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1、井控技术培训教材概述一、何谓井控:就是实施油气井压力的控制。英文是Well Control,有的叫做Kick Control,即井涌控制,还有的叫做Pressure Control, 即压力控制。各种叫法本质上是一样的,都是说明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,保证钻井的顺利进行。井控作业要从钻井的目的和一口井今后整个生产年限来考虑,既要完整地取得地下各种地质资料,又要有利于保护油气层,有利于发现油气田,提高采收率,延长油气井的寿命。为此,人们要依靠良好的井控技术进行近平衡压力钻井。目前的井控技术已从单纯的防喷发展成为保护油气层、防止破坏资源、防止环境污染,已成为高速
2、低成本钻井技术的重要组成部分和实施近平衡压力钻井的重要保证。二、井控的分级人们根据井涌的规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。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的控制。井涌量为零,自然也无溢流产生。二级井控:是指发生溢流关井后建立起来的地面回压和井内液柱压力共同平衡地层孔隙压力的控制。即井内压力失衡,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钻井液,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。这是目前培训钻井人员掌握井控技术的重点。三级井控:是指
3、二级井控失败,井涌量大,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。一般讲,要力求使一口井经常处于初级井控状态,同时做好一切应急准备,一旦发生井涌和井喷能迅速地做出反应,加以处理,恢复正常钻井作业。三、与井控有关的概念1、井侵(Influx)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。最常见的井侵为气侵和盐水侵。2、溢流(Overflow)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
4、溢流。3、井涌(Well Kick)严重的溢流使井内钻井液涌出井口(一般不超过转盘面)的现象称之为井涌。4、井喷(Well Blowout)地层流体(油、气、水)无控制地涌入井筒,喷出地面(转盘面)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。5、井喷失控(Out of Control Blowout)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。这是钻井过程中最恶性的钻井事故。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。四、井喷失控的原因及危
5、害1、井喷的原因:分析井喷失控的直接原因,大体可归纳为以下14个方面:(1)、 井控意识不强,思想麻痹,违章操作。由于思想麻痹、违章操作而导致的井喷失控在这类事故中占有一定比例,解决这个问题主要要从严格管理和技术培训两个方面入手,做好基础工作。(2)、起钻抽吸,造成诱喷。(3)、起钻不灌钻井液或没有灌满。(4)、不能及时准确地发现溢流。(5)、发现溢流后处理措施不当。比如,有的井发现溢流后不是及时正确地关井,而是继续循环观察,致使气侵段钻井液或气柱迅速上移,再想关井,为时已晚。(6)、井口不安装防喷器。井口不安装防喷器主要是认识上的片面性:其一,片面追求节省钻井成本,想尽量少地投入钻井设备;其
6、二,认为地层压力系数低,不会发生井喷,用不着安装防喷器。(7)、井控设备的安装及试压不符合要求。比如:放喷管线、钻井液回收管线、内控管线各部位的连接不是法兰丝扣连接,而是现场低质量的焊接;连接管线的尺寸、壁厚、钢级不符合要求;弯头不是专用的铸钢件,弯头小于90;放喷管线不用水泥基墩固定,或是虽然固定了但间隔太远;放喷管线没有接出井场,管线长度不够;防喷器及节流管汇各部件没有按规定的标准试压,其中阀门可能出现的问题较多,打不开或关不上,有的刺漏;防喷器不安装手动操纵杆;不安装灌钻井液管线,而是把高压内控管线当作灌钻井液管线使用;井口套管接箍上面的双公升高短节丝扣不规范,造成刺漏;防喷器与井口安装
7、不正、关井时闸板推不严,造成刺漏;防喷器橡胶老化,不能承受额定压力,控制系统储能器至防喷器的液压油管线安装不规范,漏油;储能装置控制系统摆放位置不合要求等。(8)、井身结构设计不合理。表层套管下的深度不够,技术套管下的深度又靠后,当钻到下部地层遇有异常压力而关井时,在表层套管鞋处憋漏,钻井液窜至井场地表,无法实施有效关井。还有的井应该在打开油气层前实施先期完成,可往往设计上却是后期完成,给井控工作带来了麻烦。(9)、对浅气层的危害性缺乏足够的认识。许多人认为浅气层井浅,最多几百米深,地层压力低,不会惹麻烦。而实际上,井越浅,平 衡地层压力的钻井液压力也越小,一旦失去平衡,浅层的油气上窜速度很快
8、,时间很短就能到达井口,很容易让人措手不及。而且浅气层发生井涌井喷,多是在没有下技术套管的井,即使关上井,很容易在上部浅层或表层套管鞋处憋漏。所以,浅气层的危害性必须引起人们的重视,要从井身结构和一次控制上下功夫。(10)、地质设计未能提供准确的地层孔隙压力资料,造成使用的钻井液密度低于地层孔隙压力。(11)、空井时间过长,又无人观察井口。空井时间过长一般都是由于起完钻后修理设备或是等技术措施。由于长时间空井不能循环钻井液,造成气体有足够的时间向上滑脱运移。当运移到井口时已来不及下钻,此种情况下关闸板防喷器不起作用,关环形防喷器要么没有安装,要么胶芯失效,往往造成井喷失控。(12)、钻遇漏失层
9、段发生井漏未能及时处理或处理措施不当。发生井漏以后,钻井液液柱压力降低,当液柱压力低于地层孔隙压力时就会发生井侵、井涌乃到井喷。(13)、相邻注水井不停注或未减压。这种情况多发生在老油田、老油区打调整井的情况。由于油田经过多年的开发注水,地层压力已不是原始的地层压力,尤其是遇到高压封闭区块,它的压力往往大大高于原始的地层压力。如果采油厂考虑原油产量,不愿意停掉相邻的注水井,或是停注但不泄压,往往造成钻井的复杂情况发生。(14)、钻井液中混油过量或混油不均匀,造成液柱压力低于地层孔隙压力。这种情况多发生在深井、探井、复杂井。出于减少摩阻、改善钻井液性能、稳定井壁、钻井工艺的需要,往往要在钻井液中
10、混入一定比例的原油。但在混油过程中,过量过猛导致不均匀,或是总量过多,都会造成井筒压力失去平衡。此外,当卡钻发生后,由于需要泡原油、柴油、煤油解卡,从而破坏了井筒内的压力平衡。此时如果不注意二次井控,常常会造成井涌、井喷,酿成更重大的事故。2、井喷的危害大量的实例告诉我们,井喷失控是钻井工程中性质严重、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,造成环境污染,影响农田水利、渔场、牧场、林场建设。(4)、伤害油气层、破坏地下油气资源。(5)、造成机毁人
11、亡和油气井报废,带来巨大的经济损失。(6)、涉及面广,造成不良的国际、国内影响。五、提高井控意识,搞好井控工作1、提高井控意识(1)设备安装意识。(2)设备调试与 试压意识。(3)油气资源保护意识。(4)井控培训意识。(5)责任意识。2、搞好井控工作井控工作主要内容:井控设计;井控设备;钻开油气层前的准备工作;钻开油气层和井控工作;井喷失控的处理;防火、防硫化氢的安全措施;井控培训。3、搞好井控工作的措施(1)各级领导必须高度重视井控工作。(2)必须全面系统地抓好五个环节,即:思想重视;措施正确;严格管理;技术培训;装备配套。(3)认真对待浅气层钻井、井控工作。(4)既注意高压油气井防喷,又要注意中低压油气井防喷。(5)要注意各部门密切配合,常抓不懈。(6)严格执行,石油天然气钻井井控技术规定。注意:短程起钻法操作,(起钻前先从井内起出510柱钻杆,然后在下入井内,开泵循环至少一个迟到时间,观察测量返出的钻井液,如发现有油气,说明发生了抽吸溢流,应调整钻井液性能或降低起钻速度。
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