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1、温泉 4 井井喷事故专家点评:井身结构设计不合理,表层套管下深太浅,溢流关井后天然气从表层套管鞋以下薄弱地层憋开,窜入附近煤矿矿井。确定井位后,应对钻井井位附近的厂矿、居民住宅、坑道等设施进行勘查。井身结构设计中,表层套管或技术套管应封固可能造成憋漏的地层及供钻井液、油、气等流体进入矿山的坑道。1.基本情况 该井是四川温泉井构造西段下盘石炭系构造高点上的一口探井,由某石油管理局 6020 钻井队承担施工任务,设计井深 4650m,钻探目的层是石炭系。508mm 套管下至井深 2Om,339.7mm 表层套管下至井深 238.99m(须家河顶),井口装有环形防喷器、双闸板防喷器和双四通,试压 1
2、2MPa。三开用215.9mm 钻头钻进,钻井液密度为1.14g/cm3。事故发生时间:1998 年 3 月 24 日 17:35。钻达层位:嘉二 2。发生事故井深:1869.6m。2.事故发生经过l)上部裸眼井漏情况该井在须家河一嘉三段(井深 609.51747m)用密度为1.071.14g/cm3的钻井液钻进,钻进过程中,发生多次井漏,漏速范围为 2.530 m3/h,多次采用桥塞钻井液堵漏,累计漏失钻井液473.6m3、桥塞钻井液 105.8m3。该段地层岩性依次为砂岩、云岩、灰岩。2)溢流后井漏情况1998 年 3 月 18 日,用密度为 1.09g/cm3的钻井液钻至井深1835.9
3、m 时,井口微涌,录井参数无明显变化,集气点火未燃,钻时略有波动,将钻井液密度由 1.09g/cm3提到 1.14g/cm3时发生井漏,漏速28m3/h,钻进中见微弱后效显示,岩性为云岩。3)溢流及采取的措施3 月 22 日 17:35,用密度为 1.14g/cm3、粘度为 50s 的钻井液钻至井深 1869.60m(嘉二 2)时发生井涌,涌出转盘面 0.5lm,录井队从监控仪发现出口流量增大,液面上涨 1.5m3,密度由 1.14g/cm3降为1.11g/cm3,当班司 钻立即按井控“四七”动作发出警报信号并停钻、停转盘、停泵,将方钻杆提出转盘面；17:40 关井,液面总共上涨 5m3,粘度
4、上升为 80s,氯根 722mg/L,涌势猛烈；23 日 7:02 关井观察,立压为 8.5MPa,套压为 7.9MPa。8:40 开 4#放喷管线泄压,点火火焰高1115m,为纯气,立压 8.11MPa,套压 8.5MPa。12:15 反注密度为1.45g/cm3的桥塞钻井液 30m3、钻井液 90m3,压井无效;13:00 关井,23 日 5:00-24 日 3:50 开 2#、3#、4#管线放喷,其中 24 日 3:40-3:50 正注清水 2Om3。由于套管下得浅,裸眼长、漏层多,不得不进行间断放喷。3.故处理过程(l)23 日 8:30 开江县乡镇企业局职工彭某到井队反映,天然气窜入
5、煤窑,附近两个煤窑内还有 10 余人未出来。为减少天然气窜漏造成损失,于 10:25 组织反压井,先反注密度为 1.4g/cm3、粘度为80s、浓度为 10% 的桥浆 30m3,后反注密度为 1.45g/cm3、粘度为51s 的钻井液 9Om3压井,由于气量太大,第一次反压井失败,立压由8.lMPa 上升为 8.5MPa,套压由 6.5MPa 上升为 7.5MPa,为了减少天然气进入煤窑,被迫于 23 日 18:52 开 3 条管线,最大限度地放喷降压。(2)钻井公司 23 日 10 时接温泉 4 井事故报告后,根据中国石油天然气总公司、四川石油管理局的要求,以舍井保矿和不惜一切代价保护人民生
6、命财产为原则,研究制定“压、堵、封”排险方案,全面组织现场抢险工作。25 日 3:10 准备好压井液和清水,在注水过程中发现钻具水眼堵,采用水泥车憋水眼无效后,用电缆探得水眼内遇阻位置为 1844.72m,决定从钻杆最下段射孔,下射孔枪至井深 1693.97m,射孔段为井深 1693.971689.93m。(3) 第二次压井施工情况。26 日 17:00-17:19 用一台钻井泵和一台 700 型压裂车正注清水21m3,排量为 30L/s,套压为 6MPa,泵压由 0 上升为 5MPa,其中 17:10出口间断气水同喷,焰高 2025m,火焰呈桶红色,17:13 起出射孔枪。17:40 用单泵
7、正注密度为 1.2g/cm3、粘度为 53s 的压井液 51m3,排量 3034L/s,套压为 6MPa,立压 510MPa(其中 l7:28 用双泵,出口见雾状钻井液喷出,17:1917:28 间断喷水)。l8:05 用双泵注密度为 1.85g/cm3、粘度为 55s 的压井液 41m3,排量 34L/s,套压为 66.8MPa,泵压 lOl4MPa(其中 17:53,2#、4#放喷管线出口喷势减弱,焰高 57m,17:55 又见增强)。19:l4 泵注密度为 1.9g/cm3、粘度为 53s 的压井液 73m3, 排量20 60L/s,泵压 018MPa,套压 67MPa(其中 18:08
8、-18:15 泵压为 0,排量为 10L/s,出口为纯气,18:09 关 3#放喷管线,2#、4#管线喷势增强)。19:20 停泵,出口放出大量钻井液,喷势减弱,焰高 47m。19:23 开双泵注密度为 1.9Og/cm3、粘度为 53s 的压井液 4m3,排量 34L/s,套压 6MPa,立压由 0 上升为 17.5MPa,出口喷势增强,焰高1012m。24:00 开 2#、3#、4#3 条放喷管线放喷,套压 56MPa,关下旋塞,出口间断喷水,焰高 2025m。第二次压井施工失败的主要原因是,压井液量小,施工排量偏小,水眼不畅通,使进入环空的钻井液被强大的气流吹成雾状带出,而不能在环空建立
9、起液柱。针对这种情况,第三次施工时应遵循的原则是,大水眼、大计量 压井液、大水泥量、大排量、短时间。(4)第三次压井施工情况。29 日 16:10 用 1#水泥车管线试压 15MPa 。l6:22 整改管线。16:52 用 l#水泥车加压 5MPa,开下旋塞。l7:12 用 1#、2#、3#3 台水泥车向井内正注清水 52m3,立压由4.9MPa 降至 0,套压由 5.5MPa 升至 5.96.2MPa,排量最大为 73L/s,最小为 43 L/s,平均排量 44L/s,出口大量喷水,焰高 1013m 。17:47 用 2 台钻井泵和 l 台 986 水泥车正注密度为 1.8g/cm3的压井液
10、 l53m3,立压 O13MPa,套压 5.52.8MPa,排量最大为 133L/s,最小为 39L/s,平均排量 75L/s,出口大量喷水;17:37 关 2#、3#开放喷管线。18:36 用 2 台钻井泵和 1 台 986 水泥车正注密度为1.41.45g/cm3、浓度为 l0%的桥浆 55m3和密度为 1.8 g/cm3的压井液 82m3,立压 8.514MPa,套压 2.8OMPa,排量最大为 141L/s,最小为33L/s,平均排量 47L/s,出口 喷纯气,喷势继续减弱,焰高 57m。19:18 用 3 台 815 型水泥车正注嘉华 G 级快干水泥 180t(初凝时间 50min)
11、,水泥浆密度最高为 1.99g/cm3时,最低为 1.63g/cm3。20:00 用泵反灌密度为 1.4g/cm3、浓度为 7%的桥浆 19m3,立压4MPa,套压 lMPa 。22:37 反注密度为 1.4g/cm3、浓度为 10%的桥浆 11.5m3,其中22:25 喷势增强,焰高 47m；22:27 喷势又减弱,焰高 34m,22:36 出口火自灭。第三次压井封堵候凝后,水眼内水泥面井深 1282m,提拉和电测卡点均未成功,且井下还有余气。采取从环空吊灌、间断排气的方式进行排气,电测声幅得环空水泥环面井深 1286m,下射孔枪至井深1284m,射孔,注水泥 60t,水眼内水泥面井深 12
12、52m,环空塞面井深634m,最后起出钻杆 552.37m,装简易井口封闭该井。该井井喷事故共损失时间 254h,因事故发生时,天然气窜到附近煤洞,致使 11 名采煤民工死亡,l 人烧伤,6 人严重中毒,造成经济损失 l141.03 万元。4.事故原因分析(1)对地质情况认识不足。至 1997 年年底,川东地区共钻井 704口,在嘉二地层获气的井仅占 2.4%,特别是嘉二 3层,获气的井仅 4 口,且未获工业储量。温泉井构造带己钻的 10 口井在嘉二层均无油气显示。温泉 4 井为温泉井构造西段断层下盘石炭系地层一构造复合圈闭中高点的一口探井,按照设计,在嘉陵江组构造南翼有一条逆断层,埋藏浅,油
13、气保存条件差,为常压带,因此,该井在嘉二 3层钻遇大量天然气是目前地质勘探技术难以预见的。(2)由于地下煤窑巷道星罗棋布、纵横交错、相互串通、地层承压能力降低,形成大量采动裂隙,天然气通过采动裂隙自然窜入煤洞,导致附近部分煤矿受损(其中洋和沟老厂煤矿死亡 5 人、黑渣子河下煤厂死亡 6 人、罗家沟 1 号风井中毒 13 人、烧伤 1 人)。(3)按设计表层套管下人须家河顶部,下入深度为 238.99m,在嘉二层钻进中及时发现溢流关井,由于该井气量大,用 3 条标准放喷管线最大限度地放喷泄压,井口压力仍为 5.5MPa,综上所述,此次事故是不可预见的突发性意外事故。5.事故教训及防范措施(1)设
14、计 339.7mm 套管封地表的垮塌层、244.5mm 套管下至断层上盘飞三顶部,深度为 2472m,封隔嘉陵江石膏层及可能的漏层,设计未考虑到地下煤洞。(2)勘定温泉 4 井井位时,未详细了解附近煤矿井下巷道及作业面布置情况。(3)储备钻井液未按设计执行,按设计应储备密度为 2.Og/cm3的钻井液 200m3,实际储备钻井液密度为 1.16g/cm3,体积为 60m3。(4)方钻杆未装上旋塞、下旋塞。(5)对井下煤层易窜漏认识不足,在关井后准备压井液的过程中未及时放喷泄压。(6)通过对该井事故的分析、总结,以后钻遇类似井应加大一级井身结构或加深表层套管,采取与之相配套的、符合客观实际情况的技术措施,就可以避免类似事故的发生。
