钻井井控措施探讨

董黎明

摘要：井控设备安装要求、井控设计，以及井控具体措施等方面，对钻井井控运行进行了论述，以为钻井井控提供参考。

关键词：井控；措施；探讨

1井控设备安装要求

1.1钻井井口装置

钻井井口装置包括防喷器、防喷器控制系统、四通及套管头等。①防喷器安装、校正和固定应符合API相关标准中的相应规定。②闸板防喷器应装齐手动操作杆，靠手轮端应支撑牢固，其中心与锁紧轴之间的夹角不大于30°。挂牌标明开、关方向和到底的圈数。③防喷器远程控制台安装要求：a.安装在面对井架大门左侧、距井口不少于25m的专用活动房内，距放喷管线或压井管线应有1m以上距离，并在周围留有宽度不少于2m的人行通道，周围10m内不得堆放易燃、易爆、腐蚀物品；b.管排架与防喷管线及放喷管线的距离不少于1m，车辆跨越处应装过桥盖板；不允许在管排架上堆放杂物和以其作为电焊接地线或在其上进行焊割作业；c.总气源应与司钻控制台气源分开连接，并配置气源排水分离器；严禁强行弯曲和压折气管束；d.电源应从配电板总开关处直接引出，并用单独的开关控制；e.蓄能器完好，压力达到规定值，并始终处于工作压力状态。④四通和套管头的配置及安装应符合相关标准中的相应规定。

1.2井控管汇

井控管汇包括节流管汇、压井管汇、防喷管线和放喷管线。①钻井液回收管线、防喷管线和放喷管线应使用经探伤合格的管材。防喷管线应采用螺纹与标准法兰连接，不允许现场焊接。②钻井液回收管线出口应接至钻井液罐并固定牢靠，转弯处应使用角度>120°的铸（锻）钢弯头，其通径不小于78mm。③放喷管线安装要求：a.放喷管线至少应有两条，其通径不小于78mm；b.放喷管线不允许在现场焊接；c.布局要考虑当地季节风向、居民区、道路、油罐区、电力线及各种设施等情况；d. 管线尽量平直引出，如因地形限制需要转弯，转弯处应使用角度>120°的铸（锻）钢弯头；e. 管线出口应接至距井口100m以上的安全地带，距各种设施不小于50m；f. 管线每隔10m～15m、转弯处、出口处用水泥基墩加地脚螺栓或地锚或预制基墩固定牢靠，悬空处要支撑牢固；若跨越10m宽以上的河沟等障碍，应架设金属过桥支撑；g. 水泥基墩的预埋地脚螺栓直径不小于20mm，长度大于0.5m。④井控管汇所配置的平板阀应相应标准的规定要求。⑤防喷器四通两翼应各装两个闸阀，紧靠四通的闸阀应处于常开状态。

1.3钻具内防喷工具

①用于在钻杆内部实现流体封堵的组件是井控设备的基础部分。所有钻杆防喷器的额定压力应等于或高于防喷器组/井口的额定压力。钻台上应配备下列钻杆防喷器，并可供随时使用：a.全开阀（方钻杆旋塞、方钻杆保护接头等）；b.止回阀（钻具止回阀）（内平衡阀）；c.投入式止回阀阀座（带阀座的投入式止回阀）；d.钻柱止回阀（安全浮阀）；e.循环冲洗管头；f.内防喷器阀门（顶驱内防喷器）。

②应时刻使方钻杆的两个旋塞（上旋塞和下旋塞）保持良好的工作状态，并定期检测，检测时使用合适的测试接头从方钻杆下方检测。②应时刻使方钻杆的两个旋塞（上旋塞和下旋塞）保持良好的工作状态，并定期检测，检测时使用合适的测试接头从方钻杆下方检测。③使用顶驱设备时，应确保钻杆内防喷器工作正常，而且应按照制定的维护制度和操作程序定期检测（检测功能和压力）顶驱设备。特别注意确保钻杆内防喷器保持正常的紧扣扭矩，确保避免钻杆内防喷器预先释放。④钻台上应配备一台额定压力适当的全开阀备用，备用全开阀的丝扣应与所使用的钻杆丝扣匹配，如有需要，还应确保能够随时将备用阀提升至开口钻柱上。任何情况下应首先使用全开阀封堵钻柱溢流。⑤无论何时进行钻铤作业，应确保钻台配备转换接头，转换接头的作用是将全开阀与钻铤对接。方钻杆旋塞扳手的放置位置应方便拿取，而且应经过处理，防止掉入井眼。

⑥钻进地表层井段（如：无立管钻井）时，应使用全闭式活瓣式钻柱止回阀，钻柱止回阀的安装应尽可能靠近钻头。如果使用了表层套管，则应采用排气活瓣阀。考虑到性能的稳定性，除非制造商的设计允许，否则在井场不得更改排气活瓣，无论是被烧还是钻井作业过程造成的更改。⑦对于预探井和高温高压井，无论何时在安装了防喷器情况下钻进时应将一个投入式止回阀阀座安装在离底部钻具组合尽可能近的位置。⑧钻台井配备一个内防喷器（回压阀或止回阀）阀，配有合适的丝扣，另外，钻台还应配备提升装置。封堵钻柱中流出的流体时不应首先使用内防喷器。⑨钻台上应提供各种丝扣的循环冲洗管头，以便随时满足井眼中使用各种丝扣的管材（包括套管和各种油管）所需。

2井控设计

2.1井涌的发现

(1)理解井涌的原因。当环空中钻井液静液柱压力小于地层压力时，就会发生井涌。(2)运用正确的设备及技术手段来发现非计划性的静液柱压力的减小。(3)运用正确的设备及技术手段来发现地层压力的升高。(4)认识静液柱压力与地层压力不平衡的各种征兆。(5)认识井涌可能即将发生。(6)一旦确定发生井涌，立即采取适当的行动。井涌预兆。钻井参数的变化预示地层压力的增加或液柱压力的减小。这些信息应该被认为是井涌发生的预兆信号，

2.2井涌的显示

井中的流体引起钻井液循环系统的两个显著变化：循环钻井液的体积增加；循环钻井液的体积增加；返出的钻井液流量大于泵入井中的钻井液流量。可以从以下几点发现上述两个变化：一是返出钻井液量增加。地层流体进入井眼中，导致返出的钻井液流量大于泵入井中的钻井液流量，这种情况下应停止钻进，检查钻井液返出量。二是停泵后仍有钻井液返出。当钻井液泵停止后，仍有钻井液返出，说明确实有井涌在发生。

2.3泵压下降

大量的地层流体流入井眼中，降低了环空中的静液柱压力。由于U型管效应，钻杆中的钻井液将流入环空中，从而引起钻井泵负荷减小，泵压下降。有时泵压下降足以导致泵速增加。

2.4灌钻井液量不正确

起钻可能引起钻井液液位的两种变化：起钻使井内钻井液液位降低。起钻速度及井眼情况可能引起额外的抽吸压力，从而使地层流体进入井筒中。起钻过程中应时刻保持井眼充满钻井液，不断检查比较起出井眼的钻柱钢材容积与灌入井中的钻井液体积，做好起钻灌钻井液记录，便于和上次起钻灌钻井液量进行比较。由于钻遇的地层及井眼形状轨迹不一样，因此每口井所需的灌钻井液量也不一样。例如，钻遇大段砂岩，由于砂岩的高失水性，灌钻井液量比起出井眼的钻柱钢材容积要大。在任何情况下，如果没有探明原因及采取适当行动，都不允许井内不灌满钻井液。

3井控

3.1压井方法

井控过程中应考虑的两个主要方面：井底作用在地层上的压力高于地层压力，否则将有更多的地层流体进入井中。在压井的过程中，不要使地面压力过大，过大的压力可能把地层压漏，或使套管、防喷设备损坏。在众多的压井方法中，推荐使用 “工程师法”。此方法只需要循环一次即将井压住，并使循环钻井液的密度增加至压井需要的钻井液密度。 与其它常规压井方法相比，减少了总的循环时间，使地面及井下的压力最低。在配压井钻井液的同时，计算并准备好压井施工单上的各项数据。

3.2灌泥浆罐

打重钻井液起钻前，应将灌泥浆罐注满钻井液。打重钻井液，观察钻井液返出管线，直到钻井液停止流动。起钻20柱之后，停下来观察环空中钻井液液面下降情况。如果钻井液液面下降正常，则可安装上钻杆刮泥器。起钻过程中，检查并记录每起5柱所需灌钻井液的数量，完成整个起钻过程中的灌钻井液记录，并与以前的起钻灌钻井液记录进行比较，看此次灌钻井液量是否正确。大多数的灌泥浆罐上的刻度增加单位为1桶。有一点特别重要的就是司钻必须清楚每起一柱钻杆或钻铤，应该往井里灌多少钻井液。任何情况下，当灌钻井液量少于应该灌的钻井液量时，应下钻到底，进行充分循环，如果出现井涌，应立即采取关井措施。

参考文献：

[1]张晓辉. 石油钻井施工过程中的井控管理措施探讨[J]. 数字化用户,2018,24(1):112.

[2]李相鹏,王祝. 钻井井控技术措施优化探讨[J]. 中国石油和化工标准与质量,2018,38(3):132-133.