井控坐岗员读本

前 言

井控坐岗员是井控工作中最关键的岗位，整个井控工作的成败是及时发现溢流，迅速正确关井。为了发现和保护油气层，提高油气井的采收率，长庆局提出井控工作的指导思想是：立足一次井控、搞好二次井控、杜绝三次井控。井控工作的重点在井队、关键在班组、要害在岗位。井控工作要做到“万无一失”，一切都要落在岗位上。因此，井控坐岗员岗位非常重要，搞好井控工作的关键在于井控坐岗员的认真观察、连续坐岗，及时发现在不同工况下的溢流显示，并及时校核对钻井液量的变化，及时提醒灌浆，报告险情迅速控制井口。

为帮助井控坐岗员掌握有关井控基本常识，并对其操作规程、工作方法进行指导，编写了该“读本”。该“读本”适合油、气井井控坐岗员阅读，也可作为钻井队井控技术讲课参考。

由于水平有限，时间仓促，该读本难免出现错误，请上级领导和基层读者提出宝贵意见，以便修改。

钻井总公司井控培训中心

主编：高佑贤

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钻井总公司井控培训中心

目 录

第一部分：井控基本知识

一、 井控坐岗制度…………………………………………………………………（二、 井控坐岗员职责………………………………………………………………（三、 井控的含义……………………………………………………………………（四、 井喷的危害……………………………………………………………………（五、 井侵、溢流、井喷的含义、区别与联系……………………………………（六、 井控工作的重要性……………………………………………………………（七、 井下各种压力的概念及相互关系……………………………………………（八、 溢流发生的主要原因…………………………………………………………（九、 不同工况下的溢流显示………………………………………………………（十、 及时发现溢流、迅速正确关井的优点………………………………………（十一、如何及时发现溢流……………………………………………………………（十二、坐岗员丈量、计算、记录钻井液量变化的具体方法………………………（十三、钻具体积的计算方法…………………………………………………………（

第二部分 硫化氢防护

一、概述………………………………………………………………………………（二、H2S的特性……………………………………………………………………… （三、H2S浓度的概念………………………………………………………………… （四、H2S对人体的危害及中毒症状………………………………………………… （五、H2S中毒的早期抢救与护理…………………………………………………… （六、逃生自救方法……………………………………………………………………（七、防H2S安全措施………………………………………………………………… （

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第一部分：井控基本知识

一、井控坐岗制度

1．进入目的层前100m开始坐岗。

2．凡坐岗人员上岗前必须经钻井队技术人员技术培训。

3．坐岗记录包括：井号、时间、工况、井深、起下立柱数、钻井液灌入量、钻井液增减量、原因分析、记录人、值班干部验收签字。

4．发现溢流、井漏及油气显示等异常情况，应立即报告司钻。

二、井控坐岗员职责

进入目的层前100m开始坐岗，直到完井，任何时刻坐岗员的岗位不能离人，要求连续观察，10-15分钟填写一次坐岗记录，记录数据必须真实、可靠，及时反映实际情况。 1.正常钻进中：

① 观察钻井液出口管钻井液流速流量变化。 ② 观察钻井液池液面升降变化。

③ 观察钻井液槽面有无气泡、油花、气味（H2S）等情况。 ④ 停泵后，是否钻井液自动外溢。 ⑤ 测量钻井液密度和粘度变化。

⑥ 一旦出现钻速加快、放空、蹩跳钻、钻井液密度下降、气测值异常等现象，应立即起钻观察。

⑦ 认真填写好坐岗记录（10－15分钟填写一次），发现溢流及时报告司钻（要求：气井：1方报警，2方关井；油井：2方报警，3方关井）

2．起钻作业中：

① 起钻前必须充分循环钻井液，认真观察，至少测量一个循环周出（入）口钻井液密度。

② 每起3－5柱钻杆记录一次钻井液灌入量，每起一柱钻铤记录一次钻井液灌

入量，重点井起钻时必须连续灌钻井液。

③ 核对起出钻柱体积与灌入钻井液量是否相符。

④ 若井口没有返出钻井液应立即通知司钻继续灌浆直到返出。若井口已经返

出，灌浆误差超过0.5方提醒司钻并报告值班干部，误差超过1方时，立即报警。

⑤ 认真观察井口，若出口管钻井液不断流或灌不进钻井液时应立即报告司钻。

3.下钻作业中：

① 每隔10－15分钟记录一次返出量并及时核对。 ② 认真观察井口出口管情况。

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③ 发现异常情况立即报告司钻。

4.其它作业中（空井）

① 坐岗员连续观察井口，每隔10－15分填写一次坐岗记录。 ② 因故空井时间较长，井口需经常灌钻井液。

③ 若发现井口有钻井液自动外溢现象时，迅速报告司钻。

④ 在电测过程中每测完一条曲线及时灌满钻井液，保持井壁和产层的稳定。 ⑤ 电测过程中发现井口钻井液外溢，立即停止电测作业，迅速起出电缆，强行下钻，来不及起出电缆时，应将电缆剁断扔入井中，实施关井。 5.发现溢流报警后，坐岗员立即履行井控岗位职责。

6．若因坐岗失职酿成井喷失控等重大事故时，视情节对井队干部和责任者责任追究。

三、井控的含义

井控是油气井地层压力控制的简称，是在钻井过程中对油、气井压力的控制。

根据井涌的规模和采取的控制方法不同，井控作业可分为初级井控、二级井控和三级井控，也叫一次井控、二次井控和三次井控。

初级井控：是依靠适当的钻井液密度来控制地层孔隙压力，使地层流体不能侵入井内的一种控制方法。也就是通过井内钻井液柱的压力来平衡地层压力。因此，要求在各种工况下，要始终保持井内钻井液液柱压力略大于地层压力。

二级井控：是指一级井控失败，地层流体侵入井内，出现溢流、井喷，依靠地面设备和适当的井控技术使井恢复到初级井控状态的控制方法。

三级井控：是指二级井控失败，地面设备已不能控制井口，地层流体无控制的涌入井内，喷出地面时，重新恢复对井口的控制抢险。

四、井喷的危害：

1．打乱正常的生产、生活秩序，影响全局生产； 2．使生产事故复杂化；

3．井喷失控极易引起火灾和地层塌陷，造成环境污染，影响周围居民生活或工厂生产；

4．伤害油气层、破坏地下油气资源；

5．造成机毁人亡和油气井报废，带来巨大的经济损失； 6.涉及面广，在国际、国内造成不良的社会影响。

因此，井喷就是事故，井喷失控是钻井工程中性质最严重，损失巨大的灾难性事故。

五、油气侵、溢流、井喷的含义、区别和联系

1．含义：

油气侵：在钻井过程中，油气侵入井筒后，在循环过程中上返，钻井液池面上有气泡、油花等现象叫油气侵。

溢流：当井底压力小于地层压力时，地层流体侵入井内，推动井内液体在井口形成自动外溢的现象。

若钻井液在循环，则井口返出的钻井液量大于泵入量，停泵后钻井液自动外溢。

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井喷：地层流体无控制的涌入井内喷出地面的现象。

2．区别与联系

1)油气侵时，井内压力不一定失去平衡，即使在地层压力小于井内液柱压力时，油气侵也会发生，这时，油气侵可通过钻屑、井壁扩散，比重差臵换等方式侵入井筒钻井液中。

油气侵对钻井液液柱压力的降低是不大的，一般不会严重影响井内压力平衡，但仍应注意观察油气侵是否加剧，并及时采取措施排除油气，否则井内钻井液密度不断降低，将可能失去平衡导致井喷。

2)溢流是井内压力失去平衡后发生的，说明井内钻井液液柱压力已不能平衡地层压力。其现象是出口管钻井液量增大，停泵后仍有钻井液自动外溢。应通过节流阀维持循环，排除溢流，提高钻井液密度，恢复井内压力平衡。

3)井喷是溢流失去控制，井内压力迅速降低，井内压力失去平衡。其现象是井内大量的钻井液或油、气混合物无控制地喷到地面。应迅速按“关井程序”控制井口，并记录、收集数据，进行压井作业。

油气侵、溢流、井喷三者之间是密切联系的。油气侵是溢流的先兆，溢流是井喷的先兆，井喷是溢流的发展结果。

油气侵发生后，如果不采取排除油气措施，受污染的钻井液再次泵入井内，井内钻井液密度会迅速降低，井内压力失去平衡，导致溢流、井喷的发生。

因此，在钻井过程中，应该重视油气侵、警惕溢流，严格执行有关井控技术规定，及早发现溢流，并迅速正确地处理，防止井喷发生。

六、井控工作的重要性

井控是钻井工程中技术性强，涉及知识面广的技术工作。涉及到勘探、开发、钻井、安全、器材、培训等部门，各部门必须相互配合、密切协作，有组织、有秩序地协调工作，每口井的钻井作业中，从钻前工程，井场布臵、开钻到完井的各个环节，井队所有工种、所有岗位都有自己的井控岗位职责，井控是钻井系统全员性的工作。因此，人人必须重视井控，按井控岗位职责的要求做好井控工作，使我们井控工作达到万无一失。

七、井下各种压力的概念及其相互关系

1．压力(P)：物体单位面积上所受的垂直力。常用的单位是：兆帕、千帕、帕，即1MPa=103Kpa=106Pa。 原工程大气压，1kgf/cm2≈0.1MPa

2．静液压力(P静)：静液压力是由静止液体的重力所产生的力。静液压力的大小取决于液体的密度和垂直高度，而与液体的形状、断面积无关。公式：P静=0.0098ρH,单位：MPa

其中ρ：液体密度，单位：g/cm3， H：液体垂直高度,单位：m。 3．压力梯度(G)：单位深度压力的变化量。单位：Kpa/m 公式：G=P/H

根据压力梯度的范围，地层可分为

a、正常压力地层：9.8-10.486 Kpa/m(或压力系数K=1.0-1.07) b、异常高压地层: ＞10.486 Kpa/m(或压力系数K＞1.07) c、异常低压地层：＜9.8 Kpa/m(或压力系数K＜1.0

4．地层压力(PP)：也称地层孔隙压力，指地下岩石孔隙内流体的压力。

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①起钻时，卸掉方钻杆后，读出此时井内钻具的准确悬重；

②用读出的悬重除以浮力系数、钢材比重、井深，即得每米钻具体积。 计算公式：V＝W/r钢H

式中：V-每米钻具体积，升/米； W-钻具悬重，公斤； k-钻井液浮力系数；

r钢-钢材比重，7.85公斤/升；

H-井深，米；

浮力系数k的计算： k＝1－γ液/ r钢；

（其中γ液：井内钻井液比重；r钢：钢材比重）

3．实量法：

①起钻前，泥浆泵停稳井口返出停止后，准确丈量一次泥浆罐液面高度。 ②起钻完井筒灌满钻井液后，再准确丈量一次泥浆罐液面高度；

③根据两次丈量的钻井液罐液面高度，换算成体积数再除以井深，即得每米钻具体积。计算式：

每米钻具体积（升/米）＝

液面高度差（分米）×钻井液罐长（分米）×钻井液罐宽（分米） 井 深

若有喷钻井液或井漏现象时应考虑附加量。

第二部分 硫化氢基本知识

一、概 述

H2S是仅次于氰化物的剧毒，易导致人死亡的有毒气体。一旦H2S气井发生井喷失控，将导致灾难性的悲剧。例如：四川重庆高桥镇罗家16号井发生井喷事故，大量H2S有毒气体从井底溢出，造成243人死亡，396人中毒住院，造成3万多附近村民紧急疏散，周围约五公里范围内被封闭。H2S气体不仅严重威胁着人们的生命安全，造成环境恶性污染，同时，它对金属设备、工具及用具也将造成严重的腐蚀破坏。

因此，为确保人员的绝对安全，杜绝H2S井的井喷失控事故，我们必须要了解H2S的危害，掌握H2S气体的防护知识。

二、H2S的特性

H2S气体又称之为酸性气体。了解并熟知它的特性，才能有效地预防H2S的侵害，保证钻井作业的安全。

1．剧毒

其毒性仅次于氰化物，是一种致使的气体，它的毒性为一氧化碳的5－6倍。它对人体的致死浓度为500ppm，在正常条件下，对人的安全临界浓度是不能超过20 ppm的。

2．它是无色气体，沸点约为－60℃。

3．H2S的相对密度1.176，比空气重。因此，在通风条件差的环境，它极容易聚集在低凹处。

4．H2S在低浓度（0.13-4.6ｐｐｍ）时可闻到臭鸡蛋味，当浓度高于4.6ｐｐｍ，人的嗅觉迅速钝化而感觉不出H2S的存在。

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5.当H2S浓度在4.3-46%时，在空气中形成的混合性气体遇火将产生强烈的爆炸（甲烷爆炸浓度5－15%）。

6. H2S的燃点为260℃（甲烷为595℃），燃烧时为兰色火焰，并生成危害人眼睛和肺部的二氧化硫。

7. H2S可致人眼、喉、呼吸道发炎。

8．H2S易溶于水和油、在20℃、一个大气压下，一体积的水可溶解2.9体积的H2S，随温度的升高溶解度下降。

9. H2S及其水溶液，对化学中的金属都有强烈的腐蚀作用，如果溶液中同时含有CO2或O2，其腐蚀速度更快。

三、硫化氢浓度的概念

描述H2S浓度有两种方式，即体积比浓度和重量比浓度。

体积比浓度即指H2S在空气中的体积比。常用的是ｐｐｍ表示。ｐｐｍ浓度表示百万分比浓度，即：1ｐｐｍ=1/1000000

重量比浓度，指H2S在一立方空气中的重量，单位为ｍｇ/ｍ3。 g/ｍ3

四、硫化氢对人体的危害及中毒症状。

1．H2S对人体的危害。

H2S被吸入人体，通过呼吸道，经肺部，由血液运送到人体各个器官。首先刺激呼吸道，使嗅觉钝化、咳嗽，眼睛被刺痛，严重时将失明；刺激各个神经系统，导致头晕，丧失平衡，呼吸困难；心脏加速跳动，严重时，心脏缺氧死亡。

H2S进入人体，将与血液中的溶解氧发生化学反应，当H2S浓度极低时，对人体威胁不大，当浓度较高时，将夺去血液中的氧，使人体器官缺氧中毒，甚至死亡。

2．H2S中毒症状。

①急性中毒

吸入高浓度的H2S气体会导致气喘，脸色苍白，肌肉痉挛；当H2S浓度大于700ｐｐｍ时，人很快失去知觉，几秒钟后就会窒息，呼吸和心脏停止工作，如果未及时抢救，会迅速死亡。而当H2S浓度大于2000ｐｐｍ时，人体只需吸一口气，就很难抢救而立即死亡。

②慢性中毒

人体暴露在低浓度H2S环境（如50－100ｐｐｍ）下，将会慢慢中毒，症状是：头痛、晕眩、兴奋、恶心、口干、昏睡、眼睛感到剧痛，连续咳嗽、胸闷或皮肤过敏等。长时间在低浓度H2S条件下工作，也可能造成人员窒息死亡。当人受H2S伤害时，往往反映神智 不表、肌肉痉挛、僵硬、随之重重的摔倒、碰伤和摔死。

H2S浓度与危害程度表 H2S浓度（ｐｐｍ） 危害程度 0.13-4.6 可嗅到臭鸡蛋味，一般对人体不产生危害 4.6-10 刚接触有刺热感，但会迅速消失。 10-20 为安全临界浓度值，超过此值，必须戴防毒面具 50 允许直接接触10分钟 刺激咽喉，引起咳嗽，3-10分钟会损伤嗅觉神经和人的眼100 睛；有轻微头痛，恶心，脉膊加快，接触4小时以上可能

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导致死亡。 立即破裂嗅觉系统，眼睛、咽喉有灼烧感，时间稍长，眼、200 喉将灼伤，甚至导致死亡。 失去理智和平衡知觉，呼吸困难，2-15分钟内出现呼吸停500 止，如果不及时抢救，将导致死亡。 700 很快失去知觉，停止呼吸，若不立即抢救，将死亡 立即失去知觉，造成死亡，或造成永久性脑损伤，智力损1000 残 2000 吸一口，将立即死亡，难于抢救 (选自“美国OSHA职业保护和保健法案) 五、硫化氢中毒的早期抢救与护理。

由于H2S含量高导致中毒者停止呼吸和心跳时，如果不立即采取措施进行抢救，帮助中毒者恢复呼吸和心跳，中毒者不会自动恢复呼吸和心跳，将会在短时间内死去。因此，必须采取正确方法对中毒者实施抢救。

1．H2S中毒的早期抢救措施

①进入毒气区抢救中毒人员之前，自己应先戴上防毒面具，否则，自己也会成为中毒者。

②立即把中毒者从H2S分布的现场抬到空气新鲜的地方。

③如果中毒者已经停止呼吸和心跳，应立即不停地进行人工呼吸和胸外心脏按压，直至呼吸和心跳恢复或者医生到达，有条件的可使用回复正常呼吸器代替人工呼吸。

④如果中毒者没有停止呼吸，保持中毒者处于休息状态，有条件的可给予输氧。在叫医生或抬到医生那里进行抢救的过程中应注意保持中毒者的体温。

2.护理注意事项

①在中毒者心跳停止之前，当其被转移到新鲜空气区能立即恢复正常呼吸者，可以认为中毒者已迅速恢复正常。

②当呼吸和心跳完全恢复后，可给中毒者喂些兴奋性饮料，如浓茶或咖啡，而且要有专人护理。

③如果眼睛受到轻度损害，可用干净水彻底清洗，也可进行冷敷。

④在轻微中毒的情况下，中毒人员没有完全失去知觉，如果短暂休息后本人要求回岗位继续工作时，医生一般不要同意，应休息1－2天。

⑤在医生证明中毒者已恢复健康可返回工作岗位之前，应把中毒者臵于医疗监护之下。

在H2S毒气周围或附近的工作人员，都要掌握心肺复苏法（人工呼吸和心脏胸外按压法），并经常实习训练。

六、逃生自救方法。

1．头脑冷静，正确判断，往四季风的上风口走（背离井口，向高处走、逆风走）。

2．事先准备一个大的塑料袋，得知毒气泄漏后，迅速将塑料袋套在头上并封好塑料袋口，里面的空气可供10分钟呼吸，留下充足的逃生时间。

3．用折叠8层的湿毛巾蒙鼻保护，可减少60%毒气吸入。

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七、防H2S安全措施

1．设臵风向标或飘带。

2．配备防毒面具，佩带H2S超标报警仪。 3．技术干部负责H2S安全教育。

4．处理井内液体，保持井内液体中H2S含量小于20mｇ/ｍ3。

5．空气中H2S含量超过16ｐｐｍ时，佩带防面具，不能一人单独作业，便于救护。

6．发现H2S含量超标，应往上风口转移，往高外走，确保安全。

附表一： 常用钻具体积表

钻具 外 径φ （吋） （毫米） 钻 杆 内 径φ （吋） （毫米） 壁厚 重量 本体体 积 升/M 加接头平均体积 （升/M） 备注 （毫米） （Kg/M） 27/8″ （ φ 73） 13/2″ φ88.9 41/2″ φ114.3 5 ″ φ127 φ62 φ54.6 φ76 φ70.2 φ66.1 φ100.5 φ97.2 φ92.5 φ112.0 φ108.62 5.5 9.19 6.5 9.35 11.40 6.88 8.56 10.92 7.52 9.19 9.16 14.48 13.12 18.37 21.79 18.28 22.30 27.80 22.1 26.73 1.17 1.84 1.67 2.34 2.78 2.33 2.84 3.54 2.82 3.41 1.5 2.2 2 2.6 3 2.5 3 4 3.2 4

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附表二： 常用钻具体积表

外 径φ 钻具 （吋） 内 径壁厚 φ （毫米） （Kg/M） （升/M） （毫米） （毫米） 4/4 ″ 120.65 6/2 ″ 158.75 钻 铤 6 ″ 165.10 7″ 178.8 8″ 203.2 9″ 228.6

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重量 体积 备注 3 57.15 69.61 8.87 157.15 71.44 57.15 71.44 71.44 76.00 71.44 76.00 71.44 76.00 135.26 123.91 17.23 15.78 18.84 17.4 20.82 20.29 28.42 27.89 37.04 36.51 147.92 136.66 163.44 159.29 223.1 219.00 290.7 286.6

附表三： 不同尺寸井眼起出5″ （φ127）钻杆，井筒液下降深度：

起出钻杆 井液 眼 面 尺 下 寸 降 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 8/2″ 215.9 11.07 2.14 3.21 4.28 5.35 6.42 7.09 8.56 9.63 10.7 9/4″ 241.3 10.86 1.72 2.58 3.44 4.30 5.16 6.02 6.88 7.74 8.60 12″ 0.52 1.04 1.56 2.08 2.60 3.12 3.64 4.16 4.86 5.20 311.2

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井 控 坐 岗 员

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本

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