“12.23”特大井噴事故案例分析川慶鉆探長(zhǎng)慶鉆井職工培訓(xùn)中心張漢珊

2004年7月份，“12.23”井噴特大事故，經(jīng)庭審判定：這是一次重大責(zé)任事故。6名被告人重大責(zé)任事故罪罪名成立，被法庭分別判處3年～6年不等的刑罰。這對(duì)243名逝者的家屬，或許是些許心理的慰藉，不過(guò)，造成井噴悲劇的真正根源卻依然值得我們深思。

2003年12月23日21時(shí)57分，重慶開(kāi)縣高橋鎮(zhèn)羅家寨，發(fā)生了在國(guó)內(nèi)乃至世界氣井井噴史上罕見(jiàn)的“12.23”井噴特大事故。此次事故中共有243人因硫化氫中毒死亡，累計(jì)2.6萬(wàn)多人因硫化氫中毒，65632多人被緊急疏散撤離，直接經(jīng)濟(jì)損失9262.71多萬(wàn)元。法庭公訴書(shū)中記載了這悲慘的一幕：公路上，水井邊，山坳里，到處都是尸體，更有一家?guī)卓谶€在睡夢(mèng)中就永遠(yuǎn)閉上了雙眼......一羅家16H井概況一羅家16H井概況羅家16H井為羅家寨氣田的開(kāi)發(fā)井，地處重慶市開(kāi)縣高橋鎮(zhèn)曉陽(yáng)村境內(nèi)。目的層是三疊系飛仙關(guān)段鮞粒溶孔性白云巖，氣藏天然氣高含硫、中含二氧化碳，其中甲甲烷82.14%，硫化氫9.02%，二氧化碳6.79%；原始地層壓力41.7lMPa，具有統(tǒng)一的壓力系統(tǒng)。該井設(shè)計(jì)井深4322m，垂深3410m，水平段長(zhǎng)700m，于2003年5月23日開(kāi)鉆，事故發(fā)生前鉆至井深4049.68m。由川鉆12隊(duì)具體負(fù)責(zé)鉆井施工作業(yè)。川東鉆探公司安排地質(zhì)服務(wù)公司、泥漿公司分別提供駐井地質(zhì)技術(shù)服務(wù)、泥漿技術(shù)服務(wù)。四川石油管理局鉆采工藝技術(shù)研究院與川東北氣礦簽訂了羅家16H井的定向技術(shù)服務(wù)合同。川東北氣礦向羅家16H井派駐鉆井工程監(jiān)督和地質(zhì)監(jiān)督，代表甲方對(duì)施工質(zhì)量、工程進(jìn)度、安全措施等進(jìn)行監(jiān)督、管理。

21時(shí)55分，起鉆至井深209.31m時(shí)，錄井員發(fā)現(xiàn)錄井儀顯示泥漿密度、電導(dǎo)、出口溫度、烴類(lèi)組分別出現(xiàn)異常，泥漿總體積上漲，溢流1.1m3。錄井員隨即向司鉆報(bào)告發(fā)生了井涌。司鉆接到報(bào)告后，立即發(fā)出井噴警報(bào)，并停止起鉆，下放鉆具，準(zhǔn)備搶接頂驅(qū)關(guān)旋塞。

當(dāng)日12時(shí)，起鉆至井深1948.84m。此時(shí)，因頂驅(qū)滑軌偏移，致使掛卡困難，于是停止起鉆，開(kāi)始檢修頂驅(qū)。16時(shí)20分檢修頂驅(qū)完畢，繼續(xù)起鉆。

2003年12月23日2時(shí)52分，羅家16H井鉆至井深4049.68m時(shí)，因?yàn)樾韪鼡Q鉆具，經(jīng)過(guò)35分鐘的泥漿循環(huán)后，開(kāi)始起鉆。二事故發(fā)生經(jīng)過(guò)二事故發(fā)生經(jīng)過(guò)

21時(shí)57分，當(dāng)鉆具下放10余米時(shí)，大量泥漿強(qiáng)烈噴出井外，將轉(zhuǎn)盤(pán)的兩塊大方瓦沖飛，致使鉆具無(wú)支撐點(diǎn)而無(wú)法對(duì)接，故停止下放鉆具，搶接頂驅(qū)關(guān)旋塞未成功。

21時(shí)59分，采取關(guān)球形和半閉防噴器的措施，但噴勢(shì)未減，突然一聲悶響，頂驅(qū)下部起火。作業(yè)人員使用滅火器滅火，但由于粉沫噴不到著火部位而失敗。隨后關(guān)全閉防噴器，將鉆桿壓扁，從擠扁的鉆桿內(nèi)噴出的泥漿將頂驅(qū)火熄滅。此后，作業(yè)人員試圖上提頂驅(qū)拉斷鉆桿，也未成功。于是開(kāi)通反循環(huán)壓井通道，啟動(dòng)泥漿泵，向井筒環(huán)空內(nèi)泵注重泥漿，由于沒(méi)有關(guān)閉與井筒環(huán)空連接的放噴管線閥門(mén)，重泥漿由放噴管線噴出，內(nèi)噴仍在繼續(xù)。

22時(shí)4分左右，井噴完全失控，井場(chǎng)硫化氫氣味很濃。

22時(shí)30分左右，井隊(duì)人員開(kāi)始撤離現(xiàn)場(chǎng)，疏散井場(chǎng)周邊群眾，隨后向110、120、119報(bào)警，并向當(dāng)?shù)卣▓?bào)情況。

23時(shí)20分左右，鉆井隊(duì)派人返回井場(chǎng)，關(guān)閉了泥漿泵、柴油機(jī)、發(fā)電機(jī)，隨后全部撤離井場(chǎng)，并設(shè)立了警戒線。由于當(dāng)時(shí)沒(méi)安排放噴點(diǎn)火，造成了事故的擴(kuò)大，致使周?chē)鷳B(tài)環(huán)境遭到很大破壞，人民群眾遭遇巨大傷亡。二事故發(fā)生經(jīng)過(guò)三事故原因分析事故調(diào)查中，專(zhuān)家組對(duì)川東鉆探公司“12.23”特大井噴事故，從產(chǎn)生溢流到井噴、井噴失控、事故擴(kuò)大三個(gè)關(guān)鍵層面，進(jìn)行了深入淺出，層層剝繭式的分析。（一）產(chǎn)生溢流到井噴的原因分析此次事故產(chǎn)生溢流到井噴的原因主要有以下幾個(gè)方面：有關(guān)人員對(duì)羅家16H井的特高出氣量預(yù)測(cè)不足；目前高含硫高產(chǎn)天然氣水平井的鉆井工藝不成熟；起鉆前鉆井液循環(huán)時(shí)間嚴(yán)重不夠；起鉆過(guò)程中存在違章操作，鉆井液灌注不符合規(guī)定；未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)溢流征兆。三事故原因分析

1.溢流發(fā)生的直接原因（1）起鉆前循環(huán)鉆井液時(shí)間短，沒(méi)將井下巖屑和氣體全部排出，井內(nèi)鉆井液密度尚未均勻就起鉆，造成井底壓力降低。從“LOGGING實(shí)時(shí)參數(shù)記錄”可以看到：2點(diǎn)55分前井底加有鉆壓130-160kN，3點(diǎn)30分停泵，確認(rèn)循環(huán)時(shí)間只有35分鐘。最后1m即4049m的遲到時(shí)間未到就起鉆，明顯違犯了SY/T6426-1999《鉆井井控技術(shù)規(guī)程》第6條6.8.2款“起鉆前充分循環(huán)井內(nèi)鉆井液，使其性能均勻，進(jìn)出口密度差小于0.02g/cm3”的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和操作規(guī)程。三事故原因分析1.溢流發(fā)生的直接原因

循環(huán)時(shí)的排量為1.5m3/min，因此，循環(huán)過(guò)程中共打井內(nèi)鉆井液為52.5m3。按215.9mm的井徑和127mm外徑鉆桿的環(huán)形空間，52.5m3鉆井液只占2178m長(zhǎng)的井段，這樣就有了1870m的環(huán)空容積的鉆井液含氣。這些氣體不斷地滑移上竄，而且體積不斷膨脹。根據(jù)“LOGGING實(shí)時(shí)參數(shù)記錄”，停泵時(shí)最少還有１m的巖屑?xì)鉀](méi)帶出來(lái)，按孔隙度10%計(jì)算，其所占?xì)怏w體積為0.0037m3,這個(gè)體積的氣體原始?jí)毫κ?3.65MPa，當(dāng)它上升到井口時(shí)體積將膨脹到1.62m3，這個(gè)體積在環(huán)空里占有67.5m的高度，這就造成井下液柱壓力下降0.965MPa，若有更多的巖屑?xì)夂蛿U(kuò)散氣沒(méi)排出，壓力降低將會(huì)更大。(2)起鉆時(shí)未按制度要求灌鉆井液，造成井下液柱壓力降低。羅家16H井“12.23”的起鉆，通過(guò)“LOGGING實(shí)時(shí)參數(shù)記錄”的原始曲線可以查出，從起鉆到事故發(fā)生共18個(gè)半小時(shí)內(nèi)，起鉆120柱，灌漿38次，川探12隊(duì)針對(duì)羅家16H井高含硫天然氣井的特點(diǎn)規(guī)定每起3柱灌滿(mǎn)漿一次，但38次灌漿中有9次超過(guò)了3柱才灌，最長(zhǎng)的一次是連起9柱才進(jìn)行灌漿操作。這一嚴(yán)重違章造成液面下降38m，按1.43g/cm3密度計(jì)算，液柱壓力下降0.39MPa。三事故原因分析1.溢流發(fā)生的直接原因

(3)其它造成井下液柱壓力下降的因素。

16H的地層壓力系數(shù)是按鄰井羅家2H井實(shí)測(cè)預(yù)報(bào)的，為1.28g/cm3，在設(shè)計(jì)鉆井液密度時(shí)，附加0.15g/cm3，使用鉆井液密度1.43g/cm3是符合規(guī)范的，但對(duì)本井產(chǎn)層發(fā)育、水平段長(zhǎng)等特殊情況，附加量是否足夠，值得探討。羅家2H井是用1.48-１.49g/cm3密度的鉆井液鉆開(kāi)氣層的，也沒(méi)有發(fā)生漏失，16H若使用1.45g/cm3密度的鉆井液可能情況會(huì)好得多（鉆井工程設(shè)計(jì)，鉆井液密度為1.37g/cm3-1.45g/cm3）。

三事故原因分析1.溢流發(fā)生的直接原因

(3)其它造成井下液柱壓力下降的因素。

起鉆的抽汲作用所產(chǎn)生的負(fù)壓是始終存在的，尤其是16H井使用了PDC鉆頭，與井壁的間隙通道較牙輪鉆頭小，若有一點(diǎn)泥包，起鉆時(shí)極易造成“拔活塞”，將地層流體抽出來(lái)。加上水平段是產(chǎn)層，已鉆開(kāi)的424m產(chǎn)層裸露，為抽吸提供了長(zhǎng)距離的條件，造成了溢流的一個(gè)因素。在沒(méi)有循環(huán)的情況下，井內(nèi)氣體由于與鉆井液密度差會(huì)自然的滑移上竄。其中靜止時(shí)間越長(zhǎng)，上竄速度越快，造成井底壓降越大。23日12時(shí)，因頂驅(qū)滑軌偏移問(wèn)題停止起鉆，中途用了4小時(shí)20分鐘時(shí)間進(jìn)行檢修，結(jié)束后沒(méi)有下鉆進(jìn)行泥漿充分循環(huán)即繼續(xù)起鉆作業(yè)，而處理后如果接著下鉆通井循環(huán)再起鉆情況會(huì)好得多。鉆探專(zhuān)家從技術(shù)角度分析說(shuō)，只要保證鉆井液柱的壓力大于井底壓力，井噴就不會(huì)發(fā)生。以上原因所產(chǎn)生的壓力降疊加在一起，導(dǎo)致井底壓力低于地層壓力。地層流體嚴(yán)重侵入井內(nèi)，造成了井的溢流。三事故原因分析1.溢流發(fā)生的直接原因

（4）溢流未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)報(bào)告。按川東鉆井公司的規(guī)定，溢流1m3報(bào)告、2m3發(fā)警報(bào)、3m3關(guān)井。地質(zhì)錄井的報(bào)告是21時(shí)51分起鉆至195.31m，發(fā)現(xiàn)溢流1.1m3，當(dāng)報(bào)告鉆臺(tái)時(shí)，實(shí)際已發(fā)生了井噴，從“起下鉆實(shí)時(shí)報(bào)告”表上記錄21時(shí)42分開(kāi)始灌不進(jìn)泥漿，即溢流開(kāi)始，到21時(shí)57分泥漿池增量超過(guò)10m3，顯示井噴發(fā)生。溢流沒(méi)有被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，失去了搶接回壓閥的時(shí)機(jī)。三事故原因分析1.溢流發(fā)生的直接原因

井噴是地層流體無(wú)控制地涌入井筒并噴出地面的現(xiàn)象。它有一個(gè)發(fā)展過(guò)程，即井侵→溢流→井涌→井噴→井噴失控。每一個(gè)階段的初始都有預(yù)兆顯示，早發(fā)現(xiàn)并及時(shí)正確處理就不會(huì)向下一階段發(fā)展。本次事故是起鉆過(guò)程中發(fā)生的，起鉆過(guò)程的溢流顯示主要是灌泥漿困難，這一現(xiàn)象表示地層流體已經(jīng)進(jìn)入井筒，溢流已經(jīng)開(kāi)始，此時(shí)若立即進(jìn)行處理，就不會(huì)向井涌和井噴階段發(fā)展。而本井已溢出1.1m3才報(bào)告，錄井人員走出錄井房經(jīng)過(guò)泥漿槽，還未上到鉆臺(tái)，井噴即發(fā)生了。1.1m3高壓天然氣進(jìn)了井筒，占據(jù)環(huán)空45.83m的高度，沒(méi)有膨脹的壓力已降低了0.66MPa，地質(zhì)錄井人員從發(fā)現(xiàn)溢出1.1m3到井噴只有6分鐘時(shí)間。所以起下鉆的溢流預(yù)報(bào)不能按鉆進(jìn)工況的標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)當(dāng)從發(fā)現(xiàn)溢流開(kāi)始，立即報(bào)告，立即處理。三事故原因分析

2.井噴的分析主要原因如下：

12月21日下鉆的鉆具組合中，有關(guān)人員卸掉鉆柱上的回壓閥，嚴(yán)重違犯了“羅家16H井鉆開(kāi)油氣層現(xiàn)場(chǎng)辦公要求”的明文規(guī)定，這是導(dǎo)致井噴失控的直接原因。四井噴失控原因分析井噴失控是鉆井過(guò)程中最?lèi)盒缘氖鹿?。是指井噴發(fā)生后，無(wú)法用常規(guī)方法控制井口而出現(xiàn)敞噴的現(xiàn)象?！?2.23”特大井噴事故，由于沒(méi)及時(shí)發(fā)現(xiàn)溢流，報(bào)告不及時(shí)，失去了搶接回壓閥和頂驅(qū)的有利時(shí)機(jī)。關(guān)放噴器后雖然能控制環(huán)空，但沒(méi)能控制鉆桿水眼的井噴。關(guān)了全封閉只能夾扁鉆桿，高壓的天然氣還會(huì)從夾扁的鉆桿內(nèi)噴出，未能控制井噴而造成失控。四井噴失控原因分析

1.鉆具組合未裝回壓閥若裝有加壓閥，井噴時(shí)井內(nèi)流體就不會(huì)從鉆桿內(nèi)噴出，這樣就能打開(kāi)節(jié)流閥，關(guān)閉放噴器，正常實(shí)施井控作業(yè)。檢查發(fā)現(xiàn)，上一趟鉆是帶回壓閥的，這一趟鉆的回壓閥已下井，又被有關(guān)人員卸下了。原因說(shuō)是上趟鉆用的是本身需要回壓閥的SperrySun儀器，而這趟鉆是用QDT儀器，不需要安裝回壓閥。井隊(duì)沒(méi)有堅(jiān)持執(zhí)行2003年9月28日“羅家16H井鉆開(kāi)油氣層現(xiàn)場(chǎng)辦公要求”的第一條“從鉆開(kāi)油氣層前到完鉆作業(yè)結(jié)束必須始終在鉆具上安裝內(nèi)放噴工具（包括鉆具回壓閥和方鉆桿上下旋塞）”的決定。四川石油管理局企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（Q/CT097-1998）中9.5.12條也規(guī)定：“氣層鉆進(jìn)中鉆柱必須裝上鉆具回壓閥”。這一嚴(yán)重違章，是造成井噴失控的直接原因。四井噴失控原因分析

2.防噴器組中裝有全封閉閘板芯子，沒(méi)有剪切閘板芯子若裝有剪切閘板，關(guān)井時(shí)，可將鉆桿剪斷，實(shí)現(xiàn)井眼全部關(guān)閉。這是值得思考的一個(gè)重要問(wèn)題。五事故擴(kuò)大的原因分析

有關(guān)決策人員接到現(xiàn)場(chǎng)人員關(guān)于羅家16H井井噴失控的報(bào)告后，未能及時(shí)決定并采取放噴管線點(diǎn)火措施，以致大量含有高濃度硫化氫的天然氣噴出并迅速擴(kuò)散彌漫，造成事故擴(kuò)大和惡化，導(dǎo)致了大量人員中毒傷亡。由于硫化氫燃燒后產(chǎn)生低毒性的二氧化硫，因此點(diǎn)燃硫化氫氣體是制止有毒氣體大范圍擴(kuò)散，減少毒氣危害行之有效的措施。

SY/T6426－1999《鉆井井控技術(shù)規(guī)程》中8.5條規(guī)定：“必須放噴時(shí)，放出的天然氣要燒掉，防止天然氣與空氣混合比達(dá)到5％～15％的爆炸極限”；SY/T5087－2003《含硫油氣井安全鉆井推薦作法》附錄Ａ1.1條提出：“硫化氫與空氣混合，濃度達(dá)4.3%～46%時(shí)，就形成一種爆炸混合物”；四川石油管理局、西南油氣田分公司《鉆井井控規(guī)定實(shí)施細(xì)則》中6.2.7規(guī)定“鉆井隊(duì)在現(xiàn)場(chǎng)條件下不能實(shí)施井控作業(yè)而決定放噴時(shí)，放出的天然氣應(yīng)燒掉。”這些標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范與規(guī)定都從不同角度，明確闡述并強(qiáng)調(diào)了含硫天然氣井井噴后放噴點(diǎn)燃的必要性。五事故擴(kuò)大的原因分析羅家16H井井噴失控后，存在四條放噴管線放噴的可能性。此時(shí)若立即組織放噴，同時(shí)在放噴口點(diǎn)燃，損失將會(huì)是最小的。井噴失控后，隊(duì)長(zhǎng)曾組織通過(guò)壓井管線向井內(nèi)注重泥漿，至23時(shí)20分才停泵，這可知從井噴失控到停泵至少有1小時(shí)17分鐘的時(shí)間。說(shuō)明當(dāng)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)天然氣濃度尚未達(dá)到爆炸極限，也未形成爆炸混合物。組織放噴點(diǎn)火不僅有充足的時(shí)間，而且此時(shí)間內(nèi)點(diǎn)火也不會(huì)危及井場(chǎng)的安全。當(dāng)井噴在失控后，井隊(duì)還向上級(jí)及領(lǐng)導(dǎo)報(bào)告并請(qǐng)示是否點(diǎn)火，然而卻沒(méi)有得到上級(jí)及領(lǐng)導(dǎo)的明確指示，直到24日下午4時(shí)才將放噴管線的天然氣點(diǎn)燃。此時(shí)，高于正常值6000倍的硫化氫毒氣已迅速擴(kuò)散漫延了將近18個(gè)小時(shí)，從而造成了群死群傷的嚴(yán)重后果。六沉痛的教訓(xùn)“12.23”井噴特大事故，從現(xiàn)場(chǎng)勘察看到的井場(chǎng)情況，以及當(dāng)月27日上午只用了兩個(gè)多小時(shí)就壓井成功來(lái)看，當(dāng)時(shí)若能當(dāng)機(jī)立斷，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和財(cái)產(chǎn)損失并不會(huì)十分嚴(yán)重。然而，這起在石油鉆探史上史無(wú)前例、完全可以避免的悲劇還是發(fā)生了，我們從中應(yīng)吸取的教訓(xùn)十分沉痛。承鉆這口井的井隊(duì)是川鉆12隊(duì)，在事故前是管理局一個(gè)金牌鉆井隊(duì)，設(shè)備又是新的EJ70LC鉆機(jī)。為什么會(huì)發(fā)生如此重大事故呢？調(diào)查中暴露出來(lái)的一些問(wèn)題，使我們感到很驚訝。鉆這么一口高含硫化氫的井