充氣鉆井培訓(xùn)教材

1、充氣欠平衡鉆井培訓(xùn)教材大慶石油管理局鉆探集團(tuán)2005年6月目 錄第一部分 欠平衡鉆井綜述1第二部分 充氣欠平衡地面設(shè)備3第三部分 充氣欠平衡鉆井工藝10第四部分 欠平衡鉆井HSE管理22第一部分 欠平衡鉆井綜述1 充氣鉆井和欠平衡鉆井的定義所謂的欠平衡鉆井是在有意使鉆井液循環(huán)體系井底壓力低于所鉆地層孔隙壓力的狀態(tài)下鉆井。充氣鉆井（Gasified Liquid Drilling）：充氣鉆井是指鉆井時(shí)將一定量的可壓縮氣體通過充氣設(shè)備注入到液相鉆井液中作為循環(huán)介質(zhì)的工藝。常用注入氣體主要是空氣和氮?dú)?，此外還有二氧化碳、天然氣、柴油機(jī)尾氣等，但使用的較少。充氣鉆井和液體流體鉆井的不同在于氣液兩相流，

2、它的混合流體實(shí)際密度在不同井深不同。2 欠平衡鉆井的優(yōu)點(diǎn)及不足2.1 欠平衡鉆井優(yōu)點(diǎn)欠平衡鉆井技術(shù)之所以受到各國(guó)的重視，關(guān)鍵在于：1） 明顯減少對(duì)產(chǎn)層的損害，有效保護(hù)油氣層，從而提高油氣井的產(chǎn)量。2） 有利于及時(shí)發(fā)現(xiàn)低壓低滲油氣層，為勘探開發(fā)整體方案設(shè)計(jì)提供準(zhǔn)確依據(jù)。3） 大幅度提高機(jī)械鉆速，延長(zhǎng)鉆頭使用壽命，從而縮短鉆井周期，減少作業(yè)及相關(guān)費(fèi)用。4） 有效地控制漏失，并減少和避免壓差卡鉆等井下復(fù)雜情況的發(fā)生。5） 減少或免去油層改造等作業(yè)措施及昂貴的費(fèi)用。2.2 欠平衡鉆井存在的不足欠平衡鉆井有優(yōu)點(diǎn)，但也存在不足，一是鉆井成本高（鉆井設(shè)備多，鉆井液費(fèi)用高）；二是不安全因素多（井噴、井塌）；三

3、是有污染更大的機(jī)遇（因儲(chǔ)層無泥餅，壓井難于掌握）。3 欠平衡鉆井必備條件3.1 有準(zhǔn)確的地層壓力欠平衡鉆井必須首先準(zhǔn)確掌握所鉆地層的三個(gè)（破裂、孔隙、坍塌）地層壓力系數(shù)，只有準(zhǔn)確地掌握地層壓力系數(shù)，特別是地層孔隙壓力，才能有效確定井身結(jié)構(gòu)、鉆井液密度、欠壓值及所采用的井口裝置及鉆井施工措施。否則，就很容易造成欠平衡鉆井達(dá)不到預(yù)期目的。3.2 有井壁穩(wěn)定的井或井段、有合適的儲(chǔ)層根據(jù)世界上鉆欠平衡井所取得的經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為:實(shí)施欠平衡井段以上地層是穩(wěn)定的，或?qū)Σ环€(wěn)定井段下入技術(shù)套管加以封隔。同時(shí)要掌握欠平衡鉆井的層位的物化性能，判定是否可進(jìn)行欠平衡鉆井。一般認(rèn)為，欠平衡鉆井所選的巖層有火成巖地層，不易破碎

4、的灰?guī)r地層，固結(jié)良好的結(jié)晶砂巖和碳酸巖，高滲、膠結(jié)較好的砂巖，微裂縫地層（裂縫開度大于100m），對(duì)水基鉆井液敏感的材料含量過高的地層（氣鉆）等。3.3 相應(yīng)的裝備，如鉆機(jī)、井口裝置、鉆井液控制與處理系統(tǒng)、點(diǎn)火裝置等。3.4 有相應(yīng)的監(jiān)測(cè)儀器、儀表配備了地質(zhì)錄井儀、套壓表、立管壓力表、RST環(huán)空壓力測(cè)試儀等儀器儀表。3.5 有一套安全操作規(guī)程和因地制宜的施工措施制定了行之有效的工藝技術(shù)措施、應(yīng)急措施、井控操作規(guī)程等。3.6 有訓(xùn)練有素的技術(shù)人員、熟練的操作人員。4 欠平衡鉆井方式欠平衡鉆井的分類也是根據(jù)所用鉆井液的不同將其分為兩類，即：流鉆欠平衡鉆井和人工誘導(dǎo)欠平衡鉆井。流鉆是指在普通密度鉆井

5、液的條件下，由于地層壓力較高而達(dá)到欠平衡條件。人工誘導(dǎo)是由于地層壓力太低，只有在鉆井液中人為地加入某種降密度劑（如注入氮?dú)?、空氣、泡沫等）或直接用氮?dú)猓諝庾鳛殂@井液方能達(dá)到欠平衡條件，升深2-17井采用水基鉆井液充氮?dú)?。目前欠平衡鉆井所用的鉆井液有：泥漿、鹽水（或清水）、油基泥漿、充氣泥漿、泡沫、霧化泥漿、空氣或其它氣體（天然氣、氮?dú)猓┑葞追N體系，升深2-17采用充氣泥漿。下面表為Signa工程公司提供的地層壓力系數(shù)與優(yōu)化鉆井液類型關(guān)系表。地層壓力系數(shù)優(yōu)化鉆井液類型00.02gas/air 0.020.07mist0.070.6foam0.600.9充氣泥漿0.91.02油或油基泥漿1.01

6、.3水1.3以上泥漿5 欠平衡鉆井發(fā)展方向（1） 90年代欠平衡鉆井還不能說成是完全欠平衡鉆井，因?yàn)樵谄鹣裸@和完井等作業(yè)中都需要有短時(shí)間的壓井過程，未來的發(fā)展方向必須是不壓井起下鉆和完井施工，美國(guó)和加拿大已用撓曲管鉆機(jī)實(shí)現(xiàn)了不壓井起下鉆和裸眼完井。升深2-17井采用的是鉆進(jìn)過程中欠平衡，起下鉆和完井還要壓井。（2） 隨鉆監(jiān)測(cè)技術(shù)將得到重視。當(dāng)前井底負(fù)壓值由地面計(jì)算得出，這是不十分準(zhǔn)確的，未來井底負(fù)壓值是由井下傳感器或井底壓力計(jì)組成的隨鉆監(jiān)測(cè)系統(tǒng)給出，以得到井下準(zhǔn)確的井底負(fù)壓值，升深2-17井采用壓力測(cè)試接頭測(cè)量后存儲(chǔ)，起鉆后回放來獲取井下壓力數(shù)據(jù)。第二部分 充氣欠平衡地面設(shè)備1 充氣欠平衡鉆井

7、特殊專用設(shè)備 根據(jù)欠平衡鉆井工藝的要求，為了滿足大慶油田欠平衡鉆井的需要，整套欠平衡鉆井采用的配套設(shè)備包括十大部分：l 旋轉(zhuǎn)防噴器系統(tǒng)A、控制系統(tǒng)B、旋轉(zhuǎn)防噴器C、操作臺(tái)l 節(jié)流控制系統(tǒng)A、節(jié)流管匯B、液動(dòng)節(jié)流閥控制臺(tái)C、立壓、套壓和泵沖傳感器及連接控制線等附件l 液氣分離器l 油水分離系統(tǒng)A、撇油罐B、過渡罐（錐型罐）C、儲(chǔ)油罐D(zhuǎn)、三臺(tái)立式砂泵E、振動(dòng)篩l 安全報(bào)警系統(tǒng)A、可燃?xì)怏w報(bào)警儀2臺(tái)B、二氧化碳、硫化氫報(bào)警儀各一臺(tái)C、各報(bào)警儀的探頭、支架和護(hù)罩D、各報(bào)警儀的信號(hào)線l 點(diǎn)火燃燒裝置A、點(diǎn)火器B、點(diǎn)火器的電纜、信號(hào)線、配電箱和控制箱C、防回火閥l 配電、照明系統(tǒng)A、配電柜B、連接各設(shè)備的

8、配套電纜C、與欠平衡設(shè)備配套的防爆燈l 地面連接管匯A、節(jié)流管匯到液氣分離器的連接管線B、液氣分離器到振動(dòng)篩的連接管線C、液氣分離器到燃燒管線的連接管線D、液氣分離器的排砂三通及管線E、立式砂泵到井隊(duì)振動(dòng)篩的連接管線F、燃燒管線l 井下工具A、箭型止回閥3只l 其它輔助設(shè)備A、2臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)B、1臺(tái)離心風(fēng)機(jī)C、各風(fēng)機(jī)的支架及底座D、液氣分離器底座E、空壓機(jī)一臺(tái)F、供氣管線及附件G、防毒面具和對(duì)講機(jī)等H、中心控制室l 氣體注入設(shè)備A、空氣壓縮機(jī)B、氮?dú)夥蛛x裝置C、氮?dú)庠鰤簷C(jī)D、注入管線2 欠平衡鉆井專用設(shè)備工作原理 在欠平衡鉆井中，人為地控制鉆井液密度使井內(nèi)靜液柱壓力小于地層壓力，導(dǎo)致地層流體不斷

9、流入井內(nèi),從而使井眼環(huán)空始終保持一定的壓力。旋轉(zhuǎn)防噴器能夠在欠平衡鉆進(jìn)過程中密封住鉆桿與井口裝置的環(huán)空。流出的流體是氣、液、固、油四相混合物，這種混合物通過節(jié)流管匯的壓力控制，進(jìn)入液氣分離器，把氣體分離出來通過燃燒管線送到點(diǎn)火裝置燒掉，液體送到油水分離系統(tǒng)經(jīng)過簡(jiǎn)單的固控處理分離出固相，然后進(jìn)入撇油罐將原油分離出來再進(jìn)入過渡罐進(jìn)一步進(jìn)行油水分離，最后將分離后的鉆井液通過立式砂泵輸送回井隊(duì)的固控系統(tǒng)重新利用，分離出的原油進(jìn)入儲(chǔ)油罐儲(chǔ)存起來。其中通過節(jié)流管匯的控制作用不但使流體有控制地流出，關(guān)鍵時(shí)刻實(shí)現(xiàn)軟關(guān)井，更主要的是將套壓控制在一定的預(yù)定壓力范圍內(nèi)，使井底始終保持一定的負(fù)壓值，從而實(shí)現(xiàn)安全可靠地

10、鉆井。 另外通過集中安裝到中心控制室的地質(zhì)錄井儀終端、控制各設(shè)備的儀器儀表和控制按鈕以及天然氣報(bào)警儀、二氧化碳報(bào)警儀或硫化氫報(bào)警儀等安全報(bào)警設(shè)備等反饋回來的信息可及時(shí)分析，及時(shí)預(yù)測(cè)，以便作出正確的判斷，采取相應(yīng)的措施。通過這些儀器儀表可隨時(shí)監(jiān)測(cè)到鉆速、鉆壓、扭矩、立壓、套壓、泥漿進(jìn)出口密度、泥漿罐液面變化和全烴含量等重要的欠平衡鉆井參數(shù)，如當(dāng)鉆速突然增加，套壓升高，泥漿出口密度降低，全烴含量升高可判斷井底欠壓值的變化。當(dāng)欠平衡鉆井設(shè)備附近天然氣、二氧化碳或硫化氫達(dá)到一定濃度，報(bào)警儀會(huì)自動(dòng)報(bào)警，可立即啟動(dòng)風(fēng)機(jī)將聚集的氣體吹散或發(fā)出逃生警報(bào)，確保井場(chǎng)的安全。欠平衡鉆井主要設(shè)備的具體工作原理如下：（

11、1） 旋轉(zhuǎn)防噴器旋轉(zhuǎn)防噴器的主要作用是在整個(gè)鉆井過程中始終密封鉆具與井口裝置的環(huán)隙，通過控制系統(tǒng)使旋轉(zhuǎn)防噴器處于關(guān)閉狀態(tài)，球型膠芯收縮，封住了鉆柱與井口裝置的環(huán)隙，使鉆井液不能從井口環(huán)隙噴出，能按預(yù)定的出口有序流出。（2）節(jié)流管匯 欠平衡鉆井用節(jié)流管匯在結(jié)構(gòu)上與常規(guī)節(jié)流管匯相似，但在功用上卻存在較大差別。其主要用途是通過調(diào)節(jié)液動(dòng)節(jié)流閥和手動(dòng)節(jié)流閥的開關(guān)度的大小來保證立壓不變、防止套壓過大，同時(shí)排放鉆井液，以滿足欠平衡鉆井工藝的要求。（3）液氣分離器液氣分離器在欠平衡鉆井中起到了把氣液混合物分離開的作用。當(dāng)液氣混合物通過節(jié)流管匯的壓力調(diào)節(jié)后，進(jìn)入液氣分離器，利用重力沉降法，經(jīng)內(nèi)部隔板的分離作用，

12、實(shí)現(xiàn)液氣分離，氣體被送到點(diǎn)火燃燒裝置燒掉，而液體被送到油水分離系統(tǒng)進(jìn)一步地分離。（4）油水分離系統(tǒng) 從液氣分離器出來的鉆井液經(jīng)振動(dòng)篩進(jìn)入撇油罐，當(dāng)液面達(dá)到一定高度，較純凈的泥漿自動(dòng)進(jìn)入過渡罐，上部的浮油流入儲(chǔ)油罐，進(jìn)入過渡罐的鉆井液再經(jīng)一次分離，純凈泥漿用立式砂泵送回井隊(duì)原固控系統(tǒng)重新利用。（5）點(diǎn)火系統(tǒng) 點(diǎn)火系統(tǒng)通過配備的電子點(diǎn)火器，220V電壓經(jīng)過變壓轉(zhuǎn)換成110V電壓，輸送到點(diǎn)火器上，點(diǎn)火器輸出2500V瞬間高壓電到燃燒裝置，每12秒鐘打一次火，把液氣分離器分離出來的可燃?xì)怏w燒掉，保證井場(chǎng)的安全。（6）安全報(bào)警控制系統(tǒng) 當(dāng)從鉆井液中散發(fā)出來的天然氣、硫化氫、二氧化碳?xì)怏w達(dá)到一定值，報(bào)警儀

13、會(huì)立即報(bào)警，工作人員立即啟動(dòng)通風(fēng)機(jī)驅(qū)散聚集的氣體，或發(fā)出警報(bào)使人員撤離，確保安全。（7）制氮注氮設(shè)備中空纖維膜分離制氮的膜組是一個(gè)圓筒狀的高分子材料制成的中空纖維膜束，每束象列管式換熱器包含上百萬根中空纖維，以提供最大限度的分離面積，每根纖維直徑約幾十微米，就象人的頭發(fā)絲一樣細(xì)，壓縮空氣由纖維束的一端進(jìn)入，氣體分子在壓力作用下，首先在膜的高壓側(cè)接觸，然后是吸附、溶解、擴(kuò)散、脫溶、逸出。每種氣體都含有不同的滲透速率。氧、二氧化碳、水蒸汽等滲透速率“快”，由高壓內(nèi)側(cè)纖維壁向低壓外側(cè)滲出，由膜組件一側(cè)的開口排出；滲透速率小的“慢氣”氮?dú)獗桓患诟邏簝?nèi)側(cè)，由膜組件的另一端排出，從而實(shí)現(xiàn)了氧氮的分離。3

14、 充氣欠平衡設(shè)備的安裝 （1）旋轉(zhuǎn)防噴器:使用135/8²法蘭栽絲螺栓與下端環(huán)形防噴器連接，法蘭密封鋼圈為BX160，其旁側(cè)有兩個(gè)接口,一個(gè)接緩沖瓶,一個(gè)接井筒壓力傳感器。井筒壓力傳感器與旋轉(zhuǎn)防噴器以法蘭連接，密封鋼圈型號(hào)為BX151。(2)節(jié)流管匯:有一個(gè)進(jìn)口兩個(gè)出口，一個(gè)出口為放噴管線，一個(gè)出口為循環(huán)管線，進(jìn)出口管線為5²鉆桿，接口采用法蘭連接。節(jié)流管匯五通上部有兩個(gè)壓力輸出端，一個(gè)是壓力表，一個(gè)是壓力傳感器，通過信號(hào)線接到節(jié)流閥控制臺(tái)上。節(jié)流管匯的一個(gè)旁通主控閥是從美國(guó)引進(jìn)的液動(dòng)節(jié)流閥，動(dòng)作靈敏、可靠性高、并抗沖蝕，液動(dòng)節(jié)流閥與控制臺(tái)通過打開、關(guān)閉各一條液壓管線相連接

15、。（3） 液動(dòng)節(jié)流閥控制臺(tái):在該處共外接7條線。1)能源輸入端，為一氣泵管線，連接在1MPa、1.6L/min的空氣壓縮機(jī)上（或外接在井隊(duì)氣壓管線上）；2)液動(dòng)節(jié)流閥的打開和關(guān)閉液壓管線；3)套壓傳感器信號(hào)線；4)立管壓力傳感器信號(hào)線，傳感器接在立管供泥漿管線的出口端；5)泥漿泵沖程數(shù)傳感器信號(hào)線兩條，分別接在兩個(gè)泵上。(4)液氣分離器:一個(gè)進(jìn)口兩個(gè)出口，一個(gè)是氣體出口、一個(gè)是泥漿出口，全部為法蘭連接。進(jìn)口尺寸為5²，出口尺寸為8²。泥漿出口為U型管，在U型管的底部分出一個(gè)三通，可以放砂、放壓、放泥漿。(5) 油水分離系統(tǒng):安裝兩臺(tái)直線振動(dòng)篩，在振動(dòng)篩的尾部焊了一個(gè)小的泥漿

16、槽，接收從U型管出來的泥漿。出口端是從三個(gè)砂泵的出口焊接出一個(gè)6²管，匯總到一個(gè)6²管上，該管線的另一端通向井隊(duì)的振動(dòng)篩。（6)安全報(bào)警系統(tǒng):有一個(gè)可燃?xì)怏w報(bào)警儀和一個(gè)硫化氫、二氧化碳報(bào)警儀探頭安放在欠平衡鉆井專用振動(dòng)篩附近；另一個(gè)可燃?xì)怏w報(bào)警儀安放在井隊(duì)振動(dòng)篩附近，報(bào)警儀主機(jī)安放到中心控制室。（7）風(fēng)機(jī):三臺(tái)，其中兩個(gè)對(duì)準(zhǔn)油水分離系統(tǒng)吹風(fēng)，第三臺(tái)對(duì)準(zhǔn)井隊(duì)振動(dòng)篩吹風(fēng)。（8）點(diǎn)火燃燒系統(tǒng):從中心控制室將220V電壓經(jīng)變壓器轉(zhuǎn)換成110V的電壓，通過電線輸送到點(diǎn)火器，點(diǎn)火器輸出三條線，一條火線、一條地線和一條熱電耦線，這三條線都接到燃燒裝置上。（9）中心控制室:室內(nèi)安裝有配電柜

17、、司鉆控制盤、液動(dòng)節(jié)流閥控制臺(tái)、可燃?xì)怏w報(bào)警儀主機(jī)、硫化氫-二氧化碳報(bào)警儀主機(jī)、點(diǎn)火器變壓器和控制開關(guān)、報(bào)警電笛、錄井終端和錄取數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)等設(shè)備，與外部連接的電纜線大小二十余條。（10）氮?dú)庠O(shè)備氮?dú)庠O(shè)備提供27/8²油管接口扣，通過注入管線連接到立管。4 充氣欠平衡鉆井設(shè)備的操作（1） 旋轉(zhuǎn)防噴器 不同型號(hào)的旋轉(zhuǎn)防噴器有所不同，升深2-17井租用大港油田威廉姆斯旋轉(zhuǎn)控制頭，正常鉆進(jìn)和接單根時(shí)，不需要額外的操作。（2）氮?dú)庠O(shè)備 氮?dú)庠O(shè)備租用遼河油田，由所有方負(fù)責(zé)操作和維護(hù)。升深2-17井制氮注氮設(shè)備2臺(tái)，型號(hào)分別為NPU 800/25 DF和NPU 900/25 DF。（3）遠(yuǎn)程控制節(jié)

18、流閥系統(tǒng)操作控制臺(tái)遙控每一個(gè)節(jié)流閥和監(jiān)測(cè)以下數(shù)據(jù)l 鉆桿壓力l 節(jié)流管匯壓力l 泵沖數(shù)l 蓄能器壓力l 鉆機(jī)氣動(dòng)壓力l 節(jié)流閥操作速度 節(jié)流閥電子位置顯示器系統(tǒng)包括一個(gè)電子電位計(jì)被罩在一個(gè)不銹鋼中，不銹鋼管安放在一個(gè)不銹鋼罩內(nèi)。該裝置能在罩內(nèi)調(diào)整位置，使傳感器處于適當(dāng)位置。整個(gè)裝置連同不銹鋼罩安裝在控制臺(tái)上。電子圖表的變化可表示節(jié)流閥從開到關(guān)（0100%）的具體位置。 控制臺(tái)安放在鉆臺(tái)上，遙控一個(gè)或兩個(gè)液動(dòng)節(jié)流閥?？刂婆_(tái)有一個(gè)基礎(chǔ)的動(dòng)力源（氣源）和一個(gè)交流電源（預(yù)充蓄能器瓶）。氣源最低壓力用來操縱氣/油泵，而氣/油泵可提供液力源來驅(qū)動(dòng)節(jié)流閥。在控制臺(tái)上的鉆機(jī)氣壓表使操作者監(jiān)督供氣情況。 從油泵

19、出來的油儲(chǔ)存到控制臺(tái)里面的一個(gè)蓄能器鋼瓶?jī)?nèi)備用。蓄能器鋼瓶還具有緩沖作用，防止活塞由于泵脈沖產(chǎn)生沖擊波動(dòng)。蓄能器容納充足的液體來操作閥，以防備鉆機(jī)氣源的短暫故障。 控制臺(tái)給氣/油泵配備了手動(dòng)泵，當(dāng)鉆機(jī)氣源出故障，壓力降到低于1200psi（8MPa）時(shí)，用手動(dòng)泵向蓄能器鋼瓶?jī)?nèi)供應(yīng)液體，保持蓄能器壓力，直到鉆機(jī)氣源正常工作。 控制盤安裝了兩個(gè)電子圖表顯示器，該裝置的動(dòng)力由7v蓄電池組供給。電池組被封在一個(gè)頂部露在外面的接線盒內(nèi)。泥漿泵每分鐘泵沖數(shù)及總的泵沖數(shù)的顯示表由一塊5年鋰電池驅(qū)動(dòng)。鋰電池也裝在一個(gè)盒子內(nèi)。泵沖數(shù)由安裝在泥漿泵上的傳感器負(fù)責(zé)傳遞。控制臺(tái)內(nèi)的零部件很容易維修，所有的管件都是不銹

20、鋼的?？刂婆_(tái)上的液壓管線兩端都為快速接頭，公頭和母頭也已選好，不能互換，避免錯(cuò)接的發(fā)生。(4)液氣分離器的操作鉆井液從進(jìn)口進(jìn)入分離器，經(jīng)過內(nèi)部擱板的撞擊，使氣體從頂部排除去?？紤]到氣體的膨脹性，所以進(jìn)口為6²，出口為8²。鉆井液和原油的混合物從下部排出，經(jīng)U型管進(jìn)入到油水分離器。如果只有氣沒有油，則U型管可直接通入井隊(duì)的振動(dòng)篩。在液氣分離器正常工作時(shí)，要時(shí)刻注意其上面的壓力表，壓力不許超過125psi(0.84MPa)，如果達(dá)到125psi(0.84MPa)，應(yīng)立即關(guān)小節(jié)流閥，限制排量。當(dāng)進(jìn)口排量不變，出液量減小，壓力升高時(shí)，要停止鉆進(jìn)，關(guān)閉節(jié)流閥出口處的閘板閥，從分離器下

21、面的三通處清理沉砂和巖屑。(5)油水分離器的操作從U型管出來的鉆井液和原油的混合物經(jīng)振動(dòng)篩進(jìn)行初步過濾，流經(jīng)撇油罐，將原油撇出去，進(jìn)入撇油罐。如果油量過大，撇油罐盛不下，或用車?yán)?，或在撇油罐旁挖一個(gè)儲(chǔ)油池，將油放進(jìn)儲(chǔ)油池內(nèi)。從撇油罐出來的液體進(jìn)入到過渡罐繼續(xù)撇油，剩下的鉆井液由砂泵供回到井隊(duì)固控系統(tǒng)。在鉆進(jìn)過程中，要定期測(cè)量撇油罐內(nèi)的沉砂高度，如果沉砂過多影響正常工作，要停鉆，關(guān)閉節(jié)流管匯進(jìn)口處的閘板閥，放掉撇油罐內(nèi)的液體，打開罐體的排砂口排砂。當(dāng)沉砂不多時(shí)，不停鉆，直接用砂泵將鉆井液和原油的混合物打到過渡罐。在該環(huán)節(jié)中，如果從井內(nèi)排出的液體量較大，振動(dòng)篩的接受能力不夠時(shí)，要換目數(shù)較小的篩網(wǎng)

22、。選擇范圍為2080目。(6)可燃?xì)怏w、有害氣體的處理系統(tǒng)該系統(tǒng)包括天然氣報(bào)警儀、二氧化碳報(bào)警儀、硫化氫報(bào)警儀和吹風(fēng)機(jī)。三種儀器預(yù)先調(diào)定好氣體含量的測(cè)定指標(biāo)，當(dāng)可燃?xì)怏w、有害氣體進(jìn)入井場(chǎng)并達(dá)到含量指標(biāo)時(shí)，報(bào)警儀進(jìn)行報(bào)警，現(xiàn)場(chǎng)管理人員馬上啟動(dòng)吹風(fēng)機(jī)，將這些氣體吹走，保證井場(chǎng)安全。(7)箭形止回閥適用于欠平衡鉆井，防止鉆井液從鉆柱內(nèi)倒返。當(dāng)井下泥漿柱壓力小于地層壓力，箭型止回閥在壓差作用下及時(shí)關(guān)閉，阻止泥漿倒返。保持鉆井液?jiǎn)蜗蜓h(huán)，并能防止鉆具內(nèi)溢流噴出。結(jié)構(gòu)如圖2-1所示，箭型止回閥兩端有與鉆桿連接的螺紋，它由閥體、閥芯、閥座、O型圈等組成圖2-1箭型止回閥結(jié)構(gòu)示意圖工作原理:正常鉆進(jìn)時(shí)鉆井液自

23、上而下通過鉆桿，這時(shí)箭型閥處于下位即緊靠下頂座。井涌時(shí)，鉆井液壓差將作用于箭型閥的底部，使箭型閥上行緊靠在密封墊上，封閉鉆桿內(nèi)空間。使用這種止回閥，在不影響正常鉆進(jìn)的情況下，可隨時(shí)應(yīng)付井下異常情況，是欠平衡鉆井必備的防噴裝置。 按鉆具設(shè)計(jì)組合的要求，把箭型止回閥連接到鉆柱上即可。使用時(shí)，抬上鉆臺(tái)，應(yīng)輕抬輕放，嚴(yán)禁磕碰。清理上下連接螺紋并涂絲扣油。連接時(shí)先用人工上扣，擰不動(dòng)時(shí)再改用液壓大鉗上緊。第三部分 充氣欠平衡鉆井工藝1 基本概念1.1 地層壓力：地層壓力是地下巖石孔隙內(nèi)流體的壓力，也稱孔隙壓力。正常情況下，地下某一深度的地層壓力等于地層流體作用于該處的靜液柱壓力。這個(gè)壓力就是由某深度以上地

24、層流體靜液柱壓力所形成的。1.2 井底壓力：所有作用在環(huán)形空間的壓力總合，就是井底壓力，這個(gè)壓力隨作業(yè)不同而變化。(1) 靜止?fàn)顟B(tài)，井底壓力=環(huán)形空間靜液柱壓力；(2) 正常循環(huán)時(shí)，井底壓力=環(huán)形空間靜液柱壓力+環(huán)形空間壓力損失；(3) 用旋轉(zhuǎn)防噴器循環(huán)鉆井液時(shí)，井底壓力=環(huán)形空間靜液柱壓力+環(huán)形空間壓力損失+井口回壓；(4) 循環(huán)出氣涌時(shí)，井底壓力=環(huán)形空間靜液柱壓力+環(huán)形空間壓力損失+井口回壓；(5) 起鉆時(shí)，井底壓力=環(huán)形空間靜液柱壓力+抽吸壓力；(6) 下鉆時(shí)，井底壓力=環(huán)形空間靜液柱壓力+激動(dòng)壓力；(7) 空井時(shí)，井底壓力=環(huán)形空間靜液柱壓力；(8) 關(guān)井時(shí)，井底壓力=環(huán)形空間靜液柱

25、壓力+井口回壓+氣侵附加壓力。1.3 壓差：壓差是井底壓力和地層壓力之間的差值。如果井底壓力大于地層壓力，其壓差為正；如果井底壓力小于地層壓力，其值為負(fù)。正壓差通常稱為過平衡，負(fù)壓差稱為欠平衡。1.4 循環(huán)壓力損失：在壓力的推動(dòng)下鉆井液從鉆井泵進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)。經(jīng)地面管匯，沿鉆柱向下，通過鉆頭噴嘴而后沿環(huán)形空間上返，此間十幾兆帕的壓力損失到循環(huán)系統(tǒng)中。這個(gè)壓力損失是由鉆井液循環(huán)及其與所碰到的物體發(fā)生摩擦所引起的,其大小取決于鉆井液密度、粘度、排量和過流面積等。1.5 激動(dòng)壓力和抽吸壓力： 抽吸壓力：抽吸壓力發(fā)生在井內(nèi)起鉆時(shí)，鉆柱下端因上升而空出來的井眼空間，以及鉆井液因粘滯性附于鉆柱上，隨鉆柱上行

26、而空出來的空間將由其上面的鉆井液充填，引起鉆井液向下流動(dòng)。這部分鉆井液在流動(dòng)時(shí)受有流動(dòng)阻力，其結(jié)果是降低有效的井底壓力。鉆頭泥包時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很大的抽吸壓力。 激動(dòng)壓力：激動(dòng)壓力產(chǎn)生于下鉆和下套管時(shí)，因?yàn)殂@頭下行，擠出該處的鉆井液，鉆井液流動(dòng)受到的阻力，便是激動(dòng)壓力，其結(jié)果是增大有效井底壓力。 激動(dòng)壓力和抽吸壓力數(shù)值相等，激動(dòng)壓力是正值，抽吸壓力是負(fù)值，這兩個(gè)壓力受下列因素的影響：（1） 管柱的起下速度；（2） 鉆井液粘度；（3） 鉆井液靜切力；（4） 井眼和管柱之間的環(huán)形空隙；（5） 鉆井液密度；（6） 環(huán)形節(jié)流（鉆頭泥包）。1.6 立管壓力：立管壓力=地面管匯壓耗+鉆柱內(nèi)壓耗+鉆頭噴嘴壓耗+環(huán)

27、空壓耗1.7 靜液壓力的不平衡值：是鉆柱內(nèi)與環(huán)空靜壓力的差值。井下循環(huán)系統(tǒng)被想象成“U”型管，鉆柱與環(huán)空是它的兩條腿。無井涌正常循環(huán)時(shí)，不平衡值為零，因?yàn)檫@兩個(gè)壓力大致相等。然而，在整個(gè)二級(jí)控制中鉆桿壓力可以和環(huán)空壓力相差很大而且對(duì)立管壓力有很大的影響。如果有壓力不平衡值，根據(jù)“U”型管原理，鉆井液將流向靜液壓力低的部分，直到平衡為止。鉆柱內(nèi)的靜液壓力超過環(huán)空靜液壓力時(shí)，泵送鉆井液較省力，相反，泵壓就要高。1.8 回壓：回壓是用來控制井涌的壓力，其由節(jié)流閥產(chǎn)生，有助于控制地層壓力。停止循環(huán)關(guān)井時(shí)，仍可能有一定的回壓作用在環(huán)空或套管內(nèi)，這個(gè)壓力叫做關(guān)井套管壓力。1.9 關(guān)井立管壓力：停泵關(guān)井后，

28、鉆具內(nèi)鉆井液不能平衡地層壓力，需要施加的井口回壓。1.10 關(guān)井套管壓力：停泵關(guān)井后，環(huán)空內(nèi)鉆井液不能平衡地層壓力，需要施加的井口回壓。2 充氣欠平衡工藝流程欠平衡充氣鉆井液從鉆具泵入井內(nèi)，由井眼環(huán)空返到井口，經(jīng)四通-節(jié)流管匯節(jié)流-液氣分離器進(jìn)行液氣分離-分離出的氣體經(jīng)燃燒管線點(diǎn)火燒掉-分離出的液相經(jīng)油水分離器進(jìn)行鉆井液、油及固液分離-液相(欠平衡鉆井液)經(jīng)撇油罐進(jìn)一步分離-分離出的油進(jìn)入儲(chǔ)油罐-鉆井液經(jīng)砂泵抽到常規(guī)固控系統(tǒng)進(jìn)一步固控后再重新被泵入井內(nèi)。3 欠平衡鉆井工藝3.1 井身結(jié)構(gòu)欠平衡鉆井根據(jù)地質(zhì)情況多采用三層或四層套管井身結(jié)構(gòu)，即：3.1.1 四層F660.4mm鉆頭´F5

29、08mm表層套管+F444.5mm鉆頭´F339.7mm技術(shù)套管+F331mm鉆頭´F244.5mm技術(shù)套管+F215.9mm鉆頭´F139.7mm油層套管（或尾管），如：杏深1井。3.1.2 三層F444.5mm鉆頭´F339.7mm表層套管+F331mm鉆頭´F244.5mm技術(shù)套管+F215.9mm鉆頭´F139.7mm油層套管（或尾管），如：宋深101井、衛(wèi)深5井、衛(wèi)深501井和肇深11井，升深2-17井采用三層套管結(jié)構(gòu)。3.2 鉆井參數(shù)充氣鉆井所用鉆頭和鉆進(jìn)參數(shù)與常規(guī)鉆井沒有區(qū)別，可使用常規(guī)的鉆頭和鉆進(jìn)參數(shù)。3.3 充氣鉆井

30、水力參數(shù)設(shè)計(jì)充氣鉆井的需要設(shè)計(jì)液體參數(shù)和氣體參數(shù)，他們還相互影響，液體排量和密度的設(shè)計(jì)原則是盡量小。因?yàn)槿绻后w密度太大，再用充氣降低密度沒有意義，液體排量在能夠攜屑的前提下，也是盡量小，因?yàn)橐后w排量大，為降低密度需要更多的充氣量。考慮到本井是第一口試驗(yàn)井，沒有經(jīng)驗(yàn)，需要在實(shí)踐中摸索，液體參數(shù)盡量選擇和常規(guī)鉆井接近的參數(shù)，排量選擇2530L/s，密度1.061.15g/cm3。氣體參數(shù)的選擇主要是為了實(shí)現(xiàn)欠平衡，因?yàn)樗@為高產(chǎn)氣層，欠壓值過高會(huì)導(dǎo)致地層出氣太多，難以控制，因此欠壓值選擇1MPa左右，在登婁庫(kù)組（2517m-2800m）壓力系數(shù)為1，氣體排量選擇1200m3/h,液體排量選擇25

31、 L/s，泥漿密度1.08，計(jì)算結(jié)果如下（表3-1）：表3-1 登婁庫(kù)組水力參數(shù)設(shè)計(jì)井深(m)管內(nèi)壓力(MPa)管內(nèi)流速(m/s)累計(jì)內(nèi)壓耗(MPa)環(huán)空壓力(MPa)環(huán)空當(dāng)量密度(g/cm3)環(huán)空實(shí)際密度(g/cm3)返速(m/s)巖屑升速(m/s)累計(jì)外壓耗(MPa)流態(tài)欠壓值(MPa)250034.122.835.7223.480.951.021.010.701.29泡狀流1.00260034.892.835.9424.510.961.021.010.701.33泡狀流0.95270035.672.836.1625.550.961.021.010.701.37泡狀流0.89280036.

32、452.836.3826.590.961.021.010.701.41泡狀流0.84表中計(jì)算僅供參考，具體根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況調(diào)整。在營(yíng)城組(2800m3300m)，壓力系數(shù)在1.15之間，選用液體排量30L/s,密度1.15，氣體排量900m3/h,計(jì)算結(jié)果如下（表3-2）表3-2 營(yíng)城組水力參數(shù)設(shè)計(jì)井深(m)管內(nèi)壓力(MPa)管內(nèi)流速(m/s)累計(jì)內(nèi)壓耗(MPa)環(huán)空壓力(MPa)環(huán)空當(dāng)量密度(g/cm3)環(huán)空實(shí)際密度(g/cm3)返速(m/s)巖屑升速(m/s)累計(jì)外壓耗(MPa)流態(tài)欠壓值(MPa)290045.933.339.6031.951.121.121.180.891.95泡狀流0.7

33、1300046.713.339.9233.101.121.121.180.892.01泡狀流0.68310047.483.3310.2434.251.121.121.180.892.07泡狀流0.66320048.263.3310.5635.421.121.121.180.892.13泡狀流0.63330049.043.3310.8836.581.131.121.180.892.19泡狀流0.59表中計(jì)算僅供參考，具體根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況調(diào)整。3.4 鉆具組合大慶充氣欠平衡井段應(yīng)用是常規(guī)滿眼鉆具組合，不同的鉆柱中加4個(gè)箭型回壓閥，其中鉆鋌部分加2個(gè)，鉆桿加2個(gè)。3.5 充氣欠平衡鉆井的控制方法3.5.

34、1 充氣鉆井與液體循環(huán)介質(zhì)鉆井的不同處充氣鉆井是在液體循環(huán)介質(zhì)鉆井的基礎(chǔ)上，充入一定量氣體以降低液柱壓力的技術(shù)，由于氣體的可壓縮性強(qiáng)，不同井深的氣體所占體積比不同，不同井深的充氣液密度不同(圖3-1)，井越深，密度越大，它的當(dāng)量密度也不能通過地面直接測(cè)量，需要軟件根據(jù)氣液比和井深及套壓計(jì)算，它的當(dāng)量密度控制方法也與液體介質(zhì)鉆井有所不同，氣液兩相流的流態(tài)也隨井深和氣體液體不同而不同，有泡狀流、段塞流、過渡流和環(huán)霧流，各種狀態(tài)的攜屑能力，充氣鉆井液的狀態(tài)和計(jì)算方法都有很大的不同，充氣鉆井也是和氣體鉆井有關(guān)的鉆井方式（純氣體、霧化、泡沫和充氣）中流態(tài)最復(fù)雜的一種，可以通過充氣鉆井的試驗(yàn)，為下一步開展

35、氣體鉆井的其他形式積累經(jīng)驗(yàn)。圖3-1不同井深充氣鉆井液實(shí)際密度變化圖3.5.2 充氣鉆井當(dāng)量密度控制方法 充氣鉆井的優(yōu)點(diǎn)在于，可以在不改變基液密度的情況下，當(dāng)量密度可以通過調(diào)整液體排量、氣體排量和套壓改變調(diào)整當(dāng)量密度，只要當(dāng)?shù)貙訅毫Ρ阮A(yù)計(jì)高，不充氣都比基液液柱壓力高時(shí)，才需要提高液體的密度調(diào)整當(dāng)量密度。(1)調(diào)整液體流量控制當(dāng)量密度圖3-2 液體流量對(duì)當(dāng)量密度的影響通過圖3-2可以看出液體流量對(duì)當(dāng)量密度的影響，在其他參數(shù)不變的情況下，單改變液體注入量能明顯的改變當(dāng)量密度，液體流量越小，則當(dāng)量密度越大，一般選擇充氣鉆井基液排量比正常鉆井的液體排量小，選擇的是正常鉆井的液體排量，如果欠壓值太小，可

36、適當(dāng)減少液體排量，降低當(dāng)量密度，增加欠壓值，但太小的液體排量會(huì)影響攜屑，因此必須在不影響攜巖的前提下才能調(diào)整液體排量。（2）調(diào)整氣體流量控制當(dāng)量密度通過圖3-3可以看出氣體流量對(duì)當(dāng)量密度的影響，在其他參數(shù)不變的情況下，單改變氣體注入量能明顯的改變當(dāng)量密度，隨著氣體的注入量的增加當(dāng)量密度減小。為了增大欠壓值可增大氣體排量，考慮到欠壓值太大，可能會(huì)出現(xiàn)井壁穩(wěn)定問題。如果在氣層地層出氣也會(huì)隨著欠壓值的增加而增加，造成地層氣體對(duì)充氣鉆井液二次充氣，進(jìn)一步降低液柱的壓力而增大欠壓值，造成更多的地層氣體進(jìn)入井內(nèi)的惡性循環(huán)，氣層也是充氣鉆井控制的難點(diǎn)和關(guān)鍵。圖3-3氣體流量對(duì)當(dāng)量密度的影響 （3）調(diào)整套壓控

37、制當(dāng)量密度通過圖3-4可以看出套壓對(duì)當(dāng)量密度的影響，在其他參數(shù)不變的情況下，單改變套壓能明顯的改變當(dāng)量密度，隨著套壓的增加當(dāng)量密度增大，欠平衡鉆井一般不控制套壓，但在特殊情況下，如地層出氣量太大，通過減少氣體排量減少欠壓值要循環(huán)一周才能實(shí)現(xiàn)，可通過關(guān)小節(jié)流閥增加套壓控制的辦法進(jìn)行控制，為通過調(diào)整氣體排量改變欠壓值爭(zhēng)取時(shí)間。圖3-4套壓對(duì)當(dāng)量密度的影響圖以上三種調(diào)整當(dāng)量密度的方法，可以單獨(dú)使用，也可以聯(lián)合使用，具體根據(jù)井上實(shí)際情況決定。（4）最大關(guān)井套壓確定在欠平衡井中，還要考慮液氣分離器的處理能力，如果負(fù)壓值設(shè)計(jì)或控制不當(dāng)，隨鉆產(chǎn)油氣量過大，超過液氣分離器的處理能力，分離效果不好，導(dǎo)致關(guān)井套壓

38、過高，若不及時(shí)采取措施，后果是很嚴(yán)重的。根據(jù)計(jì)算，大慶深層欠平衡最大關(guān)井套壓為7MPa。3.5.3 壓井技術(shù)（1）壓井時(shí)機(jī)的選擇l 起下鉆壓井l 取心作業(yè)壓井l 中途測(cè)試壓井l 完井作業(yè)壓井，如測(cè)井、下管柱等。l 地層壓力過大或回壓控制不當(dāng)，井口壓力太大，超過旋轉(zhuǎn)防噴器等井控設(shè)備的安全要求時(shí)壓井。（2）壓井方法欠平衡一般采用工程師法壓井，根據(jù)具體情況實(shí)施正循環(huán)或反循環(huán)壓井。壓井的基本做法仍是通過調(diào)節(jié)節(jié)流閥的開啟程度，控制立管壓力，保持井底壓力不變的原則下，用重泥漿循環(huán)壓井。具體步驟及操作方法是：緩慢啟動(dòng)泵并打開節(jié)流閥，使套壓等于關(guān)井時(shí)的套壓值。當(dāng)泵速或排量達(dá)到選定的泵速或排量時(shí)，保持泵速或排量

39、不變，調(diào)節(jié)節(jié)流閥的開啟程度使立管壓力等于初始循環(huán)立管總壓力。重泥漿由地面到達(dá)鉆頭的這段時(shí)間內(nèi)，通過調(diào)節(jié)節(jié)流閥控制立管壓力，使其按照“立管壓力控制表”變化，既由初始循環(huán)立管總壓力降到了終了循環(huán)立管總壓力。繼續(xù)循環(huán)，重泥漿在環(huán)空上返，調(diào)節(jié)節(jié)流閥，使立管壓力保持終了循環(huán)立管總壓力不變，當(dāng)重泥漿到達(dá)地面后，停泵、關(guān)節(jié)流閥，檢查套管和立管壓力是否為零，若為零說明壓井成功。（4）壓井步驟l 首先，在鉆井過程中應(yīng)作低泵沖試驗(yàn)，記錄壓井排量和循環(huán)泵壓。l 地層壓力=9.8´初始鉆井液密度´垂直井深+關(guān)井立壓l 壓井鉆井液密度=初始鉆井液密度+0.102´關(guān)井立管壓力/垂直井深l

40、初始循環(huán)立管總壓力=壓井排量循環(huán)泵壓+關(guān)井立壓l 終了循環(huán)立管總壓力=（壓井鉆井液密度¸初始鉆井液密度）´原鉆井液壓井排量循環(huán)泵壓l 總?cè)莘e=管內(nèi)容積+管外容積l 重鉆井液由地面到達(dá)鉆頭時(shí)間=管內(nèi)容積/壓井排量l 重鉆井液由井底到地面的時(shí)間=管外容積/壓井排量l 最大允許關(guān)井套壓=（地層破裂壓力梯度-初始鉆井液靜液壓力梯度）´垂直井深3.5.4 充氣欠平衡鉆進(jìn)過程中技術(shù)要求3.5.4.1充氣鉆井程序(1) 登婁庫(kù)組充氣鉆井程序登婁庫(kù)地層以河流相沉積為主，為砂泥巖互層，是兼探目的層。根據(jù)鄰井升深更新2、升深2-12和升深2-6的完鉆效果，在該層段重點(diǎn)開展不同充氣量下

41、的鉆井速度試驗(yàn)。1) 開始鉆進(jìn)前，井口鉆桿接回壓凡爾1個(gè)，啟動(dòng)制氮設(shè)備，以10 m3/min的注氣速度開始鉆進(jìn)，并以每柱增加5 m3/min的注氣速度（鉆井液當(dāng)量密度降低0.010.02 g/cm3），注氣鉆進(jìn)，直至第5立柱注氣量增加到28m3/min。此時(shí)鉆井液當(dāng)量密度為0.96g/cm3。2) 從第6立柱開始，以28 m3/min的注氣速度開始鉆進(jìn)，并以每立柱減少與上述相同步長(zhǎng)的注氣速度，注氣鉆進(jìn)，直至第10立柱注氣量減少到10 m3/min的注氣速度。3) 完成10立柱的充氣鉆進(jìn)后，通過實(shí)時(shí)分析，確定一個(gè)以鉆井速度為目標(biāo)函數(shù)的最佳鉆進(jìn)參數(shù)，繼續(xù)鉆進(jìn)。若提速效果不明顯，可再增加一個(gè)輪回的試

42、驗(yàn)，從而確立最佳充氣量和鉆井參數(shù)，提速鉆進(jìn)。4) 鉆井過程中，若有儲(chǔ)層氣體返出，最大套壓值控制在5 MPa以內(nèi)，并記錄氣測(cè)烴值的變化，為充氣鉆井對(duì)儲(chǔ)層保護(hù)效果分析提供數(shù)據(jù)支持。5) 監(jiān)測(cè)鉆井過程中泵壓、注氣壓力、注氣量等鉆井參數(shù)及其變化情況，繪制鉆速、注氣量等隨井深或時(shí)間的變化曲線。6) 鉆井過程中密切觀察巖屑上返情況，若有異常，停止注氣，活動(dòng)鉆具，防止卡鉆事故發(fā)生。7) 解除異常后，以每一立柱增加5m3/min的注氣量進(jìn)行鉆進(jìn)，若還有異常發(fā)生，調(diào)節(jié)基液性能，實(shí)施常規(guī)鉆進(jìn)。8) 在鉆進(jìn)過程中，鉆井液基液密度小于1.05g/cm3，利用軟件對(duì)泵排量、注氣量等鉆井參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)欠平衡鉆進(jìn)。

43、9) 制氮設(shè)備若不能任意調(diào)節(jié)注氣量，試驗(yàn)不同注氣量的鉆井速度可按800 m3/h、900m3/h、1700 m3/h的步長(zhǎng)進(jìn)行試驗(yàn)。(2) 營(yíng)城組充氣鉆井程序營(yíng)城組地層為火山巖地層，是主要目的層，在該層段重點(diǎn)開展保護(hù)儲(chǔ)層和提速鉆井試驗(yàn)，形成一套水基充氣鉆井液的欠平衡鉆井技術(shù)。1) 鉆至營(yíng)城組地層時(shí)，根據(jù)軟件計(jì)算結(jié)果，調(diào)節(jié)泵排量、注氣量、鉆井液基液密度的大小，實(shí)現(xiàn)欠平衡鉆井作業(yè)的正常鉆進(jìn)。2) 若在登婁庫(kù)組充氣鉆井中出現(xiàn)井下異常，注氣量減少至不足以在營(yíng)城組地層進(jìn)行欠平衡鉆進(jìn)時(shí)，在營(yíng)城組地層繼續(xù)開始充氣，實(shí)現(xiàn)欠平衡鉆進(jìn)，注氣量的大小根據(jù)軟件計(jì)算結(jié)果進(jìn)行確定。3) 若儲(chǔ)層出氣量很大，套壓值增加到4M

44、Pa，并有繼續(xù)增加趨勢(shì)時(shí)，調(diào)節(jié)節(jié)流閥，根據(jù)軟件計(jì)算結(jié)果減少注氣量鉆進(jìn)，若井口套壓值仍有增加趨勢(shì)，停止注氣，實(shí)現(xiàn)欠平衡鉆進(jìn)。4) 鉆井過程中密切觀察巖屑上返情況，若有井下異常，停止注氣，活動(dòng)鉆具，防止卡鉆事故發(fā)生。5) 監(jiān)測(cè)鉆井過程中泵壓、注氣壓力、注氣量等鉆井參數(shù)及其變化情況，繪制鉆速、注氣量等隨井深或時(shí)間的變化曲線。6) 在鉆開目的層，儲(chǔ)層出氣，在停止注氣后，井口套壓值仍大于4 MPa，調(diào)節(jié)基液性能，實(shí)施欠平衡鉆進(jìn)，鉆達(dá)設(shè)計(jì)井深。7）在鉆進(jìn)過程中，利用軟件對(duì)鉆井參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)欠平衡鉆進(jìn)。(2)鉆進(jìn)措施1）每次下鉆開始鉆進(jìn)前井口鉆柱接一個(gè)箭形回壓閥，以后每鉆進(jìn)300米加一個(gè)箭形回壓閥，

45、起鉆時(shí)卸掉；2）開始注氣量選擇10m3/min鉆進(jìn)，觀察振動(dòng)篩返屑，監(jiān)測(cè)扭矩和泵壓的變化；3）如果一切正常，以2小時(shí)增加1m3/min的速度增加注氣量,逐漸增加到設(shè)計(jì)值；4）如果發(fā)現(xiàn)有的剝落和掉塊，停止鉆進(jìn)，在現(xiàn)用的氣體排量基礎(chǔ)上減少2m3/min的氣體注入量,循環(huán)一周，如果還有剝落和掉塊，繼續(xù)減少注氣量，直到正常為止；5）充氣鉆井過程中，鉆遇目的層時(shí)能點(diǎn)火說明實(shí)現(xiàn)了充氣欠平衡鉆井。點(diǎn)火以后，如果伴隨泵壓下降、鉆速提高、火苗不斷增大，說明地層出氣增加，可適當(dāng)逐漸減少注氣量或增大基液排量，如無效配合關(guān)小節(jié)流閥，套壓不得大于5MPa，如果注氣量為0仍得不到有效控制，調(diào)整鉆井液密度轉(zhuǎn)入液體欠平衡。6

46、）后效控制措施一般接單根后效較小，通過欠平衡緩沖罐可釋放，如果后效較大，緩沖罐不能完全釋放，可適當(dāng)關(guān)小節(jié)流閥緩慢釋放后效；下鉆后效一般較大，可暫停氣液注入和鉆進(jìn)，適當(dāng)關(guān)小節(jié)流閥控制套壓，緩慢釋放后效，待正常后恢復(fù)充氣鉆進(jìn)。 7）如果地層出水、出氣量較大或其他異常情況，啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案。（3）充氣鉆井和常規(guī)鉆井流程的轉(zhuǎn)換1）由充氣流程轉(zhuǎn)換為常規(guī)流程：a.停止注入氮?dú)?。b.用基液走欠平衡流程將井內(nèi)充氣鉆井液全部替出。c.循環(huán)觀察井下情況。如井下正常，則打開旋轉(zhuǎn)防噴器和液動(dòng)平板閥，關(guān)閉液動(dòng)放噴閥，鉆井液走常規(guī)流程。2）由常規(guī)流程轉(zhuǎn)換為充氣欠平衡流程：a.打開液動(dòng)放噴閥，關(guān)閉旋轉(zhuǎn)防噴器及其液動(dòng)平板閥。b.

47、用充氣鉆井液循環(huán)，將井內(nèi)常規(guī)鉆井液全部替出。c.充氣鉆井液循環(huán)12周，如井下情況正?？苫謴?fù)充氣鉆井。（4）鉆進(jìn)中接單根操作程序1）接單根前司鉆發(fā)出一聲短促（13s）氣喇叭聲。2）氮?dú)獠僮鲘徚⒓赐Ｗ⒌獨(dú)?，待確認(rèn)氮?dú)庾⑷肓繛?時(shí)，將停注信號(hào)（右手食指垂直指向左手手心）反饋給鉆臺(tái)內(nèi)鉗工，內(nèi)鉗工將停注信號(hào)傳給司鉆。3）接到停注信號(hào)后，循環(huán)基液13min（具體時(shí)間由項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)組定）后停泥漿泵,接單根。4）待立壓為0時(shí)，欠平衡操作崗關(guān)閉液動(dòng)節(jié)流閥。5）鉆臺(tái)接完單根后，司鉆電話通知欠平衡操作崗說明已接完單根。6）欠平衡操作崗打開液動(dòng)節(jié)流閥并電話告知司鉆可開泵。7）司鉆發(fā)出一聲短促（13s）氣喇叭聲。8）聽到信

48、號(hào)后，氮?dú)獠僮鲘徎謴?fù)注入氮?dú)?，同時(shí)司鉆開啟泥漿泵轉(zhuǎn)入鉆進(jìn)。（5）鉆進(jìn)過程中注意事項(xiàng)：1）注意鉆進(jìn)過程中各項(xiàng)參數(shù)的變化，防鉆具、鉆頭事故。如突然放空0.51米，應(yīng)立即停泵觀察，測(cè)油氣上竄速度、全烴含量、地層壓力、鉆井液密度，井口有無鉆井液溢出，如果一切正常，即可恢復(fù)鉆進(jìn)。2）膠芯密封失效需要更換時(shí)，單流閥能起作用，半封關(guān)井可靠，套壓不超過7MPa的情況下，可進(jìn)行不壓井更換膠芯，否則根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況壓井后更換膠芯。3）井控裝備出現(xiàn)故障不能確保關(guān)井安全，使欠平衡作業(yè)無法進(jìn)行時(shí)，要進(jìn)行壓井后更換或現(xiàn)場(chǎng)維修井控設(shè)備。4）鉆井過程中，發(fā)生卡鉆等事故無法處理時(shí)，應(yīng)壓井后再做處理。5）單流閥失敗，鉆具內(nèi)立壓無

49、法消除，應(yīng)壓井起鉆，更換單流閥。6）鉆頭水眼或單流閥堵死，應(yīng)打開旁通閥壓井后提鉆更換。7）鉆井設(shè)備出現(xiàn)問題，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況決定處理方式。8）氣量較大時(shí)，停止鉆進(jìn)作業(yè)，關(guān)井求壓，氣量過大返出鉆井液超過液氣分離器處理能力時(shí)，應(yīng)放噴，關(guān)液氣分離器，節(jié)流壓井。9）定時(shí)測(cè)量鉆井液進(jìn)出口性能。10）排出口要有專人觀察巖屑返出情況。11）錄井人員如果發(fā)生異常情況應(yīng)及時(shí)通知有關(guān)人員。（6）起鉆操作程序起鉆原則：鉆頭提至地面時(shí)，套壓為零。1） 鉆前用基液不充氣循環(huán)一周，攜帶巖屑；2）關(guān)井求壓，計(jì)算地層壓力；3）根據(jù)立壓、套壓值，確定壓井密度；4）將近平衡鉆井液打入井筒，建立井筒壓力平衡；4）停泵，套壓為零；

50、5）打開旋轉(zhuǎn)防噴器，卸掉方鉆桿，起鉆；6）上提鉆具要控制速度，操作要平穩(wěn)，并注意指重表噸位的變化，按要求及時(shí)灌滿泥漿（注意有無抽吸現(xiàn)象）；7）用液壓大鉗卸扣；8）立柱進(jìn)指梁，下放游車重復(fù)起鉆作業(yè)；9）當(dāng)起鉆中途井口有溢流時(shí)，應(yīng)進(jìn)行階段壓井；10）對(duì)起出的特殊工具，要認(rèn)真檢查，確保再次下鉆能安全使用。（7）下鉆作業(yè)程序1）接好鉆頭，內(nèi)外鉗工扶正入井鉆具，讓鉆具緩慢入井，防止鉆頭碰壞旋轉(zhuǎn)防噴器；2）控制下鉆速度，防止壓力激動(dòng)，造成井漏復(fù)雜情況的發(fā)生；3）用液壓大鉗上緊扣，防止鉆進(jìn)過程中刺壞鉆具；4）坐卡瓦，起游車，進(jìn)行下鉆的重復(fù)作業(yè)；5）每下鉆20柱，向鉆具水眼灌注泥漿一次；6）下鉆發(fā)現(xiàn)溢流時(shí)，視

51、情況盡量將鉆具下深，然后采用四、七動(dòng)作關(guān)井；7）鉆頭到底后，開泵循環(huán)，用欠平衡鉆井液替出井內(nèi)近平衡鉆井液，實(shí)現(xiàn)欠平衡鉆井。3.5.5 充氣欠平衡鉆井中故障的處理（1）卡鉆1）井塌卡鉆和砂橋卡鉆在鉆進(jìn)過程中發(fā)生井塌卡鉆和砂橋卡鉆，若能循環(huán)鉆井液，停止充氣向井內(nèi)打入高粘度鉆井液，將井內(nèi)坍塌碎塊和鉆屑帶出井筒，以解除卡鉆事故；若不能解除卡鉆事故，也可以為以后處理創(chuàng)造一個(gè)較好的井下環(huán)境，然后采取常規(guī)方法處理卡鉆事故；倒開鉆具，在卡點(diǎn)以上建立起循環(huán)，用壓井液壓井建立起井下壓力平衡，然后采取常規(guī)方法處理卡鉆事故。2）井下落物卡鉆當(dāng)出現(xiàn)井下落物而卡鉆時(shí)，一般情況都能建立循環(huán)，此時(shí)應(yīng)把井內(nèi)鉆屑循環(huán)干凈（以防在

52、以后的處理時(shí)由于沉砂而不能循環(huán)），然后注入壓井液壓井建立起井下壓力平衡，倒開鉆具，起鉆采取常規(guī)方法處理卡鉆事故。（2）欠平衡鉆進(jìn)過程中突然套壓升高緊急處理1）可減少注氣量。2）增加液體排量。3）如果氣體排量降到0，套壓依然很高，可適當(dāng)增加液體密度。（3）鉆進(jìn)過程中井塌處理措施1）提高泥漿的粘度、切力，適當(dāng)升高密度，控制失水。2）倒劃眼、正劃眼，盡可能使井眼暢通。3）加足防塌穩(wěn)定劑、提高井壁的穩(wěn)定性。4）減少注氣量，以提高井壁周圍的壓持力。3.5.6 應(yīng)急措施（1）節(jié)流管匯上的液動(dòng)節(jié)流閥出現(xiàn)故障 啟用手動(dòng)備用節(jié)流閥，檢修或更換液動(dòng)節(jié)流閥。（2）節(jié)流管匯上的閘閥出現(xiàn)故障，不能循環(huán)1）井口壓力不高時(shí)

53、，關(guān)井檢修或更換。2）井口壓力較高時(shí)，啟用備用放噴管線，然后關(guān)井檢修或更換。（3）油水分離器處大量氣體聚集開鼓風(fēng)機(jī)將聚集的氣體吹散。（4）節(jié)流管匯出口到振動(dòng)篩這段循環(huán)管線及設(shè)備出現(xiàn)問題而不能循環(huán) 關(guān)井處理，嚴(yán)重時(shí)壓井檢修。（5）地面其它設(shè)備地面高壓循環(huán)系統(tǒng)（從泵到水龍頭的高壓循環(huán)系統(tǒng)）出現(xiàn)問題，如高壓閘門、連接由壬刺壞，焊接處開裂等，而造成不能正常循環(huán)時(shí)應(yīng)采取以下處理辦法： 關(guān)井處理，嚴(yán)重時(shí)壓井檢修。（6）兩臺(tái)鉆井泵同時(shí)出現(xiàn)問題不能循環(huán) 關(guān)井處理。（7）節(jié)流管匯的液控箱出現(xiàn)問題1）應(yīng)采用手動(dòng)閥門來控制。2）如維修時(shí)間過長(zhǎng)應(yīng)壓井起鉆維修。（8）頂驅(qū)出現(xiàn)問題1）使用六方方鉆桿。2）壓井起鉆，搶修頂

54、驅(qū)。（9）井隊(duì)發(fā)電機(jī)供電系統(tǒng)出現(xiàn)問題不能供電 井場(chǎng)的全部設(shè)備停止運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)應(yīng)采用手動(dòng)控制系統(tǒng)，鉆具在井內(nèi)關(guān)半封，鉆具不在井內(nèi)關(guān)全封，打開節(jié)流管匯備用端的各閘門，關(guān)閉另一端的平板閥，根據(jù)套壓情況作出妥善處理。（10）地層出水如果地層出水，觀察振動(dòng)篩返屑情況，看是否有剝落和掉塊，并密切監(jiān)測(cè)出水量及對(duì)充氣鉆井液的影響，如果影響不大，繼續(xù)鉆進(jìn)，如果發(fā)現(xiàn)鉆井液性能出現(xiàn)問題及時(shí)處理，如果發(fā)現(xiàn)掉塊、并伴隨扭矩增大，上提下放不暢，立刻停止注氣，增加基液排量循環(huán)處理，嚴(yán)重時(shí)可強(qiáng)行起鉆至技套之內(nèi)，改為常規(guī)鉆井液鉆井。（11）氣體注入管線出現(xiàn)泄露暫停鉆進(jìn)，停止注氣、注液，關(guān)閉立管進(jìn)氣的閥門，搶修管線，待修好后恢復(fù)充

55、氣鉆井。（12）膠芯突然失效的應(yīng)急措施：1）發(fā)出信號(hào)，停鉆進(jìn)和循環(huán)。2）關(guān)環(huán)形防噴器。3）先關(guān)節(jié)流閥，再關(guān)節(jié)流閥前的平板閥。4）放掉旋轉(zhuǎn)防噴器和環(huán)形放噴器之間的壓力。5）更換膠芯。6）換完膠芯，打開節(jié)流閥前的平板閥，再開節(jié)流閥，打開環(huán)形防噴器。7）恢復(fù)充氣鉆進(jìn)。（13）地層坍塌應(yīng)急方案1）充氣鉆進(jìn)過程中，如果出現(xiàn)輕微坍塌掉塊，可以采用減慢鉆進(jìn)速度或進(jìn)行劃眼。劃眼時(shí)要堅(jiān)持“進(jìn)一退二”的原則，防止卡鉆。同時(shí)適當(dāng)減少注氣量。2）如果地層出現(xiàn)嚴(yán)重坍塌，盡可能將鉆具起鉆至技術(shù)套管內(nèi)，用基液循環(huán)壓井，改成常規(guī)鉆井液處理。（14）套壓過高 如果正常鉆進(jìn)套壓超過5MPa，說明地層出氣量比較大，可暫停鉆進(jìn)，適當(dāng)減少氣體排量，循環(huán)一周，觀察套壓，如果依然很高，繼續(xù)降低注氣量，直至套壓降至正常值恢復(fù)鉆進(jìn)。如果注氣量為0，套壓高于5 MPa，轉(zhuǎn)入液體欠平衡鉆井。（15）出現(xiàn)其他異常情況 如果出現(xiàn)異常情況，不能在充氣狀態(tài)下處理，均可停止充氣用基液壓井，通過常規(guī)鉆井的程序處理。第四部分 欠平衡鉆井HSE管理1 原則1） 在施工作業(yè)中員工的生命與財(cái)產(chǎn)同時(shí)受到危害時(shí)，以保護(hù)員工生命為主；2） 在施工作業(yè)中以保護(hù)員工安全和生命為主；3）在作業(yè)過程中以保護(hù)生態(tài)環(huán)境為主；4）實(shí)施HSE管理，以最大限度的降低