馬鵬飛

【摘要】近年來，雖然我國的鉆井井控技術(shù)得到了較快的發(fā)展，但是在井控技術(shù)上仍然存在著許多我們還沒有解決的問題。諸如：節(jié)流線長，造成壓力損失；天然氣水合物；淺層氣；破裂壓力與孔隙壓力安全窗口窄；防噴器內(nèi)圈閉氣等。針對這些沒有解決的問題，本文提出了相應(yīng)的解決措施，能夠一定程度上解決這些技術(shù)難點，以保證鉆井井控技術(shù)的安全性。

【關(guān)鍵詞】井控技術(shù) 水合物 淺層氣 安全性

隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，鉆井井控技術(shù)也取得了較快的發(fā)展。但面臨的問題依然非常嚴(yán)峻。眾所周知石油鉆井工藝是一項風(fēng)險大、技術(shù)含量高、挑戰(zhàn)性強(qiáng)的工程。有些低層構(gòu)造比較特殊，更使得鉆井面臨存在淺層氣、天然氣水合物、地基不穩(wěn)定、地層破裂壓力低等諸多問題。井控是保證鉆井安全的重中之重，與常規(guī)鉆井相比，這些地方的井控在工藝和設(shè)備上有更嚴(yán)格的特殊要求。所以，針對出現(xiàn)的技術(shù)難點，必須制定相應(yīng)的解決措施，確保井控作業(yè)的安全性。

1 鉆井井控技術(shù)難點

1.1 節(jié)流管線長，造成壓力損失

我們知道在整個鉆井過程中，節(jié)流管線必須保證一定的長度，這就導(dǎo)致了在壓井循環(huán)時出現(xiàn)摩擦壓力損失。節(jié)流管線內(nèi)產(chǎn)生的壓力損失，加上地層破裂壓力梯度低，使得在壓井時，容易在開泵時造成薄弱地層破裂。如果氣體充當(dāng)了溢流體，那么氣體在進(jìn)入或排出管線時，體積迅速發(fā)生變化，使得環(huán)空壓力和節(jié)流管線內(nèi)壓力也迅速發(fā)生變化，這時只能通過調(diào)節(jié)節(jié)流閥來增加套壓，保持壓力穩(wěn)定。但事實上，對于操作者來說，要想突然間做到迅速、精確的調(diào)節(jié)節(jié)流閥，明顯是有難度的。

1.2 天然氣水合物

在鉆井過程中，由于壓力高、溫度低，極易產(chǎn)生天然氣水合物，堵塞隔水管、連接器、防噴器和節(jié)流管線，給井控作業(yè)帶來一定的風(fēng)險。所以，在井控作業(yè)的各個環(huán)節(jié)，都要考慮到天然氣水合物可能產(chǎn)生的影響，盡量避免事故的發(fā)生。

1.3 淺層氣

淺層氣主要是指地表以下1000米內(nèi)的氣體。這些氣體產(chǎn)生的壓力一般都比較高，且隨著下潛的距離增加，井底壓力和氣體的潛在流量都是不斷增加的。一旦發(fā)生事故造成淺層氣井噴，就會使氣體迅速向上膨脹、擴(kuò)展，造成的影響非常大，影響的范圍非常廣。

1.4 破裂壓力與孔隙壓力安全窗口窄

不同地方和深度的巖石密度不同，所以當(dāng)?shù)貙拥纳疃认嗟葧r，上面覆蓋的巖石密度較小，產(chǎn)生的地層表面壓力就越低，造成的破裂壓力就越低。所以，上面受到的破裂壓力要遠(yuǎn)大于底層受到的破裂壓力。這也就使得破裂壓力與孔隙壓力安全窗口窄，造成隔水管鉆井液安全增量、允許的最大關(guān)井套壓和井涌余量隨水深的增加而降低。越往下，地層越疏松，鉆井井壁的穩(wěn)定性也就越差，使得井控作業(yè)難度不斷加大，甚至?xí)?dǎo)致井漏等事故的發(fā)生。

1.5 防噴器內(nèi)圈閉氣

防噴器內(nèi)圈閉氣是在處理氣體溢流時，在防噴器內(nèi)殘存的氣體。在鉆井井控技術(shù)工藝上，圈閉氣的壓力是不可忽視的，因為節(jié)流管線很長，且圈閉氣的壓力大小與節(jié)流線內(nèi)的靜液柱壓力相等。如果在壓井結(jié)束后，直接打開防噴器，就會導(dǎo)致氣體迅速在隔水管內(nèi)膨脹，造成井噴，甚至?xí)斐筛羲芷屏?。隨著深度的增加壓力增高，產(chǎn)生的危害就會越大。

2 井控中幾種主要難點的對策

2.1 天然氣水合物的處理

解決天然氣水合物帶來的困擾，必須實行預(yù)防和處理手段并行的辦法。

重在預(yù)防，主要有以下幾點：

（1）當(dāng)鉆水合物地層時，最好采用無隔水管鉆井方式；

（2）在進(jìn)行井控作業(yè)前，通過井場災(zāi)害調(diào)查，對淺層水合物部分進(jìn)行評價，在進(jìn)行井位選擇時，應(yīng)盡量避免水合物區(qū)；

（3）在平時，定期對BOP進(jìn)行水合物抑制劑注射，防止產(chǎn)生水合物；

（4）采用合成油基泥漿和油基泥漿進(jìn)行鉆井操作，這類泥漿含水量低、鹽度高，所以一般情況下不會產(chǎn)生水合物。在合成基泥漿不允許使用的場合，可以用高鹽度的水基泥漿代替；

（5）針對不同場合，采用不同的鉆井工藝，對施工設(shè)備進(jìn)行改良等。

天然氣水合物一旦產(chǎn)生將很難除去，主要有以下四種方法解決：

（1）加熱法。在壓力一定的情況下，可以加入一定的循環(huán)熱流體，不斷增高水合物周圍的溫度，當(dāng)溫度比平衡溫度還要高時，水合物就會慢慢溶解；

（2）機(jī)械法。就是采用一些機(jī)械力強(qiáng)力破壞水合物，比如施工設(shè)備生成水合物時，可以使用ROV將其除去；

（3）化學(xué)方法。利用化學(xué)反應(yīng)的原理，注入水合物抑制劑，使水合物與抑制劑直接接觸，慢慢溶解；

（4）減壓法。當(dāng)溫度一定的時候，可以通過降低水合物表面壓力，使其小于水合物的平衡壓力的方法，將天然氣水合物逐漸溶解。

2.2 淺層氣的處理

淺層氣的問題若處理不當(dāng)，就會造成井噴，后果不堪設(shè)想。所以，當(dāng)在井控作業(yè)時遇到淺層氣，必須采取合理的措施進(jìn)行處理。

（1）井控作業(yè)無隔水管時，要保證鉆井液的密度小于壓裂梯度。若存在淺層氣，則在保證地層不被破壞的情況下，最大排量注入壓井液壓井。若這樣仍不能壓住井，必須停止作業(yè)，將工作平臺移到安全區(qū)域。

（2）井控作業(yè)有隔水管時，隔水管主要起到導(dǎo)流的作用，為鉆井流體提供了一個環(huán)形回流空間。目前，大多數(shù)鉆井平臺的導(dǎo)流系統(tǒng)都是將天然氣引向下風(fēng)，減少火災(zāi)發(fā)生的幾率，但這種情況僅僅滿足于小氣量、低壓的情況。當(dāng)淺層氣數(shù)量較大時，也要采用加大鉆井液的方法來壓井。在保證地層不被破壞的情況下，最大排量注入壓井液壓井。若這樣仍不能壓住井，必須停止作業(yè)，將工作平臺移到安全區(qū)域。

（3）鉆領(lǐng)眼注意事項。在淺地層可以通過鉆領(lǐng)眼的方法對其進(jìn)行評價，能夠一定程度上規(guī)避淺層氣風(fēng)險。如果在鉆領(lǐng)眼時遇到淺層氣，就需要最大排量注入壓井液平衡壓力，如果氣流仍然得不到控制，就必須停止作業(yè)，將工作平臺移到安全區(qū)域，待淺層氣釋放完畢后，再回到井位繼續(xù)作業(yè)。

2.3 防噴器內(nèi)圈閉氣的處理

壓井結(jié)束后，關(guān)閉的防噴器內(nèi)殘存了一部分氣體，這些壓力較大的氣體就是圈閉氣。圈閉氣的壓力與節(jié)流管線內(nèi)的靜液柱壓力相等，并且隨著鉆井深度的增加而增大。處理圈閉氣的方法主要有：

（1）關(guān)閉下面的防噴器閘板，隔離下部井眼；

（2）從壓井線一端注入壓井液，并且從節(jié)流線返出，直到節(jié)流線和壓井線內(nèi)都充滿壓井液為止；

（3）關(guān)閉壓井線閥門，使用油氣分離器使節(jié)流線泄壓；

（4）打開環(huán)形防噴器，同時關(guān)閉分流器，通過壓井液不斷循環(huán)排除剩余氣體；

（5）關(guān)閉環(huán)形防噴器，通過壓井液將節(jié)流線內(nèi)的海水和氣體排除。

3 結(jié)論

盡管鉆井井控技術(shù)仍然面臨著諸多的難點，但通過本文的分析，已經(jīng)提出主要難點的解決措施，對其它的難點也提出了相應(yīng)的解決策略。對于天然氣水合物的處理，要采取預(yù)防和處理并行的手段，具體問題具體分析。對淺層氣的處理和防噴器內(nèi)圈閉氣的處理，也具體針對幾種特殊情況提出了相應(yīng)的解決方案。另外，要想更好的完成鉆井井控作業(yè)，還要注意以下幾點：

（1）鉆井之前，必須準(zhǔn)確預(yù)測地層破裂壓力和地層孔隙壓力，確定鉆井液密度和井身結(jié)構(gòu)。對淺層氣出現(xiàn)的可能性做出準(zhǔn)確分析和評價，在選擇井控井位時，盡量避開淺層氣位置，減少淺層氣傷害。

（2）在施工過程中，使用隨鉆測壓和隨鉆測井等工具，實時檢測環(huán)空壓力和地層的變化，做到有溢流早發(fā)現(xiàn)、早控制。

（3）根據(jù)施工場地的地層情況，合理選取鉆井液，合理采取鉆井工藝，最大程度避免水合物的產(chǎn)生。