井控工艺技术与现场操作培训课件

,Yan Chang Petro,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Yan Chang Petro,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Yan Chang Petro,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Yan Chang Petro,*,1,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Yan Chang Petro,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Yan Chang Petro,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Yan Chang Petro,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Yan Chang Petro,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Yan Chang Petro,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Yan Chang Petro,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Yan Chang Petro,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Yan Chang Petro,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Yan Chang Petro,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Yan Chang Petro,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Yan Chang Petro,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Yan Chang Petro,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Yan Chang Petro,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Yan Chang Petro,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Yan Chang Petro,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Yan Chang Petro,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Yan Chang Petro,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Yan Chang Petro,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Yan Chang Petro,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Yan Chang Petro,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Yan Chang Petro,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Yan Chang Petro,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,延长油田股份有限公司,2015.11,井控工艺技术与现场操作,1,目 录,一、井控及相关术语,二、井下各种压力的概念及其相互关系,三、井涌的原因及预防,四、关井方式与关井程序,五、压井原理及方法,2,一、井控及相关术语,1.1,井控技术,是指油气井的压力控制技术。即,采取一定的方法控制地层压力，实现井内压力平衡，保护油气层，提高采收率，延长油井使用寿命。,一、井控及相关术语,1.2,井控基本概念,4,井侵,溢流,井涌,井喷,井喷失控,一、井控及相关术语,1.2,井控基本概念,5,井控：实施油气井压井控制的简称。,溢流：当井底压力小于地层压力时，井口返出的钻井液量大于泵的排量、停泵后井口钻井液自动外溢的现象称之为溢流或井涌。,井喷：当井底压力远小于地层压力时，井内流体就会大量喷出，在地面形成较大喷势的现象。,井喷失控：井喷发生后，无法用常规方法控制井口和压井而出现井口敞喷的现象。,一、井控及相关术语,1.3,井控分级,6,一级井控,二级井控,三级井控,一般讲,，要力求使一口井处于,一级井控状态,。同时做好一切应急准备，一旦发生,井涌和井喷,能迅速地做出反应，加以处理，恢复正常钻井作业。,一、井控及相关术语,1.3,井控分级,7,一级井控,二级井控,三级井控,一级井控：也称,主井控,，指以合理的钻井液密度、合理的钻井技术措施，采用近平衡压力钻井技术安全钻穿油气层的井控技术。该方法简单、安全、环保、易于操作。,二级井控：溢流或井喷后，按照关井程序及时关井，利用节流循环排出溢流和压井时的井口回压与井内液柱压力之和来平衡地层压力，最终用重浆压井，,重建平衡,的井控技术。,三级井控：井喷失控后，重新恢复对,井口控制,的井控技术。,一、井控及相关术语,1.3,井控分级,8,一级井控,二级井控,三级井控,井底压力稍大于,地层压力,使地层流体不能侵入到井眼内,实现近平衡压力作业,.,一级井控的关键在于合理确定压井液密度。,当溢流发生后，采用一定的技术和设备，使井恢复到一级井控状态的过程。,四个步骤：发现溢流,-,关井,-,压井,-,开井,。,二级井控失败，井涌量增大，失去了控制，发生了井喷，这时依靠井控技术和井控装备恢复对井的控制，达到初级井控状态。,1.4,井控设备,9,一、井控及相关术语,一、井控及相关术语,1.5,井喷失控的危害,10,一、井控相关术语,起钻抽汲，造成诱喷,起钻不灌钻井液或没有灌满,不能及时准确的发现溢流,发现溢流后处理措施不当,井口不安装防喷器,井控设备的安装及试压不符合,石油与天然气钻井井控技术规定,的要求。,1.6,井喷失控的原因,11,一、井控相关术语,井身结构设计不合理,对浅气层的危害缺乏足够认识,设计的钻井液密度偏低,空井时间过长，又无人观察井口,井漏未能及时处理或处理措施不当,相邻注水井不停注或未减压,思想麻痹，违规操作,压井过程中操作不当,1.6,井喷失控的原因,12,1.6,井喷失控的原因,13,一、井控相关术语,1.6,井喷失控的原因,14,一、井控相关术语,15,1.6,井喷失控的原因,一、井控及相关术语,16,1.6,井喷失控的原因,一、井控及相关术语,17,1.6,井喷失控的原因,一、井控及相关术语,一、井控及相关术语,一旦井喷失控，其处理方法主要是围绕着怎样使,井口装置、井控管汇,重新恢复对油气流的控制而进行。,一般的处理过程都是将,三级井控转化为二级井控,，即重装井口，恢复对井口的控制。,再将,二级井控转化为一级井控,，即：只利用合理的压井液密度就能平衡地层压力，恢复正常钻井作业。,1.6,井控失控处理方法,18,一、井控及相关术语,早发现、早关井、早处理！,早发现：,溢流被发现的越早越好，越便于关井控制、越安全。国内现场一般将溢流量控制在,12m,3,之前发现。,早关井：,在发现溢流或预兆不明显时，应停止一切其它作业，立即按关井程序关井。,早处理：,在准确录取溢流数据和填写压井施工单后，就应进行节流循环排除溢流和压井作业。,1.7,井控工作中的“三早”,发现溢流立即关井，疑似溢流关井检查！,19,一、井控及相关术语,1,、发现溢流后不立即关井，仍采取循环观察；,2,、起下管柱溢流时仍侥幸继续作业；,3,、关井后长时间不进行压井作业；,4,、压井泥浆密度过大或过小；,5,、排除天然气溢流时保持循环罐液面不变；,6,、企图敞开井口，使压井液的泵入速度大于溢流速度；,7,、关井后闸板刺漏仍不采取措施。,1.8,井控作业中易出现的错误做法,20,目 录,一、井控及相关术语,二、井下各种压力的概念及其相互关系,三、井涌的原因及预防,四、关井方式与关井程序,五、压井原理及方法,21,二、,井下各种压力的概念及其相互关系,压力,静液柱压力,压力梯度,地层压力,上覆岩层压力,压力激动和抽汲压力,2.1,压力的概念及其相互关系,22,破裂压力,井底压力,压差,压力损失,泵压,允许最大关井套压,二、,井下各种压力的概念及其相互关系,2.1,压力的概念及其相互关系,23,静液柱压力,：,当量流体密度：,压力梯度：,地层压力：地层孔隙压力，地层流体作用于该处的静液柱压力。正常地层压力梯度在,9.810.5kpa/m,。,允许最大关井套压：,二、,井下各种压力的概念及其相互关系,2.1,压力的概念及其相互关系,24,地破压力指某一深度地层发生破裂和裂缝所能承受的压力。钻井液密度设计,下限要保持与地层压力相平衡,，实现压力控制，,上限不能超过地层破裂压力,，以免压漏地层造成井漏。尤其是地层压力差别较大的裸眼井段，如设计不当会造成先漏后喷的事故。,工程设计书应明确每层套管固井开钻后，按,SY 5430,地层破裂压力测定套管鞋试漏法要求测定,套管鞋下第一个,3m,5m,厚的易漏层的破裂压力,。,二、,井下各种压力的概念及其相互关系,2.1,地破压力,25,举例：,地面漏失压力,2.4MPa,，破裂压力梯度：,0.018MPa/m,，泥浆密度：,1.14g/cm,3,，套管鞋深度,350m,。求地破压力和最大允许关井套压？,泥浆密度,g/cm,3,当量密度,MPa,1.14,2.4,1.20,2.194,1.25,2.022,1.30,1.850,二、,井下各种压力的概念及其相互关系,静止状态、空井状态,2.2,不同钻井作业时的井底压力,26,井底压力,=,环空静液压力,注：钻井液静液柱压力是构成井底,压力和维持井内平衡最主要的部分，,是实施,一级井控,的唯一保证。,二、,井下各种压力的概念及其相互关系,正常循环、钻进时,井底压力,=,环空静夜压力,+,环空压力损失,2.2,不同钻井作业时的井底压力,27,注：环空流动阻力使井底压力增加，有利于抑制地层流体向井内的侵入。其数值一般在,0.71.5MPa,。,二、,井下各种压力的概念及其相互关系,下钻时,井底压力,=,环空静夜压力,+,激动压力,2.2,不同钻井作业时的井底压力,28,起钻时,井,底压力,=,环空静夜压力,-,抽汲压力,上提钻柱时，由于钻井液粘滞作用由此而减小的井底压力值。下钻或下套管时，由于钻头下行挤压该处钻井液，使钻井液流动受的阻力。,二、,井下各种压力的概念及其相互关系,举例：,井深：,1925m,，泥浆密度：,1.10g/cm,3,，环空压耗：,0.3MPa,，抽汲压力,0.4MPa,，激动压力,0.7MPa,2.2,不同钻井作业时的井底压力,29,作业,工况,井底压力,MPa,当量密度,g/cm,3,停泵,20.773,1.100,钻进,21.073,1.116,起钻,20.373,1.079,下钻,21.473,1.137,起钻时（其它情况相同时），井底压力最小，发生溢流井涌的可能性最大，尤其是不及时向井内灌满钻井液的情况最危险。,二、,井下各种压力的概念及其相互关系,在压力的推动下钻井液从钻井泵进入循环系统。由于钻井液循环及其与所碰到的物体发生摩擦所引起的压力降低。,泵压或立压。,2.3,压力损失,30,目 录,一、井控及相关术语,二、井下各种压力的概念及其相互关系,三、井涌的原因及预防,四、关井方式与关井程序,五、压井原理及方法,31,三、井涌的原因及预防,3.1,发生溢流须具备的条件,起钻时井内未及时灌满钻井液,过大的抽汲压力,钻井液密度不够,循环漏失,地层压力异常,其它原因,井内环空钻井液静液柱压力小于地层压力,溢流地层具有必要的渗透性,3.2,溢流原因,32,统计表明，近,70%,的井涌或井喷发生在起钻（起完钻）过程中,。,三、井涌的原因及预防,3.3,溢流征兆,间接显示,1.,蹩跳钻。,2.,钻时突然加快或放空。,3.,悬重增加或减少。,4.,泵压下降或上升。,1.,钻井液密度下降和粘度上升或下降。,2.,气泡增多。,3.,气测烃类含量升高。,4.,氯根含量增高。,5.,油味或硫化氢味很浓。,6.,钻屑中方解石含量增加。,7.,出口管返出钻井液量增加或减少。,8.,起钻灌钻井液困难，实际灌入量小于钻具起出体积。,9.,下钻接单根或停止下放钻具时，出口管钻井液仍然外溢。,10.,钻井液循环池内未加钻井液而液面升高（井漏则降低）。,直接显示,严重显示,井涌,33,三、井涌的原因及预防,3.4,井涌的检测,34,泥浆池液面检测,钻井液循环罐和处理剂胶液罐都应安装液面直读标尺。钻井液循环罐应配备液面监测报警仪。,钻井液返出流量检测,声波检测,利用综合录井仪监测,发现溢流显示，应按,关井程序,关井，发现溢流和控制井口应立足于钻井队的作业班组。,即发,-,停,-,抢,-,开,-,关,-,关,-,看。,三、井涌的原因及预防,3.4,井涌的检测,35,坐岗制度,表层套管固井后开始“坐岗”。,“坐岗”人员上岗前应经钻井队技术人员进行培训。,钻进中由钻井作业班安排专人“坐岗”，地质录井人员按要求对循环罐液面等进行监测；起下钻、其它辅助作业或停钻时，钻井作业班和地质录井人员应同时落实专人“坐岗”。,三、井涌的原因及预防,3.4,井涌的检测,36,“坐岗”要求：,钻进作业，应注意观察出口流量、钻时、岩性、气泡、气味、油花，测量循环罐液面、钻井液密度和粘度、气测值、氯根含量等变化情况，每隔,15min,对循环罐液面作一次观察记录，遇特殊情况应加密观察记录，,发现异常情况及时报告司钻。,起下钻作业，应注意观察停止灌钻井液时和停止下放钻具时出口钻井液是否断流，每起下,3,柱,5,柱钻杆、,1,柱钻铤记录一次灌入或返出钻井液体积，及时校核单次和累计灌入或返出量与起出或下入钻具体积是否一致，,发现异常情况及时报告司钻。,其它作业，应注意观察出口是否有钻井液外溢或液面是否在井口，关井情况下井口是否起压，,发现异常情况及时报告司钻。,3.5,短程起下钻,37,坚持用短程起下钻方法检查油气侵和溢流,：,钻开油气层后每次起钻前。,钻进中曾发生严重油气侵但未溢流的起钻前。,溢流压井后起钻前。,调低井内钻井液密度后起钻前。,钻开油气层井漏堵漏后起钻前。,钻开油气层后需长时间停止循环进行其它作业,（电测、下套管、下油管、中途测试等）起钻前。,三、井涌的原因及预防,3.5,短程起下钻,38,短程起下钻两种基本作法：,一般情况下试起,15,柱钻具或起至套管鞋，再下入井底循环一周半，若钻井液无气侵，则可正式起钻；若后效严重，不具备起钻条件时，应循环排除受侵污钻井液并适当调整钻井液密度至短程起下钻正常后再起钻。,特殊情况时（需长时间停止循环或井下复杂时），将钻具起至套管鞋内或安全井段，停泵观察一个起下钻周期加其它空井作业时间，再下回井底循环一周半观察。,三、井涌的原因及预防,3.6,起下钻中防止溢流、井喷的主要技术措施,39,起钻前循环井内钻井液时间不应少于一周半；短程起下钻后的循环观察时间也应达到一周半以上；进出口密度差不超过,0.02g/cm,3,。,起钻中严格按规定每起出,3,柱,5,柱钻杆灌满钻井液一次，每起出,1,柱钻铤灌满钻井液一次；若钻具水眼堵塞，起钻中应每柱灌满钻井液一次或连续灌注。,钻头在油气层中和油气层顶部以上,300m,井段内起钻速度不应超过,0.5m/s,，维持钻井液良好的造壁性和流变性，避免起钻中井内发生严重抽吸。,三、井涌的原因及预防,3.6,起下钻中防止溢流、井喷的主要技术措施,40,下钻中应控制钻具下放速度，避免因井下压力激动导致井漏。,在起下钻过程中，设备检修应安排在下钻至套管鞋进行；若起钻过程中因故不得不检修设备时，检修中应采取相应的防喷措施，检修完后立即下钻到井底循环一周半，正常后再起钻。严禁在空井情况下进行设备检修。,三、井涌的原因及预防,目 录,一、井控及相关术语,二、井下各种压力的概念及其相互关系,三、井涌的原因及预防,四、关井方式与关井程序,五、压井原理及方法,41,4.1,关井方式,42,阻止地层流体继续侵入井眼。,利用井口防喷器将井口关闭，井口防喷器产生的回压与环空钻井液静液柱压力之和平衡地层压力，阻止地层流体的继续侵入。,四、关井方式和关井程序,4.1,关井方式,43,阻止地层流体继续侵入井眼。,利用井口防喷器将井口关闭，井口防喷器产生的回压与环空钻井液静液柱压力之和平衡地层压力，阻止地层流体的继续侵入。,四、关井方式与关井程序,硬关井,在节流管汇处于关闭状态下，就直接关闭环形或闸板防喷器的关井方式。,四、关井方式与关井程序,44,软关井,先开通节流管汇，再关环形、闸板防喷器的关井方,式,。,4.1,关井方式,四、关井方式与关井程序,4.2,关井程序,45,钻进发生溢流,发：发出信号；,停：停转盘，停泵（带顶驱时为：停顶驱，停泵）；,抢：抢提方钻杆（带顶驱时为：上提钻具）；,开：开启液动平板阀；,关：关防喷器（先关环形防喷器，后关半封闸板防喷器）；,关：先关节流阀（试关井），再关节流阀前端紧邻的手动平板阀，然后打开环形防喷器；,看：认真观察、准确记录立管和套管压力以及循环池钻井液增减量，并迅速向队长或钻井工程师（技术员）及钻井监督报告。,四、关井方式与关井程序,4.2,关井程序,46,起下钻杆发生溢流,发：发出信号；,停：停止起下钻作业；,抢：抢接钻具止回阀；,开：开启液动平板阀；,关：关防喷器（先关环形防喷器，后关半封闸板防喷器）；,关：先关节流阀（试关井），再关节流阀前端紧邻的手动平板阀，然后打开环形防喷器；,看：认真观察、准确记录立管和套管压力以及循环池钻井液增减量，并迅速向队长或钻井工程师（技术员）及钻井监督报告。,四、关井方式与关井程序,4.2,关井程序,47,起下钻铤发生溢流,发：发出信号；,停：停止起下钻作业；,抢：抢接钻具止回阀（或防喷单根）及钻杆；,开：开启液动平板阀；,关：关防喷器（先关环形防喷器，后关半封闸板防喷器）；,关：先关节流阀（试关井），再关节流阀前端紧邻的手动平板阀，然后打开环形防喷器；,看：认真观察、准确记录立管和套管压力以及循环池钻井液增减量，并迅速向队长或钻井工程师（技术员）及钻井监督报告。,四、关井方式与关井程序,4.2,关井程序,48,空井溢流,发：发出信号；,停：停止其它作业；,抢：抢下钻杆（电测时为：抢起电缆，危急时割断电缆）；,开：开启液动平板阀；,关：关防喷器（先关环形防喷器，后关全封闸板防喷器，如果未下入钻具则直接关全闭闸板防喷器）；,关：先关节流阀（试关井），再关节流阀前端紧邻的手动平板阀，然后打开环形防喷器；,g,）看：认真观察、准确记录套管压力以及循环池钻井液增减量，并迅速向队长或钻井工程师（技术员）及钻井监督报告。,4.3,侵入井内流体性质判断,49,0.120.36 g/cm,3,气体,0.360.6g/cm,3,油与气或水与气的混合物,0.60.84g/cm,3,油、水或油水混合物,四、关井方式和关井程序,U,型管示意图,目 录,一、井控及相关术语,二、井下各种压力的概念及其相互关系,三、井涌的预防、原因及检测,四、关井方式与关井程序,五、压井原理及方法,50,五、压井原理及方法,5.1,节流压井循环时井眼系统压力平衡关系,U,型管示意图,51,五、压井原理及方法,5.2,井控分析参数,52,井,控,分,析,循环压耗,计算地面管汇循环压耗，钻柱内循环压耗、环空压耗、钻头水力参数计算,井底压力,计算井底压力。输入：流体静压力、关井压力、循环压耗,当量泥浆比重,计算当量泥浆比重,起下钻灌返浆,计算起钻灌浆量，下钻返浆量、井底压力降低值（起钻）,短程起下钻,确定后效时间、气体上窜速度和安全作业时间,五、压井原理及方法,5.3,压井参数,53,压,井,参,数,计,算,关井立压,计算关井立压（钻柱带回压阀、钻柱不带回压阀）,关井套压,计算关井套压,地层压力,计算地层压力,压井液密度,计算压井液密度。输入：立压、井筒内液柱压力、液柱高度，静气柱压力，安全系数,溢流类型高度,计算溢流类型高度，确定侵入井筒流体类型,静气柱压力,确定静气柱压力。输入：套压，气柱高度，气体密度。,五、压井原理及方法,5.3,压井参数,54,压,井,参,数,计,算,初始循环压力,计算初始循环压力。输入：关井压力，安全附加压力，循环压力（压井泵速）,最终循环压力,计算最终循环压力。输入：初始循环压力、原钻井液密度、压井液密度,气体膨胀压力,计算气侵（气柱）对钻井液液柱压力影响，计算关井气体滑脱速度,压井最高压力,确定循环排出溢流的最高压力,强行下钻压力,计算钻头进入有地层流体侵入的井段时，确定预期增加的压力，确定有地层流体侵入的井段顶部位置，确定下入钻井的钻井液顶替量，钻柱上顶力计算,五、压井原理及方法,5.4,初始立压及终了立压,55,初始立管压力是压井循环开始时所需要的压力。,初始立管压力,=,低泵速泵压,+,关井立压,+,安全系数,当新钻井液或压井液到达钻头位置，并开始上返时的立管压力叫终了循环立管压力。,终了循环立管压力,=,低泵速泵压*（压井液密度,/,原钻井液密度）,五、压井原理及方法,5.5,低泵速试验,56,每只钻头入井钻进前，应以,1,/,3,1,/,2,正常流量测一次低泵冲循环压力，并作好,泵冲数、流量、循环压力,记录。当钻井液性能发生较大变化时应重作上述低泵冲试验。,压井使循环立管压力超过钻井泵的额定工作压力；,套管压力和立管压力变化剧烈，节流阀控制难度大；,环空压力损失大，易发生井漏。,五、压井原理及方法,5.6,溢流关井,57,五、压井原理及方法,5.7,司钻法,58,优点：可以尽快地排除井内受污染钻井液，关井等候时间短，可尽快恢复循环；,缺点：压井过程时间长，第一循环周内套压可能较高。,五、压井原理及方法,5.7,司钻法,59,立管压力与套管压力变化曲线,五、压井原理及方法,5.8,工程师法,60,优点：压井作业时间短，压井时的套压低，不易压漏薄弱地层；,缺点：关井等候压井的时间长，对易卡钻地层增加了卡钻的可能性。,五、压井原理及方法,5.8,工程师法,61,立管压力与套管压力变化曲线,五、压井原理及方法,5.8,司钻法,压井过程中套压的变化,62,套压变化,（侵入井内的流体为气体）,五、压井原理及方法,5.8,工程师,法压井过程中套压的变化,63,侵入井内的流体为液体（盐水侵、油侵无气）,侵入井内的流体为气体,五、压井原理及方法,5.8,工程师,法与司钻法压井时的套压比较,64,1-,工程师法；,2-,司钻法,五、压井原理及方法,5.8,气体侵入量对套压峰值的影响,65,气体侵入量对套压峰值的影响,五、压井原理及方法,5.9,井底恒压法,66,完成任务,（,1,）循环排污,（,2,）,压井泥浆平衡地层,基于原则,(,井底稳定的压力,),（,1,）井底压力大于地层压力,（,2,）不要使用过高的地面压力,井控作业,(,井口回压控制,),（,1,）地面立管压力,（,2,）,套管压力,67,5.9,井底恒压法,一步一步的程序，在压井过程中即使遇到偶然的复杂情况，也能正确的操作泵和控制回压。,五、压井原理及方法,1,、采用,等冲程或等压力,填写方式。,2,、此表格认为钻柱内,水眼大小一致,忽略,节流效应,。,3,、该表把压力变化与冲程关系,线性化,，作为对压井过程中理论值与实际值的对比有重要的实际意义，以评价压井程序是否异常。,68,5.9,井底恒压法,一步一步的程序，在压井过程中即使遇到偶然的复杂情况，也能正确的操作泵和控制回压。,五、压井原理及方法,4,、该表格表达的压力变化属于,司钻法第二周,：加重压井液从地面到达钻头时，通过保持关井立压不变（或”立管压力变化表”），,使初始循环压力到最终循环压力的变化,。,5,、该表格表达的压力变化属于,工程师第一周,：加重压井液从地面到达钻头时，通过调节节流阀按照“立管压力变化表”,使初始循环压力到最终循环压力的变化,。,69,5.9,井底恒压法,五、压井原理及方法,(1),压力计算公式：,（,2,）压力随井深线性变换，但冲程与钻柱水眼相关。,（,3,）压力变换趋势表明：压降梯度与水眼大小成正比。,（,4,）复合钻柱，,压力,泵冲曲线存在拐点，更符合实际。,复合钻柱,处理井涌时，考虑,中间压力,:,五、压井原理及方法,水平井井喷事故的预防和处理在作业现场多采用,直井井控技术,，忽视了水平井特点，不利于油气层的保护。,常规或非常规井控技术对直井井控技术很使用，但对,水平井井控针对性不强。,若以直井的井控原理来控制水平井，不但易压漏地层，伤害油气层，还极易造成井喷失控。,5.10,水平井井控工艺技术现状,70,直井,油气,储层,井,筒,井,筒,油气,储层,接触面积大大增加,水平井,水平井井控问题的提出,五、压井原理及方法,在水平井的钻井作业中，要,坚持近平衡压力钻井和井底常压法压井,，做好井控工作，实现安全钻井。,水平井压井过程中的压力损失特点与直井压井的不同，要,有一套合理的压井的简易计算方法,，用来指导现场水平井压井施工作业。,5.10,水平井井控工艺技术现状,水平井井控问题的解决,五、压井原理及方法,水平井的,测深完全不同于其垂深,，当钻进水平段时，同时也打开了油气藏，发生井涌时，即使能迅速检测到并能迅速关井，其,潜在的井涌量比直井大的多,。井侵流体充满水平段才开始进入井的垂直段，检测溢流、井涌相对困难。,5.11,水平井溢流井涌特点,72,关井时，已有大量地层流体侵入井内，关井套压可能达到或超过,最大允许关井套压,，易不能获取准确的,关井数据,。,水平井溢流井涌征兆复杂。,在水平井中，钻柱结构一般与直井正好相反，一般为底部钻具组合,+,钻杆,+,加重钻杆,+,钻铤,+,钻杆。井涌在井底附近，环空返速较小，而到达上部地层时，由于环空体积减小，井涌拉长，,环空返速迅速增加，环空静液柱压力迅速减小。水平井溢流处理困难。,五、压井原理及方法,水平井的常规压井,是一次井控失败后，为恢复井内压力平衡所采取的一种施工措施。,压井,是发现井涌关井后，泵入能平衡地层压力的加重钻井液，并始终控制井底压力略大于地层压力，以排除井涌，重建井眼与地层系统的压力平衡关系。,压井过程中，控制井底压力略大于地层压力，是借助节流管汇上的,节流阀,，控制一定的回压来实现的。,5.12,水平井常规井控技术,73,搞清楚水平井井控的几个基本概念！,五、压井原理及方法,在压井过程中要实现井底压力略大于地层压力必须准确控制,立管压力,。而影响立管压力的因素主要是,关井立压和关井套压。,5.13,水平井常规压井计算,74,确定地层压力,求取关井立压和关井套压,计算压井液密度,注满钻柱内容积时间,注满环空内容积时间,压井液注入总时间,加重钻井液的量,初始循环立压,终了循环立压,五、压井原理及方法,1,、压井液,到达,造斜点时的循环立压,5.13,水平井常规压井计算,75,（,1,）造斜点动压力损失,五、压井原理及方法,5.13,水平井常规压井计算,76,（,2,）造斜点剩余关井立压,（,3,）,造斜点循环立压,五、压井原理及方法,2,、压井液,到达,稳斜点时的循环立压,5.13,水平井常规压井计算,77,（,1,）稳斜点动压力损失,（,2,）稳斜点剩余关井立压,（,3,）稳斜点循环立压,五、压井原理及方法,水平井关井一般宜选用软关井，以减少对地层和闸板的冲击效应，有利于实现安全压井作业。,关井,1015,分钟左右后读取关井立压和关井套压,和泥浆池增量。,关井立压和关井套压的差别不仅取决于流体密度和侵入流体在井内的长度，而且,还取决于流体是否已上升到垂直段或造斜段。,5.14,水平井关井方法的选择,78,五、压井原理及方法,水平井的水平段发生井侵时，用,小排量,很难一次将流体排除，需要,多次循环,。,在压井过程中,很难控制立压的下降值,。因此，最好用,司钻法,压水平井。第一次循环用尽可能大的排量将溢流排除，第二次循环就可以用压井排量压井。,5.15,水平井压井方法的选择,79,五、压井原理及方法,80,发生井涌，当,压井加重钻井液,到达造斜点（,KOP,）位置时，循环压力可能出现过高的的情况，则应把压力表分成两部分：,5.16,水平井压井,五、压井原理及方法,5.17,水平井压井实例,81,井眼尺寸,:215.9mm,；,井深：,3000m(,垂深,),，,4300m(,测深,),；,套管：,244.5mm,，下深,2400m(,垂深,/,测深,),；,钻杆：,127mm,，容积,9.30L/m;,加重钻杆：,127,*,200m,容积,4.60L/m,；,钻铤,:,158.8mm*300m,容积,3.10L/m,；,钻井液密度：,1.60kg/L,；,钻具结构,:,127,钻杆,(2200)+,158.8,钻铤,(300m)+,127,加重钻杆,(200)+,127,钻杆,(1600m)+,底部钻具组合,(,忽略长度,),。,造斜点垂深：,2427m,，造斜率,10/100m,。,水平井井身结构简图,一口水平井的基本数据如下：,五、压井原理及方法,5.17,水平井压井实例,82,环空容积：,裸眼,/,钻杆,(,加重钻杆,),：,24.0L/m,；,裸眼,/,钻铤：,16.8L/m,；,套管,/,钻铤：,19.5L/m,；,套管,/,钻杆：,26.7L/m,；,泵排量：,16.20L/stroke,；,低泵速循环压力：,在,45stks/min,的泵速下为,6.0MPa,；,套管鞋处地破压力当量密度为：,1.99kg/L,。,井涌后记录数据,:,关井立压：,4.0MPa,；关井套压：,5.5MPa,；泥浆池增量：,5000L,。,五、压井原理及方法,5.17,水平井压井实例,83,压井数据计算：,压井钻井液密度：,初始循环立管总压力：,终了循环立管总压力：,钻具内容积,Vd,：,压井液到达钻头的冲数和时间：,最大允许关井套压：,五、压井原理及方法,5.17,水平井压井实例,84,（,1,）从井口,A,到造斜点,B,：,压井循环时循环立压与泵入量的关系：,五、压井原理及方法,5.17,水平井压井实例,85,（,2,）从造斜点,B,到水平段,C,：,压井循环时循环立压与泵入量的关系：,五、压井原理及方法,5.17,水平井压井实例,86,（,3,）从稳斜点,C,到井底,D,：,压井循环时循环立压与泵入量的关系：,五、压井原理及方法,5.17,水平井压井实例,87,（,1,）司钻法,压井操作,(1),缓慢开泵,同时迅速打开节流阀及下游的平板阀,调节节流阀,使套压等于关井套压,5.5MPa,直到泵速逐渐达到压井泵速,45,冲,/min,。,(2),保持压井排量不变,调节节流阀,使立压等于,初始循环立管总压力,10.0MPa,不变,直到把溢流排除井口,停泵关井,则关井套压应等于关井立压,4.0MPa,。,五、压井原理及方法,5.17,水平井压井实例,88,（,1,）司钻法,压井操作,(3),当准备好加重钻井液后,重新缓慢启动泵,同时迅速打开节流阀及下游的平板阀,调节节流阀,使套压等于关井套压,4.0MPa,直到泵速达到压井泵速,45,冲,/min,。保持压井排量不变,继续调节节流阀,使套压等于,关井套压,4.0MPa,直到高密度钻井液到达钻头,(51min),。,(4),高密度钻井液返入环空,调节节流阀,使立压等于,终了循环立管总压力,6.6MPa,不变,直到高密度钻井液返出井口,(148min),。,（,5,）,停泵关井,若关井套压等于关井立压等于,0MPa,则压井成功。开井循环,加大泵排量,进行充分循环,调整钻井液性能,恢复正常钻井作业。,五、压井原理及方法,5.17,水平井压井实例,89,（,2,）工程师法,压井操作,（,1),缓慢开泵,同时迅速打开节流阀及下游的平板阀,调节节流阀,使套压等于关井套压,5.5MPa,直到泵速逐渐达到压井泵速,45,冲,/min,。,(2),保持压井排量不变,高密度钻井液从井口到钻头这段时间内,按着,立压变化曲线,调整立压值调节节流阀,从,A,点到,B,点,(29min),立压由,10.0MPa,逐渐调到,7.0MPa(,下调率为,0.22MPa/100stks),从,B,点到,C,点,(10min),立压由,7.0MPa,逐渐调到,6.5MPa(,下调率为,0.11MPa/100stks),从,C,点到,D,点,(13min),立压由,6.5MPa,逐渐调到,6.6MPa(,上调率为,0.01MPa/100stks),。,五、压井原理及方法,5.17,水平井压井实例,90,（,2,）工程师法,压井操作,(3),高密度钻井液返入环空,调节节流阀,使立压等于,终了循环立管总压力,6.6MPa,不变,直到高密度钻井液返出井口,(148min),。,(4),停泵关井,若关井套压等于关井立压等于,0MPa,则压井成功。开井循环,加大泵排量,进行充分循环,调整钻井液性能,恢复正常钻井作业。,五、压井原理及方法,5.18,几种特殊情况下的压井方法,91,钻头不在井底情况下的压井,当钻头不在井底时，关井后地层压力的大小及压井所采用的泥浆密度不易确定。,1,、强行下钻到井底循环压井法,在井口关闭的情况下，强下下钻到井底。在强行下钻过程中，应释放掉与下入的钻具体积相同大小的钻井液，并且为气侵时，还要考虑气体的滑脱上升过程中的膨胀。,一般此方法使用关井立压和关井套压较低的情况。,五、压井原理及方法,5.18,几种特殊情况下的压井方法,92,钻头不在井底情况下的压井,2,、不强行下钻到井底循环压井法,采用重泥浆进行循环压井。当钻头离地面较近时，压井钻井液密度可大于地层的破裂强度。,这种方法可以减小套压，但不能排除井内侵入的流体。用重浆循环一段时间后，如果立压和套压降到一定程度，可强行下钻到井底，进行压井作业。如果立压和套压下降到,0,，可正常下钻到底，但应密切关注泥浆返出情况。钻具下到井底后关井，压井。,五、压井原理及方法,5.18,几种特殊情况下的压井方法,93,3,、空井压井法（置换法）,向井内泵入一定量的重泥浆,关井使其下落,释放一定套压，套压减小值小于或等于重泥浆液柱产生的压力,重复上述过程，当套压降到一定程度后，可强行下钻。,4,、压回法,从环形空间泵入压井液，把侵入的流体压回到地层中，以不超过最大允许关井套压作为施工的最高工作压力。此方法适用于空井、套管下得较深、裸眼段只有一个产层的情况。,五、压井原理及方法,5.18,几种特殊情况下的压井方法,94,5,、浅气层压井,在较前的地层钻遇气层发生井涌时，由于其危害性较大，一般不能使用常规的关井节流方法进行压井。,主要压井方法：打入一段超重钻井液控制井涌，根据具体情况是下套管封隔，封隔器封隔，还是加重钻井液,若确认气层产量较少，也可以采用有控制地节流放喷，使其在短时间内衰竭，然后在采取相应措施。,交流结束，,敬请批评指正！,