王立哲

（大慶油田有限責(zé)任公司技術(shù)發(fā)展部，黑龍江大慶163002）

大慶油田隨著多年注水開(kāi)發(fā)，井下壓力系統(tǒng)日趨復(fù)雜，超壓層、欠壓層分布越來(lái)越廣，溢流、井漏等復(fù)雜情況時(shí)有發(fā)生。尤其是長(zhǎng)垣內(nèi)主力油田以及長(zhǎng)垣西側(cè)油田淺氣層分布十分廣泛，喇嘛甸、南區(qū)、葡區(qū)等區(qū)域淺氣非?；钴S，因埋藏深度淺，對(duì)井筒內(nèi)壓力變化敏感，一旦井筒內(nèi)壓力失衡，從溢流發(fā)展成為井噴的時(shí)間極其短暫，在大慶油田勘探開(kāi)發(fā)的過(guò)程中，就曾發(fā)生多起井噴失控事故，造成了巨大的損失、影響深遠(yuǎn)。再加上近些年來(lái)塔里木、川渝等高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域的施工，更是使得井控風(fēng)險(xiǎn)越來(lái)越大，井控設(shè)備的使用也逐漸變?yōu)槌B(tài)，因而如何提高井控設(shè)備使用的可靠性從而降低井控風(fēng)險(xiǎn)保證鉆井安全也逐漸發(fā)展成為了一個(gè)重要課題。

1 影響井控設(shè)備使用可靠性的關(guān)鍵因素分析

井控是指采取一定的方法利用專用的設(shè)備按照一定的程序控制住地層孔隙壓力，基本上保持井內(nèi)壓力平衡，保證井內(nèi)施工順利進(jìn)行。其中關(guān)鍵點(diǎn)主要有三個(gè)：一是一定的方法；二是專用的設(shè)備；三是一定的程序。一定的方法是指根據(jù)井下實(shí)際情況選擇合適的鉆井液密度，主要由人為因素決定；專用的設(shè)備是指滿足現(xiàn)場(chǎng)使用要求的井口防噴器，主要由設(shè)備因素決定；一定的程序是指按照規(guī)定的順序進(jìn)行關(guān)井或者壓井作業(yè)，主要由人為因素決定。由上述分析可知，要提高井控設(shè)備使用的可靠性，實(shí)現(xiàn)鉆井的安全施工，需要做到以下兩點(diǎn)：

（1）設(shè)備方面，要保證井控設(shè)備完好，各項(xiàng)指標(biāo)滿足要求，使得一旦發(fā)生溢流乃至井噴時(shí)井控設(shè)備可以有效發(fā)揮作用。因此提高井控設(shè)備維修檢測(cè)質(zhì)量，確保井控設(shè)備時(shí)刻處于良好待命狀態(tài)，是實(shí)現(xiàn)井控安全的重要保證。

（2）人員方面，要保證現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員掌握井控設(shè)備的操作技能以及不同風(fēng)險(xiǎn)儲(chǔ)層的一次井控技術(shù)和二次處置井控技能，杜絕井控險(xiǎn)情。因此，提升井控培訓(xùn)質(zhì)量，提高作業(yè)人員井控技能至關(guān)重要。

由此得出了兩條提高井控設(shè)備使用可靠性的對(duì)策：提高井控設(shè)備維修及檢測(cè)能力和提升井控培訓(xùn)管理水平。

2 提高井控設(shè)備使用可靠性的對(duì)策及成效

2.1 提高井控設(shè)備維修及檢測(cè)能力

井控設(shè)備為安全鉆井提供了保障，保護(hù)了鉆井人員、鉆井設(shè)備以及油氣井的生產(chǎn)安全，使油氣田的勘探與開(kāi)發(fā)獲得更好的效益。隨著多年的發(fā)展，大慶油田井控設(shè)備已由單一的老式手動(dòng)防噴器發(fā)展成一套完整的井控設(shè)備系統(tǒng)。但隨之帶來(lái)的就是設(shè)備的維修檢測(cè)問(wèn)題。大慶油田傳統(tǒng)的井控設(shè)備檢修主要采用人工、外協(xié)等方式，檢修效率低、周期長(zhǎng)、安全性差，因此需亟待提升井控設(shè)備維修及檢測(cè)能力。為此大慶油田開(kāi)展了多項(xiàng)井控檢修設(shè)備研究。

2.1.1 井控裝備檢測(cè)試壓裝置

首次研發(fā)出集內(nèi)防噴工具、井控閘閥、防噴管線及高壓耐火軟管線于一體的多功能試壓檢測(cè)設(shè)備。該系統(tǒng)采用最大工作壓力為3.8MPa的電動(dòng)試壓泵和最大工作壓力為150MPa的氣動(dòng)試壓泵組成復(fù)合泵組加壓系統(tǒng)，解決了小腔體工件試壓過(guò)程不易控制的難題，可實(shí)現(xiàn)多種設(shè)備試壓檢測(cè)。

同時(shí)針對(duì)不同試壓設(shè)備設(shè)計(jì)了相應(yīng)的液壓夾緊、對(duì)中機(jī)構(gòu)，并對(duì)試壓全過(guò)程實(shí)行全程監(jiān)控，確保試壓過(guò)程安全。目前該系統(tǒng)已經(jīng)完成了320件井控工件的試壓檢測(cè)，解決了常規(guī)試壓裝備繁多、工藝繁瑣、生產(chǎn)效率低下的難題，試壓檢測(cè)效率提高了3~4倍。井控裝備檢測(cè)試壓裝置現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用如圖1所示。

圖1 井控裝備檢測(cè)試壓裝置現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用示意圖

2.1.2 井控設(shè)備無(wú)線壓力測(cè)試系統(tǒng)

針對(duì)試壓設(shè)備高壓刺漏可能造成人身傷害的安全隱患，開(kāi)展了自動(dòng)加壓控制、測(cè)試數(shù)據(jù)采集、無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)汝P(guān)鍵技術(shù)研究，研制了一套無(wú)線遠(yuǎn)程控制壓力測(cè)試設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)100m范圍內(nèi)遠(yuǎn)程檢測(cè)，保證試壓過(guò)程人身安全。目前已累計(jì)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用3000余口井，提升現(xiàn)場(chǎng)試壓工作效率近3倍。

同時(shí)，為了有效地消除試壓波動(dòng)、系統(tǒng)壓降影響，開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)了一套井控試壓操作管理與分析軟件。該軟件可根據(jù)試壓工件情況設(shè)置壓力波動(dòng)段的穩(wěn)壓時(shí)間，從而消除初始穩(wěn)壓時(shí)壓力波動(dòng)對(duì)試壓結(jié)果產(chǎn)生的影響，確保試壓結(jié)果真實(shí)性，并可根據(jù)試壓標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)評(píng)判結(jié)果，具有現(xiàn)場(chǎng)打印試壓曲線及隨時(shí)調(diào)用試驗(yàn)記錄的功能。井控設(shè)備無(wú)線壓力測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用如圖2所示。

圖2 井控設(shè)備無(wú)線壓力測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用示意圖

2.1.3 旋轉(zhuǎn)防噴器試驗(yàn)檢測(cè)系統(tǒng)

旋轉(zhuǎn)防噴器試驗(yàn)檢測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)不同型號(hào)的旋轉(zhuǎn)防噴器靜密封、動(dòng)密封以及現(xiàn)場(chǎng)工況模擬旋轉(zhuǎn)等試驗(yàn)，監(jiān)測(cè)及控制自動(dòng)化程度高，可提升旋轉(zhuǎn)防噴器的維護(hù)、保養(yǎng)和檢修能力，提高設(shè)備應(yīng)用的可靠性以及安全性，應(yīng)用后旋轉(zhuǎn)防噴器現(xiàn)場(chǎng)使用故障率可降低50%。

該系統(tǒng)共開(kāi)展了三項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)設(shè)計(jì)：①軌道推車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。采用電機(jī)滑輪組+工字型鋼軌+四輪推車結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)防噴器的移動(dòng)及安全鎖定功能；②升降裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。利用液壓缸驅(qū)動(dòng)鉆桿進(jìn)出防噴器，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)桿插入、拔出旋轉(zhuǎn)防噴器功能；③主體立架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。利用變頻直驅(qū)電機(jī)驅(qū)動(dòng)鉆桿旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)防噴器靜壓、旋轉(zhuǎn)動(dòng)壓試驗(yàn)功能。

2.1.4 防噴器專用翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)

國(guó)內(nèi)首創(chuàng)了0°~180°防噴器專用翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)，創(chuàng)新設(shè)計(jì)了雙液缸同步驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，兩個(gè)單作用油缸和翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)組成活動(dòng)主體，在兩個(gè)油缸進(jìn)油段設(shè)計(jì)了平衡閥，形成雙作用油缸，采用無(wú)級(jí)變速操作，保證防噴器翻轉(zhuǎn)過(guò)程平穩(wěn)，實(shí)現(xiàn)了全系列防噴器水平和垂直雙向同步自動(dòng)移運(yùn)翻轉(zhuǎn)。該系統(tǒng)最大載荷30t，已累計(jì)完成了130臺(tái)套防噴器的翻轉(zhuǎn)作業(yè)，防噴器組維修翻轉(zhuǎn)效率提高了近50%。防噴器翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)原、現(xiàn)工藝對(duì)比如圖3所示。

圖3 防噴器翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)原、現(xiàn)工藝對(duì)比示意圖

2.2 提升井控培訓(xùn)管理水平

一套井控設(shè)備的優(yōu)劣與其服務(wù)質(zhì)量可從四個(gè)方面來(lái)評(píng)估：一是設(shè)計(jì)；二是材質(zhì)；三是加工制造；四是維護(hù)和使用。當(dāng)設(shè)備制造出來(lái)以后，維護(hù)和使用就成了設(shè)備好壞的關(guān)鍵因素。如果井控設(shè)備安裝、維護(hù)、使用不當(dāng)，那么這些設(shè)備就等于虛設(shè)，就有井噴、著火等重大事故隱患的威脅。因此，必須對(duì)鉆井人員進(jìn)行井控培訓(xùn)，使之掌握一定的井控設(shè)備基礎(chǔ)知識(shí)以及正確而熟練的操作技能，從而使得井控設(shè)備發(fā)揮其應(yīng)有的效能，確保鉆井工程的安全。

大慶油田傳統(tǒng)的井控培訓(xùn)組織方式單一，培訓(xùn)課程、師資資源、硬件設(shè)施有待更新，因此，需與時(shí)俱進(jìn)，開(kāi)發(fā)構(gòu)建現(xiàn)代化的井控培訓(xùn)管理體系，提升井控培訓(xùn)管理水平。

2.2.1 開(kāi)發(fā)井控網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)考試系統(tǒng)

通過(guò)采用在線學(xué)習(xí)模塊功能設(shè)計(jì)、井控知識(shí)庫(kù)構(gòu)建技術(shù)、基于知識(shí)點(diǎn)的井控考試題庫(kù)開(kāi)發(fā)技術(shù)、基于B/S架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)交互平臺(tái)設(shè)計(jì)、網(wǎng)頁(yè)動(dòng)態(tài)互動(dòng)與異步刷新AJAX技術(shù)，開(kāi)發(fā)了井控網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)考試系統(tǒng)。該系統(tǒng)具備練習(xí)自測(cè)功能、正式考試功能、在線論壇交流功能、用戶權(quán)限管理功能、考試科目管理功能、評(píng)卷管理功能以及試卷管理功能，實(shí)現(xiàn)了井控培訓(xùn)的遠(yuǎn)程教育，目前已累計(jì)培訓(xùn)1.6萬(wàn)人次，大大提高了井控培訓(xùn)效率。

2.2.2 構(gòu)建“溢流、井涌、井漏”模擬自動(dòng)化控制培訓(xùn)系統(tǒng)

通過(guò)開(kāi)展溢漏供液模塊、氣控制與壓力模擬等硬件模塊的設(shè)計(jì)研究、模擬培訓(xùn)系統(tǒng)控制工藝的研究以及開(kāi)發(fā)模擬培訓(xùn)監(jiān)測(cè)和自動(dòng)控制軟件，建成了國(guó)內(nèi)首個(gè)集“溢流、井涌、井漏”模擬自動(dòng)化控制培訓(xùn)系統(tǒng)（見(jiàn)圖4），為防噴演習(xí)培訓(xùn)與坐崗技能專項(xiàng)訓(xùn)練提供了良好平臺(tái)。該系統(tǒng)目前已累計(jì)培訓(xùn)4000人次，提升了大慶油田井控培訓(xùn)效果。

圖4 “溢流、井涌、井漏”模擬自動(dòng)化控制培訓(xùn)系統(tǒng)

2.2.3 建立IADC wellsharp井控培訓(xùn)教學(xué)考試體系

通過(guò)優(yōu)化IADC wellsharp井控培訓(xùn)教學(xué)大綱、編制《IADC wellsharp井控培訓(xùn)教材》、開(kāi)發(fā)新版IADC wellsharp培訓(xùn)課件、完善IADC wellsharp井控培訓(xùn)管理流程以及建立IADC無(wú)紙化井控培訓(xùn)考試題庫(kù)，完成了監(jiān)督級(jí)、司鉆級(jí)、入門級(jí)、意識(shí)級(jí)等四個(gè)級(jí)別的井控培訓(xùn)系統(tǒng)，建立了一套科學(xué)規(guī)范、實(shí)用高效的IADC wellsharp井控培訓(xùn)教學(xué)考試體系。目前已累計(jì)培訓(xùn)了2100人次。

2.2.4 建立涉外人員井控設(shè)備維護(hù)及檢修培訓(xùn)體系

通過(guò)采用標(biāo)準(zhǔn)化安全管理模式的宣貫理念完成了海外針對(duì)性課程設(shè)計(jì)，建立了70MPa井控設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地和專業(yè)的井控設(shè)備檢修師資隊(duì)伍，形成了“講、練、評(píng)”相結(jié)合創(chuàng)新教學(xué)模式，最終構(gòu)建了涉外人員井控設(shè)備維護(hù)及檢修培訓(xùn)體系，使得海外項(xiàng)目主要崗位人員能夠全面掌握井控設(shè)備基礎(chǔ)理論知識(shí)以及井控設(shè)備的日常維護(hù)、調(diào)試、檢查及常用部件更換、簡(jiǎn)單的維修和故障處理等知識(shí)，增強(qiáng)海外項(xiàng)目人員對(duì)井控設(shè)備的使用、維護(hù)和處理故障的能力，切實(shí)提高了海外施工井控安全。目前該培訓(xùn)體系已累計(jì)培訓(xùn)涉外施工人員126人次。

2.2.5 構(gòu)建PTE高效網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)體系

2020年新冠疫情期間，為實(shí)現(xiàn)常態(tài)化井控取證，大慶油田創(chuàng)建了操作簡(jiǎn)單、功能強(qiáng)大、延遲卡頓少的線上井控培訓(xùn)平臺(tái)。然后，為進(jìn)一步提高培訓(xùn)質(zhì)量，克服線上培訓(xùn)參與度不高等問(wèn)題，進(jìn)行了升級(jí)改造，最終構(gòu)建了具有大慶油田特色的PTE高效網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)體系（見(jiàn)圖5），增強(qiáng)了學(xué)員培訓(xùn)學(xué)習(xí)的參與性、及時(shí)性、實(shí)效性：①參與性。重要知識(shí)點(diǎn)建立互動(dòng)答題+積分考核模式，提高學(xué)員的聽(tīng)課主動(dòng)性和參與性；②及時(shí)性。保證教師可根據(jù)答題情況了解學(xué)員的知識(shí)點(diǎn)掌握程度，對(duì)于錯(cuò)誤率高度重難點(diǎn)重新講解，提高培訓(xùn)效果；③實(shí)效性。創(chuàng)新建立了線上線下相結(jié)合的實(shí)訓(xùn)流程：學(xué)員觀看標(biāo)準(zhǔn)操作視頻→井隊(duì)工程師根據(jù)實(shí)際情況現(xiàn)場(chǎng)培訓(xùn)→錄制操作考核視頻→發(fā)回井控中心→判定考核成績(jī)。截止目前，該網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)體系完成了累計(jì)2600人次的線上井控培訓(xùn)，保證了前線安全生產(chǎn)需求。

圖5 PTE高效網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)體系

3 結(jié)束語(yǔ)

（1）通過(guò)開(kāi)展井控設(shè)備維修檢測(cè)工具及裝置研究，完善檢修設(shè)施，提高井控設(shè)備維修及檢測(cè)能力，可有效提升井控設(shè)備的檢修效率、縮短檢修周期，提高檢修作業(yè)安全性，為井口壓力控制的安全性提供強(qiáng)有力的保障；

（2）通過(guò)開(kāi)發(fā)構(gòu)建現(xiàn)代化井控培訓(xùn)管理體系，提升井控培訓(xùn)管理水平，可幫助員工提升對(duì)井控設(shè)備理論知識(shí)的掌握深度和操作技能水平，提高井控風(fēng)險(xiǎn)控制與處置技能，為井控設(shè)備應(yīng)有作用的充分發(fā)揮提供人員保證；

（3）提高井控設(shè)備維修及檢測(cè)能力和提升井控培訓(xùn)管理水平，可顯著提高井控設(shè)備使用的可靠性，有效地避免因井控設(shè)備使用與維護(hù)不當(dāng)以及現(xiàn)場(chǎng)人員井控處置程序不正確造成的重大井控事件，保障鉆井施工安全。