“三高”油气井试修作业安全控制措施

1、三高”油气井试修作业安全控制措施,目录,一、“三高”及“超三高”油气井定义 二、“三高”油气井风险管理简述评价分析 三、“三高”气井溢流发生的主要原因与预防 四、“三高”气井安全技术预防控制程序实施措施,安全是衡量一个企业管理水平的标尺，也是企业综合素质的体现，确保安全生产是实现企业持续健康发展及社会和谐稳定的前提条件。 石油天然气勘探钻井、完井试修、储层改造、集输开采等施工作业的全过程，是一个高风险的、环环相扣的、多工序环节协作、多岗位协调配合的系统工程。 在这个高风险的行业中，安全生产是至关重要的。 而井控安全则是我们这个高风险行业安全工作的首位。 “安全第一，井控最重”。 井控工作是石油

2、天然气勘探开发业务中安全工作的“重中之重,引言,井喷与井喷失控事故直接危及国家与企业的发展和形象，它不仅仅是一个企业发展与生存的基本管理问题，而是事关油区人民群众和现场施工人员生命安全的“顶天大事”，事关中石油集团持续健康发展与生存的“顶天大事”，事关国家构建和谐社会大局的“顶天大事”。 在油气勘探开发生产过程中，一旦发生井喷与井喷失控事故，轻者会使井下情况趋于复杂而增大处理风险，对油田及油气井造成不同程度的严重损害及破坏；重者会导致国家油气资源受到严重破坏，还可能会酿成火灾，造成机毁人亡、环境污染等严重的后果。 不但会带来巨大的经济损失，还会造成极其恶劣的社会影响，甚至于产生不良的国际影响,

3、引言,引言,在“三高”气井完井、试修、测试等作业中，全力以赴的、尽职尽责的、层层重视的抓好完井、试油与修井作业诸多安全管理的“微小细节”，做好高风险行业安全预防控制的诸多“繁锁小事”，防止及杜绝安全事故（尤其是井喷事故）。 使高风险行业的安全工作达到“四无”的管理状态。即： “系统无缺陷，设备无故障，管理无漏洞，岗位无违章”。 从根本上实现完井、试油、修井作业中的风险控制 “本质安全”。 （尤其是井控风险控制的“本质安全”,一、“三高”或“超三高”油气井定义,1、国内“三高”油气井定义 中油工程字（2006）274文 （1）高压油气井是指以地质设计提供的地层压力为依据，当地层流体充满井筒时，预

4、测井口关井压力可能达到或超过35MPa的井。 （2）高含硫的油气井是指地层天然气中硫化氢含量高于150mg/m3（100ppm）的井。 （3）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（场镇）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抗道），或位于江河、湖泊、滩海和海上的且地下含有硫化氢地层天然气中硫化氢含量高于15mg/m3 ( 10ppm)、一氧化碳等有毒有害气体的井,一、“三高”或“超三高”油气井定义,2、国外对超高温超高压油气井定义,注1：1Psi=6.895KPa=0.006895MPa 注

5、2：超（特）高温高压井主要作业区域： 美国墨西哥湾、北海、加拿大东海岸、玻利维亚及委内瑞拉、澳大利亚、独联体环里海国家、中国等,1、风险管理基本常识。 什么叫全面风险管理： 企业围绕总体目标，通过在经营管理的各个环节和过程中执行风险管理的基本流程，培育良好的风险管理文化，建立健全全面风险管理体系，为实现企业总体目标提供合理保证的过程和方法。 什么为内部控制系统：企业围绕风险管理策略目标，针对各项业务风险，立足风险管理基本流程及解决方案，制定并执行各项制度，措施及重要业务流程的过程和方法。 一项风险发生的原因可能有多种，但关键成因往往只有几种。关键风险因素管理是对引起风险事件发生的关键成因指标进

6、行管理的方法,二、“三高”油气井风险管理简述评价分析,2、风险问卷调查建议题目： 个人岗位存在的最关键风险？ 相关岗位最敏感的风险？ 部室业务或系统业务存在的最大风险？ 本单位存在哪些风险？ 你认为公司可能面临什么主要风险？ 对其它行业（专业）你关注什么风险？ 你认为应该如何管理风险？ 你有什么好的风险管理经验和方法,二、“三高”油气井风险管理简述评价分析,3、制定和实施风险管理解决方案 (1)是指风险管理策略的执行方案，包括以下因素： 组织结构、权责分配、奖罚措施和报告体系; 政策、制度、程序; 监控手段、信息系统; 业务和管理的调整方案; 具体的实施细则; (2)制定风险管理策略时，应考虑

7、： 应该承担什么风险？ 怎样承担这些风险？ 承担多少风险？ 如何管理这些风险,二、“三高”油气井风险管理简述评价分析,3)风险解决方案编写的技术规范（参考意见） 十项要点： A、以讲座模板为示范; b、以专业细化为特点; c、以全方位管理为框架; d、以有效可控可操作为标准; e、以成因控制为原理; f、以管理漏洞为线索; g、以关键控制为要害; r、以事前事中事后为顺序; t、以人财物要素为根本; h、以技术条件资源为手段。 四个要求： 在形式上不具一格； 在方法上借鉴规范； 在思路上开明； 在思想开放,二、“三高”油气井风险管理简述评价分析,例一：土库曼尤拉屯项目井控风险管理解决方案: 设

8、计:井身结构;分阶段钻具组合结构；钻井液体系优选； 钻井参数优化; 压力系统的分析与预测等 装备:防喷系统设施;地面至井内的泵注流程设施; 除气脱气设施;除砂净化设施; 地面液控(包括压井、回收、排污)流程设施; 液面报警与气测报警设施; 防护器具等 作业:分阶段钻进、起钻、下钻、空井、取心、固井、下套管、测井等工序环节的安技预控实施措施(包括井控,二、“三高”油气井风险管理简述评价分析,人员:配置,培训,演练,沟通交流, 管理:交底,验收,坐岗,试压,持证,灌浆,演习,报告,监督 应急预案:“四七动作”; H2S防护;水,重泥浆,加重材料 调研,咨询,研讨,审查,现场监督 人身保险,资产保险

9、,工程保险 由拉屯项目井控风险关键管理因素: 钻井液密度; 座岗观察; 起钻灌泥浆;下钻查液面; 气层短起下安全观察; 起钻前安全观察;异常情况处置; 设备状况; 减少空井时间,二、“三高”油气井风险管理简述评价分析,例二：有毒有害气体防护风险管理解决方案: 风险源定期排查摸底分析评级,分工,责任 监督检查防护设施配备,定期检验制度 人员培训 防护演练 特殊作业或重大风险措施交底 施工过程持续监测,预报 报警,逃逸路线,风向标 疏散，设卡布控，地方协调 重大风险预案,二、“三高”油气井风险管理简述评价分析,4、施工风险因果关系案例（鱼刺图分析案例）（案例一,二、“三高”油气井风险管理简述评价分

10、析,案例二,二、“三高”油气井风险管理简述评价分析,案例三,二、“三高”油气井风险管理简述评价分析,二、“三高”油气井风险管理简述评价分析,案例四,5、“三高”油气井井下作业风险危害识别及分布评价分析 (1).完井试修作业风险分布评价分析表（附表2-1,二、“三高”油气井风险管理简述评价分析,二、“三高”油气井风险管理简述评价分析,5、“三高”油气井井下作业风险危害识别及分布评价分析 (1).完井试修作业风险分布评价分析表（附表2-1） (2).完井试修作业风险分布评价分析表（附表2-2） (3).完井试修作业风险分布评价分析表（附表2-3） (4).完井试修作业风险危害识别评价分析表(附表3

11、,2).完井试修作业风险分布评价分析表（附表2-2,二、“三高”油气井风险管理简述评价分析,3).完井试修作业风险分布评价分析表（附表2-3,二、“三高”油气井风险管理简述评价分析,4).完井试修作业风险危害识别评价分析表(附表3,二、“三高”油气井风险管理简述评价分析,6、“三高”油气井井下作业现场施工风险管理评价分析 （1）完井试修施工现场作业风险与因素三维图（图1,二、“三高”油气井风险管理简述评价分析,二、“三高”油气井风险管理简述评价分析,2）完井试修作业危险行为(20项) a. 上钻台不戴安全帽 b. 高空作业不系安全带 c. 钻具在井下，刹把离人 d. 酒后上岗 e. 错挂离合器

12、 f. 大绳排不整齐 g. 防碰天车不灵 h. 单吊环起钻 i. 单钳绷扣 j. 设备运转检修 k. 猫头绳打结 l. 空钻具未栓保险绳 m. 倒错管汇闸门 n. 开泵时高压区站人 o. 检修泵用动力驱动 p. 起吊绳索不合格无专人指挥 q. 手持电动工具无保安器 r. 井场吸烟 s. 上班劳保穿戴不齐全 t. 违章用电、动火等,3）完井试修作业危险环节（25项） a. 起、放井架 b. 绞车上、下钻台 c. 金属块上、下钻台 d. 操作规程猫头 e. 操作刹把 f. 校正设备 g. 起下鼠洞管 h. 吊甩钻具 i. 进入设备内检修 j. 装卸水龙带 k. 安、拆井架上的滑轮 l. 抽、穿大绳

13、 m. 方钻杆出入鼠洞 n. 接单根、起下钻 o. 吊装物件 p. 钻台上钻具倾倒处理 q. 大钩倒挂处理 r. 大绳跳槽处理 s. 处理井下事故 t. 井喷控制 u. 焊接容器 v. 装卸管材 w. 操作电器 x. 更换传动皮带、链条 y. 下套管,二、“三高”油气井风险管理简述评价分析,4）完井试修作业危险部位(26项) a. 天车台 b.二层台及立管台 c.井口 d. 绞车传动链条 e.猫头 f.绞车滚筒前方 g. 防碰天车 h.大绳死活绳固定 i.绞车刹车系统 j. 司钻操作控制箱 k.大门绷绳 l.大钳 m. 万向轴 n.联动机传动部位 o.泥浆泵皮带轮 p. 高压管线 q.泵安全阀

14、及泄压管线 r.高压管汇 s. 泥浆枪 t.配电箱、柜及电路线 v.防喷管线 w.测试分离器及安全阀 x.泥浆泵空气包 y.锅炉房 z.绷、甩钻具工作场地 u.油气容器,二、“三高”油气井风险管理简述评价分析,5）“三高”油气井完井试修作业井控安全风险评价分析 完井试修作业井控安全风险评价分析表（附表4,二、“三高”油气井风险管理简述评价分析,二、“三高”油气井风险管理简述评价分析,6）完井试修作业现场施工关键风险管理程序 a. 完整明确的“钻井作业任务书”等两书一表(略); b. 注重细节及尽责监督的座岗管理; 起（下）钻工况座岗(灌入返出)监测观察记录（附表五略） 钻进及循环工况座岗(出口

15、、液面及进出口）密度监测观察记录（附表六略） 注意:1.液面每变化10CM,泥浆量变化（ ）方（原则按 40m3罐计）。 2.液面变化超过4CM时,及时提示,超过8CM时,及时报警,二、“三高”油气井风险管理简述评价分析,c、强化异常情况的观察、分析、判断及 应急程序处理 异常情况应急程序处置： 发生井漏的应急程序处置； 钻进过程中发现溢流的应急程序处置； 起钻过程中发现溢流的应急程序处理； 下钻过程中发现溢流的应急程序处理； 电测或空井发现溢流的应急程序处理； 发现H2S的应急程序处置措施,二、“三高”油气井风险管理简述评价分析,d、完善现场施工全过程中的管理机制及相关管理规范的执行落实 例

16、会制度: 碰头会,班前会,复杂作业、关健工序技术交底会； 两书一表: 作业计划书,HSE作业计划任务书,安全检查表； 座岗： 观察记录 ,出口液面监测，灌入返出记量， 设备维护保养记录等； 应急： 预案,分工，职责落实等； 临时工作：以身作则,示范作用； 关键阶段把关：工序、层位或阶段、时间、职责、人员等； 问题清单:立项,消项,近期,远期,工具,设备,材料,设计, 特殊要求,二、“三高”油气井风险管理简述评价分析,三、“三高”油气井溢流发生的主要原因与预防,一）造成井喷或溢流的三个基本条件： 1、要有连通性好的地层； 2、要有流体（油、气、水）存在 ； 3、要有一定的能量。 也就是说，要有一

17、定的地层压力。 但是由于各种原因，地层压力并不总是遵守这个规律，有的高于正常压力，有的低于正常压力,三、“三高”油气井溢流发生的主要原因与预防,在作业过程中岩层孔隙中的流体有着压力Pp， 我们叫地层压力； 井筒中的作业液也会产生液柱压力Pm， 我们叫井底压力。 在正常情况下，我们正是用井底压力 Pm来平衡地层压力Pp的。 因此，为了保持地层和井眼系统的压力平衡， 应该建立和维持下列平衡关系： Pm=pp+Pe（附加压力,若Pm= Pp，则Pe=0。在这种情况下，基本维持井筒平衡，但进行起下钻作业时可能导致井喷，因为起钻时有个抽吸压力（下钻时也会产生压力激动），根据实验结果，抽吸压力相当于减少作

18、业液密度0.030.13g/cm3之间。 若Pm Pp则Pe为正值。在这种情况下,可以维持正常钻进及起下钻作业,在起钻时只要抽吸压力不大于Pe，就不会引起溢流、井涌或井喷等后患。 若PmPp,则Pe为负值。井下处于不稳定状态。 若Pe的绝对值不大于循环作业液时的环空压耗，可以勉强维持钻进，但不能停泵，一旦停泵就会产生溢流。 若Pe绝对值大于循环作业液时的环空压耗，则在钻进时即可产生溢流。 由此我们可以得出这样一种结论： 只要在渗透性好的地层中有流体存在，不论其压力高低，只要它的压力高于修井液液柱压力就可能产生溢流。 由于溢流的发生，使环空液柱压力越来越低势必导致严重井涌甚至井喷,三、“三高”油

19、气井溢流发生的主要原因与预防,二）井底压力（或井筒液柱压力）小于地层压力，导致地层与井眼系统失去压力平衡。 其原因有以下五个方面： 1、地层压力掌握不准，设计的作业液密度过低。这是因为：略 2、井筒作业液液柱高度降低。这是因为：略 3、作业液密度降低。这是因为：略 4、起钻时的抽吸压力。这是因为：略,三、“三高”油气井溢流发生的主要原因与预防,图2 不同工况下的压力变化 1环空作业液静液柱压力； 2下钻； 3钻进； 4调整钻进液； 5起钻,三、“三高”油气井溢流发生的主要原因与预防,在不同工况下井底压力变化如图2所示,5、停泵时环空压耗消失。 循环作业液时，泵压主要消耗在两个方面： 一是循环系

20、统的摩擦损耗，通常称为压耗； 二是作用在钻头或工具水眼上的压降，它转变为水力功能用以破碎地层和携带岩屑。 在近平衡作业时，正是这部分压耗对地层压力起着平衡作用，一旦停止循环，便失去了这部分环空压耗，而导致井底压力（或井筒内液柱压力）小于地层压力,三、“三高”油气井溢流发生的主要原因与预防,三）气体的滑脱、上移、膨胀，导致井内液柱压力的急剧下降而失去平衡 但是纯气层（或井）则不然，从溢流到井喷仅是一个短暂的过程，有时只有几分钟时间,三、“三高”油气井溢流发生的主要原因与预防,因为气体遵守以下规律。 P1V1/T1= P2V2/T2 假定P1、V1、T1为天然气在井底时的压力、体积和温度 P2、V

21、2、T2为天然气运移到井口时的压力、体积和温度。 从上式中可以看出： 天然气在向上运移的过程中，随着温度的下降体积会出现少许收缩，但随着压力的下降，体积确会产生大量的膨胀。 在井底的1m3天然气运移到井口时要膨胀数百倍甚至上千倍，其速度之快，能量之大，可想而知,三、“三高”油气井溢流发生的主要原因与预防,集团公司近100多口井井喷失控案例中，有70%以上的井其喷出物为天然气。 其中：井喷后着火的井，占井喷总井数的20%以上，直接造成人员伤亡的井，占井喷总井数的10%以上； 其喷出物全部是天然气且大部分井喷失火及伤亡的井，均含有不同轻重程度的硫化氢（包括二氧化碳及二氧化硫）等有毒气体,三、“三高

22、”油气井溢流发生的主要原因与预防,四）导致溢流的原因 我们不能控制地层压力和地层渗透率。 为了维持初级井控状态，必须保持井内有适当的作业液静液压力。 造成静液压力不够的任何一种或多种原因都可能导致溢流。 最普遍的原因是： 1、井筒液柱压力小于地层压力； 2、起管柱时井内未灌作业液或虽然灌作业液但灌量不足； 3、起管柱产生过大的抽汲力； 4、循环漏失； 5、作业液密度不够； 6、地层压力异常,三、“三高”油气井溢流发生的主要原因与预防,五）溢流的主要原因分析及预防 预防溢流的要求是井筒液柱压力稍大于地层压力。 也就是说，在保证作业液液柱压力大于地层压力的同时，不能造成井漏而致使压井液进入地层，造

23、成地层污染及井下复杂。 （1）起管柱时井内未灌满作业液。其导致的原因：略 a.为了杜绝起管柱时未灌满而造成的溢流，应做到以下几点： 熟悉并掌握井内管柱、套管及井筒等规范尺寸和相应体积数据，重视并控制处置好井内液面下降的后患现象； 现场应计算并编制起下管柱的灌入量及排出量的体积便查表并严格把关监督,三、“三高”油气井溢流发生的主要原因与预防,计算测量灌满井眼所需修井液的体积及下钻完修井液应返出的体积总量及液面上涨高度； 按规定期地把修井液体积与起出管柱的体积与下钻排出体积进行比较，并按规作好相关原始记录； 如果发现实际灌入量与返出量同计算是不相符合，应按相关井控要求立即采取措施。 管柱的体积取决

24、于每段管柱的长度、外径、内径。对于大多数普遍尺寸的管柱可从体积表查出。 b.灌修井液的原则是： 起管柱时，每起出1016根油管，或3-5柱钻杆及每柱钻铤和起出一定数量的特殊大直径工具的管柱（如带有封隔器等工具时），要严格按规及时灌满修井液，决不能造成人为责任的井内液面下降的井控后患,三、“三高”油气井溢流发生的主要原因与预防,2）过大的抽汲力。其导致的原因：略 起管柱的抽汲作用会降低井内的有效静液压力，会使静液压力低于地层压力而造成溢流。 a.起管柱时减少抽汲作用至最小程度的原则： 抽汲作用在井筒内起钻时总是要发生的，所以应尽量把修井液静压力维持在稍高于地层压力的范围内. 环形空间间隙要适当（

25、一般均考虑6-8m/m）； 降低控制起管柱的速度,三、“三高”油气井溢流发生的主要原因与预防,3）修井液密度不够高。其导致的原因：略 修井液密度不够高是导致发生溢流或井涌比例较高的原因之一。 井喷通常发生在遇到高压地层、断层多的地层或充满流体的地层。 a.充满流体的地层可能由于以下种种原因： 如注入作业产生漏失; 固井质量不好; 不合理的报废; 以前发生过地下井喷或浅气层等。 由于气体比修井液密度小，所以气侵会使井液密度降低。 气体到达地面时膨胀非常迅速，因此必须设法控制进入井筒气体的上移和膨胀,三、“三高”油气井溢流发生的主要原因与预防,b.减少因修井液密度不够所引起的溢流或井涌至最小程度的

26、原则是： 尽量准确估算地层压力。 配套安装适当的地面除气、脱气设施. 控制杜绝雨水、清洁用水等混入井浆，处理调节井浆应及时。 保持修井液处于良好状态，做到均匀加重，处理细水长流,三、“三高”油气井溢流发生的主要原因与预防,4）循环漏失。其导致的原因：略 循环漏失是指井内修井液漏入地层引起井内静液压力下降。 a.减小循环漏失至最小程度的一般原则是： 试验地层测出地层岩性的压裂强度； 控制易漏及产层井段下入管柱时的速度，将压力激动减小到最低程度； 杜绝雨水，清洁用水的混入，调节处理井浆力求细水长流，保持井筒修井液的良好性能状态； 做好向井内打堵漏物质的准备,三、“三高”油气井溢流发生的主要原因与预

27、防,5）地层压力异常.其导致的原因：略 如受油气田注水及老井套管外连通的影响等。 a.通常采取以下措施： 分析临井资料，特别是注水生产情况、注水量、注水压力等； 掌握了解井身结构情况，如套管漏失、固井质量及钻井、试油过程中套管的磨损状况等； 密切监控试油、修井、储层改造等施工过程中的压力变化。 尽早发现溢流显示是井控技术的关键环节。 井喷通常很少突然发生，大多数井在井喷前都有一些先兆，只要观察细致、及时及准备充分和责任到位，加以有效的预防控制措施，绝大多数井控险情是可以避免的。 常见的井喷先兆有：略,三、“三高”油气井溢流发生的主要原因与预防,为此，在关键工序的作业施工过程中（如射孔、钻塞、起

28、钻、换装井口、下套管固井前等），要加强出口及液面、井浆性能等观察及监测和井口压力的变化，选用适当的作业液密度、性能优良的作业液和各关键工序的预防控制措施，持续的保持井筒内液柱压力大于地层压力（10%15%），以防止和杜绝井漏或井喷的发生。 所以，重视、搞好、抓好、组织实施好气井和富含气井特别是处于人口集聚地区的高危高含硫油气井的井控工作，是遏制重特大井喷事故发生的关键； 及时发现溢流是抓好井控安全工作的前提； 在第一时间控制井口是杜绝井喷事故发生的首要条件,三、“三高”油气井溢流发生的主要原因与预防,预防及控制硫化氢危害的关键，是如何防止及杜绝井喷事故发生的井控安全技术管理与控制问题。 其强化

29、“三高”油气井井控安全技术管理的基本原则： 警钟长鸣杜绝任何情况下的井喷事故。 分级管理杜绝交学费找教训的失职行为。 明晰责任杜绝任何违规溢流隐患的发生。 强化监管实施全员化、全方位防喷、防毒安全预控超前管理。 根治隐患实施井下作业井控工作全过程良性循环管理。 （抓预控、抓培训、抓岗位、抓责任、抓落实、抓监督,四、“三高”油气井安全技术预防控制程序实施措施,十一）现场施工技术组织程序及安全环保预防控制措施 1、现场施工技术组织机构设置及职责分工 现场设置成立“施工安全技术领导小组”。 下设5-6个分组。即： a施工执行指挥分组（分工及职责略） b施工应急救援分组（分工及职责略） c安全疏散及警

30、戒布控分组（分工及职责略） d交通管制及后勤保障分组（分工及职责略） e综合资料分组（分工及职责略） 施工安全技术领导小组作条主要工作职责(略,四、“三高”油气井安全技术预防控制程序实施措施,四、“三高”油气井安全技术预防控制程序实施措施,2、现场施工安全环保预防控制实施措施（16条） “三高”气井进行放喷、排液、点火、测试、压井等工序，必须安排救护车并配医务人员上井值班，并按规配齐相关防硫、防毒救护器械及药品。 燃烧池或点火口周围 60-100m内的民房、野营房及树木等，必须据情安排1-3台消防车上井值班，实施喷淋降温及隔绝控制火源的措施。 点火口或燃烧池周围，必须按设计及现场办公要求的距离

31、，形成一定安全距离的防火、控制隔离带。 “三高”气井作业的施工作业队，必须及时协调并告知当地政府，同时编制明细的放喷、点火、测试、压井等关键工序安全疏散、警戒布控、火源控制及环保治理等预案措施。 点火口及燃烧池周围100m内的高压线、通讯线，必须按设计或现场办公会的要求移位或短期拆除处理,液气分离器出口及点火燃烧池出口处，必须具备残液废水回收进入污水池的条件。 常规的完井试修施工井，其安全疏散及警戒布控措施方案的编制和相关的组织、准备、协调工作，原则上由施工作业队负责，并按编制的方案统一组织实施。 “三高”气井及上级指定的重点安全井及特殊工艺井等，其完井试修施工安全疏散及警戒布控措施方案的编制和相关的组织、准备、协调工作，原则上由“现场施工