井噴失控有兩種情況:一種是地下井噴,即噴漏同層或噴漏同存,按照噴漏并存的壓井方法進(jìn)行壓井可解決;第二種是井口裝置或井控管匯失去控制,或者根本就沒(méi)有井控裝置或者是地層壓裂天然氣流不通過(guò)環(huán)空而通過(guò)套管外噴出,此時(shí)根本無(wú)法控制溢流或井涌,造成了地面井噴失控。
由于天然氣密度小、可壓縮、易膨脹,在鉆井液中易滑脫上升,易燃燒爆炸,難以封閉等物理化學(xué)特性,天然氣井較油井更易井噴和井噴失控。
天然氣井噴失控后的處理方法和總的思路主要是圍繞怎樣控制井口裝置、井控管匯和保護(hù)人員、設(shè)備來(lái)開(kāi)展工作的。不同的井噴失控雖有各自的特點(diǎn)和復(fù)雜性,但基本處理方法都是相同的。
1. 嚴(yán)格實(shí)行統(tǒng)一指揮
井噴失控的處理是一項(xiàng)復(fù)雜而危險(xiǎn)的工作,涉及參與搶險(xiǎn)的工種和人員較多,不是鉆井隊(duì)僅有的幾十個(gè)人就可以解決得了的,需要上級(jí)主管領(lǐng)導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)坐陣指揮,成立現(xiàn)場(chǎng)搶險(xiǎn)組織,制定搶險(xiǎn)方案,統(tǒng)一協(xié)調(diào)。
搶險(xiǎn)組織應(yīng)分設(shè)方案組、資料組、調(diào)度組、消防組、安全警衛(wèi)組、供水組、物質(zhì)供應(yīng)組、醫(yī)療救護(hù)組、生活保障組、現(xiàn)場(chǎng)施工組(如壓井作業(yè)組等)、搶險(xiǎn)突擊隊(duì)、地方協(xié)調(diào)組等,并明確各專(zhuān)業(yè)組的職責(zé)。
搶險(xiǎn)組織應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)掌握的天然氣流的噴勢(shì)大小、井口設(shè)備及鉆具的損壞程度、結(jié)合對(duì)地質(zhì)、鉆井資料的綜合分析,制定出有效的搶險(xiǎn)方案,充分調(diào)集搶險(xiǎn)人員、搶險(xiǎn)物質(zhì)、搶險(xiǎn)設(shè)備,統(tǒng)一指揮,全力投入,果斷處理。
2. 劃定安全警戒區(qū)
一旦井噴失控,在井場(chǎng)周?chē)O(shè)置必要的觀測(cè)點(diǎn),定時(shí)取樣測(cè)定天然氣噴流的組分、H2S含量等數(shù)據(jù),并立即根據(jù)天然氣的噴勢(shì)、風(fēng)向,以井口為中心,以危險(xiǎn)距離為半徑的若干地區(qū)劃為安全警戒區(qū)。如果天然氣噴流中含有H2S,凡其波及區(qū)均須劃為安全警戒區(qū),并嚴(yán)格警戒。井場(chǎng)要設(shè)專(zhuān)職安全指揮人員,指揮搶險(xiǎn)人員和設(shè)備的運(yùn)作,未經(jīng)允許,任何人不得進(jìn)入警戒區(qū)。
在劃定的安全警戒區(qū)內(nèi),任何人(包括當(dāng)?shù)鼐用?嚴(yán)禁動(dòng)用明火,以防引起天然氣噴流著火或爆炸而損毀設(shè)備,傷及人員,給井噴失控的處理帶來(lái)更大的困難。
及時(shí)與當(dāng)?shù)卣?lián)系疏散人員,若天然氣噴流中含有H2S,人畜均要疏散。凡井場(chǎng)能拖走的設(shè)備如油罐、井場(chǎng)房、鉆具、氧氣瓶等一律脫離危險(xiǎn)區(qū),以免引起油罐、高壓氣瓶的爆炸,同時(shí)可為搶險(xiǎn)設(shè)備、人員清除障礙并提供場(chǎng)地;凡在井場(chǎng)工作的設(shè)備如拖拉機(jī)、水泥車(chē)、消防車(chē)、吊車(chē)、卡車(chē)等一律位于上風(fēng)方向,不許進(jìn)入下風(fēng)方向。
3. 保護(hù)井口
井口是控制井噴的關(guān)鍵所在,要千方百計(jì)保護(hù)原有的井口,即使部分損壞了也要保護(hù)好未損壞的那一部分,以便在安裝新的井口裝置時(shí)有“扎根”的條件。保護(hù)井口應(yīng)做好:(1)若管內(nèi)井噴失控,除采取一般的防火措施外,還應(yīng)經(jīng)鉆井四通向井內(nèi)注水,并向井口裝置及其周?chē)鷿菜?,達(dá)到潤(rùn)濕噴流,清除火星的目的,為此應(yīng)準(zhǔn)備充足的水源和供水設(shè)備;(2)清理井口周?chē)系K物及拆除已損壞的舊井口時(shí),不能損壞準(zhǔn)備要利用的那部分井口。
4. 防止著火
井噴失控一旦著火,會(huì)在非常短的時(shí)間內(nèi)造成機(jī)毀人亡,使事故的處理變得更為困難。因此,對(duì)井噴失控的井應(yīng)盡一切努力防止著火,防止的辦法主要是:①加強(qiáng)消防警戒,實(shí)行嚴(yán)格的用火用電管理,保證危險(xiǎn)區(qū)內(nèi)不得產(chǎn)生火星;②連續(xù)向井口內(nèi)外強(qiáng)行注水冷卻。
5. 井口周?chē)系K物的處理
無(wú)論著火與否,為了保護(hù)井口和充分暴露井口,都要清除井口周?chē)蛽岆U(xiǎn)通道上的障礙物。
未著火的井,要考慮著火后處理方便,將鉆臺(tái)和井口周?chē)磺信c下步作業(yè)無(wú)關(guān)的設(shè)備、工具(如不需要的轉(zhuǎn)盤(pán)、大梁、喇叭口、鉆具、卡瓦等)清除干凈。未著火的失控井在清除設(shè)備時(shí)要防止產(chǎn)生火星或火花,清除時(shí)要大量噴水,同時(shí)要使用銅制工具(如銅榔頭、銅撬杠等)。凡含有有毒氣體的未著火的井要注意防毒,避免人員傷亡;若有毒氣體含量很高,毒性很強(qiáng),且在短時(shí)間內(nèi)不能有效控制時(shí)可考慮點(diǎn)火以減小產(chǎn)生的惡果。
著火以后,被燒毀的井架、鉆機(jī)提升系統(tǒng)和立在鉆臺(tái)上的鉆具等廢物會(huì)把井口罩住,使得火焰亂竄。為了暴露、保護(hù)井口,給滅火和換裝井口創(chuàng)造有利條件,在滅火之前必須帶火切割,盡量清除掉井口的障礙物。帶火切割清除障礙物,應(yīng)根據(jù)井場(chǎng)的地理?xiàng)l件、風(fēng)向,用消防水槍噴射水霧將火壓向某一方向,本著“先易后難、先近后遠(yuǎn)、先外后內(nèi)、分段切割、逐步推進(jìn)”的原則,用氧炔焰切割、純氧切割、水力噴砂切割等手段,邊割邊拖,逐步清除。
6. 壓井措施
天然氣從鉆具水眼內(nèi)噴出而環(huán)空不噴,或環(huán)空已經(jīng)控制時(shí):
① 立即停機(jī)停電,防止著火。
② 用拖拉機(jī)拉大繩接帶下旋塞的方鉆桿,并且把地面高壓管線的出口或放空閥打開(kāi),以減小對(duì)扣時(shí)的天然氣噴流沖擊力。對(duì)中穩(wěn)定方鉆桿時(shí),可用四根繩索,一頭固定在方鉆桿上,一頭纏繞井架四角上,拉緊或放松,使方鉆桿與井口鉆桿接頭對(duì)中,上好口。
③ 關(guān)閉方鉆桿下旋塞,然后關(guān)閉地面高壓管線的出口或放空閥,再打開(kāi)方鉆桿下旋塞。此時(shí)失控井噴已經(jīng)得到控制,可按照正常方法實(shí)施壓井。
??? 鉆桿內(nèi)外都噴,但套管外不噴時(shí):
① 表層套管下得很淺,且無(wú)井控設(shè)備,應(yīng)立即停機(jī)停電,防止著火。用拖拉機(jī)拖接方鉆桿,用邊循環(huán)邊加重法壓井,或者準(zhǔn)備足夠的高密度或超高密度鉆井液后進(jìn)行一次性大排量泵入壓井。高密度或超高密度鉆井液至少要比原漿密度高0.30g/cm3以上,以制服井噴為主,即使壓漏地層也在所不惜。
② 表層套管較深,或者已下技術(shù)套管,但未裝井控裝備或井控裝備已經(jīng)失靈。此時(shí),應(yīng)立即停機(jī)停電,防止著火。然后用拖拉機(jī)拖大繩接方鉆桿,方鉆桿接下旋塞,下旋塞下接一短鉆桿,短鉆桿上帶堵塞器,堵塞器外徑和鉆井四通內(nèi)徑或套管內(nèi)徑相同,當(dāng)方鉆桿與井口鉆具接好后,若鉆頭不在井底,可下放鉆具,同時(shí)打開(kāi)鉆井四通兩側(cè)放噴管線,當(dāng)堵塞器到達(dá)鉆井四通位置或進(jìn)入套管時(shí)即可制止向上的噴流,做到有控制的放噴,然后準(zhǔn)備條件壓井。若鉆頭在井底,可用拖拉機(jī)拖大繩先起出一根鉆桿,然后再用以上辦法。
③ 井口鉆具已經(jīng)被噴流刺壞,可用拖拉機(jī)拖大繩先起出刺壞的鉆桿,然后接方鉆桿壓井。
套管外發(fā)生井噴時(shí):
① 立即停機(jī)停電,防止著火。
② 立即組織水泥車(chē)從上風(fēng)方向通過(guò)鉆桿向井內(nèi)注超高密度鉆井液。
③ 如地表疏松有可能發(fā)生地陷,應(yīng)派專(zhuān)人監(jiān)視井口周?chē)熬芮闆r,禁止人員和設(shè)備進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)工作。
④ 盡快拖走可以拖動(dòng)的設(shè)備和鉆具,但拖拉機(jī)不得進(jìn)入天然氣活動(dòng)區(qū)內(nèi),以免著火。
⑤ 若注高密度鉆井液不能制服井噴,可注水泥漿,爭(zhēng)取封死天然氣通道。
⑥ 等待自然停噴,在地層比較疏松的地區(qū)且裸眼井段較長(zhǎng)的情況下,井噴若干小時(shí)后,由于環(huán)空壓力下降,地層坍塌,堵死環(huán)空,會(huì)自然停噴。
⑦ 若不能自然停噴,可在危險(xiǎn)區(qū)范圍以外的上風(fēng)方向鉆定向救援井至事故井噴層的位置,采用壓裂方式壓通或定向爆炸方式(兩井距離較近的情況下)炸通,然后用高密度鉆井液壓井。
7. 滅火方法
井噴失控著火,可根據(jù)著火情況采用以下方法撲滅不同程度的天然氣井火災(zāi)。
(1) 密集水流滅火法
當(dāng)空氣中水蒸氣含量達(dá)到35%時(shí),即可有效阻止天然氣的燃燒;1kg水汽化時(shí)能吸收539kcal(2255.2kJ)熱量,還能阻擋外部空氣進(jìn)入燃燒區(qū)和減少空氣中氧的含量,大量注水和噴射水可同時(shí)產(chǎn)生以上效果而把火滅掉。
密集水流滅火法即是用足夠的排量,對(duì)井口內(nèi)外強(qiáng)行注水,同時(shí)向井口上面密集噴水,在集中燃燒的火焰最下部形成一層完整的水層,并逐步向上移動(dòng)水層,把火焰往上推,將井內(nèi)噴出的天然氣流與火焰切斷,達(dá)到滅火的目的。但僅靠密集水流滅火法,其滅火能力較小,其僅適用于小噴量、噴流較集中向上的井。
密集水流滅火法不僅可以獨(dú)自作為一種滅火方法,而且是其他滅火法的基礎(chǔ),在采用其他滅火法時(shí),還必須同時(shí)輔以密集水流才能將天然氣井著火撲滅。
(2) 突然改變噴流方向滅火法
突然改變噴流方向滅火法是在采用密集水流滅火法的同時(shí),突然改變噴流的方向,使噴流和火焰瞬時(shí)中斷實(shí)現(xiàn)滅火。改變噴流方向可借助特制的遮擋工具或被拆掉的設(shè)備
(如轉(zhuǎn)盤(pán)等)來(lái)實(shí)現(xiàn)。突然改變噴流方向滅火法的滅火能力也有限,只適用于中等以下噴量、噴流集中于某一方向的失控井。