【正文】 這類事 在四川、華北、勝利、中原等各個(gè)油田都發(fā)生過，僅四川局的 32111 鉆井隊(duì)在 1966 年的一次井噴事故中就死亡 6 人。 （ 1） 由于井漏引起的井噴，如勝利油田 ZH— 11 井，此井在放空 后隨即發(fā)生了井漏，井漏后由于沒有認(rèn)識(shí)到井漏會(huì)引起井噴。檢修、保養(yǎng)作業(yè)死亡人數(shù)居第二位；安裝作業(yè)死亡人數(shù)居第三位；卸鉆具及鉆具下鉆臺(tái)作業(yè)死亡人數(shù)居第四位。 （ 10） 地層傷害 地 層傷害主要是指鉆井過程中發(fā)生的井噴失控和井漏等事故，在發(fā)生井漏事 故的時(shí)候，鉆井液進(jìn)入地層，污染了地層流體，破壞了地層流體的滲透性，造成鉆井液的大量丟失。減震器失效的原因主要是減震元件、驅(qū)動(dòng)部分、密封元件等損壞。 （ 9） 流體傷害，主要指高熱流體對(duì)人體的燙傷事故。 由 此 我們可以看出， 欠平衡鉆井技術(shù)發(fā)展迅速并己充分地展現(xiàn)了欠平衡鉆井在勘探開發(fā)中的優(yōu)勢(shì)，因而獲得了強(qiáng)大的生命力，所以盡快掌握和發(fā)展欠平衡技術(shù)是改變我國(guó)目前石油 工業(yè)現(xiàn)狀的戰(zhàn)略措施。 （ 4）欠平衡鉆井井口比常規(guī)井口多裝一個(gè)旋轉(zhuǎn)控制頭或旋轉(zhuǎn)防噴器，高于21MPa 的井控裝置組合，井架 底座應(yīng)考慮留有足夠的安裝空間。 2，鉆井液使用泡沫鉆井液以及鉆井液添加劑等容易造成中毒、窒息傷害。 下情況，包括地質(zhì)分層、巖性、地層壓力、產(chǎn)層溫度、地層的可鉆性、采油生產(chǎn)情況 (老開發(fā)區(qū) )等。如果再進(jìn)行固井作業(yè)，對(duì)產(chǎn)層造成的傷害可能更為嚴(yán)重。 （ 6） 可以減少壓差卡鉆的風(fēng)險(xiǎn) 欠平衡鉆井過程中，地層壓力大于鉆井液形成的液柱壓力，壓差卡鉆的問題基本上可以消除。 欠平衡鉆井的優(yōu)缺點(diǎn) 在鉆井過程中，實(shí)現(xiàn)對(duì)油氣層的充分暴露和保護(hù)，有利于發(fā)現(xiàn)油氣層和增加油井產(chǎn)量，欠平衡鉆井所具有的一些技術(shù)優(yōu)勢(shì)較好地適應(yīng)了這種需求。并且四年里沒有發(fā)生卡鉆、井眼不穩(wěn)定和環(huán)境污染事故。 24 口井中 ， 采用兩種循環(huán)體系鉆進(jìn) ,即常規(guī)鉆井液鉆井和低壓鉆井。 它有利于防止鉆井液漏失，欠平衡鉆井技術(shù)能有效地減輕地層傷害 ， 提高油井產(chǎn)能 ； 避免復(fù)雜事故發(fā)生 ， 提高鉆井速度 ， 降低鉆井成本 ；實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)油藏和發(fā)現(xiàn)地質(zhì)異常情況等 優(yōu) 點(diǎn)，我們了解欠平衡鉆井技術(shù)是非常必要的。 （ 9） 防硫化氫未盡事宜按 SY/T 5087 , SY/T 6426 的規(guī)定執(zhí)行。 20 世紀(jì) 80 年代初 ， 新疆石油管理局率先開發(fā)應(yīng)用了欠平衡鉆井工藝技術(shù) ， 1984 年 9 月在紅 29 井進(jìn)行了一口泡沫鉆井 ， 隨后相繼開展了空氣霧化鉆井、充氣泥漿鉆井工藝技術(shù)的研究。 ②地層流體進(jìn)入鉆井液，伴隨著鉆井液的性能就會(huì)發(fā)生變化，鉆井液在在鉆井過程中的發(fā)揮的作用就會(huì)受到影響。 關(guān)鍵詞： 欠平衡，事故，危險(xiǎn)源，安全控制 西安石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） UBD’s safety control Abstract: UBD is entitled under balance drilling， started from 20htcenutry the fifty. Presently， the application of UBD has been yearly increasing at home and abroad. UBD is different from general flowdrilling， its hydraulic pressure， down hole and ground circulating system must be welldesigned and effective control, and the pressure difference must closely control. Otherwise pressure difference is more, it will result in plicated borehole. If less, UBD’s performance couldn’t be gotten. The correlation theory and applied research of UBD has already bee one of highlight study of drilling engineers. This article through the statistical analysis of the general well drilling industrial accidents and the injury accidents during the under balanced operations, as well as through the blowout accidents’ statistics and reasons analysis in the under balanced well drilling, from the system safety engineering theory39。 5. 查閱資料，統(tǒng)計(jì)分析欠平衡鉆井作業(yè)過程中的生產(chǎn)事故情況。 因此，搞好鉆井技術(shù)，降低鉆井成本則成了第一位應(yīng)考慮的問題， 欠平衡鉆井技術(shù)正是在這樣的背景下應(yīng)運(yùn)而生的。 ④復(fù)雜問題識(shí)別困難，以前憑經(jīng)驗(yàn)判斷常規(guī)鉆井過程中出現(xiàn)的復(fù)雜問題，在新的鉆井方式下也有了新的挑戰(zhàn)，已經(jīng)不能適應(yīng)新的鉆井方式了。 國(guó)內(nèi)在欠平 衡作業(yè)過程中所采用的安全技術(shù)手段主要是通過《中華人民共和國(guó)石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》（ SY/T ）欠平衡鉆井技術(shù)規(guī)范，規(guī)范欠平衡鉆井作業(yè)。 （ 2） 欠平衡鉆井作業(yè)過程危險(xiǎn)源分析 通過對(duì)以前發(fā)生事故過程中危險(xiǎn)源的分析，增強(qiáng)在鉆井過程中的危險(xiǎn)源辨識(shí)的能力。利用旋轉(zhuǎn)防噴和節(jié)流管匯，控制井口一定壓力和井底負(fù)壓，使井內(nèi)油氣有控制的進(jìn)入井眼經(jīng)體外循環(huán)系統(tǒng) (鉆井泵一鉆具 ~環(huán)空～節(jié)流管匯 ~液氣分離器 ~撇油罐～真空除氣器等 )有效分離，最終實(shí)現(xiàn)連續(xù)鉆進(jìn)。因?yàn)樗豌@井液會(huì)傷害和淹沒氣井。成功地進(jìn)行了取心、測(cè)井 ， 并順利地強(qiáng)行下入了Φ mm套管 ， 屬于欠 平衡完井。而欠平衡鉆井條件下，鉆井過程中地層流體可以進(jìn)入井眼，西安石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 在井口監(jiān)測(cè)返出液就可以適時(shí)提供良好的產(chǎn)層信息，從而有利于達(dá)到勘探目的。 當(dāng)然，目前采用的欠平衡鉆井技術(shù)和工藝還存在一些不能解決或可能發(fā)生的問題。從地層損害觀點(diǎn)看，雖然埋藏較深的高壓、高滲透率地層比較適合欠平衡鉆井，但 在地面可能出現(xiàn)安全和井控問題。 ，確定合適的鉆井液方案。 2） 欠平衡鉆井所用的井口防噴系統(tǒng)復(fù)雜，它使用的是旋轉(zhuǎn)防噴器，在鉆井過程中，防噴器是在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下運(yùn)行的，容易產(chǎn)生復(fù)雜問題，同時(shí)節(jié)流管匯等設(shè)備也比其它鉆井設(shè)備復(fù)雜，造成欠平衡鉆井 的 井控問題更復(fù)雜。 （ 5）井控裝置應(yīng)充分考慮預(yù)防各裝置出現(xiàn)的故障的處理措施。否則，鉆遇復(fù)雜情況時(shí)，如果沒經(jīng)驗(yàn)，不能及時(shí)識(shí)別事故，也不能準(zhǔn)確地判斷和正確地處理，就會(huì)使井下情況更復(fù)雜，導(dǎo)致事故的發(fā)生，甚至形成惡性事故，導(dǎo)致井的報(bào)廢。 西安石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 （ 2） 鉆具 失效 斷落事故 。對(duì)鉆頭的監(jiān)測(cè)就是要在鉆頭磨損嚴(yán)重、掉牙輪之前做出判斷，保證最大限度地使用鉆頭，而又不發(fā)生掉牙輪事故。 ① 事故類別分布。 表 34 事故發(fā)生地點(diǎn)分布 地點(diǎn) 死亡人數(shù) 所占比例％ 地點(diǎn) 死亡人數(shù) 所占比例％ 鉆臺(tái)上 37 循環(huán)罐區(qū) 2 鉆臺(tái)下 2 水泵房 2 機(jī)房 5 井架 5 西安石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 泵房 8 場(chǎng)地 15 發(fā)電機(jī) 1 其他 2 見表 34，鉆井作業(yè)系統(tǒng)的死亡事故最突出的易發(fā)地點(diǎn)是鉆臺(tái)上；在場(chǎng)地上發(fā)生的事故居第二位；在泵房發(fā)生的事故居第三位。 （ 5） 井隊(duì)人員井控防噴意識(shí)太差，造成井噴。 （ 4） 污染環(huán)境。井噴失控的危害是多方面的。吊物繩索方面出現(xiàn)問題多的原因，在于所用繩索強(qiáng)度不夠，結(jié)法不對(duì)，或者用法不對(duì)。 特別需要重視的是，因設(shè)備和設(shè)施方面的不足 造成的事故占非常 大的比例。 判斷掉水眼的方法，掉水眼早期由于鉆井液沿水眼周圍刺漏，表現(xiàn)為泵壓緩慢下降，刺漏到一定的程度時(shí)水眼被刺掉，表現(xiàn)為泵壓不再下降，轉(zhuǎn)盤 扭矩跳變，鉆速降低，此時(shí)水眼可能已掉入井內(nèi)。 溜鉆、頓鉆的判斷方法，溜鉆時(shí)，井深跳進(jìn)、鉆壓突然增加，扭矩也突然變大，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速降低；頓鉆時(shí)，井深跳進(jìn)、鉆時(shí)加快，鉆壓突然增加。 （ 4） 物體打擊，指落物、撞擊、砸傷等傷害事故。節(jié)流閥應(yīng)設(shè)置閥位開度指示器。 西安石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 綜上所述，選擇欠平衡鉆井液 體系 的時(shí)候應(yīng)注意以下的問題； ① 鉆井液可實(shí)現(xiàn)的最低密度 ② 鉆井液穩(wěn)定井壁的能力 ③ 欠平衡鉆井液的提屑能力 ④ 欠平衡鉆井液與地層產(chǎn)出物的相容性 ⑤ 防腐問題 ⑥ 對(duì)流自吸作用 ⑦ 對(duì)測(cè)井和錄井的影響 ⑧ 鉆井液的經(jīng)濟(jì)性和安全性 （ 2） 在鉆井過程中只有產(chǎn)生負(fù)壓差，才能實(shí)現(xiàn)欠平衡鉆井，在選擇鉆井液類型時(shí)，根據(jù)不同的地層壓力、地層 情況及產(chǎn)層情況，在充分考慮鉆井液與地層流體的兼容性、防漏、攜屑要求等情況下，依據(jù)欠平衡鉆井所期望的井底壓力按下表進(jìn)行選擇。做出完善的、可操作性強(qiáng)的欠平衡鉆井工程設(shè)計(jì)等。 ⑤含大量硫化氫和二氧化碳?xì)怏w的產(chǎn)層 。完井時(shí)要采用強(qiáng)行起下鉆設(shè)備等。而欠平衡鉆井由于井筒鉆井液液柱壓力低于地層壓力，從而可以大大降低井漏的發(fā)生機(jī)率。 例 2， 新疆 低壓油氣資源非常豐富 ,地質(zhì)儲(chǔ)量數(shù)億噸 ， 但使用常規(guī)的鉆井液漏失相當(dāng)嚴(yán)重。鉆井過程中 ,采用頂部驅(qū)動(dòng)鉆機(jī) ,井可以連續(xù)溢流。采用人工方式進(jìn)行欠平衡鉆井，需要在鉆井液中加入減輕劑和使用減輕劑制備和充入設(shè)備 (包括井 筒內(nèi)工具 )，以及對(duì)返出鉆井液進(jìn)行處理的外圍設(shè)備，因而鉆井成本較高 .常有的鉆井液減輕劑包括氮?dú)?、天然氣、二氧化碳、空氣、泡沫、柴油等? （ 3） 欠平衡鉆井作業(yè)過程安全邊際 本文主要基于欠平衡鉆井作業(yè)過程中， 1）地層壓力關(guān)系， 2）地層壓力預(yù)測(cè)， 3）邊鉆邊噴情況下的井底壓力變化規(guī)律，具體情況包括以下幾種情況，①多相流情況②氣體進(jìn)入液柱引起的壓力變化和體積變化規(guī)律 ③作業(yè)方式，抽汲壓力，激動(dòng)壓力等情況，綜合考慮操作環(huán)境和操作者的情 況，找出井底壓力變化規(guī)律，提出欠平衡鉆井西安石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 作業(yè)過程安全邊際 ，確定安全參數(shù)和安全指標(biāo)。 （ 4） 燃燒管線應(yīng)用地錨固定好，火炬高度要合適，燃燒池或火炬應(yīng)距井口下風(fēng)向 75 m以上，距各種設(shè)施不小于 50 m。 1996 年美國(guó)用欠平衡鉆井?dāng)?shù)占全美鉆井?dāng)?shù)的 10%， 1997 年用欠平衡鉆 數(shù)占總鉆井?dāng)?shù)的 15%。近年來隨著鉆井并下工具、鉆井裝備、地層壓力測(cè)試技術(shù)、井下測(cè)試儀器、鉆井液技術(shù)及鉆井工藝的發(fā)展，欠平衡鉆井技術(shù)在世界上已倍受青睞 。目前， 欠平衡鉆井在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用井?dāng)?shù)逐年增加。 設(shè)計(jì)（論文）起止時(shí)間 2021 年 2 月 25 日 至 2021 年 6 月 13 日 設(shè)計(jì)（論文）地點(diǎn) 安全 工程 實(shí)驗(yàn)室 指導(dǎo)教師簽名 年 月 日 系（教研室）主任簽名 年 月 日 學(xué)生簽名 年 月 日 西安石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 欠平衡鉆井安全控制技術(shù) 摘要 ： 欠平衡鉆井又稱為負(fù)壓鉆井，該技術(shù)始于二十世紀(jì)五十年代。但由于鉆井裝備， 地質(zhì)條件等難以滿足要求，所以此項(xiàng)技術(shù)發(fā)展緩慢，沒能在世界上推廣應(yīng)用。例如 ， 1991 年加拿大欠平衡鉆井技術(shù)打井30 口 ， 1993 年用欠平衡鉆井技術(shù)打井 120 口 ， 1994 年和 1995 年分別用欠平衡鉆井230 和 330 口。硫化氫濃度超過安全臨界濃度 時(shí)，應(yīng)壓穩(wěn)地層，停止欠平衡作業(yè)。 （ 2） 欠平衡鉆井作業(yè)過程危險(xiǎn)源分析 以事故致因?yàn)榛A(chǔ)， 采用危險(xiǎn)源辨識(shí)方法對(duì)欠平衡鉆井作業(yè)過程中的第一類危險(xiǎn)源進(jìn)行辨識(shí)，找出主要的第一類危險(xiǎn)源，提出相應(yīng)的安全技術(shù)對(duì)策；再在第一類危險(xiǎn)源辨識(shí)的基礎(chǔ)上，找出第二類危險(xiǎn)源，并提出安全技術(shù)對(duì)策。造成地層低壓的原因，或者是地層原始?jí)毫Ρ旧砭捅容^低，或者是老開發(fā)區(qū)內(nèi)長(zhǎng)期開采使儲(chǔ)層壓力大幅度降低。產(chǎn)層是三疊系 Halfway 砂巖 ,平均滲透率為 100 103μ m2,孔隙度為15%~20%， 采用天然氣作為欠平衡鉆井介質(zhì)。具體增產(chǎn)對(duì)比結(jié)果沒有詳細(xì)記錄 ， 但據(jù)反映普遍增產(chǎn) ， 井漏問題也得以緩解。 （ 5） 可以降低井漏風(fēng)險(xiǎn)，節(jié)約鉆井成 本 首先，常規(guī)過平衡鉆井不可避免地會(huì)引起鉆井液的輕微滲漏，其次，在易漏層段，可能會(huì)引起大量鉆井液流入地層，不僅會(huì)造成進(jìn)一步的事故和復(fù)雜，延長(zhǎng)鉆井周期，還會(huì)因鉆井液的大量流失而造成重大經(jīng)濟(jì)損失。采用氮?dú)?、天然氣等作為鉆井液減輕劑時(shí)，需要制備、壓縮 、充入等設(shè)備 。 ④地層孔隙壓力不清或井壁穩(wěn)定性差，需要足夠鉆井液密度才能控制井塌的地層。 HSE 管理的角度出發(fā)，考慮如何滿足有關(guān)規(guī)定和要求。 另外，還應(yīng)考慮鉆井液基液本身的一些物理性質(zhì)，比如粘度效應(yīng)低 、無腐蝕性、毒性低等。 （ 4）節(jié)流管匯應(yīng)設(shè)置兩翼或三翼式節(jié)流線路，其中兩翼式包括一翼設(shè)置能遙控的液控節(jié)流閥，一翼設(shè)置手動(dòng)節(jié)流閥；三翼式包括一翼設(shè)置能遙控的液控節(jié)流閥，一翼設(shè)置手動(dòng)節(jié)流閥和一翼直通線路（在節(jié)流閥堵塞或失效時(shí)使用）。 （ 3） 火災(zāi) 、 爆炸， 作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)有很多電氣設(shè)備，