冯行
中石化中原工程有限公司塔里木分公司，新疆 库尔勒，841000
摘要：石油是人类社会向前发展的重要动力，也是每个国家经济建设的主要能源。我国地大物博，拥有丰富的石油矿产资源，利用石油钻井工作将石油资源输送到国家的生产线上。因此，钻井施工中的井控技术对我国经济的发展起重要推动作用。本研究以钻井施工中井控技术的功能为理论基础，详细分析井控技术的技术要点，综合提出井控技术在钻井实际施工过程中的应用措施，以期为我国井控技术的应用推广提供帮助。
关键词：钻井施工；井控技术；应用措施
李克强总理曾于2020年5月22日召开的第十三届全国人民代表大会第三次会议上指出要保障能源安全，证明我国能源开采问题一直受到国家的高度重视[1]。石油钻井是石油资源开采的必要途径，是后续其余施工环节的基本前提。该技术的应用质量会直接影响能源开采工程的安全与质量。井控技术是钻井施工中把控质量安全的基本技术之一，它通过控制钻井液液柱压力的方式检测井喷风险，从而实现预防井喷事件、把控井内压力的目的。
1 钻井施工中井控技术的功能
石油钻井施工过程包括钻进施工、起下钻和停钻的过程，在此期间，井控设备可实时监控钻井中的液柱状态，当出现井喷和溢流风险时立即向工作人员进行预警。一旦不慎出现井喷、溢流或井涌现象，井控设备可做出较为迅速的应对措施，定向释放钻井内的能源流体，防止流体四处喷溅。而且，井控设备能够将能源液柱压缩为密度较高的状态，并将其注入钻井中以进行压井，从而恢复井底的受力平衡，以恢复钻井的平衡、解决井喷等故障现象。在灭火、救险等紧急情况下，井控设备可以避免压井与关井等阻碍工程进度的避险手段，利用井控技术完成管柱起下、固井操作的目标，且能够在泄露、堵塞等情况下达到良好的井喷情况控制。
2 钻井施工中井控技术要点
2.1 钻井液井控技术
钻井液技术是井控技术的核心，是在应对井喷类事件时的主要功能技术，该技术的技术要点如下所述：首先，钻井液技术能够实现对液柱密度的把控，将钻井液密度调整为适合开采地地层压力的数据，使该数值介于漏失压力与破裂压力之间，且比地层孔隙压力更大。一般情况下，假设钻井点处于天然气层，钻井液密度一般为0.07~0.15g/cm3；假设钻井点处于油层或水层，钻井液密度一般为0.05~0.10g/cm3。其次，在下钻到油层、气层与水层以前，就应根据开采地点的实际情况与油井开采的设计方案调整钻井液状态，改变钻井设备中的抽吸压力与激动压力，以此实现对钻井液状态的控制[2]。如果油层或气层中的平均压力较高，则应当对环境压力与钻井液密度进行实时监控，一旦发现气体涌入钻井液则立即开启除气设备，防止气体将钻井液挤出井筒。最后，起钻操作前需严格确认钻井液是否满溢，防止整个下钻过程中出现液面掺入泥浆杂质或钻井液溢出的情况。
2.2 水涌防控技术
水涌即钻井液溢出现象，是钻井施工中最常见、解决需求最高的问题。水涌防控技术能够在钻井活动开始前将注水井停注，再进行关井泄压。例如，假设钻井点与注水层之间间隔600m，则应该将350m之内的注水井进行停注处理；如果停注措施会导致钻井工程质量受损，则应该将注水层上下600m的范围进行泄压操作。再例如，如果水涌现象出在浅层地形中，则应该在钻井的同时控制井溢现象，在钻井深度达到900m之前，都可以利用压井的方式完成水涌防控工作。在处理这种浅层水涌现象的时候，应避免关井作业的处理方式，防止因关井操作而出现的地层泄露[3]。此外，在深层水涌事件中，应保持当前压力不变向下钻井，直至越过出现水涌的地层。
2.3 浅层气处理技术
浅层气处理技术是井喷、井溢现象的处理与防控工作中的另一常用技术，它的技术要点包括以下几个方面：首先，如果施工井控作业中不存在隔水管，就应适当调整钻井液的梯度，使其小于地层压裂梯度。其次，如果在钻进时临时发现浅气层，则应立即向钻井中注入压井液（即密度高于钻井液的能源液），以此保障压井效果。再次，如果注入压井液无法满足钻井的压井需求，则应立即发布停工指令，将钻井工作停止，将工作人员所处的工作平台移动至安全区域。最后，成功安装隔水管后，利用隔水管中的导流系统将天然气导出钻井，确保天然气的流动方向，利用压井方式处理浅层气体。
3 井控技术在实际钻井施工过程中的应用措施
3.1 钻井液井控技术中的液压防喷器应用措施
液压防喷器是井控设备应用于实际钻井施工时的具体施工装置，它包含压力级别、组合方法、通径大小、控制点数等多项指标，这些指标的具体数据都会影响井控工作的质量。因此，在选择液压防喷器时，应根据施工指标全面了解施工地点的钻井类型、地层压力、地层流体状态、套尺大小、施工技术种类、工艺标准、自然条件、交通环境与物资配置等情况，保证利用液压防喷器进行操控钻井液时的控制效果，提升整体工程的安全性、节约钻井施工的成本支出。
常用的液压防喷器型号为单闸板、双闸板、三闸板与环形闸板。闸板类防喷器一般可以与钻具的尺寸匹配，利用半封闭的结构与钻具共同构成封闭系统，防止井内液体向外喷溅；如果井内暂时没有钻具，则应采用环形闸板类的全封闭板，将井口完全封闭，以实现防止喷溅的作用。
3.2 水涌防护技术中的控制系统技术应用措施
在实际应用过程中，控制系统主要指控制防喷器功能开关的控制系统，包括遥感控制系统、蓄能器、连接管汇和辅助设备。以作业方式为分类标准，则可将控制系统分为液控液、气控液、电控液等三个类型。其中，气控液系统是使用最为广泛的控制系统。这种控制系统拥有并行但能量来源不同的两个动力泵，分别为电力泵和气动泵，用以实现更高强度的动力。为实现容量的增大，蓄能器结构多为柱形并联结构。有些控制系统还兼具氮气辅助设备，能够利用氮气的化学反应加热油箱、抵消设备所受的不良外力。以功能为分类标准，则可将控制系统分为远程控制系统与司钻控制系统，前者以遥控为主要功能，负责整体工程施工细节的调控；后者以控制钻具为主要功能，主要负责钻具与钻井的控制。例如，如果因水涌现象产生关井需求，则可使技术人员左手扳动气源总阀，右手扳动三位四通气阀，使左手处于开位，右手处于闭位。
3.3 浅层气处理技术中的节流和压井管汇应用措施
节流与压井管汇工作普遍出现于实际工作的井涌关井环节之后，通过调节节流阀的开关幅度调控套管中的液柱压力，从而把控井筒内压力状态，避免地层液体混入井筒。如果正常循环已失效，则应利用压井管汇向钻井中泵入压管液，调节井中的液体密度与受力状态，以物理方式调整钻井状态。需注意，压井管汇中的压力状态应与液压防喷器的压力状态保持一致，在实际施工中一般会根据压井管汇的压力等级选择防喷器的具体型号及性能，避免因防喷器压力变化而更换管汇，造成不必要的经济成本。这两项设备在浅层气处理中应用极为广泛，是最常见的浅层气处理设施，能够利用强行灌注清水或重泥的方式实现压井的目的。
4 总结
综上所述，井控技术下属的钻井液井控、水涌防控、浅层气处理等技术均可在实际的钻井施工过程中发挥较为显著的效果，应加大这些技术在钻井施工中的应用，提升施工过程中井喷井溢现象的防控力度，切实保障我国各地石油开采工作的安全性与稳定性。
参考文献：
[1]夏建忠. 石油钻井井控技术研究[J]. 化工设计通讯, 2019, 45(02):247.
[2]高嵩. 油田井下作业井控技术措施[J]. 化学工程与装备, 2020, No.279(04):55+60.
[3]于登科. 油气田井下作业技术和安全控制的有效路径[J]. 化工管理, 2020, No.553(10):144-145.