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大港油田鉆井井控安全關鍵要素分析

文檔作者：王樹強1 于成水1 曾曉輝1 王立輝1 董繼龍2 文檔來源： 1．中國石油大港油田分公司石油工程研究院 2．中國石油大港油田分公司規劃處		點擊數：	更新時間： 2025年09月23日
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★ 石油化工安全環保技術★
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鍵要素分析
王樹強1，于成水1，曾曉輝1，王立輝1，董繼龍2
(1．中國石油大港油田分公司石油工程研究院，天津300280；
2．中國石油大港油田分公司規劃處，天津300280)
摘要：井噴失控是石油及天然氣鉆井中的災難性事故，一旦發生將危及人民的生命財
產安全，污染生態環境，甚至還會造成重大的國際國內影響。鉆井井控是油田開發中的一個
重要環節，結合大港油田井控設計的發展背景和概況，重點從設計環境背景、設計理念、井
身結構設計方法、鉆井液技術、井控設備、壓力控制設備等方面對井控安全的關鍵要素進行
分析，并提出設計中的關鍵，量。對如何搞好大港油田老區塊調整井的井控工作，實現安全生
產，有一定的借鑒意義。
關鍵詞：大港油田鉆井設計理念設計依據井身結構鉆井液
井控設計是鉆井工程設計的重要組成部分，
其主要內容包括：滿足井控要求的鉆前工程及合
理的井場布局；合理的井身結構；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
全的井控裝備系統等。科學合理的井控設計，不
僅直接關系到一口井能否成功鉆探，而且也是杜
絕各種鉆井事故，實現安全生產的重要保障。下
面從幾個關鍵的技術環節談一下做好井控設計保
障安全的措施。
1鉆井區塊環境背景
搞好井控設計必須首先了解鉆井區塊的環境
背景，例如大港油田是典型的斷塊油氣田，相鄰
區域原始地層壓力各不相同。通過多年的勘探開
發實踐發現：在一個井眼內，往往會形成高壓、
常壓、欠壓多套地層壓力系統。尤其是濱海地區
所布的井，縱向壓力系統的多樣性和橫向壓力系
統的獨立性非常明顯，再加上斷層、淺氣層和硫
化氫氣體等危險因素的同時存在，會使井下情況
更加復雜。井下異常壓力的隱蔽性強、可比性差
的特點，也給鉆井設計、鉆井施工帶來了極大的
風險。大港油田東臨渤海灣的灘涂，臨港工業
區，南港工業區，公路交錯，人口稠密，村莊、
民宅、機關、學校、工廠、集市、水庫、養殖
池、鹽鹵池等星羅棋布。受地面條件限制，為了
控制風險，降低成本，提高經濟效益，只好越來
越多地采用多目標大位移定向井來開采剩余油氣
層，這無疑更增加了鉆井設計和施工的難度。因
此，如何搞好老油田老區塊的井控設計，不僅是
老油田進入開發后期所遇到的關鍵難題，也是從
源頭上控制井控風險，實現油田安全生產的重要
保障。
2井身結構優化
井身結構優化以釋放油井的最大產能為目
的，既要保障鉆井井控安全，又要最大限度的節
約成本。
2．1井身結構設計基礎
井身結構設計的主要依據是地層孔隙壓力和
破裂壓力曲線，以保證鉆進時井內最大壓力不壓
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，同時考慮將地層層序中
的壓力突變位置作為必封點。
收稿日期：2016—02—18。
作者簡介：王樹強，男，2007年畢業于長江大學石
油與天然氣工程專業，工程碩士，現在中國石油大
港油田石油工程院從事試油、采油工藝研究工作，
高級工程師。電話：022-25973510。E—mail：wangshu．
qian97903@l 26．tom
萬方數據
★ 石油化工安全環保技術★ 2016年第32卷第5期
只有井身結構合理，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；用技術套管隔離坍塌地層、斷
層及不同壓力層系，保護好油氣層和安裝井控設
備；用油層套管保護井壁，隔開各層流體，達到
分層測試、分層開采的目的，才能做到不噴不
漏，安全生產并順利完井，
2．2鉆井液技術
根據地質設計提供的資料進行鉆井液設計，
鉆井液密度以各裸眼井段中的最高地層孑L隙壓力
當量鉆井液密度值為基準，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，應考慮
地層孔隙壓力預測精度、油氣水層埋藏深度及預
測油氣水層的產能、鄰區鄰井的鉆井液密度的使
用情況、地層油氣中硫化氫含量、地應力和地層
破裂壓力、井控裝置配套情況等因素。對于井控
一級風險井的鉆井液密度設計，其安全密度附加
值應取最大值。
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
平衡地層壓力、穩定井壁、實現鉆井井控和井下
安全。此外，合理預算鉆井液材料用量，嚴格執
行材料檢驗程序，確保鉆井液性能的穩定，都直
接關系著井下安全和油氣層的保護，因此應高度
重視。
2．3鉆井液儲備
設計應明確在鉆開油氣層前儲備～定量的重
鉆井液和加重材料，以及油氣井壓力控制的主要
技術措施。
1)儲備比設計最高密度高0．2 g／cm3的重鉆
井液40～80 m’。
2)欠平衡井，儲備1．5倍井筒容積、密度高
于設計地層壓力當量鉆井液密度0．2 g／cm3的重
鉆井液。
3)高含硫油氣井，儲備2．0倍井筒容積、密
度高于設計地層壓力當量鉆井液密度0．2∥131／13
的重鉆井液。
2．4井控設備選擇
對于井控裝置及配套、組合形式、安裝與試
壓要求等，目前已經形成了石油天然氣行業標
準、企業標準和相關規定，這些都應在設計及現
場安裝中得到很好地宣貫實施。這里需要強調的
是：液壓防噴器壓力等級的選用應以全井最高地
層壓力為依據，含硫化氫地層鉆井應選用抗硫防
噴器，選擇前應很好的了解對地層壓力、井眼尺
寸、套管尺寸及類型。
2．5壓力控制設備
壓力控制設備是井控的主要設備。主要作用
是在鉆井中實施平衡壓力鉆井，及時發現與控制
溢流；發生井噴時迅速控制井口，并按井控工藝
進行處理舊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+環型，實踐證明
這種設計還是比較實用的。
2．6監視檢測設備
在石油生產中，監視檢測設備的使用非常廣
泛，主要有鉆井泵沖數記數器、循環罐液面指示
報警器、返出流量指示器、可燃氣體檢測器、硫
化氫檢測報警儀和起鉆監控系統等。特別在含硫
化氫和其它酸性氣體地區鉆井，還應配備氣液分
離器、正壓式呼吸器、充氣設備、自動點火和防
回火裝置等。目前，各油田都形成了比較完善的
鉆井井控標準，這些標準是進行設計的依據，更
是進行配套和使用的依據，只有在實際工作中認
真學習、充分領會、熟練掌握，才能使井控安全
得到保障。
2．7地層強度試驗
地層強度試驗是井控設計的組成部分。進行
地層強度試驗的目的有兩個：一是了解套管鞋處
地層破裂壓力值，二是鉆開高壓層前了解上部裸
眼井段地層的承壓能力。通過地層強度試驗，確
定下部鉆進時的鉆井液密度，既能保證井控安
全，又能防止井漏問題發生。地層強度試驗包括
破裂壓力試驗、地層承壓能力試驗。地層破裂壓
力試驗是在下完套管固井后，鉆穿水泥塞，打開
套管鞋下面第一個砂巖層，關防噴器后，用小排
量緩慢泵人鉆井液憋壓，直至把地層壓漏取得該砂
巖的真實壓力資料。地層承壓試驗是在鉆開高壓油
(下轉第48頁)
萬方數據
★ 石油化工安全環保技術-k 2016年第32卷第5期
表7 PIR+FG、PIR+SA保冷結構比較
結構型式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；絕熱厚度較大； 材料損耗很少，使用年限長；絕熱厚度小；
經濟效益
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，滿足客戶的各項需
求。PIR+SA復合結構在保冷材料的選擇上，
具有更大的優勢。
4 結論
以上所述LNG保冷材料PIR、FG、SA各
有特點，保冷材料的選擇需要根據材料成本、
施工效率、材料使用年限等因素綜合考慮。隨
著世界能源結構的調整，對節能環保的重視，
液化天然氣(LNG)將在能源領域中占據更大的
比例，LNG保冷材料的選擇是影響工程設計質
量的關鍵因素。隨著納米隔熱材料(SA)國產
化速度的加快，具有更加優越的保冷性能，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)保冷復合結構會得
到更廣泛的應用。
參考文獻：
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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)
氣層之前，用低于(或等于)高壓油氣層壓力的鉆
井液，關閉防噴器，憋壓觀察井眼是否發生漏失；
若發生漏失，則應堵漏后再鉆開高壓油氣層。在井
控設計中，應明確地層強度試驗的要求，提出試驗
方法及注意事項，使鉆井施工具有科學依據。
另外，嚴格執行鉆開油氣前的準備和檢查驗
收制度。建設單位負責協調采油廠與設計井有影
響的注采井進行停注、停采、泄壓等措施，也很
關鍵，也要有明確要求等。
3 結論
大港油田斷塊破碎、復雜，通過近幾年的系
統研究開發，鉆井工程設計人員已經形成了一套
適合濱海區塊的井筒安全設計經驗。只要設計部
門科學設計，建設單位各技術部門精心把關，各
級領導都能高度重視井控工作，牢記井控工作是
系統工程，各司其職，齊抓共管，綜合治理。真
正做到積極井控，預防為主，實行長效機制，堅
決杜絕井噴失控事故的安全目標就一定能實現。
參考文獻：
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北京：石油工業出版社．2000．
[2] 李虞庚，萬仁溥．石油安全工程[M]．
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