氣體鉆井井控安全控制策略

武春杰

摘? ?要：為了提升氣體鉆井的安全，文章結(jié)合實際，對氣體鉆井井控安全控制策略要點進行研究。先是對氣體鉆井技術(shù)工藝分析，其次在闡述氣體鉆井作業(yè)中的風險因素的同時，對相關(guān)的安全控制方案探究，希望論述后，可以給此類工程提供幫助。

關(guān)鍵詞：氣體鉆井;井控;安全控制;策略

氣體鉆井技術(shù)是通過氣體作為循環(huán)和攜砂介質(zhì)來進行鉆井施工的方式，通過氣體來取代傳統(tǒng)的液體介質(zhì)形式，可以有效地減小井底的運行壓力，并且能夠減少井底壓持反應，使得破巖效率得到提升，更好地處理漏失復雜地層的鉆井難題，整體成本比較低。

1? ? 氣體鉆井技術(shù)工藝概述

氣體鉆井技術(shù)主要是在鉆井施工環(huán)節(jié)中利用天然氣、空氣、氮氣、尾氣等循環(huán)介質(zhì)，以使鉆井順利進行。在鉆進使用階段，鉆井機的內(nèi)部壓縮機會直接從自然環(huán)境中吸入大量的空氣，然后利用增壓和冷凝析水后直接進入到立管中，經(jīng)過鉆頭再利用環(huán)空返回到井口位置，然后利用螺旋控制頭導向到排砂管內(nèi)，最終直接進入到巖屑池內(nèi)。

2? ? 氣體鉆井作業(yè)中的風險因素

2.1? 井控風險

井筒中沒有設置鉆井液，遇到高壓、高產(chǎn)油氣層的情況，地層中的油氣會直接通過設備傳輸?shù)骄诜祷氐降孛嫔?，整個操作環(huán)節(jié)的效率較快，且壓力非常高，井控風險非常高。如果旋轉(zhuǎn)防噴器、排砂管的壓力性能比較差，會導致井口控制能力不足。氣體鉆井井口不進行控壓處理，鉆進環(huán)節(jié)中遇到高壓氣層時，就會存在無阻旋噴狀態(tài)，嚴重者會直接損壞防噴器、排砂管線結(jié)構(gòu)，導致排砂管開裂、控制頭膠芯刺漏的情況。

2.2? 有毒氣體泄漏

氣體鉆井技術(shù)施工環(huán)節(jié)，井筒氣柱壓力相對比較低，只要是鉆頭遇到有毒害的氣體層時，會直接將毒害氣體引出。如果鉆井的井身深度為3 000 m，鉆頭在鉆進到毒害氣體地層時的2～3 min之后就能夠直接傳輸?shù)骄谖恢蒙?。而膠芯也是極易發(fā)生損壞的結(jié)構(gòu)部件，在應用了一定的時間之后就會導致泄漏問題的發(fā)生。排砂管線口、取樣口位置都會發(fā)生毒氣體泄漏問題。這些毒氣體的釋放會嚴重的威脅現(xiàn)場施工人員的生命安全，甚至會引發(fā)嚴重的事故。

2.3? 排砂管斷裂

（1）鉆頭在鉆進到微出水層的位置上，巖屑的濕潤度會比較大，返出的巖屑會在T型彎頭的拐彎位置上存在嚴重的堆積問題，排砂通道就會發(fā)生嚴重的堵塞問題，導致排泄能力變差，導致管內(nèi)壓力的增大而出現(xiàn)斷裂的問題。（2）深井鉆井施工環(huán)節(jié)，在重新形成的壓力循環(huán)過程中會導致比較大的壓力，流體穩(wěn)定性差而導致返出排砂管道造成不規(guī)則的沖擊影響，此時的排砂管會存在劇烈的振動問題，排砂管的焊接點等薄弱部位會導致斷裂的問題。（3）氮氣鉆井施工環(huán)節(jié)，只要是遇到高壓裂縫性氣藏的形式，天然氣和氮氣會因為攜帶高速巖屑給排砂管造成比較大的沖擊影響，最終導致爆裂。

2.4? 井下燃爆

造成井下燃爆的因素包括：（1）鉆頭遇到地層出氣孔，氧氣含量會比較高，在達到甲烷的爆炸點之后，因鉆具的影響會產(chǎn)生火花，進而導致井下燃爆事故發(fā)生。（2）鉆頭遇到地層微量出氣，環(huán)空結(jié)構(gòu)的不通暢，在封閉的條件下會逐步地達到爆炸的極限，并且在處理環(huán)節(jié)存在壓力積累的情況，最終造成了井下燃爆事故。井下燃爆事故發(fā)生之后，會出現(xiàn)井壁崩塌、燒毀鉆具、套管燃燒等，使得井控工作無法順利進行。

3? ? 氣體鉆井井控安全控制措施

3.1? 井控風險控制措施

氣體鉆井自身也就會出現(xiàn)井控的風險，但是其可控的。

首先，在開始鉆進前，應該先深入地了解勘探現(xiàn)場的實際情況，其中包含壓力參數(shù)、油井產(chǎn)量、底層氣體類型等方面。其次，要根據(jù)實際情況選擇合適的井控設備，為了能夠避免風險發(fā)生，總控設備應該設置一鍵關(guān)井的按鍵。最后要制定出切實可行的井控風險應急預案，然后根據(jù)預案標準進行演練。

3.2? 有毒氣體風險控制措施

（1）毒害氣體發(fā)生泄漏的位置上需要設置硫化氫檢測裝置。

（2）需要使用綜合錄井、流體檢測儀等設備來全面監(jiān)測返出液體。

（3）鉆進施工前如果發(fā)現(xiàn)膠芯、管線等存在損壞的問題，要立即更換。

（4）根據(jù)需要設置防爆風扇，確保毒害液體集中返出。

（5）排砂管線出口位置上需要設置硫化氫、可燃氣體監(jiān)測儀器，同時需要將排砂管線布置在下風口上，如果發(fā)現(xiàn)存在毒害氣體，需要立即進行控制。

3.3? 排砂管爆裂控制措施

（1）隨時監(jiān)測地層的出水情況，按照巖屑返出狀態(tài)、立壓狀況、扭矩狀態(tài)等確定排砂管線是否存在堵塞的問題。如果發(fā)生堵塞，應該立即進行處理。

（2）隨時監(jiān)測地層出氣狀態(tài)，根據(jù)各項技術(shù)參數(shù)來判定是否遇到強烈油氣層，如果存在，需要立即關(guān)井。

3.4? 井下燃燒風險控制

在正常的鉆井施工環(huán)節(jié)，要隨時監(jiān)控可燃氣體，利用先進儀器測定氣體的密度、返出壓力等參數(shù)。如果發(fā)現(xiàn)存在密度較高的可燃氣體，需要立即停止施工，防止設備沖擊產(chǎn)生火花而導致事故的發(fā)送。確?，F(xiàn)場的空氣通暢性，如果存在不通暢的問題要立即停止施工。只要存在發(fā)生爆炸的危險，就要立即停止注氣。

4? ? 結(jié)語

綜上所述，鉆井施工環(huán)節(jié)極易存在很多的危害問題，這就需要深入地研究鉆井工藝流程，嚴格控制風險問題，制定出切實可行的應急預案，將風險發(fā)生率降到最低，確保鉆井施工的安全性，給社會輸送更多的合格能源。

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