【正文】 （ 5） 污染油氣層。 （ 4） 污染環(huán)境。無(wú)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(shuō)是對(duì)油氣藏的災(zāi)難性破環(huán)。 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(wàn)元人民幣，教訓(xùn)是非常慘痛的。 （ 2） 死亡人員。 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)。井噴失控的危害是多方面的。 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。防噴器的選擇不當(dāng)造成井噴。 （ 5） 井隊(duì)人員井控防噴意識(shí)太差，造成井噴。 （ 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(lái)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。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。 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。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。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)。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。其中， 鉆臺(tái)上為最重要的事故發(fā)生地點(diǎn)。 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。 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)。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)。 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。 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。 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。就事故死亡人數(shù)按事故發(fā)生的原因分類。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。 ① 事故類別分布。 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)。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。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。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)。 （ 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。 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 。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。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。 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。 （ 5） 減震器失效 減震器主要是用來(lái)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。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。 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。 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。 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。 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 。 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。 （ 10） 井噴 失控，主要是指井噴失控后對(duì)作業(yè)人員造成的傷害。 （ 8） 高處墜落，主要是指在高空作業(yè)時(shí)高處落地引起的傷害事故。 （ 6） 起重傷害，指在進(jìn)行其中作業(yè)過程中引起的傷害事故。 （ 4） 物體打擊，指落物、撞擊、砸傷等傷害事故。 （ 2） 中毒、窒息傷害， 主要是指在鉆井作業(yè)過程中，井底的硫化氫氣體溢流出井口引起的中毒、窒息傷害，同時(shí)鉆井液 的添加劑也可以導(dǎo)致中毒、窒息傷害。 常見 鉆井事故 分為傷害事故和生產(chǎn)事故。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。鉆井時(shí)可能會(huì)遇到井下地層、壓力、溫度的各種變化，而這些變化的地下信息，往往在鉆井時(shí)尚未掌握，這樣，在鉆到復(fù)雜地層時(shí)，就可能發(fā)生鉆井事故，這是鉆井發(fā)生事故的客觀因素。 然欠平衡鉆井作業(yè)又是個(gè)高風(fēng)險(xiǎn)、多事故的作業(yè)過程，因此我們有必要對(duì)作業(yè)過程中的事故進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，找出事故發(fā)生的西安石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 危險(xiǎn)源并且采取相應(yīng)的安全措施，把事故消滅在萌芽狀態(tài)。鉆井技術(shù)和井控技術(shù)的進(jìn)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(jì)的手段，尤其是針對(duì)油氣田開發(fā)后期的低壓低椮油藏。 欠平衡鉆井技術(shù)的未來(lái) 在未來(lái)鉆井技術(shù)發(fā)展中，欠平衡鉆井技術(shù)將同水平井、分支井、連續(xù)管 鉆井一樣，成為一種趨勢(shì)，而它們之間的結(jié)合應(yīng)用是經(jīng)濟(jì)有效開發(fā)新老油藏的發(fā)展方向。節(jié)流閥應(yīng)設(shè)置閥位開度指示器。 （ 3）節(jié)流 /壓井管匯應(yīng)配備相同級(jí)別的壓力表，并通過截止閥和管匯相 連。 （ 1）節(jié)流管匯和壓井管匯應(yīng)符合 SY/T 532392 的規(guī)定。 （ 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。 —— 大于 35MPa 時(shí) ， 選擇 35MPa 的旋轉(zhuǎn)控制頭或旋轉(zhuǎn)防噴器。 ①旋轉(zhuǎn)控制頭或旋轉(zhuǎn)防噴器安裝在防噴器組合上，是欠平衡鉆井的必需設(shè)備。 （ 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(jí)的組合形式序號(hào) 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(jì)（論文） 14 選擇。 1． 井口及井控裝置 （ 1）井 口裝置配套按 SY/T 596494執(zhí)行。 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。綜合考慮儲(chǔ)層、流體作業(yè)等方面的因素，主要包括鉆井液基 液與產(chǎn)出或注入流體之間的配伍性、鉆井液基液與儲(chǔ)層巖石之間的配伍性以及儲(chǔ)層巖石的濕潤(rùn)性等。 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(shí)現(xiàn)欠平衡鉆井的關(guān)鍵技術(shù)，是實(shí)施欠平衡鉆井的一項(xiàng)重要內(nèi)容。 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。 6）電氣傷害， 欠平衡鉆井所用的設(shè)備 多，包括很多電機(jī)組和電氣設(shè)備，容易造成電氣傷害。 5）機(jī)械傷害，原因 1， 欠平衡鉆井所用的設(shè)備多，工藝復(fù)雜，在地面上 有很多大型設(shè)備，容易造成機(jī)械傷害。 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。 2） 溢流井噴的識(shí)別問題 ， 在鉆井過程中允許地層流體進(jìn)入井眼，伴隨著如何識(shí)別溢流異常的情況的復(fù)雜了，同時(shí)識(shí)別井噴失控的困難也增加了 。做出完善的、可操作性強(qiáng)的欠平衡鉆井工程設(shè)計(jì)等。 ，設(shè)計(jì)好操作程序，并對(duì)施工人員進(jìn)行必要的培訓(xùn)。 。 ，確定合適的鉆井液方案。選擇合理的完井方案。 ，封固欠平衡鉆進(jìn)井段以上的不穩(wěn)固地層 ； 確定合理的欠壓值 。 。 三、欠平衡鉆井所需的儲(chǔ)層特性 ①巖石特性 ： 如滲透率、孔隙度、裂縫溶洞分布、巖石密度和硬度、厚度等 ； ②儲(chǔ)層性質(zhì) ： 如壓力分布、壓力衰減、儲(chǔ)層流體等 ； ③井眼穩(wěn)定性 ： 如敏感性破壞～化學(xué)原理 (井下壓差、暴露時(shí)間 )； ④施工可控因素 ： 井 斜、方位、鉆井液性能、巖石與流體間的相互作用、鉆具震動(dòng)等。 ⑤含大量硫化氫和二氧化碳?xì)怏w的產(chǎn)層 。對(duì)于常規(guī)地層，如滲透率低于 ??? ㎡的均勻晶間地層以及具有較低的巖石 —— 流體和流體 —— 流體敏感性的地層，設(shè)計(jì)合理的過平衡作業(yè)與價(jià)格較高、風(fēng)險(xiǎn)較大的欠平衡作業(yè)相比，效果可能更好。具有不同壓力的多個(gè)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。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。 一、實(shí)施欠平衡壓力鉆井的地層 ①高滲并膠結(jié)良好的結(jié)晶砂巖地層和碳酸巖地層 ； ②高滲膠結(jié)較差的砂巖地層 ； ③微裂縫地層 ； ④枯竭油氣層 ； ⑤對(duì)水基鉆井液敏感成分含量過高的地層 ； ⑥與鉆井液濾液嚴(yán)重不相容的地層 ； ⑦低束縛水或低含油飽和度的脫水地層。 隨著技術(shù)和工藝的發(fā)展和進(jìn)步，這些問 題將會(huì)逐步得到解決，所造成的負(fù)面影響 也會(huì)逐步減少。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(shí)，鉆井液濾液和有害固相就會(huì)乘機(jī)侵入。 如采用空氣鉆井，可能引起井下爆炸、起火和鉆具腐蝕。完井時(shí)要采用強(qiáng)行起下鉆設(shè)備等。如果采用鉆井液中注入氮?dú)獾姆绞?，特別是在邊遠(yuǎn)地區(qū)采用現(xiàn)場(chǎng)制氮方式時(shí)，制氮設(shè)備的費(fèi)用較高 。 主要原因有 :設(shè)備增多，井場(chǎng)占地面積增大 。 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。 （ 8） 可以及時(shí)對(duì)地層進(jìn)行較為準(zhǔn)確的評(píng)價(jià) 西安石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 欠平衡 鉆井期間，可以綜合從井眼返出的地層流體等信息及時(shí)評(píng)價(jià)產(chǎn)層的生產(chǎn)能力或地層特性。 （ 7） 可以在鉆井過程中生產(chǎn)油氣 由于欠平衡鉆井是有控制地制造溢流，油氣可有控制地從井內(nèi)返出到地面 ，經(jīng)分離、處理后，可以作為鉆井過程中的副產(chǎn)品加以利用或出售，從而補(bǔ)償欠平衡作業(yè)的輔助費(fèi)用。而采用欠平衡鉆井技術(shù)進(jìn)尺 196m，穿過了 13 個(gè)裂縫發(fā)育段，用時(shí)僅 16d 加上水平井段的定向井技術(shù)服務(wù)費(fèi)用，平均每米鉆井成本也僅為 萬(wàn)元。 8 個(gè)多月的鉆井費(fèi)用達(dá) 980 萬(wàn)元， 井段平均每米鉆井成本 萬(wàn)元。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。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在加拿大采用欠平衡鉆井比普通鉆井速度提高 2～ 6 倍。 （ 3） 增加了防噴能力，降低了井噴失控的風(fēng)險(xiǎn) 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(jìn)行的，從而降低了井噴失控的風(fēng)險(xiǎn)。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