井喷的预防和应急预案

井喷的预防和应急预案在石油天然气钻井作业中，地层流体(油、气、水)一旦失去控制，可能导致井喷。井喷失控后，人的安全和健康会受到严重的威胁，还会破坏生态环境和毁坏钻井设备。提高员工井控意识和技术素质，加强井控管理，是预防井喷、减少风险的关键。1．1井控技术管理人员的范围(1)局及施工作业公司主管钻井的副局长、总工程师、副总工程师及钻井技术、安全部门和钻井生产调度系统的有关人员。(2)钻井施工作业公司的经理、主管生产和安全的副经理、总工程师、副总工程师及直接从事钻井生产指挥与管理的有关人员。(3)钻井队平台经理、技术人员和司钻、副司钻、井架工、大班司钻、机械工长、安全员。(4)井控车间的经理、工程师及现场服务人员。1．2井控技术的培训它的考试内容主要包括钻井队井控操作和管理人员的理论考试和其它井控管理人员、技术干部(包括井队技术人员)的理论考试。1．2．1钻井队井控操作和管理人员的理论考试内容(1)井喷发生的原因。(2)溢流的及时发现及应采取的措施和步骤。(3)钻井作业中，各种情况下的井喷预防及处理。(4)压井的方法。(5)井喷失控的处理。(6)井控装置的结构、安装试压要求及一般的维护知识和故障排除。(7)防火防爆和灭火基本知识。(8)防含硫化氢等有毒气体中毒的知识。(9)安全用电的专业知识。(10)实际操作。1．2．2其它井控管理人员、技术人员(包括井队技术人员)的理论考试内容(1)井控基本理论。(2)地层压力预测和检测。(3)溢流的及时发现及应采取的措施和步骤。(4)钻井作业中，各种情况下的井喷预防及处理。(5)几种压井方法及计算。(6)压井作业中异常情况的判断处理及易出现的错误做法。(7)井喷失控的处理。(8)井控装置的系列标准及选用要求。(9)井控装置的结构原理、安装试压要求、维护保养及故障排除。(10)防火防爆和灭火基本知识。(11)天然气及硫化氢等有毒气体的浓度检测及安全作业要求。(12)安全用电专业知识。(13)实际操作。1．3钻井井控装置的组合配套1．3．1钻井井口装置钻井井口装置包括在钻井过程中各次开钻时所配置的液压防喷器及控制装置、四通、转换法兰、双法兰短节、转换短节、采气井口装置大四通、套管头等。1．3．2井控管汇井控管汇包括防喷管汇、节流管汇、压井管汇和放喷管线。井控管汇的额定工作压力应与最后一次开钻所配置的钻井井口装置的工作压力相同。1．3．3其它装置(1)钻具内防喷工具：方钻杆旋塞、钻具止回阀、箭形阀、钻具旁通阀。(2)井控监测仪器仪表：钻井液循环罐液面监测报警仪、钻井液自动灌注系统、各种井控参数仪表。(3)钻井液净化装置：在节流管汇汇流管至钻井液循环罐之间，应配置钻井液气体分离器和穷小子真空除气器。1．3．4井控装置组合配套(1)钻井井口装置组合配套的基本形式见图6-10一图6—20。(2)井控装置配套示意图见图6-21、图6—22。1．4钻井井控装置的安装和维护1．4．1井控设备安装的一般要求(1)井控装置应按每个钻井程序的要求进行安装。(2)所有管线在与防喷器连接之前要冲洗。(3)所有的法兰在安装之前要擦洗干净。(4)所有的密封钢圈在安装时应保持干燥，密封钢圈或环形槽内不用润滑油或润滑脂。(5)防喷器初级液控装置应放在距井口25m远，与压井和节流管线平齐的地方。(6)从节流管汇引出的燃烧管线应是一根直管线，不允许有急转弯，并从井口沿盛行风的下风向延伸45m，管线上每隔10—15m要用适当的方法固定，以免使用中出现过大的摆动。1．4．2井控设备的维护检查(1)生产班组要进行日常维护，将设备现场使用情况填人《井控装置班报表》，格式见下表6—11。(2)每周进行一次井控装置安全检查，并将每次检查情况填人表6—12《钻井井控装置安全检查表》。1．5地层破裂压力的测定用套管鞋试漏法确定地层破裂压力采取的步骤包括试漏前的准备工作、试漏程序、试漏数据的采集及处理方法。1．5．1试漏前的准备(1)利用预测模式或邻井资料估算试漏层的破裂压力。(2)根据上面的估算结果及钻井液密度，选择合适的泵型和井口装置。(3)井口安装后，采用封堵器清水试压，闸板防喷器以下整体试压到额定工作压力，稳压时间不少于3min，允许压降不超过0．7～1，0MPa。(4)校验立管和环空压力表。(5)试漏层段应选在套管鞋下第一个3—5m厚的易漏层。(6)调整钻井液性能，保证均匀稳定，以满足试漏施工要求。1．5．2试漏的程序(1)钻头提至套管鞋以上，井内灌满钻井液，关井。(1)采用从钻具水眼或环空两种方式中的一种向井内泵人钻井液。裸眼长度在5m以内的选用0．7～1L／s的排量，超过5m的选用2～4L／s的排量。(3)为了求取试漏层最小地应力和岩石抗拉强度数据，地层压裂后应进行停泵和重张压力测量。(4)当压力达到井口承压设备中的最小额定工作压力，或套管承受的压力达到套管中的最小抗内压强度的80％时仍未被压裂，应停止试验。1．5．3试漏数据的采集(1)日期、时间、井号、井深、套管尺寸及下入深度、地层及岩性、钻井液密度、注入泵型号、缸套直径及冲数。(2)每间隔20～50L的泵人量或每间隔10—20s(泵速恒定)，记录一次相应泵压和注人量或时间。开始时记录点间隔可大些，后期应加密记录点。正循环泵人时，泵压由立管或井口压力表读数。环空泵人时由环空压力表读数。(3)地层压裂后，停泵1～2min，每间隔10～20s记录一次泵压。(4)待泵压相对稳定后，重新开泵1—2min，每间隔10～20s记录一次重张压力。1．5．4试漏数据的处理(1)作图a．若采集的数据是间隔时间和相应泵压，作成如图6—23所示的试漏曲线。L．若地层压裂前采集的数据是泵人量和相应的泵压，作成如图6—24所示的试漏曲线。c．在试漏曲线上，L为初始偏离直线段的点，F为曲线上的最高压力点，S为停泵压力稳定点，R为重张压力稳定点。(2)试漏层有关参数的计算。a．漏失压力：P1=Pgi十0．00981pH式中P1——漏失压力，MPa；Pgi——漏失时地面表压，MPa；p--钻井液密度，g／cra3；H--试漏层深度，m。b．破裂压力：Pt-pgr+0．00981~,H式中pr--试漏层破裂压力，MPa；户8／——破裂时地面表压，MPa。c．破裂压力当量钻井液密度：Fe：101．972“pf／H式中"厂地层破裂压力当量钻井液密度，g／cra3。d．最小水平主地应力：Pm--pg?0．00981p／／式中Pm——最小水平主地应力，MPa；户，——瞬时停泵地面表压，MPa。e．岩石抗拉强度：S，‘Pgr—户p式中St——试漏层岩石抗拉强度，MPa；Pgr——重张时地面表压，MPa。1．6井控技术的管理措施1．6．1防喷演习(1)对溢流的监测和反应是控制井喷的关键，所以当进行不同作业时，平台经理应时常在司钻没有觉察的表况下模拟溢流的发生，以提高应急反应能力。(2)司钻要恰当地采取行动。(3)井队人员各就各位。(4)司钻和工作人员的反应时间要被记录在钻井日报表上。1．6．2设备及人员要求(1)安全阀a．在绞车前面应始终摆放一个钻杆用全通安全阀，该阀应处于开启时的状态；b．该安全阀应保证两个人能容易地搬起、对扣，或用气动绞车吊起、对扣；c．安全阀的打开和关闭扳手应放在安全阀附近方便的地方；d．内防喷器要始终与安全阀并排放在绞车的前面；e．内防喷器应两个人能容易地搬起、对扣，或用气动绞车吊起、对扣；f．闸板防喷器手动锁紧杆应保证延伸到底座外面，锁紧杆端应装有手轮，手轮应操作方便并灵活。(2)低泵速。a．每一当班司钻应做低速实验；b．低泵速分别是正常泵速的25％、50％和75％；c．这些低泵速实验应记录在钻井日报表上。(3)储能器。a．储能器控制阀应始终处于打开的位置；b．全封闸板控制阀应配有绞链锁，既易于操作而又不至于意外关闭，它应在打开的位置锁住；c．每班要检查储能器的油量；每次安装要检查预充压力；e．要始终保持储能瓶的储集量。(4)阀的位置。当钻机在正常作业情况下，防喷器和节流管汇的控制阀应处于以下位置：a．所有的防喷器控制阀全部打开；b．所有压井管线的阀全部关闭；c．临近节流管线上的钻井液四通的手动阀打开；d．液动阀关闭；e．节流管汇上的旁通阀关闭；f．节流上游阀打开；g．节流阀关闭；h．节流下游第一个阀关闭；i．除气器控制阀打开。(5)人员。当处理溢流时，每一位当班人员要在指定的位置上履行职责。6．8．6．3井控方法(1)一次控制：钻井中，利用邻井资料或地层破裂压力试验得到的数据，应用合适的钻井液密度，提供足够的静液柱压力来平衡地层压力，此称“一次控制”。(2)二次控制：如果钻遇一个未预测的压力层，钻井液密度平衡不了地层压力，地层流体就会进入井眼。通常我们把这种情况叫“溢流”，此时通过关上防喷器，采用重钻井液循环压井即可平衡新地层压力，此称“二次控制”。图6—25描述了在何种情况下关井及程序。根据具体情况，压井方法采用司钻法及工程师法压井两种。a．司钻法压井：司钻法压井又称为二次循环法压井，它是通过两个循环周将井压住。第一个循环周：利用原浆循环，排除侵入流体；第二个循环周：用加重钻井液，排除原浆，将井压住。具体操作是：发现溢流，正确实施关井控制井口；待井口压力稳定，记录关井立管压力、关井套压和溢流量，并作出压井施工单。第一循环周：I．缓开泵并调节节流阀，使套压等于关井套压，逐步使泵速达到压井泵速，并记下此时循环立管压力。Ⅱ．调节节流阀，保持压井排量下的循环立管压力，将溢流排出井口。Ⅲ．停泵、关井，此时，关井立压等于关井套压。第二循环周：I．缓开泵并调节节流阀，使套压等于新的关井套压，逐步将泵排量开至压井排量，将加重钻井液从井口泵至钻头位置，并记下此时立管压力；Ⅱ．调节节流阀，控制立管压力，直至重钻井液返出井口；Ⅲ．停泵、关井，关井立管压力与关井套压均为0，压井结束，开防喷器，恢复循环，并调节钻井液性能，继续钻进。b．工程师法压井：工程师法压井又称等待加重压井，它是在一个循环周内完成的压井作业。工作步骤是：I．发现溢流按正确关井程序，迅速控制井口；Ⅱ．待井口压力稳定后，记录关井立压、关井套压、溢流量，作出压井施工单，迅速配好压井液；Ⅲ．同步开泵、开节流阀，调节节流阀，使套压等于关井套压，逐步使泵达到压井泵速，并记下此时钻杆循环压力；Ⅳ．按压井施工图表，调节节流阀，使循环立管压力按要求逐步降低，直至重钻井液到钻头，并记下此时立管压力；V．仍保持压井泵速和重钻井液到达钻头的立管压力不变，将重钻井液返出井口；Ⅵ．停泵并关井，此时立压、套压均为0，压井结束；开防喷器，开泵循环，调节钻井液性能，恢复钻进；如果停泵关井，套压不为0，应继续节流循环，直至停泵关井套压为0，方可完成压井作业。(3)三次控制：当井眼无法控制时，转化成通过自然压力衰竭、井眼垮塌，或通过地面压井或井下压井来控制，这种情况称为“三次控制”。其操作步骤为：a．正常钻进：坐岗人员发现溢流在3m3以内，立即报告司钻；司钻发出警报，各就各位；停泵、停转盘、上提钻具使每一个接头出转盘面，扣上吊卡；打开液动阀；关封井器——先万能后闸板，钻具坐在吊卡上；根据本井允许压力，试关井求立管压力和套管压力；向平台经理汇报。b．起下钻杆：坐岗人员发现溢流在3m3以内，立即报告司钻；司钻发出警报，各就各位，井架工立即下来；强接回压凡尔或旋塞；打开液动阀；关封井器——先万能后闸板，坐钻具；根据本井允许压力，试关井、求压；向平台经理汇报。c．起下钻铤：坐岗人员发现溢流在3m3以内，立即报告司钻；司钻发出警报，各就各位，井架工立即下来；强接回压凡尔或旋塞；打开液动阀；关封井器——先万能后闸板，坐钻具；根据本井允许压力，试关井、求压；向平台经理汇报。d．空井：坐岗人员发现溢流在3m3以内，立即报告司钻；司钻发出警报，各就各位；强下带回压凡尔的钻杆；打开液动阀；关封井器——先万能后闸板，若有全封闸板，应先万能后全封闸板(井内无钻杆时)；根据本井允许压力，试关井、求压；向平台经理汇报。1．6．4防喷器的试压(1)井控设备的试压。a．所有的压力试验要记录在图表上；b．试压管线连接到方钻杆和试压短节间的一个特殊的试压接头上；c．试压短节要连接在试压堵塞器上并用链钳上紧；试压堵塞器将安放在套管四通里，在试压堵塞器下方的套管浮阀应是打开的，试压堵塞器(或试压短节)将控制从试压短节到防喷器的泄流孔中允许压力的传递；d．试压管线、防喷器、立管和方钻杆、节流管线、压井管线和节流管汇必须用水冲洗；e．依据附带的试压表，对所有的管线、阀门、闸门和环形防喷器试压；f．所有高压试验必须持续5min，且不刺不漏；g．一次14bar(14x105Pa)