溫建強(qiáng)，王 勤，習(xí) 嘯

（延長(zhǎng)油田股份有限公司吳起采油廠(chǎng)，陜西延安 716000）

1 區(qū)域現(xiàn)狀

對(duì)于石油資源勘探與開(kāi)采來(lái)講，其最重要的環(huán)節(jié)就是鉆井作業(yè)，鉆井施工的質(zhì)量會(huì)對(duì)后期油井的產(chǎn)能和生產(chǎn)穩(wěn)定性產(chǎn)生重大影響，同時(shí)鉆井施工的最終質(zhì)量會(huì)影響后續(xù)整體的作業(yè)施工，因此需要強(qiáng)化對(duì)鉆井工程施工的管控，在施工中采取相應(yīng)的措施，以提升施工的質(zhì)量控制[1]。

吳起油田從20世紀(jì)90年代開(kāi)始勘探開(kāi)發(fā)，隨著油田技術(shù)日益提升，吳起油田開(kāi)發(fā)力度也逐年加大，尤其最近幾年，開(kāi)發(fā)力度尤為明顯，年鉆井?dāng)?shù)也是居高不下。隨著油田大力開(kāi)發(fā)，井下地層情況也是越來(lái)越復(fù)雜，井下復(fù)雜事故時(shí)有發(fā)生。目前鉆井面臨諸多挑戰(zhàn)。

1）吳起油田規(guī)模注水前期，依靠自然能量開(kāi)采，地層壓力衰竭速度較快，壓力保持水平低，隨著注水規(guī)模的不斷擴(kuò)大，地層壓力逐步恢復(fù)，地層能量明顯改善（如圖1所示），地層壓力保持高水平（如圖2所示）。

圖1 油層壓力測(cè)試

圖2 地層壓力保持水平

2）鉆井新技術(shù)帶來(lái)新的挑戰(zhàn)。隨著大斜度井、水平井鉆井技術(shù)的日趨完善，老油田開(kāi)發(fā)致密油和挖潛剩余油進(jìn)入規(guī)模開(kāi)采，伴隨而來(lái)的井下作業(yè)量也逐年增多，而大斜度井和水平井因其巨大優(yōu)勢(shì)作業(yè)量也逐年增加。大斜度井和水平井因其井身結(jié)構(gòu)特殊，與常規(guī)井相比，施工難度大。近年來(lái)，各油田針對(duì)大斜度井、水平井的井下作業(yè)進(jìn)行了不同程度的科研攻關(guān)和現(xiàn)場(chǎng)嘗試，積累了一些井下作業(yè)的方法和規(guī)律，但也還存在一些技術(shù)上的局限性。

吳起油田現(xiàn)在大力采用水平井和大斜度井等高難度井型進(jìn)行開(kāi)發(fā)。大斜度井水平井井斜大，穩(wěn)斜段長(zhǎng)，井眼軌跡控制難，而且與油層接觸面高，鉆進(jìn)過(guò)程中伴隨壓力敏感問(wèn)題，容易導(dǎo)致地層流體進(jìn)入井筒，增加施工難度的同時(shí)極易發(fā)生井壁坍塌和井控事故；

3）偶發(fā)的淺層氣侵入地帶易發(fā)生井控事故，尤其在高壓注水區(qū)和經(jīng)過(guò)增產(chǎn)增注措施后的區(qū)域，地層壓力較高容易上竄形成異常高壓圈閉，鉆井過(guò)程中在上部地層容易發(fā)生井控事故。

井控事故按事故發(fā)展程度表現(xiàn)主要有溢流和井噴兩種形式。在作業(yè)過(guò)程中，由于防防措施不當(dāng)，補(bǔ)救工作不及時(shí)，會(huì)造成嚴(yán)重井控事故發(fā)生。井噴失控輕者可導(dǎo)致資源浪費(fèi)，造成環(huán)境污染，重者可導(dǎo)致全井報(bào)廢或?qū)φ麄€(gè)油田的嚴(yán)重破壞，給企業(yè)和社會(huì)造成嚴(yán)重影響。因此，要加強(qiáng)井控風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)，提高井控風(fēng)險(xiǎn)認(rèn)知，提升井控技術(shù)水平，全力做好井控防范工作，減少井控事故發(fā)生。

2 井控技術(shù)應(yīng)用

油井的井控技術(shù)對(duì)于油藏開(kāi)發(fā)的安全性能有重要的保障作用。主要有以下2點(diǎn)：

1）保持合理的鉆井液性能，保持井底壓力與地層壓力平衡，保護(hù)井壁，保障鉆井工作正常進(jìn)行。

2）當(dāng)?shù)貙恿黧w侵入井筒時(shí)，使用適當(dāng)?shù)木丶夹g(shù)阻止地層流體持續(xù)侵入，重新使井筒內(nèi)壓力與地層壓力維持平衡。

應(yīng)用井控技術(shù)主要采取的措施包括：①科學(xué)設(shè)計(jì)井身機(jī)構(gòu)，以保證較大的地層承壓能力；②慎重選擇鉆井液的性能，以實(shí)現(xiàn)平衡壓力鉆井的要求；③起鉆時(shí)要按照規(guī)定做到連續(xù)灌漿，下鉆時(shí)要控制好速度，并注意及時(shí)調(diào)整鉆井液的性能；④通過(guò)有效的方法及時(shí)檢測(cè)到溢流，并在發(fā)生溢流現(xiàn)象時(shí)能夠在最短的時(shí)間內(nèi)維持壓力平衡；⑤充分準(zhǔn)備加重材料與鉆井液的儲(chǔ)備量；⑥根據(jù)不同的鉆具和井深確定合理的循環(huán)排量。

2.1 鉆井液井控

鉆井施工時(shí)，鉆井液技術(shù)主要應(yīng)用在：根據(jù)周?chē)嚓P(guān)鄰井的壓力數(shù)據(jù)，控制鉆井液各項(xiàng)性能指標(biāo)處于合理范圍，以確保井筒內(nèi)鉆井液液柱的壓力與地層的壓力始終處于平衡狀態(tài)。鉆井液的各項(xiàng)性能主要取決于儲(chǔ)層的相關(guān)數(shù)據(jù)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整。在鉆遇重要油氣層時(shí)，根據(jù)施工設(shè)計(jì)要求調(diào)整鉆井液的各項(xiàng)參數(shù)，以保持合適的鉆井液剪切力和液體黏度、密度和失水度等指標(biāo)，控制合理鉆進(jìn)速度，防止井壁坍塌或造成巖石孔隙增大而導(dǎo)致地層流體侵入井筒。對(duì)于存在高壓氣層的區(qū)域，要時(shí)刻監(jiān)測(cè)鉆井液的密度變化，因井筒進(jìn)氣會(huì)導(dǎo)致鉆井液性能變化，必要時(shí)可以安裝脫氣裝置緩解，時(shí)刻監(jiān)測(cè)鉆井液的進(jìn)出總量，確保進(jìn)出口流量相同[2]。

2.2 壓井工藝

發(fā)生溢流現(xiàn)象，第一時(shí)間進(jìn)行關(guān)井壓井操作，壓井原理以“U”型管原理為依據(jù)，一邊為鉆柱，另一邊為環(huán)空，壓井過(guò)程中，以均勻的壓井排量/泵速向井筒內(nèi)注入重漿，通過(guò)操作節(jié)流閥的開(kāi)度，始終保持井底壓力略大于或等于地層壓力，即不使新的地層流體再進(jìn)入井筒，同時(shí)又不使壓力過(guò)高，危及地層與設(shè)備。當(dāng)重泥漿返出井口時(shí)，若壓井成功，套壓為零。

溢流發(fā)現(xiàn)過(guò)晚會(huì)造成井口壓力過(guò)高，可能會(huì)突破井口的控制形成井噴，井噴過(guò)程中往往伴有油氣產(chǎn)生，此時(shí)已無(wú)法采用重漿和井控設(shè)備配合壓井，這就需要針對(duì)性的壓井工藝，如正循環(huán)堵漏壓井技術(shù)、反循環(huán)堵漏壓井技術(shù)和速干水泥動(dòng)態(tài)封堵壓井等先進(jìn)技術(shù)。

3 目前井控存在問(wèn)題

3.1 井控意識(shí)差

意識(shí)是行為的指引，意識(shí)不強(qiáng)會(huì)導(dǎo)致行為延遲或散漫，遇到事故做不出及時(shí)反應(yīng)。吳起油田現(xiàn)已進(jìn)入全面注水開(kāi)發(fā)，有些鉆井隊(duì)伍沉浸在過(guò)去靠原始能量開(kāi)發(fā)初期，存在僥幸心理，不重視井控的重要性。施工作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，不按規(guī)定和要求安裝使用井控設(shè)備，也不積極采取各種科學(xué)合理的手段加強(qiáng)監(jiān)管，甚至出現(xiàn)了消極抵制行為，未妥善處理好經(jīng)濟(jì)效益和安全施工之間的關(guān)系，導(dǎo)致鉆井勘探環(huán)節(jié)存在重大安全隱患，事故一旦發(fā)生，往往將事故處理難度加大，造成不可挽回的經(jīng)濟(jì)損失。

3.2 井控設(shè)備不達(dá)標(biāo)、管理不到位

井控設(shè)備是預(yù)防井控事故發(fā)生的第一道防火墻，因此必須確保井控設(shè)備能正常使用。井控技術(shù)所涉及到的設(shè)備有許多，其中包括地層壓力監(jiān)測(cè)相關(guān)配套設(shè)施、封井器、壓井節(jié)流管匯等。每個(gè)設(shè)備都直接關(guān)系到鉆井作業(yè)的安全性與效率。許多施工隊(duì)伍存在未進(jìn)行井控設(shè)備試壓開(kāi)工的現(xiàn)象，在鉆井勘探過(guò)程中，部分工作人員不按照企業(yè)規(guī)范和要求，未對(duì)井控設(shè)備進(jìn)行定期化、合理化保養(yǎng)，未建立井控設(shè)備保養(yǎng)臺(tái)賬，井控設(shè)備管理不到位，容易引起井噴事故失控。

3.3 人員素質(zhì)影響壓井效率

油田施工人員普遍文化素質(zhì)比較低，鉆井知識(shí)不足，缺乏系統(tǒng)的井控技術(shù)人才。井控技術(shù)人員不能對(duì)壓井工作進(jìn)行基本科學(xué)計(jì)算，不能第一時(shí)間確定壓井液密度，只能采用邊循環(huán)邊加重，直至不出現(xiàn)溢流，才確定合適的重漿性能指標(biāo)，而且壓井循環(huán)過(guò)程中存在固相沉降現(xiàn)象，導(dǎo)致鉆井液密度越來(lái)越低，使原有建立的壓力平衡再次打破，地層流體再次進(jìn)入井底，引發(fā)再次溢流，需二次壓井。這種拉鋸戰(zhàn)嚴(yán)重影響壓井效率，延長(zhǎng)壓井時(shí)間，增加壓井難度[3]。

4 井控案例分析

1）旗勝44-315井，位于吳起縣廟溝鎮(zhèn)米渠村，2021年9月8日完鉆循環(huán)中，司鉆發(fā)現(xiàn)有輕微溢流現(xiàn)象，第一時(shí)間配重漿進(jìn)行壓井，中間斷斷續(xù)續(xù)有輕微溢流，直至9月12日才得以控制。此次事故雖然比較輕微，但是前后持續(xù)四天時(shí)間，經(jīng)濟(jì)損失達(dá)上百萬(wàn)。分析事故原因，首先鉆井過(guò)程中沒(méi)有實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)地層壓力，本井處于注水高壓區(qū)，周?chē)凶⑺疀](méi)有及時(shí)關(guān)停泄壓，使其地層壓力過(guò)大，導(dǎo)致溢流發(fā)生；其次操作不規(guī)范，發(fā)現(xiàn)溢流，應(yīng)該首先關(guān)井，觀察套壓立壓，再根據(jù)壓井原理，確定合理的壓井液密度。

2）吳采25-48-10井，位于吳起縣樓坊坪鎮(zhèn)米渠村袁和莊村，2022年3月23日在鉆至2km左右時(shí)，發(fā)生井噴，現(xiàn)場(chǎng)鉆井隊(duì)第一時(shí)間關(guān)井，組織壓井作業(yè)，而剛關(guān)井后井口發(fā)現(xiàn)刺漏，分析原因是井控設(shè)備失效，而且刺漏越來(lái)越嚴(yán)重，地層流體噴出井場(chǎng)外圍，井噴失控，最后上報(bào)采油廠(chǎng)，研究決定固井控制事故擴(kuò)散，連夜上固井作業(yè)，將井筒內(nèi)連同鉆井設(shè)備全部封固。此次事故不僅造成了相當(dāng)大的經(jīng)濟(jì)損失，還對(duì)周?chē)h(huán)境造成破壞，造成極大負(fù)面影響。分析事故原因，最主要是井控設(shè)備無(wú)法正常使用，在事故發(fā)生時(shí)，無(wú)法發(fā)揮作用，導(dǎo)致后續(xù)無(wú)法正常壓井，最終導(dǎo)致井場(chǎng)報(bào)廢。

5 采取井控技術(shù)措施

5.1 平衡鉆井施工

在準(zhǔn)備鉆井作業(yè)時(shí)，收集好相關(guān)井的所有壓力資料：鉆井設(shè)計(jì)應(yīng)提供全井段地層孔隙壓力和地層破裂壓力剖面、鄰井地層承壓實(shí)驗(yàn)資料、油氣顯示及復(fù)雜情況詳細(xì)描述；在注水開(kāi)發(fā)區(qū)鉆井，要及時(shí)查清注水分布及注水情況，提供分層動(dòng)態(tài)壓力數(shù)據(jù)，鉆開(kāi)目的層前應(yīng)對(duì)注水井采取停注、泄壓和油井停抽等措施，直到該井套管封固候凝為止；在可能含有硫化氫等有毒有害氣體的地區(qū)鉆井，設(shè)計(jì)中應(yīng)對(duì)其層位、埋藏深度及含量進(jìn)行預(yù)測(cè)，并明確提出相應(yīng)的安全和技術(shù)措施[3]。鉆井隊(duì)伍根據(jù)設(shè)計(jì)提供的各項(xiàng)資料，確定合理的鉆井液的各項(xiàng)性能指標(biāo)。

5.2 加強(qiáng)對(duì)井控設(shè)備的配置及維護(hù)

充分考慮區(qū)域地層壓力，確保井控設(shè)備安全可操作。防噴器的壓力等級(jí)應(yīng)與相應(yīng)井段中的最高地層壓力相匹配。根據(jù)防噴器的壓力等級(jí)選擇防噴器的組合形式。鉆具內(nèi)防噴工具、液面報(bào)警器及相關(guān)井控配備應(yīng)滿(mǎn)足井控技術(shù)的要求。各井口裝置及管匯安裝試壓合格后方可進(jìn)行下一步施工。

井控技術(shù)人員應(yīng)向其他員工詳細(xì)講解井控設(shè)備的結(jié)構(gòu)、操作流程，并定期開(kāi)展防噴演習(xí)，讓所有人員學(xué)會(huì)如何預(yù)防及控制井控事故的發(fā)生。井控設(shè)施和設(shè)備的安裝布局要合理便捷，周?chē)坏糜姓系K物，注重日常維護(hù)保養(yǎng)，鉆井施工過(guò)程中讓井控設(shè)備時(shí)刻處于待命狀態(tài)。

5.3 建立健全井控應(yīng)急管理制度，提升工作人員素質(zhì)

隨著鉆井技術(shù)的日益提高，對(duì)鉆井從業(yè)人員理論技術(shù)水平的要求也逐步提高。因此，要注重對(duì)鉆井作業(yè)人員井控技術(shù)的培訓(xùn)與加強(qiáng)，要求所有作業(yè)人員加強(qiáng)井控觀念，提高井控風(fēng)險(xiǎn)思維，增強(qiáng)井控風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)，了解鉆井中各種井控事故發(fā)生的誘因和主要表現(xiàn)特征，以便能在鉆井施工作業(yè)中遇到井控事故做出合理處理。

此外，鉆井施工前，需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況制定有效的應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制和井控操作規(guī)范。開(kāi)展鉆井作業(yè)的安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，明確鉆井施工的風(fēng)險(xiǎn)。此外，鉆井隊(duì)要定期開(kāi)展井控防噴演練，以提高員工對(duì)緊急事故的響應(yīng)能力，完善各種安全事故的預(yù)防措施。從事鉆井、錄井、固井、測(cè)井、井下作業(yè)生產(chǎn)、技術(shù)和安全管理的人員必須持有鉆井公司頒發(fā)的井控培訓(xùn)合格證，硫化氫培訓(xùn)合格證和HSE培訓(xùn)合格證，證件不全的人員不得上崗操作。

5.4 開(kāi)展鉆井井控新技術(shù)研究

為了提升井控作業(yè)施工的安全性，在油田的鉆井工作過(guò)程中，需在井控設(shè)備控制能力的基礎(chǔ)上，對(duì)井控工藝加以?xún)?yōu)化。在實(shí)際的使用中使用合適的壓井工藝，可以有效地控制井控事故的發(fā)生，對(duì)井控安全隱患消除起到促進(jìn)作用[4]。在實(shí)際的鉆井施工中，一旦發(fā)現(xiàn)施工中存在的問(wèn)題，就需要及時(shí)尋找問(wèn)題的成因，繼而從問(wèn)題的根源上找尋到保障井控安全設(shè)備應(yīng)用的解決方法。

目前的井控技術(shù)已從單純的防止井控事故發(fā)生發(fā)展成為保護(hù)油氣層、防止資源破壞、防止環(huán)境污染的一項(xiàng)新技術(shù)，已成為后期采油作業(yè)高效低成本運(yùn)營(yíng)的重要保證。井控技術(shù)是保證石油天然氣井下作業(yè)安全的關(guān)鍵技術(shù)。做好井控工作，既能保護(hù)油氣層，又可以有效地防止井控事故的發(fā)生。

為解決井控裝備中存在的隱患，應(yīng)研究新的壓井工藝，比如鉆井液配方研究和井控設(shè)備等壓井工藝，從而確保壓井的科學(xué)性和準(zhǔn)確性。

6 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)正處在工業(yè)化發(fā)展日益增長(zhǎng)的新時(shí)期，對(duì)石油天然氣能源的需求量也日益增加，這就要求石油化工開(kāi)采企業(yè)在保證開(kāi)采量增加的同時(shí)，避免安全事故的發(fā)生，最大化油田開(kāi)發(fā)的經(jīng)濟(jì)效益。應(yīng)用各種井控措施搞好井控安全工作，保證了井控技術(shù)的安全性，提高了石油化工企業(yè)的開(kāi)采效率，為推動(dòng)我國(guó)能源開(kāi)發(fā)的發(fā)展提奠定基礎(chǔ)。