常规压井技术课件

,单击此处编辑母版标题样式,*,常规压井技术,概 述,随着油气勘探钻井越来越深、环保要求越来越高，高压、高含硫、高危的“三高井”比例逐渐增加，特别是气井钻井数目的日益增多，使得在钻井过程中压井难度也明显增加。,概 述 随着油气勘探钻井越来越深、环保要,1,概 述,钻井井控压井环节是井控突发事件的一个风险源。要防止井喷事故，就要及时发现溢流，并立即关好井，但关好井并不意味着安全。在生产实际中，进行多次同方法重复性压井作业，还不能有效控制和排除溢流的实例并非个别，更危险的是不少井喷事故是在关井后的压井作业期间发生的。据不完全抽样调查统计，在关井后的压井作业期间压不住井、不能有效控制和排除溢流而导致发生井喷事故的井占所有井喷失控事故井的比例一度达到,40%,以上。,概 述 钻井井控压井环节是井控突发事件,2,讲 授 内 容,1,压井基本原理,3,常用压井方法,4,压井案例分析,2,压井基本数据计算,讲 授 内 容1 压井基本原理 3 常用压井,3,一,、,压井基本原理,压井,:,就是向失去压力平衡的井内泵入高密度的压井液，并始终控制井底压力略大于地层压力，不出现新的溢流，以重建和恢复压力平衡的作业。,一、压井基本原理 压井:,4,一,、,压井基本原理,压井原理,:,压井是以,U,型管原理为依据。利用地面节流阀产生的阻力（即回压）和井内液柱压力所形成的井底压力来平衡地层压力，实现压井的基本原则。,一、压井基本原理 压井原理:,5,一,、,压井基本原理,“”形管原理,:,一、压井基本原理“”形管原理:,6,二,、,压井基本数据计算,1,、,溢流种类的判别,2,、,地层压力及压井钻井液密度,3,、,钻柱内外容积及压井泥浆量,4,、,压井循环时间,5,、,循环总立压,二、压井基本数据计算1、溢流种类的判别2、地层压力及压井钻井,7,二,、,压井基本数据计算,1,、溢流种类的判别,确定流体类型主要之一是看是否有气侵入井眼中,。假如仅仅是液体侵入,那压力控制就很简单,。要可靠地确定侵入流体类型，必须对钻井液池中增加的溢流进行精确的计量。,二、压井基本数据计算1、溢流种类的判别 确定流体类,8,二,、,压井基本数据计算,1,、溢流种类的判别,1),关井状态下压力平衡关系：,管柱内部：,P,b,= P,d,+0.0098,m,H,管柱环空：,P,b,= P,a,+0.0098,m,（,H- h,w,）,+0.0098,w,h,w,合并,：,w,=,m,-102(P,a,-,P,d,)/h,w,h,w,V/ V,a,二、压井基本数据计算1、溢流种类的判别 1)关井状态下压力,9,二,、,压井基本数据计算,1,、溢流种类的判别,V,为溢流量,L V,a,为环空的容积系数,L,w,地层流体密度，,g/cm,3,；,m,原钻井液密度，,g/cm,3,；,P,a,关井套管压力，,MPa,；,P,d,关井立管压力，,MPa,；,V,钻井液池钻井液增量，,m,3,；,V,a,溢流所在环空截面积，,m,3,/m,；,h,w,地层流体在环空所占高度，,m,。,二、压井基本数据计算1、溢流种类的判别 V为溢流量L,10,二,、,压井基本数据计算,1,、溢流种类的判别,根据,w,计算公式计算可确定溢流种类。,当溢流进入井内流体密度为：,a.,0.12-0.36g/cm,3,之间，则为,天然气,溢流。,b.,0.36-1.07g/cm,3,之间，则为,油溢流或混合流体,。,c.,1.07-1.20g/cm,3,之间，则为盐水溢流。,例,二、压井基本数据计算1、溢流种类的判别根据w计算公式计算可,11,二,、,压井基本数据计算,2,、地层压力及压井钻井液密度,计算地层压力,p,0.0098,m,d,计算压井液密度,mk,102,p,/H,e,式中,mk,压井液密度，,g/cm,3,m,原钻井液密度，,g/cm,3,；,e,钻井液密度附加安全值，,g/cm,3,一般取：油井,e,0.05,0.10 g/cm,3,气井,e,0.07,0.15 g/cm,3,；,d,关井立管压力,MPa,。,例,Pd,二、压井基本数据计算2、地层压力及压井钻井液密度计算地层压力,12,二,、,压井基本数据计算,3,、钻柱内外容积及压井泥浆量,钻柱内容积,1,：,1,（,1,2,L,1,2,2,2,n,2,n,）,/4,钻柱外容积,2,：,2, ,（,h1,2,p1,2,）,L,1,（,h2,2,p2,2,）,2,（,hn,2,pn,2,）,n,）,/4,总容积：,1,2,二、压井基本数据计算3、钻柱内外容积及压井泥浆量钻柱内容积,13,二,、,压井基本数据计算,3,、钻柱内外容积及压井泥浆量,式中：,钻具内径，,m,；,h,井径或套管内径，,m,；,p,钻具外径，,m,；,钻具或井段长度，,m,。,所需压井液量一般取总容积的,1.5,2,倍。,例,二、压井基本数据计算3、钻柱内外容积及压井泥浆量式中：,14,二,、,压井基本数据计算,4,、压井循环时间,压井液从地面到达钻头的时间,1,：,1,1,/60Q,（,min,）,式中：,压井时的排量，,l/s,，,一般为正常钻进排量的,1/2,1/3,。,压井液从钻头到达地面的时间,：,2,/60Q,（,min,）,循环一周总时间为：,t,1,例,二、压井基本数据计算4、压井循环时间压井液从地面到达钻头的时,15,二,、,压井基本数据计算,5,、循环总立压,（）初始循环总立压,P,Ti,压井液刚开始泵入钻柱时的立管压力,。,P,Ti,=P,d,+P,ci,式中：,P,d,关井立压,P,ci,原浆在压井排量下的循环压耗,二、压井基本数据计算5、循环总立压（）初始循环总立压PTi,16,二,、,压井基本数据计算,5,、循环总立压,（）初始循环总立压,P,Ti,求,Pci,：,低泵速泵压实测法。,采用公式计算法。,二、压井基本数据计算5、循环总立压（）初始循环总立压PTi,17,二,、,压井基本数据计算,5,、循环总立压,（）初始循环总立压,P,Ti,求,P,ci,：,低泵速泵压实测法,:,当钻入高压油气层前，要求每天早班用选定的压井排量进行循环实验，测得相应的立管压力值就是低泵速泵压。并将低泵速泵压的数值及所用排量记到班报表上。便于压井时查用。,二、压井基本数据计算5、循环总立压（）初始循环总立压PTi,18,二,、,压井基本数据计算,5,、循环总立压,（）初始循环总立压,P,Ti,求,P,ci,：,采用计算公式法,:,式中：,Q,1,溢流前正常钻进的排量，,l/s,；,1,Q,1,所对应的循环泵压，,MPa,。,Q,溢流后压井时的排量，,l/s,；,二、压井基本数据计算5、循环总立压（）初始循环总立压PTi,19,二,、,压井基本数据计算,5,、循环总立压,（,2,）终了循环总立压,P,Tf,终了循环总立压是指压井液进入环空后，用压井排量循环时的立管总压力。,P,Tf,P,cf,式中：,P,Tf,终了循环立管总压力；,P,cf,压井液循环压耗。,二、压井基本数据计算5、循环总立压（2）终了循环总立压PTf,20,二,、,压井基本数据计算,5,、循环总立压,（,2,）终了循环总立压,P,Tf,钻井液在同一系统内循环时，循环压耗与钻井液的密度成正比。因此，我们可以用原钻井液循环压耗,ci,求得压井液循环压耗,cf,：,P,cf,/P,ci,mk,/,m,P,cf,mk,P,ci,/ ,m,式中：,mk,为压井液密度,m,为原钻井液密度,例,二、压井基本数据计算5、循环总立压（2）终了循环总立压PTf,21,三,、,常用压井方法,1,、司钻法压井,又称二步法。压井过程中需要循环两次钻井液。,第一循环周用原钻井液密度循环，排除环空中已被地层流体污染的钻井液，,第二循环周再将压井液泵入井内，用两个循环周完成压井，压井过程中保持井底压力不变。,三、常用压井方法1、司钻法压井 又称二步法。压井过程,22,三,、,常用压井方法,1,、司钻法压井,第一步（第一循环周）：,步骤,1:,缓慢启动泵打开平板阀后再适当打开节流阀，使套压保持关井套压值，这个过程应小于,5,分钟。,步骤,2,：,当排量达到选定的压井排量时，保持排量不变循环。调节节流阀使立管压力等于初始循环立管总压力,Ti,，并在整个循环周内保持不变。,三、常用压井方法1、司钻法压井第一步（第一循环周）：步骤1:,23,三,、,常用压井方法,1,、司钻法压井,第一步（第一循环周）：,步骤,3,：,环空受侵污的钻井液替换完毕，应停泵、全关井。若侵入地层流体完全排除，套压应等于原关井立压。,第一步操作过程中，应同时配制压井液，准备压井。,三、常用压井方法1、司钻法压井第一步（第一循环周）：步骤3：,24,三,、,常用压井方法,1,、司钻法压井,第二步（第二循环周）：,步骤,4,：,缓慢启动泵，,打开平板阀后再,适当打开节流阀，控制套压等于第一步结束后的关井套压（原关井立压）。,三、常用压井方法1、司钻法压井第二步（第二循环周）：步骤4：,25,三,、,常用压井方法,1,、司钻法压井,第二步（第二循环周）：,步骤,5,：,当排量达到选定的压井排量时，保持排量不变循环。压井液由井口到达钻头的这段时间内，要通过调节节流阀控制套压等于关井立压不变。立管压力由初始循环立管总压力,P,Ti,降到终了循环立管总压力,P,Tf,。也可按“立管压力控制数据表”控制。,三、常用压井方法1、司钻法压井第二步（第二循环周）：步骤5：,26,三,、,常用压井方法,1,、司钻法压井,第二步（第二循环周）：,步骤,6,：,继续循环，压井液进入环空后，调节节流阀，控制立管压力等于终了循环立管总压力,Tf,不变，直到压井液返出地面。,三、常用压井方法1、司钻法压井第二步（第二循环周）：步骤6：,27,三,、,常用压井方法,1,、司钻法压井,第二步（第二循环周）：,步骤,7,：,压井液返出地面后，停泵、全关井。检查立管压力和套管压力是否为零，如果都为零，说明井内已建立起新的压力平衡，压井成功。,三、常用压井方法1、司钻法压井第二步（第二循环周）：步骤7：,28,三,、,常用压井方法,1,、司钻法压井,第二步（第二循环周）：,步骤,8,：,开井检查溢流，如果井口有流体流出，重复压井程序。如果井口没有流体流出，调整钻井液密度性能。,三、常用压井方法1、司钻法压井第二步（第二循环周）：步骤8：,29,三,、,常用压井方法,1,、司钻法压井,压井中立管和套管压力的变化规律,三、常用压井方法1、司钻法压井压井中立管和套管压力的变化规律,30,三,、,常用压井方法,2,、工程师法压井,压井中立管和套管压力的变化规律,三、常用压井方法2、工程师法压井压井中立管和套管压力的变化规,31,三,、,常用压井方法,3,、压井作业中应注意的问题,1,）开泵与节流阀的调节要协调,2,）控制排量,3,）控制好压井钻井液密度,4,）要注意立管压力的滞后现象,三、常用压井方法3、压井作业中应注意的问题1）开泵与节流阀的,32,三,、,常用压井方法,3,、压井作业中应注意的问题,5,）节流阀堵塞或刺坏,6,）钻具刺坏,7,）钻头水眼堵,8,）井漏,三、常用压井方法3、压井作业中应注意的问题5）节流阀堵塞或刺,33,四,、,压井案例分析,例,1:,某井用,216mm,钻头，密度,1.42g/cm,3,的泥浆钻进至井深,2402,米准备接单根时，停泵发现出口小股外溢，关井立套压为,0,；采用密度,1.55g/cm,3,泥浆压井结束后，停泵观察,2:40,分钟出口小股外溢；采用密度,1.80g/cm,3,泥浆压井结束后，停泵观察,3:45,分钟出口小股外溢；采用密度,2.1g/cm,3,泥浆压井结束后，停泵观察,6:10,分钟出口小股溢流，压井不成功。,分析原因应如何对该井进行处理,。,四、压井案例分析例1: 某井用216mm钻头，密度,34,四,、,压井案例分析,例,2,:,某井用,152mm,钻头，密度,1.15g/cm,3,的泥浆钻进至井深,1205,米发现液面上涨,1.5,方，关井后测得立压,1MPa,，套压,2.1MPa,，决定用密度,1.35g/cm,3,泥浆压井，压井过程中发现无法控制立压，立压比计算高,4MPa,，开大节流阀至全开，立压不降。,分析原因应如何对该井进行处理。,四、压井案例分析例2: 某井用152mm钻头，密度,35,四,、,压井案例分析,例,3,:,某井,178mm,套管下深,6045m,；,149mm,钻头；钻井液密度：,1.22,g/cm3,，,钻至井深,6531.75m,外溢,1.8m3,，,1:13,上提钻具关井，套压,010.7Mpa,，,1:20,关井，套压,10.722.65 MPa,。,(1:20,顶泵一次，立压,17.9 MPa),。,四、压井案例分析例3: 某井178mm套管下深6045,36,四,、,压井案例分析,例,3,处理情况,:,28,日,11:00,15:19,第一次压井作业。正注密度,1.60g/cm,3,钻井液,187.0 m,3,，返出,129.8m,3,，漏失,57.2m,3,，施工立压,20,22 MPa,，套压,273.45.6MPa,，排量,11-13L/s,，其中,11:40,放喷管线出口点火，焰高,15,20m,，返出泥浆含有明显,H,2,S,味。,21:36,关井,立压,07 MPa,套压,5.619MPa,，准备压井液。,四、压井案例分析例3处理情况:28日11:0015:19第,37,四,、,压井案例分析,例,3,处理情况,:,28,日,21:36,29,日,2:10,第二次压井作业。正注密度,1.60g/cm,3,的复合堵漏液,61m,3,，密度,1.50g/cm,3,泥浆,56.8 m,3,，排量,4.3,11 L/s,，立压,16,22.7MPa,，套压,15.8,21.0MPa,。,29,日,2:10,指重表悬重由,1600KN327KN,，钻具因氢脆断落，停止压井作业。,四、压井案例分析例3处理情况:28日21:3629日2:1,38,压井案例分析,例,4,:,某井,244.5mm,套管下至井深,436.15 m,。,用密度,1.41g/cm3,钻井液钻进至井深,2335.79m,，发现液面上涨,0.7m3,，,上提方钻杆关井，关井后立压,0 MPa,，套压,2.0MPa,，液面总增量,5.4m3,。,分析应如何对该井进行处理。,压井案例分析例4: 某井244.5mm套管下至井深,39,谢谢大家，,请批评指正！,Thanks !,谢谢大家，Thanks !,40,