油田开发井浅表层地下井喷的危害分析及防控技术研究

（大庆油田有限责任公司试油试采分公司，黑龙江 大庆  163114）

摘  要：针对近年来油田开发井浅表层地下井喷现象存在逐步上升的趋势，为有效防控油田浅表层突发地下井喷事故，基于地下井喷的危害，介绍了油田地下井喷研究现状，分析了油田地下井喷的发展趋势，并提出了一系列防控油田突发地下井喷事故的措施，并对防控技术进行了实践应用，应用结果表明：通过综合应用这些防控措施，能有效防控油田地下井喷事故，最大限度的减小油田突发地下井喷事故造成的损失，可取得较好的经济效益与社会效益。

关键词：油田开发；地下井喷；危害；防控；效果

前言

在油田开发中，最大的事故就是井喷，若发生井喷失控，就会产生很大的影响，会威胁员工的生命安全，会破坏环境，会对国家的能源不利，所以，井喷的评价中不能存在风险，在油田开发中，最主要的风险就是井喷失控，一定要严格对井喷进行管控。地下井喷与井口井喷是井喷的2种形式。在1994年，国内的审定科学技术名词的委员会对地下井喷进行审定与发布，而且地下井喷是石油的名词，即为在底层中的流体且为高压层的，由于井筒中的首个屏障的效力丧失直接进至低压层，或因为井身不在完整那么第二个屏障的效力就会丧失，那别的套管或本井会把井筒中流体泄露到地表，继而就会有安全事故产生。按照对井喷的有关数据的统计，在修井与钻井时，地下井喷比井口井喷发生的几率高2倍左右，前者所占的比例是65 %，比井口井喷所产生的经济损失要大。   

1 地下井喷的主要危害

控制设备中井口防喷器组等的效力丧失，就会造成井口井喷与地下井喷，对二者进行比较，因为破坏了井身所具有的完整性，就会使第二道屏障的效力丧失，就会使地下井喷的危害性增加，增加防控的困难程度。

（1）较多的泄漏点。因为此类地下井喷产生泄露的部位是低承压或地层的裂缝中，因此泄漏点比较多。比方说2021年，有地下井喷发生在油田的某个厂的某个气井中，在地表处的泄露点在10处以上。  

（2）较长的持续时间。因为井下是地下井喷所产生的主要位置，在有泄露发生到地表时，那么发生井喷的时间已经不短了，底层中就会有积蓄的能量。尽管最快时间内把平衡地层的压力创建到井筒中，可是积蓄在地层中的能量的释放的时间还是比较长的，所以，不能把井口井喷在极短的时间内进行控制。与此同时，因为要对地下井喷的井身情况进行判断与识别，在固相压井液不能在工程测井阶段中进行使用，而且固相压井液的浓度比较高，所以就会把井喷的时间增长。在2021年中地下井喷在油田的某厂的某个气井中发生，自产生至结束处置所经历的时间是4天，大概有7天在地表中都没有显示。      

（3）比较大的环境污染。因为有较多的泄漏点、较长的持续时间，那样就会导致有较多的污染物，而且数量不少。尤其是当地下井喷所产生的地方是有丰富水资源的地表，就会使控制环境污染的困难程度增加。   

（4）巨大的经济损失。当发生地下井喷时，由于泄露的油气的面积比较大，就要对安全隔离范围进行设置，在该范围中的设备运行与电力供应都会被油气所影响，若有害气体的含量比较高，那么就要撤离人员。在该年的该气井中有地下井喷发生，附近的油水井，就会将近停注、停产4天。与此同时，针对一些高危井，且高危井的工艺处理不易，就会被迫使用的措施如工程报废等，就会使经济损失与产能受到影响。  

2 研究地下井喷

由于地下井喷有巨大的危害性，所以世界上主要研究了井喷控制。主要研究的是修井与钻井时所产生的地下井喷。比方说有人对修井与钻井时所产生的地下井喷进行了划分，分别是井眼相碰、开窗侧钻、井下管柱腐蚀断裂、地层破裂的压力低于井筒压力等。针对地面井喷而言，一般鉴定方法就是直觉感官。可是针对地下井喷而言，直觉感观是不能预测的。而且研究的主要方向绝大多数是发生地下井喷之后所采取的对漏点处进行识别与其相应的应急措施。 

当钻井时有地下井喷发生时，而且钻头的位置在井底处，采取U形管理论来实施井底常压法，继而在实施井控。而且有下面的原则是需要遵循的，第一、最后让地层压力低于井底的流压，对地层的流体进行控制，使其不能流进井筒中，第二、在进行井控时，不可以使承压限低于井口的压力。对堵漏压井法进行划分，分成了过平横压力的创建、井喷层中有压井液、关井堵漏及井底中有压井液这4个阶段，就能使井喷得到控制。根据安全管理中的有关方针政策，把研究开发井的地下井喷对治理阶段之前进行延伸，并延伸至防控阶段，这种延伸是将来发展的主要方向。    

3 开发井地下井喷的主要形势

由于逐渐增加的开发油田的年限，而且有不少因素就会加剧损害生产套管的程度，就会使屏障效力丧失的几率增加，比方说，开发的这50年中，油田的某个厂的气井就有14口，大概在这8年中，发生的地下井喷一共有4起。    

尤其是增加硫化物之后，就会被硫化物所破坏，进而使井屏障效力丧失的时间缩短。比方说该厂的某气井在2017年，按照工程测井的最终结果，并和电化学腐蚀的速度相结合，对安全生产进行评价，大概在17年左右，可是在2021年，该井的生产套管就在浅层有断脱发生，最终造成发生地下井喷。在2017年至2020年，硫化氢的含量一直在大幅度上升。浅水层、浅气层普遍发育在油田中，由于历史的原因，一些固定井的水泥没有返回至地面上，此时就会使地下井喷发生的几率增加，所以，一定要实施超前防控。    

4 防控技术的有关对策

4. 1 分组分析井筒中流体   

对地下井喷产生的3个主要因素进行分析：地层通道、压力源、屏障均由固井水泥与生产套管构成。而且，除可控因素屏障之外，别的都是客观存在的，所以，以此要件为中心，并和井身的状况与流体所具有的性质相结合，来对识别风险的流程进行了设计，这样就使防控技术对策形成了。      

一定要对CO2与H2S进行关注，对腐蚀的程度与井下的环境进行确定，并作为工程测井所实选择的技术措施与防护硫化氢井控的主要依据。 

4. 2 防控技术对策的制定

油气水井在有发育浅水层、浅气层油气等区域中的生产套管与固井水泥在实施工程测井，这样就能对二者的质量进行验证，并对井身整体的生命周期进行评价，而且还和井中的流体所具有的性质相结合，就有下面3类技术对策形成了。    

（1）关于有的井的井中的流体的环境不是酸性的、评价生产套管有较长的应用期限、水泥的环固井的质量高于良好，电化学腐蚀是井屏障效力丧失的主要风险来源。工程测井能够监测风险防控，最后使测得的结果是残余壁不薄，并和电化学腐蚀的速率相结合，就能把安全生产的最终年限给出来。在开发内，依据有关规定就会对每项压力产生变化的状况进行监测，这样就能进行有效的预防了。      

（2）关于有的油井的井中的流体环境不是酸性的、评价生产套管有较长的应用期限、水泥的环固井的质量非常差或者是无，经过把胶结面所具存在的胶结指数进行提高，而且胶结面是2面，在风险防控的生产套管部分被电化学腐蚀之后，就会有管外串槽。而且使用的方法是分层挤水泥法或循环水泥法、一次挤水泥法，把2面胶结指数进行提高，就会对固井水泥进行重构。而且一次挤水泥法能够用到的井是长井段比较差的胶结质量，当对目标层段进行射孔时，水泥会被炮眼所挤进去。并且循坏水泥法能够使用到的井是没有封堵的长井段，在井眼允许的条件下进行水泥循环，当水泥从返高的最上面周围的套管实施射孔，井眼与套管会封堵水泥循环，被目的层段的下方与上方对应的进行挤水泥、射孔来实施封堵。      

（3）针对井中流体环境是酸性的井，当风险防控所处环境也是酸性时，就会破坏生产套管所使用的金属材料所具有的低应力氢脆，在浅表层进行取套之后，抗硫的管材用于生产套管中，并且固井在返高到地面，就能把浅水层、浅气层处的井屏障进行重构。在选择生产套管的管材时，根据的原则是经济、安全，按照腐蚀的种类，并和很多影响因素相结合，来对生产套管所使用的材质进行选择，确保整个套管柱的使用期间是非常可靠与安全的。    

5 方案的实施状况与其效益

5.1 方案的实施

在2021年，对技术对策Ⅱ实施，要修复井段，而且该井段的数量是2口且固井质量无法达到合格标准。在封堵时进行了划分，分成了2段，选取分段试压分段封堵的方法，当分段试压无法达到合格标准时就要在次封堵。在把全部进行封堵之后，就要对全井进行试压，压力是15MPa，在压力维持30min之后，压力不会下降，这就表明，在封堵射孔层段是成功的，图1就是，1#试验井储层射孔及验窜图。从图1中能够看出，修复的层段一共有8个，其中优质的是6个，合格的是2个。   

5. 2 获得经济效益

把某厂的某个气井在2021年6月有地下井喷发生在浅层当做案例，把技术对策Ⅲ所执行的效果与实际的损失进行对比，减少的大概有10 x 104m；而对所损耗的天然气而言，降低了油气泄露污染，大概减少了10处左右大概4天的。在真正发生时，当进行紧急处理至产能得到恢复的新钻井大概需要800万元左右，控制计划的执行所需要的费用大概是55万元左右，并且投入产出比大概是1:14。

6  认知与结论

总而言之，对油田而言，地下井喷威胁着安全生产，和井口井喷进行比较，前者所具有的缺点是会损失比较多的能源、严重污染环境、有比较大的经济损失、较长的持续时间、较多的漏点等。以现在所研究的主要对象是进行修开发井与新钻井为基础，并且研究的主要方向是在有漏点发生时所使用的应急处置方法与识别漏点的状况。关于浅水层、浅气层范围中的开发井极易发生井屏障效力丧失事件，把工程测井措施提出来了，对水泥环固井与生产套管的质量进行评估，并和井中的流体所具有的性质相结合，对技术对策与识别风险进行设计，这样能够对开发井的浅表层逐渐增多的地下井喷进行遏制。

在地下井喷的井控中，要把防控工作放在应急处置之前，保证井控工作能够把预防为主这一理念进行充分的发挥。在现场试验得知，若只采取MIT+MTT的测井资料来对生产套管的应用期限进行判定与分析是不全面的。把固井质量的井段进行修复实施到2口井中，对第二道井屏障进出重构。此防控计划能够被油田发育的浅水层与浅气层的区域进行借鉴。

参考文献：

[1] 吕晓平.钻井“地下井喷”处理方法探讨[J].西部探矿工程. 2021,33(12)：96-98.

[2] 朱敬宇，陈国明.井喷事故场景下闸板防喷器剪切能力评估与提升[J].中国石油大学学报(自然科学版). 2021,45(05)：81-83.

来源：化学工程与装备-官方网站-创刊于1972    2022年第11期  在线投稿  >>