井控技术与井控设备

造成的危害
人员伤害和经济损失 打乱正常生产生活秩序 2003年12月23日发生的罗家16H井及2004 年12月2日发生的曲2井井喷事故，分别造 成60000余人和4600余人的紧急疏散。
人去楼空
造成的危害
人员伤害和经济损失 打乱正常生产生活秩序 油气资源受到严重破坏
1983年2月,伊朗海岸外的瑙鲁滋油田发生井 喷，每天7000桶(111.7万升)原油白白地流入海 里； 1969年，美国加利福尼亚州圣巴巴拉海湾的 海底油田井喷，几天之内，从海底涌出一万多 吨原油，油田被迫封闭，每天仍有两吨原油喷 入海里。
空井时溢流的发现
主要根据井口是否有外溢钻井液现象，如有说明发生了溢流。 如何及时发现溢流 （1）勤观测液面变化、钻井液性能，坚持坐岗观察，干部24小时值。 （2）校核dc指数，井底压力与地层压力平衡，起下钻时钻井液体积比较。 （3）观察钻速、放空、憋跳、悬重、泵压及钻井液出口温度。
2、关井
及时发现溢流并迅速关井的优点：
3、溢流：井侵发生后，地层流体进入井内，使返出的钻井液比泵入井 内的多，停泵后钻井液有自动外溢现象称为溢流。 4、井涌：严重的溢流使钻井液涌出井口（一般不超过转盘面）的现象 称为井涌。 5、井喷：地层流体无控制地涌入井内，使井内钻井液喷出（超过转盘 面）的现象称为井喷。 6、井喷失控：井喷发生后，无法用常规的方法控制井口而出现敞喷的 现象称为井喷失控。
三、井喷的原因
7、井控设备的安装及试压不符合（石油与天然气钻井 井控技术规定）的要求。 8、空井时间过长，无人观察井口。 9、钻遇漏失层段发生井漏未能及时处理或处理措施不 当。 10、相邻注水井不停注或未减压。 11、地质设计未能提供准确的地层孔隙压力资料。 12、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。
二 、溢流的发现及关井
1、溢流的发现
钻进过程中溢流的发现：
（1）钻井液罐内液面升高； （2）出口钻井液流速加快； （3）钻速突快或放空； （4）循环泵压下降，泵速增加； （5）钻具悬重发生变化。钻井液严重气侵时悬重增加，溢流在环空高 速上返时使悬重减小。 （6）钻井液性能发生变化，水侵时密度、粘度下降；油气侵时密度下 降、粘度升高。 （7）停泵后井口有外溢钻井液现象。
5、机械钻速加快
钻速的增加是最普遍的用来确定地层压力发生改变的方法
之一。正常情况下，钻速是随着井深的增加而下降，这种下降是
由于岩石的硬度和密度增加的结果。同时也取决于钻井液静液压 力和地层压力之差。 钻速的改变可以成为地层压力增加的指示器。当钻到异常高压 地层时，一方面由于 地层压力增加就会使井底的过平衡减少（ 井底压差减小），机械钻速则加快。另一方面由于异常高压地层 欠压实，岩石更容易破碎，因此，机械钻速也会加快。
第一部分 井控技术 第二部分 井控设备
第一章：井控及相关概念
一、井控的概念
1、什么叫井控：简单地说就是实施油气井压力的控制。即：在不同钻 井作业中，采用一定的方法控制住地层孔隙中流体的压力，基本上保 持井内压力平衡，保证钻井顺利进行的一整套工艺技术。
2、井侵：当井底压力小于地层压力时，地层流体（油、气、水）进入 井内的现象。
造成的危害
酿成火灾 设备损坏
造成的危害
人员伤害和经济损失 打乱正常生产生活秩序 油气资源受到严重破坏 造成环境污染
1984年印度尼西亚PSJ-A探井因井喷 报废。 1997年新疆玛扎4井井喷，导致井眼 报废。 2003年中4－72井井喷导致该井报废。
酿成火灾
设备损坏 油气井报废
1985年至今，据不完全统计国内陆地 发生井喷失控事故56起，造成直接经济损 失23561万元，直接时间损失41854小时， 死亡266人，受伤4047人。 “12·23”特大井喷责任事故导致 243人被高浓度的硫化氢天然气夺去生 命，4000多人受伤，6万多人被疏散， 9.3万人受灾，造成直接经济损失达 6432.31万元的严重后果。
7、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，井涌量为零，自然也无溢流产生。
二级井控：是指井内正在使用中的钻井液密度不能控制住地层孔隙压力，因 此井内压力失衡，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。即：发生溢流关井后建立起来的地面回压和井内液柱压力共 同平衡地层压力的控制。
起下钻时溢流的发现
（1）起钻时，如果灌入钻井液体积小于起出钻具的体积说明发生了溢流。
（2）下钻时，如果返出钻井液体积大于下入钻具的体积说明发生了溢流。 （3）停灌泥浆、停止下发钻具时井口有外溢钻井液现象。 井喷多发生在起钻的钻井作业中。 因为在起钻作业时，产生抽吸压力而使井底压力降低，起钻过程中不及时灌 满钻井液也会使井底压力降低。起钻时一般每起3柱钻杆或1柱钻铤需灌 满一次钻井液。
1990年10月11日，王15-33井井喷事故中， 1063小时的井喷，造成了严重的油气资源损失。
造成的危害
人员伤害和经济损失 打乱正常生产生活秩序 油气资源受到严重破坏
造成环境污染
1983年 2月,伊朗瑙鲁滋油田和伊拉克一油井井喷， 对野生动物的打击是惨重的，受到毁灭性打击的动 物是以海藻为食的儒艮。据世界野生动物基金报道， 波斯湾的儒艮到1983年7月几乎全部死亡。 1979年6月3日，墨西哥石油公司的伊斯托克1号平 台，突然发生井喷，井喷造成10毫米厚的原油涌向 墨西哥和美国海岸。黑油带长480公里，宽40公里， 覆盖1.9万平方公里的海面，使这一带的海洋环境受 到严重污染。
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5—10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。
பைடு நூலகம்
2、温度变化
（1）正常地层的温度随井深的增加，平均每100m温度递增 3℃左右。在压力过渡带，地层压力随井深而升高的速度比正常 情况要高。在实际中观察到，在压力过渡带和进入异常高压井 段时，返出钻井液温度梯度的变化有达到18.2℃/100米的。 （2）连续记录出口管温度有助于检测地层压力增加的情况。 但是返出泥浆的温度也取决于下列因素：①循环速度增加；② 钻井液固相含量变化；③钻井参数变化；④钻头扭矩增加；⑤ 钻井液化学性质的改变等等。因此单是返出钻井液温度升高并 不能完全确定地层压力升高。应结合其它方面的显示，综合分 析判断是否进入异常压力地层。
（3）接单根及起钻导致的天然气侵入：这是由于起钻以及接单根时 的抽汲作用能降低有效静液压力，也可使地层流体进入井内。假如钻 井液的静液压力比地层压力高得多，侵入体积通常是小的。但是，若 在钻具运动前该压差小，那么很容易引起溢流。
4、钻井液返速变化或钻井液性能的变化
在排量不变的情况下，若有地层流体进入井内，必然导致流速增 加。特别是气体侵入井内，随着气体在井内的逐渐上升，体积也逐渐 的膨胀，当气体接近地面时，这种膨胀达到最大，使流速突然增加。 一旦钻井液中有地层流体侵入，则从井内返出的钻井液中可以发现有 油花、油味或气泡、硫化氢味。而且钻井液性能也会发生变化，如： 油侵入钻井液会使钻井液密度和粘度下降，天然气侵入钻井液会使钻 井液密度下降，粘度增加等。
损失巨大的灾难性
责任事故
三、井喷的原因
1、井控意识不强，思想麻痹，违章操作。 2、地层压力掌握不准，设计钻井密度偏低。
3、起钻产生抽吸压力，造成诱喷。（要求钻开油气层 起钻前进 行短起下钻校对溢流的产生）。 4、钻井液柱高度下降。（要求每起三柱钻杆或一柱钻铤向井内灌 满一次钻井液）。 5、钻井液密度下降。（原因：油气侵入井内；处理事故向井内注 原油或解卡剂；向井内混油降低磨阻。 6、对浅气层的影响缺乏认识，井身结构不合理。
三级井控：是指二级井控失败，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。
二、井喷造成的危害
人员伤害和经济损失
“12²23”特大井喷责任事故导致243人 被高浓度的硫化氢天然气夺去生命，4000多 人受伤，造成直接经济损失达6432.31万元的 严重后果。 1990年10月11日的王15-33井井 喷事故造成直接经济损失368万元。
1996年10月25日，长庆油田W24-23井，井喷着火， 7分钟后井架倒向泵房，进而烧毁井场部分设备和 人员伤害和经济损失 材料。 1990年10月11日，大港油田王15-33井井喷，井架 打乱正常生产生活秩序 倒塌报废。 2003年2月17日，滩海工程公司承钻的中4－72井 油气资源受到严重破坏 在起钻过程中发生井喷失控，2月18日1:24左右着 火，2:08井架朝大门方向倒塌。井架、绞车及大量 造成环境污染 钻具工具报废。
四、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 （1）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。
（1）控制住井口，使井控工作处于主动，有利于实现安全压井。
（2）制止溢流继续进入井内。
（3）可保持井内较多的钻井液，减小关井和压井时的套压值。 （4）可较准确确定地层压力和压井钻井液密度。
第二章：溢流的检查
一、地层压力可能增大的迹象
1、钻屑的尺寸和形状
观察与分析井内返出岩屑的尺寸和形状，同样可以判定地层压 力的变化。压力过渡带的页岩岩屑外表尺寸通常要大于正常压力地层 的岩屑。过渡带岩屑的边缘锐利且带棱角，而正常压力地层页岩岩屑 ，通常是平的、小的而且多为圆边。在异常高压地层，地层欠压实， 钻遇这类地层时，压差将减少，大块页岩将开始坍塌，而坍塌的“岩 屑”有着特殊的尺寸和形状。通常这些岩屑比正常岩屑大一些，且呈 长条、锐利、带棱角。
（3）但是在某些地区返出钻井液温度与地层压力的关系是极为明 显的，因此，可以用来预报异常压力。
3、含气量
钻井液中气体含量的增加是异常压力地层的明显显示。现在有 很多的井在施工中用钻井液录井来帮助检测异常地层压力。钻井液 中天然气含量是否与地层压力升高有关，这取决于地质环境和钻井 技术，这是由于钻井液中存在的天然气有多种来源： （1）钻遇气层：在钻开气层的过程中，随着岩石的破碎，岩石孔 隙中的天然气被释放出来而侵入钻井液。 （2）背景气：连续少量地进入井内的天然气被称为原始天然气（ 或背景天然气），原始天然气通常来自低渗透性岩层，如页岩。但 是在压力极不平衡的情况下，某些流体可以从井壁周围流入井内。 原始天然气的增加表示地层压力的增加或者表示钻井液静液压力的 减少。
造成的危害
人员伤害和经济损失 打乱正常生产生活秩序 油气资源受到严重破坏 造成环境污染 酿成火灾
1984年9月1日，位于印度尼西亚西爪哇的 帕西加里笛的PSJ-A探井井喷，几秒中后着 火，钻机在10分钟内烧毁，当时的火焰高达 130米，在方圆300米内的噪音为100分贝。 美国Delta钻井公司承钻的SCB1井发生井喷 和引起着火，随之井喷失控，部分钻杆从防 喷器中喷出。