第六章油氣井壓力控制-2

第六章油氣井壓力控制

本章主要內(nèi)容:

欠平衡壓力鉆井

發(fā)生井噴的失控的原因井眼與地層壓力系統(tǒng)井涌的原因、征兆與檢測(cè)方法關(guān)井方式與關(guān)井程序侵入流體性質(zhì)的判別壓井—恢復(fù)井內(nèi)壓力平衡方法

概述

油氣井壓力控制——在鉆井過程中對(duì)地層壓力進(jìn)行控制。井控的基本要求：

1、有效地控制地層壓力，防止井噴。2、防止井漏、井塌和縮徑等復(fù)雜情況的發(fā)生3、有效的保護(hù)油氣層井控的技術(shù)內(nèi)容：

1、地層壓力的預(yù)測(cè)和監(jiān)測(cè)2、鉆井液密度的控制3、合理井身結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)4、防噴器裝置的配置5、溢流后的正確處理?

起鉆抽吸，起鉆過程中不及時(shí)灌泥漿。?起完鉆后空井時(shí)間過長(zhǎng)；?未及時(shí)發(fā)現(xiàn)溢流，或發(fā)現(xiàn)溢流后處理措施不當(dāng)；?井口未安裝防噴器，或承壓能力太低；?防噴器及管匯安裝不符合要求?井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理?對(duì)淺氣層缺乏足夠的認(rèn)識(shí)?地層壓力預(yù)測(cè)不準(zhǔn)，泥漿密度偏低?在發(fā)生井漏后，沒有預(yù)防可能發(fā)生的井噴?思想麻痹，違章操作。

Risks

ofBlowout井噴的危害？？井噴的危害？？加拿大井噴2005年3月

著火?。?！加拿大井噴

事故現(xiàn)場(chǎng)

2005年6月19日12時(shí)20分左右，位于河南范縣濮城鎮(zhèn)的中原油田采油二廠施工中因意外發(fā)生井噴并起火。中原油田迅速調(diào)集23輛救火車、140多名消防官兵緊急進(jìn)行搶險(xiǎn)，沒有人員傷亡。中原油田井噴事故現(xiàn)場(chǎng)

消防人員在事故現(xiàn)場(chǎng)搶救

消防人員在事故現(xiàn)場(chǎng)搶救

消防人員在事故現(xiàn)場(chǎng)搶救

調(diào)查組專家認(rèn)為，事故原因是由于對(duì)復(fù)雜油層認(rèn)識(shí)不夠，射孔后由于油氣比高，能量迅速釋放導(dǎo)致；井噴發(fā)生后，來不及關(guān)閉封井器，井內(nèi)電纜和槍身被油氣沖出，撞擊抽油機(jī)產(chǎn)生火花造成著火。因此，初步認(rèn)定井噴著火系突發(fā)性意外事故。

1983年4月29日勝利油田永6-9井井場(chǎng)周圍冒氣泡井場(chǎng)周圍地層塌陷井噴的危害1．打亂全局的正常工作程序，影響全局生產(chǎn)；2．使鉆井事故復(fù)雜化、惡性化；3．極易引起火災(zāi)（如井場(chǎng)、葦?shù)丶吧郑?．影響井場(chǎng)周圍居民的正常生活，甚至生命安全；5．污染環(huán)境，影響農(nóng)田、水利和漁牧業(yè)生產(chǎn)以及交通、通訊的正常運(yùn)行等；6．傷害油氣層，毀壞地下油氣資源；7．造成人力及物力上的巨大損失，嚴(yán)重時(shí)造成機(jī)毀人亡和油氣井報(bào)廢；8．降低企業(yè)形象，造成不良的社會(huì)影響。

井噴案例分析重慶開縣井噴點(diǎn)火車點(diǎn)火車啟動(dòng)點(diǎn)火裝置點(diǎn)火槍1、重慶羅家16H井井噴3、新疆油田井噴：1977年新疆某井發(fā)生井噴，從1977年5月17日至1979年2月24日共井噴951天，井內(nèi)噴出物總液量805萬立方米，該井搶險(xiǎn)費(fèi)、噴出原油和天然氣及救險(xiǎn)井的鉆井費(fèi)用累計(jì)經(jīng)濟(jì)損失1億元以上。2、四川油田:1958年四川長(zhǎng)恒壩氣田某井發(fā)生井噴，氣量超過每天1000萬立方米，損失天然氣量達(dá)4.61億立方米,占該氣田總儲(chǔ)量的52%,致使該氣藏幾乎失去了開采價(jià)值。

井噴案例分析1、重慶羅家16H井井噴3、新疆油田井噴：1977年新疆某井發(fā)生井噴，從1977年5月17日至1979年2月24日共井噴951天，井內(nèi)噴出物總液量805萬立方米，該井搶險(xiǎn)費(fèi)、噴出原油和天然氣及救險(xiǎn)井的鉆井費(fèi)用累計(jì)經(jīng)濟(jì)損失1億元以上。2、四川油田:1958年四川長(zhǎng)恒壩其田某井發(fā)生井噴，氣量超過每天1000萬立方米，損失天然氣量達(dá)4.61億立方米,占該氣田總儲(chǔ)量的52%,致使該氣藏幾乎失去了開采價(jià)值。4、勝利油田井噴：（1）井噴時(shí)間：1986年5月5日，井深1169米。施工單位：勝利油田鉆井三公司32141隊(duì)。設(shè)計(jì)井深：1470米井噴過程：1986年5月5日16：00鉆達(dá)1169米時(shí)，循環(huán)起鉆，當(dāng)起第2柱時(shí)因有遇阻現(xiàn)象，為了順利電測(cè)，便又下鉆到井底，開雙泵循環(huán)鉆井液。再起鉆時(shí)由隊(duì)長(zhǎng)操作剎把，技術(shù)員觀察井口，前3柱正常，第4、5柱和6柱有輕微遇阻（20--40KN），起第7柱時(shí)隊(duì)長(zhǎng)發(fā)現(xiàn)環(huán)空液面下降，一直連續(xù)灌鉆井液，第8、9、10柱仍連續(xù)遇阻（40--50KN），當(dāng)起至第10柱時(shí)，司鉆發(fā)現(xiàn)井口外溢鉆井液，就將第10柱鉆桿放下，立即掛水龍頭座到轉(zhuǎn)盤上。23：50水龍頭掛上后還沒有來得及提起方鉆桿，井口已發(fā)生強(qiáng)烈井噴，噴高到二層臺(tái)。20分鐘后井架底座開始下沉，井架傾斜，6日0：45井架向左前方倒塌，天車砸在發(fā)電房上。在這個(gè)過程中，三臺(tái)12V190柴油機(jī)、聯(lián)動(dòng)機(jī)、鉆機(jī)、二臺(tái)鉆井液泵、井架、一臺(tái)發(fā)電機(jī)和井場(chǎng)的鉆桿、套管全部陷入地下，地面僅能見到天車人字架。井噴持續(xù)到5：30分，因井壁垮塌停噴。損失時(shí)間14小時(shí)，經(jīng)濟(jì)損失88.58萬元。原因及教訓(xùn)：1、對(duì)地層認(rèn)識(shí)不清，設(shè)計(jì)依據(jù)的臨井沒有淺氣層，對(duì)淺氣層缺乏足夠的認(rèn)識(shí)，準(zhǔn)備不足，設(shè)計(jì)密度與實(shí)際有差別；井深結(jié)構(gòu)級(jí)配不合理，因?yàn)槭怯途瑧?yīng)用小一級(jí)套管下深些，并安裝井口。2、起鉆拔活塞沒有及時(shí)采取正確的措施，抽吸加劇了地層流體侵入井筒的速度。3、起鉆雖然在連續(xù)灌漿，但沒有核對(duì)起出鉆具體積與灌入量是否相等，即未落實(shí)坐崗觀察制度，造成發(fā)現(xiàn)溢流不及時(shí)，處理不及時(shí)。（2）井噴時(shí)間：1993、2、27井深：1133M，設(shè)計(jì)垂深：1340M（斜深1400）施工單位：原鉆井六公司32339隊(duì)表層下深204米，放噴管線接出一條。井噴過程：93、2、27鉆至井深1133米是，測(cè)完斜，14：00開始起鉆，起至第四柱遇阻多提80~100KN，當(dāng)班司鉆把剎把交給副隊(duì)長(zhǎng)，起第5、6柱均遇阻，第7柱發(fā)現(xiàn)拔活塞，接方鉆桿罐鉆井液，然后循環(huán)30分鐘誤認(rèn)為正常，卸方鉆桿繼續(xù)起鉆，16：00起至第九柱時(shí)發(fā)生強(qiáng)烈井涌，立即搶接方鉆桿，關(guān)防噴器（鉆頭位置874米），打開左側(cè)放噴管線放噴，噴出物為氣、沙子和泥漿。16：30用密為1.21~1.23的鉆井液?jiǎn)伪脡壕?。泥漿罐內(nèi)25方泥漿打完，18：30放噴管線停噴（實(shí)際被堵），誤認(rèn)為井塌停噴。19：30地表周圍200米范圍內(nèi)多處憋開冒氣，被迫打開防噴器，將從循環(huán)池回收的鉆井液，開雙泵打入井內(nèi)約40方，19：40噴勢(shì)增大，井口周圍25米內(nèi)氣流竄出地面，被迫停柴油機(jī)、發(fā)電機(jī)，人員撤離現(xiàn)場(chǎng)。20：20井架1號(hào)大腿被噴出物撞擊著火，10分鐘井架被燒倒，火勢(shì)迅速蔓延到整個(gè)井場(chǎng)。28日8：30井眼垮塌停噴熄火。事故中除搶出一臺(tái)拖拉機(jī)和4棟材料房外，井架及全部設(shè)備均被燒毀埋入地下。損失時(shí)間16小時(shí)，直接經(jīng)濟(jì)損失187、3萬元。原因及教訓(xùn)：1、起鉆拔活塞處理不當(dāng)，造成誘噴是該井發(fā)生井噴最直接原因。2、放噴管線只接出一條，另一條被發(fā)電房擋住沒采取措施，造成一條放噴管線被堵，無法進(jìn)行二次井控。3、該井平原組厚320米，表層只下204米，當(dāng)關(guān)閉防噴器后，造成井口地表被憋開，全井場(chǎng)地表噴氣，造成無法控制的復(fù)雜局面。為何不用表層封住平原組？

5、四川天東5井井噴時(shí)間：1990年1月16日井深：3570.72米本井是四川局川東鉆探公司60122隊(duì)在明達(dá)構(gòu)造上鉆的一口探井。井噴過程：天東5井于1990年1月16日15：30和1990年2月26日22：45先后發(fā)生兩次強(qiáng)烈井噴，兩名職工以身殉職，最后該井暫閉，損失巨大。

第一次井噴簡(jiǎn)況：1月15日17：02用密度1.33的鉆井液鉆至井深3502.72米，進(jìn)飛三178米井漏，漏速11m3/h，18：45活動(dòng)鉆具觀察，灌鉆井液15m3滿，19：50起至井深970米灌2.3m3鉆井液，液面在井口，21：25單泵循環(huán)漏速2m3/h。16日3：30下到底循環(huán)漏21m3，14：00起鉆完灌滿鉆井液發(fā)現(xiàn)出口管呈線流，15：15下鉆至第11根（158.8米）鉆鋌時(shí)鉆井液涌出鉆鋌水眼，因扣型不符，搶接回壓凡爾和方鉆桿未成功，噴勢(shì)增大，15：30在繼續(xù)開1#、10#時(shí)一聲巨響，井內(nèi)重150KN的鉆具飛出（215.9mm未裝噴嘴的鉆頭×0.25m+215.9mm撈桿×0.85m+177.8mm鉆鋌3柱×81.04m+411×410A×0.37m+158.8mm鉆鋌2根×17.17m)，1#、3#放噴管線出口附近爆炸，1#閘門外的90o彎管兩端從法蘭電焊外蹩脫，15：40關(guān)全閉防噴器，開4#閘門放噴，至24：00四條管線放噴，套壓1MPa，15：52噴純氣，H2S味濃。井噴當(dāng)時(shí)，正在循環(huán)罐上配堵漏鉆井液的實(shí)習(xí)員和在機(jī)房作緊急停車操作的司機(jī)向后奔跑過程中遇難，沖出的鉆鋌斷成9截，最遠(yuǎn)處距井口91.4米，把方鉆桿頂彎，井架兩大塊之間的橫梁碰掉下落時(shí)一端掛在水龍帶上，另一端卡在方鉆桿與快繩交叉處，井架第三節(jié)五處碰傷，凹處最長(zhǎng)600mm，最深15mm，二層臺(tái)骨架撞裂兩處，放噴管線炸裂成6截，最遠(yuǎn)的飛向井場(chǎng)右側(cè)距井口91.3米。第二次井噴簡(jiǎn)況：2月22日鉆水泥塞至井深3093m，鉆井液密度為1.47，粘度46s，25日通井至3569.30m，漏速48m3/h，在井深3412m注橋漿堵漏，共堵漏兩次，注入量分別為25m3和21m3，第一次起至井深2854m正擠壓力13MPa，5分鐘后降為0，擠入密度為1.43的鉆井液19m3，第二次起至井深2986m灌入鉆井液16m3未滿，16：25～24：00觀察，套壓升到5.3MPa，26日到22：44關(guān)井，搶配鉆井液，套壓最高升至18.2MPa，開1#管線間斷泄壓，保持Pc=12.7～13.2MPa，于22：45井口發(fā)出巨響，瞬間強(qiáng)烈井噴，井場(chǎng)立即停電，井口失控噴高至天車，2967.84m鉆具落井，人員緊急撤離現(xiàn)場(chǎng)，次日晨發(fā)現(xiàn)從方鉆桿下的127mm鉆桿母接頭臺(tái)肩下0.03m處折斷落井，水龍頭提環(huán)與游車脫鉤和方鉆桿一起倒在井口大門右前場(chǎng)，鵝頸管油壬對(duì)焊處折斷，水龍帶一端甩在司鉆操作臺(tái)前，純氣柱高15m，固定方鉆桿的8股19mm鋼繩繃斷6根。27日，7：40～7：50增開2#、3#、4#管線放噴，Pc=0，井口氣柱高度降至6～7m，8：05開1#管放噴，Pc=2.1MPa。時(shí)間損失93天。直接經(jīng)濟(jì)損失1000萬元以上。

經(jīng)驗(yàn)及教訓(xùn)：

1、發(fā)現(xiàn)井漏后對(duì)井下情況不果斷處理失誤；2、堵漏應(yīng)下光鉆桿，但現(xiàn)場(chǎng)錯(cuò)誤地決定下原鉆具堵漏；3、起鉆中未認(rèn)真灌鉆井液，數(shù)量不清；4、井控關(guān)井動(dòng)作不熟練；5、放噴管線安裝不合標(biāo)準(zhǔn)；6、天然氣中H2S含量高，給處理增大了難度；7、隊(duì)伍素質(zhì)差，職工紀(jì)律渙散；8、本井情況相當(dāng)復(fù)雜，暫閉是明智的。

壓力是井控的最主要的基本概念之一，了解壓力的概念及各種壓力之間的關(guān)系對(duì)于掌握井控技術(shù)和防止井噴是十分常重要的。

第一節(jié)井眼—地層系統(tǒng)的壓力平衡

一、井眼內(nèi)的各種壓力

1、地層孔隙壓力2、地層破裂壓力3、鉆井液靜液柱壓力4、環(huán)空循環(huán)壓降5、井內(nèi)波動(dòng)壓力

抽吸壓力：激動(dòng)壓力：井底有效壓力：

正常鉆進(jìn)時(shí)：起鉆時(shí)：下鉆時(shí)：最大井底壓力：最小井底壓力：安全鉆井的壓力平衡條件：地層流體侵入井眼；平衡壓力鉆井；壓裂地層，發(fā)生井涌；過平衡壓力鉆井，地層流體有控制入井眼，欠平衡壓力鉆井二、井眼—地層系統(tǒng)壓力基本關(guān)系

—安全附加壓力；—安全附加密度；油井：=1.5~3.5Mpa=0.05~0.1氣井：=3.5~5.0Mpa=0.07~0.15三、平衡與欠平衡壓力鉆井

1、平衡壓力鉆井（1）概念：在有效的控制地層壓力和維持井壁穩(wěn)定的前提下，盡可能降低鉆井液密度，使鉆井液液柱壓力剛好等于或略大于地層壓力，達(dá)到解放鉆速和保護(hù)油氣層的目的，這種鉆井方法稱為平衡壓力鉆井。

（2）技術(shù)關(guān)鍵：地層壓力的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)合理鉆井液密度的確定2、欠平衡壓力鉆井（1）概念：所謂欠平衡壓力鉆井，即在鉆井過程中允許地層流體進(jìn)入井內(nèi)，循環(huán)出井，并在地面得到控制。

在井底有效壓力低于地層壓力的條件下進(jìn)行鉆井作業(yè)。在井下，允許地層流體進(jìn)入井內(nèi)，在井口，利用專門的井控裝置對(duì)循環(huán)出的流體進(jìn)行控制和處理，這樣可及時(shí)發(fā)現(xiàn)和有效的保護(hù)油氣層，同時(shí)可顯著提高鉆進(jìn)速度。（2）技術(shù)關(guān)鍵：

1）地層孔隙壓力和破裂壓力的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)2）鉆井液類型選擇和密度等性能的控制3）井口壓力控制和循環(huán)出井流體的處理4）起下鉆過程的欠平衡5）井底有效壓力的計(jì)算與監(jiān)測(cè)6）井壁穩(wěn)定7）完井

（3）欠平衡鉆井適用的儲(chǔ)層：1、高滲透固結(jié)砂巖和碳酸巖油氣藏2、裂縫性油氣藏3、致密性（低孔低滲）油氣藏4、壓力衰竭的低壓油氣藏（4）欠平衡鉆井方式（欠平衡產(chǎn)生條件）1、流鉆：常規(guī)鉆井液密度，邊噴邊鉆2、氣體鉆井：人工誘導(dǎo)產(chǎn)生欠平衡，

包括：（1）空氣鉆井；（2）霧化鉆井；（3）泡沫鉆井；（4）充氣鉆井。

第二節(jié)溢流的侵入及其檢測(cè)一、有關(guān)溢流和井噴的概念

溢流（又稱為井涌、靜侵）：地層流體（油、氣、水）侵入井內(nèi)，井口返出的鉆井液量大于泵入量，或停泵后鉆井液從井口自動(dòng)外溢的現(xiàn)象。

井噴：地層流體失去控制地噴出地面。

二、地層流體侵入井內(nèi)的原因1、地層壓力掌握不準(zhǔn)，使設(shè)計(jì)的鉆井液密度偏低2、地層流體（油、氣、水）侵入，使鉆井液密度降低3、起鉆未按規(guī)定灌泥漿，或井漏井內(nèi)液面降低4、起鉆速度過快，引起抽過大，地層流體侵入井內(nèi)5、停止循環(huán)時(shí)，環(huán)空循環(huán)壓降消失，使井底壓力減小。

統(tǒng)計(jì)表明，近70%的井涌或井噴發(fā)生在起鉆（起完鉆）過程中。三、氣侵的特點(diǎn)

1、氣侵的途徑與方式

?巖石孔隙內(nèi)的氣體隨鉆碎的巖屑進(jìn)入井內(nèi)鉆井液?氣層中的氣體由于濃度差通過泥餅向井內(nèi)擴(kuò)散?當(dāng)井底壓力小于地層壓力時(shí)，氣層中的氣體大量流入或深入井內(nèi)2、氣侵的特點(diǎn)及危害

（1）侵入井內(nèi)的氣體由井底向井口運(yùn)移，體積逐漸膨脹，越接近地面，膨脹越快，因此，在地面看起來氣侵很嚴(yán)重的鉆井液，在井底只有少量氣體侵入。（2）一般情況下，氣體侵入鉆井液呈分散狀態(tài)，井底泥槳液柱壓力的降低是非常有限的，只要及時(shí)有效的除氣，就能有效的避免井噴。（3）當(dāng)井底氣體形成氣柱時(shí)，隨著氣柱的上升（滑脫上升或循環(huán)上升），在井口未關(guān)閉的情況下，環(huán)境壓力降低，體積膨脹變大，替代的鉆井液液量越來越多，使井底壓力大大降低，更多的氣體以更快的速度侵入井內(nèi)，最終導(dǎo)致井噴。（4）在井口關(guān)閉的情況下，氣體在滑脫上升中保持體積不變，因此，其壓力亦保持不變，此情況下，井口和井底壓力都會(huì)逐漸增加，當(dāng)氣體達(dá)到井口時(shí)，井口承受的壓力為地層壓力，井底的壓力為2倍地層壓力，此情況下可能壓漏地層，發(fā)生井下井噴。因此，在井內(nèi)氣體上升過程中，應(yīng)逐漸有效控制地放壓，使套壓小于允許套壓。3、的危害屬劇毒性氣體，對(duì)人體有極強(qiáng)的損害和設(shè)備有較強(qiáng)的腐蝕性，在含地層進(jìn)行施工作業(yè)時(shí)，為了確保人身和設(shè)備的安全，井控要求具有一定的特殊性。

（1）的物理化學(xué)性質(zhì)

硫化氫是一種無色、劇毒、強(qiáng)酸性氣體。低濃度的硫化氫有臭蛋味，其相對(duì)密度為1.176，硫化氫燃點(diǎn)250攝氏度，燃燒時(shí)呈藍(lán)色火焰，產(chǎn)生有毒的二氧化硫，硫化氫與空氣混合，濃度達(dá)4.3%~46%時(shí)就形成一種爆炸性混合物。硫化氫的毒性較一氧化碳大五六倍，幾乎與氰化物同樣的毒性，是一種劇毒性氣體。正常條件下，對(duì)人的安全臨界濃度是14PPm（國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)10PPm）（2）氣體的分布

就地下而言，多存在于碳酸鹽巖地層中，特別是與硫酸巖伴生的的硫酸鹽沉積環(huán)境中大量、普遍的存在著硫化氫氣體。世界上含氣體最高的地區(qū)是美國(guó)的南德克薩斯氣田，含量高達(dá)98%，沙特阿拉伯的油氣田大多含有高濃度的硫化氫（10~200PPm）我國(guó)油田硫化氫氣體的含量分布如下：華北油田冀中坳陷趙蘭莊氣田下第三系孔店組碳酸巖氣藏含量跨度在10~90%。

四川油田川東臥龍河氣田，三迭系嘉陵江灰?guī)r氣藏含量9.6~10%新疆塔里木的輪古油田含量300~400PPm,以上地區(qū)皆屬中高含地區(qū)?？死斠烙吞镌谀暇壍目?0井、西4井、東灣1井、安4井等都出現(xiàn)過氣體，在紅山嘴、八區(qū)、稠油區(qū)等區(qū)塊的油田開發(fā)過程中也出現(xiàn)過氣體。（3）注意事項(xiàng)

1、起鉆初期一定要控制起鉆速度，2、起鉆時(shí)注意及時(shí)灌漿3、盡可能防止長(zhǎng)時(shí)間的空井4、在含氣量比較大的地區(qū)或氣田要有高度的警惕性，下鉆時(shí)，可采用分段循環(huán)的方法排除侵入井內(nèi)氣體。5、發(fā)生井漏時(shí)要預(yù)防井噴6、發(fā)現(xiàn)井涌后要及時(shí)關(guān)井，切不可采用循環(huán)觀察的方法來確定井內(nèi)情況。7、在發(fā)現(xiàn)井涌時(shí)，不要開著井口搶下鉆，或者企圖把鉆頭提到套管鞋內(nèi)，以免造成井噴。四、地層流體侵入的檢測(cè)1、地層流體侵入的征兆（1）鉆速（鉆時(shí)）加快、憋跳鉆、鉆進(jìn)放空（2）泥漿池液面升高（3）鉆井液返出量多于泵入量（4）鉆井液性能發(fā)生變化—密度降低—粘度上升或下降—?dú)馀?、氯根離子、氣測(cè)羥類含量增加—油花增多，油味、天然氣味、硫化氫味增濃—溫度升高—泥漿電導(dǎo)率增大或減?。?）泵壓上升或下降，懸重減小或增大鉆遇高壓氣層時(shí)，井底壓力突然升高，導(dǎo)致懸重減小，泵壓升高；地層流體侵入鉆井液后，鉆井液密度降低，浮力減小，懸重增大，泵壓減小。（6）起鉆時(shí)灌不進(jìn)泥漿或灌入量小于正常值（7）停止循環(huán)后，井口仍有泥漿外溢2、地層流體侵入井眼的檢測(cè)方法

（1）泥漿池液面檢測(cè)利用泥漿池液面?zhèn)鞲衅鳎?）鉆井液返出流量檢測(cè)

利用泥漿出入口流量計(jì)（3）聲波檢測(cè)聲波在水中的傳播速度為1500m/s，在空氣中的傳播速度為340m/s，在氣液兩相流中的傳播速度可以低于每秒幾十米。（4）利用綜合錄井儀實(shí)施監(jiān)測(cè)（5）泵壓上升或下降，懸重減小或增大

鉆遇高壓氣層時(shí)，井底壓力突然升高，導(dǎo)致懸重減小，泵壓升高；地層流體侵入鉆井液后，鉆井液密度降低，浮力減小，懸重增大，泵壓減小。（6）起鉆時(shí)灌不進(jìn)泥漿或灌入量小于正常值（7）停止循環(huán)后，井口仍有泥漿外溢第三節(jié)油氣井壓力控制——關(guān)井與壓井井控裝置簡(jiǎn)介：一、關(guān)井程序

利用井口防噴器將井口關(guān)閉，井口防噴器產(chǎn)生的回壓與環(huán)空泥槳液柱壓力之和平衡地層壓力，防止地層流體的繼續(xù)侵入。

（一）、關(guān)井方式及選擇

1、硬關(guān)井發(fā)生溢流后，在節(jié)流閥關(guān)閉的情況下關(guān)閉防噴器。優(yōu)點(diǎn)：關(guān)井程序簡(jiǎn)單，時(shí)間短，地層流體侵入量小。缺點(diǎn)：產(chǎn)生“水擊”，使井口裝置、套管和地層所承受的壓力急劇增加，可能超過井口裝置的額定壓力、套管抗內(nèi)壓強(qiáng)度和地層破裂壓力。2、軟關(guān)井

發(fā)生溢流后，先打開節(jié)流閥，然后關(guān)閉防噴器，再關(guān)閉節(jié)流閥。

優(yōu)點(diǎn)：可避免“水擊”現(xiàn)象

缺點(diǎn)：關(guān)井程序較復(fù)雜，時(shí)間長(zhǎng)，地層流體侵入量。

3、半軟關(guān)井發(fā)現(xiàn)井涌后，先適當(dāng)打開節(jié)流閥，再關(guān)井防噴器，或邊開節(jié)流閥邊關(guān)防噴器。

特點(diǎn)：適用于井涌速度較高、井口裝置承壓能力較低、裸眼井段有薄弱地層的情況。

關(guān)井方式的選擇：在溢流速度不高或者井口裝置承壓能力較高的情況下，可使用“硬關(guān)井”，否則，應(yīng)選擇“軟關(guān)井”或“半軟關(guān)井”。推薦使用半軟關(guān)井。（二）、關(guān)井程序（關(guān)井步驟）

1、鉆進(jìn)時(shí)發(fā)生井涌（1）立即停止鉆進(jìn)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，停轉(zhuǎn)盤、上提方鉆桿到鉆桿接頭露出轉(zhuǎn)盤面；（2）停泵；（3）適當(dāng)打開節(jié)流閥；（4）關(guān)防噴器—先關(guān)環(huán)形、再關(guān)閘板；（5）關(guān)截流閥，試關(guān)井，注意套壓不能超過極限套壓；（6）及時(shí)向?qū)﹂L(zhǎng)和技術(shù)人員報(bào)告；（7）認(rèn)真記錄關(guān)井的立壓、關(guān)井套壓和泥漿池增量。2、起下鉆桿時(shí)發(fā)生井涌

（1）發(fā)出警報(bào)信號(hào)并立即停止起下鉆作業(yè)；（2）搶接回壓閥（或投鉆具止回閥）；（3）適當(dāng)打開節(jié)流閥；（4）關(guān)防噴器—先關(guān)環(huán)形、再關(guān)閘板；（5）關(guān)節(jié)流閥，試關(guān)井，注意套壓不能超過極限套壓；（6）及時(shí)向?qū)﹂L(zhǎng)和技術(shù)人員報(bào)告；（7）認(rèn)真記錄關(guān)井的立壓、關(guān)井套壓和泥漿池增量。3、起下鉆鋌時(shí)發(fā)生井涌

（1）發(fā)出警報(bào)信號(hào)，搶接回壓閥（或投鉆具止回閥）；（2）搶接鉆桿；（3）適當(dāng)打開節(jié)流閥；（4）關(guān)防噴器—先關(guān)環(huán)形、再關(guān)閘板；（5）關(guān)節(jié)流閥，試關(guān)井，注意套壓不能超過極限套壓；（6）及時(shí)向?qū)﹂L(zhǎng)和技術(shù)人員報(bào)告；（7）認(rèn)真記錄關(guān)井的立壓、關(guān)井套壓和泥漿池增量。4、空井時(shí)發(fā)生井涌

（1）發(fā)出警報(bào)信號(hào)；（2）適當(dāng)打開節(jié)流閥；（3）關(guān)防噴器—先關(guān)環(huán)形、再關(guān)閘板；（4）關(guān)節(jié)流閥，試關(guān)井，注意套壓不能超過極限套壓；（5）打開環(huán)型防噴器；（6）及時(shí)向?qū)﹂L(zhǎng)和技術(shù)人員報(bào)告；（7）認(rèn)真記錄關(guān)井的立壓、關(guān)井套壓和泥漿池增量。關(guān)井中應(yīng)注意的幾個(gè)問題：

1、關(guān)防噴器時(shí)要先關(guān)環(huán)型防噴器，再關(guān)閘板防噴器；2、關(guān)節(jié)流閥時(shí)，速度不要太快，注意套壓不要超過極限允許值；3、關(guān)閘板防噴器時(shí)，應(yīng)使鉆具處于懸吊狀態(tài)，不能坐在轉(zhuǎn)盤上，以防止鉆具不居中而封不住；4、如確實(shí)需要向井內(nèi)下入鉆具，不能在泥漿外溢的情況下敞著井口搶下鉆，而應(yīng)采用上下兩個(gè)閘板防噴器強(qiáng)行下鉆。5、當(dāng)關(guān)井套壓大于允許關(guān)井套壓時(shí)，則不能把節(jié)流閥全關(guān)死，應(yīng)在保持盡可能高的套壓下進(jìn)行節(jié)流循環(huán)。（三）地層滲透率大小的判斷

精確判斷地層滲透率的大小較為困難，但可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行粗略判斷。?關(guān)井后十幾分鐘，立壓、套壓恢復(fù)曲線出現(xiàn)平穩(wěn)段，可認(rèn)為是高滲地層；?關(guān)井后40分鐘以內(nèi)，立壓、套壓恢復(fù)曲線出現(xiàn)平穩(wěn)段，可認(rèn)為是中滲地層；?關(guān)井后80分鐘后，立壓、套壓恢復(fù)曲線出現(xiàn)平穩(wěn)段，可認(rèn)為是低滲地層；一般情況下，高壓高滲地層，井控難度最大，危險(xiǎn)性高；高壓中滲和中壓高滲地層，井控有一定的難度和危險(xiǎn)性；中低壓、中低滲地層，井控相對(duì)較容易。（四）“圈閉壓力”的釋放油水侵時(shí)：在關(guān)井后，立壓和套壓達(dá)到一定值后趨于穩(wěn)定。氣侵時(shí)：在關(guān)井后，氣體在滑脫上升過程中，侵入的氣體不能自由膨脹，會(huì)帶壓上升。因此，即使是立壓或套壓與漿液柱壓力之間和達(dá)到了可平衡地層壓力值以后，立壓和套壓還可能隨時(shí)間不斷升高。有可能壓漏地層或超過設(shè)備的承壓能力。這種在立壓或套壓記錄上超過平衡地層壓力值以后，壓力繼續(xù)升高的增量，稱為圈閉壓力。為了防止套壓超過極限套壓，較為準(zhǔn)確地確定地層壓力，對(duì)圈閉壓力可進(jìn)行釋放。釋放方法：適當(dāng)開啟節(jié)流閥，釋放40~80升鉆井液后，關(guān)閉節(jié)流閥并觀察立管壓力變化。若立管壓力無變化或略有增高，表明無圈閉壓力。此時(shí)記錄的立管壓力即是關(guān)井立管壓力。若立管壓力下降，則繼續(xù)釋放鉆井液，直到立管壓力不再下降。此時(shí)圈閉壓力已釋放掉，所讀取得立管壓力就是真實(shí)的關(guān)井立管壓力。在放壓過程中，立壓的變化滯后于節(jié)流閥的動(dòng)作，因此，釋放泥漿后應(yīng)等待一定時(shí)間。（如3000m的井，壓力傳遞路程為6000m）,大約需要20~30秒時(shí)間。上述方法在實(shí)際操作過程中比較復(fù)雜，應(yīng)根據(jù)具體情況具體分析。二、關(guān)井立管壓力的確定

1、鉆柱中未裝鉆具回壓凡爾時(shí)

對(duì)于具有良好滲透性的地層，關(guān)井10~15分鐘后地層和井眼之間可以建立起平衡；對(duì)于致密性地層建立起平衡所需時(shí)間較長(zhǎng)。關(guān)井等待立管壓力趨于穩(wěn)定后（或圈閉壓力釋放后），即可分別從“立壓表”和“套壓表”上分別讀取關(guān)井立管壓力值和關(guān)井套管壓力值。特征曲線取壓：關(guān)井后每隔2~4min記錄一次立壓和套壓，繪曲線，拐點(diǎn)讀壓。2、鉆柱中裝有回壓凡爾時(shí)關(guān)井立管壓力的確定非循環(huán)狀態(tài)下鉆柱內(nèi)與井底不連通，立壓表無顯示。

?不循環(huán)法：關(guān)井后等待套壓相對(duì)穩(wěn)定，記錄下套壓;不開節(jié)流閥，小排量緩慢啟動(dòng)泵，直到套壓開始升高為時(shí)停泵，并記錄下此時(shí)的立壓；計(jì)算關(guān)井立壓：

此法適用于不知道泵速及相應(yīng)循環(huán)壓耗的情況。?循環(huán)法：

關(guān)井后等待套壓相對(duì)穩(wěn)定，記錄下套壓;啟動(dòng)泵，以壓井泵速泵入鉆井液，同時(shí)調(diào)節(jié)節(jié)流閥保持套壓不變，記錄此時(shí)的立管壓力；停泵，關(guān)閉節(jié)流閥；計(jì)算關(guān)井立壓力：

此法適用于已知道壓井泵速及相應(yīng)循環(huán)壓耗的情況下。三、壓井液密度計(jì)算

“U”形管原理

1、關(guān)井時(shí)的壓力平衡關(guān)系（靜態(tài)關(guān)系）式中：—關(guān)井立管壓力，—鉆柱內(nèi)靜液柱壓力，—地層壓力，—關(guān)井套壓，—環(huán)空內(nèi)靜液柱壓力2、循環(huán)時(shí)的壓力平衡關(guān)系（動(dòng)態(tài)關(guān)系）式中：—循環(huán)時(shí)的立管壓力；

—總循環(huán)壓耗；—鉆柱內(nèi)循環(huán)壓耗；—環(huán)空內(nèi)循環(huán)壓耗；—循環(huán)時(shí)的套壓；3、地層壓力和所需鉆井液密度的計(jì)算

地層壓力：

壓井鉆井液密度：油井：氣井：

注意：不能用計(jì)算地層壓力，因環(huán)空鉆井液受地層流體污染嚴(yán)重，其密度難以確定。實(shí)際施工中，為安全起見，往往在計(jì)算值基礎(chǔ)上附加一安全附加值。四、壓井理論與方法

（一）壓井的概念與原則

壓井的目的：

恢復(fù)井眼與地層間的壓力平衡，使井內(nèi)泥漿液柱壓力不低于地層孔隙壓力。

壓井的基本工藝過程：將配置好的具有一定密度的鉆井液，采用合適的泵速和泵壓泵入井內(nèi)，替換出井內(nèi)被污染的泥漿。壓井過程應(yīng)遵循的基本原則：1、在整個(gè)壓井過程中，通過調(diào)節(jié)節(jié)流閥的開啟度始終保持井底壓力稍大于地層壓力?！壮悍ā?、壓井過程中套壓不能超過以下壓力:1)井口裝置的額定工作壓力;2)套管抗內(nèi)壓強(qiáng)度的80%；3）套壓與環(huán)空內(nèi)的液柱壓力之和不能超過地層的最小破裂壓力。（二）壓井的基本數(shù)據(jù)

１、壓井鉆井液密度

２、壓井泵速確定

采用低泵速壓井：

—壓井排量，L/s；Q—鉆進(jìn)時(shí)的正常排量，L/s；采用低泵速的主要目的是便于在壓井過程中節(jié)流閥和立壓的控制。3、壓井立管壓力的計(jì)算

為保證壓井過程中井底壓力不變，隨著重泥漿的不斷入井，立管壓力應(yīng)逐漸降低。

（1）壓井過程中井底壓力的平衡關(guān)系

循環(huán)時(shí)的立管總壓力：—循環(huán)總壓耗，Mpa；—鉆柱內(nèi)和鉆頭水眼內(nèi)循環(huán)壓耗，Mpa;—環(huán)空循環(huán)壓耗，Mpa；由壓力平衡關(guān)系可以看出：

只要在壓井過程中保持等式左側(cè)的值不變就保持井底壓力不變。式中唯一可調(diào)節(jié)和控制的參數(shù)就是循環(huán)時(shí)的立管總壓力。由于壓井時(shí)井眼內(nèi)的鉆井液密度由變?yōu)?，因此，循環(huán)立管壓力從初始循環(huán)立管壓力

逐漸變化為壓井結(jié)束時(shí)的終了循環(huán)立管壓力（2）初始循環(huán)立管壓力的確定

—初始循環(huán)壓耗，Mpa；的確定方法：?早期實(shí)測(cè)法

—在即將鉆達(dá)高壓層時(shí)，要求井隊(duì)每天上班一開始就用選定的壓井排量試循環(huán)，記錄循環(huán)壓力，以此作為循環(huán)壓耗。?循環(huán)測(cè)量法

—緩慢開啟節(jié)流閥并啟動(dòng)泵，控制套壓保持關(guān)井套壓不變；—調(diào)整泵速使排量達(dá)到壓井排量，保持套壓等于關(guān)井套壓；—讀取此時(shí)的立管壓力為初始循環(huán)的立管壓力。（3）終了循環(huán)立管壓力的確定

當(dāng)加重的鉆井液循環(huán)到井底時(shí)，鉆柱內(nèi)的鉆井液柱壓力已能平衡地層壓力，此時(shí)關(guān)井立管壓力應(yīng)為0，系統(tǒng)循環(huán)壓耗也由泥漿液密度的變化由初始循環(huán)壓耗變?yōu)榻K了循環(huán)壓耗。由于在同一水力系統(tǒng)中循環(huán)壓耗近似正比于循環(huán)介質(zhì)的密度，所以有：（4）壓井作業(yè)時(shí)間

壓井鉆井液從地面到達(dá)鉆頭的時(shí)間：—單位長(zhǎng)度鉆柱的容積，L/m；Qr---壓井排量，L/s。

壓井鉆井液充滿環(huán)空所需的時(shí)間：—單位長(zhǎng)度環(huán)空的容積，L/m.（min)（min)（三）常規(guī)壓井方法

常規(guī)壓井方法—適用于鉆頭在井底或接近井底，能正常關(guān)井和循環(huán)，能通過控制立管壓力保持井底壓力略大于地層壓力的情況。

（1）二次循環(huán)壓井（司鉆法）發(fā)現(xiàn)溢流關(guān)井后，先用原鉆井液循環(huán)一周排除井內(nèi)受污染鉆井液，然后用配制好的重鉆井液進(jìn)行第二次循環(huán)，建立地層——井眼系統(tǒng)的壓力平衡。（2）一次循環(huán)壓井（工程師法、等待加重法）

關(guān)井等候配制壓井重鉆井液，然后開啟節(jié)流閥并開泵注入壓井液；在一個(gè)循環(huán)周內(nèi)用重泥漿將原來的鉆井液替出，恢復(fù)地層——井眼系統(tǒng)的壓力平衡。1、二次循環(huán)壓井方法（司鉆法）

施工工序：

第一循環(huán)周（排出井內(nèi)受污染的鉆井液）緩慢開泵注入原鉆井液，調(diào)節(jié)節(jié)流閥使套壓等于關(guān)井套壓；調(diào)整泵速達(dá)到壓井排量，調(diào)節(jié)節(jié)流閥使立管壓力等于初始循環(huán)的立管壓力，保持立管壓力等于不變，直到替換出井內(nèi)全部鉆井液；停泵，并關(guān)閉節(jié)流閥，此時(shí)套壓等于關(guān)井立管壓力值．第二循環(huán)周（用重鉆井液將原來的鉆井液替出）緩慢開泵，調(diào)節(jié)節(jié)流閥保持套壓等于第一循環(huán)周后的關(guān)井套壓；調(diào)節(jié)泵速使排量等于壓井排量，此時(shí)的立管壓力接近初始循環(huán)立管壓力：調(diào)節(jié)節(jié)流閥，使立管壓力在重鉆井液由井口到達(dá)鉆頭的時(shí)間內(nèi)由初始循環(huán)立管壓力降到終了循環(huán)立管壓力：在重鉆井液從井底返至地面的時(shí)間內(nèi)，調(diào)節(jié)節(jié)流閥，保持立管壓力始終等于不變．當(dāng)壓井液返至井口時(shí)，套壓降為零，壓井結(jié)束．2、一次循環(huán)壓井方法（工程師法）

施工工序：①緩慢開泵，調(diào)節(jié)節(jié)流閥保持套壓等于關(guān)井套壓；②調(diào)節(jié)泵速使排量達(dá)到壓井排量并保持排量不變，此時(shí)立管壓力等于初始循環(huán)立管壓力；③泵入壓井液，調(diào)節(jié)節(jié)流閥使立管壓力在時(shí)間內(nèi)由初始循環(huán)立管壓力降到終了循環(huán)立管壓力；④在壓井液從井底返至地面的時(shí)間內(nèi)，調(diào)節(jié)節(jié)流閥，保持立管壓力始終等于不變．當(dāng)壓井液返至井口時(shí)，套壓降為零，壓井結(jié)束．3、邊循環(huán)邊加重法

壓井程序：

1)發(fā)生溢流關(guān)井取的有關(guān)數(shù)據(jù)后，立即緩慢啟動(dòng)泵，調(diào)節(jié)節(jié)流閥使套壓等于關(guān)井套壓．保持套壓不變，調(diào)整泵速達(dá)到壓井排量，此時(shí)立管壓力等于或接近初始循環(huán)立管壓力。2)邊循環(huán)邊加重鉆井液，逐步將鉆井液密度由提高到．密度每提高一次（0.01），當(dāng)其到達(dá)鉆頭時(shí)，則循環(huán)立管壓力降低：3)當(dāng)鉆井液密度提高到，并到達(dá)鉆頭后時(shí)，立管壓力應(yīng)降低到，此后保持立管壓力不變，直到密度為的壓井液到達(dá)井口，壓井結(jié)束．三種壓井方法的比較與選擇：關(guān)井等候壓井的時(shí)間：司鉆法、邊循環(huán)邊加重法<工程師法壓井作業(yè)時(shí)間：司鉆法>邊循環(huán)邊加重法>工程師法套壓峰值：司鉆法>邊循環(huán)邊加重法>工程師法作業(yè)難度：