【正文】 裝不到位，鉆井液沿水眼周圍刺漏，最后刺掉水眼。當(dāng)發(fā)生井噴事故的時候， 損失巨大，常常會造成機毀人亡，產(chǎn)生不良的社會影響。就事故死亡人數(shù)按事故發(fā)生的原因分類。以上四種作業(yè)，應(yīng)作為加強鉆井作業(yè)系統(tǒng)安全管理的重點。實際上，在與吊鉗有關(guān)的事故中，與操作絞車氣開關(guān)有關(guān)的占 5 起，故與絞車有關(guān)的可達 12 起，占首位。井漏后，當(dāng)液面下降到一定的深度后，井底壓力與地層壓力 由平衡轉(zhuǎn)為欠平衡，油氣開始異常外溢，造成井噴。 井噴事故是損失巨大的災(zāi)難性事故，常造成機毀人亡，還會造成惡劣的社會影響。 2021 年 12 月 23日重慶開縣羅 16h 井天然氣（含硫化氫）井噴，死 243 人，中毒住院 2142 人，緊急疏散 65000 人，直接經(jīng)濟損失 6432 萬元人民幣，教訓(xùn)是非常慘痛的。 （ 5） 污染油氣層。 （ 2） 死亡人員。防噴器的選擇不當(dāng)造成井噴。 西安石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 22 欠平衡鉆井井噴事故統(tǒng)計分析 井噴事故 統(tǒng)計， 引起井噴事故的原因很多，這里主要統(tǒng)計出以下幾方面。其中， 鉆臺上為最重要的事故發(fā)生地點。 表 33 發(fā)生事故時作業(yè)種類分布 作業(yè)種類 死亡人數(shù) 所占比例％ 作業(yè)種類 死亡人數(shù) 所占比例％ 搬遷 3 鉆進過程 14 安裝 10 起重吊物 6 拆卸作業(yè) 3 下套管 4 起鉆作業(yè) 5 卸鉆具與鉆具下鉆臺 9 下鉆作業(yè) 4 處理井下情況 3 檢修、保養(yǎng) 13 其他情況 4 見表 33，鉆井隊在正常的鉆進過程中發(fā)生的死亡事故最多，共計 14 人，占死亡總?cè)藬?shù)的 ％，其中接單根作業(yè)死亡 8 人 ，倒、開泵作業(yè)死亡 4 人，其他情況死亡 2 人。以上五類事故造成的死亡人數(shù)占死亡總?cè)藬?shù)的％，使石油鉆井作業(yè)系統(tǒng)安全管理控制的重點，尤其是防止物體打擊事故和機械傷害事故的發(fā)生，是重中之重。鉆頭泥包后還表現(xiàn)為鉆頭到底與鉆頭離底扭矩變化較小，泵壓會略微上升，返出的巖屑 為泥巖。 判斷堵水眼的方法，下鉆到底開泵 或鉆進循環(huán)時，泵壓持續(xù)升高，停泵后泵壓不將或下降很慢，通常情況下可判斷為水眼堵 。 （ 5） 減震器失效 減震器主要是用來保護鉆頭、鉆具以及地面設(shè)備因沖擊震動引起的傷害。 鉆具刺漏的明顯特征是泵沖穩(wěn)定的情況下，泵壓 緩慢下降。 （ 8） 高處墜落，主要是指在高空作業(yè)時高處落地引起的傷害事故。 常見 鉆井事故 分為傷害事故和生產(chǎn)事故。鉆井技術(shù)和井控技術(shù)的進步已經(jīng)使欠平衡鉆井技術(shù)成為開采油氣田的一種既安全又經(jīng)濟的手段，尤其是針對油氣田開發(fā)后期的低壓低椮油藏。 （ 1）節(jié)流管匯和壓井管匯應(yīng)符合 SY/T 532392 的規(guī)定。 （ 3）如果是高產(chǎn)氣井或高氣油氣井，井控裝置組合宜按照高一級的組合形式序號 欠平衡鉆井液類型 欠平衡鉆井液密度 （ g/cm3） 欠平衡鉆井方式 1 氣體 ～ 氣相欠平衡鉆井 2 霧化 ～ 霧化鉆井 3 泡沫 鉆井液 ～ 泡沫鉆井 4 充氣鉆井液 ～ 充氣鉆井 5 液體 ～ 液相欠平衡鉆井 西安石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 選擇。 井控問題一般性考慮 1） 欠平衡鉆井液的選擇 欠平衡鉆井液技術(shù)是能否實現(xiàn)欠平衡鉆井的關(guān)鍵技術(shù)，是實施欠平衡鉆井的一項重要內(nèi)容。 4）中毒、窒息的傷害問題，原因 1，欠平衡鉆井是邊噴邊鉆，伴隨地層油氣需要漏出地面，容易造成中毒、窒息傷害。 。 。具有不同壓力的多個產(chǎn)層的油氣藏或在給定目的層中存在明顯的壓力變化的油氣藏，是不適合欠平衡鉆井的。由于欠平衡，鉆井液不能在井壁上形成濾餅，在不能維持欠平衡時，鉆井液濾液和有害固相就會乘機侵入。 主要原因有 :設(shè)備增多，井場占地面積增大 。而采用欠平衡鉆井技術(shù)進尺 196m，穿過了 13 個裂縫發(fā)育段，用時僅 16d 加上水平井段的定向井技術(shù)服務(wù)費用，平均每米鉆井成本也僅為 萬元。 （ 3） 增加了防噴能力，降低了井噴失控的風(fēng)險 由于欠平衡鉆井過程中人為地采用了關(guān)并作業(yè)方式，鉆井施工是在關(guān)井導(dǎo)流狀態(tài)下進行的，從而降低了井噴失控的風(fēng)險。這兩口空氣井不但為夏子街油田 1991~1992 年的大規(guī)模開發(fā)提供了極有價值的地質(zhì)參 考資料 ， 而且揭示了新疆石油管理局所屬油田有豐富天然氣資源 ， 這是幾十年水基鉆井液鉆井所從未發(fā)現(xiàn)的 ， 此結(jié)果為新疆石油管理局油氣開發(fā)并舉的決策提供了直接依據(jù)。不僅如此 ,還省掉了技術(shù)套管 ,這進一步減少了時間與成本 ，并且可選擇更大的井眼以滿足高產(chǎn)量的要求。 例 2， 在加拿大的 Weyburn 油田 ， 有 90 多口包括單油層、雙油層和三油層的井 ,因 使用欠平衡鉆井而大幅度提高了產(chǎn)量 ， 還提高了鉆速和鉆頭進尺。在裸眼完井后還未進行酸化壓裂 ,這口井的產(chǎn)氣量就達 70800m3/d。該油田為裂縫性油藏 ， 油層孔隙度為 4%~9%， 滲透率 為 103~ 103μ m2， 井深約 2500 m左右。采用這種方式進行欠平衡鉆井，不需要向鉆井液中加入使密度降低的外加劑，也不需要向鉆井液中充入外加劑的輔助設(shè)備及其它外圍輔助設(shè)備，因而鉆井成本也較低。 因此，由國內(nèi)外對欠平衡鉆井的研究現(xiàn)狀，我們可以知道，欠平衡鉆井技術(shù)有可能 成為繼水平井技術(shù)之后在鉆井 技術(shù)上的另一大發(fā)展方向和熱點。 （ 3） 欠平衡鉆井作業(yè)過程安全邊際 通過 對不同地層下欠平衡鉆井液密度的分析和地層壓力誤差的分析，提出欠平衡鉆井安全邊際。 （ 8） 防火、防爆按 SY/T 5225 , SY/T 6426 的規(guī)定執(zhí)行。在鉆臺上下、振動篩、撇油罐等有毒氣體易聚積場所進行監(jiān)測，并安裝工業(yè)排風(fēng)機，防止有毒或可燃?xì)怏w聚集。 國內(nèi) 研究 現(xiàn)狀 國內(nèi)早在 20 世紀(jì) 50 年代 ， 四川油田 就開始運用欠平衡鉆井工藝技術(shù) ，實現(xiàn)了邊噴邊鉆的先例。 欠平衡鉆井安全控制技術(shù)研究的意義 由于欠平衡鉆井的一系列復(fù)雜問題，導(dǎo)致欠平衡鉆井有較大的風(fēng)險性。邊噴邊鉆意味著鉆井過程中氣體有可能侵入鉆井液進而溢出地面，從而對設(shè)備的防火、防爆性能，有了更高的要求，允許硫化氫氣體溢出地面，從而對硫化氫氣體的監(jiān)測有了更高的要求，同時也要防止硫化氫氣體對人體的毒害等 ，由此可見欠平衡鉆井過程中伴隨很多復(fù)雜問題的產(chǎn)生。采用非常規(guī)壓力、非常規(guī)流體實施欠平衡鉆井正好迎合了需要，是解決上述難題的有效方法。 另一方面，本文對欠平衡作業(yè)過程中的地層壓力預(yù)測、井底壓力控制、以及鉆井液受侵后的控制做了研究， 可為鉆井參數(shù)設(shè)計和井身結(jié)構(gòu)設(shè)計 提供重要的壓力技術(shù)數(shù)據(jù)，對保護油氣層，提高鉆井成功率，降低鉆井成本 以及對欠平衡鉆井中預(yù)防事故的發(fā)生 具有重要意義 。 7. 針對一般欠平衡鉆井作業(yè)過程，設(shè)計安全控制技術(shù)措施 。 6. 查閱資料，詳細(xì)剖析欠平衡鉆井作業(yè)過程中的危險性要素。 本文通過對欠平衡作業(yè)過程中一般鉆井的生產(chǎn)事故和傷害事故的統(tǒng)計分析，以及對欠平衡鉆井的井噴事故的統(tǒng)計及致因分析，從系統(tǒng)安全工程理論的角度，對欠平衡作業(yè)過程中的第一類危險源和第二類危險源做了辨識，并針對第一類危險源和第二類危險源制定了一般的對策措施。 隨著世界石油工業(yè)的發(fā)展，對鉆井技術(shù)發(fā)展的要求是為日益復(fù)雜困難的勘探開發(fā)服務(wù)，主要體現(xiàn)在 :在開發(fā)上要拿非常規(guī)油氣資源，勘探上要適應(yīng)日益復(fù)雜和困難地質(zhì)條件的要求。 以下是欠平衡鉆井有別于常規(guī)鉆井的主要復(fù)雜問題： ①邊噴邊鉆，所謂邊噴邊鉆是指在 鉆井過程中鉆井液液柱壓力低于地層孔隙壓西安石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 力允許地層流體流入井眼、循環(huán)出并在地面得到有效控制的一種鉆井方式。 ⑤ 更大的地層傷害，在欠平衡作業(yè)過程中，地層壓力高于循環(huán)鉆井液井底壓力，所以在巖石表面不能形成泥餅，一旦在鉆井和完井作業(yè)期間不能保持連續(xù)的欠平衡狀態(tài)，污泥餅的井壁無法阻止液相和固相對地層的侵入，有更大的污染機遇。 其安全控制技術(shù)比較成熟。其中關(guān)于健康、環(huán)保和安全的要求包括是以下內(nèi)容： （ 1） 應(yīng)配置有毒氣體檢測儀。 （ 7） 受油污染的巖屑應(yīng)專門用容器存放，并到指定地點進行處理。先進行第一類危險源的辨識，然后在第一類危險源辨識的基礎(chǔ)上，對第二類危險源進行辨識，進而預(yù)防事故過程中的危險因素的產(chǎn)生，避免事故的發(fā)生。 加強對操作人員、機械設(shè)備及技術(shù)的管理，切實 落實 安全生產(chǎn)責(zé)任制，抓好現(xiàn)場安全管理措施，通過對人、機、料、法、環(huán)各方面的綜合管理，保證欠平衡鉆井作業(yè)過程的安全，降低事故發(fā)生的概率，減少經(jīng)濟損失。 利用自然條件，是指地層壓力較高，采用常規(guī)鉆井液就能夠在井筒內(nèi)形成負(fù)壓 。 例 1， 1982 年美國?？松驹诘驴怂_斯州威爾遜縣 ， 瑪薩里納瑞克油田鉆了24 口井。所以 ， 在原來油井附近又鉆了一口補充井 ， 用穩(wěn)定泡沫鉆生產(chǎn)層 ， 泡沫流體防止了明顯的地層傷害。隨后 ， 在附近又鉆了一口井 ， 取得了類似的產(chǎn)量 ,驗證了欠平衡鉆井在這種地層中的增產(chǎn)效果。 在取得經(jīng)驗的基礎(chǔ)上 ， 其它井也在欠平衡條件下完成了取心、測井和固井 ， 減少了作業(yè)時間和成本。兩口井均在鉆開產(chǎn)層時發(fā)生井噴 ， 氣量最大有 10 104~15 104m3/d(而該地區(qū)所有常規(guī)鉆井液鉆井均未測試到超過 1 104m3/d 的產(chǎn)氣量 ),并伴有大量原油產(chǎn)出 ， 邊噴邊鉆 100 多米后完井。大港油田板 深 7 井成功地利用平衡鉆井技術(shù)，在多年勘探?jīng)]有重大發(fā)現(xiàn)的千米橋區(qū)塊，發(fā)現(xiàn)了一個億噸級大油田。塔里木指揮部決定采用欠平衡鉆井方式完成水平段的鉆進施工。 ① 導(dǎo)致鉆井成本的增加。 因為不可能在整個施工期間都維持井筒內(nèi)的欠平衡鉆井狀態(tài)，如起下鉆、電測 (如需要 )、完井等施工作業(yè)時，還需要注入重鉆井液使地層壓力基本處于平衡，所以對地層的傷害也不可能完全避免。 西安石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 ②受壓力束縛的地層。 四、實施欠平衡壓力鉆井的關(guān)鍵問題 欠平衡鉆井是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，為了使工程能順利實施，在選擇欠平衡鉆井之前，要做一系列的先期工作。并根據(jù)鉆井液類型，配備不同的、完善的地面輔助設(shè)備和設(shè)施，包括鉆進時產(chǎn)出的油氣的處理設(shè)備。 3） 防火防爆問題 ，因為欠平衡鉆井是邊噴邊鉆，伴隨地層油氣需要漏出地面，防火防爆問題比一般鉆井更復(fù)雜 ,出現(xiàn)的問題更嚴(yán)重。 3）欠平衡 鉆井作業(yè)過程中，井底壓力復(fù)雜，因為有地層流體侵入鉆井液， 會造成井底壓力的波動，不利于鉆井期間的壓力預(yù)測和壓力控制，進而給欠平衡鉆井的井控問題帶來復(fù)雜性。 （ 2）應(yīng)按 SY/T 64261999 選擇井控裝置的壓力等級、尺寸系列和組合形式 。 2．井控管匯 井控管匯的配備應(yīng)符合 SY/T596494中的有關(guān)規(guī)定。欠平衡技術(shù)加水平井、導(dǎo)向鉆井，用于提高勘探成功率 ；欠平衡技術(shù)加水平井、分支井、超常水平井，用于提高開發(fā)效益；欠平衡技術(shù)與連續(xù)軟管鉆機、老井加深、老井側(cè)鉆、小井眼鉆井技術(shù)，用于老油氣田改造挖潛；欠平衡技術(shù)加超常水平井、分支水平井，用于低椮、強水敏油氣田增產(chǎn)改造，部分代替水力壓裂。這就是事故發(fā)生的主觀因素。 （ 7） 觸電，主要是指電氣設(shè)備 不安全部位 與人體部位的接觸， 使電流流過人體所造成的傷害事故。鉆具斷落失效的類型主要有斷裂、刺漏密封和脫扣 ① 鉆具 刺漏，鉆具刺漏是鉆井中較為常見的現(xiàn)象，發(fā)生鉆具刺漏的原因是由于鉆進所使用的鉆具較為陳舊，鉆井液對鉆具的腐蝕以及鉆進時使用的鉆井液泵泵壓較高，這些都容易引起鉆具刺漏。 井塌判斷方法，判斷井壁垮塌最可靠的依據(jù)是井內(nèi)返出的巖屑情況，循環(huán)返出的巖屑較正常時量大、塊大、巖性雜及顏色雜，井壁垮塌后，錄井參數(shù)表現(xiàn)為泵壓上升，流量增加，扭矩增大。 西安石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 （ 7） 堵水眼 下鉆過程中由于鉆頭沒有做好防堵水眼措施，或鉆進時鉆井液中大顆粒物體進入水眼，將水眼堵死，鉆井液無法循環(huán)，只有起鉆通水眼，這樣將增加一次起下鉆，影響鉆井時效。 判斷鉆頭泥包的方法，鉆頭泥包以般發(fā)生在鉆大段泥巖，鉆頭泥包后，機械鉆速會明顯降低，扭矩變小而且波動變小，扭矩曲線較鉆頭沒有泥包時平滑。 具體的統(tǒng)計數(shù)據(jù)如下 ； 表 31 事故類別分布情況 類別 次數(shù) 死亡人數(shù) 所占比例％（按死亡人數(shù)統(tǒng)計） 物體打擊 車輛傷害 機械傷害 起重傷害 觸電 高處墜落 爆炸 流體傷害 合計 22 4 20 10 8 8 1 4 77 22 4 20 10 8 9 1 4 78 見 表 31，按死亡人數(shù)統(tǒng)計，物體打擊事故造成的傷害居首位，其次是機械傷害、起重傷害、高處 墜落、觸電。 ③ 發(fā)生事故時作業(yè)種類分布。 由此 說明，石油鉆井作業(yè)系統(tǒng)應(yīng)特別加以控制的要害地點是鉆臺和場地上。由此可見，人員的繼續(xù)安全教育和培訓(xùn)，是石油鉆井作業(yè)系統(tǒng)安全管理的一項十分重要而緊迫的任務(wù)。主要是指井控設(shè)備的配置不足，以及井隊人員對井控器械的使用，功能了解不清楚。造成的損失是相當(dāng)驚人的。噴出的油氣隨風(fēng)飄揚，對周 圍環(huán)境造成嚴(yán)重污染，特別是噴西安石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 出物含有硫化氫的時候，繞的四鄰不安，人心惶惶，影響極壞。 （ 3） 浪費油氣資源。這一點必須銘刻在心。 （ 2） 思想上沒察覺， 行動上沒準(zhǔn)備，如勝利油田 ZH— 11 井，此井本身地層