石油钻井井眼压力平衡、溢流处置与现场井控管理课件.ppt

1、一、井眼压力平衡（一）井眼形成之前的岩石受力状态岩石孔隙岩石基质(骨架）上覆岩层压力 上覆岩层压力：上覆岩层压力：是指井眼某深度以上的地是指井眼某深度以上的地层岩石基质和孔隙中流体的总重量对该深度所层岩石基质和孔隙中流体的总重量对该深度所形成的压力。一般当量密度大约为形成的压力。一般当量密度大约为2.16-2.16-2.64g/cm32.64g/cm3。地层孔隙压力：地层孔隙压力：是指地层孔隙中流体的压是指地层孔隙中流体的压力，又叫地层压力。力，又叫地层压力。骨架应力：骨架应力：是指岩石基质所承受的压力。是指岩石基质所承受的压力。地层孔隙压力骨架应力（一）井眼形成之前的岩石受力状态一、井眼压力

2、平衡上覆岩层压力上覆岩层压力=地层孔隙压力地层孔隙压力+骨架应力骨架应力（一）井眼形成之前的岩石受力状态一、井眼压力平衡上覆岩层压力上覆岩层压力深深度度 理想状态下，任意深度理想状态下，任意深度a a点点的上覆岩层的上覆岩层压力为压力为a1a1，两者成线性关系。，两者成线性关系。a aa1a1 任意一点上覆岩层压力大小为地层孔任意一点上覆岩层压力大小为地层孔隙压力与骨架应力之和。隙压力与骨架应力之和。孔隙孔隙压力压力骨架应力骨架应力 当地层骨架应力当地层骨架应力“异常高压异常高压”时，孔时，孔隙压力必然隙压力必然“异常低压异常低压”。异常低压异常低压异常高骨架应力异常高骨架应力 当地层骨架应力

3、当地层骨架应力“异常低压异常低压”时，孔时，孔隙压力必然隙压力必然“异常高压异常高压”。异常高压异常高压异常低骨架应力异常低骨架应力（二）井眼形成之后的岩石受力状态空间状态发生了改变空间状态发生了改变:(1)(1)失去了均衡的上覆岩层；失去了均衡的上覆岩层；(2)(2)地层孔隙中的流体与地面得以连通。地层孔隙中的流体与地面得以连通。岩石孔隙岩石基质(骨架）井壁钻井液一、井眼压力平衡（二）井眼形成之后的岩石受力状态岩石物性发生改变岩石物性发生改变:岩石吸水后强度发岩石吸水后强度发生变化。生变化。岩石孔隙岩石基质(骨架）井壁钻井液一、井眼压力平衡（二）井眼形成之后的岩石受力状态岩石受力状态发生了改

4、变岩石受力状态发生了改变:井底压力替井底压力替代了上覆岩层压力代了上覆岩层压力一、井眼压力平衡上覆岩层压力地层孔隙压力骨架应力井底压力（二）井眼形成之后的岩石受力状态岩石孔隙中的流体压力（地层压力岩石孔隙中的流体压力（地层压力)发生发生了改变了改变:随井底压力的变化得以释放或压随井底压力的变化得以释放或压缩，产生了所谓的呼吸效应。缩，产生了所谓的呼吸效应。一、井眼压力平衡上覆岩层压力地层孔隙压力骨架应力井底压力（二）井眼形成之后的岩石受力状态岩石的骨架应力发生了改变：不仅岩石的骨架应力发生了改变：不仅有垂直方向的正应力，还在井眼周有垂直方向的正应力，还在井眼周边产生了各方向的剪切应力。边产生了

5、各方向的剪切应力。一、井眼压力平衡周向力轴向力径向力井眼骨架应力（三）影响井眼平衡的决定因素井底压力地层孔隙压力：井底压力地层孔隙压力：发生溢流发生溢流井底压力地层坍塌压力：井底压力地层坍塌压力：井壁坍塌，井眼缩径井壁坍塌，井眼缩径井底压力地层漏失压力：井底压力地层漏失压力：发生井漏发生井漏井底压力地层破裂压力：井底压力地层破裂压力：地层压裂，恶性漏失地层压裂，恶性漏失一、井眼压力平衡稳定的静平衡状态稳定的静平衡状态有条件的、不稳定的动平衡状态有条件的、不稳定的动平衡状态（三）影响井眼平衡的决定因素地层孔隙压力地层孔隙压力井底压力井底压力安全窗口安全窗口地层坍塌压力地层坍塌压力地层漏失压力地层

6、漏失压力地层破裂压力地层破裂压力一、井眼压力平衡钻井工程困难之所在钻井工程困难之所在井控工作必须之所在井控工作必须之所在井眼压力平衡的决定因素：井底压力。当井底井眼压力平衡的决定因素：井底压力。当井底压力窗口没有调节余地时只能寻求套管封固。压力窗口没有调节余地时只能寻求套管封固。（三）影响井眼平衡的决定因素影影响响井井底底压压力力的的因因素素井内液柱高度井内液柱高度对井眼压力平衡应时时分析、维护与修复：井底压对井眼压力平衡应时时分析、维护与修复：井底压力力=静液柱压力静液柱压力+环空压耗环空压耗-抽汲压力抽汲压力+激动压力。激动压力。井内液柱密度井内液柱密度循环时的环空流动阻力循环时的环空流动

7、阻力下钻时的激动压力下钻时的激动压力起钻时的抽汲压力起钻时的抽汲压力一、井眼压力平衡井控工作要点之所井控工作要点之所在，很多规定、要在，很多规定、要求、技术措施就是求、技术措施就是以此为核心而制定以此为核心而制定同时也是技术管理要同时也是技术管理要点之所在点之所在井身结构井身结构（四）井眼压力失衡的征兆与判断井眼压力失衡的征兆与判断：井眼压力系统处于平衡状态井眼压力失衡的征兆与判断：井眼压力系统处于平衡状态是正常钻井的前提，井眼压力系统失去平衡，对于钻井工程是正常钻井的前提，井眼压力系统失去平衡，对于钻井工程来说是致命的，小则造成井下复杂，耽误工期，大则造成井来说是致命的，小则造成井下复杂，耽

8、误工期，大则造成井下事故，井眼报废。做为钻井工程师和司钻应具备判断井下下事故，井眼报废。做为钻井工程师和司钻应具备判断井下情况的慧眼，通过地面的现象知道井下的情况及时修复，防情况的慧眼，通过地面的现象知道井下的情况及时修复，防止井眼压力失衡。止井眼压力失衡。钻时，扭矩，泵压，悬重，钻井液性能，钻井液量，油气钻时，扭矩，泵压，悬重，钻井液性能，钻井液量，油气上窜速度，气测烃值等等。上窜速度，气测烃值等等。一、井眼压力平衡 二、溢流处置（一）关于关井 1.1.任何作业施工前都要讨论关井方法，对钻井、井下作业来说，任何作业施工前都要讨论关井方法，对钻井、井下作业来说，工序复杂，工艺复杂，使用工具多样

9、。有时井筒作业，有时管内作工序复杂，工艺复杂，使用工具多样。有时井筒作业，有时管内作业；有时管柱传送，有时电缆传送。业；有时管柱传送，有时电缆传送。“四四.七七”动作只是经常性的四动作只是经常性的四种工况而已，在现场应用中远远不够。所以关井方法的讨论和防喷种工况而已，在现场应用中远远不够。所以关井方法的讨论和防喷演习显的尤为重要。演习显的尤为重要。井下使用井下使用2 7/82 7/8+3 1/2+3 1/2钻杆。钻杆。井口防喷器组：环形井口防喷器组：环形+双闸板（上全封双闸板（上全封,下下3 1/23 1/2半封）半封）井口备井口备2 7/82 7/8、3 1/23 1/2应急旋塞各应急旋塞各

10、1 1只。只。能关上才是硬道理能关上才是硬道理“发现溢流立即关井，怀疑溢流关井检查发现溢流立即关井，怀疑溢流关井检查”4 2ACME反扣反扣3 外母外母3 外公外公310311310旋塞旋塞塔中823井关井方法讨论（一）关于关井 二、溢流处置苏4-4X井关井方法讨论防喷管三通钻杆顶球阀接灌液管线应有一个控制阀件电缆 井口未安装钻具内防喷装置。该井在电缆作业时，在简易防喷管与三通之间未安装任何控制内防喷装置，致使电缆剪断落井后无任何控制钻杆内喷手段。切记：管内任何作业时都应在切记：管内任何作业时都应在管柱顶安装旋塞或控制阀！管柱顶安装旋塞或控制阀！（一）关于关井 二、溢流处置 记住关井！记住关井

11、！知道如何关井（关井方法和操作）！知道如何关井（关井方法和操作）！做好随时关井的准备！包括井控工具、配合接头、井口工具、做好随时关井的准备！包括井控工具、配合接头、井口工具、液压大钳等等。液压大钳等等。（一）关于关井 二、溢流处置 2.2.时刻关注最大允许关井压力。时刻关注最大允许关井压力。未达到最大允许关井压力严禁放喷：本来没有问题，结果放喷未达到最大允许关井压力严禁放喷：本来没有问题，结果放喷放活，套压升高造成险情或井喷放活，套压升高造成险情或井喷 达到最大允许关井压力必须予以处置：本来小事情由于油气聚集，能达到最大允许关井压力必须予以处置：本来小事情由于油气聚集，能量聚集造成大事情。量聚

12、集造成大事情。（一）关于关井 二、溢流处置 最大允许关井压力：井口装置额定工作压力、井口套管抗内压最大允许关井压力：井口装置额定工作压力、井口套管抗内压强度的强度的80%80%，薄弱地层破裂压力所允许的关井压力，薄弱地层破裂压力所允许的关井压力，三者中的最小值。三者中的最小值。20012001年年4 4月月2929日迪那日迪那2 2井，钻进至井深井，钻进至井深4875.594875.59米（上第三系吉米（上第三系吉迪克组）发生溢流（钻井泥浆密度迪克组）发生溢流（钻井泥浆密度1.85g/cm31.85g/cm3），关井初步求得地层），关井初步求得地层压力为压力为104.2104.2兆帕。关井后，

13、套压很快上升到兆帕。关井后，套压很快上升到16MPa,16MPa,依据三个压力确依据三个压力确定的最大关井压力，现场就决定卸压，共放出泥浆约定的最大关井压力，现场就决定卸压，共放出泥浆约17.617.6方，再关方，再关井，立压井，立压27MPa27MPa，套压，套压33MPa33MPa。由于立管压力远高于泥浆泵工作压力。由于立管压力远高于泥浆泵工作压力，用，用700700型压裂车正循环压井，在压井施工过程中，套管压力迅速上型压裂车正循环压井，在压井施工过程中，套管压力迅速上升到升到6666兆帕，致使节流管汇与气体分离器连接的软管爆裂，引发大兆帕，致使节流管汇与气体分离器连接的软管爆裂，引发大火

14、，火势蔓延至钻台，绞车钢丝绳烧断，大钩游车砸断钻台上压井火，火势蔓延至钻台，绞车钢丝绳烧断，大钩游车砸断钻台上压井管线，天然气从钻具内直喷着火，井架从半腰中烧倒。管线，天然气从钻具内直喷着火，井架从半腰中烧倒。（一）关于关井 二、溢流处置20112011年蓬莱年蓬莱19-319-3溢溢油事件污染海洋面油事件污染海洋面积积62006200平方公里平方公里（二）关于压井须记住两个原则 第一就是安全原则：防止油气泄漏，造成火灾爆炸；防止承压件超过承压能力刺、漏、爆、破，造成井喷失控。第二原则是工艺原则：保持井底压力大于等于地层压力；防止出现更复杂的井下情况。二、溢流处置（二）关于压井1.填写压井施工

15、单井号井号 _日期日期 _设计人设计人 _ a.a.原始记录数据原始记录数据;测量井深测量井深H=_ m H=_ m 垂直井深垂直井深 H=_ mH=_ m 原钻井液密度原钻井液密度mm=_g/cm3 =_g/cm3 钻井排量钻井排量Q=_L/sQ=_L/s 套管鞋处深度套管鞋处深度 h=_ m h=_ m 压井排量压井排量Q1=_ L/s Q1=_ L/s 破裂压力梯度破裂压力梯度GfGf=_=_kPakPa/m /m 低泵速低泵速 =_=_ 冲冲/min/min 低泵速泵压低泵速泵压 PciPci=_=_ MPaMPa b.b.溢流时记录数据溢流时记录数据 关井立压关井立压Pd=_ Pd=

16、_ MPaMPa 关井套压关井套压Pa=_ Pa=_ MPaMPa 钻井液增量钻井液增量V=_ m3V=_ m3 二、溢流处置1.填写压井施工单井号井号 _日期日期 _设计人设计人 _ c.c.压井计算数据压井计算数据 压井钻井液密度压井钻井液密度 m1=m1=mm+0.102Pd/H=()+()=g/cm3+0.102Pd/H=()+()=g/cm3 初始循环立管压力初始循环立管压力 PTiPTi=Pd+=Pd+PciPci=（）+（）=MPaMPa 终了循环立管压力终了循环立管压力 PTfPTf=(m1/=(m1/mm)PciPci=/）()=()=MPaMPa 地面到钻头容积、时间地面到

17、钻头容积、时间V1=_ L,_ min,_ V1=_ L,_ min,_ 冲冲 钻头到地面容积、时间钻头到地面容积、时间V2=_L,_ min,_ V2=_L,_ min,_ 冲冲 管内外总容积、时间管内外总容积、时间 V=_ L,_ min,_ V=_ L,_ min,_ 冲冲 最大允许关井套压最大允许关井套压 Pa=(Pa=(GfGf Gm)h=()Gm)h=()()=()=MPaMPa（二）关于压井 二、溢流处置图中：图中：0t10t1压井液从地面到钻头，压井液从地面到钻头，t1t2 t1t2压井液进入环空，溢流物逐渐到达井口，压井液进入环空，溢流物逐渐到达井口，t2t3 t2t3溢流排

18、出井口，溢流排出井口，t3t4 t3t4压井液排替环空内原密度。压井液排替环空内原密度。1.填写压井施工单（二）关于压井 二、溢流处置在压井作业过程中，压井排量不变情况下（1）立压和套压都在下降，说明什么问题？（2）立压和套压都在上升，是什么问题？（3）套压下降而立压上升说明又是什么问题？（4）套压可能不变或者上升，立压下降又说明是什么问题？（5）若泵入量小于返出量说明控制压力偏低，还说明啥问题？（6）若泵入量大于返出量，在控制立压不升高反而下降，说明是啥问题？1.填写压井施工单（二）关于压井 二、溢流处置在压井作业过程中，压井排量不变情况下（1）立压和套压都在下降，说明什么问题？（2）立压和

19、套压都在上升，是什么问题？（3）套压下降而立压上升说明又是什么问题？（4）套压可能不变或者上升，立压下降又说明是什么问题？（5）若泵入量小于返出量说明控制压力偏低，还说明啥问题？（6）若泵入量大于返出量，在控制立压不升高反而下降，说明是啥问题？答案：（1）节流阀的开启度调大了；（2）节流阀的开启度调小了；（3）钻具流道出现堵塞；（4）出现井漏；（5）新增溢流；（6）出现井漏。1.填写压井施工单（二）关于压井 二、溢流处置 （1 1）节流阀的作用：节流阀在压井作业中至关重要：第一是防止关井时超节流阀的作用：节流阀在压井作业中至关重要：第一是防止关井时超过最大允许关井压力；第二，防止井内压力突然释

20、放，对地面设备造成破坏；第过最大允许关井压力；第二，防止井内压力突然释放，对地面设备造成破坏；第三，操作节流阀的开启度是保持井底压力恒定的唯一途径。三，操作节流阀的开启度是保持井底压力恒定的唯一途径。迪那迪那2 2井节流阀失效，高压气体将液气分离器进液管憋爆。井节流阀失效，高压气体将液气分离器进液管憋爆。2.节流并控制回压（二）关于压井定位螺母随手轮转动。定位螺母随手轮转动。阀芯不能正常入座，阀芯不能正常入座，无法控制节流。无法控制节流。2.节流并控制回压（二）关于压井 （2 2）节流阀的检查。节流阀的检查。阀芯定位销脱位。阀芯定位销脱位。阀座中掏出的水泥石块。阀座中掏出的水泥石块。2.节流并

21、控制回压（二）关于压井 （2 2）节流阀的检查。节流阀的检查。在倒换流程时，无论是打开通道在倒换流程时，无论是打开通道还是关闭通道，一定要记住，先关闭还是关闭通道，一定要记住，先关闭节流阀，再开启或关闭闸板阀。节流阀，再开启或关闭闸板阀。节流阀高压装备低压或常压装备2.节流并控制回压（二）关于压井 （3 3）节流阀的使用。节流阀的使用。在倒换流程时，无论是打开通道在倒换流程时，无论是打开通道还是关闭通道，一定要记住，先关闭还是关闭通道，一定要记住，先关闭节流阀，再开启或关闭闸板阀。节流阀，再开启或关闭闸板阀。关闭通道：关闭通道：缓慢关闭节流阀缓慢关闭节流阀 关关节流阀上游的闸板阀。节流阀上游的

22、闸板阀。关闭通道时，要注意保护上游装备：井、关闭通道时，要注意保护上游装备：井、井口、防喷器、四通、内控管线、及其所有井口、防喷器、四通、内控管线、及其所有附件。防止节流阀关闭，能量在节流阀上游附件。防止节流阀关闭，能量在节流阀上游聚集，造成上游设备的破坏，包括井本身。聚集，造成上游设备的破坏，包括井本身。-不要超过最大允许关井压力。不要超过最大允许关井压力。节流阀高压装备低压或常压装备2.节流并控制回压（二）关于压井 （3 3）节流阀的使用。节流阀的使用。在倒换流程时，无论是打开通道在倒换流程时，无论是打开通道还是关闭通道，一定要记住，先关闭还是关闭通道，一定要记住，先关闭节流阀，再开启或关

23、闭闸板阀。节流阀，再开启或关闭闸板阀。打开通道：打开通道：关节流阀关节流阀（下游闸（下游闸阀全部打开）阀全部打开）打开上游闸板阀打开上游闸板阀缓缓慢开启节流阀慢开启节流阀 打开通道时，要注意保护下游装备：液打开通道时，要注意保护下游装备：液气分离器、钻井液回收管线、放喷管线。防气分离器、钻井液回收管线、放喷管线。防止通道打开，能量快速向下游释放，对下游止通道打开，能量快速向下游释放，对下游设备造成冲击和破坏。设备造成冲击和破坏。华北油区的防喷演习应华北油区的防喷演习应养成按先后顺序操作的习惯。养成按先后顺序操作的习惯。2.节流并控制回压（二）关于压井 （3 3）节流阀的使用。节流阀的使用。在倒

24、换流程时，无论是打开通道在倒换流程时，无论是打开通道还是关闭通道，一定要记住，先关闭还是关闭通道，一定要记住，先关闭节流阀，再开启或关闭闸板阀。节流阀，再开启或关闭闸板阀。紧急情况：紧急情况：来不急操作节流阀，来不急操作节流阀，如不立即泄压，上游设备就要发生刺如不立即泄压，上游设备就要发生刺漏爆裂。漏爆裂。这时，要打开放喷管线，切这时，要打开放喷管线，切不可倒入回收液管线或都液气分离器不可倒入回收液管线或都液气分离器（这两条管线不是泄压通道）这两条管线不是泄压通道）。2.节流并控制回压（二）关于压井 （3 3）节流阀的使用。节流阀的使用。（1 1）天然气的特点：）天然气的特点：扩散快扩散快 易

25、爆易爆 有毒有毒 （2 2）天然气泄漏的后果：）天然气泄漏的后果：群死群伤群死群伤 大面积中毒大面积中毒20032003年年1212月月2323日，罗家日，罗家1616井特大井喷事故井特大井喷事故,243,243人人死亡，死亡，40004000多人受伤。多人受伤。20002000年年1212月月1919日，窿日，窿5 5井，井，井喷爆炸，井喷爆炸，2 2人死亡，人死亡，1717人受伤。人受伤。（三）关于防火防爆（三）关于防火防爆 二、溢流处置 任何情况下都要切记：可燃气任何情况下都要切记：可燃气体不可以排入大气，收集且点燃。体不可以排入大气，收集且点燃。（3 3）气体溢流到达地面的量：）气体溢

26、流到达地面的量：P1V1/T1=P2V2/T2P1V1/T1=P2V2/T2P-dP-d压力压力V-V-体积体积T-T-开氏温度开氏温度井底压力为井底压力为40MPa,40MPa,井底温度井底温度8080，溢流溢流1 1方气体，到达地面常温常方气体，到达地面常温常压下？方压下？方V2=V2=40401 1（273+80273+80）/0.10.1（273+20273+20）=332=332方。方。（3 3）气体溢流到达地面的量：）气体溢流到达地面的量：P1V1/T1=P2V2/T2P1V1/T1=P2V2/T2P-dP-d压力压力V-V-体积体积T-T-开氏温度开氏温度井底压力为井底压力为40

27、MPa,40MPa,井底温度井底温度8080，溢流溢流1 1方气体，到达地面常温常方气体，到达地面常温常压下？方压下？方V2=V2=40401 1（273+80273+80）/0.10.1（273+20273+20）=332=332方。方。二、溢流处置（三）关于防火防爆（三）关于防火防爆液气分离器安装不具备液气隔离的功能。BH-85队液气分离器该阀应该开还是关？（4 4）液气分离器的改造）液气分离器的改造 二、溢流处置（三）关于防火防爆（三）关于防火防爆 液气分离器需要用“”型管将液和气隔离。无“”型管液和气不能隔离，还能叫液气分离器吗？（4 4）液气分离器的正确使用）液气分离器的正确使用 开

28、启状态开启状态（三）关于防火防爆（三）关于防火防爆 二、溢流处置（4 4）液气分离器的改造）液气分离器的改造（三）关于防火防爆（三）关于防火防爆 二、溢流处置1 1号岛钻井平台，两条排气管线，一条通往天车台，一条在地面，看起来比一号岛钻井平台，两条排气管线，一条通往天车台，一条在地面，看起来比一条管线更安全，实际这样的设置非常危险。况且井队人员不会使用，两条管条管线更安全，实际这样的设置非常危险。况且井队人员不会使用，两条管线都是打开的，这很危险，一旦使用，必然回火爆炸，至少是天然气泄漏。线都是打开的，这很危险，一旦使用，必然回火爆炸，至少是天然气泄漏。（4 4）液气分离器的改造）液气分离器的

29、改造（三）关于防火防爆（三）关于防火防爆 二、溢流处置非专业产品设计人员，不要改装油气处理装置。非专业产品设计人员，不要改装油气处理装置。液处理量：入口液体流量=出口液体流量若入口流量出口流量，液体就会进入排气管线堵塞排气通道。液体进入气管线液体进入气管线堵塞气体堵塞气体排放（5 5）液气分离器的使用）液气分离器的使用（三）关于防火防爆（三）关于防火防爆 二、溢流处置进液管线憋压 气处理量：气体进入流量=出口气体排出流量若进入量排出量，气体就会形成蹩压。最大蹩压P=0.0098h+0.1 假设：“U”形管高度为3米 泥浆密度为1.5g/cm3 最大蹩压P是？P气体排出量小于气体排出量小于进入量

30、，蹩压进入量，蹩压h（5 5）液气分离器的使用）液气分离器的使用（三）关于防火防爆（三）关于防火防爆 二、溢流处置千千16-2216-22井溢流压井溢流压井，天然气从排井，天然气从排液管线溢出。液管线溢出。（三）关于防火防爆（三）关于防火防爆 二、溢流处置（5 5）液气分离器的使用）液气分离器的使用（三）关于防火防爆（三）关于防火防爆 二、溢流处置排气管线溢出大排气管线溢出大量泥浆。量泥浆。（5 5）液气分离器的使用）液气分离器的使用（三）关于防火防爆（三）关于防火防爆 二、溢流处置20122012年年2 2月高月高94-1394-13井液井液气分离器排气管线漏气气分离器排气管线漏气液气分离器

31、安全阀连接液气分离器安全阀连接法兰漏气法兰漏气（5 5）液气分离器的使用）液气分离器的使用（三）关于防火防爆（三）关于防火防爆 二、溢流处置 1.井控装备具备三项最基本的功能：l 能够关井：封闭环空和钻具水眼；l 能够有控制的排放：能够节流循环或节流排放，控制一定回压；l 能够压井：能够向井内泵入液体，以便重新建立平衡。无非是各式阀件、管线与连接体。最基本的要求无非是：阀件能够打得开，关得上；管线无堵堵塞；连接部位无刺刺漏。（四）关于井控装备需要前期的安装试压，日常的巡检保养。需要前期的安装试压，日常的巡检保养。二、溢流处置需要前期的安装试压，功能测试，日常的巡检保养。需要前期的安装试压，功能

32、测试，日常的巡检保养。2.井控装备阀件组合形式有讲究：（四）关于井控装备 二、溢流处置GB/T31033GB/T31033给出的防喷器组合形式。给出的防喷器组合形式。Q/SY1552Q/SY1552给出的防喷器组合形式。给出的防喷器组合形式。安装两个闸板时全封、半封哪个安装在上面？剪切闸板安装在什么位置？3.溢流关井后首先要检查井控装备：承压部位无刺漏，控制系统无渗漏，管线无堵塞，闸阀能打得开关得上，压力表灵敏可靠，值班干部和压井指挥人员要亲自检查。管汇、闸阀、压力表管汇、闸阀、压力表控制系统控制系统承压部位承压部位（四）关于井控装备 二、溢流处置 4.4.防止管汇冻堵。钻杆顶部、方钻杆、水龙

33、带、立管、高压闸门组、泵、井防止管汇冻堵。钻杆顶部、方钻杆、水龙带、立管、高压闸门组、泵、井口四通、节流压井管汇等。非承压部位可以排除管内液体，承压部位给予加热保口四通、节流压井管汇等。非承压部位可以排除管内液体，承压部位给予加热保温。温。井控管汇井控管汇泥浆泵泥浆泵地面管汇地面管汇（四）关于井控装备 二、溢流处置5.熟练技工进行操作。带压作业，非常危险，一旦误操作将造成灾难性后果。上水上水闸门打开闸门打开回水闸门未关回水闸门未关（四）关于井控装备 二、溢流处置（五）关于“三高”油气井 “三高三高”油气井定义油气井定义(一一)高压油气井是指以地质设计提供的地层压力为依据，当地高压油气井是指以地

34、质设计提供的地层压力为依据，当地层流体充满井筒时，预测井口关井压力可能达到或超过层流体充满井筒时，预测井口关井压力可能达到或超过35MPa35MPa的井。的井。(二二)高含硫油气井是指地层天然气中硫化氢含量高于高含硫油气井是指地层天然气中硫化氢含量高于150mg/m3(100ppm)150mg/m3(100ppm)的井。的井。(三三)高危地区油气井是指在井口周围高危地区油气井是指在井口周围500m500m范围内有村庄、学校、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

35、设施（包括开采地下资源存放点，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层天然气中硫化氢含量高于15mg/m3(10 15mg/m3(10 ppmppm)）一氧化碳等有毒有害）一氧化碳等有毒有害气体的井。气体的井。二、溢流处置（五）关于“三高”油气井 1.1.高压油气井高压油气井 其关键风险点在于其关键风险点在于超高套压超高套压当溢流气体的气顶到达井口时，产生套压的最高峰值，对这个峰值起决当溢流气体的气顶到达井口时，产生套压的最高峰值，对这个峰值起

36、决定作用的是气体的量。以迪那定作用的是气体的量。以迪那2 2井为例：地层压力井为例：地层压力104mpa104mpa，溢流量为，溢流量为2m2m3 3，井，井深深4875m4875m，环空总容积，环空总容积115m115m3 3。计算压井最高套压为。计算压井最高套压为14MPa14MPa。由于不恰当的排。由于不恰当的排放，增加了溢流量，而使套压急速升高，造成井喷。放，增加了溢流量，而使套压急速升高，造成井喷。二、溢流处置（五）关于“三高”油气井 1.1.高压油气井高压油气井井控作业中易出现的错误做法：排除天然气溢流时保持钻井液罐液面不变。其后果是套压不断升高、地层被压漏、甚至套管断裂、卡钻，以

37、致发生地下井喷和破坏井口装置。大北大北202井在压井过程中，当井在压井过程中，当井口套压上升至（井口套压上升至（36 MPa）时）时，误认为是气柱已到井口，错误的采用了放喷，最终导致地面泥，误认为是气柱已到井口，错误的采用了放喷，最终导致地面泥浆增量高达浆增量高达95方多，之后严重井涌，实施紧急关井后环空关井压方多，之后严重井涌，实施紧急关井后环空关井压力迅速升至力迅速升至66MPa（该井防喷系统的额定工作压力只有（该井防喷系统的额定工作压力只有70 MPa），导致该井出现重大井控险情。），导致该井出现重大井控险情。二、溢流处置（五）关于“三高”油气井 1.1.高压油气井高压油气井井控标准、规

38、定：防喷器压力等级原则上应与相应井段中最高地层压力相匹配。这是有道理的，这一要求还延伸到对井身结构（井筒）的要求，致少在高压油气井中要考虑这一问题。防范措施：（防范措施：（1）高压力级别的井控装备与合理的井身结构都）高压力级别的井控装备与合理的井身结构都非常重要，对于高压气井来说，揭开油气层之前，井筒的整体承压非常重要，对于高压气井来说，揭开油气层之前，井筒的整体承压能力就应达到在极限压力（地层压力）下，能够关得住，封得严。能力就应达到在极限压力（地层压力）下，能够关得住，封得严。（2）对于现场来说及时发现最重要，溢流量对压井时的关井套压）对于现场来说及时发现最重要，溢流量对压井时的关井套压起

39、决定作用。（起决定作用。（3）尽可能不让溢流上升到井口，避免井口承受高）尽可能不让溢流上升到井口，避免井口承受高压。压。二、溢流处置 2.2.高含硫油气井高含硫油气井（五）关于“三高”油气井 其关键风险点在于毒气泄漏和钻具其关键风险点在于毒气泄漏和钻具及装备氢脆破坏及装备氢脆破坏 二、溢流处置 2.2.高含硫油气井：溢流关井后加固钻具高含硫油气井：溢流关井后加固钻具（五）关于“三高”油气井 二、溢流处置 Q/SY1552 Q/SY1552规定：规定：含硫油气井井口点火程序：含硫油气井井口点火程序：a a）井喷失控后，在人员生命受到巨大威胁、撤离无望、失控井）井喷失控后，在人员生命受到巨大威胁、

40、撤离无望、失控井无希望得到控制的情况下，作为最后手段应按抢险作业程序对油气井无希望得到控制的情况下，作为最后手段应按抢险作业程序对油气井井口实施点火；井口实施点火；b b）点火程序的相关内容应在应急预案中明确；点火决策人宜由）点火程序的相关内容应在应急预案中明确；点火决策人宜由建设单位代表或其授权的现场负责人来担任，并列入应急预案中；建设单位代表或其授权的现场负责人来担任，并列入应急预案中；c c）点火人员佩带防护器具，在上风方向，尽量远离点火口使用）点火人员佩带防护器具，在上风方向，尽量远离点火口使用移动点火器具点火；其他人员集中到上风方向的安全区；移动点火器具点火；其他人员集中到上风方向的

41、安全区；d d）点火后应对下风方向，尤其是井场生活区、周围居民区、医）点火后应对下风方向，尤其是井场生活区、周围居民区、医院、学校等人员聚集场所的二氧化硫浓度进行监测。院、学校等人员聚集场所的二氧化硫浓度进行监测。2.2.高含硫油气井：井喷失控后井口点火高含硫油气井：井喷失控后井口点火（五）关于“三高”油气井 二、溢流处置 集团公司井喷突发事件专项应急预案（集团公司井喷突发事件专项应急预案（20162016年年3 3月发布）：月发布）：2.2.高含硫油气井：井喷失控后井口点火高含硫油气井：井喷失控后井口点火（五）关于“三高”油气井 二、溢流处置 2.2.高含硫油气井：井喷失控后井口点火高含硫油

42、气井：井喷失控后井口点火（五）关于“三高”油气井 二、溢流处置多一道屏障多一道屏障 2.2.高含硫油气井：高含硫井和高压井都应该安装剪切闸板。高含硫油气井：高含硫井和高压井都应该安装剪切闸板。（五）关于“三高”油气井 二、溢流处置 剪切闸板的应用：剪切闸板的应用：GB/T31033-2014GB/T31033-2014石油天然气钻井井控规石油天然气钻井井控规范范对剪切闸板防喷器的操作规程：对剪切闸板防喷器的操作规程：（五）关于“三高”油气井 二、溢流处置 这这“三高三高”最好不要重叠在一起，一旦重叠在一起，其风险大矣！最好不要重叠在一起，一旦重叠在一起，其风险大矣！3.3.高危地区油气井高危地

43、区油气井 其关键风险点在于周边民众的疏散其关键风险点在于周边民众的疏散困难。困难。（五）关于“三高”油气井 二、溢流处置（六）关于“两浅”井 1.1.“两浅两浅”井：含有浅气层的井，浅油气井井：含有浅气层的井，浅油气井明水气层明水气层320390320390米米压力系数：压力系数：0.930.93840910840910米米黑帝庙油气层黑帝庙油气层压力系数：压力系数：0.920.921150125011501250米米萨尔图油层萨尔图油层高台子油层高台子油层1250162012501620米米压力系数：压力系数：0.790.79压力系数：压力系数：0.840.84井深井深10321032米米含

44、有浅气层的井红G+4-52井浅油气井西浅油气井西60-860-8井井 二、溢流处置 其关键风险点是来得快。其关键风险点是来得快。“两浅两浅”油气井的最大特点就是油气上窜快，所以油气井的最大特点就是油气上窜快，所以“两浅两浅”井应有井应有周密的井控技术措施和充分的思想准备，周密的井控技术措施和充分的思想准备，一旦打遭遇战必败无疑。一旦打遭遇战必败无疑。时间井号起钻到溢流溢流到井涌井涌到井喷起钻到井喷西60-8井48分11分4分1小时3分红G+4-52井5分（井漏到灌满环空）15分（起到第3柱）35分25分泉320-1X井1小时25分10分4分1小时40分丹212井6分（井漏到停止吊灌）5分（起到

45、第2柱）1.1.“两浅两浅”井井（六）关于“两浅”井 二、溢流处置 a)“两浅”井在钻井作业时须安装随钻浮阀；b)钻进时充分利用录井仪器严密监视气测值，一旦发现气测异常，应立即关井，然后通过节流管汇循环观察，确定下步措施；c)发生漏失，不能盲目起钻，定时灌钻井液，保持作用在浅气层上的液柱压力与地层压力平衡，防止上部浅层气发生井喷；d)发生溢流，最大关井套压不要超过套管鞋处地层破裂压力所允许的关井套压，防止地表窜漏；e)固井时前置液用量应精确计算，防止井底压力失衡。公司井控风险识别与控制管理办法（CT.12.3）规定的“两浅”井防控措施（六）关于“两浅”井 2.2.“两浅两浅”防控措施防控措施

46、二、溢流处置 “两浅”井一般来说地层压力较低，易漏，但井漏之后很快就会漏转喷。所以发生漏失，不能盲目起钻，定时灌钻井液，保持作用在浅气层上的液柱压力与地层压力平衡，防止上部浅层气发生井喷；事件时间井号地层压力系数备注2007年9月西60-8井0.972007年6月红G+4-52井0.93漏转喷2013年4月英9-4-A5井0.93漏转喷2014年8月安平179井0.772015年7月苏4K-4X井0.64漏转溢2016年10月丹212井0.64漏转涌（六）关于“两浅”井 3.3.谨防漏转喷谨防漏转喷 二、溢流处置 4.随钻止回阀的使用 发生溢流井涌后最难操作，也是最危险的操作就是抢接止回阀。抢

47、接止回阀需要人员到井口（核心危险区域）进行操作，甚至需要人员冒着喷涌的泥浆和油气进行操作，并且很难抢接成功，相对来说，防喷器操作可以远程液压控制。需在钻台抢接可以远程控制（六）关于“两浅”井 二、溢流处置 4.随钻止回阀的使用 所以随钻止回阀的应用显得尤为重要。对于“两浅”井来说，随钻止回阀的安装是强制要求的。长6长7 有随钻止回阀可以避免在危险区（钻台）抢接止回阀。“12.23”特大井喷事故一名工程师因擅自将止回阀拆除而锒铛入狱。（六）关于“两浅”井 二、溢流处置 1.注水井为钻井施工带来了很大困扰 华北、大港、冀东油区受注水井影响发生溢流统计：2015年：10井次 2016年：11井次 2

48、017年：11井次 其中的多口井垮塌，井眼报废。（七）关于注水井 二、溢流处置 2.地层压力系数严重失真。原始地层压力系数，早已已完全失真，设计应采用近期地层压力监测数据。如西36-10-6井，设计地层压力系数0.97，使用1.34g/cm3的钻井液还发生溢流，设计的地层压力系数是完全失真的。（七）关于注水井 二、溢流处置 多专业联合做工作：地质、采油、钻井。研究注采关系，地层压力动态剖面，试井数据、采油监测数据及时应用。3.注水紊乱。老油田由于注水井套损、封隔器失封、注水管柱腐蚀断裂等原因，注入水窜层，且长期未能发现，造成井下注水剖面紊乱。（七）关于注水井 二、溢流处置 研究人员也很无奈，没

49、有监控或监控失效，注水剖面乱，压力剖面也乱，不知水从哪里来。在大港油区造成多口井报废。4.停注泄压 关于泄压是否到零。注水井如果泄压没有泄到零，对深井影响不大，但对浅井影响非常大。如港古16102井，井深841m，注水井关井压力为0.95，与泄压到0相比，相当于地层压力系数高出0.95（8410.0098）=0.115，相当于泥浆密度的附加值。（七）关于注水井 二、溢流处置 5.超前注水 钻采油井之前先钻注水井注水，改变了油藏的特性：低压低渗油气藏改造成了高压低渗油气藏（七）关于注水井 二、溢流处置 井控的技术要求不同，钻井工程的技术要求也不同。高压低渗不能够长时间静止。中.三、现场井控工作管

50、理罗家16H井在起钻前和起钻过程的一些重要环节上违规违章，最后导致特大恶性井喷事故的发生。（1）起钻前最后钻进9m，遇快钻时（钻时从34.4min/m降到6.2min/m）未引起司钻和值班干部的重视，没有采取任何措施（如停钻，停泵观察）。（2）在油气层中钻进，起钻前未进行短程起下钻。起钻前在含硫（151g/m3）气层中水平钻进414.68m，更应用短程起下钻检验起钻是否因抽吸等原因产生后效。（3）起钻前循环时间不够。根据当时的井眼参数、井深和钻井泵流量，循环一周需61min，但作业班仅循环35min后就起钻。1.重新回顾“12.23”特大井喷事故中.（4）起钻中未按规定及时向井内灌满钻井液。井