气体钻井井控安全分析与控制研究
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摘 要：由于气体的密度相对较小，因此在实际进行气体钻井过程中在井底形成的气柱压力要比常规钻井形成的液柱压力低的多，当气体钻井关于油气流体的时候，地层中的部分高压油气就会快速到达井口，如果不能采取妥当的安全措施，就会导致恶性的安全事故发生。本文主要对气体钻井井控安全进行了分析。
关键词：气体钻井;井控;危害;安全
气体钻井主要是在钻井过程中在进行循环以及完成携砂的时候将常规钻井中的液体更换为气体，由于气体的密度相对较低，因此使得井底的压持效应降低了很多，从而使得气体钻井的破岩效率得到了极大的提升，同时也能有效解决暂停过程中出现的地层漏失现象，价格降低了钻井施工成本。此外，在油气勘探过程中利用气体钻井技术能够有效提升发现油气中的概率，同时也能有效的对油气层形成保护
1 气体钻井主要风险
1.1 空气钻井井下燃爆
在空气中具体实施过程中井下燃爆是主要的安全问题，根据相关研究发现，引发空气钻井井下燃爆的主要原因有：①钻井过程中地层出气，从而使得氧气含量达到甲烷等物质爆炸极限，当钻具与井壁发生摩擦或者碰撞产生火花，就会导致爆炸发生;②当钻遇地层析出微量气体并且环空通常性较差，就会导致井下一些可燃性气体被封闭在密闭环境中，当其达到爆炸极限并且压力达到一定程度就会引发井下燃爆。当钻井过程中发生井下燃爆事故就可能会造成井壁坍塌、套管损坏等现象，从而使得井控工作更加复杂。
1.2 排砂管汇断裂
通常情况下排砂管线出现断裂现象主要有以下两种原因：首先，在雾化或者充气钻井过程中，如果返排的岩屑呈现出糊状，就会使得岩屑在排砂通道的三通位置大量堆积，从而堵塞了排砂通道，造成岩屑反排不通畅，管内的压力会逐渐升高，最终导致管线断裂;其次，在氮气钻井施工过程中，如果钻遇地层中产气量比较大，使得排砂管线排液能力不足，在巨大的气体冲击下导致管线爆裂[1]。
1.3 气体钻井井口失控
目前，在气体钻井领域氮气钻井技术在进行油气层发现、以及保护过程中受到了非常广泛的应用，但是，氮气钻井技术在有效提升企业经济效益的同时也存在巨大的井控风险。由于氮气钻井过程中气体流速较快，密度较低，当钻井过程中氮气与景象异常高压气流发生接触就会使得高压油气快速到达井口，如果不能采取合理的安全措施或者地面安全设备以及井控设备安全性能较低，就会引发恶性钻井事故。
2 气体钻井安全工艺分析及风险控制措施
2.1 工艺安全工作思路
气体钻井安全工艺首先应该针对整个工作流程以及各个关键节点进行深入的工艺危害分析。首先，要结合实际钻井技术特点建立完善的钻井施工作业流程;其次，要根据实际钻井施工，对钻井过程中对HSE有较大影响的关键环节进行识别，然后对故障以及故障影響进行全面分析，找出对钻井施工可能存在危害的因素，并有针对性的采取相应安全防范措施。
2.2 气体钻井工艺安全分析
随着现代钻井技术的不断发展，气体钻井工艺种类也逐渐增多。针对不同气体钻井施工过程中各个施工步骤可能存在的危害因素进行有效识别，并通过相关工作人员的专业知识、以及工作经验，并充分利用WHAT-IF法来假设可能发生的安全问题，并深入分析引发安全问题的内在原因，以此来采取相应的安全措施。
2.3 气体钻井风险控制措施
2.3.1 预防空气钻井井下燃爆措施
①监测发现，及时转换充分利用在线监测系统、技术对井下返排气体氧浓度、二氧化碳浓度、气体温度、具体压力的进行随钻监测。等钻井过程中一旦出现全烃显示，必须要结合全烃的具体含量来适当调节注气量，或者停止注气，与此同时，还要尽量避免钻具出现大幅度的运动，避免在钻井过程中与岩屑产生冲击，如果全烃显示持续出现，那么就可以将注入气氮气或者钻井液;②保持环空畅通。当地层中出现微量气体析出，而环空的通畅性较差，就可以采用氮气而常规钻井液进行变压处理，这样就能最大程度避免憋压造成燃爆现象发生，此外，在具体实施氮气钻井的过程中必须要充分保证注入氮气的纯度。
2.3.2 预防气体钻井井口失控措施
①在气体钻井施工过程中，要充分结合井眼尺寸、钻井深度来选择合理的旋转控制头等级，这样才能有效提升井口控制能力;②针对钻井现场的排砂管线用严格的使用244.5mm套管，管线的连接要采取法兰连接形式，这样就能有效将排砂管线的承压能力提升到7MPa;③要进一步规范气体钻井的井口控制流程，根据钻井现场情况可以在是钻石设置应急开关，与此同时还要配备远程应急开关装置，这样就能在油气显示出现的第一时间及时实现关井或者放喷，从而对井口起到了有效的控制作用。
3 结束语
综上所述，气体钻井技术虽然能够有效提升钻井效率，对油气层也能起到很好的保护作用，但是气体钻井技术在实际应用过程中还存在一些问题。因此，必须要加强气体钻井作业的规范性，有效实施风险防控措施。这样才能保证气体钻井作业安全运行。
参考文献：
[1]邹异林.安全管理体系在SCJQ致密性气田钻井项目中应用的研究[D].成都：西南交通大学，2016.
[2]赵业荣，丁世宣，袁孟嘉，刘硕琼，蒲建中，雷桐，王崇军.陕242井天然气钻井实践[J].石油钻采工艺，2001（02）：13-15+83.
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