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大港油田鉆井井控安全關(guān)鍵要素分析

文檔作者：王樹(shù)強(qiáng)1 于成水1 曾曉輝1 王立輝1 董繼龍2 文檔來(lái)源： 1．中國(guó)石油大港油田分公司石油工程研究院 2．中國(guó)石油大港油田分公司規(guī)劃處		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2025年09月23日
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上一篇：大慶油田井下作業(yè)安全管理分析

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★ 石油化工安全環(huán)保技術(shù)★
2016年第32卷第5期PETROCHEMICAL SAFE‘FY AND ENVIRONMENTAL PROTECTION‘I'ECHNOI。()(；、
大港油田鉆井井控安全關(guān)鍵要素分析
王樹(shù)強(qiáng)1，于成水1，曾曉輝1，王立輝1，董繼龍2
(1．中國(guó)石油大港油田分公司石油工程研究院，天津300280；
2．中國(guó)石油大港油田分公司規(guī)劃處，天津300280)
摘要：井噴失控是石油及天然氣鉆井中的災(zāi)難性事故，一旦發(fā)生將危及人民的生命財(cái)
產(chǎn)安全，污染生態(tài)環(huán)境，甚至還會(huì)造成重大的國(guó)際國(guó)內(nèi)影響。鉆井井控是油田開(kāi)發(fā)中的一個(gè)
重要環(huán)節(jié)，結(jié)合大港油田井控設(shè)計(jì)的發(fā)展背景和概況，重點(diǎn)從設(shè)計(jì)環(huán)境背景、設(shè)計(jì)理念、井
身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法、鉆井液技術(shù)、井控設(shè)備、壓力控制設(shè)備等方面對(duì)井控安全的關(guān)鍵要素進(jìn)行
分析，并提出設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵，量。對(duì)如何搞好大港油田老區(qū)塊調(diào)整井的井控工作，實(shí)現(xiàn)安全生
產(chǎn)，有一定的借鑒意義。
關(guān)鍵詞：大港油田鉆井設(shè)計(jì)理念設(shè)計(jì)依據(jù)井身結(jié)構(gòu)鉆井液
井控設(shè)計(jì)是鉆井工程設(shè)計(jì)的重要組成部分，
其主要內(nèi)容包括：滿足井控要求的鉆前工程及合
理的井場(chǎng)布局；合理的井身結(jié)構(gòu)；適合地層特性
的鉆井液類型，合理的鉆井液密度；滿足井控安
全的井控裝備系統(tǒng)等?？茖W(xué)合理的井控設(shè)計(jì)，不
僅直接關(guān)系到一口井能否成功鉆探，而且也是杜
絕各種鉆井事故，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)的重要保障。下
面從幾個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)環(huán)節(jié)談一下做好井控設(shè)計(jì)保
障安全的措施。
1鉆井區(qū)塊環(huán)境背景
搞好井控設(shè)計(jì)必須首先了解鉆井區(qū)塊的環(huán)境
背景，例如大港油田是典型的斷塊油氣田，相鄰
區(qū)域原始地層壓力各不相同。通過(guò)多年的勘探開(kāi)
發(fā)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)：在一個(gè)井眼內(nèi)，往往會(huì)形成高壓、
常壓、欠壓多套地層壓力系統(tǒng)。尤其是濱海地區(qū)
所布的井，縱向壓力系統(tǒng)的多樣性和橫向壓力系
統(tǒng)的獨(dú)立性非常明顯，再加上斷層、淺氣層和硫
化氫氣體等危險(xiǎn)因素的同時(shí)存在，會(huì)使井下情況
更加復(fù)雜。井下異常壓力的隱蔽性強(qiáng)、可比性差
的特點(diǎn)，也給鉆井設(shè)計(jì)、鉆井施工帶來(lái)了極大的
風(fēng)險(xiǎn)。大港油田東臨渤海灣的灘涂，臨港工業(yè)
區(qū)，南港工業(yè)區(qū)，公路交錯(cuò)，人口稠密，村莊、
民宅、機(jī)關(guān)、學(xué)校、工廠、集市、水庫(kù)、養(yǎng)殖
池、鹽鹵池等星羅棋布。受地面條件限制，為了
控制風(fēng)險(xiǎn)，降低成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，只好越來(lái)
越多地采用多目標(biāo)大位移定向井來(lái)開(kāi)采剩余油氣
層，這無(wú)疑更增加了鉆井設(shè)計(jì)和施工的難度。因
此，如何搞好老油田老區(qū)塊的井控設(shè)計(jì)，不僅是
老油田進(jìn)入開(kāi)發(fā)后期所遇到的關(guān)鍵難題，也是從
源頭上控制井控風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)油田安全生產(chǎn)的重要
保障。
2井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化
井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化以釋放油井的最大產(chǎn)能為目
的，既要保障鉆井井控安全，又要最大限度的節(jié)
約成本。
2．1井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)
井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要依據(jù)是地層孔隙壓力和
破裂壓力曲線，以保證鉆進(jìn)時(shí)井內(nèi)最大壓力不壓
裂最薄弱的裸露地層為原則?，自下向上確定套
管層次和各層套管下深，同時(shí)考慮將地層層序中
的壓力突變位置作為必封點(diǎn)。
收稿日期：2016—02—18。
作者簡(jiǎn)介：王樹(shù)強(qiáng)，男，2007年畢業(yè)于長(zhǎng)江大學(xué)石
油與天然氣工程專業(yè)，工程碩士，現(xiàn)在中國(guó)石油大
港油田石油工程院從事試油、采油工藝研究工作，
高級(jí)工程師。電話：022-25973510。E—mail：wangshu．
qian97903@l 26．tom
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
★ 石油化工安全環(huán)保技術(shù)★ 2016年第32卷第5期
只有井身結(jié)構(gòu)合理，用表層套管封隔淡水
層、流沙層、礫石層以及任何有危害的淺層，并
安裝井口防噴器；用技術(shù)套管隔離坍塌地層、斷
層及不同壓力層系，保護(hù)好油氣層和安裝井控設(shè)
備；用油層套管保護(hù)井壁，隔開(kāi)各層流體，達(dá)到
分層測(cè)試、分層開(kāi)采的目的，才能做到不噴不
漏，安全生產(chǎn)并順利完井，
2．2鉆井液技術(shù)
根據(jù)地質(zhì)設(shè)計(jì)提供的資料進(jìn)行鉆井液設(shè)計(jì)，
鉆井液密度以各裸眼井段中的最高地層孑L隙壓力
當(dāng)量鉆井液密度值為基準(zhǔn)，另增加安全密度附
加值：
1)油、水井為0．05—0．10 g／cm3或增加井底
壓差1．5～3．5 MPa。
2)氣井為0．07—0．15 g／cm3或增加井底壓差
3．0—5．0 MPa。
具體選擇鉆井液密度安全附加值時(shí)，應(yīng)考慮
地層孔隙壓力預(yù)測(cè)精度、油氣水層埋藏深度及預(yù)
測(cè)油氣水層的產(chǎn)能、鄰區(qū)鄰井的鉆井液密度的使
用情況、地層油氣中硫化氫含量、地應(yīng)力和地層
破裂壓力、井控裝置配套情況等因素。對(duì)于井控
一級(jí)風(fēng)險(xiǎn)井的鉆井液密度設(shè)計(jì)，其安全密度附加
值應(yīng)取最大值。
鉆井液的體系要適合地層特性，完成主要功
能，滿足井控需要。而鉆井液的密度，直接用來(lái)
平衡地層壓力、穩(wěn)定井壁、實(shí)現(xiàn)鉆井井控和井下
安全。此外，合理預(yù)算鉆井液材料用量，嚴(yán)格執(zhí)
行材料檢驗(yàn)程序，確保鉆井液性能的穩(wěn)定，都直
接關(guān)系著井下安全和油氣層的保護(hù)，因此應(yīng)高度
重視。
2．3鉆井液儲(chǔ)備
設(shè)計(jì)應(yīng)明確在鉆開(kāi)油氣層前儲(chǔ)備～定量的重
鉆井液和加重材料，以及油氣井壓力控制的主要
技術(shù)措施。
1)儲(chǔ)備比設(shè)計(jì)最高密度高0．2 g／cm3的重鉆
井液40～80 m’。
2)欠平衡井，儲(chǔ)備1．5倍井筒容積、密度高
于設(shè)計(jì)地層壓力當(dāng)量鉆井液密度0．2 g／cm3的重
鉆井液。
3)高含硫油氣井，儲(chǔ)備2．0倍井筒容積、密
度高于設(shè)計(jì)地層壓力當(dāng)量鉆井液密度0．2∥131／13
的重鉆井液。
2．4井控設(shè)備選擇
對(duì)于井控裝置及配套、組合形式、安裝與試
壓要求等，目前已經(jīng)形成了石油天然氣行業(yè)標(biāo)
準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)規(guī)定，這些都應(yīng)在設(shè)計(jì)及現(xiàn)
場(chǎng)安裝中得到很好地宣貫實(shí)施。這里需要強(qiáng)調(diào)的
是：液壓防噴器壓力等級(jí)的選用應(yīng)以全井最高地
層壓力為依據(jù)，含硫化氫地層鉆井應(yīng)選用抗硫防
噴器，選擇前應(yīng)很好的了解對(duì)地層壓力、井眼尺
寸、套管尺寸及類型。
2．5壓力控制設(shè)備
壓力控制設(shè)備是井控的主要設(shè)備。主要作用
是在鉆井中實(shí)施平衡壓力鉆井，及時(shí)發(fā)現(xiàn)與控制
溢流；發(fā)生井噴時(shí)迅速控制井口，并按井控工藝
進(jìn)行處理舊J。大港公司常用的防噴器井口組合形
式是：四通+單閘板+雙閘板+環(huán)型，實(shí)踐證明
這種設(shè)計(jì)還是比較實(shí)用的。
2．6監(jiān)視檢測(cè)設(shè)備
在石油生產(chǎn)中，監(jiān)視檢測(cè)設(shè)備的使用非常廣
泛，主要有鉆井泵沖數(shù)記數(shù)器、循環(huán)罐液面指示
報(bào)警器、返出流量指示器、可燃?xì)怏w檢測(cè)器、硫
化氫檢測(cè)報(bào)警儀和起鉆監(jiān)控系統(tǒng)等。特別在含硫
化氫和其它酸性氣體地區(qū)鉆井，還應(yīng)配備氣液分
離器、正壓式呼吸器、充氣設(shè)備、自動(dòng)點(diǎn)火和防
回火裝置等。目前，各油田都形成了比較完善的
鉆井井控標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)是進(jìn)行設(shè)計(jì)的依據(jù)，更
是進(jìn)行配套和使用的依據(jù)，只有在實(shí)際工作中認(rèn)
真學(xué)習(xí)、充分領(lǐng)會(huì)、熟練掌握，才能使井控安全
得到保障。
2．7地層強(qiáng)度試驗(yàn)
地層強(qiáng)度試驗(yàn)是井控設(shè)計(jì)的組成部分。進(jìn)行
地層強(qiáng)度試驗(yàn)的目的有兩個(gè)：一是了解套管鞋處
地層破裂壓力值，二是鉆開(kāi)高壓層前了解上部裸
眼井段地層的承壓能力。通過(guò)地層強(qiáng)度試驗(yàn)，確
定下部鉆進(jìn)時(shí)的鉆井液密度，既能保證井控安
全，又能防止井漏問(wèn)題發(fā)生。地層強(qiáng)度試驗(yàn)包括
破裂壓力試驗(yàn)、地層承壓能力試驗(yàn)。地層破裂壓
力試驗(yàn)是在下完套管固井后，鉆穿水泥塞，打開(kāi)
套管鞋下面第一個(gè)砂巖層，關(guān)防噴器后，用小排
量緩慢泵人鉆井液憋壓，直至把地層壓漏取得該砂
巖的真實(shí)壓力資料。地層承壓試驗(yàn)是在鉆開(kāi)高壓油
(下轉(zhuǎn)第48頁(yè))
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
★ 石油化工安全環(huán)保技術(shù)-k 2016年第32卷第5期
表7 PIR+FG、PIR+SA保冷結(jié)構(gòu)比較
結(jié)構(gòu)型式PIR+FG PIR+SA
使用溫度范圍／℃ 一196一120 —196～120
保冷特性保冷性能良好，防火性能好，但保冷厚度大保冷效果良好，保冷厚度小
施工影響施工程序較多施工方便、簡(jiǎn)易
安全性高效阻止燃燒高效阻止燃燒
泡沫玻璃損耗大，使用年限長(zhǎng)；絕熱厚度較大； 材料損耗很少，使用年限長(zhǎng)；絕熱厚度??；
經(jīng)濟(jì)效益
工程總投資較高工程總投資較少
好，保冷厚度小，材料損耗少，安裝施工速度
快，工程總投資少等特點(diǎn)，滿足客戶的各項(xiàng)需
求。PIR+SA復(fù)合結(jié)構(gòu)在保冷材料的選擇上，
具有更大的優(yōu)勢(shì)。
4 結(jié)論
以上所述LNG保冷材料PIR、FG、SA各
有特點(diǎn)，保冷材料的選擇需要根據(jù)材料成本、
施工效率、材料使用年限等因素綜合考慮。隨
著世界能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整，對(duì)節(jié)能環(huán)保的重視，
液化天然氣(LNG)將在能源領(lǐng)域中占據(jù)更大的
比例，LNG保冷材料的選擇是影響工程設(shè)計(jì)質(zhì)
量的關(guān)鍵因素。隨著納米隔熱材料(SA)國(guó)產(chǎn)
化速度的加快，具有更加優(yōu)越的保冷性能，防
火安全性能好，保冷厚度小，安裝施工速度快
的PIR+納米隔熱材料(SA)保冷復(fù)合結(jié)構(gòu)會(huì)得
到更廣泛的應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)：
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氧化硅氣凝膠的研究進(jìn)展[J]．硅酸
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島島島島島島島島島島島島島島島島島島島島島島島島島島島南島島島島島劫勻島島劫勘島南島島島島
(上接第36頁(yè))
氣層之前，用低于(或等于)高壓油氣層壓力的鉆
井液，關(guān)閉防噴器，憋壓觀察井眼是否發(fā)生漏失；
若發(fā)生漏失，則應(yīng)堵漏后再鉆開(kāi)高壓油氣層。在井
控設(shè)計(jì)中，應(yīng)明確地層強(qiáng)度試驗(yàn)的要求，提出試驗(yàn)
方法及注意事項(xiàng)，使鉆井施工具有科學(xué)依據(jù)。
另外，嚴(yán)格執(zhí)行鉆開(kāi)油氣前的準(zhǔn)備和檢查驗(yàn)
收制度。建設(shè)單位負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)采油廠與設(shè)計(jì)井有影
響的注采井進(jìn)行停注、停采、泄壓等措施，也很
關(guān)鍵，也要有明確要求等。
3 結(jié)論
大港油田斷塊破碎、復(fù)雜，通過(guò)近幾年的系
統(tǒng)研究開(kāi)發(fā)，鉆井工程設(shè)計(jì)人員已經(jīng)形成了一套
適合濱海區(qū)塊的井筒安全設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。只要設(shè)計(jì)部
門(mén)科學(xué)設(shè)計(jì)，建設(shè)單位各技術(shù)部門(mén)精心把關(guān)，各
級(jí)領(lǐng)導(dǎo)都能高度重視井控工作，牢記井控工作是
系統(tǒng)工程，各司其職，齊抓共管，綜合治理。真
正做到積極井控，預(yù)防為主，實(shí)行長(zhǎng)效機(jī)制，堅(jiān)
決杜絕井噴失控事故的安全目標(biāo)就一定能實(shí)現(xiàn)。
參考文獻(xiàn)：
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