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探讨石油钻井工程事故的原因及应对策略

发表时间：2020/6/15 来源：《基层建设》2020年第6期作者：黄磊

[导读] 摘要：本次研究首先对钻井事故出现的原因进行深入分析，在此基础上，提出钻井事故的应对策略，为保障钻井工程的顺利开展奠定基础。

        中石化胜利石油工程有限公司管具技术服务中心山东东营 257000
        摘要：本次研究首先对钻井事故出现的原因进行深入分析，在此基础上，提出钻井事故的应对策略，为保障钻井工程的顺利开展奠定基础。研究表明：井涌以及井喷、钻井坍塌、钻具异常是钻井工程作业过程中最常见的三种事故类型，三种事故出现的原因也各不相同，因此，相关单位需要根据事故出现的原因，分别采取多项有效措施，防止钻井事故出现，保障钻井作业顺利开展。
        关键词：钻井工程；事故原因；钻井坍塌；钻具异常；应对策略
        1.石油钻井技术概述
        钻井这一技术在目前我国的石油开采工作中，属于一种最新的被应用的技术内容，其自从被开发之后，就已经被当前很多油田投入到使用之中。而各个油田项目之所以使用这一技术，主要就是由于其能够精确的控制井内的压力，以此更好的分析和了解到钻井技术的安全性。同时使用这一技术还能够保证井眼中的压力长久的处于一个能够被控制的范围之内，这种技术还能够在很大程度上防止井内出现漏井的现象，所以这样能够在油田开发阶段，对油田起到能够被保护的作用，以此有效减少安全事故的出现。
        2.石油钻井工程事故的原因分析
        2.1钻井坍塌事故
        钻井坍塌是石油钻井工程中危害最大的事故之一，引起钻井坍塌的原因有：①钻井前地质勘测时未找出地质发生变化的部分，导致在钻井时，地层应力发生变化，钻井坍塌；在定向井和斜井测点时，测点出现严重错误，此时的钻井作业会导致钻头轨迹发生变化，超出井筒承受能力，发生钻井坍塌。②钻井过程中还可能会出现碰井问题，导致井壁稳定性下降，井壁内外侧压力发生变化，并未及时进行补救发生钻井坍塌；钻井时由于井筒长时间浸泡在钻井液中，钻井液进入地层，导致地层压力与井底压力不平衡，发生钻井坍塌[3]。③钻井坍塌与所处地层有关，如果该地区存在岩盐层，随温度的变化岩盐层的位置发生变化，移动过程中受水平应力和垂直应力的作用，岩盐层的位置变化会进一步增加，从而导致钻井坍塌事故。
        2.2井涌以及井喷事故
        在现场施工中发生井涌、井喷现象主要原因是：①钻井工作人员操作失误，在钻井前的准备工作中，如果钻井液密度选择不合理，此时井下会产生压差过大的问题，进而引起井喷事故；工作人员井控素质差，没有按合理要求处理事故，进而导致井喷发生。②仪器设备失效，当井喷发生时，压井材料和压井储备浆都能减少井喷带来的危害，但如果材料失效，不仅不能减缓事故而且会加重事故的严重程度。③由于环境原因引起的井喷事故，在钻井之前需要对地质构造进行勘测，如果没有仔细勘查，岩石会受到地层中应力的作用而运动，钻头遇到未探测的地况就有可能发生井喷；地层压力是引起井喷问题出现的主要原因，地层压力与地层深度有关，当地层压力高于井底压力时，井内压力平衡会被打破，造成地层物质、钻井液流入井内，此时井口不断有液体流出，如果不及时处理，压差进一步变大，就会发生井喷，对现场的工作人员造成人身伤害，影响整个施工团队的进程，进而带来巨大的经济损失[2]。
        2.3钻具异常事故
        钻井过程中使用的工具复杂，钻具的异常会使整个钻井过程叫停，有时会放弃一口井的开发，因此钻具异常事故会带来较大的经济损失，主要原因有：①在钻井过程中，由于各种原因会造成钻具在井内不能自由移动，发生卡钻。

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引起卡钻的原因：砂卡、蜡卡、封隔器卡、水泥卡、套管卡等，其中砂卡是由于在钻井过程中地层沙流入井内，受重力影响部分沙子沉积在井底，埋住管柱，引起卡钻；蜡卡是由于原油从井底流向井口，温度逐渐降低，原油中发生蜡凝结现象，如果不及时清理会导致卡钻发生；对井下情况不清楚时，将钻头下降距离超过套管长度就会发生卡钻现象。②钻井过程中钻具还易发生一种现象为钻具断落或井下落物，其中钻具断落包括钻杆折断、钻铤及井下钻具脱落；井下落物一般指小物件脱落，包括刀片、牙轮、手持工具等，对于这类小物件无法进行打捞，只能沉入井底，在钻头工作过程中遇到此类小物件会增大阻力，降低钻头钻井速度。③在钻井施工过程中其他设备的损坏也会造成钻井工程发生事故，如扩孔器、锁接、岩心管等。
        3.针对石油钻井事故应对策略分析
        3.1钻井坍塌应对策略
        通过对钻井坍塌问题出现的原因进行分析，笔者提出以下三点应对措施：①钻井前对地质进行勘查，不适合开挖的区域应进行封锁，避免发生钻井坍塌；定向井与斜井的施工过程较为复杂，轨迹并不是直线，有一定的弧度，因此在测量时应多点测量，保证钻头轨迹按照预期规定的运行。②多点测量后，钻头在运行时避免碰壁，需要钻井液在井壁处形成保护层，适当控制井筒在钻井液中的浸泡时间，避免钻井液进入地层。③对于地层中存在易变的矿物质时，需要对其进行适当的调整，添加化学物质，达到阴阳离子平衡，降低液体的渗透性，从而使井内压力达到平衡。目前市面上存在很多防坍塌的产品，可适当的加入到钻井液中。
        3.2井喷应对策略
        在进行钻井作业的过程中，如果发生严重井喷问题，会产生非常严重的后果，因此，针对井喷问题，油田单位需要采取三方面的应对措施：①对于现场操作人员，应定期进行培训，提高井控安全意识、增强井控素质、锻炼动手操作能力，管理人员应该严苛考核，对操作失误的人员加强培训，定期检查设备仪器。②对于压井材料还有钻井过程中其他材料需要定期检查，超过使用期限的设备应立即停止使用，避免造成严重的后果，对材料的来源实行公开化、透明化，出现问题追究到底。③在进行钻井作业前，需要进行严苛的地质勘察，应用先进的技术手段，对于压差较大的地区采取欠平衡钻井技术，同时可以适当改变钻井液密度改变压强减少井喷事故的发生；当已经有溢流现象需要采取压井液进行控制，在合理范围内控制井涌，防止恶化。
        3.3钻具异常应对策略
        在进行钻井作业的过程中，如果发生卡钻问题，尽量保持水眼畅通，使钻井液正常循环，循环带出岩屑，防止时间一长，井眼堵塞；在发生卡钻时首先轻微活动钻具，上下拉动，左右晃动；对于卡钻的部分可以使用解卡液，浸泡卡钻部分改变其硬度；使用震击器对卡钻部分进行结构改变。如果发生井下落物等现象，在不影响钻井液等其他液体的前提下，加入腐蚀液，将小物件进行腐蚀，然后通过使用钻井液将其带出地面。需要注意的是一旦钻具发生异常，停钻时间不应过长，控制在两三分钟之内，并且在钻井前必须对钻具进行检查，如果有破损、裂纹的钻具需维修后才可使用，同时每次使用完钻具注意保养涂抹防腐液，保持钻具在以后运行中维持最好状态。
        结束语
        综上所述，由于出现的风险事故大多数都发生在井下，工作人员并不能完全掌握风险事故的实际情况，所以难以对钻井过程中产生的风险事故问题进行处理。通过对近几年钻井事故进行统计分析可以发现，井涌以及井喷、钻井坍塌、钻具异常是最常见的钻井事故类型，事故出现的原因各不相同，油田单位需要根据每种风险事故出现的原因，结合自身的实际情况，积极采取各种应对措施，保障钻井作业顺利进行。
        参考文献：
        [1]曹培.探析石油钻井工程事故的原因及应对策略[J].环球市场信息导报，2017（30）：107.
        [2]徐志明.刍议石油钻井工程项目风险识别及应对措施[J].科技创新导报，2012（1）：112.