海上油气田完井手册 第十三章 完井作业安全

海上油气田完井手册 第十三章 完井作业安全 第十三章 完井作业安全 为了保证海洋石油作业的安全，国家制定了《海洋石油作业安全法规》。在海上完井作业中必须遵守国家制定的相关安全法规及各项有针对性的安全要求，树立安全第一的思想，在安全的前提下高效地进行海上完井作业。 第一节 完井作业安全措施 一、高压油气井井作业措施 1(高压油气井完井作业安全准则 l)安全是设计、施工和操作的基本点。 2)严格执行国家海洋石油作业有关的各项安全法规。 3)在设计和作业中，必须实行对产层保护的平衡压井技术，有效地控制井喷和井漏，采用平衡压井。 4)完井设计时，作业者应取地质部门提供的地层压力高值。 5)高压油气层井内发生溢流或有井喷预兆时，司钻有权立即关井，完井总监根据测得的实际地层压力，有权确定压井液密度和处理，防止井下情况进一步恶化。 6)作业中作业者必须安排有关人员做好各种与井筒压力有关的监测工作。 2(高压油气井完井作业安全要求 1)使用任何海上石油完井装置，必须按照《中国海洋石油作业办公室安全管理规定》的要求组织施工。 2)开始作业前(至少20天)，要求地质部门应向工程部门提供正规的完井地质设计。 3)作业者应根据油气井条件和海域条件选用适当的井口装置、防喷器组及监测控制系统。所选用的防喷系统的额定工作压力的80,不能低干预计的最高地层压力，使用的井下工具应与油气井压力相匹配。 4)作业者在作业前10天内，应向承包商提供完井工程设计书，并进行技术交底。 5)作业者在开始作业前，应向承包商签定承包服务协议书，并要求承包商提供下列有效证书的副本: ?海上移动式钻井船(或采油平台)安全证书。 ?国际船舶载重线证书。 ?国际防止污油证书。 ?吨位证书。 ?起重机检查薄。 ?拖航批准书。 ?作业许可证。 ?主要设备的近期检验报告。 ?主要管理和操作人员的岗位证书。 6)拖航前，作业者应对钻井,采油平台的设备和安全设施按规定要求进行检验，不合格者不能开始作业。 7)所有参与海上作业的人员应持有安全培训合格证书。作业者的完井监督人员及承包商的管理、操作人员应经过井控专门培训并持有井控操作合格证。 8)所有参与作业的设备和人员应按协议规定进行保险。 9)作业前组织有关人员对钻井平台(或采油平台)进行一次全面的安全检查。 3(高压油气井完井作业安全注意事项 1)严格执行完井作业安全规定(在后面叙述)。 2)按有关消防规定进行防喷演习。 3)每次完井作业期间进行一次弃船演习，如海况条件允许将救生艇放下水。 4)应加强井喷预兆的监测，发现气侵或井涌预兆时应及时报告当班司钻和完井监督，采取有效措施，避免井喷事故的发生。 5)完井作业监督应在现场负责每天24小时的值班制，对井下情况应了如指掌，确保技术安全稳妥，行之有效。 6)气测人员应严守岗位，随时监测井下情况的变化，发现异常情况应及时向当班司钻和完井监督报告。 7)设备总监应每天按正常程序检查防喷系统，并将检查结果报告完井监督。 8)钻台上应备有专用的方钻杆主阀和防喷单流阀及其他配套接头，以便在起下钻发生井涌时使用。 9)随时检查井口压力、流量的变化，特别是泥浆性能的变化，特殊作业期间的异常情况，及其他有疑问的情况。 10)决定能够起钻的前提是进出口完井液的密度达到平衡，井口无溢流，切不可贸然起钻，增加处理的复杂性。 11)严格控制起下钻速度，特别是在油气层井段和小套管井段，防止抽吸或压漏地层。 12)应严格按井控安全措施和操作程序施工，做好应急处理的准备。 13)如果油气井失控，应立即切断电源，组织警戒，灭绝火种。 14)压井时应注意以下几点: ?开始压井前，尽量将管柱下深。 ?控制压井液密度，过大或过小会导致井漏或压井失败，合理的压井密度应稍大于井底压的当量压井液密度。 ?控制合理泵速进行压井。 二、完井作业的安全规定 l)井控工作是高压井作业安全的最重要环节之一，必须做好如下工作: ?现场应根据完井设计要求进行施工，采用合理的完井管柱和井下工具，采用合理的完井液，使完井液能和地层岩性相配。 ?每次防喷器组与套管头联结以后，要按试压程序进行防喷器组及控制设备的压力与功能试验，未合格前不得进行下步作业。 ?钻开油气层水泥塞前或射孔前，作业者应组织有关人员对钻井平台进行一次全面的安全检查，并进行消防、逃生演习。 ?钻开油气层水泥塞或射孔前，作业者应在平台上储备足够的完井液加重材料，做好防喷压井的准备工作。 ?钻开油气层水泥塞前通过管柱循环通道和阻流管汇分别作一次低泵速试验，取得压井的有关数据并记录在压井表上。 2)钻井,采油平台上的设备或设施危及人员生命或影响作业安全时，应立即停止使用并立即整改。对于各类石油钻井的专用设备和设施，应按相应的安全规程操作和维护，确保安全运转和使用。 3)防火、防爆。 ?平台按危险程度严格划分出安全区与危险区并有明显标志。 ?如要明火作业需经上一级消防部门审批动火申请书。 ?不得在井口区、油罐区、压力容器及油气管线等危险区域安置可能引起火灾或爆炸的电源、电器。 ?油气井测试时，点火应尽量安排在白天进行。 ?一旦发生井喷，应立即报告公司应急中心，通知港务监督并发布航行通知，以免携带火种或未采取防爆措施的船只进入井喷警戒海区。 4)对于在含有硫化氢的地区进行完井作业，作业者应考虑采用防硫化氢套管、油管、井口装置、集输系统和操作人员的防护措施，防止硫化氢的腐蚀和人员中毒。 三、边生产边完井作业安全措施 在海上油田完井作业中，由于条件限制，或为了进行强采，往往先期完井的井先投人生产。一部分井仍在进行完井作业，有时也有完一井，投产一口，这样就存在着边生产边完井作业的安全问题，其主要安全措施如下: 1(完善的安全领导小组 为了加强安全管理工作需由完井监督、平台经理、安全监督、消防监督、井队长等人员组成严密的安全领导小组，通过平台安全领导小组把平台上各项工作协调起来，特别在某一项工作可能会直接影响另一项工作时，联系协调显得尤为重要。 2(防火措施 1)完井作业期间，井口区应用木板或帆布封起来，以防东西掉下伤人和引起火花。 2)完井作业期间，井口区保持通风良好，并2小时测定一次天然气浓度。 3)需在生活区及特定安全区以外的任何地方动火，事先向消防监督报告，经批准后方可进行。凡在现场动火，必须注意风向，清除周围的油垃圾和可燃物体，并准备适当的灭火器材。 4)钻井,采油平台井口区应装备可燃气体报警装置。 5)完井井口区要配备干粉灭火器等应急消防设备、钻井船和采油平台要随时保持无线电通讯联系。 6)完井及钻井人员去采油平台工作时要穿戴防静电工作服。 7)采油平台废气排除口，要高于钻井船就位后机房顶3m。 8)钻井平台在进行以下作业时，事先通知采油平台采取相应措施。 ?拆装井口作业。 ?井口、钻台及其附近区域动火。 ?电测及射孔作业。 ?处理井下复杂情况或井涌、井漏。 ?作业时放压、放气前。 ?调正井架。 ?试油作业放喷燃烧。 9)万一发生井喷、火灾等重大事故，完井监督应立即通知采油平台，采油平台应立即采取必要的安全措施。 10)采油平台上的火炬要不间断燃烧，以防天然气漂浮在钻井船上。 11)采油平台放废气或动用明火时，事先通知钻井船。 12)完井作业期间，每天必须收取天气预报，对恶劣天气采取必要措施。 13)消防艇和值班船必须坚守岗位。 3(防爆措施 1)对一切可燃油气的容器、管线，每班检查一次，严禁油气泄露事故的发生。 2)对可能泄露可燃气体的区域，每小时进行一次可燃气体浓度监测。 3)除吸烟室外，其它场所一律禁止吸烟。 4)经常检查有关电器设备的接地线，使其保持良好，防止静电发生。 5)非作业井套压放空时应注意风向，不能使天然气集积在平台区域。 4(防喷措施 1)坚持起钻灌钻井液制度。 2)控制起钻速度，井下有大直径的工具时，防止抽吸效应诱发井喷。 3)采用合适的完井液密度。 4)连续监测完井液中的可燃气体含量。 5)定期组织防喷演习。 6)保持井控系统的所有设备性能良好，运转正常。 7)若发现井涌，应关井控制井口，并将井涌情况通知采油平台。井控作业由完井监督指挥，在井控过程中应经常打开除气器，各类消防人员应立即进入消防应急状态。 5(钻井,采油平台应急部署 l)钻井,采油平台对各种紧急情况的规定，在完井作业期间仍然有效。 2)在发生危急情况下，安全领导小组组长应立即通知采油平台，迅速关断油井及井下、 地面安全阀。然后，钻井,采油平台各自分头进行抢险。 3)发生危急情况时，安全监督应立即通知陆地安全环保部门，采取相应措施进行救援。 四、含有硫化氢(HS)气体的完井作业安全措施 2 1)在完井作业中必须严格遵守能源部海洋石油作业安全办公室颁发的《海洋石油作业硫化氢防护安全要求》的规定，作业现场安装防硫化氢装置，人员配备防护用具及医疗器械，选用相应的防硫设备和材料，进行人员培训，编制防硫化氢应急计划。在应急计划中注明人员分工、安全区划分、安全作业要领和程序，平台示警方式，报警装置检查，人员撤离以及向上级报告程序等问题。并应将防硫化氢应急计划送应急指挥中心审查。 2)应急指挥中心接到现场报答后进入应急工作状态，并立即做出反应。 3)按平台需要调集物资、材料和设备。 4)调集医务人员和医疗器材。 5)调集车辆、船舶、直升飞机待命。 6)根据需要派出工程技术人员和其它援助力量到现场。 7)在完井作业过程发现硫化氢气体，应根据情况采取调整完井液PH值大于10，增加完井液密度使液柱压力大于地层压力，当无法避免硫化氢进入循环流程中时应选用抗硫材质和设备，或内壁涂防硫化氢涂层，注缓蚀剂，加除硫剂等措施。 3 8)完井作业中如硫化氢浓度不超过0.001mg,m时，作业人员应站立在平台的上风头位置，如果无风天气应使用大马力电风扇朝作业人员所站相反方向吹风，作业人员戴防硫面具。 9)完井作业中先对该井用硫化氢气体探测器在钻台进行探测，确定钻台上空气中所含 HS气体浓度。 2 10)在工作人员的工作服上缀带安培瓶型探测仪，当安培瓶的醋酸铅变为棕黑色时，表示HS浓度已较大，颜色愈深，浓度就愈大，应尽快组织人员撤离工作现场。 2 11)工作人员在现场可随身携带COMPUR4100气体探测仪，如果HS超过一定浓度，2探测仪发生器就会发出警报，工作人员应立即离开工作现场。 12)硫化氢气体中毒程度可分为: 3 ?硫化氢轻度中毒:浓度小于200mg,m。 3 ?硫化氢中度中毒:浓度200,300mg,m。 33 ?硫化氢重度中毒:浓度在700mg,m。浓度在1000mg,m以上者可引起“电击样”中毒。 表13-1-1为HS在空气中的浓度及其对人造成的生理影响。 2 13)当发生井喷，硫化氢泄露且浓度极高无法控制，已对作业人员生命造成极大威胁的情况时，完井总监督有权下达人员撤离平台的命令，并且及时向上级汇报现场情况。 表13-1-1 HS对人体的生理影响 2 在空气中的浓度 生 理 影 响 ,,,6 66体积，, 体积，10时有明显的难闻味，到4.510×10时十分明显，当浓度增加时，嗅觉钝一般在0.1310×100.000013 0.13 化，靠气味不再能发觉HS气体 20.002 20 (OSHA)中规定允许和可接受的最高浓度 0.005 50 (OSHA)标准中规定上述最高浓度又没有测量时，当每小时的工作接触时间最长10min时的最高允许浓度 0.01 100 咳嗽、刺激眼睛3,5min以后失去嗅觉在15,30min以后出现呼吸间隔，眼,刺痛以后昏睡等现象，1小时后喉部感到刺激，长时间轻接触后上述症状加剧 0.02 200 很快丧失嗅,觉，眼睛和咽喉烧灼 0.05 500 眩晕，丧失平衡与轻推理功能，几分钟后出现呼吸问题，受害者需要及时进行人工呼吸 0.07 700 很快丧失知觉，如不及时抢救会停止呼吸导致死亡，需要进行人工呼吸 0.1 1000 很快丧失知觉，除非及时抢救并进行人复苏处理，可造成死亡或永久性脑损伤 五、起下钻作业事故的预防措施 起下钻是完井、作业中的一个重要组成部分，也是事故的多发环节。要认真做好作业事故的预防。 1)清洗井场，把与起下钻无关的工具清理出井场，冲洗干净，铺上防滑材料。 2)检查吊卡、卡瓦尺寸是否合适，开关是否灵活到位，牙板是否需更换、清洗等。 3)责成承包者检查其它起下钻具用具，如大绳、锚链、钳尾绳、刹车、死活绳头是否可靠。 4)在喇叭口处需加合适的刮泥器。 5)在起下钻的任何时候都不应该猛提猛放钻具。 6)管柱在下至尾管挂顶部1柱左右的位置缓慢下放，密切注视悬重的变化，非特殊要求不允许顿钻。 7)非特殊情况，不允许转盘卸扣。 8)在起下钻具过程中，任何工具、设备中途出现问题，都必须及时处理，不允许凑合使用。 9)当座或提卡瓦时，动作要缓慢，上提下放要慢，以便使卡瓦坐稳。 10)使用安全卡瓦时，尺寸要合适并上紧。 11)注意补充井筒液面，观察泥浆池液面，防喷防漏。 12)钻具下入前要准确丈量长度、内外径，清除内壁铁锈。 13)单根上部带有提升短节时，一定把提升短节的扣上紧，以防在单根上扣时，上部提升短节倒扣，发生事故。 14)抢救治疗硫化氢中毒。 ?将患者立即抢救出中毒现场，移至空气新鲜处。 ?对呼吸麻痹和呼吸停止的患者，应立即施行有效的人工呼吸，同时给予呼吸中枢兴奋剂，并由医务人员护理、护送去医院接受治疗。 15)HS多气体对眼轻度损伤者应及时用生理盐水或2,碳酸氢钠溶液冲洗，然后每1,2 4时用四环素可的松眼膏涂擦;严重损伤者，应在初步处理后速送眼科进一步处理。 第二节 完井作业期间的工作制度 事故发生的原因，可以分为人为因素、设备因素和人力不可抗拒因素。根据事故的统计与分析表明:88,的事故是人为因素造成的，所以事故预防的主题是“人”。 科学、合理的工作制度是安全作业的保证。预防事故的关键是根据作业的特点建立安全的工作制度。 一、建立严密的安全领导系统 完井作业期间建立严密的安全领导系统，及时有效地协调解决出现的问题，加强技术安 全教育和培训，提高安全意识，为预防各类事故的发生起着重要作用。 1(安全领导小组的组成 组长:完井监督(完井期间) 副组长:钻井平台经理、采油平台经理。 组员:消防监督、消防艇长、井队长、气测班长。 2(安全领导小组职责 1)制定各重要施工阶段的安全条例，确定合理的施工方法。 2)协调解决平台上存在的问题。 3)组长职责: ?负责作业期间完井(修井)施工安全和井口区安全。 ?组织制定施工阶段的安全。 ?每周组织召开一次安全全议，特殊情况随时召开。 ?定期组织防喷演习。 ?在危急状态，组织协调各有关单位，协助钻井平台经理或采油平台经理的抢险工作。 4)副组长(钻井平台经理)职责: ?负责钻井平台自身的安全。 ?定期组织消防、救生、弃船演习。 ?强化平台原有的消防制度。 ?在钻井平台处于危急状态时，按“平台应急部署”指挥抢险作业。 5)副组长(采油平台经理)职责: ?负责采油平台的安全。 ?制定完井(修井)作业期间采油平台特殊的安全措施、安全制度。 6)消防监督职责: ?每天定期(每小时一次)巡回检查各防火区可燃气体浓度及固定式可燃气体探测仪的 工作状况。 ?监督检查钻井船、采油平台配备的各种消防器材。 ?监督现场动火、试油燃烧、放喷测试等作业的防火防爆措施。 ?监督检查平台的消防演习。 7)消防艇长职责: ?保证本艇上所有的消防设施始终处于完好待用状态。 ?保证24小时内随时和钻井船或采油平台联系。 3(安全会议制度 l)每周一次安全会议。 2)重大施工前随时召开。 二、刮管作业安全制度 1)遵守起下钻作业各项安全要求。 2)刮管器下井前，一定要确定好刮管器的正反向，并检查刮管器的弹簧是否有弹力。 3)刮管器在通过已射孔的射孔段时，一定要慢，每1m一刮，并密切注意悬重的变化， 切不可强行加压下钻。 三、管线试压作业安全制度 l)管线连接前，要认真布置管线的走向，管线的线路要尽量避免人群活动频繁的区域。 2)被试压的管线要用棕绳固定好，防止管线跳动。 3)如果管线需长时间带压，应在管线附近明显的地方用警示牌标明“高压，注意安全” 等字样。 4)管线接好后，应责成司钻或其他人员确认线路正确。 5)泵操作手与试压作业指挥者要保持有畅通联络的手段。 6)管线试压前要通管，管线通后方可试压。 7)管线试压时，人员要远离管线，严禁人员跨越。 8)管线有泄漏地方，应先放完压后再砸紧，不可带压砸管线。 9)不准用柴油、空气(除惰性气体外)、氧气试压。 10)管线试压的最高压力不允许超过管线的最高抗压值。 四、钢丝作业安全制度 l)管柱连接下入井里时，要为钢丝作业制造条件，如:在管子或工具的外螺纹端用刷子抹螺纹油，可能的话应建立循环，用清洗剂清洗管柱里的螺纹油，大量的实践表明管柱内壁的螺纹油给钢丝作业带来麻烦。 2)钢丝作业工具串下井之前，要用合适的钢丝通径规通径，通至工具串下入深度以下。 3)与钢丝作业相关的地面设备要固定好，布局要合理，便于安全操作。 4)如果油气层己打开，要装钢丝作业防喷器和防喷管。防喷管上安有压力表、放空阀， 防喷管的长度要大于钢丝工具串的长度(注意:应是震击器打开的长度)。 5)在配井下工具串时，其外径应不大于管柱的最小通径，作业中控制钢丝的实际拉力不超过其额定值。 6)在有采油树的井进行钢丝作业时，打开清蜡闸门和主阀后，应挂牌指明“切勿关闸门”等字样，驱动器要用锁定帽锁定。 7)在连接钢丝工具和每次从井里起出更换工具时，凡有丝扣连接的地方都应重新紧一遍，方可下入。 8)下入钢丝工具过程中，如果有遇阻情况，应慢慢上下活动，不可强行下入。 9)井下安全阀控制管线压力在保持5000psi，并每隔半小时观察一次控制压力，如有下降，随时进行补充。 10)如果连续进行多趟钢丝作业，要经常做钢丝扭断试验和弱点部位的检查，使之保持良好的工作状态。 11)如果进行钢丝打捞作业，下入工具应考虑能丢手。 12)所有下井的工具，下入前要仔细丈量长度、外径、内径、产品号，画出各部分的结构尺寸简图。 13)在进行作业时，要考虑井里流体是否含有CO、HS等腐蚀介质对工具和钢丝的腐22 蚀。 五、射孔作业安全制度 1)仔细核查装枪单与射孔方案设计是否一致。 2)液垫高度的计算。 ?应核实计算深度是以原钻井的平台转盘为基点，还是以海平面作为基点。如果是以钻井转盘为基点，在实际下入射孔管时，管柱的下入深度要考虑钻井时的升船高度与完井(或修井)时升船高度的差值。 ?按计算的液垫高度，校核实际的负压值。 3)吊射孔枪时，要用棕绳绑好，以便控制吊枪时转向。往钻台吊枪时，每次准许吊一根枪。 4)连接射孔枪时，要用专用的提升短节和卡盘吊装射孔枪，不可用其它的工具代替。 5)枪接头上的“O”形密封圈要仔细查看是否有损伤、老化，尺寸是否合适，上“O”形密封圈时黄油不可用得过多，不可用尖硬的工具装密封圈。 6)在井口连接枪时，要由专职的TCP服务人员负责连接。 7)射孔封隔器和负压阀、减震器、枪丢手接头下井前要解体仔细检查有无缺损和损坏， 密封件要及时更换。 8)所有下井的工具、变径接头、钻具要通径，连接时不可在内螺纹端抹丝扣油，只允许在外螺纹端抹少量的丝扣油。 9)每次往管柱灌满水后，要仔细观察管柱液面是否下降，如下降应及时起钻确认管柱漏的原因。 六、井下工具连接安全制度 1)所有下井的工具连接前，要检查螺纹，测量内外径，丈量长度，并画出草图，记录型号和部件号。 2)工具下入前要了解、熟悉各部分的结构，下入过程中的注意事项，如:是否避免正转或者反转，允许的加压值和上提负荷值等。 3)在上紧工具时，要在合适的部位打管钳或液压钳。 4)装锁钉的工具，下井前要确认一遍锁钉的数量和剪切值。 5)在井口上紧工具时，井口补心处要有保护措施，防止井下落物。 6)反复下井的工具串，每次下入前要进行外观检查，是否有松脱、裂等现象，并对每个螺纹连接的部分要重新紧扣，对定期检修或需更换密封件的工具一定要经检修或更换密封件后方可下井。 七、套铣、磨铣安全工作制度 1)工作前要详细了解井下情况，落物过程如有可能，可在现场打铅模掌握情况。 2)所有下井的工具、变扣接头要进行磁粉探伤，要丈量长度，测量内、外径，现场工作人员应有一份下井工具的操作说明、结构图，震击器需检修校核并做好记录。 3)下井的工具串要能丢手，必要时应配上击震击器。 4)在现场自制的工具要在地面做功能试验，确保其内外径、强度符合要求，经批准后方可使用。 5)起下钻时，要遵守起下钻作业安全制度。 八、在井口操作时，手动工具使用安全制度 1)在井口使用手动工具时，必须有有效的井口保护措施，防止工具落井。 2)使用手动工具的操作人员必须熟悉工具，而且具有操作经验。 3)手动工具用保险绳绑住，系在操作人员身上。 4)手动工具每次使用完后，应放在远离井口的安全区域，防止其它人员随便乱动。 5)手动工具和其它相关的小工具每次使用前要清点数量，使用完后也要清点数量。并放回工具箱。 九、酸化、压裂作业安全制度 1)正式施工前，要召集相关的人员(如司钻、井队长、专业作业人员等)开会，明确有关的安全事项各自的工作职责范围，意外情况的处理程序，任务落实到人头上。 2)配酸作业要由专业人员负责，其他人员在专业人员指导下，协助工作。 3)凡是参与配酸作业的人员都要带防护眼镜，戴胶皮手套，而且要站在上风口进行作业。 4)酸化、压裂管线试压至工作压力的1.2倍，除遵守管线试压作业安全制度外，不准 用酸试压。 5)在正式泵酸或压裂以前，泵操作手，专业人员之间要确认联络畅通。 6)无关人员严禁进入作业现场。 7)排出的残酸要监测回收，然后进行中和处理。 第三节 完井井控技术 一、井控概念 完井井控是我们在进行完井过程中对油气井压力控制的简称。 在完井作业中，做好井控工作既可以减少对油气层的损害，又可以防止井涌和井喷失控，从而实现安全作业。 正确的井控应是:全过程的控制，即从开钻到完井投产都要井控;全面的控制，即对地层,井瞬间的压力系统各个有关压力，或者对整个压力系统进行控制，不论是静态或动态都要使整个压力系统保持平衡;合理控制，即既要防止溢流、井喷，又要有利于保护油气层。井控的核心是预先准确地知道地层孔隙压力，及时发现溢流，及时正确关井阻止溢流。 井控的理论基础是“U”型管压力平衡原理。我们把井眼一地层系统当成一个压力系统，地层与井眼构成一个连通的“U”型管。“U”型管的一端为地层孔隙压力或地层破裂压力，另一端为井眼内液柱压力，静态下控制油、气层压力就是要使井眼静液柱压力小于地层破裂压力等于或略大于地层孔隙压力。井眼处于动态时，液柱压力不会保持不变;起钻产生抽吸，完井液被油气侵入使密度下降;井漏使液面下降，液柱压力下降。下钻产生激动压力，循环时的流动阻力又会使液柱压力升高。井内液柱压力要大于地层孔隙压力一定值，此压力值称为附加安全压力，附加安全压力值的大小关系到对油气层压力控制是否有效、合理。 井控按其作用的不同可分成一、二、三次控制。 1)一次控制:指井内液柱压力略大于地层孔隙压力，来控制油气层压力，防止发生溢流;同时也防止液柱压力大于地层压力过多，引起油气层井漏而受到损害，一次控制的关键在于准确知道地层孔隙压力和破裂压力，确定合理的井液密度。 2)二次控制:当一次控制失败后发生溢流时，及时正确关井阻止溢流，并采取正确的压井方法压井，有效的排除溢流，重建井内液柱压力与地层压力之间的平衡，是井内压力失去平衡后的一种补救控制。 3)三次控制:由于受井控设备和井筒条件的限制不能实现二次控制所进行的油气井控制，属特殊性控制。三次控制的关键在于防止失控恶化，防火灭火，恢复和重新建立井控条件。 完井井控技术包括:对油气井压力的正确认识;完井设计对井控的要求;井控装置;压井方法和压井液的要求;应急措施。 二、有关井控的几种压力概念 1(地层孔隙压力 地层孔隙压力指的是地层孔隙中所含流体的压力，即油气或水的压力。孔隙压力分为正常和异常两种:正常孔隙压力等于地层水静液柱压力，地层水密度变化范围在1.0,1.07g,cm3;凡是低于或高于地层水静液柱压力的叫异常低压或异常高压。 2(地层破裂压力 地层破裂压力是指井眼裸露地层在外力作用下使其破裂或原有裂缝重新开启的压力，它广泛用于油井的井身结构、井控设计、施工以及油田开采过程的压裂增产措施中。 目前常用地层破裂压力预测方法有:Eaton法;Stephen法;Anderson法;声波预测法。 3(地层坍塌压力 在一定的井眼条件下，由于地应力的作用，随着井内液柱压力的增加地层会产生张性破裂，即为地层破裂压力;相反，随着液柱压力降低到一定的程度，地层在地应力作用下会产生剪切破裂，井壁岩石产生剥落、掉块或坍塌。地层坍塌压力的大小与岩石本身特性及其所处的应力状态有关。 三、完并设计对井控的要求 完井设计对井控的要求主要有:钻井时的井控资料、完井液的构成和密度、井控装置、完井液加重剂的储备、井控技术措施、采油气井口及平台生产流程。 四、井控装置 井控装置系指实施油气井压力控制所需的设备、管汇和专用工具。利用钻井船进行完井时井控装置一般都比较容易配置。下面介绍高压油气井井控装置的标准配备。 为了满足油气井压力控制的要求，井控装置必须能在施工作业过程中对地层压力、地层流体、完井液性能等进行准确的监测和预报。当发生溢流、井喷时能迅速控制井口、节制井筒流体的排放，并及时泵入压井液使之在维持稳定的井底压力条件下重建井底压力平衡。所配备的井控装置即使发生矢控井喷以至着火事故，也具备有效的处理条件。 标准的井控装置应由以下主要部分组成，见图13-3-1所示。 1(液压防喷器组合 液压防喷器组合包括液压防喷器、套管头、四通、过渡法兰。 根据井的情况、地层压力、套管尺寸、地层流体类型等技术要求，选择压力级别、通径尺寸、组合形式、控制系统等。 (1)压力级别的选择 防喷器组合的工作压力取决于所用套管的抗内压强度、和油气层压力、预计承受的井口最大压力。 (2)防喷器通径尺寸的选择 取决于钻井时井身结构中的套管尺寸，即必须略大于联结套管的外径。 (3)防喷器组合形式的选择 主要根据油气层压力，完井施工工艺要求，生产管柱的结构以及设备配套情况来确定。 其典型组合如图13-3-2，图13-3-3，图13-3-4所示。 每一组合形式应配备1,2个钻井四通。钻井四通有两个作用:一是便于联结压井阻流 管汇;二是保护防喷器，延长其使用寿命。 (4)防喷器的类型 1)球形防喷器(又叫环形防喷器)。 球形防喷器(图13-3-5)可与闸板防喷器配套使用，也可单独使用。它可完成以下作业: ?在钻井、完井、测试、修井等作业中发生溢流或井喷时能封闭方钻杆、油管、测试工具、电缆、钢丝绳等工具与井筒形成环形空间。 ?当井内无钻具时可以全封闭井口。 ?能通过18?台肩的对焊接头强行起下钻。但起下钻速度要慢，过接头时要更慢。允许胶芯与钻具之间有少量泄漏。强行起下钻时的关井压力一般应低于球形防喷器额定工作压力的一半。 环形防喷器关闭时允许上下活动钻具，但不能过钻具接头，不能旋转钻具。严禁打开球形防喷器来泄掉井口压力，以防刺坏胶芯。 2)闸板防喷器。 闸板防喷器(见图13-3-6)可以换装全封、半封、剪切等三种闸板，能完成以下作业: ?当井内有钻杆、油管或套管而发生溢流时，能封闭相应管柱与井筒形成的环形空间， 井内无钻具时可以全封闭井口。 ?特殊情况下可通过壳体旁侧出 口建立压井液循环和节流控制压井作 业。 ?在特殊情况下剪切闸板可以切 断钻具达到封井的目的。 ?必要时管子闸板还可以悬挂钻 具。 闸板防喷器在使用过程中需要长 时间关闭时，用手动锁紧机构(或液 动锁紧机构)锁紧闸板。打开闸板前 应检查锁紧机构是否解锁，严禁打开 闸板防喷器来泄掉井口压力。每次重 大施工工序前，应对闸板防喷器进行 一次功能试验。 防喷器组合在装好后，用清水试压。环形防喷器试压到额定工作压力的70,;闸板防喷器试压到额定工作压力。稳压时间不得少于5分钟，压降不得超过0.7,1.0MPa。 防喷器组合在井口安装好后，用井口试验专用工具(皮腕试验器和塞型试验器》。进行试验泵试验法或提升皮腕试验器试验。对井口、井口管汇及防喷器试压，试压介质用清水，试验压力、稳定时间和允许压降都与基地相同。 (5)防喷器控制系统 防喷器控制系统是一种远控开关防喷器及液压阀门的装置。 目前使用的防喷器控制系统主要有三种: 1)用液压操纵换向阀使防喷器开关，叫“液控液”系统。 2)用气压操纵换向阀使防喷器开关，叫“气控液”系统。 3)用电操纵换向阀使防喷器开关，叫“电控液”系统。 2(套管头 套管头是套管与防喷器组合之间的联结件。其下端与表层套管相连，上端与防喷器组合连接。详细见第三章。 3(节流管汇 节流压井管汇是实施油气井压力控制技术的辅助设备。当发生溢流或井喷时，可通过节流压井管汇循环出低密度或被污染的井内完井液(钻井液)，或泵入压井液，以便恢复井底压力平衡，同时可利用节流管汇控制一定的井口回压来维持稳定的井底压力。也可用于反循环压井。 4(钻具内防喷器 钻具内防喷器又叫钻具回压阀(见图13-3-7)。钻具回压阀按结构形式可分为:蝶形、浮球形、箭形等。 一般情况下将钻具回压阀放在钻台上备用，需要时再 连接在钻柱上。 五、关井方法 1(选择关井方法，制定关井程序 溢流或井喷发生后，立即正确关井。 (1)关井方式 硬关井:当发生溢流或井喷后，在防喷器、四通的旁 侧通道全部关闭的情况下关闭防喷器;关井程序简单，控 制井口时间短。 软关井:当发生溢流或井喷后，在节流阀通道开启， 其他旁侧通道关闭的情况下关闭防喷器，然后关闭节流阀。 对井下及井口设备没有损害，控制井口时间较长。 (2)关井程序 起下管柱发生溢流时: ?立即停止起下作业，并发出信号。 ?抢接钻具内防喷器(回压阀)。 ?适当打开阻流阀。(1,4,1,2in) ?关闭防喷器(先关环形，后关闸板)。 ?关闭阻流阀，试关井。 ?迅速向现场作业代表汇报。 ?观察、准确记录立管套管压力及泥浆池井液增量。 六、压井方法 压井即是在发现井溢或井喷后，泵和当量比较大的完井液控制井底压力略大于地层压力，重建井筒与地层之间的压力平衡关系。 根据溢流、井喷和井的自身所具备的条件，压井方法可分为常规压井和特殊压井方法两大类。 常规压井方法:就是溢流、井喷发生后能正常关井在泵入压井液过程中始终保持井底压力略大于地层压力的原则完成井的控制。 特殊压井方法:就是溢流、井喷发生后，由于井不具备常规压井方法的情况而采取的压井方法。如:井内无钻具压井;又喷又漏的井压井;井液喷空后的压井。 1(常规压井 (1)关井立管压力为零时 1)关井套压力零，此时只需开着井口循环排气就能排除溢流。 2)关井套压不为零，这种情况下须用阻流管汇控制回压才能排溢流。其具体作法如下: ?用压井排量Q循环，此时立管压力表读值非常接近p rci ?调节阻流阀，使立管压力等于p，p:，并保持压力不变循环一周，将溢流排除;停泵cia 观察，达关井套压p,0时压井结束。 a (2)关井套压和立管压力不为零时压井方法 发现溢流关井求压后，用原井液控制回压建立循环以排除井中被侵污的完井液，待压井液配制好后，第二周循环泵入压井液压井。具体施工步骤以控制立管压力的变化制定。 2(特殊压井方法 (1)井内完井液喷空后的天然气井压井 这是因井控失误或其它各种原因溢流发生后不能关井而被迫放喷，致使井筒内完井液喷空后所采用的压井方法。这种方法是一次循环法在特殊情况下的具体应用。 基本方法:井喷空后的天然气井在压井过程中，环空存在一“平衡点”。所谓平衡点，就是压井液返至该点时，井口控制的套压与平衡点以下的压井液静液柱压力之和能平衡地层压力。压井时，当压井液返至平衡点前，保持套压等于最大允许套压;当压井液返至平衡点后在泵排量不变的情况下，用节流阀调整套压控制立管总压力始终等于压井液返至平衡点时的立管总压力，直至压井液返出，套压降至零。其“平衡点”公式为 式中 H——平衡点”深度，m; b3 ρ一,压井液密度，g,cm; m1 p——最大允许控制套压，MPa。 aB 在无法关井求压的情况下，压井液密度只能根据资料和根据相邻构造、测试资料作为依据。压井过程中，为了尽快在井内建立起液柱压力，压井排量应以泵的最大排量，而不能采用常规压井中的低排量泵速。 (2)井内无钻具的压井方法(又称空井压井) 空井:即井内无钻具或仅有少量钻具，但能关井。常采用的方法有:置换法、压回法、强行下钻到井底。 1)置换法:当井内完井液已大部分喷空，天然气溢流已滑脱上升到井口时，关井后直接采用置换法;如天然气溢流未到达井口时，关井后需等待天然气溢流滑脱上升到井口后，再采用此法压井。其具体方法是:向井内泵入定量压井液，关井使其下落，然后放掉一部分的套压，套压降低值与泵入的压井液产生的液柱压力相等。重复这一过程，就可以逐步降低套压。一旦泵入的压井液量等于井涌时的泥浆池增量，溢流就全部排除了，压井结束。 2)压回法:即是从环空泵入压井液把井筒的溢流强行压回地层。 方法:以最大允许关井套压作为施工的最高工作压力挤入压井液。挤入的压井液至少是等于关井时泥浆池增量，直到井内压力得到平衡到达控制住地层压力。 3)强行下钻到底后压井:在井口关闭的情况下进行，放喷保持较低的井口回压。强行下钻时须根据下入的管柱体积来放掉相同体积的完井液，当溢流为天然气时还应考虑天然气上移过程中的膨涨，以及管柱进入柱状天然气溢流后对套压带来的影响，此时套压应相应提高以维持井底压力不变。 表13-3-2 井控作业中易出现的错误作法 1 发现溢流后不及时并井仍循环观察 2 起下管柱时发生溢流仍企图起下完管柱 3 关井后长时间不进行压井作业 4 压井液比重过大或过小 5 排除天然后溢流时保持泥浆池液面不变 6 企图打开井口使压井液的泵入速度大于溢流速度 7 关井后闸板,刺漏仍不采取措施 七、完井作业井控措施 1(射开油气层的井控措施 (1)射孔过程中的异常现象前兆 施工过程中出现异常现象，观察这些现象作出正确的判断，及时处理。 1)油套压力上升很快时即是井喷前兆。 2)当射孔后井口有天燃气味，井液外溢带有气泡时，这是气喷前兆。 3)当外溢带有油花且外溢加快，这是油喷的前兆。 4)外溢带有油花又有气泡，则很可能混合性井喷前兆。 (2)射孔施工中对异常现象的处理方法 井口出现外溢时，一般不能继续进行射孔作业，要快速提出电缆及射孔工具，抢下油管并压井。 (3)发生井喷后的处理措施 1)关井措施:当井喷发生时，射孔作业人员应立即起出电缆和射孔枪。如果在抢起过程中井液将电缆喷出井口，为及时抢关井，要立即剁断电缆抢关井口。 2)井喷后，应将与井控无关的设备撤离。 3)井场消防。 4)保护好火攻器材，迅速将其撤离到安全的地方。 4(井下作业的防喷措施 (1)井下作业的防喷准备 l)施工设计的安全要求: ?施工目的明确，有关防喷措施的要求要详细具体。 ?认真选择好完井液和压井液。 ?生产管柱带有大直径工具，应规定上提下放速度。 ?对防喷装置、降火设施提出明确规定。 ?选择有利于防止井喷的井下管柱和工具，适应突发井喷事故的处理。 2)工具准备(一般在钻井船上都具备)。为了满足控制油气井压力的需要，每台修井机的井控装置必须具备在施工过程中监测井口、对异常情况进行预报的功能，以便采取相应的措施。当井涌发生时，井控装置能迅速控制井口，并及时泵入性能合格的压井液，恢复和重建井底压力平衡。 (2)作业过程中的防喷措施 在施工过程中严格执行各项防喷操作规程，包括平衡地层压力的措施、平稳操作、试压等。 1)压井:选择合适的压井液和压井方法。 2)起下管柱时的防喷措施:安装好防喷装置;保持井内液面高度，随时观察井口油气显示的变化;平稳匀速起下管柱;起下大直径井下工具时，避免活塞效应。 3)补射孔时，按射孔防喷措施执行。 4)替喷、诱喷时的防喷措施。 ?液体替喷注意事项: a(按设计要求选择规定密度的替喷液。 b(井口装置及井口管线试压合格，出口管线必须钢质管线，并有固定措施。 c(替喷过程中要注意观察、记录返出流体的性质和数量。应采用正循环替喷方法，以降低井底回压，减少对油层的伤害。 ?高压气举、注氮诱喷注意事项: a(气举应根据油层特点及设计要求确定油嘴的大小，严禁用闸板阀控制放气。 b(气举施工前必须有严密可靠的防爆措施。对天然气量较大的井，应先排放净井筒内天然气后再行气举，以防爆炸。 c(利用液氮诱喷时，要随时观察井口，以防突然井喷。 ?压裂、酸化、化学堵水、防砂施工中的防喷措施: a(配备好防喷用的专用器材和工具，井保证灵活好用。 b(地面与井口的连接管线必须试压合格，并有可靠的加固措施。 c(在超高压作业时，要对井身、油层套管等采取保护措施，并要求设高压平衡管汇。