鉆井工程試題及答案(六)

1、第六章 試題及答案一、簡答題1 在鉆井中 , 確定鉆井液密度的主要依據(jù)是什么 ?其重要意義是什么 ? 答：確定鉆井液密度的主要依據(jù)是地層孔隙壓力和地層破裂壓力 . 在實際鉆井中， 鉆井液密度應不小于地層孔隙壓力當量密度， 以避免地層流體侵入井眼， 造成溢流，發(fā)生井噴；鉆井液密度應不大于地層破裂壓力當量密度，以避免壓漏地層，造成 井漏 . 矚慫潤厲釤瘞睞櫪廡賴。2 在實際鉆井中 , 如何處理平衡壓力鉆井與安全鉆井的關系?答：所謂平衡壓力鉆井就是在鉆井過程中使井內(nèi)有效壓力等于地層壓力，這樣可以保持井眼 壓力系統(tǒng)平衡，有利于解放鉆速，保護油氣層，并能安全鉆進. 但是在一些井眼不穩(wěn)定的井中鉆進時， 為

2、了抑制井眼不穩(wěn)定， 需要選擇較高的鉆井液密度， 但井底壓力不能高于地層破 裂壓力 . 聞創(chuàng)溝燴鐺險愛氌譴凈。3 欠平衡壓力鉆井的方式有哪些？簡述欠平衡壓力鉆井的特點、適用性及局限性.答：欠平衡壓力鉆井的方式有：（1）空氣鉆井（2）霧化鉆井（3）泡沫鉆井（ 4）充氣鉆井（5）邊噴邊鉆 欠平衡鉆井具有一系列的優(yōu)點，如減少地層傷害，避免漏失 ；提高鉆井速度；避免壓 差卡鉆；減少完井及油層改造費用；可以對油氣藏數(shù)據(jù)進行實時評價等. 殘騖樓諍錈瀨濟溆塹籟。對像稠油油田、低壓裂縫性油氣田、低壓低滲透油氣田等具有儲層孔隙壓力低的特點， 采用常規(guī)的平衡壓力鉆井方式， 容易污染油氣層； 對于探井， 又不利于發(fā)現(xiàn)

3、油氣層和評價油 氣層；此外對于裂縫發(fā)育的高壓地層，如果采用過平衡壓力鉆井，則會出現(xiàn)嚴重的漏失，有 時因此無法鉆達目的層 . 為此，常采用欠平衡壓力鉆井 . 釅錒極額閉鎮(zhèn)檜豬訣錐。欠平衡鉆井理論技術尚不完善， 也存在著許多缺點， 如在所感興趣井段的鉆井與完井過程中，并不能始終保證全為欠平衡壓力狀態(tài)， 像接單根、 起下鉆過程易出現(xiàn)過平衡，機械設備出現(xiàn)故障也可以出現(xiàn)過平衡 . 由于井眼缺少泥餅，過平衡下則會對油層造成傷害. 彈貿(mào)攝爾霽斃攬磚鹵廡。4 地層流體侵入的原因及其預防 . 答：造成井底有效壓力降低，進而導致地層流體進入井眼的原因有多種，主要為：（1）鉆井液密度低；（ 2）環(huán)空鉆井液液柱降低；

4、（3）起鉆抽汲；（ 4）停止循環(huán) .要預防地層流體的侵入， 就要使井底有效壓力不小于地層壓力值： 首先鉆井液密度不小 于地層壓力當量密度與安全系數(shù)之和；保持鉆井液液柱高度不降，起下鉆要平穩(wěn)等 . 謀蕎摶篋 飆鐸懟類蔣薔。5 氣侵情況環(huán)空氣液兩相流流型分布特點 . 答：（ 1）鉆采過程中的井筒氣液兩相流動 地層氣體進入井底后， 天然氣與鉆井液密度不同， 依重力分離原理， 氣體相對鉆井液將 滑脫上升 .先進入井眼的氣體， 將先行滑脫上升， 不可能待氣體積聚成氣柱再上升 . 在氣體上 升過程中， 雖然后邊大氣泡上升速度快， 可能與沿程小氣泡發(fā)生合并， 但并不能在井底形成 一連續(xù)氣柱 . 廈礴懇蹣駢時

5、盡繼價騷。根據(jù)氣液兩相流理論， 氣侵后在環(huán)空內(nèi)出現(xiàn)的典型的氣液兩相流流型分布可以用下圖表 示.（2）微小氣侵量下的流型分布上圖（a）是微小氣侵量下的環(huán)空流型分布，整個環(huán)空為泡狀流 .在井眼下部，氣泡體積 小 . 在地面可以看到鉆井液槽內(nèi)有氣泡， 但無明顯井涌現(xiàn)象 . 如果油氣層薄， 環(huán)空中可能只有 在某一段鉆井液中氣泡 . 煢楨廣鰳鯡選塊網(wǎng)羈淚。（ 3）小氣侵量下的流型分布上圖（b）是小氣侵量下的環(huán)空流型分布 .在環(huán)空中的中、下部均為泡狀流，但在上部為 段塞流在井口可以看到含大量氣體的鉆井液涌出它既可以由上圖（a）情況演變而來，也可能由于地下進氣量增加所致 . 鵝婭盡損鵪慘歷蘢鴛賴。（ 4）中

6、氣侵量下的流型分布上圖（c）是中氣侵量下的環(huán)空流型分布 .在井底為泡狀流，在井眼中上部為段塞流，而 在井口為攪拌流 （又稱過渡流） . 在井口可出現(xiàn)連續(xù)的噴勢， 成為較強的井噴 . 這種情況井底 壓力與地層壓力的負壓差較大，并且地層的滲透率較高同時它也可以由圖（b）演變而來.籟叢媽羥為贍僨蟶練淨。（ 5）大氣侵量下的流型分布上圖（d）是大氣侵量下的環(huán)空流型分布 對于高壓裂縫性或溶洞氣藏，如果負壓差差較大， 進入井眼的氣體流量可能很大， 在井的底部可能會出現(xiàn)段塞流， 但這并不等于連續(xù)氣柱而且也不可能形成連續(xù)氣柱 .在井的中上部出現(xiàn)攪拌流， 井的上部可出現(xiàn)環(huán)狀流 . 在地面可以 看到強烈的井噴圖（

7、c）情況如果控制不當，可以導致此種情況預頌圣鉉儐歲齦訝驊糴。以上四種情況基本上是以單位時間內(nèi)氣侵量多少劃分的 . 而實際上的氣侵量可以落到某 兩種情況之間，并且有許多種情況 因此，在井眼環(huán)空中，盡管氣液兩相流流型分布如上圖 所示， 但每種流型在環(huán)空中的位置卻差別很大， 詳細描述環(huán)空中流型分布， 則需要求解一組 偏微分方程組 滲釤嗆儼勻諤鱉調(diào)硯錦。6 簡述地層流體侵入井眼的征兆 答：地層液體侵入井眼的征兆有：（ 1）鉆時加快；（ 2）鉆井液池液面增高；（ 3）鉆井液返出流量增加；（ 4）返出鉆井液溫度增高；（ 5）返出鉆井液密度變低；（ 6）返出鉆井液電導率變化；（ 7）返出鉆井液粘度變化；（

8、8）循環(huán)壓力下降；（ 9）地面油氣顯示；（ 10 ）大鉤負荷（ Hook Load ）增大 7 地層流體侵入井眼檢測方法比較 答：（ 1）鉆井液池液面檢測法： 主要是測量地層流體侵入的累計量， 在地層流體侵入速度較 低時可以測得其變化量，但地層流體侵入速度較高時反映比較滯后 鐃誅臥瀉噦圣騁貺頂廡。（ 2 ）返出鉆井液流量檢測法： 利用測量返出鉆井液流量比測量鉆井液池液面發(fā)現(xiàn)井涌快（ 3 ）聲波氣侵早期檢測法： 鑒于聲波在氣液兩相流中速度明顯低于在純鉆井液中的速度， 可以利用聲波法早期檢測氣侵 它可以及早的檢測到氣侵 擁締鳳襪備訊顎輪爛薔。8 什么情況下采用硬關井？ 答：1）井口井涌速度不高；2

9、）鹽水侵入量越大，井壁越不穩(wěn)定，盡可能采用此方法；3）井口裝置能夠承受較大壓力 9 氣侵情況下如何準確地確定關井立壓與套壓？答：每隔24min記錄一次立壓和套壓；以時間為橫坐標，以立壓、套壓為縱坐標，做曲線;當曲線變化平滑時，其拐點處，即可讀為關井立壓與關井套壓；對于低滲油氣藏，關井后立壓和套壓較長時間不出現(xiàn)平穩(wěn)段及拐點， 可取最高壓力值， 然后再根據(jù)井眼及地層情況， 適 當增加鉆井液密度附加值 . 贓熱俁閫歲匱閶鄴鎵騷。10根據(jù)關井壓力恢復情況粗略判斷井控難易的原理是什么？答：根據(jù)關井壓力恢復情況， 可以粗略判斷井底壓力與地層壓力間的負壓差大小及地層滲透 率大小 .關井后立壓、 套壓大小直接

10、反映的是井底壓力與地層壓力間的負壓差大小， 但間接反映 的是地層壓力大小 . 依據(jù)經(jīng)驗，根據(jù)關井后立壓、套壓的恢復情況可粗略判斷地層滲透率大 小. 而通過地層壓力的大小和地層滲透率的高低可以判斷井控難易 . 壇摶鄉(xiāng)囂懺蔞鍥鈴氈淚。 11井底常壓法壓井的原則是什么？答：原則是保持井底常壓，就是在壓井過程中井底壓力略大于地層壓力并且使井底壓力保持 不變 .12壓井方法的選擇依據(jù)是什么？答：壓井的目的是恢復井眼內(nèi)壓力平衡， 即井底壓力等于或稍大于地層壓力， 并且還必須把 地層進入井眼中的流體安全的排出井眼， 或安全的再壓回地層 . 壓井的原則是保持井底常壓， 就是在壓井過程中，井底壓力略大于地層壓力

11、并且使井底壓力保持不變 . 選擇壓井方法， 應保證以最短的時間壓住井，循環(huán)排出流體，既不損毀井口裝置及套管，又不壓裂地層，并 且壓井循環(huán)結(jié)束后，保證井底壓力大于地層壓力 . 蠟變黲癟報倀鉉錨鈰贅。13常規(guī)壓井與非常規(guī)壓井區(qū)別在哪里？答：常規(guī)屬于循環(huán)法壓井， 即壓井液通過鉆柱注入井眼， 將受污染鉆井液通過正常循環(huán)出井， 并保證井底壓力大于地層壓力的壓井方法 . 買鯛鴯譖曇膚遙閆擷凄。非常規(guī)壓井不局限于正常循環(huán)加重鉆井液方法， 可以從環(huán)空泵入鉆井液， 地層釋放適當 體積的鉆井液等方法，只要保證井底壓力大于地層壓力即可 . 綾鏑鯛駕櫬鶘蹤韋轔糴。二、計算題14 基于方程 (6-5) ，自行設置參數(shù)，

12、對于同一鉆井液泵入量、氣體侵入量、鉆井液密度及 表面張力，模擬計算不同井深下氣體上升速度分布值. 驅(qū)躓髏彥浹綏譎飴憂錦。15. 某井井深為 D=4000m鉆頭尺寸為 215.9mm；鉆桿尺寸為114.3mm, 24.72kg/m，壁厚8.6mm； 鉆井液密度p d=1.50g/cm 3;技術套管下至3000m,該處地層破裂壓力梯度 G=19.9kPa/m. 根據(jù)溢流發(fā)生之前的記錄，泵速30沖每分時，循環(huán)壓力pc=12.00MPa;鉆井泵類型為3NB-900，缸套直徑120mm泵速30沖每分時排量 Q=15.56L/s，最大泵壓為 33.27MPa； 發(fā)生井涌關井后10min，立管壓力為 4.6

13、7MPa,套壓為6.65MPa;鉆井液池內(nèi)鉆井液增答：加 4.5m3. 利用司鉆法及工程師法設計一壓井施工單. 貓蠆驢繪燈鮒誅髏貺廡。1.98Mpa,而鉆井液增加 4.5m3,說明環(huán)形根據(jù)以上數(shù)據(jù),比較關井立壓和套壓,差值為空間被侵染的不嚴重，井涌發(fā)現(xiàn)及時鍬籟饗逕瑣筆襖鷗婭薔。(1 )地層壓力pppp=psp+0.00981 p dD=4.67+0.00981 X 1.50 X 4000=63.53(Mpa)構氽頑黌碩飩薺齦話騖。(2) 壓井所需鉆井液密度p di%1 " + P%0.00981 D廠 1.5°+4.67(0.00981 疋 4000) i.62(g/cm

14、)(3) 鉆井時所需鉆井液密度02 :取:、=0.0553爲2=訃：:=1.62 0.055 =1.675 (g/cm )如將整個井筒容積二倍的鉆井液加重，根據(jù)經(jīng)驗公式每一千米井筒容積(井徑英寸數(shù))224000m井筒容積為24 X(85) =144.5 (ni)23二倍為 144.5 X 2=289 (m)(4) 初始循環(huán)立管壓力 pTipTi = Psp+ Pci =4.67+12=16.67( Mpa這小于該鉆井泵120mm鋼套的最大泵壓，所以120鋼套是適用的(5) 終了立管總壓力pTf?d1Pci二162 12.00 =12.96(MPa)1.50(6) 重鉆井液到達鉆頭所需的時間t由

15、鉆井手冊查得114.3mm(4 1/2in) 、24.72kg/m的鉆柱每米長的內(nèi)容積Vd=7.417 L/m,貝U輒嶧陽檉籪癤網(wǎng)儂號澩。VdD60Q7.417 400060 15.56二 31.78(min)(7) 許可的最大關井套壓Pamax(Gt -9.81d)Dc= ( 19.9-9.81 X 1.50 )X 3000=15.555 X 103 ( kPa)=15.56(MPa)16. 簡述井筒內(nèi)壓力系統(tǒng)平衡破壞的原因.某井鉆進至井深H=3000m發(fā)生溢流，井內(nèi)鉆井液密度為1.25g/cm 3.溢流前記錄：泵循環(huán)排量Q=12L/s，循環(huán)壓力Pci=9MPa.溢流出現(xiàn)關井15分鐘后立管壓

16、力穩(wěn)定，記錄：立管壓力Pd=5MPa套管壓力Pa=7MPa試計算出地層壓力（單位：MPa卜壓井所需鉆井液密度 （單位：g/cm3）、壓井時初始立管總壓力 （單 位：MPa）和終了立管總壓力（單位：MPa）.堯側(cè)閆繭絳闕絢勵蜆贅。答：井筒內(nèi)壓力系統(tǒng)平衡破壞的原因：（1 ）地層壓力掌握不確切；（2 ）鉆井液液柱高度降低；（3）鉆井液密度降低；（4）井內(nèi)壓力激動抽汲.地層壓力 Pp=Pd+9.81 rmH=5000+9.81X1.25X3000=41.7875 MPa壓井所需鉆井液密度?m1 =Po/9.81/H=41787.5/9.81/3000=1.42 g/cm壓井時初始立管總壓力：PTi=P

17、d+Pci=5+9=14 MPaP1 42壓井時終了立管總壓力：PTf=Pci 叫=9X=10.22 MPaPm1.2517. 分析氣侵的途徑與方式.某井鉆至井深2500m由于氣侵發(fā)生溢流，此時井內(nèi)泥漿密度為3一1.20g/cm .溢流前記錄：泵循環(huán)排量 10L/S，循環(huán)壓力Pci=8MPa.溢流出現(xiàn)關井15分鐘 后立管壓力穩(wěn)定，記錄：立管壓力Pd=4MPa套管壓力 Pa=6MPa試計算出地層壓力（單位：MPa卜壓井所需泥漿密度（單位：g/cm3）、壓井時初始立管總壓力 （單位：MPa）和終 了立管總壓力（單位：MPa）.識饒鎂錕縊灩筧嚌儼淒。答：氣侵進入井中有這樣幾種可能的途徑和方式：（1）

18、進入氣層時，隨著氣層巖石的鉆碎，巖石孔隙中所含的氣體進入泥漿（2） 氣層中氣體通過泥餅向進內(nèi)擴散.（3）當泥漿柱壓力小于地層壓力時，氣體由氣層以氣態(tài)或溶解態(tài)大量地流入和滲入泥漿.地層壓力 PP=Pd+9.81 'mH=4000+9.81X1.20X2500=33.43 MPa壓井所需泥漿密度'm1=Pp/9.81/H=33430/9.81/2500=1.36 g/cm3壓井時初始立管總壓力：PTi=Pd+Pci=4+8=12 MPa1 36壓井時終了立管總壓力：PTf=Pci m1 =8X=9.09 MPaPm1.2018. 某井鉆至井深 L=3400m,井底地層壓力 37.32MPa，泥漿密度p m=1.22g/cm3，平均上覆 巖層密度p o =2.6g/cm3，平均孔隙度為 10%地層流體密度為 1.02g/cm3 ;求解：凍鈹 鋨勞臘錯癇婦脛糴。（1）地層壓力的當量密度為多少?(2) 鉆進時井底壓差為多少？(3) 井深3400m處垂直地應力為多少？(4) 使用同樣泥漿鉆進到3800m時發(fā)生井涌，打開節(jié)流閥時套管壓力為0.9Mpa,測得立管壓力為2.8Mpa，求壓井所需的最小泥漿密度.恥諤銪滅縈歡煬鞏鶩錦。答：63(1) 地層壓力的當量密度 =37.32 X 10