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1、钻采工艺技术研究院,石油天然气井井喷失控灭火基本技术,主要内容,一、石油天然气井井喷失控二、井喷失控类型及危害特性三、现代专业化井喷抢险救援过程四、给先期到达的消防队的几点建议五、介绍四川油气井灭火公司及其部分抢险事例,一、石油天然气井井喷失控,（一）石油天然气钻探开发地面布局,井眼上部压力控制设备-井控设备,井控地面放喷管汇设备,1、当地层与井眼系统的压力失去平衡，地层流体（油、气、水）进入井筒，使井口钻井液溢出防溢管的流动现象称为溢流。2、当井口钻井液溢出地面（转盘面）高度在1.5米以下的流动现象称为井涌。3、井涌高度在1.5米以上的称为井喷，失去控制的井喷称为井喷失控。,（二）慨念,4、
2、井喷失控发生后，大量的原油及天然气喷出井口，在井口周围遇到火源引起燃烧，即为井喷失控着火。5、井喷的另一种表现形式是井下高压层的地层流体把某一薄弱地层压破、并流入该地层，这种地层流体在井下失去控制的流动称为地下井喷。,6、着火 燃烧俗称着火，系指可燃物与氧或氧化剂作用发生放热反映，通常伴有火苗或发烟的现象，如：甲烷燃烧CH4+2O2CO2+2H2O 木碳的燃烧C+O2CO2,7、爆炸,爆炸基本概念是突然释放出高压气体，并以冲击波的形式，扩散其能量。特点：迅速以冲击波形式扩散；高压释放瞬间气体，压力高于环境压力。燃烧的必要条件：任何物质发生燃烧，都有一个从未燃状态转向燃烧状态的过程，这一过程的发
3、生必须具备三个条件，即：可燃物、助燃剂、着火源。,8、燃烧（爆炸）极限,下限是指气体与空气或氧气形成燃烧（爆炸）混合物时，气体在空气中或氧气中达到的最低浓度，低于与此浓度虽接触火源也不致发生火焰传播。同样，燃烧爆炸的上限是指气体与空气或氧形成燃烧（爆炸）混合物时的最高浓度，高于此比例火焰的传播也不会发生。比如甲烷低于5%（空气体积比），高于15%就不会发生着火（爆炸）。一般可燃物，当氧的浓度低于14%时燃烧就不能维持，但如有少量氧补充则仍可阴燃。,（三）典型的井喷事例,1、1973年的油田合江4井井喷失控着火及其抢险灭火经过-原始的抢险（电影）2、1999年的油田海南2号平台六口井井喷失控着火
4、及其抢险灭火经过-现代的抢险（电视片）,两口典型的石油天然气井发生井喷失控着火后的抢险灭火经过，说明了抢险灭火工作的发展与进步。七十年代及其以前的抢险工作，是拼人员、拼消防设备的年代。大量的非专业抢险人员和常规的消防设备。21世纪的抢险，讲究的安全第一，以人为本。少量的井口专业抢险人员和技术先进的专用设备。,全国各油气田的井喷失控与着火时有发生，特别是高压油气井井喷失控是极易发生的。建国以来，据不完全统计，发生严重的井喷失控与着火的恶性事故达两百多口井，造成严重的经济损失、人员伤亡和社会影响。对已经发生了油气井井喷失控或失控着火的井的快速、安全处理即为油气井井喷失控抢险。也称为第三次井控技术。
5、,二、井喷失控类型及危害特性,1不含硫化氢的井喷失控事故（1）井喷失控但未着火（沙参2井）（2）井喷失控着火（沙35井）（3）地下井喷-有压力的井漏 2含硫化氢（有毒气体）的井喷失控事故（1）井喷失控但未着火（建44井）（2）井喷失控着火（土-奥斯曼3#）（3）地下井喷（罗家16H井）,（一）井喷失控事故的类型,井喷失控是钻井工程中性质严重、损失巨大的灾难性事故，其危害可概括为以下5个方面：,（二）井喷失控事故的危害,1、井场钻井设备严重破坏；2、地层破坏性很大，地下资源损失惨重；3、对现场工作人员造成伤亡，一般突发猛烈，火焰高，面积大；4、环境污染严重，噪声、热幅射、烟雾、H2S；5、影响面
6、大，耗资巨大。一个无论多大的油田，只要有一口井发生井喷着火，将打乱整个油田的生产，生活秩序。,（三）井喷失控着火的特点,石油勘探开发过程中，发生井喷失控着火，危害及大，社会影响，具有以下显著的特点：,1火柱高，热辐射强,井喷着火时，一般火柱高达50米以上。火势特别大的井，火柱高达7095米，在距火焰柱100米处的草房，被大火烤燃。170米内的稻田水被烤干，树木烤黄。,2火焰温度高，喷射方向多变,（1）在高压下喷出的油气与空气混合燃烧，温度可达10001800，短时间内能把钻机烧红，井架烧倒，使金属熔化。（2）井架倒塌，钻机底座变形，转盘 倾斜，井口装置烧坏，从而阻碍着油气朝 天喷射，随时在改变
7、油气喷流喷射的方 向。甚至有时会出现多股火焰，巨大的火 舌翻卷乱窜，形成不规则的燃烧，使灭火更 加困难。,3油气压力高，产量大,一般失控着火的井，都是压力高，油气产量大。强大的油气流夹带着岩屑高速喷出，冲刺破坏力强。,4响声高、噪音大,井喷失控着火，井眼内高压油气流以很快的流速冲出井口，产生频率很高的（啸叫声），吼声如雷，震天动地，噪声刺耳欲聋，远远超过了国家标准。人员到井场工作，必须带隔音耳塞或向耳孔塞入棉球。,5井场设备多，高大笨重，不易拆除,井喷着火后，烧塌物纵横交织，集中堆积在井口上，迫使火焰倒卷，火焰四处乱窜，清除这些设备的工作既危险又十分艰巨。,6交通不便,井场道路小，坡度、弯度大
8、，抢险车辆进出困难，而且人员进出都十分困难，也非常危险。,7抢险作业时间长,扑救井喷火灾，根据现场险情特点，按照抢险方案的设计要求，需要分阶段进行一系列作业，因此，处理时间较长。一般需要1030天。据不完全统计，按照目前国内的技术水平，处理较大的井喷火灾，时间最短是7天；对于压力高、产量大、险情复杂、条件差的井喷失控或着火井，从井喷至处理完，需要50天左右。,8水量需求大,处理井喷失控或着火的井，水枪和水炮阵地多、数量大。井口及部分设备需要射水喷淋、冷却保护；井口周围需要冷却降温；掩护抢险人员工作和灭火等都需要大量的水。,四、专业化抢险救援过程,在我国，目前比较完善的以井喷失控抢险救援为核心任
9、务的灭火专业化队伍，一个是中国石化西北局的应急救援中心里，有一支13人的井喷失控抢险队。另一个是集抢险灭火服务与科研为一体的中国石油集团川庆钻探工程公司钻采院里的四川油气井灭火公司。下面以四川油气井灭火公司为例介绍其抢险救援的程序。,（一）信息传递方式,全国各油田发生油气井事故可通过中国石油天然气集团公司、川庆钻探工程公司或直接跟四川油气井灭火公司取得联系；行业外的其他事故若有需要也可通过上述渠道传递救援警讯；四川灭火公司已纳入国家安全生产应急救援管理体系，重大险情救援指令也可通过政府安全生产监督部门下达；四川灭火公司作为德阳军分区“高科技民兵分队”，若有危及国家安全的险情，救援指令也可由德阳
10、军分区直接下达。,应急反应系统框图,事故发生地,中国石油集团,川庆钻探公司,钻采研究院,德阳军分区,四川油气井灭火公司,（二）应急反应程序,第一，得到抢险指令后，一方面立即与事故现场取得联系，掌握有关事故的第一手资料；另一方面立即派出先遣人员以最快的方式赶赴事故现场（最晚不超过24小时）；同时，所有抢险人员、装备2小时内完成准备工作，整装待发。第二，先遣人员在事故现场与油田方面组成现场抢险指挥、施工作业和应急救援机构，根据险情迅速确定抢险方案；公司本部根据方案确定抢险人员和装备并立即出发。,（三）抢险灭火程序,井喷失控主要是井口装置和井控管汇对油气喷流失去了控制，因而其处理过程和最终目标也就是
11、围绕怎样使井口装置和井控管汇重新控制油气喷流而进行的。尽管井喷失控井的类型不同，油井失控和气井失控各有其复杂性，以油为主的高油气比失控井的处理更为困难，但安全处理井喷失控井的基本方法却是相同的。,1、准备工作,（三）抢险灭火程序,（1）成立现场抢险指挥部，统一组织和指挥抢险工作、制定和指导实施抢险方案。（2）划分安全区，严格警戒。在井场周围设置必要的观察点，定时取样测定油气喷流的组分、硫化氢含量、空气中的天然气浓度、风向等有关数据，并划分安全区、严格警戒。（3）积极准备充足的水源，达到每小时能供水5001000 m3的能力。（4）根据井喷火灾的大小和复杂情况，准备抢险设备和物资。,1、准备工作
12、,（三）抢险灭火程序,（5）准备可燃气体爆炸浓度测试仪和硫化氢浓度测试仪。从井喷失控起至处理完毕的全过程，火场观察组必须定期进行测试并作好记录。（6）油气井喷失控，井场噪声很大。必须制定统一的指挥联络信号，准备先进通讯设施。（7）准备空气呼吸器、隔热服、避火服、消防战斗服等防护用品。（8）准备救护车。（9）平整修通井场道路。,2险情侦察,（三）抢险灭火程序,a查明喷势或火势大小、热辐射强度，人能进入喷区或火区的安全距离。b查明井场周围的地形地物情况，道路情况，合理选择进出通道，确定警戒范围。c查明井架倾斜和倒向或井场烧塌物堆积情况。d.查明地层表面有无塌陷、裂缝、出气、冒气等情况。e.测试查明
13、天然气中是否含有硫化氢和其它有害、有毒气体物质，浓度多少等。,（1）险情外部侦察,2险情侦察,（三）抢险灭火程序,f.查明井场周围是否有受牵连的生产井、注水井和厂矿企事业单位以及民房等。g.查明井场周围是否还存放有爆炸、毒害、腐蚀、遇火、遇水会燃烧爆炸的物质；其数量、存放形式、危害程度。,2险情侦察,（三）抢险灭火程序,a.在水枪掩护下，逐步接近井口，尽力靠近井口，对井口及其周围环境进行仔细观察，从而取得进入火场中作业的经验。b.查明障碍物彼此之间的内部联系。c.查明井架及其底座的变形情况。d.查明井口装置烧坏变形情况及刺漏部位、处数、方向、大小。e.查明井眼内是否悬挂有钻具。f.查明压井管汇
14、及放喷管线有无损坏，是否符合有关井控规程要求。,（2）险情内部侦察,3冷却保护井口,（三）抢险灭火程序,井口装置是控制井喷的关键设备，保护好井口是制服井喷失控的重要环节。未着火的井（如不含硫化氢）应严防着火，无论着火与否皆要保护好井口装置。未着火的井喷失控井需要打水冷却(沙参二井),A,A,A,A,A,A,A,A,4清 障,（三）抢险灭火程序,无论失控井着火与否，都要清除井 口装置周围可能使其歪斜、倒塌、妨碍处 理工作进行的障碍物，如转盘、倒塌的井 架、钻具等。一定要保护好井口装置，将 井口敞亮暴露出来，并使喷流集中向上，给灭火及换装井口创造有利条件。未着火的失控井在清障和拖运设备时要严防产生
15、火花。凡含有毒气体的未着火井要注意防毒，避免人身伤亡。若有毒气体含量很高、毒性很强、又不能有效地在短时期内控制时，可考虑点火以减小毒性危害，实行带火作业。,5灭 火,（三）抢险灭火程序,扑灭井喷火灾方法主要有：罩引火筒灭火、密集水流灭火、空中爆炸灭火、喷射灭火剂灭火、突然改变气流方向灭火、用固态二氧化碳灭火、打救援井灭火、压井灭火等。根据火焰柱高度、燃烧猛烈程度、地质、钻井和邻近资料分析、对比，根据井口装置损坏情况、清除井口周围障碍物的情况，灭火装备情况等，充分考虑到火场险情的复杂程度选择灭火方法。,6拆除旧井口,（三）抢险灭火程序,井喷失控或着火后，特别是经过大火烧后，井口装置几乎全部损坏，
16、已不能实施井控作业，必须将坏井口全部拆除。,7安装新井口,（三）抢险灭火程序,为了彻底制服井喷，必须重新抢装井口，为压井或完井创造条件。当新井口装置安装好并实现正常关井时，抢险灭火作业即宣告结束。,点击加压吊装井口的片段）,五、给先期到达的消防队的几点建议,在油气井井喷失控事故抢险救援的全过程，相对于专业化救援公司，消防队的工作虽然主要是一些配合、保障工作，但却伴随抢险救援的全过程，在整个救援行动中有着十分重要的作用。我们根据事故发生抢险救援工作的不同环节，对常规消防队伍的任务和作用进行简要的介绍。,（一）在专业化救援公司到达之前消防队的任务,通常情况下，本地消防队伍总是先于专业化救援公司到达
17、现场。在这个阶段，消防队的主要工作任务有三个方面。,（一）在专业化救援公司到达之前消防队的任务,1尽快弄清险情性质,油气井井喷失控事故受多种因素影响，险情特点各不相同，不同的险情决定了不同的抢险救援方式方法。因此，在专业化救援公司到达之前，消防队应以方面与现场工程技术人员及时沟通，了解灾情相关情况，另一方面使用气体检测仪等相关手段，尽快掌握险情性质，为确定下一步救援行动提供依据。主要弄清：,第一，是否含硫化氢 第二，是否可能着火 第三，井场及其周边是否有可能受事故波及的对象,（1）如果经气体检测仪确认不含硫化氢等有害气体，则：在未着火的情况下，可向井口注水，目的是防止着火，避免烧坏井口等设备给
18、后续抢险救援作业造成困难。在已着火的情况下，也须向井口注水，目的是阻止或延缓烈火对设备的进一步损坏。,2根据不同险情采取相应措施,（2）如果现场有含硫气体，则立即规范穿戴防毒服装及护具，针对不同险情采取以下措施。对于未着火的含硫失控井，立即点火，让含硫油气体充分燃烧，在最短时间内消除或控制有毒气体蔓延；（目前国家安全生产监督管理局已经要求石油单位在发生井喷失控的井上515分钟内点燃井口上的火）对于已着火的含硫失控井，严密监测井场及其周边空气状况及风向，防止未充分燃烧的有毒气体溢散；同时要做好因各种原因熄火再次实施点火的准备。,2根据不同险情采取相应措施,（1）根据现场险情划定安全警戒范围，禁止
19、非专业抢险救援人员进入危险区域；（2）井场及其周边若有易燃、可燃火有毒有害物质，根据实际情况进行转移或适当处置；（3）井场及其周边若有人畜，应立即组织撤离；（4）若有人员伤亡，应协助抢救。,3协助疏散,（二）在专业化救援公司进行抢险作业过程中,应配合做好如下抢险救援工作：,1向专业化救援公司介绍此前消防队对事故的处理情况；2配合做好掩护安装专用抢险灭火设备工作；3监督水源供给工作。4.每天抢险工作暂停后，参加第二天的抢险技术方案研究工作 5.保持高度警戒，随时准备处理一切突发险情。6.其他工作。,六、介绍四川油气井灭火公司及其部分抢险灭火事例,1、四川油气井灭火公司队伍工作结构,现场组织结构两
20、个现场抢险作业编队：一个编队为 现场指挥 1人 工艺工程师 1人 设备工程师 1人 安全工程师 1人 作业操作人员 7人 实行每天两个编队倒班制度，保证抢险队员的精力旺盛，安全作业,开展科研项目的研究工作,开展抢险灭火装备、工具的研究工作开展抢险灭火工艺技术、方案的研究工作开展针对“三高井”的带火抢险作业研究与应用工作。,新型装备的配备,切割装备的配备灭火、带火清障装备的配备（远距离遥控）带火吊装设备的配备（带火远距离遥控）卫星通信的指挥系统人员防护设备监测仪器仪表,训练、演练基地,室内抢险模拟器6000平方米实战现场4000平方米的设备车间全部投资近一个亿。要求达到国内第一、国际一流的水平,
21、2、部分实战事例10余年来，在全国14个油田和探区及乌兹别克斯坦、印度尼西亚、缅甸、土库曼斯坦实施重大抢险灭火作业30余次。,历年井喷失控抢险灭火统计表,历年井喷失控抢险灭火统计表（续）,历年井喷失控抢险灭火统计表（续）,（1）科威特扑灭10口油井大火,1991年海湾战争后，在科威特油井灭火大比武中与世界各国的高水平油气井抢险灭火队伍同台竞技，一举扑灭10口高难度油井大火，为国家争了光，受到科威特政府的嘉奖和李鹏总理的亲切接见。（赴科威特灭火）,（2）新疆沙15井（原地矿部西北局）,1994年，高压、高产的新疆沙15井井口周围地表突然发生崩裂，高压油气从失控的井口及地表裂缝喷出，并爆炸着火，将
22、井口控制设备全部烧毁，并在井口周围形成约4米深、200余平方米大的“火盆”，酿成情况极为复杂、处理难度极大的特大井喷着火事故。我抢险灭火人员针对该井复杂情况，以带火水力喷砂切割清除井口障碍、推砂石填坑扑灭地表火，并将化学灭火技术与水力灭火技术科学结合，综合运用，成功制服了这一特大井喷着火事故。,（3）油田海南二号平台,1999年2月15日（腊月30晚上），油田二号平台开发井发生严重的油气井井喷失控着火事故。该平台井共有24口井，井距仅2.6米的六口井刚刚爆炸着火，就被国外卫星侦测发现。由于大量原油外泄可能对海洋和海洋滩涂丹顶鹤自然保护区造成严重污染，敏感的国外媒体很快将采访电话打到了有关部门，
23、引起国家和油田有关部门的高度重视，对抢险灭火作业提出了前所未有的高要求。为避免对所在自然保护区造成污染，四川灭火公司首次采用高难度的全过程带火作业技术，成功扑灭大火，而且一举创造了世界油气井灭火史上的4项新纪录。,（4）湖北盐1井,2003年9月，湖北利川市盐1井突发井喷失控，强烈喷出的大量天然气和盐水对附近几口天然气井和天然气净化厂以及周围人民群众造成严重威胁。引起湖北省当政党领导高度关注，指示要尽快制服井喷，确保人民生命财产安全。我抢险灭火队员通过切割清障、安全引流，成功制服了井喷，受到当地政府和群众的高度赞扬。,（5）土库曼斯坦奥斯曼3井,2006年11月1日至2007年2月3日，四川灭火队面对奥斯曼3井高压、高产、高含硫气井大火，克服抢险用水严重不足、作业环境风向多变、通讯和医疗条件匮乏、土方后勤支持严重不足、沙漠气候十分险恶等重重困难，攻坚啃硬，历尽艰辛，百折不挠，凭借过硬的本领和大无畏的精神，完成了一次堪称险情最恶劣、难度最大的抢险灭火作业，为集团公司中亚能源战略布局打了漂亮一仗，为中石油争了气，为祖国争了光。（奥斯曼3井）,谢谢,CFFC2008.5,
