石油钻井井控技术应用研究

2023-03-09刘建华王文朋陈祖国

石油化工建设 2023年4期

关键词：井喷溢流油层

刘建华肖健王文朋陈祖国

中国石油集团渤海钻探工程公司第一钻井工程分公司天津 300280

在石油钻井施工过程中，采用井控技术能够有效地避免溢流或井喷失控导致的恶性事件，通过对井控技术和设备的合理应用，能够降低石油开采过程中的安全风险，确保石油钻井工程的安全。

1 石油资源开采过程中的主要问题及相关原因

目前，我国很多区域的石油资源开采过程中由于受到多种因素的综合影响，钻井施工的井口出现溢流或井喷现象，这不仅造成石油资源的浪费，而且严重地影响了开采工程的施工进度。

导致石油资源开采过程中出现溢流或井喷现象的原因主要有以下几方面。

1.1 钻井液的密度较低

如果在钻井过程中遇到压力较高的地层，低密度钻井液在工作过程中产生的压力将会明显低于高压层的压力，在压力极其不对等的状况下，钻井施工就可能出现溢流或井喷事故。因此，在配置钻井液的过程中，必须严格按照钻井施工的标准要求进行，还要考虑不同地层钻井液的性能状况。此外，钻井液在施工过程中极易受到来自石油资源或地下水压等多种外界因素的影响，这些因素都有可能导致钻井液出现密度下降的问题。为了确保钻井施工全周期的质量，可以根据地层的不同状况采用密度较高的钻井液，避免高压层带来的威胁。

1.2 钻井液的性能不合格

在石油开采的钻井过程中，如果没有考虑到钻井液的性能问题，在钻井过程中没有及时调节钻井液的粘稠度，就可能会导致钻井液在工作过程中切力不足。除此之外，如果一味地提高钻井液密度，还可能出现不均匀沉降的问题，从而严重影响开采进度以及施工过程的安全性。如果加重泥浆的过程中出现了沉降事故，还有可能会影响到钻井液的密度，导致钻井液在应用过程中密度持续下降。这时，整个钻探工程的钻井液切力也会随之下降，导致之前钻井过程中建立起的压力平衡状态被打破，在压力不平衡的趋势作用下已经出现在地层的流体将会重新回到井内。一旦面临这种问题就需要进行二次返工，导致钻井施工的整体周期被严重拖延[2]。

1.3 施工人员综合素质的问题

我国石油资源开采建设在不断的发展过程中，相关的开采技术突飞猛进，但是部分施工人员缺乏对新型技术及相关设备的深入了解，自身的专业素养无法与时俱进，这也导致施工过程中出现因不合理应用设备，及施工流程不合理出现的钻井事故[1]。

1.4 井控设备的功能性失效

井控设备的功能性失效也可能会导致溢流或井喷事故。井控设备在应用的过程中有可能会出现大面积的裂纹等其他损伤，除此之外，必须检测井控设备的密封位置，确认密封性是否良好。如果密封部件出现损坏，就可能会导致内部钻井液密封失效，从而在钻井过程中引发溢流或井喷现象[2]。井控设备在应用的过程中还可能会出现由于老化问题带来的变形或裂缝，尤其是设备的闸板连接槽之间，很可能会存在裂纹，可能导致井控设备在使用过程中出现严重的损坏或变形，使锁紧轴无法正常开启或开启困难。

2 石油开采钻井施工中井控技术的应用

2.1 注意加重材料的配置及储备工作

在钻井施工过程中，加重材料的使用性能及质量会直接关系到钻井施工的安全性能。对于不同深度的钻井需要使用不同重量的加重材料。

而在加重材料制备的过程中，必须严格控制加重过程中的钻井液密度，由于加重材料需要再循环使用，过后密度可能会有所降低。因此，还需要在二次循环后再加重提高钻井液密度。在钻井施工过程中，需要在井场准备数量较多的重浆，避免发生突发现象。除此之外，还要注重对加重材料的保存及防护，避免在存储过程中受到外界湿气影响，出现结块状况[3]。

2.2 注重控制钻井液的性能

如果在钻井过程中没有对钻井液的密度及质量进行控制，就可能导致钻井液的切力不足从而拖延施工周期。尤其是已经出现了溢流状况时，必须要注重对钻井液密度的控制，确保钻井液性能的提升。同时，还可以提升钻井液的粘稠度，帮助钻井液提升切力，确保钻井液在井筒中的悬浮力，不会导致钻井液受到密度影响直接沉降，从而影响到施工效率[4]。

2.3 打开油层时的井控技术应用

即将打开油层时，必须要严格控制施工工艺，尤其要注重泥浆的加重比例问题。在油层开启之前，必须要做好充足的准备工作，准备工作需要在油层打开之前100～150m 的位置开始进行。这只需要将泥浆重复循环利用，同时检查泥浆在应用过程中的密度及整体数量，确保泥浆的各项应用性能及检测指标都符合施工标准要求。而在油层缓慢开启的过程中，必须要时刻关注泥浆性能及用量的变化，通过实时动态的监测，及时地对泥浆在使用过程中出现的数量变化以及性能变化进行调整。一旦发现异常，应该停止钻开油气层，对泥浆进行重复检测。如果在油层开启的过程中，已经出现了溢流或井喷现象，需要停止采用泥浆进行循环施工。这是由于泥浆循环施工的过程中，可能会导致大量已经出现在地层的流体物质重新回到井眼中，使后续的石油开采工作难度较大[5]。

2.4 井控设备应用

井控设备包含了井口装置、控制装置、井控管线、井下管柱内防喷工具、地面加压，以及其他辅助设备、监测仪表设备、钻井液加重灌注设备、井喷失控处理设备等。在钻井工程中，井控设备中的监测设备能够及时地预判易流或井喷事故，通过监测井下气压异常状况，发现井喷预兆，然后采取相应的控制措施。如果已经发生井喷或一流现象，井控设备需要被迅速控制，并且做到迅速关井，防止溢流再次发生。除此之外，井控设备可以在钻井过程中实施压井工作，将井内压力控制在平衡状态，如果发生油气井失控的状况，还可以快速进行灭火处理。