在线考试——石油工程概论————————————————————————————————作者: ————————————————————————————————日期:中国石油大学（北京)远程教育学院期末考核《石油工程概论》一、综述题（共3小题，每小题20分,共６０分）(综述题请根据知识点提示结合课件组织答案，每道题目不少于500字。
照抄知识点提示不得分。
）1.阐述井身结构的主要内容,说出各内容所包括的具体知识,并画出基本的井深结构图。
（20分)知识点提示：井深结构的主要内容包括套管的层次、各层套管下入深度、相应的钻头直径、套管外水泥返高等，请详细列出各内容所包含的具体内容,并画出简单的井深结构图2.分别阐述有杆抽油泵在上冲程和下冲程的工作原理，并画出示意图。
(20分)知识点提示:有杆抽油泵在上冲程的工作原理，并画出示意图。
有杆抽油泵在下冲程的工作原理，并画出示意图。
３.请列举一个现场实例,分析井喷的原因、危害、处理措施。
（20分）知识点提示:案例可以是近几年国内外发生的井喷事故,也可以是自己熟悉的钻井平台发生的井喷。
先列举实例,然后分析事故发生的原因、造成的危害以及采取的应对措施。
青海英东油田“4·１9”井喷事故2013年4月19日7时１5分,西部钻探工程有限公司青海钻井公司40520钻井队在处置青海油田分公司英东油田英9-4-A5井井漏过程中，发生井喷事故,4月1９日20时05分关井成功,险情得到控制,历时１2小时50分钟。
事故未造成人员伤亡和设备损毁。
二、事故经过(一)事故发生前工作情况英9-4-Ａ5井是西部钻探青海钻井公司4０5２0队承钻的一口总包井,是该队今年承钻的第三口井。
青海钻井公司英东项目组负责本区块钻井现场的协调管理。
青海钻井公司监督监理公司派驻１名驻井ＨSE监督，青海油田监督监理公司派有1名巡井钻井监督。
英东一体化项目部在油田现场驻有工作组。
该井于4月１1日4时一开，4月12日22时钻至井深355米,下入表层。
一开至二开共用时79小时。
其中，处理井漏2次，用时22小时，在１4.86米处井漏失返，注水泥堵漏;在326米处发生井漏，用桥浆堵漏。
钻进用时 2０小时，下套管(Φ244．5mm×354.０6m)、固井、装井口和试压用时37小时。
4月14日1１时二开,采用带螺杆的复合钻具,Φ２1６ｍm钻头钻至井深360米发生井漏失返,钻井液密度1．０6 ｇ/cｍ3，粘度42s，漏失量为80m3,替入密度１.06 ｇ/cｍ3堵漏浆4０m3堵漏成功。
钻至404.5米时再次发生漏失,抢钻至井深４５2.1９米采用水泥浆封堵2次，恢复正常。
４月19日0时，钻至井深1４50米时发生井漏，漏速３m3/h；至1时20分继续钻进至1461米时井口失返,停钻,漏失钻井液50m３（密度1．１4g/cｍ3,粘度42s）。
事故发生经过第一阶段:无观察、无预防情况下发生溢流井喷4月19日1时20分,钻进至1461米时井口失返,停钻,值班干部宣建良（技术员）到距井场10０多米外的驻井场值班房向队长张小军汇报。
队长张小军电话请示青海钻井公司英东项目组负责人秦立坚。
秦立坚决定：起钻换钻具,进行挤水泥堵漏。
钻井队在起钻前配密度１.1２~1.14g/ｃm3的堵漏浆３0m3，从环空灌入堵漏浆18m3,环空未见液面。
1时５０分开始起钻，起钻过程中每起三柱钻杆或每起一柱钻铤,用钻井泵灌浆一次，共灌入钻井液5.91ｍ3。
此时,技术员宣建良在钻台,司钻郑文邦在操作刹把,副司钻李连祥和内钳工吴生龙在井口,井架工张生虎和外钳工哈得禄轮换在二层台操作,起到钻铤时，两人同时到二层台拉钻铤,泥浆工宗平生在循环罐坐岗。
7时15分,起钻至井内剩余最后一柱钻铤时,司钻郑文邦下放游车,钻台上副司钻李连祥和内钳工吴生龙接钻铤提升短节,司钻郑文邦下放游车至钻台５～６米处刹停等提升短节紧扣。
副司钻李连祥和内钳工吴生龙用液压大钳上扣时，发现钳牙打滑,用高速旋紧扣后，副司钻李连祥和内钳工吴生龙更换钳牙，技术员宣建良协助。
司钻郑文邦继续下放游车准备挂吊卡,这时从提升短节内溢出泥浆,接着立即从环空喷出一股泥浆，高2~３米；接连又喷出泥浆，喷高接近二层台,发生井喷。
前期喷出物是泥浆,逐渐转变为油气混合物。
井喷发生时，环空喷出泥浆经井口安全卡瓦折射打到司钻郑文邦身上，司钻郑文邦站稳后发出长鸣警报,继续下放游车，副司钻李连祥和内钳工吴生龙抢挂吊卡,因喷势过猛,抢挂吊卡未成功。
这时，喷势越来越大,将井口一片大方瓦喷出，井内钻铤上顶,安全卡瓦挂在游车盖板上(钻具未落井）。
副司钻李连祥和技术员宣建良跑下钻台去远控台关井，副司钻李连祥随后跑到驻井场值班房向队长张小军汇报。
井架二层台上作业的井架工张生虎和外钳工哈得禄听到长鸣警报后，发现喷高已接近二层台,迅速从井架扶梯下撤到地面。
钻台上的内钳工吴生龙见抢挂吊卡无望，随即撤离钻台到紧急集合点。
司钻郑文邦见喷势渐猛，刹住刹把并用铁链固定后,最后一个撤离钻台到集合点。
司钻郑文邦在撤离前冷静处置,固定刹把,防止了游车落到钻台上，避免了事故复杂化。
生井喷时,井内剩余钻具组合为:Φ215.９ｍmPDＣ+Φ172ｍｍ×1°螺杆＋Φ214mｍ螺扶+Φ１58.８mm 无磁钻铤1根+Φ１58.8mｍ钻铤1根(共长27.5５米），井喷时在岗人员所处位置及撤离路线示意图如下：第二阶段：有效防控下的井喷4月19日７时30分，清点现场人员无伤亡，布置警戒线。
１0时15分至1１时4８分，组织救护车、吊车、消防车、水罐车、固井车和拖拉机等应急车辆到井，组织将井场外围的房子和驻井场值班房搬走。
至１2时40分，抢接压井管线，通过压井管线向井内注入清水,实施井口降温、防爆燃措施，防止事故扩大和发生次生事故。
1７时10分至20时０５分,消防车向井口喷水掩护,同时固井车通过压井管汇向井内打水,用拖拉机拖拉绞车快绳起出井内钻具，当钻头提离全封闸板端面时，立即关闭全封闸板防喷器,井口得到有效控制。
第三阶段：压井处置4月20日1时３５分,开始平推法压井作业，至4时4５分,分8次共向井内注入密度１.80 ｇ/ｃｍ3的重钻井液56m3,注压４～5 MPa；套压由４MＰa降至2.8 ＭPａ后维持不变，判断表层套管鞋处井漏。
20日９时至2１日1５时，向井内注入１．２5～1.30 g/cm3堵漏钻井液５1m3，套压由２.2 MPa降至1.5ＭPa。
堵漏不成功。
21日１5时40分至16时３0分，向井内注入水泥浆22m3，密度1.8６ｇ／cｍ3，替入密度１.25～1.3０g/ｃm3钻井液1０m３,预计在2５０～4５０米形成水泥塞。
22日7时05分,从节流管汇处泄压,无任何溢出物,套压为零，险情解除,井喷应急抢险工作结束。
三、事故原因分析本次调查是在工程技术分公司前期调查的基础上，重点开展了人员访谈。
主要对青海油田分公司工程技术处、开发处、英东一体化项目部、监督监理公司、钻采工艺研究院,以及西部钻探公司的井控管理中心、青海钻井公司、英东项目组、40５20钻井队、同地区其他8支钻井队等单位共42人进行了访谈。
调阅了其它10余口井的地质和工程设计和其它10余口井的一开、二开及钻开油气层前的验收资料。
经过事故调查组调查认为,本起事故是由于对井控管理工作不重视,现场管理不严格,钻井队在井漏处置过程中违章作业而导致的一起责任事故。
（一）直接原因钻井队在发生井漏和随后起钻的处置中,措施不当,致使环空液柱压力小于地层压力,使已经打开油气层的地层流体进入井筒，发生井喷。
(二）间接原因1．处理井漏时,已经揭开了多套油气层。
该井地质设计中，926~１６2０米为油气层段。
同平台相邻的英9-４－A6井电测解释显示,345．５米进入油层，在14６1米以上井段共解释储层19６层，其中55层为油层、13层为油气同层、21层为油水同层。
当环空液柱压力降低失衡后,这些油气就会进入井筒,导致溢流井喷。
2. 灌浆不到位,溢流发现不及时。
该井在钻进至井深1４61米前的钻进和接单根工况中,井内压力正常，证明1．14 ｇ/cｍ3的钻井液静液柱压力可以平衡地层压力。
在发生失返井漏后，环空液柱压力降低,可能引发井筒压力不平衡。
按照以往二开后漏失的堵漏经验,本地区经常发生井漏的井段为360～500米,当液面在这个井段时，井筒的液柱压力计算如下：液面在36０米时:P1＝１.14×(１4６1-36０)／１０0=12．55MPa液面在500米时：P1＝1.1４×(14６1-５00)/１00=10.96MPa 而在地质设计中,邻井英试8－1井在井深145１米处实测静压13.２１MPa。
可见该井钻进到1461米时，发生失返井漏,井筒静液柱压力难以平衡地层压力。
同时,该井在起钻过程中,采取起三柱钻杆或起一柱钻铤后，按照起出的钻柱体积灌一次泥浆。
灌浆量只相当于起出钻具体积,在井漏的情况下没有考虑漏失损失，使得灌入泥浆量明显不足,导致井内液面下降，液柱压力不能平衡地层压力。
另外，在井漏失返后,井筒上部存在空井段,地层流体侵入井内后，先形成环空溢流。
在溢流初期,地面难以观察到溢流显示。
当溢流沿环空上升接近井口时,一些流体从振动筛返出,坐岗人员没有及时发现,失去了及时采取关井措施的机会,随后井内流体快速上升到转盘面，发生井喷。
3. 应急处置不力，未能控制井口。
在井喷初期喷出物为泥浆的情况下，班组人员没能成功用吊卡强行起出井口最后一柱钻铤,或抢接防喷单根,实施关井,失去了控制井喷的最后机会。
(三）管理原因1. 钻井地质、工程设计风险提示不具体，措施针对性不强(1）钻井地质设计对井控相关风险提示不具体英９－4-A5井钻井地质设计章节设置及主要内容均符合股份公司《开发井钻井设计编制规范》要求,但该井地质设计中对可能油气层的提示中，没有说明邻井英9-4－Ａ6 井测井解释的13个油气同层段所处的具体井段（实际在６4５．5-913.1米,为本井非目的层段）;对油气层段的描述也未从9２６米(本井设计油气层的开始层位)开始,而仅是从本井设计的主要目的层14４2米开始描述。
（２）钻井工程设计未对井漏风险进行提示，部分措施针对性不强统计英东油田完成的１0７口井,一开后井漏53口井、83井次，二开后井漏24口井、35井次，二开后井漏段集中在3５0~500米之间；同平台的英９-４－A6在二开后也发生3次井漏。
钻井工程设计中没有对邻井的井漏复杂进行任何描述，没有对可能发生的井漏、漏转喷的风险进行提示,没有提出针对性预防和处理措施。
本次调查中，查阅英东地区1０口井的钻井工程设计发现,对一开、二开、井下复杂情况的预防及处理(井漏、井塌）以及井控技术要求等内容均一致，没有针对单井具体地质情况进行个性化设计,措施针对性差。
