井喷事故是如何引发的(井喷事故的处理)
井喷事故是如何引发的(井喷事故的处理)(5)关节流阀,试关井。但井口压力不能超过允许的最高压力,否则,要控制压力放喷。(4)关防喷器。如果装有多效能防喷器的话,应先关多效能防喷器,后关管子闸板防喷器。(1)发出信号,通知钻台和泵房。(2)停钻,上提方钻杆,调整好钻杆包封位置,避开接头,此时钻具不应坐在转盘上。(3)停泵,同时适当打开节流阀。
本文主要内容:
(一)正确的关井方式
(二)压井数据计算
(三)选择压井方法
(四)压井过程中异常情况的检测与处理
(五)井控中容易出现的错误操作
(六)失控井喷的处理
一、正确的关井方式
关井有“硬关井”和“软关井”两种方式。
所谓“硬关井”就是在发生溢流或井喷之后,在防喷器和四通的旁侧通道全部关闭的情况下关闭防喷器。由于液流通道的突然关闭,使液流速度急剧变化,将会引起系统中液体动量的迅速变化,其动能几乎全部转化为压力能,产生液击现象,使井口装置、套管和地层所承受的压力急剧增加,有可能超出允许压力,导致发生其它问题。
所谓“软关井”就是在发生溢流或井喷时,在节流阀通道开启而其他旁侧通道关闭的情况下关闭防喷器,然后再关节流阀。这样做可以避免硬关井容易产生的液击现象,所以现在多采用软关井方式。
(1)发出信号,通知钻台和泵房。
(2)停钻,上提方钻杆,调整好钻杆包封位置,避开接头,此时钻具不应坐在转盘上。
(3)停泵,同时适当打开节流阀。
(4)关防喷器。如果装有多效能防喷器的话,应先关多效能防喷器,后关管子闸板防喷器。
(5)关节流阀,试关井。但井口压力不能超过允许的最高压力,否则,要控制压力放喷。
(6)打开多效能防喷器。
(7)观察记录立管压力,套管压力和钻井液地钻井液增量。
(8)向有关人员和机构汇报,研究压井措施。
02在起下钻杆时发生溢流(1)发出信号,通知钻台和二层台。
(2)抢接回压阀(或投钻具止回阀),如条件允许作业时,不管是起钻过程还是下钻过程都应立即强行下钻,下入的钻具越多越好。如条件不允许作业时,应立即停止起下钻作业。同时适当打开节流阀。
(3)关防喷器。如果装有多效能防喷器的话,应先关多效能防喷器,后关管子闸板防喷器。
(4)关节流阀,试关井。井口压力不许超过允许的最高压力,否则,要控制压力放喷。
(5)打开多效能防喷器。
(6)观察记录套管压力和钻井液地钻井液增量。
(7)向有关人员和机构汇报,研究压井措施。
03在起下钻挺时发生溢流(1)发出信号,通知钻台和二层台。
(2)抢接带回压阀的钻杆。在有可能下钻时,应立即强行下钻,争取多下。如无可能下钻时,应立即停止作业,同时适当打开节流阀。
(3)关防喷器。如果装有多效能防喷器的话,应先关多效能防喷器,后关管子闸板防喷器。
(4)关节流阀,试关井。井口压力不能超过允许压力,否则,只好控制压力放喷。但是要注意,如井内压力较大,可能顶着钻柱上行,直至钻杆接头接触防喷器心子时为止,如果接有方钻杆的话,要防止水龙头脱钩,上提方钻杆时,大钩不能吃力,要防止提坏井口设备。最好是首先提起钻柱,将钻杆接头置于防喷器心子以下0.3m左右,再关节流阀。
(5)打开多效能防喷器。
(6)观察记录套管压力和钻井液增量。
(7)向有关人员和机构汇报,研究压井措施。
04空井时发生溢流(1)发出信号,通知当班人员。
(2)在有条件下钻时,应立即组织强行下钻,但不要下钻头和钻挺,争取多下。如无条件下钻,应立即准备关井,此时应适当打开节流阀。
(3)关防喷器。如果装有多效能防喷器的话,应先关多效能防喷器,后关全封闸板防喷器。
(4)关节流阀,试关井。井口压力不许超过允许压力,否则,只好控制压力放喷。
(5)打开多效能防喷器。
(6)观察记录套管压力和钻井液地钻井液增量。
(7)向有关人员和机构汇报,研究压井措施。
如果井口有电缆,虽然发生溢流,但并没有立刻发生井喷的危险,应争取把电线起出。如果有立刻井喷的危险,不得不关井的话,只能关多效能防喷器,不能关全封闸板防喷器。如果多效能防喷器失效了,而必须关全封闸板防喷器的话,应果断地切断电缆,然后再关井。
关井后,套管压力会继续上升,因为侵入钻井液中的气体,会形成气柱,由于密度差的影响,会滑脱上移。如果是在开井的情况下,气体在上移过程中,压力下降,体积膨胀。但在关井后,环空容积限定,气体无法膨胀,便保持井底压力上升。当气柱上升至井口时,井底压力几乎增加一倍,这有可能超过地层破裂压力、套管抗张力或井控装置试验压力中的最薄弱者,所以当井口压力接近允许压力时,必须打开节流阀降压,当然,这样做会降低环空液柱压力,增加压井的难度。
二、压井数据计算
1、计算井底压力
2、计算压井时的钻井液密度
3、计算压井循环时的立管总压力
4、计算需要的高密度钻井液量
5、计算加重剂用量
6、计算注入高密度钻井液的时间
7、计算最大允许关井套压
三、压井方法
发现溢流关井后有三种情况:
第一,立管压力和套管压力均为零,说明井内液柱压力能够平衡地层压力,钻井液受油气侵污染不严重,采用开井循环,除气撇油的办法,或者放走部分被污染钻井液的办法,即可消除溢流。
第二,立管压力为零而套管压力不为零,说明钻井液液柱压力能够平衡地层压力,只是环空的钻井液受污染较严重。这时必须关防喷器,通过节流阀循环,控制立管压力不变,排除环空受污染的钻井液。一定要注意,不能把受污染的钻井液再泵入井内。循环一周后,停泵,关井,立压和套压应均为零。此时,应将钻井液密度适当提高一点,使井底压力稍大于地层压力,然后恢复正常作业。
第三,关井时立管压力和套管压力均不为零,说明地层压力大于井内的钻井液液柱压力,在这种情况下,必须提高钻井液密度压井。
常用压井法:
一步到位压井法
两步到位压井法
边循环边加重压井法
反循环压井法
特殊情况下的压井方法
01一步到位压井法在发现溢流之后,迅速关井,计算各种压井数据,配制压井钻井液,在一个循环周内完成压井工作。
02两步到位压井法第一步即第一个循环周内用原浆循环,排除井内受污染的钻井液;
第二步即第二个循环周内用高密度钻井液循环压井。
03边循环边加重压井法凡是有可靠的井控装置的井,不提倡用这种方法压井。只有在下列情况下,才被迫用这种方法压井。
(1)未安装井控装置。
(2)虽然安装了井控装置,但表层套管下得太少,不敢关井,只能导流放喷。
(3)虽然安装了井控装置,也有足够的套管深度,但由于检查不周或操作失误,控制失灵。
在这种情况下,不知道地层压力,不可能计算各种压井数据,只有参考邻近井邻近地区的资料,再加上以往的工作经验,制定压井方案,首要的任务是制止井喷,至于其他的事,留待压井以后再考虑。
这种压井方法,需要具备以下条件。
①储备井筒容积两倍以上的高密度钻井液,高密度钻井液密度按地区已知的最高钻井液密度确定,至少要比原浆密度高出 0.3 g/立方厘米以上。
②储备足够的加重材料,能临时将井浆密度提高0.3 g/立方厘米以上。
③准备压井设备,最理想的压井排量应大于地层溢流量。
如果只是溢流,而未发展到井喷,可一边循环一边加重钻井液,一边撇油除气。钻井液加重速度依油气活跃程度而定,每一循环周,至少要提高密度0.10~0.13 g/立方厘米以上。
如果已经发展为井喷,而又无法关井,在能导流的情况下,尽量导流放喷,保持一个良好的工作环境。并积极地准备压井设备和器材,一旦条件成熟,立即组织压井,要一气呵成,中间不能停顿。
要知道,从井喷到压井的时间越短越好,在无阻敞喷的情况下,一些松软地层由于环空压力降低,泥饼又遭到破坏,很容易发生坍塌。一旦发生坍塌,虽然可以自然停喷,但钻具理死,以后的事故不好处理。
井喷时,井筒附近的地层压力要迅速下降,形成一个压力漏斗,并且逐步向外扩展。在压井的时候,虽然排量不如溢流量大,但此时井底附近的地层压力也比初喷时的压力小得多,当高密度钻井液经钻头上返时,依然可以建立起液柱压力来控制喷势,待地层压力恢复到原来的压力值时,环空已经完全充满了高密度钻井液,可以制服井喷。
这种压井方法的根本缺点:
- 高密度钻井液密度低了,制服不了井喷;
- 高密度钻井液密度高了,有可能发生井漏。
- 但漏则不喷,喷则不漏,首要任务是制服井喷。
高密度钻井液上返的过程是高密度钻井液与低密度钻井液及高密度钻井液与溢流物的混合过程,因此不要企图在一个循环周内把井压稳,返出的钻井液要回收再用。
04反循环法压井反循环法压井就是在关井的条件下,从压井管线向环空注入钻井液,迫使地层流体从钻柱内返出。排出溢流的时间大约为正循环法的三分之一至五分之一。
反循环法压井必须具备如下条件:
①钻柱在套管内,或裸眼井段很少;
②要有完善的井口装置;
③要有清洁的工作液。
井下作业经常用这种方法,但对钻井来说,最好不用这种方法,这是因为:
①岩屑可能堵塞钻头水眼,造成循环失灵;
②整个循环系统的压耗都加在环形空间,可能会超过井口允许压力,也可能会引起地层破裂而发生漏失。
(1)起下钻中途发生溢流或井喷时的压井;
停泵后减少了一个环空压耗,起钻时又增加了一个抽吸力量,如果灌钻井液再不及时,很容易发生溢流或井喷。由于钻具不在井底,给处理工作带来了许多困难,应根据不同情况予以对待。
①起钻时发现灌不进钻井液或灌入量小于起出的钻具体积,但尚未发生井涌,应立即下钻到底,用原浆循环,将侵入井内的地层溢流物排出,并处理和适当加重钻井液,然后起钻。
②强行下钻压井。如在起下钻中途发生井涌,应立即在钻具上接回压阀,强行下钻。如井涌未加剧,可一直下钻到井底,控制一定的回压,排出溢流物,并适当调整钻井液,循环稳定后再起钻。
③起下钻中途在关井位置压井。在起下钻过程发生井涌,不具备强行下钻的条件时,应立即关井并准备在原地压井。
(2)空井时的压井;
空井是指井内无钻具或只有少量钻具,但在发生井涌时能借助井控装置实现关井。这种情况大多是由于起钻抽吸、未灌钻井液、或电测时间太长钻井液长期静止而被油气侵所致。
空井压井较正常情况下的压井困难得多,因为它不能用关井立管压力准确求出地层压力,不能进行井底循环有效排出溢流,不能较快的形成井内液柱压力以平衡地层压力。空井情况下发生溢流或井涌,如不及时关井或关井后处理不当,容易将井内钻井液喷光,使压井工作更加困难。
(3)井内钻井液喷空时的压井;
气井井喷后,若处理不当,可能使井内钻井液喷空。在这种情况下,由于井内没有钻井液液柱压力,仅靠井口允许最大压力很难平衡产层压力,而且产层压力也不清楚,给施工造成许多困难。
钻井液喷完后,只能用关井平稳后的井口压力加气柱压力来计算地层压力。如果无条件关井,只能用邻井压力资料进行推算,然后,依据地层压力来确定压井钻井液密度。
如果井内有钻具而又不能完全关井,可控制一定的井口回压,将压井钻井液替入井中,随着浓柱的增高,到达某一井深时,井口回压与液柱压力之和足以平衡地层压力。
(4)喷漏并存的压井。
在一个裸眼井段内,在一定的压力范围内,可能有喷层和漏层同时存在,压力稍小则喷,压力稍大则漏,根据又喷又漏产生的不同原因,其表现形式可分为上喷下漏、下喷上漏、同层又喷又漏。
①上喷下漏的处理
这是在高压层下钻遇低压层时发生钻井液漏失,井内液柱压力降低,导致高压层发生溢流或井喷。遇到这种情况:
(a)立即停止循环,间歇定时定量反灌钻井液,以降低漏速,尽可能维持一定液面来保证井内液柱压力略大于高压层的地层压力,反灌钻井液密度应稍低于原浆密度;
(b)从钻杆内打入低密度的堵漏钻井液,当堵漏钻井液发生作用后,能建立起循环来,井喷也就不会发生了;
(c)如因没有钻井液,不能维持一定量的液面,而发生了井喷,可立刻关井,从钻杆内挤入堵漏钻井液,当堵漏钻井液发生作用后,井口压力会上升,此时可按正常程序压井。
②下喷上漏的处理
当钻遇高压地层发生溢流后,提高钻井液密度压井,而将高压层以上的地层压漏,钻井液失返。在这种情况下,虽然可能发生井下井喷,但可以起钻,应采取如下办法:
(a)若大致了解漏层位置,可起钻至漏层以上,注入堵漏钻井液堵漏;
(b)若喷漏层相距甚远,可注入超高密度钻井液于喷层以上漏层以下井段,平衡地层压力,先止喷,然后起钻至漏层位置,再堵漏;
(c)可以考虑在喷层以上注水泥塞或重晶石塞,将喷漏层隔开,先堵漏,再治喷,但这样做,危险陛很大,溢流将水泥浆顶至钻头以上,很可能造成卡钻;
(d)实在没法时,可考虑下套管固井。因为上部地层井漏,只要定时定量灌钻井液,就不怕井喷,可以起出钻具,下入套管,先打超高密度钻井液于喷漏层之间压井,然后注水泥固井。最好在喷漏层之间的套管串上带上管外封隔器,在固井碰压的同时撑开管外封隔器,保证喷层以上的封固质量。
③同层又喷又漏的处理
同层又喷又漏多发生在裂缝、孔洞发育的地层,这种地层对井底压力的变化十分敏感,井底压力稍大则漏,稍小则喷。
处理的方法是:
(a)间歇定时反灌一定数量的钻井液,维持低压头下的漏失,起钻,然后下入钻杆堵漏;
(b)遇到大溶洞,无法堵漏时,可用清水边漏边钻,或用泡沫钻井液维持平衡钻进,钻达一定深度后,下套管固井,漏层以下下筛管,漏层以上用管外封隔器封堵,使水泥浆从封隔器以上上返。
四、压井过程中异常情况的检测与处理
01在压井过程中发生井漏在压井排出溢流的过程中,裸眼井段的地层可能被压漏,此时立管压力和套管压力均要下降,已不可能用控制地面压力的方法进行压井作业,此时的处理办法是:
(1)发现小漏,可适当地减小压井然量,适当地降低压井钻井液密度,继续施工;
(2)如发现大漏,可以起钻至适当位置,再循环钻井液,如漏,再起,再试循环,一直起到能建立起循环的井深为止,调整好钻井液性能,再分段下钻循环,将井压稳;
(3)压井过程发生的井漏,基本上是下喷上漏,或者是同层先喷后漏,可按前节所述方法进行处理。
02钻具断落在压井过程中钻具断落,则循环立管总压力下降。若溢流在断点以下,则排出溢流时套压稳定不变。此时必须注入超高密度钻井液压井,使井底压力平衡地层压力。或等候溢流自动上升至断点以上,再排除溢流。若溢流在断点以上,可继续压井,排出溢流,再按关井立管压力计算压井有关数据,第二次进行压井,使断点以上液柱压力与断点以下液住压力之和略大于地层压力。
03钻具刺漏若钻具刺漏则循环立管总压力下降,压井钻井液从中途返出,形成短路循环,按原来的计划步骤压井,达不到应有的效果。在这种情况下,首先要用测定循环周的方法大致计算钻具刺漏位置,然后再按钻具断落的情况进行压井。在条件许可时也可用回压法压井,即用超高密度钻井液从环空将溢流挤回地层。
04钻头水眼堵塞(1)部分钻头水眼堵塞,泵压上升,尚能维持循环,可以降低压井排量循环,或者改用水泥车提高压力循环,力争把井压稳。
(2)正循环不可能时,可以试用反循环解堵,但要控制环空压力不能超过允许压力。
(3)如钻柱上未接回压阀,钻柱内也不外溢,可下定向炸弹至钻头,炸掉钻头水眼,或炸裂下部钻挺,或者下射孔枪在最下部钻杆上射孔,打开一条循环通路。
05节流管汇堵塞此时套压会急剧上升,可以开大节流阀冲洗,或另换一条备用支路。
五、井控作业中容易出现的错误操作
井控作业中的一些错误作法,会带来不良后果,甚至会使事故更加复杂化,应尽量避免。
01发现溢流后不及时关井,仍继续观察这样,只能使侵入井内的地层流体越来越多,溢流更加严重,特别是天然气溢流,在向上运移中,体积膨胀,会排出更多的钻井液,很容易诱发井喷。所以发现溢流,无论严重与否,都应立即关井,弄清情况以后再作处理。如果未装井控设备,应立即组织高密度钻井液压井。
02发现溢流后起钻人们担心在关井期间,钻具处于静止状态而发生粘吸卡钻,所以力图把钻头起入套管内,这样做既延误了关井时间,又因起钻时的抽吸压力而使地层流体更易侵入井内。要知道,钻柱越深,对压井越有利,起出部分钻柱,就会增加压井钻井液的密度,而且地层压力也无法求准。特别是天然气溢流,当其运移至井口而发生井喷时,来得那么突然,以致没有时间接回压阀和方钻杆,很容易造成失控井喷。
03在关井的情况下活动钻具如果有性能可靠的备用防喷器,为了防止粘卡,活动钻具是可以的。这个防喷器发生故障,还可以用另一个防喷器关井。而且只允许上下活动,不允许转动,不允许钻杆接头撞击防喷器闸板,同时要适当地控制防喷器的关井压力,在能有效关井的情况下,尽量减少钻具与防喷器胶心之间的摩阻力。
如果不具备这个条件,那就最好不要活动钻具,因为此时保护好井口装置是首要任务,是否卡钻已经是次要的问题,可以暂不考虑,因为井口装置如果发生问题,其后果不仅仅是卡钻,还会因井喷失控而导致更为严重的后果。
04起下钻中途发现溢流,仍继续起下钻工作这种情况,要具体分析,具体对待,不能一概而论。
(1)如果溢流是天然气,无论是起钻还是下钻,发现溢流就应立即关井。
(2)如果溢流是油水,发现溢流后就不一定立即关井,因为由溢流发展到井涌、井喷,有一个渐变过程,完全可以利用这段时间,争取多下入一些钻具。所以无论是起钻还是下钻,都应立即下钻,在井喷以前,下入的钻具越多越好。
(3)如果没有安装井控装置,在起下钻中途发现溢流,不管是什么性质的溢流,都应立即强行下钻,能下入多少算多少。
05关井后长时间不进行压井作业发现溢流关井后,压井工作应以最快的速度进行,不能长期关井不压井,因为可能会出现如下危险情况。
(1)天然气向上运移,井口压力升高,有可能超过井口允许压力,不得不定期泄压,放出一部分钻井液。这样又使液柱压力降低,气体更容易侵入。
(2)在长期高压关井的情况下,一旦某一部分出现刺漏,或地层憋裂冒气,势必迫使你泄压,形成无控制的畅喷,给压井工作带来极大的困难。
(3)长期关井,不活动钻具,很容易产生粘吸卡钻。如果溢流物含有硫化氢的话,还可能导致钻具氢脆折断。
06压井钻井液密度过大或过小压井钻井液密度应按计算密度再附加 0.1~0.15 g/立方厘米,因为高密度钻井液在环空上返时,不可能把被污染的钻井液顶替干净,而有一个泥浆过渡带,它的密度肯定要降低。
若压井钻井液密度低于计算密度,会使地层流体继续侵入,不仅会延长压井时间,还可能导致压井作业失败。但又不能使压井钻井液密度过高,过高的钻井液密度会形成过高的液柱压力,可能将裸眼井段的较薄弱地层压漏,使压井工作复杂化。
07敞开井口压井如果能控制井口,就必须控制井口。在畅喷的情况下不仅要消耗大量的高密度钻井液,还可能导致压井失效。而且还可能刺坏钻具,喷垮地层,使事故更加复杂化。
若没有安装井控装置,或者虽然装了井控装置,但不能控制回压(如闸板心子尺寸不对、闸板刺漏、法兰刺漏、表层套管深度太浅),此时,只能在畅喷的情况下提高钻井液密度,加大钻井液排量压井。
08所用防喷器闸板与钻具外径规范不配套这在使用复合钻具时尤其容易发生。因此在使用复合钻具时应准备好一根外径与防喷器心子相一致的钻杆及与不同钻具连接的配合接头,以便在发生溢流时接在井口。
09全封闸板或剪切闸板的控制手柄被锁这两个闸板通常是很少用到的,一旦发生误操作,其后果又是相当严重的,因此井队人员往往把它的控制手柄锁住或用绳索绑死,一旦需要时又解脱不了,贻误时机,酿成大祸。因此不能把手柄锁死或绑死,而应采取其他有效地办法,防止误操作。
10储能器的隔离阀处于关闭状态为了检修方便,设置了这个隔离阀,检修完毕,应将这个隔离阀打开。在钻井过程中,这个阀应永远处于开启位置。不幸的是曾发生过因隔离阀关闭而导致井控失效的例子。
11储能器没有打压力防喷器本来是经常处于戒备状态的设备,储能器应经常打足额定压力。但有的井队在平时储能器不打压力,待发生溢流时,仓促应战,已经丧失了最有利的井控时机。
12没有随着井口压力的升高而调节防喷器的关井压力关井后,井口压力会随着油气的上移而增高,当压力上升到某一值时,防喷器特别是多效能防喷器会发生泄漏,如不及时增加防喷器的关井压力,会导致严重的后果。因此,关井后并不等于万事大吉,要密切注意井口动态。
13在钻杆敞开下关闭环空这将迫使溢流从钻杆内喷出,使安全阀难于或不可能接上,所以在溢流发生时,应先接安全阀和方钻杆,然后,再关闭环空。
14回压阀或方钻杆接不上当井喷从钻杆内发生时,碟形回压阀或方钻杆很难接在井口,但为了制止井喷,这又是必须完成的工序,因此可以采取下列的办法:
(1)采用可以完全打开的安全阀,减少喷流的冲击力,接在井口,如果有困难,可将完全打开的安全阀,接在一根或一柱钻挺下面,利用钻挺的重量将安全阀接好,然后,关闭安全阀,卸掉钻挺,再接好方钻杆;
(2)打开高压管汇上的放空阀,抢接带下旋塞的方钻杆,这样做,可以减少喷流的冲击力,当方钻杆接好之后,再关闭放空阀。
15防喷器控制管线装反最好是不发生这种情况,但现场却经常发生这种情况,只要进行防喷器组的压力或功能试验,就不难发现。发现之后,应该把管线改正过来,或者把标志牌的指示方向改正过来。
16防喷系统工作压力不足井口控制压力不能超过防喷器额定工作压力、套管抗内压强度的80%、裸眼井段的地层破裂压力三者之中的最小者,如果事先没有进行测试,或者关井后未注意观察,使关井压力超过其中最薄弱的一项强度,将导致严重的后果。因此,关井后,必须限定一个可以承受的最高压力,并注意观察,当压力接近最高限额时,可以进行有控制的放喷。
17固井时导致井喷在钻进时往往很注意井控工作,而在固井时往往忽略了这一点,导致不可收拾的惨局,在全国发生的这类问题不少。其原因主要是:
(1)没有换用与套管尺寸相应的防喷器心子,井口失去控制;
(2)水泥浆初凝时,产生失重现象,减轻了环空压力,水泥石收缩又会产生微细裂纹,导致高压油气上窜;
(3)固井时,注入的前置液过多,减轻了环空压力,导致油气上窜;
(4)下套管时,没有按规定灌钻井液,导致回压阀压坏,诱使油气从套管内喷出。
18灌钻井液管线接在防喷器组合上灌钻井液管线不是接在防溢管上,而是接在防喷器组合上,一旦发现井喷时而关井时,油气却从灌钻井液管线喷出,因此应绝对禁止这种情况发生。
六、失控井喷的处理
失控井喷有两种现象:
一种是地下井喷,即上吐下泻或下吐上泻,这种情况比较好办,按喷漏并存的压井方法进行压井。
一种是井口装置或井控管汇失去控制,或者是根本没有井控装置,或者是地层压裂,油气流不走环空而从套管外喷出,在这种情况下就根本无法控制溢流,造成了地面失控井喷。
油井失控井喷和气井失控井喷各有其特点和复杂性。
天然气由于密度小,在钻井液中易滑脱上升,体积膨胀,井口流速大,极易爆炸燃烧,但井口周围工作环境较好,工作人员容易接近井口。油井井喷和含气量大小有关,含气量越大则喷势越凶猛,但只要有油喷出,井口周围都是油、水、气、砂和钻井液,特别是冬季,油浆堆满井场,厚度高达1m以上,工作环境十分恶劣,工作效率很难提高。
井喷失控后的处理方法和总的思路是如何控制井口和保护人员和设备,争取把损失降到最低限度。
01立即成立现场抢险组织因为井喷失控以至着火后,情况异常复杂,工作条件极其恶劣,涉及参与抢险的工种和人员较多,不是钻井队一家的力量可以处理的,需要上级主管领导坐阵指挥,统一协调有关单位的力量,做好抢险工作,否则,某一环节出错或一人一事的疏忽大意,都可能造成事故进一步恶化。
抢险组织下面应设立方案组、资料组、调度组、消防组、安全警卫组、供水组、工农工作组、物资供应组、生活保障组、医疗救护组、现场施工组、抢险突击队,并明确各专业组的职责。
抢险组应根据现场所了解的油气流喷势大小,井口设备及钻具的损坏程度,结合对钻井地质资料的分析,制定出有效的处理方案,调集抢险人员和设备,在统一指挥下,各专业组应全力完成各自的任务。施工中出现意外问题时,应立即报告总指挥或副指挥,以便迅速果断组织处理。
02划定警戒区一旦井喷失控,就根据喷势、风向、喷出物类型,把以井口为中心,以危险距离为半径的若干地区划为警戒区,和当地政府联系,疏散人员,严格警戒。
在划定的警戒区内,任何人(包括当地居民)不准动用明火,以防引起油气着火,烧毁设备,烧伤人员,给处理井喷造成更大的困难。
如果喷出物中有硫化氢,凡硫化氢波及区,都要划为警戒区,人畜都要疏散。
井喷失控后,凡井场能拖走的设备如油罐、井场房、钻具、爬犁等一律拖走。凡在井场工作的设备如拖拉机、水泥车、消防车、吊车、卡车等一律位于上风方向,不许进入下风方向。井场要有专职安全指挥人员,指挥抢险人员和设备的运作,未经允许,任何人不得进入警戒区。
03保护井口井口是控制井喷的关键所在,要尽一切可能保护原有的井口,即使是部分损坏了,也要保护好末损坏的那一部分,以便在安装新井口时有“扎根”的条件。保护井口应做好两件工作:
(1)如果是管内井喷失控,除采取一般的防火措施外,还应经防喷器四通向井内注水,并向井口装置及其周围浇水,达到润湿喷流,清除火星的目的,为此应准备充足的水源和供水设备;
(2)清理井口周围障碍物及拆除已损坏的旧井口时,不能损坏准备要利用的那部分井口。
04尽一切努力防止着火井喷失控,一旦着火,会在暂短的时间里造成机毁人亡,使事故的处理变得更为困难和艰险,倒塌的井架,烧毁的设备,狂喷的油气,灼人的火苗四处乱窜,不仅严重威胁着抢险人员的安全,也更容易使井口遭到毁灭性的破坏,因此,对失控井喷井应千方百计阻止着火。防止的办法主要是:
(1)加强消防警戒工作,实行严格的用火用电管理,使危险区内不得有产生火星的可能。
(2)应连续的向井口内外强行注水冷却。
05根据不同情况,采取不同的措施(1)从钻具内部喷出而环空不喷,或者环空已经控制
①立即停机停电,防止着火。
②用拖拉机拉大绳接方钻杆,方钻杆应带下旋塞,并且把高压管线的出口打开,以减小对扣时的喷流冲击力。对中稳定方钻杆时,可以用四根绳索,一头固定在方钻杆上,一头缠绕在井架四角上,拉紧或放松,使方钻杆与井口钻杆接头对中,上好扣。
③关闭高压管线出口,此时,失控井喷已经可以控制了,可以按正常方法压井了。但是在此种情况下,不能用关井时的立管压力计算地层压力,因为钻柱内已经不是原来的钻井液了。
(2)钻杆内外都喷,但套管外不喷
①表层套管下的很浅,且无井控设备,应立即停机停电,用拖拉机拖接方钻杆,用边循环边加重的办法压井,或者储备足够的高密度钻井液后一次大排量泵入压井。
②表层套管下得较深,或者已下技术套管,但未装井控设备或者井控设备已经失灵,应立即停机停电,防止着火。
③井口钻具已经被喷流刺坏,接方钻杆压井已无可能,如果此时钻具未卡,可用拖拉机拖大绳起出刺坏的钻杆,然后接方钻杆压井。
(3)套管外发生井喷
①立即停机停电,防止着火。
②立即组织水泥车从上风方向通过钻杆向井内注超高密度钻井液。
③如地表疏松有可能发生地陷,应派专人监视井口周围及井架情况,禁止人员和设备进入危险区工作。
④尽快拖走可以拖动的设备和钻具,但拖拉机不得进入油气活动区内,以免引起着火。
⑤如注高密度钻井液不能制服井喷的话,可注水泥,争取封死油气通道。
⑥等待自然停喷,在地层比较疏松的地区,而且有较长裸眼井段的话,在井喷若干小时之后,由于环空压力下降,地层坍塌,堵死环空,会自然停喷。当然,其结果是埋死钻具;报废井眼,甚至还会损坏设备。
⑦如不能自然停喷,可在危险区范围以外的上风方向钻定向泄压井至事故井喷层位置,用压裂车压通,然后用高密度钻井液压井。
(4)井喷失控着火
①保护井口,由防喷器四通向井内注水,并向井口装置喷水,这样可以冷却和保护井口装置。若水源不足,可在井四周围拦坝蓄水,将井口淹没,并创造循环冷却的条件,达到保护井口的目的。
②清除障碍,暴露井口。为了创造灭火和换装新井口的条件,必须清除井口周围的障碍物。进行这一工作时,应组织精干的突击队员,根据自然地貌、风向等客观条件,在消防水枪喷射水幕的保护下,本着“先易后难,先外后内,分段切割,逐步推进”的原则,清除井口周围障碍物,使燃烧的喷流集中向上,为灭火和换装井口创造条件。拆除设备时可采用长臂吊车,整体吊离,吊车要放在上风方向。清障中应有专人指挥作业,不得有两种甚至几种作业同时进行。
着火的失控井,在清除障碍时,要防止产生火花。防止的方法:
一是要大量喷水;
二是用水力切割,不用氧炔焰切割。工具要使用铜制工具如铜撬杠、铜榔头等。
对于含有毒气的井,如含量高,毒性强,而又无法进行有效的控制的话,为避免人身伤亡,可考虑点火,以减少可能产生的恶果。
③灭火。井口暴露后,为安全换装井口,必须将大火扑灭,油气井灭火一般常用的有以下五种方法:
(A)密集水流法;
(B)突然改变喷流方向灭火法;
(C)空中爆炸灭火法;
( D)快速灭火剂综合灭火法;
(E)罩式综合灭火法。
必须强调的是密集水流法是上述几种灭火方法中须同时采用的最基本的灭火方法,其喷水量应达到使井口装置和其它设备充分冷却,全面降温至滴水程度。为了防止灭火后复燃,灭火后仍须继续向井口注水和向井口装置外部及周围设备喷水。
④拆除旧井口。在清障和灭火工作完成后,即着手拆除已损坏旧井口(一部或全部),抢换新井口,为制服井喷创造条件,这也是抢险工作的成败关键。由于拆除旧井口是在震耳欲聋的高压油气流及数十支水枪喷出的水流下作业,人员相互配合联系极为困难,条件又极为艰险恶劣,因此,拆除旧井口时应注意:
(A)应挑选精干灵活的突击队员(包括吊车司机、拖拉机手等),在十分明确分工的前提下,反复地进行战前演习,达到配合操作非常熟练的程度,以便在井口作业时配合默契;
(B)旧井口凡是已经损坏不能利用的部分必须全部拆除,不能留下隐患;
(C)为防止卸松联接处时高压油气流乱刺而无法工作,应利用一套绳系加压系统,将联接处加压固牢;
(D)要坚决杜绝在拆卸井口时重新着火,在拆卸时要精心操作,做到既稳又准,不发生碰撞,不随意敲击。所有参战的吊车、拖拉机等的排气管必须加防火罩,并指定专人连续喷水冷却。
⑤抢装新井口。
(A)设计新井口时应考虑的问题。
a.在油气敞喷的情况下便于安装,其通径不小于原井口设备的通径,密封钢圈要用粘结或电焊的方法固定在钢圈槽内。
b. 能大通径放喷,控制低回压。
c.新井口最上面,一般都装一个大通径的中压闸门,在四通两侧放喷管线敞喷的情况下,先用它关井。
d. 设计新井口时,不但要考虑控制井喷的需要,还应考虑不压井起下管柱及处理井下事故的需要。
e.新井口所需配件、工具等应配备充足,并指定专人负责保管,以免抢换井口时延误工作。
(B)抢装新井口。安装新井口设备时,可采用长臂吊车整体吊装,也可以分件扣装,应尽量减少井口周围的作业人员,缩短作业时间,消除着火的可能性。
⑥压井。
新井口安装后,就可以控制喷流,给下一步处理创造了条件。如井内有管柱,可按正常方法压井。如井内无管柱或管柱已断落于井中,只好用回压法或替换法压井。如井口不能承受那么高的压力,那只好用不压井起下管柱的方法使井下恢复正常,然后压井。压井时应特别注意以下三个问题:
(a)这类井在经过较长时间的井喷后,地层能量亏损较大,原则上按地层压力系数附加 0.O5~O.15g/cm3为宜,在条件允许时,尽量取低值,因为井喷后的压井,对油气层污染更严重;
(b)压井排量的选择按油气层喷量大小、钻具及井眼尺寸而定,一般地要求在1~4m3/min左右,要使形成液柱压力的速度稍大于气层压力恢复速度为宜;
(c)准备性能符合要求数量为井筒容积2~3倍的钻井液,以满足压井施工的需要。
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