邛崃1井氮气钻闪爆事故简介及对策(大会交流稿).doc

邛崃1井氮气钻闪爆事故简介

及气体钻井井控安全对策

——天然气工程项目管理部

2011年12月22日中石油西南油气田分公司的邛崃1井在氮气钻进作业过程中发生了燃爆事故，造成当场死亡1人、重伤2人（其中一人医治无效死亡）、轻伤2人，烧毁50钻机一部，井场周边部分过火面积约2万平方米，造成重大经济损失和社会影响。

虽然我们川东北地区近几年没有发生气体钻井重大井控事故，但2007年以来气体钻井也发生过P303-1井口燃爆和元坝3井、老君1井、大湾101井的井底燃爆事件，及元坝224井空气钻环空堵塞造成排砂管线损坏等事件，只是由于处理及时，没有造成较大经济损失及人员伤亡，当时没有引起广泛关注。这次中石油的邛崃1井氮气钻闪爆事故再次为我们气体钻井井控安全敲响警钟，值得我们反思。现就有关事故情况和原因分析汇报如下：

一、基本情况

邛崃1井是中石油西南油气田分公司在四川省四川盆地西部雅安-青神地区部署的一口预探井（风险探井）；位于川西南部白马庙构造带大兴潜伏断鼻隆起北端，四川省大邑县安仁镇上安村14组。设计井深4680m，设计井型：直井；完

钻层位：雷口坡组；目的层：须家河组；钻探目的：探索川西南部地区须一、三、五段储集性、含油气状况。钻井施工单位为中石油川庆钻探工程公司川西钻探公司；气体钻技术服务单位为中石油川庆钻探工程公司广汉钻采研究院。

二、事故经过

2011年12月22日3:26左右邛崃1井实施三开氮气钻井（钻头Φ311.2mm），氮气钻进作业钻达井深2143.91 m，地层沙溪庙组，气测全烃未见任何异常，副司钻(操作刹把)发现井下蹩钻，回转盘释放扭矩时钻台烟雾弥漫，气体钻井技术服务人员立即到司控台位置做关井准备，副司钻上提钻具过程中发生闪爆着火，于是钻台无法实施关井作业，随即钻台作业人员从钻台通往机房的梯子向井场后方逃生。同时在远程台前方5m左右值守的另一副司钻突然听到钻台下方发生刺爆声音，发现钻台面下方井口周围充满雾状粉尘并迅速向周围扩散，准备冲向远控台关井，这时听到一声巨大的闷响，井口处发生闪爆，钻台、井口着火，火焰冲向井场左前方漫过远程控制台，因火势太大无法靠近远控台，关井未果。

此时井队队长听到爆炸声后冲出宿舍，发现井场、钻台被大火覆盖，无法组织关井，便组织大班人员沿井场两侧清点搜救人员，并启动应急响应程序。3:35左右队长与驻井工程师分别拨打119、120急救电话、地方政府应急电话、川庆钻探工程公司川西钻探公司应急办公室电话。3:48左右井架

倒塌，现场失踪1人，受伤4人；4:20消防车到达井场，对油罐、气体钻井设备喷水降温，4:50左右川西钻探公司相关人员到达现场，进行勘察，组织应急抢险救援工作。12月23日在失控29小时后火焰自动熄灭。

三、事故调查组的原因分析

邛崃1井发生氮气钻井闪爆事故后，国家安全生产监督管理总局及各级地方政府高度重视事故的调查处理工作，地方政府聘请了石油石化行业内有关专家和技术人员组成了邛崃1井事故调查组，对本次事故进行了调查和分析，并就事故原因形成了以下意见：

1.地质不确定性是造成事故的主要原因

邛崃1井是一口预探井（风险探井），设计书中地层情况提示为：在非目的层的沙溪庙组地层邻井白马6井日产气0.49万方，白马9井微含气，在此产气量情况下，氮气钻井的安全是足够保障的。但是，本井在该地层意外钻遇高产的“气包”（着火1小时后，火焰高度由30米降为7米）造成事故发生。所谓高产是根据着火初期的火势判断，而“气包”是俗称，指供气范围小、气层能量或产量衰竭快的气层。

2.高产天然气在氮气钻井过程中进入井筒，在往上运移的过程中，地面仪器仪表、综合录井数据以及排砂管出口无任何异常显示，钻井队、录井队以及气体钻井值班人员未发现任何异常。事故发生前无预兆，发现蹩钻后迅速发生钻台

烟雾弥漫，随即发生闪爆着火（20秒内），没有足够的时间实施关井动作。

四、我们分析可能造成事故的其他原因

根据我们近年来在川东北气体钻井的经验教训，我们认为邛崃1井氮气钻井施工过程中可能还有以下方面的原因会造成此次闪爆事故发生：

1.井壁垮塌环空堵塞，突然解堵气体膨胀引起刺爆 根据邛崃1井3:26左右副司钻(操作刹把)发现井下蹩钻，回转盘释放扭矩时钻台烟雾弥漫，钻具上顶，游车倾斜，方钻杆折断等现象。我们分析认为邛崃1井在气体钻进作业过程中，井壁突然发生了垮塌，堵塞了井眼环空，使堵塞点以下形成井底高压气体圈闭。因为气体易压缩，立压可能缓慢上升不易发现，但转盘表现为扭矩增大及蹩钻。如果没有意识到安全上的风险，而采取上提下放钻具、强行活动转盘或用气体蹩通等方法措施，一旦环空突然解堵，高压混合气体急剧膨胀，可能同时出现钻具上窜的现象，造成井口和地面排砂管线承受高速的气流和岩屑流冲击，如胶芯密封失效，或者地面排砂管线连接、固定不牢固、承压能力不够，造成天然气流泄漏，井口大量天然气、氮气混合空气后达到燃爆极限，引起爆炸。这与我们元坝224井表层空气钻井环空堵塞造成排砂管线损坏情况类似。

2.未及时发现井口及附近设施刺漏，引发闪爆事故

通过分析我们认为邛崃1井发生刺漏原因有三：一是井口安装不正或固定不牢，排砂管线固定不规范等，在钻进过程中，造成井口装置和排砂管线较大晃动，从而引起联接和固定螺栓的松动，在管线联接处气体泄漏；二是旋转防喷器胶心密封失效。旋转防喷器胶心在使用过程中，由于既有钻具的旋转，还有上下活动的磨擦，很容易造成密封失效。由于施工单位为了节约成本和抢进度，在邛崃1井施工前没有及时更换还在继续钻进，造成井口泄漏。我们中石化在施工中就发生过在胶心发生轻微泄漏后，从而在井口附近形成天然气积聚情况。三是排砂管线在使用后未及时探伤检测或明知管线有缺陷而继续在邛崃1井使用，造成了管线刺漏。

另外，邛崃1井可燃气体监测仪在使用过程中，极有可能存在灵敏度达不到要求，未及时报警。固定式气体检测仪可能安装位置不合适，探头损坏没有及时发现，“天然气在往上运移的过程中，地面仪器仪表、综合录井数据以及排砂管出口无任何异常显示”，我们认为气体监测系统存在重大缺陷, 不能有效实施监测报警。

邛崃1井发生事故正值深夜，气体监测系统未能及时报警发现天然气泄漏，而当班人员也未及时发现刺漏，泄漏形成了大量天然气积聚，喷出岩屑打击产生火花引发邛崃1井天然气燃爆事故。

3.井控岗位人员存在分工不合理现象，造成事故损失加

大

一是气体钻技术服务人员立即到司控台位置做关井准备。根据井控“四〃七”动作的要求和防喷演习实际，发生溢流关井操作由司钻在司控台实施，而邛崃1井让不熟悉井队司控台的气体钻技术服务人员做关井准备，就不可能实现快速关井，达到控制井口的目的。二是场地工在钻台上记录数据。由于场地工大都是参加工作时间较短，经验相对不足，发生溢流后一般情况场地工主要负责井控辅助操作即在节流管汇处配合关井或记录数据等，邛崃1井闪爆前钻台上其他工作人员都从钻台上撤到场地，场地工还在钻台记录数据，而造成严重事故后果。

4.思想认识不到位

邛崃1井设计及管理部门思想不重视，麻痹大意，没有认识到潜在的风险。尽管在设计中说明在非目的层的沙溪庙组地层邻井白马6井日产气0.49万方，白马9井微含气，但明确邛崃1井是一口预探井（风险探井），就说明地层及流体有不确定性，没有引起有关部门的高度重视，把预探井做为一般开发井来对待，造成了本次井喷失控。

五、中石化川东北气体钻井现状

中石化川东北地区2005年大量推广气体钻井技术以来，大大减少井漏次数，明显提高机械钻速，缩短了钻井周期。为确保气体钻安全施工，中石化及时制定了《气体钻井安全

技术规范》(QSH0034-2007）。目前，元坝地区空气钻井平均井深3136.50米，即：井口至上沙溪庙的垮塌层，空气钻中止的原因大多是井下出水、出气; 普光地区实施了空气钻井和氮气钻井，氮气钻井的井段2864-3765米，即：自流井组至须家河，中止的原因是井下出气。我们也先后发生过P303-1井口燃爆事件、元坝3井井底燃爆事件、大湾101井井底炸断9吋钻铤事件、老君1井井底燃爆情况、P201着火事件、元坝224井表层空气钻井环空堵塞造成排砂管线损坏等等事件。

六、下步对策及建议

1.严格执行气体钻井安全技术规范和工程设计及施工设计审批程序。认真做好井控装备的试压和检查工作，安装和配备有效的气体检测仪，确保能及时发现气体泄漏。

2.对于探井等不确定性大、地质情况不清楚的，建议采用液相欠平衡钻井等相对较为安全的钻井方式，若采用气体钻井应进行安全风险评估。

3.进一步明确气体钻井井控各岗位职责，分工明确。气体钻井的井控安全管理是一个综合管理体系，要明确责任主体以及现场各个施工参与方、应急监护机构以及各岗位的井控职责，做到共同参与相互配合立体的监控与管理。

4.要进一步研究氮气钻井危及安全须中止的临界随钻天然气产量，以及随钻天然气产量监测判定检测方法。还要进

一步研究夹带岩屑的高速气流对井口密封承压设备的冲击和冲蚀影响。

5.实施气体钻进时，须确保控制系统安全，建议增加配备安装井控辅助控制台，并在控制台附近安排专人值守。

6.加强场地工等井控辅助操作岗位人员的井控及应急培训，应取得相应的井控培训合格证；加大气体钻井防喷演习，确保能快速控制井口。

7.建议集团公司尽快修订气体钻井企业标准。为了保证气体钻井安全、高效，在认真总结和吸取邛崃1井经验教训基础上，我们建议还要采取以下措施：

（1）明确氮气钻井的适用条件

地层稳定，不易坍塌。钻遇的地层流体中天然气日产量低于8×10m/d。

（2）要适当提高旋转控制头的承压能力

氮气钻井要求采用静压35MPa，双胶心旋转控制头保证井口的承压能力。

（3）对排砂管线、变径短节、弯头要严格执行下列要求： 气体钻井要求采用抗高压钢质排砂管线，通径不小于8寸，抗压10MPa，必须法兰连接。

（4）对排砂管线的安装固定要求

排砂管线用水泥基墩进行固定，悬空段小于10m，水泥基墩尺寸为800mm×800mm×800mm。螺栓尺寸为M20, 需要双螺

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母，压板，胶皮固定。

（5）旋转控制头胶心发生泄漏要及时更换，钻进过程中避免非作业人员出现在危险区域。

（6）气体钻井过程中发生井底堵塞，在进行气体憋压之前，应关闭连接在旋转防喷器出口的液动节流阀或万能防喷器，转换到钻井队放喷流程。

（7）为了避免气体钻井过程中，环空堵塞、憋压带来的风险，需在高压注气管线增设注入压力监测仪器及压力报警器，及时监测环空通畅情况，如发生憋压，及时报警。

（8）严禁采用气体钻水泥塞，避免因残留水泥环、水泥未完全固化等造成环空堵塞。

（9）气体钻在过胶芯起下钻过程中，严格控制钻具起下速度。在起下钻具遇阻情况下，注意拉拔钻具力度，避免造成断钻具事故。

（10）明确气体钻井紧急关井条件和操作方法

A、关井条件

井口刺漏，排砂管线突然出现多处刺漏，出现可燃气体泄漏；突然钻遇高压高产气层。

B、操作方法

停转盘，发出信号；关闭环型防喷器；停止供气；打开液动平板阀，通过放喷管线放喷，利用压井管汇进行处理。

邛崃1井井喷事故发生后，虽然我们积极跟踪采取多种

措施搜集资料，但我们掌握的现场资料不足，另一方面我们的能力和水平也有限，我们只是根据川东北目前气体钻井的情况对邛崃1井井喷事故进行分析，不一定完全正确，就如何做好我们中石化气体钻井井控工作对策和建议也不可能全面，希望我们共同努力认真总结、吸取教训，确保气体钻井井控安全。

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