近几年，“两浅”井（浅气层和浅井）的井控问题越发突出，2007年国内各油田就发生了2口浅气层井的井喷事故。所以，浅气层井井喷事故已成为钻井施工中应当重点解决的问题。许多人认为浅气层井浅，最多几百米深，地层压力低，不会惹麻烦。而实际上，井越浅，平衡地层压力的钻井液柱压力也越小，一旦失去平衡，浅层的油气上窜速度很快，时间很短就能到达井口，很容易让人措手不及。而且浅气层发生井涌井喷，多是在没有下技术套管的井，即使关上井，也很容易在上部浅层或表层套管鞋处憋漏。所以，浅气层的危害性必须引起足够重视。

浅气层井深度一般在1000～1200米以内。且这些浅气层大多数是非目的层，没有工业气流，很容易被忽视。本文通过对2006年和2007年国内油田所发生的三起井喷事故的过程进行分析，研究其原因和规律，提出预防措施，希望对钻井工作者有所帮助。

一、2007年国内发生的两起浅气层井喷事故的过程

（一）吉林红G+4-52井

1．井喷事故经过

吉林红G+4-52井钻遇设计钻遇四套油气层，见表1。

表1 吉林红G+4-52井钻遇的四套油气层

油气层	埋藏深度（m）	压力系数
明水气层	320～390	0.93
黑帝庙油气层	840～910	0.92
萨尔图油层	1150～1250	0.79
高台子油层	1250～1620	0.84

1）6月5日0:25，用密度1.25g/cm3的泥浆钻进至1310m时突然发生井漏，泥浆失返。当班人员立即抢灌泥浆；0:30，在确认环空灌满后，随即卸掉方钻杆，准备短起5柱钻杆静止堵漏。

2）0:50，起到第三柱坐上吊卡、准备用液压大钳卸扣时，泥浆从环空涌上转盘面，喷势强烈，迅速超过二层平台。由于喷势猛烈，人员撤离钻台，井喷失控。

3）17:00，事故井的井眼喷塌，井喷停止(井喷失控16:10)。但随后从距事故井5m远的红G4-052井（直井）的简易套管头处喷出气、水、砂混合物。

4）6月6日，向事故井注入水泥浆92m3和1.5g/cm³的重泥浆42m3。21:10，红G4-052井井口停喷。

5）事故井周围约100m范围内陆续发现三处地表（水源井）冒出水、气。其中：两处较远的溢出点第二天停止冒水、气，距事故井50m远的溢出点第20天停喷。

6）在距事故井100m处打一口救援井——红黑1井，该井6月6日开钻，下入103/4″表层套管201.87m和51/2″油层套管934.22m，水泥浆返至地面。该井与事故井两井眼的最小距离为0.90m（871.86m处）。

7）7月13日，对红黑1井850～875m位置进行射孔，分批次挤注水泥浆137.6m3，候凝52小时后试压8MPa，稳压10分钟压力不降，永久封堵气体上窜通道。

2．直接原因分析

漏喷转换和无控制手段是造成这次井喷失控的直接原因。在钻进过程中发生严重井漏，环空液面下降，导致浅气层的流体（气、水）大量涌入井筒，气体上窜膨胀，引发起钻时井喷；由于没有安装封井器，致使井喷无法有效地处置。

3．间接原因分析

1）多年注采使地层压力发生变化，致使事故井发生严重井漏。具体表现为钻进时，高台子油层在原始地层压力情况下，漏失不明显。经过多年注采后，井下情况发生了变化，储层压力亏空，导致井漏严重。在加上钻井泥浆密度过大，加剧了井漏。技术敏感性低，设计跟踪不到位，致使事故井发生严重井漏。

2）发生井漏后处置井漏措施不当。发生井漏时，钻井队只考虑了静止堵漏和防止井壁坍塌埋钻具，采取连续起钻5柱静止堵漏的经验做法，忽视了上部浅气层潜在的井喷风险。

3）没有按规定设计安装封井器。油田公司开发部门无视下部漏失容易导致上部气层井喷的风险，过分依赖和夸大一次井控的作用。认为否决原始设计中设计的安装的防喷器,不安装防喷器，致使井喷后井口无法控制，酿成井喷失控。

4）沿袭历史形成的捆绑式区块设计，设计简单、粗放。地质设计内容不全，简单、漏项。没有提供“全井段地层孔隙压力梯度、地层破裂压力梯度、浅气层资料、邻井资料、已开发区块注水井分布和分层动态压力数据”，没有标出明水气层、黑帝庙气层的井段位置和压力系数。故障提示笼统泛泛，失去了应有的提示作用。特别是对于高台子油层多年注采后的变化没有任何提示。

5）钻井泥浆密度设计不合理。按照集团公司《石油与天然气钻井井控规定》，红岗油田泥浆密度应采用1.00～1.08 g/cm3（明水气层压力系数为0.93，气层附加0.07～0.15g/cm3 ）较为合适。工程设计采用1.20～1.25g/cm3的泥浆密度是违反规定的。

（二）大港西60-8井

1．井喷事故过程

大港西60-8井地质设计钻遇明化镇油层和馆陶组油层两套油层，压力系数分别为0.97和0.92。

1）9月9日10:55，定向钻进至1032m（垂深1000m），已钻过第一个目的层。因在1005m和1025m分别见到两次气测异常，决定短起下钻测油气上窜速度。

2）至11:50，边循环边活动钻具55分钟。循环使全烃含量回零值。

3）至12:17，卸掉方钻杆，修理液压大钳。同时，上提下放活动钻具11次，用时23分钟。至13:00，起到第11柱时，钻具上提力增加。

4）至13:05，起完第12柱，钻头位置790.72米。井口(环空)出现溢流。

5）至13:26，接上方钻杆，先后3次间断开泵循环，共循环6分钟，观察井口反应。坐岗人员发现井口(环空)井涌，司钻发出关井信号。

6）至13:27，司钻上提方钻杆，井口喷出泥浆将司钻击倒，刹把失控，方钻杆水龙头等砸向转盘。正在跑下梯子关封井器的技术员和副司钻听到碰撞声，返回钻台将司钻救起。

7）由于喷势增大，人员撤离钻台。

8）副司钻、工程技术员跑向远程控制台，途中(13:30左右)井口着火。远程控制台被火焰包围，未能关环防喷器，井喷失控。

2．直接原因分析

1）起钻前上下活动钻具，直接诱喷地层，致使地层气体侵入井筒；

2）在起钻过程中，由于循环压耗丧失和钻柱上提产生的抽吸作用，致使侵入井筒的气体压力释放并迅速上窜；

3）起出12柱钻杆后间断循环泥浆，使得已进入井筒的气体快速上移膨胀，形成溢流；

4）由于没有果断关井，致使溢流发展为井喷；

5）正在运转的主柴油机排气管或喷出的地层泥砂打击井架产生火花，引发喷出的气体着火；

6）由于风向影响，远程控制台被火焰包围，失去了最后关井机会，致使井口敞喷失控、着火。

3．间接原因分析

1）钻遇了溶解气的富集区[底油（水）顶气]。

2）起钻时，长时间反复上提下放活动钻具产生的抽吸、钻头和扶正器不同程度的泥包以及环空循环压耗的丧失，三者共同作用，使作用到气层的当量泥浆密度降低，使得地层气体大量侵入井筒，起钻前，停泵条件下在5～13m范围内反复上提下放活动钻具11次共计23分钟，加剧了地层气体大量侵入井筒的过程。

3）判断错误、违章操作，执行关井程序不果断，错失关井有利时机。在短起下前气测曾出现异常，工程技术员和司钻仍错误地认为储层不含气。在起第11柱钻杆出现灌不进泥浆的严峻情况时，仍然认为井下只是发生抽吸，没有意识到油气已大量侵入到井筒；而且错误地继续起出第12柱钻杆。井灌不进泥浆时（溢流），工程技术员又错误决定接方钻杆分别三次每次1～3分钟向钻杆内顶入泥浆，使得进入井筒的气体快速上移近300m并膨胀，导致井涌。

4）喷出的气体遇主柴油机排气管排出的火花或井口喷出的地层泥砂打击井架产生的火花引发着火。

5）对地下复杂情况认识不足。港西油田属于井涌、井喷高发地区，历史上多次发生过井涌、井喷事故。大港油田对底油（水）顶气储层钻井工程带来的井控风险认识不足，重视不够。钻井地质设计参考邻井资料有缺项，没有参考西55-7井，也没有深入分析西60-8井处于西58-8井区构造高部位，可能存在溶解气的富集区，属于底油顶气储层，得出了西60-8井只有油层和水层的错误结论，没有意识到可能给钻井带来的高风险。

二、浅气层井喷事故规律分析

1）井喷均发生在起钻工况。二口井均在起钻过程发生井喷事故。实践证明，起钻抽吸时，作用在地层的有效液柱压力与地层压力基本相当，地层气体很容易侵入井筒。

2）地质设计均未进行浅气层或油顶气提示。西60-8井地质设计储层为油层，没有认识到是底油顶气储层。地质设计无浅气层提示。

红G+4-52井地质设计指出本井是在明水气层含气范围之外, 并未将890米的黑地庙气层认为是浅气层。

3）二口井从井涌到井喷只有3～5分钟，事故反应时间短。

4）出口溢流是最直接的井喷显示, 体积检测难以及时发现溢流。

5）井控装备没有发挥作用。红G+4-52井：钻杆内无井喷，因无封井器环空敞喷而环空失控。西60-8井：因未关封井器而环空失控，井喷着火井架倒塌后，水龙带烧断或折断后内防喷失控。

6）如果井架工反应迅速，撤离时间是够用的。红G+4-52井：井喷后从井架下到钻台，井架工反映，身上和面部被井口喷出的泥浆打得很痛，安全逃生。西60-8井：从接方钻杆到井喷着火有22分钟时间，从发出井喷警报到井喷着火有4分钟时间；而且二层台是起双根的二层台，上下二层台的梯子短，井架工有安全逃生时间的。

7）值班干部和当班司钻对溢流显示判断失误、措施不当。

西60-8井：起第11柱钻杆时，钻具上提时环空泥浆外溢，司钻错误地认为是拔活塞，又起出第12柱钻杆，并接方钻杆间断循环（把进入井筒的气体快速上推了300m）至井涌。发生气侵、溢流后钻井液密度下降、对钻具的浮力下降，造成悬重增加，在上提钻具时很容易和拔活塞、遇卡相混淆。这也是为什么2个司钻错误判断为井下抽吸的因素。

红G+4-52井：正常钻进时，有进无出的严重井漏发生后，通过三路抢灌，井口泥浆灌满。当班人员既不校核漏失和灌入的泥浆量，计算漏失速度；也不适当地静置一段时间以便充分观察环空液面变化，确定井下稳定与否；而是匆忙起钻，刚起钻3柱就发生井涌。

8）值班干部无所作为，当班人员新、素质差，出现井涌及井喷险情后，应急处置不当。

红G+4-52井：井喷发生后，最快、最佳的处置办法是将第3柱钻杆下放入井里，而不是试图把这柱钻杆卸开。

西60-8井：发生溢流和疑似溢流时，应立即关井，而不是继续起钻观察和向钻杆内顶泥浆观察；发生井喷时，应立刻关井(能关半封就关半封，不能关半封就关万能)。

9）实钻泥浆密度偏低，泥浆密度设计方法存在认识误区，2口井井喷时的实际泥浆密度没有达到设计上限。

三、防止浅气层井喷的技术性措施

1．牢记浅气层的井控特点

1）气层特别是浅气层，本性活跃，一旦发生溢流，发展为井喷的速度快、来势猛、反应时间短、控制难度大且极易着火。

2）浅气层对井筒压力特别敏感，起钻是浅气层井喷概率最大的工况（钻进安全、起钻井喷），在气层或浅气层井段附近拔活塞或上提下放活动钻具（停泵）易于激活诱喷气层。

3）井口溢流是最直接的浅气层井喷显示。

4）现场浅气层井控工作的要点是及时发现溢流和正确快速关井。

2．地质设计要对目的层含气情况和浅气层及其潜在风险给予明确提示，减少钻井队打遭遇战的机会。

3．对浅气层的密度设计要综合采用当量密度附加法、井底压差附加法和经验法三种方法，根据实际情况确定合理值。

4．要配置钻头浮阀，钻台上要配有处于开位和快装手柄的旋塞，高度重视浅气层的内防喷工作。

5．起下钻的坐岗方式要观察井口泥浆返出情况和泥浆体积计量并举，要充分利用实钻的录井和气测资料，及时分析萤光、气测异常钻时和槽面显示等资料，及早发现储层和浅气层，采取相应的防喷措施。

6．坚持“发现溢流立即关井，疑似溢流关井检查”的现场井控关井原则，及时、果断、快速地关井，及时控制井控险情。

7．进入油气层要控制起下钻速度，不要在油气层或浅气层井段长时间上提下放活动钻具，防止抽汲诱喷；起下钻采用专用计量罐准确计量灌入量，要加密计量泥浆体积。为了直接观察井口溢流，严禁连续灌泥浆，可以加密灌泥浆的频次，每起一个立柱钻杆灌一次泥浆。

8．进入目的层和钻开浅气层后，在起钻前、下钻中途、下钻到底、短起下钻以及发现气测异常时要采取关封井器、利用节流管汇和泥浆回收管线进行循环，一旦发生井喷，立即采取相应措施。

四、结论与建议

1、浅气层发生溢流井喷事故有其特点和规律，气层浅，储量不大，压力相对高，侵入快，井喷迅猛，人们往往来不及反应。溢流大多数发生在起钻工况，从溢流发展到井涌或井喷时间短（3～5min），因此，钻井时要提前做好防范工作，强化坐岗工作，及时发现溢流和正确快速关井是唯一正确的处理方法。

2、浅气层虽然在许多井是非目的层，不具备工业性气流，但钻井地质设计必须要对目的层含气情况和浅气层及其潜在风险给予明确提示，以便在钻井施工时引起施工者的高度重视，避免打遭遇战的可能。

3、钻井液密度设计的三种方法对浅气层井不一定适宜，存在认识上的误区，值得进一步研究，在现场实际应用时可以综合采取三种方法，附加密度值的大小不要走极端，要具体情况具体分析。

4、出口溢流是最直接的井喷显示, 体积检测难以及时发现溢流，建议推荐采用声泼法溢流测定仪监测溢流。

5、建议浅气层井钻井时必须做到以下几点：准确预测；装防喷器；开钻前必须备好重泥浆；处理泥浆防泥包；控制起钻速度防止抽吸与拔活塞；起钻连续灌满泥浆（不行则从钻具内灌）；尽量不要空井；及时下套管固井。