張紹輝，秦禮曹，王勝啟，汪光太，鄭曉峰

中國石油勘探開發(fā)研究院 （北京 100083）

近年來，中國石油加大了對深部地層勘探開發(fā)的力度。復雜深井鉆井是實現(xiàn)深層油氣資源勘探開發(fā)戰(zhàn)略過程中必須實施的工程，也是一個國家鉆井技術發(fā)展水平的重要標志[1-2]。

隨著勘探開發(fā)的不斷深入，深井鉆井數(shù)量持續(xù)快速增長，平均井深越來越深。深井鉆井的實踐表明，深井鉆井面臨的難點包括：深部地層地質條件復雜、深井環(huán)境施工難、工程特性參數(shù)認識難、事故復雜處理難、深井鉆井管理難、配套鉆井技術發(fā)展不完善等[3]。隨著鉆井井深和施工難度的增加，鉆井事故也越來越多。由于深井井下環(huán)境嚴酷，處理事故手段受到諸多限制，許多事故處理措施經(jīng)常失效，同時在事故處理過程中，極易引發(fā)新的事故，使井下情況更加復雜，事故的判斷與處理更加困難。鉆井事故的發(fā)生和處理嚴重降低了鉆井時效，影響了井身質量，并使鉆井成本明顯增加。如何提高深井鉆井事故的預防和處理水平是當前鉆井面臨的主要難題之一[4]，為此筆者開展了深井鉆井事故的分析與研究工作。

1 深井鉆井事故統(tǒng)計與原因分析

1.1 事故統(tǒng)計

2013年中國石油發(fā)生事故處理5天以上的井總共為48口井54井次，事故主要集中在塔里木油田和西南油氣田，這2個油田是地質情況較為復雜的2個油田，塔里木油田也是也是深井鉆井數(shù)量最多的油田。

圖1為2012年和2013年深井鉆井事故類型分布圖，主要包括卡鉆事故、鉆具事故、固井事故等。其中，2013年卡鉆事故33井次，以垮塌、掉塊、縮徑卡鉆為主，因此，加強井壁穩(wěn)定研究攻關是防卡工作重點；鉆具事故比2012年大幅上升，表明現(xiàn)場鉆具管理需要進一步加強。

圖2為2013年深井鉆井事故井段分布圖，54井次事故中，深井和超深井井段占39井次，事故井次和損失時間主要集中在深井和超深井井段。因此，加強深井和超深井段地質特性研究與認識、提高深井和超深井段鉆井技術水平是減少事故的重要手段。

1.2 事故原因分析

造成鉆井井下復雜與事故有諸多因素，通過對54井次事故的發(fā)生原因進行分析和分類，將事故原因歸納為4類：地質因素、工程因素、管理因素和人為因素[5]。

1．2．1 地質因素

鉆井過程中，鉆遇不同地層會遇到諸多困難因素，比如地層構造的各向異性、壓力系統(tǒng)的復雜性、地層巖性的多變性等，這些因素容易導致井下復雜和事故。

LP1井卡鉆的原因是下溝組地層掉塊，H13-12井卡鉆原因是井眼縮徑，圖3為地層掉塊照片。因此，地層巖性多變性，包括井壁剝落、掉塊，地層蠕變、井眼縮徑等，能夠引發(fā)鉆井事故。DB206井是在鉆井過程中鉆遇高壓鹽水層，引起溢流，造成卡鉆，KS501井鉆井過程中井漏失返，造成卡鉆。因此，地層壓力系統(tǒng)復雜性，包括井涌、溢流、井漏等，同樣能夠引發(fā)鉆井事故。

圖3 地層掉塊照片

1．2．2 工程因素

造成井下事故的工程因素包括施工設計、工藝措施制定、現(xiàn)場工程技術操作等。良好的工程因素可以減少復雜或在遇到復雜時減少事故發(fā)生。

DF1井為一口風險探井，在工程設計中井眼為S型，由于多次起下鉆造成鉆具疲勞損傷和套管磨損，造成鉆具斷裂和套管破損事故。在事故處理過程中，S型井眼也帶來了極大的困難，引發(fā)新的鉆井事故，最終造成該井工程報廢。ND2井在固井過程中，由于低密度水泥漿稠化時間未滿足施工時間造成固井插旗桿事故，損失時間189天。因此，施工設計中井身結構設計不合理、水泥漿稠化時間不合理等工程因素為鉆井施工發(fā)生埋下了事故隱患。

1．2．3 管理因素

造成井下事故的管理因素包括鉆具管理、材料管理、安全管理等。MX21井和W075-H1由于未嚴格按照規(guī)定使用和更換鉆具造成鉆具疲勞，引發(fā)斷鉆具事故，圖4是鉆具斷裂照片。TH1井由于套管質量問題，二開完鉆固井后套管破裂，圖5是磨銑出的套管碎片。因此，鉆具、材料等的管理問題同樣能夠引發(fā)鉆井事故。

圖4 鉆具斷裂照片

圖5 套管磨銑碎片

1．2．4 人為因素

井隊施工作業(yè)人員的技術素質低，不能滿足崗位要求，為鉆井事故發(fā)生埋下隱患。YB17-10井卡鉆后，司鉆違規(guī)操作拉脫鉆具造成鉆具脫落。HD4-71-2井是由于司鉆操作失誤引起的掉鉆頭事故。作業(yè)者決策失誤、技能不嫻熟或存在技術盲區(qū)，就會給鉆井施工造成很大的風險甚至造成嚴重的事故。

2 鉆井事故預防和處理措施

2.1 事故預防措施

鉆井施工要堅持預防為主的原則，施工過程中要采取主動措施，盡可能地將事故和復雜問題消除在萌芽中。針對事故的發(fā)生原因，提出了事故預防措施。

2．1．1 開展深井地層特征研究

開展深井地層特征研究是鉆井成功的基礎，包括開展深部地層巖性、井壁穩(wěn)定性、地層壓力系統(tǒng)等研究，做好鉆井施工針對性預案，使鉆井施工各個環(huán)節(jié)都建立在可靠的基礎之上。

2．1．2 加強工程技術審核

加強工程技術審核是鉆井成功的保障，包括鉆井地質設計、工程設計、施工方案、現(xiàn)場工藝措施等的審核，盡量降低后期鉆井施工存在的風險。

2．1．3 加強現(xiàn)場施工管理

加強現(xiàn)場施工管理是鉆井成功的重要措施，包括嚴格檢驗入井鉆具和材料，嚴禁使用不符合要求的鉆具和材料，定期進行鉆具探傷和倒換；鉆井施工過程中要嚴格執(zhí)行國家標準、行業(yè)標準和企業(yè)標準，要嚴格按照設計施工。

2．1．4 加強員工技能培訓

加強員工技能培訓是鉆井成功的關鍵，需要適時地對員工進行技術培訓，定期開展鉆井隊伍之間的技術交流，提升員工整體技術水平，以保證鉆井的生產(chǎn)安全和各項技術措施的正確實施。

2.2 事故處理措施

鉆井施工過程中，井下情況復雜多樣，事故不可避免。事故處理的基本原則包括安全、快速、科學、經(jīng)濟等。事故的處理方式包括打撈、回填側鉆、磨銑、事故完井、報廢等，其中，打撈和回填側鉆是最為常見的事故解除方式。

在2013年事故井中，37井次事故通過打撈或回填側鉆方式解除。其中，通過打撈方式解除事故9井次，平均處理事故時間19.8d；通過側鉆方式解除事故28井次，平均處理事故時間53d，其中側鉆前打撈時間17.4d，側鉆時間35.6d。打撈解除事故平均損失時間明顯低于回填側鉆解除事故平均損失時間。

通過對比分析，認為施工區(qū)域地質情況是影響打撈時間及打撈成功率的主要因素。如果事故井段地質條件簡單、井眼質量好，優(yōu)先選用打撈方式。如果事故井段地質條件復雜，井眼質量差，預計打撈成本過高或長時間打撈無效，則主動放棄打撈，轉入側鉆。影響回填側鉆損失時間的主要因素包括：前期打撈時間、報廢進尺量、事故井段地質條件、隊伍技術水平、側鉆過程中事故復雜情況等。

3 結論與建議

1）鉆井事故主要發(fā)生在深井和超深井井段，事故類型包括卡鉆事故、鉆具事故、固井事故等。

2）鉆井事故發(fā)生原因分為地質因素、工程因素、管理因素和人為因素4個方面。

3）針對事故發(fā)生原因，建議開展深部地層特征研究、加強工程技術審核、加強現(xiàn)場施工管理以及加強員工技能培訓，提高事故的預防和處理水平。

4）事故井段地質情況穩(wěn)定、井眼質量好，優(yōu)先選用打撈方式。事故井段地質條件復雜，井眼質量差，打撈無進展，要果斷放棄打撈，轉為側鉆方式。

5）為了及時全面了解深井鉆井事故情況，建議建立深井鉆井事故數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，實現(xiàn)鉆井事故數(shù)據(jù)管理的信息化和科學化。

[1]汪海閣,鄭新權.中石油深井鉆井技術現(xiàn)狀與面臨的挑戰(zhàn)[J].石油鉆采工藝,2005,27(2)：4-8.

[2]曾義金,劉建立.深井超深井鉆井技術現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[J].石油鉆探技術,2005,33(5)：1-5.

[3]于文平.我國深井鉆井技術發(fā)展的難點及對策[J].中外能源,2010,15(9)：52-55.

[4]徐進,胡大梁.川西深井井下復雜情況及故障預防與處理[J].石油鉆探技術,2010,38(4)：22-25.

[5]魏新勇.深井鉆井事故處理及案例分析[M].北京：石油工業(yè)出版社,2009.