姜志环[1]2008年在《气体钻井工程实时监测及安全分析系统研究》文中认为近年来,空气钻井在国内发展迅速,空气钻井有着传统钻井无法比拟的优势,但同时也存在着一些安全问题。其中井下燃爆问题是当前最大的安全问题之一,在空气钻井中钻遇到任何油气层,均有发生井下燃烧爆炸的可能性,针对这一问题,基于胜利油田博士后项目“空气钻井井下燃爆分析及预测技术研究”(编号:GKB0703),本文对气体钻井实时监测及安全分析进行了研究。本文的主要贡献如下:1.针对空气钻井中存在的井下燃爆问题,设计了一套空气钻井井下燃爆监测系统。该系统主要原理是通过对返出气体中氧气、一氧化碳和二氧化碳体积分数变化的监测来判断井下是否发生燃爆。它具有仪器安装方便,井场布线简单,微型数据采集系统占用井场面积小,全数字信号传输,系统测量参数多,响应快,稳定性好,精度高,维护方便等特点,并已在川东北地区成功完成井下燃爆监测任务,捕捉井下燃爆现象的灵敏性和准确性高,为空气钻井的快速钻进提供了安全保障。2.目前检测井下燃爆的方法一般是阈值法,通过指定氧气或者二氧化碳的浓度阈值进行判断。本文基于模糊系统理论,提出了一种新的应用多传感器数据融合的井下燃爆分析方法,该方法首先利用多传感器对空气钻井井下的氧气、一氧化碳、二氧化碳浓度及排沙管线处压力进行检测,然后将多个传感器所获取的信息进行融合判别。实验结果表明,在硬件和其他条件不变的情况下,提高了井下燃爆分析的准确性和可靠性。
李铁成, 刘东峰, 胡建均, 侯树刚, 张尧[2]2009年在《川东北地区空气钻井燃爆分析与预防》文中进行了进一步梳理空气钻井在钻遇油气层时,易发生井下燃爆,造成钻具被埋、井眼报废等复杂情况。为此,分析了井下燃爆发生的条件、方式、原因和燃爆机理,提出针对现场实际情况预防燃爆的措施,即加强对地层的认识,避免在油气层采用空气钻井或转换成雾化泡沫钻井,防止井下燃爆和卡钻的发生,保持井眼畅通防止滤饼圈的形成,利用UBD气体监测系统加强井下烃类气体的随钻监测以及采用防燃爆短节来及时发现和预防井下燃爆的发生,以保障空气钻井的顺利实施。
李永杰[3]2002年在《空气雾化钻井井下燃爆分析》文中研究表明空气钻井或空气雾化钻井中最大的问题之一就是井下失火的问题。在空气钻井中钻遇的任何油气层，均有发生井下燃烧、爆炸的可能性。而井下一旦失火爆炸，造成的损失相当严重。井下失火问题将空气钻井技术局限在很小的应用范围，使这种低成本，高钻井速度的钻井方法不能得到广泛地、大量地应用，间接损失难以估计。由于井下条件的复杂性，对油气产层位置、产量、油气成分、井下循环系统压力分布、温度分布；井下异常高温源的温度、位置；井下钻具与岩屑碰撞产生火花，岩屑与岩屑互相碰撞产生火花等等因素的难以确定性，使井下失火爆炸问题的理论分析成为一个十分复杂的燃烧问题。目前在国内外对井下失火的机理研究还很粗糙，克服井下失火的方法也不多，也不彻底。目前实用的方法仍是避免在油气层位采用空气钻井。 根据对国内外资料的检索调研，综合可得目前国内外对空气钻井井下燃爆问题的主要方法与现状如下： 井内出现可燃气，最重要的是要及时发现。一旦发现天然气进入，将空气换为含水雾化气也是有一定作用的，最好是用天然气或氮气钻穿油气层。采用井下断气接头(fire stop)短节或人工方法切断空气源，可将火迅速熄灭或防止起火。以往空气钻井中钻遇油气层，多建议转换为天然气钻井，但这种方法多因无临近气源可用和高成本而不能实际采用。井下断气接头不能解决防止井下燃爆问题，而只能在井下发生连续燃烧时使火灭掉。为了实现使用气基流体低伤害地钻穿产层，美国、加拿大开始使用惰性气体钻穿产层。最初使用过液氮；后来实现了混合气体(N_2／Air)钻井。于93年底，空心炭纡维膜分离制氮系统开始应用于石油钻井。现场制氮系统的问题是价格昂贵、体积庞大，使用寿命受限。因此，原则上讲可以利用现场制氮系统进行惰性气体钻井，但实际上很少有人采用，现场制氮系统更多还是用于充气液钻井、泡沫钻井等耗气量不大的场合。 论文对空气雾化钻井技术中的井下燃爆问题进行了进一步的理论分析，并配合实验研究，为惰性气体钻井技术的发展找出理论依据，为惰性气体钻井技术的应用提供可靠的理论保证。论文在井下高温、高压条件下，对空气与可燃气体混合物在热自燃、热源点火、火花点火等着火方式下的可燃界限进行了分析计算，建立了数学模型并分析求解，得到相应的可燃界限；结合空气钻井的工程实际，分析了目前工程上流行的防火观点中存在的问题，提出了相应的防火观点，从实验结果及软件计算结果可见：实验系统计量、测试准确可靠，能正确进行实验。在高压高温时，实验结果与理论分析软件计算相吻合，满足工程计算要求。防火、灭火计算与实验结重庆大学硕士学位论文 中文摘要果相吻合，说明燃烧软件在防火、灭火计算方面设计正确，在生产实践中有一定的使用价值。
陈丹丹[4]2015年在《空气钻井井下燃爆风险评估与控制措施的研究》文中进行了进一步梳理随着钻井技术的发展,空气钻井技术因其特殊的技术优势受到了广泛的关注,其应用得到了国内外钻井公司的青睐。由其技术名称可知,空气钻井使用的钻井循环介质是空气,具有使用方便而且成本低的特点。但是该技术的安全问题成了国内外关注的焦点,尤其是在使用空气钻井技术时,当钻遇到油气层时井下就有发生可燃气体着火、爆炸的可能性。实践表明,该事故一旦发生,后果十分严重。由此,井下燃爆问题成为我们必须面对而且十分棘手的问题。针对空气钻井井下燃爆问题,本文首先以事故交叉理论为依据,并结合现代安全工程理论中有关危险源分析的理论,对空气钻井工艺进行了危险源辨识,并将空气钻井作业危险源划分为静态和动态两大类,从而确定了引起事故发生的最基本的因素;其次,结合空气钻井自身特点,选用模糊综合评判方法对空气钻井工艺进行了风险评估,评估结果显示:要提高空气钻井技术的安全指数,必须重视安全管理,提高钻井技术水平;然后以国内外钻井工程建立风险评估体系的方法为依据,建立了适用于评估以火灾爆炸为主要风险的空气钻井风险评估体系,得出在空气钻井中,井下燃爆事故危险程度处于较危险的边缘,应该对此事故给予足够的重视;之后采用理论和实际相结合的方法对井下燃爆问题展开了研究,针对可燃气体的爆炸极限,先用经验公式进行计算,为了使数据更接近实际情况,通过实验方法进一步确定了可燃气体的爆炸极限数值,为井下燃爆事故的预防提供了数据支持;最后根据研究结论,结合空气钻井实际情况,制定了空气钻井井下燃爆事故的控制措施。
于海洋[5]2015年在《气体钻井井下燃爆分析与预警技术研究》文中进行了进一步梳理近年来,气体钻井在国内得到了飞速的发展,气体钻井相比传统钻井有着显着的优势,在各油田应用得越来越普遍,但在实际应用中也出现了一系列的安全问题,例如井壁失稳、地层出水、井下燃爆等。其中井下燃爆是最为严重的井下安全问题之一。当采用压缩空气作为循环介质进行钻井时,钻遇任何含油气层都有发生井下燃爆的可能性。因此有必要对井下燃爆预警技术进行研究,以便准确、及时监测和预报气体钻井井下燃爆风险,保障钻井作业安全完成。本文在文献调研的基础上,归纳了气体钻井发生井下燃爆的判别方法,设计了一套气体钻井取样和分析装置,分析了井下燃爆发生的机理,提出了燃爆风险指数作为评价井下燃爆风险大小的指标,并分析了影响燃爆风险指数的因素,建立了燃爆指数计算模型;本文在新的气体钻井井下燃爆预警模型的基础上,设计并开发了一套井下燃爆监测与预警软件,并进行了现场试验,为气体钻井井下燃爆的监测与预警提出一种新的解决方案。
付倩倩[6]2009年在《空气钻井工艺可燃介质燃爆危险性的研究》文中认为近年来,空气钻井技术在国内外得到了广泛应用,特别是对干燥、坚硬的岩层进行钻进时效果更为出色。与常规钻井方法相比,空气钻井的循环介质直接取自空气,气源不受限制而且成本低,还能达到较高的钻进速度,不过空气钻井的应用推广也存在一个障碍:空气钻井过程中,井下和地面工艺管线中有大量可燃介质存在,所以空气钻井作业燃爆危险性比较高。鉴于此,本文针对空气钻井工艺可燃介质的燃爆危险性做了深入研究。空气钻井作业复杂,钻井设备和工人所处的作业环境中都存在较大的燃爆风险。为了明确空气钻井过程中的风险因素,本文通过总结空气钻井在国内外的实践应用情况对空气钻井过程中存在的燃爆风险因素进行了系统的分析和分类,并对空气钻井作业进行了预先危险性分析;采用模糊综合评价方法,在风险识别的基础上建立了多级模糊综合评价模型,客观地对空气钻井作业的危险性进行了综合评价。之后,利用自行设计的实验装置,重点对空气钻井过程中可燃介质的燃爆特性进行实验研究,得出相关的燃爆参数,并进一步对氮气在可燃介质中的防爆和抑爆性能进行了实验研究,确定了不同状态下可燃介质的燃爆特性,并对防燃爆最小气体流量的确定、可燃介质监测标准以及安全临界氧含量的设定进行了分析和探讨,这些结论可以用作空气钻井安全标准制定及装置设计时的参考。在文末提出了一些切实可行的安全保障措施和作业指导方针,以降低空气钻井过程中井下和地面的燃爆危险性、减少经济损失和人员伤亡。
肖洲, 颜小兵, 万昕[7]2017年在《空气钻井井下燃爆控制技术探讨》文中进行了进一步梳理空气钻井条件下,若钻遇地层含油气流体,且温度和压力满足井下燃爆条件需要,易发生井下燃爆事故。井下燃爆不仅造成钻具、套管被烧毁破坏,还会造成井眼破坏,后续处理困难,造成井眼报废等,其成为了阻碍空气钻井技术的发展瓶颈。文章从燃爆极限、点火方式着手,分析了空气钻井井下燃爆机理,提出了防止井下燃爆控制措施,首先是详细研究地质资料,尽量避开油气层段;在空气钻井作业期间,防止井下燃爆的重点是对井下可燃的流体进行监测,及时发现,及早转换钻井方式;在钻具组合中加入灭火阀也可达到阻燃的目的;在可能出气的层段采用氮气钻井,是避免井下燃爆的有效手段;雾化钻井、泡沫钻井等技术在控制井下燃爆方面也有一定效果。
魏武, 周长虹, 邓虎, 许期聪, 李刚[8]2018年在《气体钻井井控安全分析与控制》文中指出气体钻井作业时,由于气体的密度远低于液体密度,因此在井底形成的气柱压力远远低于液体作为循环介质时常规钻井的井底压力,其在钻遇油气等流体时,地层的流体特别是高压油气会很快到达井口,如果在油气等流体返至地面的过程中因工艺安全措施不当、地面专用设备设施安全性能较差或井控装备的选择不满足井内流体安全返出的要求时,极易出现恶性安全事故。文章通过对气体钻井存在的风险,利用工艺危害假设分析方法,提出一系列控制措施,从技术和管理双层面进行规范,从而实现安全钻井。
张书瑞[9]2011年在《大庆油田气体钻井关键技术研究》文中研究指明近年来,大庆油田勘探的工作重点已由中浅层石油转向深层天然气。随着油田天然气勘探的逐步深入,对钻井工艺技术的要求也在不断地提高。由于大庆油田深层具有地温梯度高、岩石硬度高、研磨性强等特点,目前大庆深井钻井技术与国内外先进水平相比,仍存在一定的差距。为有利于发现和保护储层,提高深井钻井速度,大庆油田先后开展了欠平衡钻井技术、复合钻井技术等研究,虽然提高了深井钻井速度,但还不能完全满足高温地层、致密岩性、低渗储层天然气勘探的需要。深层天然气要实现规模勘探,不仅需要大幅度提高钻井速度,缩短勘探周期,更需要及时发现和保护储层,降低勘探成本。气体钻井是一种负压钻井方式,提高钻井速度4-8倍,有利于及时发现和有效保护储层及提高天然气采收率和单井产量,特别对坚硬地层、致密储层的天然气勘探有着重要的意义。因此,气体钻井技术的研究与应用是大庆油田加快深层天然气勘探步伐,提高深层天然气勘探效益的理想技术手段。气体钻井技术是一种革命性的钻井技术,目前气体钻井技术在国内外已经得到了广泛的应用。本文在借鉴国内外气体钻井研究成果的基础上,对大庆油田气体钻井的气体钻井参数方法、气体钻井井斜控制技术、气体钻井地层出水判断方法及反向承压封堵水层等六项关键技术进行了研究,形成了大庆油田气体钻井的系统理论方法与配套技术,对大庆油田更推广推广气体钻井技术,有效缩短钻井周期,降低钻井成本,提高勘探成功率具有重要的意义。通过全面系统的研究及应用,论文得出以下主要结论：1)通过对大庆油田深井钻井速度现状的分析以及气体钻井技术优势的阐述,气体钻井技术是提高大庆深层钻井速度最有效的手段。而且应用最小动能法和最小速度法,根据常用井身结构、地层可钻性、井眼稳定性、出水层位等综合分析,确定了大庆油田气体钻井推荐使用满眼钻具组合和钻进参数；2)通过气体钻井与常规钻井的井斜情况的对比分析,明确了影响气体钻井井斜的主要因素和井斜机理。由于气体钻井没有压持作用,岩石受力发生变化,钻头吃入岩石的破碎力就大大减小,破碎的体积也明显增大,钻头沿着破碎坑钻进,从而更易引起井斜。即气体钻井改变了井底岩石的应力状态,放大了地层各向异性指数,从而使地层自然造斜力增大,这是造成气体钻井容易井斜,且井斜后不易控制的根本原因。3)应用渗流力学理论,给出了地层出水量计算公式,并确定了井底压差的求解方法。通过计算分析,给出了大庆油田各区块气体钻井适应性评价结果,为大庆油田今后气体钻井技术的进一步应用提供了理论依据。4)本文首次提出反向承压封堵水层的观点,并进行了室内实验研究工作。物理模拟实验表明,选用丙烯酰胺单体聚合体系做为冻胶封隔器配方,选用过硫酸铵-硫酸亚铁的氧化还原体系做为液体冻胶封隔器破胶剂,采用微胶囊缓释法进行破胶,只要液体冻胶封隔器的达到高度要求,就能有效封堵水层。
佟美玲, 王海, 刘阳, 杨伟[10]2008年在《欠平衡冲洗介质分析》文中提出本文主要介绍了欠平衡冲洗介质空气、雾状气、泡沫.并分析了各欠平衡冲洗介质的性能、作用机理、设备和钻进地层的特点、及适用条件。
参考文献：
[1]. 气体钻井工程实时监测及安全分析系统研究[D]. 姜志环. 中国石油大学. 2008
[2]. 川东北地区空气钻井燃爆分析与预防[J]. 李铁成, 刘东峰, 胡建均, 侯树刚, 张尧. 天然气工业. 2009
[3]. 空气雾化钻井井下燃爆分析[D]. 李永杰. 重庆大学. 2002
[4]. 空气钻井井下燃爆风险评估与控制措施的研究[D]. 陈丹丹. 中国石油大学(华东). 2015
[5]. 气体钻井井下燃爆分析与预警技术研究[D]. 于海洋. 中国石油大学(华东). 2015
[6]. 空气钻井工艺可燃介质燃爆危险性的研究[D]. 付倩倩. 中国石油大学. 2009
[7]. 空气钻井井下燃爆控制技术探讨[J]. 肖洲, 颜小兵, 万昕. 钻采工艺. 2017
[8]. 气体钻井井控安全分析与控制[J]. 魏武, 周长虹, 邓虎, 许期聪, 李刚. 钻采工艺. 2018
[9]. 大庆油田气体钻井关键技术研究[D]. 张书瑞. 东北石油大学. 2011
[10]. 欠平衡冲洗介质分析[J]. 佟美玲, 王海, 刘阳, 杨伟. 科技信息(科学教研). 2008