【正文】 影響負(fù)壓值大小的因素：①單位負(fù)壓值下的產(chǎn)油、氣量（可由己產(chǎn)生井求得）；②設(shè)計的隨鉆產(chǎn)油、氣量；③負(fù)壓井段不同壓力體系的地層壓力；④水平井井段的長度；⑤井口設(shè)備的除氣、液能力；⑥井口防噴設(shè)備的額定工作壓力；⑦井眼穩(wěn)。 負(fù)壓差確定因素及分析 負(fù)壓差是指井底壓力與底層壓力之差，其設(shè)計值的準(zhǔn)確與否直接關(guān)系到能否安全、快速鉆進。欠平衡鉆井中鉆井液密度的設(shè)計以地層空隙壓力的預(yù)測技術(shù)為前提，預(yù)測的精確程度直接關(guān)系到鉆井液密度設(shè)計及鉆井作業(yè)的成敗。3 鉆井液密度確定鉆井液密度的計算應(yīng)該在井口回壓為零、正常鉆進過程中負(fù)壓值達到設(shè)計值的情況下進行，鉆井液密度的計算式，見公式517. （417）PF井底負(fù)壓值。因此，可按式（516）計算層流時鉆井液的環(huán)空壓耗。常規(guī)過平衡及近平衡鉆井現(xiàn)場泵排量是按噴射鉆井最大鉆頭水功率或沖擊力原則進行設(shè)計，鉆井液循環(huán)足以達到紊流狀態(tài)。地層空隙壓力確定之后，應(yīng)根據(jù)已確定的負(fù)壓差進行鉆井液密度的計算。油藏地質(zhì)工程提供的地層空隙壓力主要是試油靜壓、鉆桿測試壓力及RFT(MFT）測試壓力，所鉆井的壓力可根據(jù)油層深度校正。36井底負(fù)壓差設(shè)計值預(yù)測地層壓力設(shè)計環(huán)空壓耗值合理鉆井密度窗口值 圖41 欠平衡鉆井液密度窗口設(shè)計流程鉆井液密度的計算過程是：選確定地層空隙壓力、環(huán)空壓耗，然后求出鉆井液密度。 （413）式中 —天然氣上升速度，m/h； Pm—關(guān)井一小時后的套壓，； Pt—初始關(guān)井套壓，； Gm—氣柱上面鉆井液液柱壓力梯度，/m； 井下外溢時嚴(yán)重氣侵的鉆井液液柱高度，m； 井下積聚的嚴(yán)重氣侵的鉆井液液柱高度，m； 氣柱上面未氣侵鉆井液液柱高度，m； 未氣侵鉆井液密度g/cm3； 積聚氣氣侵鉆井液液柱開始外溢所需時間，h。根據(jù)現(xiàn)場實際，綜合分析各種參數(shù)的變化情況，才能確定是否有地層流體侵入井內(nèi)，及時制定相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案。只要在鉆進過程中注意觀察分析，在這種情況出現(xiàn)之前，是可以做好應(yīng)急準(zhǔn)備的。在確保欠平衡鉆進的同時，應(yīng)密切注意立壓、套壓的變化，及時做好應(yīng)急準(zhǔn)備工作。應(yīng)密切注意套壓的變化，在確保欠平衡鉆進的同時，及時做好應(yīng)急的準(zhǔn)備工作。（2） 鉆井液入口密度和出口密度插值法在正常情況下，如果沒有油氣侵入井內(nèi)，由于環(huán)空中的鉆屑，出口密度應(yīng)大于入口密度；如果有氣體侵入井內(nèi)，出口密度應(yīng)小于入口密度，說明地層氣體已經(jīng)侵入井內(nèi)。 （3）只要采取有效的除氣措施，保證如鉆井液性能不變，就可以有效控制井噴。 （1）氣體以氣泡形式存在鉆井液后，環(huán)空氣侵鉆井液密度是不等的，隨井深自下而上變小。氣侵后，井內(nèi)鉆井液密度，見公式（511）。在井底開始侵入時受的壓力較大，氣泡體積很小，對鉆井液的密度影響也很小。 2）天然氣侵入井內(nèi)后對鉆井液液柱壓力和環(huán)空密度的影響 天然氣侵入鉆井液后，常以微小的氣泡形式混合在鉆井液中。當(dāng)在欠平衡狀態(tài)下鉆井時，氣體以氣態(tài)或溶解狀態(tài)大量侵入井內(nèi)。 （2）氣體定律 式中、—原始絕對壓力、體積、溫度； —在、情況下的壓力系數(shù)變化量； 、 、——其他條件下的相應(yīng)值。它是一種無色氣體，加壓將為變成液體和固體。它是一種無色、低密度、有臭味的氣體，,，沸點為60℃，燃燒生成藍色火焰，產(chǎn)生水和二氧化碳，溶于水生成酸。其他還有乙烷、丙烷和一氧化碳等有毒氣體。甲烷是碳?xì)浠衔锢镒詈唵蔚奈镔|(zhì)，是有機物的母體，它是天然氣最主要的成分，約占80%97%，甲烷無色、無味，大約是空氣的一半。①碳?xì)浠衔铩? 氣侵后環(huán)空鉆井液密度及壓力分布規(guī)律 1）氣體定律 （1）氣體的類型。考慮到這種鉆井液的流動可能是層流，也可能是紊流，則抽吸或激動壓力：式中PV—塑性粘度， n—冪律模式的流性指數(shù)，無因次； k—冪律模式的稠度系數(shù)； R300,R600—旋轉(zhuǎn)粘度度300,600r/min時的讀數(shù)； —最大環(huán)空流速，m/s； —鉆柱外徑，mm； —井徑，mm； —鉆柱平均提升速度，m/s； Q—因起鉆引起的；流量，L/s；32 L—鉆柱長度，m； —鉆井液密度，g/cm3； —層流時的環(huán)空壓力損失。如果鉆柱下端開口，則認(rèn)為鉆井液在鉆柱內(nèi)外向下流動時流動時流速相同。激動壓力使井下壓力加大，大的井下壓力可能壓破套管鞋處裸露地層，因為一般情況下套管鞋處裸露地層的破裂壓力最低。抽吸壓力作用于鉆柱下端以下直到井底，它使井底壓力減小。激動壓力產(chǎn)生于下鉆和下套管時，因為鉆頭下行，擠出該處的鉆井液，鉆井液流動受到的阻力，便是激動壓力，其結(jié)果是增大有效井底壓力。 （58） 欠平衡鉆井抽吸壓力、激動壓力估計抽吸壓力發(fā)生在井內(nèi)起鉆時，鉆柱下端因上升而空出來的井眼空間，以及鉆井液因粘滯性附于鉆柱上，隨鉆柱上升而空出來的空間將由其上面的鉆井填充，引起鉆井液向下流動，這部分鉆井液在流動時受有流動阻力，其結(jié)果是降低有效的井內(nèi)壓力。根據(jù)鉆井條件不變的假定，自然壓差亦應(yīng)保持不變，但在鉆井過程中，因經(jīng)常調(diào)整鉆井液密度，不能保證壓差不變，而且壓差也是一個影響機械鉆速比較重要的參數(shù)。30 由于式一般小于1，所以在d中，R增大，則d減小。見公式45。2）鉆中地層壓力預(yù)測d的指數(shù)法簡述d（d0）指數(shù)法是利用泥頁巖的壓實規(guī)律及欠壓實地層機械鉆速增大的特性和壓差影響機械鉆速原理，同時考慮了鉆井參數(shù)對機械鉆速的影響來監(jiān)測地層壓力。 將代入式t=（1—）+tf1，整理后可得正常壓實趨勢傳播時間的數(shù)學(xué)模式，見公式（54）。表41 普通基巖和孔隙流體的傳播時間基巖及空隙流體傳播時間，υs/m基巖及空隙流體傳播時間，υs/m基巖及空隙流體傳播時間，υs/m白云巖144石英184含鹽100000mg/L682方解石151頁巖203548含鹽200000mg/L620石灰?guī)r157鹽220油787硬石膏164砂巖174194甲烷2054*花崗巖164水，蒸餾水715空氣2986*石膏174 *約101kPa，16℃因為流體中傳播時間較固體中長，故實測的巖石中的傳播時間隨孔隙度的增加而29增長。對于探井，便只有依靠地震資料。對這種初步估算的地層壓力在鉆井期間及鉆達目的層后在下套管前，可用其它估算地層壓力的方法進行核實。后者需要收集當(dāng)?shù)卮罅抠Y料，總結(jié)出經(jīng)驗公式，但比較精確。地震波傳播時間、dc指數(shù)、頁巖密度、電阻率等都是地層空隙度的參數(shù)。一般反映孔隙度的參數(shù)是深度的函數(shù)。檢測異常地層壓力的原理是依據(jù)壓實理論：隨深度的增加，壓實程度增加，空隙減小。 Pa——環(huán)空壓耗。欠平衡鉆井過程中，井底壓力關(guān)系，見公式51,52。所有作用在環(huán)形空間的壓力總和就是井底壓力。這個環(huán)形空間壓力，即循環(huán)鉆井液時的環(huán)空流動阻力，通常較小。 4）因為欠平衡鉆井伴隨有溢流現(xiàn)象，因此，憑常規(guī)的經(jīng)驗很難判斷出溢流異常，進而增加了判斷溢流異常的困難，給欠平衡鉆井的井控問題帶來復(fù)雜性。 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)下運行的，容易產(chǎn)生復(fù)雜問題，同時節(jié)流管匯等設(shè)備也比其他鉆井設(shè)備復(fù)雜，造成欠平衡鉆井的井控問題特殊性。目前的井控技術(shù)已從單純的防噴發(fā)展成為保護油氣層、防止破壞資源、防止環(huán)境污染，已成為高速低成本鉆井技術(shù)的重要組成部分和實施欠平衡鉆井的重要保證，由于欠平衡鉆井井底需要負(fù)壓，伴隨有地層流體進入井筒，因此欠平衡鉆井的井控具有特殊性。本章主要介紹了欠平衡鉆井的常見傷害事故和常見生產(chǎn)事故，欠平衡鉆井的一般事故統(tǒng)計，井噴事故的統(tǒng)計，以及井噴事故的致因分析，從本章內(nèi)容我們可以看到欠平衡鉆井作業(yè)過程中是個極易發(fā)生事故的工藝，而且發(fā)生事故帶來的損失是巨大的，因此找出事故發(fā)生的危險因素，消滅它或控制它，做到防患于未然，即對欠平衡作業(yè)過程中的危險源辨識是非常必要的。4)在環(huán)境方面，主要是指不良環(huán)境對作業(yè)人員造成不良的心理影響。具體包括（1）空井時間長，沒人觀察井口環(huán)境方面。（2）井口設(shè)備的安裝及25試壓不符合《石油與天然氣鉆井井控技術(shù)規(guī)定》的要求。2） 在機方面，主要是指井口防噴器的安裝和調(diào)試不合格以及防噴器性能的穩(wěn)定程度。（8）鉆遇漏失地層段發(fā)生井漏未能及時處理或處理不當(dāng)。（6）對淺氣層的危害缺乏足夠的認(rèn)識。（4）發(fā)現(xiàn)溢流異常后處理不當(dāng)。（2）起鉆不灌鉆井液或沒有灌滿。起下時抽汲壓力過大，形成促噴條件，停泵時環(huán)空壓耗的消失使井內(nèi)壓力失去平衡所致。鉆井液液柱高低的沒有準(zhǔn)確把握，發(fā)生井漏后不能及時處理所致。 欠平衡鉆井井噴事故致因分析 1）在人的方面，主要是職工無井控知識、井控意思不強，對井噴的危害認(rèn)識不夠，職工缺乏必要的技能培訓(xùn)和安全知識方面的培訓(xùn)，當(dāng)出現(xiàn)異常情況的時候不能及時處理，思想麻痹。 （9）打亂正常的生產(chǎn)秩序。 （8）造成大量資金損失。 （7）報廢井。 （6）污染油氣層。 （5）污染環(huán)境。不僅噴出大量的油氣，而且對油氣藏能量的24 （4）損失是難以計算的，可以說是對油氣藏的災(zāi)難性破壞。（3） 浪費油氣資源。這類事在四川、華北、勝利、中原等各個油田都發(fā)生過，僅四川局的32111鉆井隊在1966年的一次井噴事故中就死亡6人。造成的損失是相當(dāng)驚人的。（1） 損壞設(shè)備。這一點必須銘刻在心。（6）違規(guī)造成的井噴，主要是指當(dāng)鉆開油氣層時，／c㎡，但四川氣田某井就沒按此要求設(shè)計鉆井液引起井噴。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。(4)防噴器的原因造成的井噴，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，儲能器必須常保持工作壓力，但經(jīng)常有些井把它們當(dāng)成擺設(shè)，造成井噴。(2)思想上沒察覺，行動上沒準(zhǔn)備，如勝利油田ZH11井，此井本身地層壓力不，只要按時灌鉆井液或清水，都不可能發(fā)生井噴，但就是由于思想上無警覺和行動上沒準(zhǔn)備才導(dǎo)致了井噴。23 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。值得注意的是，內(nèi)、外鉗工的死亡有許多是司鉆、副司鉆的錯誤操作造成的。吊物繩索方面出現(xiàn)問題多的原因，在于所用的繩索強度不夠，結(jié)法不對，或者用法不對。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。其中，鉆臺上為最重要的事故發(fā)生地點。 表34 事故發(fā)生地點分布 地點死亡人數(shù)所占比例%地點死亡人數(shù)所占比例%鉆臺上37循環(huán)罐區(qū)2鉆臺下2水泵房2機房5井架5泵房8場地15發(fā)電機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)地點是在鉆臺上；在場地上發(fā)生的事故居第二位；在泵房發(fā)生的事故居第三位。對此，鉆井隊?wèi)?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)。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。③發(fā)生事故作業(yè)種類分布。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、保險裝置的突出問題，要注意加強設(shè)備的檢修與維護保養(yǎng)，使之處于良好的運行狀態(tài)。表32 事故原因分布事故原因死亡人數(shù)所占比例%無安全、保險裝置1防護、保險等裝置缺乏或有缺陷20設(shè)備、工具、附件有缺陷18個人防護用品缺乏或有缺陷7光線不足或通風(fēng)不良1無規(guī)程或制度不健全1勞動組織部合理2對現(xiàn)場缺乏檢查或知道有錯誤4設(shè)計有缺陷1不懂規(guī)程與技術(shù)知識2違反操作規(guī)程或勞動紀(jì)律21見表32，由于違章作業(yè)（違反操作規(guī)程或勞動紀(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)則制度，嚴(yán)肅勞動紀(jì)律，是搞好鉆井作業(yè)系統(tǒng)安全生產(chǎn)的關(guān)鍵所在。20②事故原因分布。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22420108814772242010891478100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。統(tǒng)計內(nèi)容包括：（1）事故類別分布統(tǒng)計；（2）事故原因分布統(tǒng)計；（3）發(fā)生事故時作業(yè)種類分布統(tǒng)計；（4）事故發(fā)生地點分布統(tǒng)計；（5）死者崗位分布統(tǒng)計?？傊还苁蔷畤娺€是井漏都會造成巨大的經(jīng)濟損失，會使井下情況更復(fù)雜，形成惡性事故，導(dǎo)致井的報廢，最終導(dǎo)致資源的浪費。（10） 地層傷害 19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)生井漏事故的時候，鉆井液進入地層，污染了地層流體，破壞了地層流體的滲透性，造成鉆井液