员无证无权指挥生产， 工人无证不得上岗操作。,井喷失控的危害及原因,5. 现场工作井控工作中“三早”的内容： 早发现、早关井和早处理。 （1）早发现：溢流被发现得越早越便于关井控制， 越安全。国内现场一般将溢流量控 制在12m3之前发现。这是安全、 顺利关井的前提。 （2）早关并：在发现溢流或预兆不明显、怀疑有溢 流时，应 停止一切其它作业，立即 按关井程序关井。 （3）早处理：在准确录取溢流数据和

16、填写压井施工单 后，就应节流循环排出溢流和进行压井 作业。,第三部分 压力,一.井下各种压力的概念及其相互关系 压力是井控工作中最要的概念之一。正确理解 井下各种压力的概念及其相互关系是正确掌握和灵 活运用井控技术、防止井喷的重要基础。 在物理学上，把垂直作用在物体表面上的力称 为压力。压力大小用单位牛顿表示，方向总是与物 体的接触面垂直，且指向被作用的物体，压力的作 用点在接触面上。 压强是指物体单位面积上所受的压力。压强是用 来衡量压力作用效果的物理量，其大小不仅与压力 的大小有关，还与受力面积有关。,井下各种压力的概念及其相互关系,在作业现场，习惯把压强称为压力。 1、压力的定义：压力也称压强，是指物体单位面积上 所受的垂直力。 2、压力的数学表达式： F（） P = （牛顿）= 1帕 S（） 式中：P压力，N/m2 F作用于面积S上的垂直力，N S面积，m2,井下各种压力的概念及其相互关系,3、压力的单位：压力的国际标准制单位是帕斯卡， 简称帕，符号是Pa。