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2014年
第8卷·第1期
天然气技术与经济
NaturalGasTechnologyandEconomy
Vol.8,No.1Feb.2014
doi:10.3969/j.issn.2095-1132.2014.01.012
气体钻井井下复杂情况分析及预防
谢春强1史辉高尧黄晓川2
(1.中国石化中原石油勘探局钻井管具工程处,河南濮阳457331;
2.中国石油川庆钻探工程公司钻采工程技术研究院,四川广汉618300)
摘要气体钻井是一种特殊的欠平衡钻井方式,也是一种钻井效率比较高的技术手段,其优势主要表现在提高机械钻速、减少井下复杂事故的发生、延长钻头寿命等方面。为了保证气体钻井安全,对气体钻井过程中可能出现的井下复杂情况进行分析,并以川东北地区实际施工过程中出现的事故为实例,列出了气体钻井中易出现的井下燃爆、井下下钻、井壁倾斜等导致井下复杂情况的因素,得出了相应的预防措施,确保气体钻井施工安全。
关键词气体钻井欠平衡钻井井下复杂情况安全
文献标志码:B文章编号:2095-1132(2014)01-0042-04
0引言
气体钻井是一种特殊的欠平衡钻井方式,它是以压缩气体为循环介质,充当破岩工具并清洗井眼;能极大地提高钻进速度,缩短钻井周期,消除常规钻井出现的漏失现象。同时气体钻井对于地层要求极其苛刻,需要井壁稳定,不存在垮塌现象,而且地层不能出水,对于不符合使用条件者不能勉强使用。即使是条件适合于空气钻进技术要求的情况,也应根据实际条件制定相应的技术措施,各施工单位及辅助部门应在施工过程中密切关注各项施工参数及监测参数,及时发现施工过程中出现的井下燃爆、井下出水、井壁坍塌等井下复杂情况,以便在施工时出现突发事件时能够确保生产安全。
1气体钻井井下燃爆
1.1气体钻井燃爆成因分析
用空气作为钻井循环介质时由于空气中含有氧气,氧气进入含烃环境容易造成井下着火、爆炸,井下着火、爆炸是空气钻井的一大缺点1。天然气或油等烃类物质与空气混合后,当混合量达到爆炸极限范围并在有火源或高温、高压的情况下,就会引起井下燃爆[2]。空气钻井作业时,若有地层水进入井眼,与钻屑混合形成泥环,井内循环介质流动
受阻,井下压力迅速上升,泥环以下的气体温度升高,这时,即使天然气等烃类物质进入井眼的流速很低,也可能会迅速形成可燃的混合物。一旦混合物达到爆炸极限,在遭遇明火或高温的条件下很容易发生燃爆(图1)。另外,钻柱与井壁的摩擦、钻头在钻硬地层时会产生火花、钻柱出现微裂缝或小孔刺漏出的气体在其周围产生局部高温等原因把井下混合气体点燃也会发生燃爆[3]。
图1混合物燃爆示意图
1.2气体钻井井下燃爆实例
2013年5月1日,xx井使用?314.1mm空气锤钻头钻进至井深2177.61m起钻。5月2日22:19下牙轮钻头至井深1846.07m遇阻,安装旋转防喷器、接方钻杆,准备划眼。22:25开始送气(排砂口为常
收稿日期:2013-11-06修订日期:2014-01-13
作者简介:谢春强(1972-),工程师,从事石油装备检测与安全性评价、气体钻井等方面的研究工作。E-mail:373084738@
42/NaturalGasTechnologyandEconomy
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总第43期天然气技术与经济·钻井工程2014年
明火),气量为25m3/min,立压为0.1MPa,22:34
井口突然爆炸,排砂口火焰高2m左右,排砂管灼热烫手,悬重由888.6kN下降至130.50kN。5月4日7:00起钻完发现2号228.6mm钻铤由母扣下3.84m处断裂,有燃烧现象,断口呈斜坡状,局部燃烧后形成黑色氧化物(图2),可见井下燃爆、着火常常会炸断或熔化掉着火点附近的钻具。
图2228.6mm钻铤燃爆断口图
1.3事故原因分析
下钻中途通过节流管汇循环点火,气体排量为25m3,循环期间闸板防喷器顶密封或前密封失效,气体从闸板上部进入旋转防喷器后经排砂管线至排砂池点火口处,可燃气体经管线回火至井口发生井下燃爆,万能胶芯、闸板总成严重烧损;故障损失时间为760h,报废进尺为1286.61m,该井最终实施填井侧钻。
1.4事故预防方法
1)气体钻进过程中应安装燃爆检测仪器,没有条件的可以与录井配合,加强气体监测。钻遇少量可燃气体时,要加大气量,提起钻具充分
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