井喷中钻井液技术的预防和处理措施

张 星，安亚涛

（河北省煤田地质局第二地质队，河北 邢台 054000）

井喷事故是一种恶性的钻井事故，一旦发生往往产生严重后果，不仅造成巨大财产损失，喷出的有毒气体会快速扩散到空气中，对周边区域的人身安全造成严重的威胁。提前预防、有井喷的征兆尽快有效处理显得尤为关键。

1 井喷发生的原因

在钻探过程中，钻井液对孔底产生的静压力（以下简称孔底压力）小于地层压力是导致井喷发生的最根本原因。孔底压力的变化受到多方面因素的影响：

（1）钻井液密度偏低。在异常的高压地层中，由于没有准确掌握地层压力，设计和实际使用的钻井液密度偏低，钻井液形成的液柱压力小于地层压力，造成溢流或者井喷；另一个造成钻井液密度降低原因是：地层中的流体或者气体进入到钻井液中，如果在钻探施工过程中钻井液密度降低的现象没有及时的发现或者没有得到有效的处理，将受侵污的钻井液再循环至井内，地层流体的侵入就会更加严重，钻井液密度则进一步下降，形成恶性循环，最后可能导致井喷。

（2）由于孔内钻井液柱高度下降，产生的孔底压力小于地层压力。引起上述现象的主要有：起钻时灌入的钻井液量不够；钻探过程中发生井漏且孔内钻井液无法得到有效的补充漏失。

（3）在上提钻具时，由于上提速度过快，孔内产生抽汲压力使孔底压力迅速减小，进而引发井喷。根据相关资料显示，25%以上的井喷事故是由起钻时产生的抽汲压力引起的。

2 井喷发生的征兆

（1）从钻井液总体积方面看，在钻探施工过程中，地面钻井液总体积增多，停止循环后钻井液仍从井口返出；在上提钻具时孔内罐入的钻井液的体积要小于上提钻具的体积；在下放钻具时下入的钻具体积大于返出钻井液的体积。

（2）从钻井液性能方面看，当钻遇油气水层时，机械钻速突然升高或出现放空现象，钻井液中出现油气显示，钻屑中发现油砂或水砂，气测值增大或氯离子含量增大。在钻遇到含油含气的地层时，由于钻井液受到污染导致密度下降，而钻井液的温度和粘度会有所升高；当钻遇到含石盐地层时，钻井液的密度、滤失量和氯离子含量增大，pH值下降，切力和粘度在增至一定高度后再下降；当钻遇含水地层时，密度、切力和粘度等均下降。

3 预防井喷的钻井液技术措施

3.1 钻井液体积方面

在钻遇漏失地层时，地面要储备一定量的钻井液，防止因孔内钻井液减少而引起孔底压力减小；凡是地层中含有高压油、气、水层的钻探工程，都应储备与孔内钻井液体积相同且高于孔内钻井液密度的加重钻井液；当钻遇油、气、水层后，要实时监测地面循环系统中钻井液的数量；上提钻具时，关注孔内液面，每上提3根～5根钻具需要灌满孔一次；下放钻具时，观测地面钻井液的溢出量并记录。

3.2 钻井液性能方面

钻井液的密度是影响孔底压力的一个重要因素，在施工前要充分的掌握附近区域的地质条件以及钻探等前期资料，设计的钻井液密度要略高于地层压力，大于坍塌压力，并且小于漏失压力和地层破裂压力。在油层或水层钻进时，钻井液密度需要增加安全附加值，一般为0.05g/cm3～0.10g/cm3，在气层钻进时则应增加0.07g/cm3～0.15g/cm3。对于参数井应依据随钻地层压力监测的实际情况，及时调整钻井液密度，始终保持孔内液柱压力高于钻遇井段的最高地层孔隙压力[2]。

在将钻井液密度调整到设计要求后，为了提高终切力的良好心内，在不影响钻进速度或者孔内安全的前提下，尽可能的降低钻井液的粘度与切力，防止在上提钻具产生抽吸压力，防止在下放钻具过程中的产生激动压力。

当钻遇高压油气地层时，一定要及时监测钻井液的密度，如有气侵现象应立即开启除气器，并使用配合使用消泡剂及时恢复钻井液密度，防止因钻井液会受到气体的侵入而造成钻井液密度下降。

4 处理井喷过程中对压井液的要求

溢流是井喷征兆的第一信号。因而一旦发现溢流，必须立即关闭防喷器，用一定密度的加重钻井液进行压井，以迅速恢复液拄压力，重新建立压力平衡，制止溢流。正确选用压井液是缩短处理溢流、井喷的时间，防止处理过程中再出现井漏、卡钻等井下复杂情况与事故的重要技术措施之一。

4.1 压井液密度的确定

压井钻井液的密度可由下式求得：

ρm-钻井液原密度，g/cm3；ρm1-压井液密度，g/cm3；∆p-压井液密度增加量，g/cm3；pd-溢流时循环压力，MPa；H-垂直井深,m；ρc-附加的安全密度增量，g/cm3。其中②式中c一般取值原则是：油、水层0.05g/cm3～0.10g/cm3，气层为0.07g/cm3～0.15g/cm3。

4.2 压井液的类型、配方及性能

压井液应使用与原钻井液相同的配方和类型，对其性能的要求也应与原钻井液相似，防止钻井液性能变化过快而形成其他事故。压井液需具备具以下的性能：较低的粘度，适当的切力，低含砂量，低滤失量，较小的泥饼摩擦系数等，并且压井液24h的稳定性应小于0.05g/cm3，防止压差卡钻。

4.3 压井用加重钻井液的量及配制要求

压井用的加重钻井液的体积要求：一般为包括孔内、地面和泥浆罐等所有循环系统总体积之和的1.5倍～2倍。配置要求：在加重原钻机液时，需要将重晶石均匀的加入钻进液中，防止钻井液加重不均匀；在循环加重压井作业时，应使用加重撬，均匀稳定的加入加重材料，一般钻井液每循环一周密度增量应控制在0.050g/cm3～0.10g/cm3。

井喷事故往往会造成巨大的损失，但是通过我们分析，可以提前做出预防，避免事故发生。每个钻探施工队伍都应该掌握基本的井喷知识，以备不时之需。