钻井工程安全发展现状及技术展望

        一 钻井工程及钻井工艺
        油气钻井工程是进行石油与天然气资源勘探开发的主要工程。不论是在油气勘探阶段，还是在油气开发过程中，钻井工程都具有重要的作用，因而油气钻井工程被誉为“石油工业的火车头”。油气钻井工程具有规模大、投资多和风险性大的特点。油气钻井工程生产规模宏大、技术复杂，需要花费大量的人力物力。
    钻井工艺是在石油和天然气的勘探和开发中钻成井眼所采取的技术方法。主要包括井身机构设计、钻头和钻井液的选用、钻具组合、钻井参数配合、井斜控制、泥浆处理、取岩心以及事故预防和处理。
    二 钻井技术发展现状及钻井工程特点
    20世纪七十年代以来，钻井进入自动化。在此阶段，研制并发展了自动化钻机和自动井口装置、钻井液机械处理、钻井参数随钻测量等自动控制技术和设备、仪表。成功的钻成了定向井、丛式井、大斜度井和水平井。尤其是随着计算机技术的告诉发展，不断研制改进成的随钻测量仪器和遥控导向装置，更为油气井工程提供了遥测遥控的有效手段。
    目前，钻井有陆地发展到海上，人们可以在1500m的水域钻井。钻井技术由原来的直井定向井向着大位移水平井、多分支水平井发展，大位移水平井和多分支水平井技术大大提高了钻井效率，增大了单井控制面积，提高了油田的采收率。钻井技术由平衡钻井向着欠平衡钻井、空气钻井发展，四川油田、利用空气钻井技术利用空气钻井技术将建井周期由原来的饿1~2年，缩短到半年甚至更短，利用欠平衡技术钻出的油气井，产层不受伤害，产量更高，寿命更长，因而是钻井技术发展的主导方向之一。
    钻井工程特点
    （1） 由于钻井工程在生产过程中存在着许多危险因素，特别是在一些设备比较陈旧，自动化水平低，生产控制手段缺乏，安全生产难度大的企业，都面临着一个严峻的任务，面临着事实上存在的那些安全隐患和影响安全生产的问题，因此更有必要加强安全生产管理工作。
    （2） 由于油、气资源深埋地下，并具有流动性，其生成、运移、聚集及保存条件十分复杂。由于油气资源分布的或然性，自然条件的多样性，开采过程的变化性，决定了在石油开发系统中，未知因素和不确定因素多。人们运用不断的技术手段，不断提高认识水平。虽然大大改进了对该系统的了解程度，但是又会出现技术指标的不确定性。
    （3） 大部分工作是在野外分散进行，相对地说自然环境和工作条件都比较恶劣。
    （4） 石油工业的生产工艺是多种多样的，而且有些生产工艺带有不同程度的危险性。钻井过程中可能产生较严重的机械事故、发生井喷及井陷；而且一旦发生事故后果多数是严重的。
    （5） 在钻井施工中，多采用多工种立体交叉作业，加之使用的重型机械较多，也比较为集中，所以人身伤亡事故的发生率是较高的。
    （6） 油田的交通运输，由于车多路窄，加之各种特种车辆的车体大二笨重，操作不易，也易于发生交通事故。
    （7） 钻井生产中使用的机器、设备、车辆及原材料，数量大、品种杂，着也给安全使用管理及保存带来了一定的困难。
    三 钻井工程中的不安全因素及安全对策
    钻井工程中的不安全因素大体分为三类，及人的因素，物的因素和环境因素
    人的因素包括思想意识方面、技术方面以及心理或生理方面的因素；物的因素包括原料与材料，机器设备及附件，仪器与仪表，电气设施，工具等方面的因素；环境因素包括工作场所内的小环境所造成的不安全因素和自然环境造成的不安全因素。
    针对诸多不安全因素，可以采用的不同的安全技术对策：控制能量，危险最小化设计，隔离，闭锁、锁定，故障-安全设计，故障最小化，警告。
    四、目前采取的钻井安全技术现状
    4.1钻前工程的安全
    钻井设计是一口井施工的重要依据和指导性作业文件，钻井设计包括：钻井地质设计、钻井工程设计、井控设计和完井固井设计。设计要在所钻地区的有关地质和以往的钻井工程资料基础上，遵守国家及当地政府有关法律、法规和要求，首先要考虑到安全第一，以人为本，保护环境，防止污染，按照安全快速、优质和高效的原则进行。
    钻前的安全准备，包括钻机搬迁，钻机、设备的安装，检查落实注水井停注及放溢流，井场布置，井口准备等方面的安全。
    4.2钻进工程的安全
    钻进工程是钻井三大工程中重要组成部分。钻进施工包括钻井的一次开采、二次开采、三次开采等。钻井作业的工序主要有：钻头，各类配合街头及各种井下工具与钻具的连接作业，起下钻柱作业，正常钻进和发生各类井下工程事故时的处理作业。在上述施工作业中，存在着许多人身、设备、井下不安全因素。“安全为了生产，生产必须注意安全”树立安全第一的思想，执行各项安全生产制度和措施，按照钻井设计中德要求标准操作，不违章作业才能安全、优质、快速地进行钻井施工作业。
    钻具是钻井的主要工具，钻具是指：方钻杆、钻杆、钻铤、接头、稳定器、减震器等，以及在特定条件下使用的工具如打捞、取心工具等。甚至有时造成一口井的报废导致更大的损失。为了防止钻具事故，减少经济损失，要求每口井开钻前必须进行钻具的检查。
    井口工具的安全使用直接关系到钻井工人的人身安全和井下安全。在钻井施工中要对井口工具进行认真检查安全使用，其可以大大地减少人身和井下事故的发生。
    钻井施工指使用专用的钻井工具将地层岩石破碎形成井眼，指导预订深度的工作过程，此过程重要且复杂，其中的危险因素很多，需严格按照法律规章进行操作。
    4.3完井工程安全
    完井作业就是按照设计的要求钻完该井的井深，将钻井液性能调整好后，起出井内的钻具进行测井及以后工序的施工。完井作业施工中的人身、设备、井下安全危险因素在整个钻井中占有很大的比例，在下套管过程中一发生卡套管、井漏、井喷等井下工程事故。在施工作业中安全操作，认真执行各项规章制度和技术措施才能保证人身、井下和设备的安全。
    为稳固井壁，保证开钻的继续钻进，封隔油、气、水层，保证勘探期间的分层试油及在整个开采过程中合理的油气生产，需要在已钻的井眼内下入不同规格的钢管，并在井眼与钢管的环形空间注入水泥，这就是固井施工。固井施工是一口井的最关键一次性工程，因为它是一项隐蔽性工程，它的技术性很强，固井好坏直径影响到一口井的后续施工作业及油井的产量和寿命。在固井注水泥、替泥浆、碰压施工中存在着高压危险、易发生人身安全事故。
    4.4钻井液的安全使用
    在钻井过程中人们把钻井液比喻成钻井的血液，钻井液性能的好坏直接关系到钻井的成败。随着钻井技术的发展，钻井液技术也在不断的发展，由起初的清水自然造浆发展到目前的水基、油基和气基三大钻井液体系，能够满足各种复杂地层和各种井型的钻井需要。钻井过程中合理选择使用号钻井液将直接影响到一口井的钻井速度、井身质量和安全钻井的重要因素。
    五 安全技术展望
       总上所述，目前钻井工程安全技术已经发展到了一定的阶段，能够有效地预防和控制钻井过程中危险因素所导致的事故，但其还有较大的发展的空间。
       随着油气资源的不断减少，开采难度也会随之增大，钻井工程的各项技术指标也会随之更加严格，钻井过程中存在的不安全因素也会增多，也就需要更加完善的安全制度与更加高的安全技术来保证正常的生产。未来的安全技术应以本质安全为核心，以更高的自动化技术设备为前提，以更加完善地事故处理措施为保障，以求达到，高安全性，高技术性，高效率性的钻井作业。