第5章 关井程序

第五章关井程序一旦发现溢流显示，正确无误的关井，这是防止发生井喷的唯一正确处理措施。

在紧张和危急时刻，钻台上应强化控制，加强纪律。

制定合理的关井程序，经常性地进行防喷演习，以及强有力的监督是井控成功的关键。

一旦发现溢流，应当尽可能快地关井，理由在于：1）防止井喷，保护地面设备和人员。

2）制止地层流体继续进入井内。

3）保持井内有较多的钻井液，减小关井后的套压值。

4）求得关井压力，为组织压井做准备。

不能因为溢流量小而疏忽，它可能会迅速发展而成为井喷。

所有井内不正常的流动均应视为潜在的井喷。

一旦确认发生了溢流就应立即关井。

一关井方法发生溢流后有两种关井方法，一是硬关井，二是软关井。

硬关井是指一旦发现溢流或井涌，立即关闭防喷器的操作程序。

软关井是指发现溢流关井时，先打开节流阀一侧的通道，再关防喷器，最后关闭节流阀的操作程序。

硬关井时，由于关井动作比软关井少，所以关井快，但井控装置受到“水击效应”的作用，特别是高速油气冲向井口时，对井口装置作用力很大，存在一定的危险性。

软关井的关井时间长，但它防止了水击效应作用于井口，还可以在关井过程中试关井。

若能做到尽早地发现溢流显示，则硬关井产生的“水击效应”就较弱，按硬关井制定的关井程序比按软关井制定的关井程序简单，控制井口的时间短。

但鉴于过去硬关井造成的失误，一般推荐采用软关井方式。

二关井程序（四•七动作）具体的关井程序由于各油田的规定不同而略有差别。

但有一点是共同的：必须关闭防喷器以阻止井内流体的流动。

由于油气藏的特点不同，或钻机类型不同而制定的关井程序应当经过深思熟虑，人人理解而且实用。

在钻井作业现场，一般把关井程序称为“四•七动作”（把钻井作业分为四种常见的工况，每种工况通过七个主要动作完成软关井的过程）。

常见的“四•七动作”关井程序为：1 钻进工况1）发信号；发信号的目的是通报井上发生了溢流，井处在潜在的危险中，指令各岗位人员迅速到位，执行其井控职责，迅速实现对井口的控制。

发信号的方式是一长鸣信号。

2）停转盘，停泵，把钻具上提至合适位置；也有部分油田规定把钻具提到合适位置之后再停泵，这样可延长环空流动阻力施加于井底的时间，减小抽吸，从而抑制溢流，减少溢流量，保持井内有尽可能多的钻井液。

上提钻具的合适位置是指把方钻杆下的第一个单根母接头提出转盘面0.4～0.5米左右，为用半封闸板关井创造条件；为扣一吊卡或卡一卡瓦创造条件，防止刹车失灵造成顿钻；为防止井下出现复杂情况、地面循环系统出现故障后采取补救措施创造条件。

3）开液动阀，适当打开节流阀；若节流阀平时就已处于半开位置，此时就不需要再继续打开了。

若节流阀的待命工况是关位，此时只需将其打开到半开位置即可。

这样既可减弱水击现象，又能缩短关井时间。

4）关防喷器；先关环形防喷器，再关闸板防喷器。

先关环形是为了防止闸板刺坏。

5）关节流阀试关井，再关闭节流阀前的平板阀；关闭节流阀时，应注意观察套压变化，防止关井套压超过最大允许关井套压。

在将要达到最大允许关井套压时，不能再继续关节流阀，应在控制接近最大允许关井套压的情况下，节流放喷，并以钻进排量迅速向井内泵入储备加重钻井液，采用低节流法压井，控制溢流，重建井内压力平衡。

因为现场常用的几种节流阀都不具有“断流”的作用，所以需要将其前面的平板阀关闭以实现完全关井。

6）录取关井立压，关井套压及钻井液增量；7）迅速向队长或技术人员及甲方监督汇报。

2 起下钻杆工况1）发信号；2）停止作业，抢装钻具内防喷工具；如果喷势较大，要抢装打开着的内防喷工具，然后再将其关闭。

起下钻发生溢流，环空及钻具内都在喷，应先控制钻具内的溢流。

3）开液动阀，适当打开节流阀；4）关防喷器；5）关节流阀试关井，再关闭节流阀前的平板阀；6）录取套管压力及钻井液增量；7）迅速向队长或技术人员及甲方监督汇报。

3 起下钻铤工况1）发信号；2）停止起下钻铤作业，抢接钻具内防喷工具及钻杆（防喷单根或防喷立柱）；因为钻铤只能用环行防喷器关井，所以如果喷势不强烈，应抢接钻杆，以便用半封闸板关井，增加控制手段。

抢下钻杆时，接一柱或一根钻杆达到关井的目的即可。

3）开液动阀，适当打开节流阀；4）关防喷器；5）关节流阀试关井，再关闭平板阀；6）录取套管压力及钻井液增量；7）迅速向队长或技术人员及甲方监督汇报。

4 空井工况1）发信号；2）停止作业；3）开液动阀，适当打开节流阀；4）关防喷器；空井工况下关井，通常不需要先关环形防喷器，可以直接关全封闸板防喷器。

因为环形防喷器关空井时关井时间长，延误关井时机。

5）关节流阀试关井，再关闭平板阀；6）录取套管压力及钻井液增量；7）迅速向队长或技术人员及甲方监督汇报。

空井发生溢流时，若井内情况允许，也可在发出信号后抢下几柱钻杆，然后按起下钻杆的关井程序关井。

如测井作业时发生溢流，溢流不严重时，可起出电缆再关井；如果喷势强烈，来不及起出电缆，则切断电缆，迅速关井。

三关井立管压力的确定1 “U”型管原理用“U”型管原理描述井眼—地层压力系统。

将钻柱和环空视为一连通的“U”型管，井底所在地层视为“U”型管底部。

若环空发生溢流后关井，则钻柱、环空、地层压力系统有如下关系：P内＋P立= P地= P环空＋P套2 钻柱中未装钻具回压阀时测定关井立管压力可直接从立管压力表上读取。

但值得注意的是，发生溢流后由于井眼周围的地层流体进入井筒，致使井眼周围的地层压力形成压降漏斗，即此时井眼周围地层压力低于实际地层压力，愈远离井眼，愈接近或等于原始地层压力。

一般情况下，待关井后10—15分钟，井眼周围的地层压力才恢复到原始地层压力，此时读到的立管压力值才是地层压力与钻柱内泥浆静液柱压力之差。

井眼周围地层压力恢复时间的长短与欠平衡程度，地层流体种类，地层渗透率等因素有关。

为了更准确地确定关井立管压力，一般是在关井后每2分钟记录一次关井立压和关井套压，根据所记录的数据，做关井压力—关井时间的关系曲线，借助曲线，找出关井立压值。

3 钻具中装有钻具回压阀时测定关井立管压力的方法1）不循环法在不知道压井泵速和该泵速下的循环压力时采用。

①在井完全关闭的情况下，缓慢启动泵并继续泵入钻井液。

②注意观察套压，当套压开始升高时停泵，并读出立管压力值（P d1）。

③若套压升高为某一数值时，从读出的立管压力值中减去套压升高值，则为所测定的关井立管压力值。

P d = P d1－ΔP a式中P d — 关井立管压力值，MPa ；P d1—停泵时立管压力值，MPa；ΔP a—关井套压升高值，MPa。

2）循环法在知道压井泵速和该泵速下的循环压力时采用。

①缓慢启动泵，调节节流阀保持套压等于关井套压。

②使泵速达到压井泵速，套压始终等于关井套压。

③读出立管总压力( P t)，减去循环压力，则差值为关井立管压力值。

P d = P t－P ci式中P t—立管总压力，MPa；P ci—压井泵速下的循环压力，MPa。

4 圈闭压力对关井立管压力的影响所谓圈闭压力，是在立管压力表或套管压力表上记录到的超过平衡地层压力的压力值。

产生圈闭压力的原因主要有两点，一是停泵前关井；二是关井后天然气溢流滑脱上升。

显然，若用含有圈闭压力的关井立管压力值计算地层压力将是错误的。

检查或消除圈闭压力的方法是，通过节流管汇，从环空放出少量钻井液，这样可避免污染钻柱内钻井液以及堵塞钻头水眼。

每次放出钻井液40～80升，然后关闭节流阀和平板阀，观察立管压力的变化。

如果立管压力下降，说明有圈闭压力。

应再次打开节流阀和平板阀放40～80升钻井液，然后关井。

如果立管压力仍有下降，重复以上操作，直到立管压力停止下降为止。

此时的立管压力才是真实的关井立管压力。

如果放出钻井液后，立管压力没有变化，而套压有所增加，说明没有圈闭压力，套压升高是由于环空静液压力减小所引起的。

若排放钻井液过程中，立管压力一直下降到零，则停止排放。

四关井套压的控制发生溢流关井时，其最大允许关井套压值原则上不得超过下面三个数值中的最小值：1）井口装置的额定工作压力；2）套管最小抗内压强度的80%；3）地层破裂压力所允许的关井套压值。

一般情况下，现场以地层破裂压力所允许的关井套压值作为最大允许关井套压。

其计算方法如下：P amax = (ρe－ρm) g H式中P amax—最大允许关井套压，MPa ;ρe—地层破裂压力当量钻井液密度，g/cm3 ;ρm—当前井内钻井液密度，g/cm3 ;g—常数，0.00981；H—地层破裂压力试验层（套管鞋）垂深，m。

例1 某井钻至井深4000米时发生溢流关井，井内钻井液密度1.5 g/cm3，套管鞋深度3600米，套管鞋处地层破裂压力当量密度 2.4 g/cm3，计算最大允许关井套压。

例2 某井套管鞋深度3000米，地层破裂压力试验所用泥浆密度1.2 g/cm3，当地面压力为30 MPa时地层发生漏失。

现钻至井深4000米，井内泥浆密度1.6 g/cm3，发生溢流关井，计算最大允许关井套压。

五关井时应注意的问题1 关井前应确保井控装置处于待命工况，熟悉井口防喷器组的组合形式和管汇闸门的开关情况。

2 关井操作由司钻统一指挥，防止误操作，如泵未停稳就关井，全封闸板封钻杆等情况。

3 关井操作要迅速果断，保证关井一次成功。

4 合理控制井口压力，井口压力不准超过最大允许关井套压。

5 通过节流阀降低套压，严禁用防喷器泄压。

6 关井后正确活动钻具。

活动钻具时要求慢起慢放，严禁旋转。

7 关井后认真座岗，准确记录立压、套压变化和钻井液增量。

8 关井后要及时组织压井。

总之，一旦发现溢流，必须按照正确的方法关井。

关井程序应当是成熟的，人人都掌握的，并且符合实际。

在有毒气体溢出井口时，靠近井口作业必须戴好防毒面具。

井喷是灾难性的恶性事故，一旦发生井喷，可导致人员伤亡、设备毁坏、资源浪费和严重的环境污染。

因此加强对溢流的监测和正确的关井程序两者都是十分重要的。

多假设一些“怎么办”。

如果某人不在岗位上怎么办？如果某设备不能正常运转怎么办？如果井下发生了复杂情况怎么办？应变措施应事先制定出来，经班组人员充分讨论并加以演练。

碰到意外的情况，不要惊慌失措；出现事先预料到的情况，也必须认真对待，切不可马虎大意。

要经常强调迅速而正确关井的重要性。

最早发现溢流，正确的关井，这是能够实现井控的基本条件。

如果发现溢流预兆，应立即正确关井。

也许后来证明可以不用关井，但这样做总比由于惊慌失措而造成失误，以至于不能正确关井而造成灾难性的后果要好得多。