钻井井喷事故案例多媒体(924上午).ppt

钻井井喷事故案例,2007年9月,一、气井井喷，不能长时间关井，不做井口压力控制,东2井井喷事故案例,东2井,松辽盆地北部绥棱背斜带，青岗背斜构造上的预探井（直井）地处肇东市宣化乡富荣村、富家围子屯西南500m目的层探扶余、相大城子油层，兼探高台子油层,于1988年3月1日开钻，设计井深2200米3月17日钻至775米，起钻中发生第三次井喷3月29日压井成功，报废处理,,,FZ35x21,四通,,,,,,,,,井身与井口,,,,,,,,,,,,,四系、三系,79,125,210,380,467,530,556,698,774,n4,n3,n2,n1,y23,y1,q23,q1,,,,,8-1/2〞,13-3/8〞x95m,2-7/8〞x30m,2-7/8〞x50m,,,1.001.151.201.251.30g/cm3,,,,,,,,,,,,,起至490米井喷（1）,p1.12,p1.20,p1.29,759,775,624,起至376米井喷（3）,,起至178米井喷（2）,,,三次井喷钻井液密度,,发生了三次井喷,密度1.12g/cm3钻至624m，起钻至490m井喷，喷高10m，抢接方钻杆，打入1.20泥浆压井成功，划眼到井底。,密度1.20g/cm3原井深624m，起钻至178m井涌，抢接方钻杆，边循环、划眼到井底。后钻井液调整到1.29g/cm3，钻至759m，中途完井电测5天,安全。,降钻井液密度为1.20g/cm3，钻至775m，起钻至376m井喷，在三次井喷中流体为气体。（收集气泡、气样分析97以上为甲烷）,第三次,第一次,第二次,∮214x78扶正器（1.8m）,∮214x78扶正器（1.8m）,第三次井喷钻柱结构,钻头水眼9mm*9mm*10mm,,第三次井喷，由于等候处理时间较长,发生井下井喷，使井喷事故恶化。,3月17日508起钻至376m，钻具上顶3m，立即抢接方钻杆，循环钻井液，由于喷势越来越严重，530关井。钻井队接放喷管线，加重泥浆，并等总工赶到。,1400总工赶到井场时，井喷事故已经恶化（已关井8个半小时）,,,约450m,喷坑直径约10米,,约50m,富家围子屯,约2m,井口西北偏东约500米处有富家围子屯,屯西约50米处形成喷坑（直径约10米，喷高约2米），村中多口水井、菜窖冒气有一居民家炕底冒气井口套压为2.8Mpa地层已蹩漏,本井穿过两个断层，断点分别为155m和465m,第一步堵漏，影响老百姓生命安全的井下井喷第二步主井筒压井,处理,1、立即放喷点火，火苗7-8m长（喷出声音象火车开动的声音）,2、正注堵漏泥浆（即泥浆中混入锯末和核桃壳）50m3，井口蹩压不超过2Mpa，泥浆漏光，不见效，钻头水眼被堵。,3、反注（井口蹩压1.5Mpa）65m3堵漏泥浆及1700袋速凝水泥,发生井喷第三天治住了井下井喷，富家围子屯不再冒气，但主井筒喷势不减。,,第一步,第二步,1、反注（套压控制1Mpa）50m3堵漏泥浆、1700袋水泥和10m3石灰乳,2、反注（井口蹩压0.1Mpa）。清水混配石粉，以最慢速度过四通，使石粉下沉，共注100t石粉,,,,钻杆,13-3/8〞套管,火势变小,没有效果,分析反注是无法在环空建立有效的液注或封堵层（因担心蹩漏不敢进行强化施工）,3、下切割弹从368m处切割，正注（2次）泥浆26m3，水玻璃6m3，水泥1050袋。,治住了井喷，该井报废,历时12天，施工12次，共用191m3泥浆，4450袋水泥，100t石粉，6m3水玻璃等物资,1、气体来自q23高台子油气层，裂缝气。第一次井喷是（密度1.12），由于部分钻开高台子，井喷、井涌气量不大。2、气层压力梯度约1.15左右，因为1.20泥浆起钻时，抽吸压力梯度0.05，在该情况下发生井喷3、井喷的根本原因是钻井液密度设计太低（1.07-1.15）。当密度为1.29情况下，做到空井5天，电测安全，后来主管部门要求密度降到1.20，起钻时又发生井喷。,该井移井位（新东2井），用1.27-1.29的钻井液，历时15天，顺利完钻,,教训,1、气井发生井涌，不能长时间关井，不做井口压力控制。,由于天然气的密度（常压常温下）是水密度的1/1000不到，与钻井液有强烈的置换性，滑脱上升，在关井下气体是带压滑脱上升。该井关井8小时之多，已发生井下井喷，套压2.8Mpa套管鞋处承受压力梯度为2.9（井口处充满气体）155m断点处承受压力梯度为1.8井口处充满气体地层早已蹩开，不仅威胁着生命安全，使井喷恶化，给压井工作带来较大困难,,教训,2、发生溢流、井涌后，应立即关井，不能敞开井口循环，使气体侵入加剧。该井接完方钻杆后还敞开井口循环22分钟，出现不可收拾的地步才关井。,3、压井过程应保护好钻头水眼，使其畅通。,4、气体的可压缩性决定，发生溢流到井涌时间较长，从井涌到井喷是瞬间之事。及时检测溢流是井控的重要的第一关。,,二、发生井喷（尤其是气体井喷），首先坚持井底压力略大于产层压力，严防继续发生流体侵入.----不能盲目的放喷/卸压。,迪那2井是山前构造带（东秋立塔克构造带）的探井.2000年8月5日，由大庆钻井公司（即第五勘探公司）承钻。发生井喷时间2001年4月19日4289-5/8〞技术套管下深4***m缺资料钻井液密度1.85g/cm3发生溢流井深4875.59m钻开目的层0.2m第一次发生溢流1.2-4.3m3，关井006分钟，立压14Mpa，套压16Mpa开节流阀，套压降为8Mpa，又发生溢流，溢流量22.7m3515;立压升为27Mpa，套压33Mpa,事故恶化的原因,根据初次关井立压,产层压力应为102.4Mpa（压力系数2.14）,环空气柱高110m左右，环空泥浆柱回压86.4Mpa,由于井筒欠压8Mpa25Mpa情况下卸压，又产生了17.7m3溢流，总溢流量达到22.7m3，使环空（井底处）形成1050m的气柱,由于欠压泄压，造成溢流量大，井口压力过高，为以后的处理增加难度。,可以理解当事人的心态防喷器装置为70Mpa，遇到102.4Mpa气层，心里荒了神。,溢流初期应采取压回去的方法，由于溢流量少，井口压力又不高，产层联通性好，可以做到（但要严防压漏）。尽量减少井筒内已流入进来的气，然后采取重泥浆压井。,一、开阔视野,准确掌握国际钻井项目HSE管理趋向,在HSE方面，委内瑞拉同国际接轨，体系完整、制度健全、措施有力、考核严格，始终围绕着以人为本这一管理理念。,三、关井初期准确求立压、套压、溢流量等数据，为确定正确压井提供依据。,清溪1井井喷、压井情况,清溪1井是中石化胜利黄河钻井三公司70158队承钻的探井，地处四川宣汉县清溪镇七村.,构造---四川盆地川东断褶带清溪构造高点设计井深5620米目的层主探石炭系，兼探嘉陵江组、飞仙关组、长兴组、茅口组及陆相层系,,,,,,,,,4500m,4000m,3000m,2000m,1000m,,,,,,,,,,,,,,,13-3/8〞x600m,5-1/2〞钻杆,4-3/4〞钻铤及旁通阀止回阀,7-5/8〞x4260m,10-3/4〞x3067m,20〞x15m,,4285m,裸眼25m,,抗内压87Mpa,抗内压51.3Mpa,3-1/2〞钻杆,,4194m,4275m,钻杆内容积35.32m3环空体积115.75m3,井身结构及钻柱,套管程序,钻具组合,飞仙关组,2609m,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,井口,FH35-70,35-105,2FZ35-105,2FZ35-105,105Mpa,,,,,5-1/2〞半封,3-1/2〞半封,剪切,全封,,,,,,,,,2006年12月17日第四次开钻上层套管下深4261m,底脚破压梯度1.92,12月20日215用ρ1.60g/cm3钻至4285m,钻速突然变快,钻进0.38m,发生溢流1.5m3,立即关井,套压20Mpa,压力系数高1.85左右（后来逐渐认识）压力窗口小（破压系数1.92）产量大（150-200万m3/日）,1600m的3-1/2”钻杆，内阻大,10-3/4”套管抗内压强度低（51.3Mpa）,阶梯型井眼，在高速气流作用下泥浆容易被分散雾化，很难形成液柱,压井难度,井喷,,前期压井,1、正注54m3（平均1.75g/cm3），反注100m3泥浆。停泵蹩压19Mpa，再用1.80g/cm3泥浆节流循环35m3，立压变为0，套压16.84Mpa将地层蹩漏,2、控制套压8Mpa，正注堵漏泥浆20m3（密度1.70g/cm3），漏失15m3。,3、节流循环（套压**又发生溢流2m3，立即关井套压升为56Mpa，打开三条放喷管线放喷，套压4-5Mpa.,前期没有求立压和溢流量，地层压力不清，无法确定压井泥浆密度。,压井中把地层蹩漏,,第一次抢险压井,正循环压井,正注ρ2.05g/cm3泥浆250m3，排量2m3/min，立压30-40Mpa，套压12Mpa，喷出雾状泥浆关井套压42Mpa4条管线放喷,正稳或套压降至能从环空挤注的条件下，反注重泥浆并跟紧水泥浆封井,,目标,ρ2.002.05g/cm3泥浆800m3.,准备,,压井（平衡点法）,失败原因,节流阀冲蚀，套压只能控制到12Mpa钻柱内阻太大，钻杆循环头压力等级只有50Mpa,只能做到压井排量2.0m3/min,第二次抢险压井,此次压井曾时田等川局资深专家参与经过整改第一次存在的问题，确定强化平衡液注的形成。,方案,准备2.00-2.40g/cm3泥浆1000m3控制最高泵压49Mpa控制最高套压40Mpa保持3.0-4.0m3/min排量,正注2.2g/cm3泥浆380m3，套压由37Mpa降至8-9Mpa，立压13Mpa，压井即将成功时。指挥人员听到放喷器处突然传来两声闷响，便决定打开5条放喷管线放喷。,第三次抢险压井,此次压井孙真纯中石油资深专家任副总指挥,正注清水200m3正注2.20g/cm3泥浆500m3控制泵压65Mpa，套压40Mpa排量2.5-4.0m3/min反注1.90-2.20g/cm3泥浆，控制套压40Mpa反注水泥浆90m3（进入7-5/8”套管），排量2.0-3.0m3/min，接着正反注水泥浆进入地层时稠化初凝止，控制套压40Mpa，立压65Mpa,方案,按施工方案施工，压井、封井成功,,,认识,1、关井初期正确求立压、套压、溢流量是关键，可以防止压井的盲目性。在近钻头处安装止回阀时求立压，还要考虑泥浆中压力的传播时间。,2、平衡点法建立液注，关键是强化施工（如排量、套压等）。因此，要尽量排除系统中存在的薄弱部位。,3、井深结构有缺陷，从井口至3067m之间10-3/4”套管抗内压只有51.3Mpa，不仅为压井中强化施工设立了一道屏障，而且即使压井成功，ρ1.85时3067m处内压为55.66Mpa，本井也只能以封堵压井报废，对此中石化领导开始还不同意。,,四、处理井喷严防爆炸与着火,葡9-4-47井井喷爆炸案例,葡9-4-47井是大庆长垣葡萄花构造（油田）上的一口开发井（今大庆油田公司采油七厂，厂部北）,1976年5月，大庆钻井指挥部一大队12100队承钻，于5月9日钻至990m，完钻之后起钻，在浅气层部位抽吸，发生井喷。在抢险中引起爆炸，21人坐“土飞机”，其中18人被烧伤井口形成喷坑钻机掉入。,,中油集团对浅气层，没有明确的说法（规定）可以理解为比目的层（即开采层）埋藏浅的，没有开采价值的气层（不是成片联通的、稳定的、一定储量的地层）不按埋藏深度，只以相对深度的说法。如四川油区1500m左右的零星气层叫浅气层，而青海油区500m的主力气层不叫浅气层。浅气层是一种叫法，并不等于埋藏深度浅的气层,浅气层,,浅气层分布图例,,,,,,,,,,平面上,横向上,,松辽盆地的浅气层,埋藏200-700m不等，主要是嫩江组4段-3段的黑帝庙层横向上分布无规律，以岩性（砂体）控制的“土豆”状分布，对钻井而言是“遭遇战”由于埋藏浅，对井筒压力变化敏感，而且反应迅速由于“土豆状”砂体体积有限，所喷的气体刚好够烧毁一部钻机/喷坑够吞没一套钻机,,,,,48m,,,,,,,,9m,严防抽吸,,由于浅气层对井筒压力变化敏感，钻头处于浅气层部位或其上一定范围内，抽吸是井喷的主要原因。,以葡9-4-47井为例钻头尺寸∮213钻杆4-1/2“10.98mm，即外径114mm，内径92mm。当钻头处于浅气层部位时抽吸9m（即一个单根）,1、钻头下部瞬时形成真空，将把气体引入到井内2、钻杆内泥浆顺钻头水眼下去填满钻头下部真空部位，则钻杆内泥浆下移35m。3、设浅气层埋深500m，等同于钻井液密度减少0.087g/cm3设计钻井液密度1.25g/cm3.,,以葡9-4-47井为例钻头尺寸∮213钻杆4-1/2“10.98mm，即外径114mm，内径92mm。当钻头处于浅气层部位时抽吸9m（即一个单根）,,,500m,抽吸时很难发现溢流,溢流只有229L,,抽吸原因,井筒某处缩径,缩径原因,1、地层塑性流动2、高渗透层结厚滤饼3、水敏地层，水化膨胀,大庆长垣嫩四、嫩三地层正是易膨胀的水敏性泥岩层,,,,葡9-4-47井井喷,1976年5月6日开钻打导管2m。土池子,泥浆循环钻头外径213mm，下三个扶正器外径206mm浅气层位置396512m完钻井深990m设计钻井液密度1.201.25g/cm3,5月9日完钻，起至500m左右，因抽吸，管内井喷，喷高15-20m,,,,爆炸,当日晚630正是钻井队开生产碰头会，主要骨干集中在队部开会，听到“井喷”，骨干来不及穿工衣、工鞋，就直奔钻台。抢接方钻杆多次，均没有对上扣。由于多次急杀车，离井口6米处的总离合器惰性刹带冒火星，钻台顿时发生爆炸。钻台21名（骨干及当班人员），全部飞掉。其中18名烧伤住院。,防爆,天然气特性决定。天然气在空气中浓度（体积）5-15为爆炸，即低于5不燃不爆，高于15只燃不爆,因此APIRP54和SY/T6228“油气井钻井及修井作业职业安全的推荐做法”中明确了以井口及泥浆罐面1.5m以内为1级1区以井口及泥浆罐面3m以内为1级2区,目前最大危险是司钻控制室内的SCR操作箱、顶驱操作箱、变频钻机PLC插接箱、仪表箱的正压防爆被人忽视,,浅气层部位抽吸很难发现,一是因为缩井段是松软地层，悬重无明显增加,为防止抽吸钻井措施上1、防止形成缩井段。可能浅气层上部井段稍大一点钻头钻井,留有地层膨胀余地；可能浅气层上部易缩井段，反复划眼。2、观察抽吸从转盘口往下看环空液面变化,认识,二是溢流量只有几百升，很难计量本井只有224L.,,管内井喷井口抢险,管内强烈喷气时，无法抢接方钻杆,尽管止回阀设了顶开装置，但过流面积过小，只能是自我安慰，也无法抢接。,最好的方法是先接畅开的旋塞，关闭旋塞后再接回压凡尔，然后再打开旋塞。,目前浅气层井控工作，提到“三高”井控工作同等重要，因为浅气层往往被人忽视,认识,关键是钻井必须下表层套管，装放喷器,由于浅气层能量不大，只要及时关井引流，很容易制服。,,结束语,1、近几年来，在“油稳增气快上”的能原结构调整战略下，气井越来越多。天然气的“四性”（可压缩膨胀性、重力置换滑脱性、易燃易爆性、高危性）决定其井控技术不同于油井。,2、关键是尽量减少（控制）溢流量一是及时关井。迪那2井发现溢流1.2m3，关井6分钟，其溢流量增加到4.3m3，即6分钟内发生了3.1m3溢流。1m3报警，2m3关井是最低要求，不是提倡数据，应像塔里木油区做到“发现溢流立即关井，怀疑溢流关井找原因”二是采用正确的关井方法。当井身结构、井口装置允许的情况下，对高压、高产气井，高压水层应采用硬关井三是不关井循环泥浆等于诱喷（东2井）四是盲目放喷卸压只能加剧溢流（迪那2井）,,3、提高关井之后控制井口压力技术。坚持井底压力始终高于产层压力的原则下，采用”立压法“体积法”“使气塞（气段）膨胀降压。4、关井初期准确录取各种数据尤其是立压（清溪1井）5、防喷井口不能有瓶颈（如迪那2井、清溪1井）6、井身结构设计要留有余地（清溪1井）7、重视内防喷工具的管理，内防喷工具同井口防喷器同等管理止回阀与旋塞配套使用旋塞定期测试，带压旋开扭矩，定期正、反方向及笼统试压定期探伤，强行报废建档、动态管理,结束语,谢谢,