王忠東 侯儒

摘 要：天然氣具有密度低、易擴散、壓縮系數(shù)和膨脹性高、易燃易爆、有毒有害等特性，在進(jìn)行天然氣藏勘探與開發(fā)時，必須做好井控工作。由于天然氣在地層孔隙中處于壓縮狀態(tài)，一旦地層被打開天然氣就會進(jìn)入井筒，并隨鉆井液循環(huán)返出井口，若不能采取有效措施控制天然氣持續(xù)進(jìn)入井筒，就會導(dǎo)致出現(xiàn)溢流、井涌或是井噴事故的發(fā)生，甚至出現(xiàn)著火，不僅危及井場人員人身安全、毀壞鉆井設(shè)備、浪費油氣資源、造成環(huán)境污染，甚至?xí)斐捎蜌饩畧髲U，造成巨大的經(jīng)濟損失，嚴(yán)重影響天然氣勘探與開發(fā)效果。因此，加強對天然氣鉆井井噴過程研究，分析制約天然氣鉆井井控效果的因素，加強天然氣鉆井井控技術(shù)研究具有重要意義。

關(guān)鍵詞：天然氣鉆井 井控 技術(shù)難題 發(fā)展方向

1井控基本原理及分類

鉆井井的井控是通過合理的方法和工藝技術(shù)來控制地層壓力，保證鉆井內(nèi)部處于壓力平衡狀態(tài)，以此來促進(jìn)鉆井施工操作的順利開展。在鉆井施工過程中運用井控，能有效預(yù)防和降低井噴造成的危害，也能保護油氣層，降低破壞周圍環(huán)境和資源的程度。從當(dāng)前的發(fā)展可將井控分為初級井控、二級井控和三級井控三類。初級井控是在鉆井過程中通過工藝技術(shù)調(diào)整和鉆井液的合理選用來提升井底壓力，以此來有效控制地層壓力，有效降低流體對地層的侵入。二級井控是井底壓力低于地層壓力的情況下，井內(nèi)如果發(fā)生溢流現(xiàn)象，在控制溢流的基礎(chǔ)上對壓力平衡過程進(jìn)行重建。三級井控是出現(xiàn)井噴時，通過對應(yīng)的技術(shù)措施和合適的設(shè)備來進(jìn)行搶險，對井底壓力進(jìn)行重新控制的過程。

2天然氣鉆井井控面臨的技術(shù)難題

2.1不能及時準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)溢流

目前鉆進(jìn)過程中監(jiān)測溢流的手段主要是通過監(jiān)測鉆井液流量、密度、烴類氣體含量及泥漿池體積變化等參數(shù)，這些參數(shù)變化都是一個緩慢的過程，一些細(xì)微變化很難及時發(fā)現(xiàn)。由于現(xiàn)場采取坐崗值守制度，坐崗人員偶爾會出現(xiàn)脫崗、睡崗情況，其責(zé)任心也影響溢流的及時發(fā)現(xiàn)。此外，在鉆井液靜置期間發(fā)生溢流的可能性較大，而監(jiān)測的參數(shù)較少，只能通過池體積變化來發(fā)現(xiàn)溢流，增加了停泵期間監(jiān)測溢流的難度。雖然井筒壓力監(jiān)測提供了較好的解決辦法，但相應(yīng)的壓力監(jiān)測儀器還需要進(jìn)一步開發(fā)。

2.2鉆具設(shè)備問題分析

鉆具工作中會受到壓力、扭曲力和拉力等共同作用，容易造成轉(zhuǎn)動設(shè)備的扭曲，鉆具工作中無法穩(wěn)定，如果操作不當(dāng)，在地質(zhì)元素腐蝕下就會磨損鉆具，導(dǎo)致工作異常，出現(xiàn)鉆具斷落等情況。鉆具斷落不僅是由鉆具本身質(zhì)量引起，不當(dāng)?shù)牟僮饕矔泻艽笥绊?，要想減少對鉆井的損耗，就需要采取合理的鉆具和正確使用。鉆進(jìn)過程中井眼中的較大巖石塊可能導(dǎo)致跳鉆和憋鉆的情況而影響鉆進(jìn)效率。在鉆井施工之前要進(jìn)行全面安全檢查，確保施工中的鉆具都符合安全要求。

2.3平衡鉆井技術(shù)有待提高

目前開鉆的井多采用近平衡鉆井技術(shù)，這種鉆井技術(shù)對井筒內(nèi)的壓力控制要求較高，為了保持起下鉆期間壓力的平衡，通常使用附加當(dāng)量密度來調(diào)節(jié)井筒內(nèi)壓力，導(dǎo)致在正常鉆進(jìn)過程中井底壓力大于地層壓力。如果附加的當(dāng)量密度過大，當(dāng)鉆遇淺層氣較多時，脫氣器如果不能起到較好的脫氣效果，井筒內(nèi)壓力會進(jìn)一步上升，導(dǎo)致井底壓力遠(yuǎn)大于地層壓力，在壓差作用下，會出現(xiàn)井漏等情況，嚴(yán)重?fù)p害油氣層，同時會導(dǎo)致機械鉆速降低。因此，必須運用好近平衡鉆井技術(shù)，同時還需要進(jìn)一步研究，以提高鉆井效率。

3天然氣井井控技術(shù)發(fā)展方向

3.1加強溢流監(jiān)測儀器研制

溢流是發(fā)生井噴的先兆，加強對溢流的監(jiān)測顯得尤為重要。分析溢流的特點發(fā)現(xiàn)，溢流早期烴類氣體會進(jìn)入鉆井液，導(dǎo)致井筒內(nèi)鉆井液體積增加，相應(yīng)的鉆井液液面會上升。要實現(xiàn)對井底烴類氣體的監(jiān)測比較困難，由于鉆井液體積小幅增加即可導(dǎo)致井筒內(nèi)液面的大幅上升，因此監(jiān)測井筒內(nèi)鉆井液液面上升相對易于實現(xiàn)，需要研究精度較高的井筒液面監(jiān)測儀器，能夠發(fā)現(xiàn)細(xì)微的井筒液面變化，然后結(jié)合開關(guān)泵及鉆具下入情況，通過軟件自動判斷是否發(fā)生溢流，發(fā)現(xiàn)溢流及時報警，達(dá)到及時準(zhǔn)確監(jiān)測溢流目的。此外，還需要加強對鉆井液密度、含烴量及井筒壓力儀器設(shè)備的研究，達(dá)到全方位、多參數(shù)監(jiān)測溢流的發(fā)生。

3.2井控設(shè)備的優(yōu)選

為了達(dá)到井控的技術(shù)要求，優(yōu)選最佳的井控設(shè)備，如各種井口防噴器的選擇和使用，當(dāng)井口出現(xiàn)溢流后，立即關(guān)閉防噴器，關(guān)井泄壓，防止發(fā)生井噴事故的發(fā)生。井控設(shè)備與常規(guī)的石油鉆井設(shè)備對比，具有更高的安全性能，有效地保護了井筒，避免發(fā)生嚴(yán)重的鉆井施工事故，給石油鉆探施工帶來巨大的經(jīng)濟損失。依據(jù)液壓防噴器的等級，針對天然氣井的實際情況，優(yōu)選最佳的井口防噴器，達(dá)到防噴的效果。優(yōu)選全套的井控設(shè)備，安裝完畢后，必須進(jìn)行清水試壓，達(dá)到壓力等級后，才能投入到鉆井施工過程中，達(dá)到設(shè)計的防噴能力。

3.3加強壓力控制鉆井技術(shù)研究

隨著鉆井技術(shù)不斷發(fā)展，氣體鉆井、氣液兩相鉆井等負(fù)壓鉆井技術(shù)取得長足進(jìn)步，在特殊鉆井條件下應(yīng)用越來越普遍。負(fù)壓鉆井技術(shù)能夠提高鉆井效率、有效保護油氣層，但是對井筒內(nèi)壓力控制要求較高，現(xiàn)階段由于壓力控制技術(shù)還不夠成熟，導(dǎo)致負(fù)壓鉆井技術(shù)應(yīng)用效果受到影響。為了提高負(fù)壓鉆井技術(shù)應(yīng)用水平，提高鉆井效率、保護油氣層，需要加強負(fù)壓鉆井全過程閉環(huán)壓力循環(huán)系統(tǒng)研究，通過強化旋轉(zhuǎn)防噴器，配置節(jié)流管匯、承壓振動篩、分離器、壓力監(jiān)測儀器，編制相應(yīng)的監(jiān)測、控制軟件，使井筒內(nèi)壓力能夠保持動態(tài)平衡，保障負(fù)壓鉆井的安全。

4結(jié)語

隨著大慶油田持續(xù)勘探與開發(fā)，天然氣成為油田增儲上產(chǎn)的重要資源，加強天然氣鉆井井控技術(shù)研究顯得尤為重要。為了提升天然氣鉆井的安全性、可靠性，使井控技術(shù)效能從單純的防止井噴發(fā)展到提升鉆井效率、保護油氣層、防止環(huán)境污染等，應(yīng)從強化鉆井異常監(jiān)測手段、提升井控配套設(shè)備研發(fā)、完善壓力控制鉆井技術(shù)、提升突發(fā)事故處理水平等方面出發(fā)，使天然氣鉆井井控技術(shù)邁上新的臺階。

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