一般情况下,在石油天然气勘探开发过程中,在井眼未形成之前,地层四周应力处于一定压力下的平衡状态,压力相对稳定。井眼形成以后,地层压力平衡受到破坏,为了平衡地层压力,保证钻井正常进行,要不断地往钻井内注入泥浆,并随时根据地层压力的变化调整泥浆密度,使井底压力始终与地层压力保持平衡,而如果井底压力小于地层压力,电层流体将进入井筒并推动泥浆外溢,即发生溢流。此时如果对地下油、气压力平衡控制不当,不能及时控制溢流,会造成油、气、水或其混合物沿着环空迅速喷到地面,即发生井喷。采油气过程中,采油气装置如发生损坏或修井作业未故好防喷措施,油、气也会大量喷出,发生井喷,从而引发火灾事故。从我国许多油气田发生的一些井喷及井喷失控事故分析,大多数是在钻入高压油、.气层时,由于施工设计不准确,泥浆性能不好,操作技术不当,或井下发生严重漏失等原因造成的。
造成井喷失控的原因主要是:
(1) 地质设计未能提供准确的地层孔隙压力资料,井身结构设计不合理,设计时未能正确地预测油、气层的位置。结果在钻井过程中对高压层位压力估计不足。采取措施不力,没有思想准备。
(2) 操作失误,起钻抽吸。钻井时当钻穿油、气层段,起钻速度太快,产生抽吸作用,将油、气抽出来,或起钻时没有及时灌入泥浆,液面降低,泥浆柱压力下降;地面除气设备效率低,未及时采取措施消除泥浆中滞留的气体,重复循环,气蚀严重等原因而发生井喷失控。
(3) 机械故障。钻入油、气层时发生井下事故(断钻具、卡钻)或地面设备发生故障,泥浆静止时间过长,压力降低发生失控。
(4) 井口放喷器不符合要求,节流管汇和放喷管线的安装不符合技术要求,当发生井喷时无法控制。
(5) 钻井过程中遇漏失层段,发生井漏未能及时处理或处理事故中措施不当。
(6) 在钻井中不能及时发现溢流,或发生溢流后处理措施不当,造成失控。
(7) 泥浆密度偏低。当钻遇地下高压油、气、水层时,泥浆柱压力下降不足以平衡地下油、气时而发生井喷失控。
井喷是石油天然气勘探开发独有的一种事故类型。按照《企业职工伤亡事故分类标准》(GB 6441—1986),虽然井喷没有被直接列入20类人身伤害之一,但是由此会引起物体打击、灼烫、火灾、高处坠落、其他爆炸、中毒和窒息以及其他伤害等二次伤害。井喷发生后,如果采取措施得当,后果不会很严重,一旦措施不力、处置不及时,很快会演变成井喷失控,则后果很严重。