钻井井控技术探讨

【摘要】近年来，虽然我国的钻井井控技术得到了较快的发展，但是在井控技术上仍然存在着许多我们还没有解决的问题。诸如：节流线长，造成压力损失；天然气水合物；浅层气；破裂压力与孔隙压力安全窗口窄；防喷器内圈闭气等。针对这些没有解决的问题，本文提出了相应的解决措施，能够一定程度上解决这些技术难点，以保证钻井井控技术的安全性。

【关键词】井控技术 水合物 浅层气 安全性

随着我国科学技术的不断进步，钻井井控技术也取得了较快的发展。但面临的问题依然非常严峻。众所周知石油钻井工艺是一项风险大、技术含量高、挑战性强的工程。有些低层构造比较特殊，更使得钻井面临存在浅层气、天然气水合物、地基不稳定、地层破裂压力低等诸多问题。井控是保证钻井安全的重中之重，与常规钻井相比，这些地方的井控在工艺和设备上有更严格的特殊要求。所以，针对出现的技术难点，必须制定相应的解决措施，确保井控作业的安全性。

1 钻井井控技术难点

1.1 节流管线长，造成压力损失

我们知道在整个钻井过程中，节流管线必须保证一定的长度，这就导致了在压井循环时出现摩擦压力损失。节流管线内产生的压力损失，加上地层破裂压力梯度低，使得在压井时，容易在开泵时造成薄弱地层破裂。如果气体充当了溢流体，那么气体在进入或排出管线时，体积迅速发生变化，使得环空压力和节流管线内压力也迅速发生变化，这时只能通过调节节流阀来增加套压，保持压力稳定。但事实上，对于操作者来说，要想突然间做到迅速、精确的调节节流阀，明显是有难度的。

1.2 天然气水合物

在钻井过程中，由于压力高、温度低，极易产生天然气水合物，堵塞隔水管、连接器、防喷器和节流管线，给井控作业带来一定的风险。所以，在井控作业的各个环节，都要考虑到天然气水合物可能产生的影响，尽量避免事故的发生。

1.3 浅层气

浅层气主要是指地表以下1000米内的气体。这些气体产生的压力一般都比较高，且随着下潜的距离增加，井底压力和气体的潜在流量都是不断增加的。一旦发生事故造成浅层气井喷，就会使气体迅速向上膨胀、扩展，造成的影响非常大，影响的范围非常广。

1.4 破裂压力与孔隙压力安全窗口窄

不同地方和深度的岩石密度不同，所以当地层的深度相等时，上面覆盖的岩石密度较小，产生的地层表面压力就越低，造成的破裂压力就越低。所以，上面受到的破裂压力要远大于底层受到的破裂压力。这也就使得破裂压力与孔隙压力安全窗口窄，造成隔水管钻井液安全增量、允许的最大关井套压和井涌余量随水深的增加而降低。越往下，地层越疏松，钻井井壁的稳定性也就越差，使得井控作业难度不断加大，甚至会导致井漏等事故的发生。

1.5 防喷器内圈闭气

防喷器内圈闭气是在处理气体溢流时，在防喷器内残存的气体。在钻井井控技术工艺上，圈闭气的压力是不可忽视的，因为节流管线很长，且圈闭气的压力大小与节流线内的静液柱压力相等。如果在压井结束后，直接打开防喷器，就会导致气体迅速在隔水管内膨胀，造成井喷，甚至会造成隔水管破裂。随着深度的增加压力增高，产生的危害就会越大。

2 井控中几种主要难点的对策

2.1 天然气水合物的处理

解决天然气水合物带来的困扰，必须实行预防和处理手段并行的办法。

重在预防，主要有以下几点：

（1）当钻水合物地层时，最好采用无隔水管钻井方式；

（2）在进行井控作业前，通过井场灾害调查，对浅层水合物部分进行评价，在进行井位选择时，应尽量避免水合物区；

（3）在平时，定期对BOP进行水合物抑制剂注射，防止产生水合物；

（4）采用合成油基泥浆和油基泥浆进行钻井操作，这类泥浆含水量低、盐度高，所以一般情况下不会产生水合物。在合成基泥浆不允许使用的场合，可以用高盐度的水基泥浆代替；

（5）针对不同场合，采用不同的钻井工艺，对施工设备进行改良等。

天然气水合物一旦产生将很难除去，主要有以下四种方法解决：

（1）加热法。在压力一定的情况下，可以加入一定的循环热流体，不断增高水合物周围的温度，当温度比平衡温度还要高时，水合物就会慢慢溶解；

（2）机械法。就是采用一些机械力强力破坏水合物，比如施工设备生成水合物时，可以使用ROV将其除去；

（3）化学方法。利用化学反应的原理，注入水合物抑制剂，使水合物与抑制剂直接接触，慢慢溶解；

（4）减压法。当温度一定的时候，可以通过降低水合物表面压力，使其小于水合物的平衡压力的方法，将天然气水合物逐渐溶解。

2.2 浅层气的处理

浅层气的问题若处理不当，就会造成井喷，后果不堪设想。所以，当在井控作业时遇到浅层气，必须采取合理的措施进行处理。

（1）井控作业无隔水管时，要保证钻井液的密度小于压裂梯度。若存在浅层气，则在保证地层不被破坏的情况下，最大排量注入压井液压井。若这样仍不能压住井，必须停止作业，将工作平台移到安全区域。

（2）井控作业有隔水管时，隔水管主要起到导流的作用，为钻井流体提供了一个环形回流空间。目前，大多数钻井平台的导流系统都是将天然气引向下风，减少火灾发生的几率，但这种情况仅仅满足于小气量、低压的情况。当浅层气数量较大时，也要采用加大钻井液的方法来压井。在保证地层不被破坏的情况下，最大排量注入压井液压井。若这样仍不能压住井，必须停止作业，将工作平台移到安全区域。

（3）钻领眼注意事项。在浅地层可以通过钻领眼的方法对其进行评价，能够一定程度上规避浅层气风险。如果在钻领眼时遇到浅层气，就需要最大排量注入压井液平衡压力，如果气流仍然得不到控制，就必须停止作业，将工作平台移到安全区域，待浅层气释放完毕后，再回到井位继续作业。

2.3 防喷器内圈闭气的处理

压井结束后，关闭的防喷器内残存了一部分气体，这些压力较大的气体就是圈闭气。圈闭气的压力与节流管线内的静液柱压力相等，并且随着钻井深度的增加而增大。处理圈闭气的方法主要有：

（1）关闭下面的防喷器闸板，隔离下部井眼；

（2）从压井线一端注入压井液，并且从节流线返出，直到节流线和压井线内都充满压井液为止；

（3）关闭压井线阀门，使用油气分离器使节流线泄压；

（4）打开环形防喷器，同时关闭分流器，通过压井液不断循环排除剩余气体；

（5）关闭环形防喷器，通过压井液将节流线内的海水和气体排除。

3 结论

尽管钻井井控技术仍然面临着诸多的难点，但通过本文的分析，已经提出主要难点的解决措施，对其它的难点也提出了相应的解决策略。对于天然气水合物的处理，要采取预防和处理并行的手段，具体问题具体分析。对浅层气的处理和防喷器内圈闭气的处理，也具体针对几种特殊情况提出了相应的解决方案。另外，要想更好的完成钻井井控作业，还要注意以下几点：

（1）钻井之前，必须准确预测地层破裂压力和地层孔隙压力，确定钻井液密度和井身结构。对浅层气出现的可能性做出准确分析和评价，在选择井控井位时，尽量避开浅层气位置，减少浅层气伤害。

（2）在施工过程中，使用随钻测压和随钻测井等工具，实时检测环空压力和地层的变化，做到有溢流早发现、早控制。

（3）根据施工场地的地层情况，合理选取钻井液，合理采取钻井工艺，最大程度避免水合物的产生。