【導(dǎo)讀】程特點(diǎn)、欠平衡鉆井設(shè)備和工具、施工組織與作業(yè)管理等內(nèi)容；欠平衡鉆井的相關(guān)理論及其應(yīng)用研究已經(jīng)成為鉆井工作者的一個(gè)研究熱。第二類危險(xiǎn)源制定了一般的對(duì)策措施。事故的發(fā)生具有重要意義。

　　

【正文】 程處理不當(dāng)，將引起卡鉆事故。 判斷遇卡的方法，起鉆遇卡時(shí)，上提鉆具時(shí)，大鉤負(fù)荷將持續(xù)上升并遠(yuǎn)大于鉆具的實(shí)際負(fù)荷。下鉆遇阻時(shí)，大鉤負(fù)荷將持續(xù)下降并小于鉆具的實(shí)際負(fù)荷。 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 。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(jìn)所使用的鉆具較為陳舊，鉆井液對(duì)鉆具的腐蝕以及鉆進(jìn)時(shí)使用的鉆井液泵泵壓較高，這些都容易引起鉆具刺漏。 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。但要注意區(qū)別鉆井液加重后密度不均勻引起的泵壓下降以及由于鉆井液泵上水不好引起的泵壓下降。 ② 掉鉆具 ，斷鉆具的原因是由于鉆進(jìn)使用的鉆具較舊，鉆進(jìn)中沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)鉆具刺漏或發(fā)現(xiàn)異常后沒有采取有效措施，鉆進(jìn)時(shí)因溜鉆、頓鉆引起的扭矩急劇升高以及起鉆過程中遇阻后野蠻性的強(qiáng) 提拉斷鉆具。 （ 3） 溜鉆、頓鉆 溜鉆一般是司鉆送鉆不均勻，在鉆頭上突然施加超限的鉆壓，導(dǎo)致鉆具壓縮、井深突然增加的現(xiàn)象；頓鉆一般是在鉆頭提離井底后，由于未控制好剎把，鉆具自然下落，在鉆頭突然施加超限的鉆壓，導(dǎo)致鉆具壓縮、井深突然增加的現(xiàn)象。 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） 井塌 井壁垮塌一般是由于地層與鉆井液性能不匹配以及工程上的鉆具組合不當(dāng)引起的。井塌將引起井下復(fù)雜、起鉆遇卡、下鉆遇阻、嚴(yán)重時(shí)將引起卡鉆，固井質(zhì)量下降等情況的發(fā)生。 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(shí)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。 （ 5） 減震器失效 減震器主要是用來保護(hù)鉆頭、鉆具以及地面設(shè)備因沖擊震動(dòng)引起的傷害。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。 減震器失效的判斷方法，減震器失效后，減震功能不能正常發(fā)揮，導(dǎo)致鉆具跳動(dòng)幅度加大，使得鉆壓和大鉤負(fù)荷較正常鉆進(jìn)時(shí)的波動(dòng)幅度明顯增加，轉(zhuǎn)盤扭矩波動(dòng)幅度增大，轉(zhuǎn)盤發(fā)蹩。 （ 6） 掉牙齒、掉牙輪 牙輪由于長(zhǎng)時(shí)間 在高壓下滾動(dòng)，牙輪上的牙齒、牙輪軸承使用到一定的程度就會(huì)磨損、松動(dòng)、甚至脫落。牙輪落井后，不能正常鉆進(jìn)，將影響鉆井工期、加大鉆井成本。 一般 情況下，牙輪鉆頭異常主要表現(xiàn)為機(jī)械鉆速變慢，扭矩增加，扭矩波動(dòng)變大。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。 西安石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(jìn)時(shí)鉆井液中大顆粒物體進(jìn)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(shí)效。 判斷堵水眼的方法，下鉆到底開泵 或鉆進(jìn)循環(huán)時(shí)，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 。但要區(qū)別鉆井液加重后密度不均引起的泵壓升高。 （ 8） 掉水眼 掉水眼是由于水眼安裝不到位，鉆井液沿水眼周圍刺漏，最后刺掉水眼。掉水眼后鉆頭水馬力下降，脫落的水眼引起鉆頭蹩跳導(dǎo)致鉆速下降，降低鉆頭使用壽命。 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)。 （ 9） 鉆頭泥包 牙輪鉆頭或刮切類鉆 頭在鉆大段泥巖時(shí)，由于鉆頭選型不合理（牙齒大小、水眼大小等）或轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速、鉆莊、泵壓等工程參數(shù)的搭配不合理，鉆頭就會(huì)泥包。泥包后的鉆頭機(jī)械鉆速會(huì)明顯降低，將會(huì)影響鉆井工期，如果以泥包起鉆還將誘發(fā)井涌甚至井噴。 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(jī)械鉆速會(huì)明顯降低，扭矩變小而且波動(dòng)變小，扭矩曲線較鉆頭沒有泥包時(shí)平滑。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(huì)略微上升，返出的巖屑 為泥巖。 （ 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。當(dāng)發(fā)生井噴事故的時(shí)候， 損失巨大，常常會(huì)造成機(jī)毀人亡，產(chǎn)生不良的社會(huì)影響?？傊还苁蔷畤娺€是井漏都會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失， 會(huì)使井下情況更復(fù)雜， 形成惡性事故，導(dǎo)致井的報(bào)廢，最終導(dǎo)致資源的浪費(fèi)。 欠平衡鉆井 一般性事故 統(tǒng)計(jì) 分析 事故統(tǒng)計(jì)包括，鉆井 作業(yè)過程中傷亡事故分布狀況及其控制重點(diǎn)。統(tǒng)計(jì)內(nèi)容包括： （ 1） 事故類別分布統(tǒng)計(jì)； （ 2） 事故原因分布統(tǒng)計(jì)； 西安石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 （ 3） 發(fā)生事故時(shí)作業(yè)種類分布統(tǒng)計(jì)； （ 4） 事故發(fā)生地點(diǎn)分布統(tǒng)計(jì)； （ 5） 死者崗位分布統(tǒng)計(jì)。 ① 事故類別分布。 具體的統(tǒng)計(jì)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(jì)） 物體打擊 車輛傷害 機(jī)械傷害 起重傷害 觸電 高處墜落 爆炸 流體傷害 合計(jì) 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(jì)，物體打擊事故造成的傷害居首位，其次是機(jī)械傷害、起重傷害、高處 墜落、觸電。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(diǎn)，尤其是防止物體打擊事故和機(jī)械傷害事故的發(fā)生，是重中之重。 ②事故原因分布。就事故死亡人數(shù)按事故發(fā)生的原因分類。 表 32 事故原因分布 事故原因 死亡人數(shù) 所占比例％ 無安全、保險(xiǎn)裝置 1 防護(hù)、保險(xiǎn)等裝置缺乏或有缺陷 20 設(shè)備、工具、附件有缺陷 18 個(gè)人防護(hù)用品缺乏或有缺陷 7 光線不足或通風(fēng)不良 1 無規(guī)程或制度不健全 1 勞動(dòng)組織不合理 2 對(duì)現(xiàn)場(chǎng)缺乏檢查或知道有錯(cuò)誤 4 設(shè)計(jì)有缺陷 1 不懂規(guī)程與技術(shù)知識(shí) 2 西安石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 違反操作規(guī)程或勞動(dòng)紀(jì)律 21 見 表 32， 由于違章作業(yè)（違反操作規(guī)程或勞動(dòng)紀(jì)律）造成的死亡人數(shù)占首位，說明嚴(yán)格執(zhí)行各類規(guī)章制度，嚴(yán)肅勞動(dòng)紀(jì)律，是搞好鉆井作業(yè)系統(tǒng)安全生產(chǎn)的關(guān)鍵所在。 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。因此，在鉆井作業(yè)系統(tǒng)安全管理工作中，一定要注意抓好設(shè)備本質(zhì)安全，解決設(shè)備和設(shè)施本身的缺陷及缺乏安全、保 險(xiǎn)裝置的突出問題，要注意加強(qiáng)設(shè)備的檢修與維護(hù)保養(yǎng)，使之處于良好的運(yùn)行狀態(tài)。 另外，值得注意的是，由于職工個(gè)人防護(hù)用品的缺乏或缺陷而引發(fā)的事故居第四位。 ③ 發(fā)生事故時(shí)作業(yè)種類分布。 表 33 發(fā)生事故時(shí)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(jìn)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(tái) 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(duì)在正常的鉆進(jìn)過程中發(fā)生的死亡事故最多，共計(jì) 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。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。以上四種作業(yè)，應(yīng)作為加強(qiáng)鉆井作業(yè)系統(tǒng)安全管理的重點(diǎn)。在鉆進(jìn)、保養(yǎng)過程中發(fā)生的死亡事故多，主要是由于缺乏監(jiān)控措施，人員之間配合不當(dāng)所致。 對(duì)此，鉆井隊(duì) 應(yīng)在檢修、保養(yǎng)工 作中，采取得力的監(jiān)控措施，防止誤操作現(xiàn)象的出現(xiàn)。 ④事故發(fā)生地點(diǎn)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。 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(diǎn)是鉆臺(tái)和場(chǎng)地上。其中， 鉆臺(tái)上為最重要的事故發(fā)生地點(diǎn)。 表 35 致害設(shè)備與致害設(shè)施分布 致害設(shè)備與設(shè)施 死亡人數(shù) 所占比例％ 致害設(shè)備與設(shè)施 死亡人數(shù) 所占比例％ 絞車 7 拖拉機(jī) 4 吊鉗 6 吊車 3 吊卡 4 氣路 5 電動(dòng)、液氣葫蘆 8 電路 5 泥漿泵 7 吊鉤繩索 7 電焊機(jī) 3 其他 12 見表 35， 石油鉆井 作業(yè)系統(tǒng)死亡事故與電動(dòng)、液氣葫蘆的操作有關(guān)的占首位，其次是絞車、泥漿泵、吊鉤繩索。實(shí)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(dá) 12 起，占首位。 護(hù)罩方面主要是封閉效果差、未安裝護(hù)罩或護(hù)罩本身有缺陷。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)。 表 36 死者崗位分布 崗位類別 死亡人數(shù) 所占比例％ 崗位類別 死亡人數(shù) 所占比例％ 司鉆 8 場(chǎng)地工 4 副司鉆 17 司機(jī) 3 井架工 6 司助 2 內(nèi)鉗工 12 泥漿工 3 外鉗工 11 其他 12 見表 36，在一個(gè)鉆井隊(duì)的安全生產(chǎn)工作中，副司鉆是第一要害崗位，內(nèi)鉗工為第二要害崗位，外鉗工為第三要害崗位，司鉆為第四要害崗位，此后依次為井架工、場(chǎng)地工、司機(jī)、泥漿工和司助。值得注意的是，內(nèi)、外鉗工的死亡有許多是司鉆、副司鉆的錯(cuò)誤操作造成的。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(xiàng)十分重要而緊迫的任務(wù)。 西安石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 欠平衡鉆井井噴事故統(tǒng)計(jì)分析 井噴事故 統(tǒng)計(jì)， 引起井噴事故的原因很多，這里主要統(tǒng)計(jì)出以下幾方面。 （ 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。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。 （ 2） 思想上沒察覺， 行動(dòng)上沒準(zhǔn)備，如勝利油田 ZH— 11 井，此井本身地層壓力不大，只要按時(shí)灌鉆井液或清水，都不可能發(fā)生井噴，但就是由于思想上無警覺和行動(dòng)上沒準(zhǔn)備才導(dǎo)致了井噴。 （ 3） 打開油氣層時(shí)準(zhǔn)備不夠造成的井噴，如中原油田某井 ，本來在打開油氣層前就應(yīng)該將鉆井液密度調(diào)整到設(shè)計(jì)要求，但是當(dāng)鉆開油氣層時(shí)卻發(fā)現(xiàn)鉆井液密度沒有達(dá)到要求，嚴(yán)重偏低，造成井噴。 （ 4） 防噴器地原因造成的井噴，主要是指防噴器本來就是常備不用而又經(jīng)常處于應(yīng)急狀態(tài)的設(shè)備，儲(chǔ)能器必須經(jīng)常保持工作壓力，但經(jīng)常有些井把它們當(dāng)成擺設(shè)，造成井噴。 （ 5） 井隊(duì)人員井控防噴意識(shí)太差，造成井噴。主要是指井控設(shè)備的配置不足，以及井隊(duì)人員對(duì)井控器械的使用，功能了解不清楚。防噴器的選擇不當(dāng)造成井噴。 （ 6） 違規(guī)造成的井噴，主要是指當(dāng)鉆開油氣層時(shí)，一般規(guī)定超過氣層當(dāng)量密度 — ，但四川氣田 某井就沒按此要求設(shè)計(jì)鉆井液引起井噴。 井噴事故是損失巨大的災(zāi)難性事故，常造成機(jī)毀人亡，還會(huì)造成惡劣的社會(huì)影響。這一點(diǎn)必須銘刻在心。井噴失控的危害是多方面的。 （ 1） 損壞設(shè)備。 如大慶油田的喇 83 井、杏 5 井都是因井噴失控將整套設(shè)備陷入地下，四川氣田從 1957 年到 1981 年發(fā)生的井噴著火 31 井次、燒毀鉆機(jī) 18 臺(tái)，全國(guó)從 1950 年至 1997 年，發(fā)生井噴失控井 319 口，失控后著火井 78 口，因井噴失控著火燒毀鉆機(jī)以及因井噴地層塌陷埋掉鉆機(jī)共 59 臺(tái)。造成的損失是相當(dāng)驚人的。 （ 2） 死亡人員。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。 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(jì)損失 6432 萬元人民幣，教訓(xùn)是非常慘痛的。 （ 3） 浪費(fèi)油氣資源。無控制的井噴，不僅噴出大量的油氣，而且對(duì)油氣藏能量的損失是難以計(jì)算的，可以說是對(duì)油氣藏的災(zāi)難性破環(huán)。僅四川合 4 井等 8 口井的統(tǒng)計(jì)，因井噴放空天然氣為儲(chǔ)量的 11%，損失驚人。 （ 4） 污染環(huán)境。噴出的油氣隨風(fēng)飄揚(yáng)，對(duì)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(jì)（論文） 23 出物含有硫化氫的時(shí)候，繞的四鄰不安，人心惶惶，影響極壞。 （ 5） 污染油氣層。據(jù)四川管理局多年對(duì)多口井的資料分析，凡是鉆井液噴空后壓井或反復(fù)測(cè)試后壓井，都會(huì)對(duì)產(chǎn)層造成嚴(yán)重傷害，其產(chǎn)量下將 30%