轮南22井井喷失控事故
一、基本情况
轮南22井由塔里木华北钻井公司60156钻井队承钻。原设计井深5550米,完钻层位是奥陶系。实钻至井深4817米时钻穿三叠系进入石炭系,钻至井深5089米时发生井涌(泥浆密度1.33g/cm3),加重泥浆至1.43g/cm3,钻至5093米时又发生严重气侵。为了搞清石炭系各油组油气显示及产能,指挥部决定在井深5093米下入7尾管固井,再用东风256钻头钻进,后取芯钻进至5130.35米起钻中,发生井喷。
1、井深结构:20×143.90+13 3/8×1000.20+9 5/8×4197+7×5090.55米。
2、发生井喷时的钻具结构:6SC276取芯钻头+4 3/4250P取芯工具+4 3/4钻铤+3 1/2钻杆6+311×410接头+5钻杆27柱。
3、井控装置:35MPa环形防喷器+70MPa单闸板防喷器+70MPa双闸板防喷器。
二、井喷发生的经过
1990102日取芯完,未循环就起钻(认为球座已经刺坏,担心岩心被冲坏),起钻至28柱时发生井涌,抢接箭形回压凡尔,实施关井。调节手动节流阀(液动节流阀控制管线漏油)控制回压2~3MPa进行压井,后因气流量增大,导致泥浆气体分离器的排污蝶阀蹩开。接着,关液动阀和泥浆气体分离器的进口闸阀(实际未关死),开压井管汇放喷,在操作过程中,实际先打开了18号闸阀(闸门编号见轮南22井井口闸门编号示意图),后开15号闸阀,在15号闸阀开了4圈时,喷出的气流带着泥浆卷起尘土高达10m,射程达50m远。慌乱之中闸阀未全部打开,此时15号闸阀已经刺漏。后开节流管汇放喷,井场弥漫天然气,被迫停电、停柴油机,人员撤离井场。
三、处理经过
事故发生后,指挥部立即成立了抢险领导小组,同时成立了抢险办公室、技术组等专业组。106日,用两台水泥车通过钻台消防闸阀向井内注水,完后放喷并卸松15号闸阀上螺栓,在井口气量减少、出小股水的情况下,启动两台50吨吊车和钻台风动绞车,并在人力作用下拖出压井管汇及15号闸阀。紧接着在钻井四通左侧抢装好4 1/16×10000PSI闸阀,再向井内注清水,后又开泵从钻具内注入1.45g/cm3的泥浆29m3,套压为0。接着抢下钻具至5060米,
节流循环压井,至108日,入井泥浆密度1.70g/cm3,出口泥浆密度为1.65g/cm3,压井结束,事故解除。
四、井喷失控的原因
1、对井控工作重视不足,井控设备的管理、使用、维修等方面存在较大的漏洞。该井10号闸门无芯子,10号和13号之间的控制闸门螺杆无法开关,8号液动节流阀漏液压油;全封闸板总成未按设计安装在双闸板防喷器的上部;真空除气器未安装。这些问题都带来了隐患,进行井控作业时少了很多手段。
2地层发生难以预见的变化。与LN17井和沙17井相比,误认为该井石炭系一油组加厚了,没有做出进入新油气层的预告,误认为在同一产层、地层压力系数没有变化,加之录井给出的地层孔隙压力最高当量密度为1.33g/cm3,故而未采取相应措施,造成此次事故。
3、泥浆密度偏低。该井钻入石炭系用1.33g/cm3的泥浆钻进时发生井涌,用1.50g/cm3的泥浆才压稳油气层。后实际上用密度为1.45g/cm3的泥浆钻井,根据井喷情况推算井下实际当量泥浆密度为1.46g/cm3左右,故起钻时是欠平衡,油气上串,导致井涌、井喷。
4、录井设备不灵,未起到监测作用。承担该井录井是新疆钻井公司的录井队,仪器是1981年从美国哈特公司引进的,设备严重老化,有些参数波动误差较大,在实际操作过程中丢失了许多数据,达不到报警的要求。当操作员听到钻台报警时,才看表头泥浆体积已增加了1m3多,才去泥浆罐上观察。
5、措施不当,贻误战机。溢流发生时,整个队伍慌乱,井控作业失去了统一的指挥;其次,循环放喷措施是错误的,根据关井立、套压、外溢量及综合卡片等资料,再确定方案是有可能制服井喷的,在慌乱之中,只想到开泵补充泥浆,没考虑到井深5130.35m、钻头在井深2096.90m、控制回压2~3MPa 节流循环不仅不能控制溢流,反而加速气流上升,使溢流量增大,立、套压急剧升高,被迫放喷。另外,本次处置不当造成失控,由于在操作过程中慌乱,先开了18号闸板门,造成带压开15号闸门不到位,最终使15号闸门本体刺漏,以至井口失控。
6、放喷管线未进行试压,造成防喷时到处刺漏,致使井场弥漫天然气。
五、事故教训
1、地层压力的预报和监测方面工作薄弱,确定钻开油气层的泥浆密度缺乏科学依据,致使出现钻进中动平衡和起下钻中欠平衡的现象。
2、在井控环节上出现失误和把关不严。一是已知石炭系地层中存在以气为主的高压油气层后,应在起钻前进行“短程起下钻,循环观察”,以便检验起下钻是否安全;二是监测起钻溢流过程中没有及时发现井喷征兆,没有及时报警,从而造成大量的油气进入井眼和上窜;三是在发现井口外溢和井涌的情况下,未能采取正确的关井程序,错误地采取节流循环排气,促使井内泥浆不断气侵,不但未起到井控作用,相反地导致了井口压力急剧上升,失去有效的控制能力,被迫放喷。
3、随着会战钻井队数量的增加,许多井队没有在高压油气井区工作的经验,未能在井控方面从组织上加强,井控工作缺少组织保证,这就使得井控工作出现“脱节”,在井控的关键环节上不能把好关。
4、井控装备的使用、管理、维修缺乏制度保证,指挥部管材工具租赁中心井控车间技术力量薄弱,检修能力差,人员不足,难以保证井控设备的正常使用。因此应该充实人员,配备维修设备。
六、改善措施
总结此次井喷失控的教训,召开钻井监督和平台经理会议,具体分析此次事故中的失误和工作中的漏洞,发动大家差距,举一反三对全探区的井控设施、井控工作进行大检查、大整改,使井控工作有一个大的改进。另外,还从以下几个方面做工作:
1、根据LN-22井井喷失控事故的教训,修改了塔里木石油勘探开发指挥部的“井控技术细则”;
2、加强监督力量,重点井必须保证同时有两名驻井监督昼夜值班;
3、设置井控专业监督,充实人员,授以职权,严格把关;
4、加强地层压力预测和监测工作,利用各种科学手段摸索和搞清地层压力,合理地确定泥浆密度,做到既有利于发现和保护油气层,又有利于安全钻进;
5、抓好指挥部管材工具租赁中心井控车间的建设工作,充实人员,购置设备,建立一套井控设备使用、管理、维修的规章制度,确保在用井控设备完好无缺,能发挥其应有的作用。
编者按:回顾轮南22井井喷失控的经过,可以看出地层压力预测不准、油气层取芯后直接起钻、发现溢流不及时、关井后采用错误的压井方式、井控装备性能不足是导致失控的一系列原因,这其中的任一环节不出问题,井喷失控就不会发生。通过多年的经验积累,除在地层压力预测方面没有明显改善以外,上述其它几个环节都有了清晰的认识,并制定了相关规定,短程起下钻检测能否安全起下钻、座岗监测溢流已经在井控细则中有明确要求,压回法等压井方法已多次运用,井控装备性能和管理能力也已经大幅度提高(大分离器普遍使用、28-105防喷器和节流压井管汇达到9套、井控装备和井口安装检修实行专业化服务等),可以说现在如果遇到轮南22井应该能够很好地控制和处理,但有一点需要强调,正确的井控工艺技术措施和好的井控装备仍然需要人使用和执行,现在在相关岗位上的每个人都要加强这方面的学习,掌握并认真落实各项井控技术措施,使用维护好井控装备,这样才能避免不发生井喷失控事故。