压井与井喷失控后的处理办法.doc

压井与井喷失控后的处理办法1、常规压井1.1压井原理压井是以“U”型管原理为依据的，利用地面节流阀产生的阻力和井内钻井液柱压力合成的井底压力来平衡地层压力。在压井过程中，始终保持井底压力略大于地层压力，并保持井底压力不变。以不变的压井排量向井内打入加重钻井液，随着加重钻井液的增加，节流压力逐渐减小，待加重钻井液返出井口时，节流压力降为零，井眼和地层之间又重新建立了平衡。1.1.1压井循环时的压力平衡关系Pd+Pc-Pld+Pmd=Pp+Pla=Pa+Pla+Pma 5-1Pd关井立管压力，MPa。Pc正常（即开井状态）循环总立管压力，MPa；Pld钻柱内和钻头水眼循环压耗，Pmd钻柱内钻井液静液柱压力，MPa；Pp地层压力，MPa；Pla环空循环压耗，MPa；Pa关井套压，MPa；Pma环空静液柱压力，MPa；与关井状态压力平衡关系相比，压井节流循环时作用于井底的压力只比环空流动阻力多Pla。通常Pla不大，就是在大排量循环时也不会超过1.5MPa。实际上，Pla是使井底压力逐步增加的，压井时有利于平衡地层压力，可忽略不计。则上式可简化为：Pd+Pc-Pld+Pmd=Pp=Pa+ Pma 5-2那么，压井循环时始终要保持井底压力不变，且略大于地层压力，就可以通过控制相应的循环立管总压力PT来实现。而循环立管总压力又是通过调节节流阀的开启程度来控制。可见压井循环时的立管总压力仍可用于判断井底压力。PT=Pd+Pc 5-3式中:PT关井节流状态循环立管总压力，MPa。1.1.2压井时应达到的要求（1）压井时要保持压井排量不变，Pld才不变，才能实现作用于井底的压力不变。（2）压井时井底压力必须略大于地层压力，并保持井底压力不变，使地层流体在重建平衡的过程中，不能重新进入井内。（3）压井过程中，严格按井控要求和措施施工，不能造成井喷事故。（4）压井时，不能使井眼受压力过大，要保证不压漏地层，避免出现井下复杂情况和地下井喷。（5）要保护油气层，防止损害油气层的生产能力。1.2压井基本数据计算1.2.1判断溢流类型w=m-102（Pa-Pd）/hw 5-4式中：w溢流密度，g/cm3；m钻柱内（未受侵污的）钻井液密度，g/cm3；Pa关井套管压力，MPa；Pd关井立管压力，MPa；hw井眼内溢流高度，MPa。hw=V/V 5-5式中：V钻井液池增量，m3；V溢流所在井段环空容积系数，m3/m。若w=1.07-1.20g/cm3，则为盐水溢流；若w=0.12-0.36g/cm3，则为天然气溢流；若w=0.36-1.07g/cm3，则为油溢流或混合流体溢流。1.2.2计算压井钻井液密度（1）根据地层压力计算，再加附加值的方法：k=102（Pp+Pe）/H 5-6式中：k压井钻井液密度，g/cm3；Pe安全附加压力值，MPa；H产层垂直深度，m。（2）根据关井立管压力计算压井钻井液密度的方法：k=m+102Pd/H+e 5-7式中：e安全附加当量密度值，g/cm3；1.2.3计算钻柱内容积及加重钻井液量（1）钻柱内容积VdVd=/4（d12L1+ d22L2 + +dn2Ln） 5-8式中：Vd钻柱内容积，m3；d钻具内径，m；L钻具长度，m。（2）环空容积VaVa=/4（Dh12-D12）L1+（Dh22-D22）L2+ +（Dhn2-Dn2）Ln 5-9式中：Va环空容积，m3；Dh井眼（套管）的内径，m；D钻具外径，m；L钻具（或井段）的长度，m。（3）总容积V：V=Vd+Va 5-10式中：V钻柱内容积与环空容积之和，m3。1.2.4加重剂量的计算（1）加大压井液密度所需加重剂的计算 5-11式中：加重剂所需量，t；V加重前压井液体积，m3；1加重剂密度，g/cm3；2加重后压井液密度，g/cm3；3加重前压井液密度，g/cm3。（2）降低压井液密度所需水量的计算 5-12式中：降低压井液密度时需要加入的水量；原压井液体积，；1原压井液密度，g/cm3；2稀释后压井液密度，g/cm3；水的密度，g/cm3。1.2.5压井排量的确定压井时，不能用钻进排量压井，压井排量一般取钻进时排量的1/3-1/2，为了达到低排量，一般可采用降低柴油机转数。拆凡尔、换用小缸套或者改用水泥车等方法。这是因为：A、正常循环压力加上关井立管压力也许超过泵的额定工作压力；B、大排量高泵压所需的功率，也许要超过泵的输入功率；C、大量流体经阻流器可以引起过高的套管压力，如果压井循环时，阻流器堵塞，将导致地层破裂。采用较低排量时，由于降低了泵等钻井设备的负荷，也就提高了钻井设备在压井作业中的可靠性。在关井立管压力相当大时也能压井，不致泵压太高。同时，较低的循环速度，改进了加重时对钻井液密度的控制，并且在调节节流阀时，有较长的反应时间。Qk=(1/3-1/2)Q 5-13式中:Q钻进时排量，L/s。Qk压井排量，L/s。1.2.6计算注入加重钻井液的时间（1）计算注满钻柱内容积所需时间：td=1000Vd/（60Qk） 5-14式中：td注满钻柱内容积所需要的时间，min；Qk压井排量，L/s。（2）注满环形空间所需时间：ta=1000Va/（60Qk） 5-15式中：ta注满环形空间容积所需要的时间，min。1.2.7计算压井循环时的立管总压力（1）初始压井循环时的立管总压力PTi=Pd+Pci 5-16式中：PTi初始压井循环立管总压力，MPa；Pci低泵速压耗，MPa。A、利用实测法求低泵速压耗Pci。测定Pci时一般选用钻进排量的1/3-1/2,作为压井排量。作为防喷措施之一，要求井队在钻进到可能的高压地层井段之前，每天早班选择好压井排量进行循环测试。把测试的立管压力及所用排量记到班报表上，以便压井时查用。若引起流动阻力的因素改变，用选定的压力、排量重测循环系统流动泵压。例如，改变钻头水眼组合、换泵缸套、处理钻井液、钻具结构改变等都要重新测定压井泵速与泵压。现场一般通过降低泵冲次、换缸套或拆阀达到降低排量的目的。B、利用关井立管压力及初始压井立管总压力求测Pci。操作方法如下：缓慢开泵，同时打开节流阀及下游的平板阀，调节节流阀保持套管压力等于关井套管压力；使泵排量逐渐达到压井排量并保持不变，调节节流阀，使套管压力等于关井套压；记录此时的立管压力就是近似的PTi；则：Pci=PTi-Pd（2）终了循环立管总压力PTfPTf=Pcik/m 5-17式中：PTf终了循环立管总压力，MPa。例题已知关井立压为3MPa，加重前的泥浆密度为1.25g/cm3，加重后的压井泥浆密度为1.35 g/cm3，在溢流发生前测得Pci值为7MPa。试计算初始循环立管总压力和终了循环立管总压力。解：求初始循环立管总压力：PTi=Pd+Pci=3+7=10MPa；求终了循环立管总压力：PTf=Pcf=Pcik/=(1.35/1.25)7=7.56MPa。1.2.8计算最大允许关井套压最大允许关井套压是指地层破裂压力梯度所允许的关井套压值。Pa=(Gf-Gm)h 5-18式中:Gf地层破裂压力梯度，MPa/m；Gm井内液柱压力梯度，MPa/m；h-套管鞋深度，m。例题某井技术套管下深至井深2500m，套管鞋处地层的破裂压力梯度为0.018MPa/m，井内泥浆密度为1.25g/cm3。试求为了不压漏地层所允许的最大关井套压为多少？解：Pa=(Gf-Gm)h=(0.018-0.00981.25)2500=14.38MPa.1.3压井方法1.3.2司钻法压井（二次循环法）司钻法是发生溢流关井后，先用原密度钻井液循环排出溢流，再用加重钻井液压井的方法。用两个循环周期完成。该方法往往在边远井及加重剂供应不及时的情况下采用。此方法容易掌握，从关井到恢复循环的时间短。（1）压井步骤。A、计算压井所需数据。依据压井基本数据计算公式计算压井所需数据。图5-1司钻法压井过程中套管压力及立管压力变化规律B、填写压井施工单，将算得的各项数据填入压井施工单，绘出立管压力控制进度，作为压井施工的依据。压井施工单如表5-1所示。C、压井：第一步：用原钻井液循环排除溢流。第二步：用加重钻井液压井，重建井内压力平衡。（2）司钻法压井例题。例题某井为一探井，钻至3200m发生溢流，关井后测得数据如下：测量井深3200m，垂直井深3200m，钻头直径Dh=215.9mm，钻杆直径D=127mm，内径d=108.6mm，技术套管外径244.5mm，内径224mm，下深2400m，本井无钻铤，原钻井液密度m=1.25g/cm3。溢流前用排量10L/s循环时，Pci=3.8MPa，钻井泵为3NB1000型泵，缸套直径170mm，允许泵压16.8MPa，套管鞋处地层破裂压力梯度Gf=0.0169MPa/m。溢流关井10min后，井内与地层之间压力趋于平衡。测得关井立管压力Pd=5MPa，关井套压Pa=6.5MPa，钻井液池增量V=2.5m3。解：（1）计算压井所需数据。A、确定溢流类型，选取安全附加量：Va=/4（Dh2-D2）L=23.93L。hw=V/V=104.47m。w=m-102（Pa-Pd）/hw=0.21g/cm3。本井发生的是气体溢流。e=0.07-0.15g/cm3，本井取e=0.10g/cm3。B、计算压井钻井液密度：k=m+102Pd/H+e=1.51g/cm3。C、计算钻柱内容积、环空容积及加重钻井液量：V=Vd+Va=112.914m3。按1.5V的体积进行加重，即应把约170m3的钻井液加重到1.51g/cm3,准备压井。D、计算注入加重钻井液时间：注满钻柱内容积所需时间：td=1000Vd/（60Qk）=49.4min注满环形空间所需时间：ta=1000Va/（60Qk）=138.8minE、计算压井时的立管总压力：初始压井循环时的立管总压力：PTi=Pd+Pci=8.8MPa终了压井循环时的立管总压力：PTf=Pcik/m=4.59MPaF、计算最大允许关井套压：Pamax=（Gf-Gm）Hf=（0.0169-0.0981.25）2400=11.16MPa（2）填写压井施工单，绘出立管压力控制进度表（如表5-1所示）。（3）压井施工。第一步：用m =1.25g/cm3的原钻井液循环排除溢流。第二步：将170m3的钻井液加重到1.51g/cm3后，向井内打入加重钻井液，重建井内压力平衡。（4）司钻法压井过程中套管压力及立管压力变化规律如图5-1所示。图5-2 工程师法压井压井立管压力和套管压力变化趋势1.3.3工程师法压井（一次循环法）溢流发生后，迅速关井，记录溢流数据，计算压井数据，填写压井施工单，绘出立管压力控制进度表，加重钻井液，用加重钻井液在一个循环周内完成压井。该法压井时间短，经济效益好，井口装置承压小，井内承压比其他方法小。但是，在压井时，要求现场必须有足够的加重材料，具备快速加重设备及手段，从关井到恢复循环的时间较长。（1）压井步骤。A、计算压井基本数据。压井基本数据的计算与司钻法相同。B、填写压井施工单。压井施工单与司钻法压井施工单不相同。主要区别是立管压力控制进度不同。但工程师法压井施工单的数据填写方法与司钻法压井例题的数据填写方法一样，施工单如图所示。C、配制压井钻井液。将170m3密度为1.25 g/cm3的钻井液加重到1.51g/cm3。（2）施工操作方法。A、缓慢开泵，迅速打开节流阀及下游平板阀，调节节流阀，使套压保持关井时的套压6.5MPa不变；逐渐达到压井排量10L/s，保持不变；这时不再保持套压6.5MPa不变，应调节节流阀，使立管压力接近初始压井立管压力PTi=8.8MPa。B、在加重钻井液由地面到达钻头这段时间内，调节节流阀，控制立管压力按“立管压力控制进度表”变化，即由初始立管总压力8.8MPa降到终了立管总压力4.59MPa。（2）排量控制整个压井过程中，必须用选定的压井排量循环，并保持不变，由于某种原因必须改变压井排量时，重新测定Pci，重算Pti及Ptf。C、加重钻井液从钻头返出沿环空上返过程中，调节节流阀，使立管压力保持终了立管总压力4.59MPa不变，直到加重钻井液返出地面。停泵关井，检查套管压力和立管压力是否为零。若为零，说明压井成功。开井循环并调整钻井液性能，恢复正常钻井作业。压井立管压力和套管压力变化趋势如图5-2所示。1.3.4压井作业应注意的问题（1）开泵与节流阀的调节要协调从关井状态改变为压井状态时，开泵和打开节流阀下游的平板阀及调切节流阀应协调。节流阀开得太大，井底压力降低，地层流体可能侵入井内；节流阀开得太小，井底压力过大，套压升高，可能压漏地层。因此，开泵和调节节流阀要细心，认真操作。泵排量逐渐达到压井排量的过程中，通过调节流阀，尽量保持关井套压不变。表5-1司钻法压井压井施工单预先记录数据井号：日期：填写人：井深：3200m垂直井深：3200m套管尺寸/重力/钢级:244.5mm/0.63KN/m/P110层位：井眼尺寸：215.9m套管抗内压强度的80%；47.95MPa钻杆尺寸/质量：127 mm地层破裂压力：0.016 MPa/m钻杆容积系数：9.25L/S井口装置额定工作压力35 MPa环空容积系数：23.93 L/S在用钻井液密度：1.25g/cm3一号泵二号泵压井排量QK循环压力Pci压井排量我Qk循环压力Pci10L/S3.8MPa110L/S3.8MPa溢流后半井记录数据井深320m垂直井深:3200m层位：溢流量V：2.5m3关井立管压力Pd 5MPa关井套管压力Pa6.5MPa压力参数计算安全附加当量钻井液密度e:0.10g/cm3压井钻井液增量:0.16g/cm3压井钻井液密度k:1.51g/cm3压井排量Qk:10L/S初始循环总压力Pti:8.8MPa终了循环总压力Ptf:4.59MPa钻杆循环时间td:49.4min环空循环时间ta:138.8min压井钻井液从在面到钻头立管循环总压力变化压井方法司钻法循环时间138.8关9.8819.9729.6439.5249.4138.8Pt8.857.9587.1166.2745.4324.594.59表5-2 工程师法压井施工单预先记录数据井号：日期：填写人：井深：3200m垂直井深：3200m套管尺寸/重力/钢级:244.5mm/0.63KN/m/P110层位：井眼尺寸：215.9m套管抗内压强度的80%；47.95MPa钻杆尺寸/质量：127 mm地层破裂压力：0.016 MPa/m钻杆容积系数：9.25L/S井口装置额定工作压力35 MPa环空容积系数：23.93 L/S在用钻井液密度：1.25g/cm3一号泵二号泵压井排量QK循环压力Pci压井排量我Qk循环压力Pci10L/S3.8MPa110L/S3.8MPa溢流后半井记录数据井深320m垂直井深:3200m层位：溢流量V：2.5m3关井立管压力Pd 5MPa关井套管压力Pa6.5MPa压力参数计算安全附加当量钻井液密度e:0.10g/cm3压井钻井液增量:0.16g/cm3压井钻井液密度k:1.51g/cm3压井排量Qk:10L/S初始循环总压力Pti:8.8MPa终了循环总压力Ptf:4.59MPa钻杆循环时间td:49.4min环空循环时间ta:138.8min压井钻井液从在面到钻头立管循环总压力变化压井方法工程师法循环时间138.8关9.8819.9729.6439.5249.4138.8Pt8.857.9587.1166.2745.4324.594.59（3）控制好压井钻井液密度严格按计算的加重钻井液密度加重，密度要均匀。（4）防止压差卡钻裸眼井段有低压渗透层时，失水控制不好，或钻井液被地层流体污染。均会使井壁泥饼增厚。如果关井时间长，在压差的作用下可能形成卡钻。尽快压井循环、上下活动钻具是防止卡钻最好办法。（5）节流阀堵塞或刺坏钻井液中的砂粒、岩屑很可能堵塞节流阀，高速液流可能刺坏节流阀。堵塞时套压升高，解决的办法是快速打开节流阀，疏通节流阀，疏通后，迅速关节流阀到原位。如此法不成功改用备用节流阀。节流阀刺坏时，套压降低。如刺坏严重，则应启用备用节流阀（6）钻具刺坏钻具刺，泵压降，泵速加快；钻具断，悬重减小。可关井观察立压、套压，若二者基本相等，说明溢流在断口下方，若是气体溢流，让气体上升到断口处时，再用加重钻井液压井；若关井套压大于关井立压，溢流已经上升到断口上方可立即用加重钻井液压井。（7）钻头水眼堵水眼堵时，立管压力迅速升高，而套压不变，记下套管压力，停泵关井，确定新的立管压力值后，再继续压井。水眼完全堵死，不能循环，先关井，再进行钻杆内射孔，然后压井。（8）井漏压井过程发生漏的显示是立管压力和套管压力下降，泵速增加。井漏发生后，不及时处理，可能引起地下井喷。处理方法有：（1）注入高密度钻井液：一定量的高密度钻井液进入环空，环空静液压力增加，降低套压，减小漏失层位所受的压力，从而制止漏失。（2）打重晶石塞：将重晶石浆液泵入井内高压层顶部之后，可增大静液压力，有助于平衡高压层。重晶石浆液具有高失水性，能迅速沉淀，脱水形成重晶石塞子，把下面的高压层暂时封隔起来，从而便于对上面的漏失层进行堵漏重晶石浆液的配方是：159L密度为2.64g/cm3的重晶石浆液，需重晶石粉340kg，清水79.49kg，焦磷酸钠0.22kg，烧碱0.113kg。焦磷酸钠或其他有机磷酸钠起稀释作用，降低塑性粘度，加快重晶石的沉降。加入煤烧碱是为了将pH值控制在810之间，以利于加快重晶石沉降，并形成致密的重晶石塞子。通常重晶石塞子的高度不少于130m。重晶石浆液是用注水泥设备进行混合并通过钻杆注入井内的。泵入时要连续作业，不能中途停顿。注重晶石塞子类似于注水泥塞，注到预定位置，立即起钻，钻头起到重晶石塞子顶发上，循环清洗钻具。重晶石塞子形成时间为812h，这期间要控制井口回压，防止地层流体进一步侵入井内。形成重晶石塞子后，再下钻探塞子顶部位置。（3）采用分流法：事先在钻柱适当位置装一个分流短节，当出现危险溢流，压井过程可能压漏地层时，则可从地面向钻杆内投入一个启动器，打开分流短节上的侧孔，使泵入井内的压井钻井液分两路循环，一路经分流短节上的侧孔进入环空，与上升的天然气混合，使天然气成为分散液柱中的气泡，与钻井液共同上返。这样可增加环空静液压力，降低套压，减小易漏层位所受的压力。2、特殊压井方法2.1空井压井方法（1）发生溢流原因。由于起钻时发生强烈抽吸，地层流体进入井内，或因电测等空井作业时，钻井液长期静止而被气侵，不能及时除气所造成。（2）处理方法。空井发生溢流，不能再将钻具下入井内时，应迅速关井，记录关井压力。然后用“体积法”将井内气体排出。（3）压井原理。在控制一定的井口压力以保持压稳地层的前提下，间歇放出钻井液，让天然气在井内膨胀，上升到井口。（4）操作方法。先确定允许的套压升高值，当套压上升到允许的套压值后，通过节流阀放出一定量的钻井液，然后关井。关井后气体又继续上升，套压再次升高，再放出一定量的钻井液。重复上述操作，直到井内充满钻井液。2.2钻井液喷空时的压井方法（1）井内无钻具或钻具很少时，采用“置换法”压井，向井内强行泵入一定量的钻井液，关井。使钻井液下沉至井底，再放气泄掉一定量的井口压力，其值应等于灌入钻井液所增加的压力值。重复上述操作，间歇泵入钻井液、间歇释放压力，就可以使井内静液柱压力逐渐增加，井口套压逐渐降低，最后建立新的平衡。（2）钻具在井底时，向井内强行注入加重钻井液，并使钻井液进入环空，慢慢地在环空建立液柱压力。当钻井液在环空返到一定高度后，关井套压不很高时，则可通过节流阀进行循环压井。2.3低套压压井方法是指发生溢流后不能关井，若关井，套压就会超过最大允许关井套压，因此不能关死井，只能控制在接近最大允许关井套压的情况下节流放喷。（1）不能关井的原因：a、高压浅气层发生溢流；b、表层套管或技术套管下得太浅；c、发现溢流太晚。（2）压井原理：低套压压井就是在井不能完全关闭的情况下，通过节流阀控制套压，使套压在不超过极限套压的条件下进行压井。当加重钻井液在环空上返到一定高度后，可在极限套压范围内试行关井。关井后，求得关井立管压力和压井钻井液密度，然后再用常规法压井。（3）减少地层流体的措施：在低套压压井过程中，由于井底压力不能平衡地层压力，地层流体仍会继续侵入井内，从而增加了压井的复杂性，为了减少地层流体的继续侵入，则：a、增大压井排量，可以使环空流动阻力增加，有助于增大井底压力，抑制和减少地层流体的继续侵入；b、提高第一次循环的重钻井液密度，可使加重钻井液进入环空后，能较快地增加环空的液柱压力，降低井口套压；c、如果地层破裂压力是最小极限压力时，当溢流被顶替到套管内以后，可适当提高井口套压值。2.4又喷又漏的压井方法即井喷与井漏同存在于一裸眼井段中的压井。这种情况需优先解决漏的问题，否则，压井时因压井钻井液的漏失而无法维持井底压力略大于地层压力。根据又喷又漏产生的不同原因，其表现形式可分为上喷下漏、下喷上漏和同层又喷又漏。2.4.1上喷下漏的处理。上喷下漏俗称“上吐下泻”。这是因在高压层以下钻遇低压层（裂缝、孔隙十分发育）时，井漏将钻井液和储备钻井液消耗尽，井内得不到钻井液补充，使井内液柱压力降低而导致上部高压层井喷。其处理步骤是：a、在高压层以下钻遇井漏时，应立即停止循环，间歇定时定量反灌钻井液以降低漏速，尽可能维持一定液面高度来保证井内液柱压力略大于高压产层的地层压力。确定反灌钻井液的量和间隔时间有三种方法：第一种是根据对地层钻井资料的分析统计出的经验数据来决定；第二种是用井内液面监测仪表（如回声仪）测定漏速后决定；第三种是由建立的钻井液漏速计算公式决定。最简单的漏速公式是：Q=D2h/（4T） 5-19式中：Q漏速，m3/h；D井眼平均直径，m；h时间T内井眼液面下降高度，m；T时间，h。此外，还有一些考虑了地层因素（如孔隙度、地层裂缝张开度、油气运移通道的长度和直径等），钻井液性能（如塑生流型钻井液的动切应力、塑性粘度），井底压差，水力阻力系数等因素的计算漏速公式，但目前还难以应用于现场。b、反灌钻井液密度应是产层压力当量密度与安全附加当量钻井液密度之和。c、当漏速减小时，井眼一地层压力系统呈暂时平衡状态后，可着手堵漏，堵漏成功后就可压井了。2.4.2下喷上漏的处理。当钻遇高压层发生溢流后，提高钻井液密度压井而将高压层上部某地层压漏时，就会出现所谓的下喷上漏。其处理方法是：溢流发生后压井造成上部地层漏失，应立即停止循环，间歇定时定量反灌钻井液。然后隔开喷层和漏层，再堵漏以提高漏层的承压能力，最后压井。隔开喷层和漏层及堵漏压井的方法有：a、注水泥塞隔开和注水泥堵漏。b、注重晶石塞和水泥塞隔离及堵漏。c、注一定密度的钻井液堵漏及压井。d、不压井起钻后下套管，压井，再注水泥固井。e、注超重钻井液压井然后堵漏，若喷层与漏层相距甚远，可在漏层以下注一超重钻井液压住井喷，然后对上部漏层堵漏。2.4.3同层又喷又漏的处理。同层又喷又漏多发生在裂缝、孔洞发育的地层，或压井时井底压力与井眼周围产层压力恢复速度不同步的产层。这种地层对井底压力变化十分敏感。井底压力稍大则漏，稍小则喷。处理方法是：间隔定时反灌一定数量的钻井液，维持低压头下的漏失，起钻，下光钻杆堵漏或起钻，下油管完井。2.5浅井段溢流的处理这种情况往往发生在未下技术套管的井。由于表层套管下得不深，地层破裂压力低，浅井段发生溢流后就不能使用常规压井方法关井求压后再压井。否则，过高的关井压力会压漏地层，也有可能超过表层套管的抗内压强。其处理方法一般是打一段超重钻井液控制溢流，然后再根据情况决定是下套管封隔，或是用膨胀式钻井封隔器，或是调整钻井液密度继续钻进。若确认这种浅气层储量很少，也可以采用有控制地放喷，使其在短时间内衰竭，然后封堵或直接恢复钻进。3、非常规井控技术前面主要讲解了常规的井控作业。然而，有些现场发生的问题不能直接用这些传统的“循环出气侵钻井液”的方法解决。不过，大多数情况不会太大地改变井控的基本步骤。每一井喷的情形是独特的。常规井控技术有时不能充分解决问题，因为有些情形下不能进行循环。例如，钻柱不在井底、井漏、钻柱堵塞或空井等。当出现这种非常规情形时，就需要用非常规的井控技术。本章讲述以下四种非常规井控技术：（1）体积控制法；（2）硬顶法，即强行将侵入井内的流体顶回到地层去的方法；（3）钻头不在井底压井法；（4）低节流压力法；（5）顶部压井技术；（6）关井起下钻。3.1体积控制法这是在不能循环的情况下而要实现井控，即不循环调节井内压力的方法。其要点是在维持井控时，从系统中放出钻井液以允许气体膨胀和运移。这种方法的实质仍是“保持井底压力恒定”的技术。其目的是在不超过任何裸露地层破裂压力或设备压力极限情况下维持井底压力恒定，防止额外地层流体涌入井眼。在钻柱堵塞时或井内钻井液不能循环时，这种方法特别有用。如果使用“等待加重法”，在循环建立之前必须使用体积法。为了说明体积控制技术，先要研究一下气体的具体运移情况。3.1.1气体的运移图5-3气体运移示意图气侵物在井底或近井底处进入井眼。通常气侵物的密度比当时所用钻井液的密度小得多。密度的差异将使密度较小的流体在密度较大的流体中向上运移。试想在钻进或起下钻时发生气体井涌的情形：检测到气侵后关井，此时气体通常仍向地面运移，并携带气泡圈闭的压力一起上移。气泡上移的速度取决于下列因素：（1）环空间隙；（2）井眼中气体与液体的相对密度差；（3）钻井液的稠度；（4）环空中气泡的形状（气泡在环空的一侧上移而钻井液在其对侧下移）。已有一些预测气泡运移速度的数学模型，但这些模型太复杂，在现场难以应用。为了指导井控作业，可采用根据地面压力反应，预测井内气泡运移速度的近似方法。此近似方法有一定的假设条件：如果不允许气体膨胀而温度又保持恒定，则气泡内的压力将不会有大的变化。温度不变的假设在运移距离较短时是准确的。因此，对计算地面压力每一微小增量引起的井内气体运移速度的变化，这一方法也相当准确。图5-3表示这一方法的原理。从图5-3可以看出，气泡在t=t1时刻处在井底，系统压力处在静态。一段时间后，t=t2，气泡高度，体积或温度没有大的变化而向地面方向运移一段距离Hm。因此，从气体定律知，t=t2时气泡底部的压力与t=t1时刻的压力完全相同。地面和井底压力增加量为P。在t=t2时气泡底部从井眼底部上升到Hm处。此时井底压力Pbh可由下式表示（忽略气柱自重）：Pbh=P+0.0098mHm=P+P 5-20式中:P地层压力；Pt=t2时刻地面压力P2与t=t1时刻地面压力P1的差，即P=P2-P1 5-21由上式可知:Hm=（P2-P1）/（0.0098m） 5-22式中：Hm气泡运移的高度，m；P1t=t1时刻的地面压力或初始压力P1=P-0.0098mHMPa；P2t=t2时刻的地面压力或最终压力P2=P-0.0098m（H-Hm）MPa；m钻井液密度，g/cm3。用式确定出气体运移高度后，可用下式求出气泡运移的速度：vg=Hm/（t2-t1） 5-23式中：vg气体运移速度，m/h；t1初始压力读值的时刻，h；t2最终压力读值的时刻，h。例题气体运移。已知在01：43由于井涌关井。初始压力为2.241MPa，在02:25压力增到4.378MPa，井内钻井液密度为1.41g/cm3。求（1）气泡向上运移的高度；（2）气泡上移的速度。解:用式5-22计算出运移高度Hm=（P2-P1）/（0.0098m）=154.5m。用式5-23式算出运移速度vg=Hm/（t2-t1）=221m/h。由此可见，只要记下压力变化和相应的时刻，就可估计出气泡的运移速度及其相应的位置。如果在两个压力读数之间放压，该法也应产生准确的结果，因为在计算时只需使用压力的变化。3.1.2钻柱在井底、钻柱与环空连通的情形钻柱在井底或近井底时，如果环空和钻杆连通，问题不会十分复杂。如果井眼流体密度已知，通过钻杆压力便可直接算出井底压力。这可用来指导压井作业。这种情况下，通过放掉环空中一定体积钻井液，保持钻杆压力不变，就会使井底压力保持恒定。然而，保持钻杆压力不变是一件困难的事情。一个重要的因素是，不管使用那种控制方法，如果井底压力保持恒定，气泡膨胀的体积将是相同的。预测出为保持井底压力不变而要放掉的钻井液体积和预计气体到达地面时的环空压力固然重要，但更重要的是必须制定出应急计划以防地层破裂而井漏。3.1.3钻柱堵塞、离开井底或空井的情形图5-4 放压控制气体运移和井底压力当钻柱堵塞，即钻柱与环空不连通时，只能通过观察地面环空压力来指导井控。对要放掉的钻井液的体积和地面压力进行预测是可能的，也可算出井底压力，把计算值与许可值进行比较。排放到地面的钻井液体积与用司钻法循环出井涌的体积相同。对现场作业来说，计算是十分烦琐的。3.1.4井涌的大小、程度未知在不知道气侵程度的情况下也可能进行井控。这一过程要求准确地观察关井环空压力，从井中放掉一定体积的钻井液并准确地测量出放掉流体的体积。其步骤如下（见图5-4）：（1）关井后，记下套压，允许环空压力增加到一预定的值（通常高于初始关井套压0.7MPa-1.4MPa）。这可给地层空隙压力施加一压力附加值以保证安全。这一安全附加值是必须的。因为从井中放出钻井液时难以维持确切的压力。在放钻井液过程中如有压力波动，该关井压力附加值可防止更多的地层流体进入井眼。当然，在确定安全增量时一定要考虑到地层的压裂。如果过平衡太大，可能会引起地层破裂和由此而造成的井漏，最恶劣的情况是可能引起地下井喷。（2）允许套压额外增加0.35MPa-1MPa（破裂压力将限制该值）。缓慢地有控制地放掉钻井液并仔细地测量放掉钻井液的体积，从放掉钻井液的量计算出钻井液液柱静压力损失量，计算出井底压力。如果井底压力过平衡太多，重复放钻井液步骤（小增量地放），直到过平衡在要求的范围内，通常高于预计地层压力0.7MPa-1.4MPa。注意事项：A、如果不知道气泡的位置，计算出的钻井液体积可能有误差，这就存在使井眼欠平衡的危险，会使额外的地层流体进入井眼，以致使控制过程复杂化。如果有钻杆压力的话，可用关井环空压力作为备用手段来指导压井过程。B、保持环空压力恒定可能非常困难，这取决于气泡的运移速度和井队人员操作节流阀的能力。保持环空压力恒定的另一途径是放掉少量的钻井液和压力。放完后，计算出井底压力看井底是否维持适当的平衡。（3）重复这一步骤，允许压力增加，然后放掉少量钻井液，直到气体到达地面或压力稳定为止。（4）气体到达地面时将少量的加重钻井液缓慢地泵入环空中。稀钻井液，如加重的盐水作用最好，因为其粘度较低能相当快地通过气侵钻井液下行。然后放掉气体，直到关井套压降低的值与泵入重浆产生的静液压头值相等为止。不要放掉液体，允许液体有充足的时间通过气体下行。泵重浆时由于压缩气柱可能增加地面压力。这一增加的压力也应放掉。尽管这种方法可能不能最终地解决问题，因为有时会发生应泵入的加重钻井液没有泵入井内，但当不能循环或循环不理想时，它是解决气体运移的一种方法。当气体在井内上升时一定允许它膨胀，这一点应特别注意。否则，在裸眼层段或套管上会作用有较高的压力，这会造成地面或地下井喷。然而，这种方法比起循环出气侵钻井液的司钻法来并不更加困难或危险。3.1.5空井时的井控当钻具起出井眼时，如发生井涌，处理办法是：要么在空井时控制井，要么强行将钻具下入井内。钻具起出井眼的井控取决于所用的钻井液和进入井眼的地层流体的类型。要列出所有可能存在的情形是困难的。一种情形是当钻井液是盐水而地层流体为气体。对这一问题的可能的答案如例2所示（图）。例题体积控制法。已知井深3048m；钻井液为盐水，密度1.04g/cm3