＊唐一元 趙巖

（1.中國石油川慶鉆探工程有限公司川東鉆探公司 四川 401120 2.北京華油信通科技有限公司 北京 100020）

1.引言

井噴是指地層中的油、氣（硫化氫和甲烷等）、水無法控制地涌入井筒、噴出井口的現(xiàn)象，在該類事故中，尤其“三高井”井噴事故的綜合影響最為嚴(yán)重，而四川盆地是我國富含硫化氫天然氣最豐富地區(qū)，尤其是川東地區(qū)一直以“三高井”地層構(gòu)造復(fù)雜多變，“井噴事故頻率高”等客觀現(xiàn)實聞名。該地區(qū)盆地地質(zhì)構(gòu)造特殊，從而增加了其油氣井鉆采過程中各類潛在風(fēng)險，油氣井井噴是油氣開采過程中后果最嚴(yán)重的事故，特別是當(dāng)高含硫化氫的天然氣無控制地噴入大氣，更會導(dǎo)致毀滅性的人員、動植物傷害和環(huán)境污染，由此可見，完整、有效的井控保護(hù)層配合快速、高效應(yīng)急處置措施才能最大限度地降低井噴事故的危害程度。從歷次井噴事故、造成的影響后果來看，需要加強該地區(qū)安全生產(chǎn)措施的深入研究，筆者從井噴類突發(fā)事件搶險救援角度出發(fā)，探究“三高井”井噴事件的應(yīng)對策略，旨在為科學(xué)有效并安全做好該類事件的應(yīng)對措施進(jìn)行技術(shù)儲備。

2.“三高井”井噴突發(fā)事件救援實施方案具體措施

(1)勘察現(xiàn)場，擬定搶險方案

發(fā)生井噴并對井口失去控制后，第一時間做好現(xiàn)場各類風(fēng)險管控，以井口為中心按照安全距離設(shè)置數(shù)道警戒線，搶險救援人員需要穿戴嚴(yán)密的耐火材質(zhì)防護(hù)服，佩戴含有過濾裝置的呼吸面罩，由專人負(fù)責(zé)現(xiàn)場警戒及有毒有害氣體監(jiān)測，利用手持式氣體檢測裝置從多個方向?qū)諝庵杏卸居泻怏w濃度進(jìn)行檢測，建立報告機制及預(yù)警機制，一旦有H2S等有毒氣體超過安全范圍，立即發(fā)出警報并采取相應(yīng)防護(hù)措施，做好應(yīng)急搶險過程中防火、防爆、防中毒工作，確保施工人員、覆蓋范圍內(nèi)居民的安全，杜絕次生災(zāi)害的發(fā)生。現(xiàn)場根據(jù)井口損毀情況及現(xiàn)場作業(yè)難度，制定總體搶險救援初步方案，主要包括事故類型和危害程度分析、應(yīng)急組織體系及組織機構(gòu)及職責(zé)、預(yù)防與預(yù)警機制、應(yīng)急物資與裝備保障、搶險處置措施等多個方面內(nèi)容，方案內(nèi)容可根據(jù)現(xiàn)場實際救援情況靈活調(diào)整。

(2)水炮冷卻掩護(hù)及井口周邊障礙清理

①水炮冷卻掩護(hù)。根據(jù)井場情況、明火火勢、風(fēng)力風(fēng)向等因素進(jìn)行消防掩護(hù)和抗高溫掩體水炮布局，在安裝第一臺水炮掩體時用水槍或消防雪炮掩護(hù)，安裝完第一臺水炮掩體后，采用水炮掩護(hù)安裝余下的水炮掩體，水炮掩體數(shù)量一般為5-8臺（根據(jù)現(xiàn)場情況靈活調(diào)整），考慮到風(fēng)力、風(fēng)向的變化性，現(xiàn)場需要消防雪炮、鼓風(fēng)機及排煙機等配合應(yīng)用，水炮的有效射程需要保障人員在安全的熱輻射范圍內(nèi)，因此水炮的射程60m以上。從上風(fēng)向、側(cè)風(fēng)向多個方向部署3臺水炮冷卻井口，2～3臺水炮掩護(hù)搶險人員作業(yè)，余下水炮用于冷卻設(shè)備或機動待命，水幕的冷卻掩護(hù)需要貫穿整個救援過程，全程為人員、設(shè)備提供降溫冷卻防護(hù)及稀釋空氣中H2S含量，搶險操作人員應(yīng)隨時注意火勢、風(fēng)向等變化，在監(jiān)測人員配合下針對現(xiàn)場變化情況隨時改變射流朝向，從而有效地冷卻井口和設(shè)備，保護(hù)作業(yè)人員安全。

②井口周邊障礙清理。由于“三高井”井噴事件特殊性，為避免二次爆燃危險，在切割過程中井口需要帶火作業(yè)，施工過程利用工程機械設(shè)備及各類清障工具設(shè)備將倒塌的井架、液氣分離器、節(jié)流管匯及轉(zhuǎn)盤等設(shè)備從井口周圍逐一搶出，并用抗高溫遙控推土機等設(shè)備清理出到井口的救援搶險通道，整平至井口的地面通道，為各類機械設(shè)備切割舊井口、換裝新井口裝置創(chuàng)造有利條件，清障過程中一定要保護(hù)好井口裝置，避免二次對井口裝置的損毀。

(3)切割損毀井口及套裝引火筒

①切割井口。常用切割方式有機械切割，水力噴砂切割兩種，帶火切割井口作業(yè)采用水力噴砂方式進(jìn)行，切割部位根據(jù)井口刺漏損毀情況通常為舊井口套管或四通法蘭部位。前期準(zhǔn)備階段，按照比例將一定目數(shù)的石英砂或壓裂沙與水在混沙車內(nèi)混合配置切割液，作業(yè)過程開始，一般選擇在上風(fēng)口施工作業(yè)，啟動壓裂車為切割液提供壓力，切割液通過壓裂管匯泵入到切割裝置，在水炮的掩護(hù)下對燒毀的舊井口進(jìn)行切除，切割部位需要綜合考慮后續(xù)新井口設(shè)備再次安裝的要求。通常選擇井口裝置下四通的頸部或升高短節(jié)處，過程中調(diào)整壓力及流量，實現(xiàn)橫向切割或縱向切割，直至切割完成。

②套裝引火套筒。引火套筒的作用是利用冷熱空氣對流現(xiàn)象形成上下端的氣壓差，使火焰在筒頂部燃燒，從而達(dá)到提高井口火焰的目地，引火套筒聚攏了火焰，阻止頂部火焰向四周側(cè)噴，因此制作引火筒的時候，需要考慮罩裝操作時的簡便性、耐用性以及重用性，通過數(shù)次同類事故現(xiàn)場搶險救援應(yīng)用過程來看，較為常用的引火套筒結(jié)構(gòu)為底部口徑大，筒體口徑一致的“喇叭狀”，并且底部與筒體為焊接的形式固定。這種結(jié)構(gòu)的引火套筒生產(chǎn)工藝簡單，可預(yù)先制作也可根據(jù)現(xiàn)場情況臨時焊接。將引火套筒固定在動力桅桿前端作業(yè)部，利用高溫推土機推動動力桅桿向井口接近并開始加裝操作，施工作業(yè)過程中，須要對進(jìn)場所有裝備進(jìn)行水流噴射冷卻掩護(hù)，由于現(xiàn)場水幕及火焰形成的熱屏障的影響，高溫推土機操作人員無法準(zhǔn)確觀察施工過程，因此需要2～3名指揮人員從井口兩側(cè)觀察并指揮動力桅桿的行進(jìn)方向，確保在不對井口二次破壞的情況下，安全有效進(jìn)行罩接。施工結(jié)束后，引火套筒與井口合成一體，水炮從頂部，中部以及下部三處同時進(jìn)行噴淋冷卻保護(hù)，為搶險人員抵近井口進(jìn)行拆裝作業(yè)做好掩護(hù)。根據(jù)實際情況，人員抵近或用工具遠(yuǎn)程拆卸套管頭與四通的連接螺栓。至此已完全為換裝新井口做好準(zhǔn)備。

(4)換裝新井口

切割及拆卸井口工序完成后，即可開展換裝新井口，抬高引火套筒，使舊井口上端法蘭暴漏出來，使用一體化井口重置裝置安裝油氣井井噴失控?fù)岆U井口裝置，關(guān)閉裝置的上、下全封閘板防噴器及應(yīng)急搶險防噴器，使該井處于受控狀態(tài)，連接放噴管線及防噴器液壓管線，引導(dǎo)井口內(nèi)壓力向放噴去進(jìn)行防噴，從而使井轉(zhuǎn)變?yōu)槭芸氐臓顟B(tài)，根據(jù)后續(xù)對該井修復(fù)要求，確定是否新井口上方需要持續(xù)罩接引火筒并保持水炮噴淋降溫。

(5)壓井(關(guān)井)

壓井是為了控制住井口內(nèi)氣體或液體在修復(fù)井過程中不再溢出，使目標(biāo)井處于受控狀態(tài)，從而實現(xiàn)安全井控作業(yè)，應(yīng)遵守“壓而不噴、壓而不漏、壓而不死”三項原則；同時必須采取以下四項保護(hù)措施：一是選用優(yōu)質(zhì)壓井液（如無固相壓井液、KCl防膨壓井液）；二是對低產(chǎn)、低壓井可以采取不壓井作業(yè)，嚴(yán)格控制擠壓井作業(yè)（特殊情況除外）；三是地面盛液池、盛液罐干凈無雜物，對作業(yè)壓裂車，攪拌車及管線要進(jìn)行清洗；四是加快施工速度，縮短作業(yè)周期，完工后及時投產(chǎn)。

壓井液需要根據(jù)事發(fā)地的地質(zhì)特征、井口及地層的壓力大小等多方綜合因素進(jìn)行配置，其中包括與地層巖性相配，與地層流體相容，并保持井筒穩(wěn)定。常用壓井液有三種，即：水基型壓井液，例如修井泥漿、無固相鹽水壓井液、聚合物固相鹽水壓井液；油基型壓井液，如純油、乳狀液等；氣、液混合型泡沫壓井液。泡沫壓井液由液體（通常為水）、表面活性劑和氣體（空氣或氮氣）組成，用于低壓油層，但其操作復(fù)雜性和成本受泡沫體系的條件約束。高壓油氣井井噴搶險過程中，修井泥漿是常用的壓井液之一，在注水泥塞、堵層、試油、測試、找竄、封竄、大修等工藝過程中，修井泥漿從黏稠度、密度、泥漿切力、含水量、含沙量、穩(wěn)定性及耐溫性等多個方面滿足實際工藝要求。壓井過程中時刻關(guān)注井口壓力的變化，防止“井漏”的現(xiàn)象發(fā)生，同時觀察測液面的變化情況。

3.結(jié)束語

全文從“三高井”井噴救援全過程搶險出發(fā)，綜合分析了各個過程的作業(yè)技術(shù)：水炮、雪炮形成水幕的冷卻掩護(hù)，一定程度上降低了井口溫度，同時配合鼓風(fēng)機及雪炮人為控制現(xiàn)場風(fēng)向，從而稀釋并控制空氣中有毒有害氣體的濃度及擴散方向，最大程度保障搶險救援人員、設(shè)備的安全，帶火情況下井口周邊清障及損毀井口切割打通了搶險救援通道，也為后續(xù)換裝新井口及壓井奠定了基礎(chǔ)。運用井口重置設(shè)備的換裝新井口，避免了人員施工風(fēng)險，根據(jù)事發(fā)地地層壓力配置相關(guān)濃度的壓井液，在多臺壓裂車配合保證壓井動力，執(zhí)行壓井操作，使事發(fā)井口重新處于受控狀態(tài)。

高壓、高產(chǎn)、高含硫的“三高井”井噴搶險救援過程，一方面全程帶火作業(yè)是各項搶險工藝實施前提條件，若是現(xiàn)場井口無明火狀態(tài)敞噴，則根據(jù)現(xiàn)場井控工作難度進(jìn)行點燃操作，避免施工過程中出現(xiàn)閃爆現(xiàn)象。另一方面水炮的掩護(hù)是全程中必不可少的工藝。水流的冷卻掩護(hù)可在一定程度上降低井口火焰所產(chǎn)生的熱輻射，使人員可以抵近現(xiàn)場判斷井口損毀情況，同時，水炮形成的水幕也可以稀釋空氣中各類有毒有害氣體，為搶險救援工作順利開展掃清障礙。

綜合全程來看，為了保障搶險救援各項工作有序進(jìn)行，需要提前制定詳細(xì)的井噴險情專項應(yīng)急預(yù)案，從人員分工、物資調(diào)配、裝備進(jìn)場等多個方面詳細(xì)部署各項工作內(nèi)容，這樣在險情應(yīng)對過程中才能做到科學(xué)有序應(yīng)對，最大程度減少井噴所帶來的人員傷亡、財產(chǎn)損失及環(huán)境污染等各類直接、間接損失。