实用钻井井控技术ppt课件.ppt

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1、井控技术发展历程 井控技术是勘探开发技术的一个重要组成部分，井控技术是勘探开发技术的一个重要组成部分，是保证石油天然气钻井安全的关键技术。随着世界、是保证石油天然气钻井安全的关键技术。随着世界、天然气勘探开发活动的日益活跃，勘探领域从陆地到天然气勘探开发活动的日益活跃，勘探领域从陆地到海洋，从浅部地层到深部地层，从老区到新区的迅速海洋，从浅部地层到深部地层，从老区到新区的迅速延伸，勘探开发技术有了日新月异的发展，同时，为延伸，勘探开发技术有了日新月异的发展，同时，为了避免和减少井喷和井喷失控造成的巨大损失，井控了避免和减少井喷和井喷失控造成的巨大损失，井控技术也相应有了发展。技术也相应有了发展

2、。前 言50年代以前，由于钻探工艺技术处于初期阶段，录井、地球物理测井、试油等技术落后，对油气层的判断往往失误，因而钻进过程中发生井喷，客观上成为发现和暴露油气层的可靠手段。在较长的时间内，把井喷当成好事，而予以肯定。加之当时使用简陋不配套的防喷器，不能承受高压，无法有效地控制井喷，只能在发生井喷时控制低压放喷，以避免井口损坏、失控和着火的灾难。在当时的条件下，“放喷防火”称为井控工作的指导思想。60年代，为了避免井喷和井喷失控造成的巨大损失，国外的一些主要石油公司和研究机构从探讨异常高压地层形成的原因着手，提出用地震资料、钻井参数、录井资料和测井资料等定量检测和预报地层压力异常的方法。还对井

3、控工艺技术和装备进行了深入研究，提出了平衡钻井的概念和以稳定的井底压力排出溢流的各种压井方法为主要内容的工艺技术，研制了以电、液、气为动力控制的，具有不同功能的各种先进的井控装置，大大地增强了井队监测、控制和处理溢流的能力。到60年代末，已形成一套较系统的平衡钻井及井控技术。国内各油气田，过去由于钻井总体技术水平的限制和缺少先进的井控装置，尤其是对井喷的危害缺乏统一的、正确的认识，曾发生过多次严重井喷、井喷失控和着火事故。那时的井控工作重点往往又放在事故的处理和恢复控制上，很少投入力量系统地研究平衡钻井及井控技术，致使井控工作较长期地成为钻井系统的薄弱环节。直到“六五”期间，在总结各油田井控工

4、作经验和吸收国外先进技术的基础上，完成了国家科技攻关项目平衡钻井及井控技术，把国内的井控工艺技术、井控装置和理论研究提高到一个新的水平。 进入80年代后，在改革、开放政策的指导下，通过引进、消化、吸收和创新，加快了井控技术的发展。认识到“溢流是井喷的前兆，井喷就是事故，井喷失控是勘探开发作业中灾难性事故，井喷后的压井作业是对油气层最大的污染和伤害；搞好平衡钻井和井控工作是钻井过程中有效地保护油气层的重要措施，钻井的全过程必须实施对油气层有效的压力控制”。 1988年制定了石油与天然气钻井井控技术规定，它标志着我国的井控技术已走向正规化、规范化和标准化。历年钻井及井下作业井控技术规定制修订情况

5、1988年2月石油工业部第一次制定并实施了石油与天然气钻井井控技术规定（试行） 1992年7月中国石油天然气总公司修订下发了石油与天然气钻井井控技术规定 1999年2月中国石油天然气集团公司修订下发了石油与天然气钻井井控规定 2002年11月集团公司修订下发了石油与天然气钻井井控规定，第一次制定并实施了石油与天然气井下作业井控规定（试行） 2004年7月集团公司修订下发了石油与天然气井下作业井控规定 2006年5月集团公司修订下发了石油与天然气钻井井控规定和石油与天然气井下作业井控规定集团公司井控工作大检查情况 从1988年到1998年每年都组织一次集团公司钻井井控大检查，有时是以油田互检的方

6、式进行 1999年5月中石油和中石化联合组织了井控管理和现场作业检查 2000年未进行集团公司范围内的钻井井控大检查工作 2000年底至2001年中集团公司连续发生4起井喷失控事故 2000年12月19日玉门窿5井井喷失控着火 2001年4月29日塔里木迪那2井井喷失控着火 2001年5月17日大港太10井井喷失控（个体户作业队） 2001年9月9日青海涩3-9井井喷失控着火。 2001年11-12月由市场管理部牵头组织了重组改制后的第一次钻井井控大检查，以及中国石油有史以来的第一次井下作业井控大检查 2002年到2006年每年都组织一次集团公司钻井和井下作业井控大检查2002年集团公司全年无

7、井喷失控事故发生 2002年1月召开了钻井和井下作业井控工作检查总结会 2002年5月召开了井控技术交流会，并对石油与天然气钻井井控规定进行了初审 2002年9月召开了石油与天然气井下作业井控规定（试行）和石油与天然气钻井井控规定审定会 2002年11月中国石油天然气集团公司下发了石油与天然气钻井井控规定，第一次制定并实施了石油与天然气井下作业井控规定（试行）2003年发生了震惊中外的“1223”事故 2003年2月18日大港中4-72井井喷失控着火（失控8小时10分） 2003年12月23日四川罗家16井井喷失控、硫化氢泄露重大责任事故： 导致243人死亡，夺取了人民的生命 上万人疏散，严重

8、干扰了当地居民的生产生活秩序 6名责任职工被判刑，受到法律制裁 领导引咎辞职，集团公司造成了严重的负面影响 造成严重的环境污染 造成重大经济损失，死亡及医疗补偿、地方环境赔偿、事故处理直接和间接费用2004年至2005年 2004年2-3月第一次组织集团公司海外井控检查 2004年12月建立集团公司井控巡视制度 2005年6月国家安全生产监管总局第一次组织防井喷、防硫化氢安全专项检查 2005年12月第一次建立集团公司井控存在问题“消项制”整改制度 2005年12月下发关于对井控工作存在问题进行整改的通知2005年底至2006年3月份又一次井喷事故爆发期 2005年12月26日塔里木塔中823

9、井井喷失控(高含硫化氢天然气泄露)，无人员伤亡 2005年12月30日冀东M101-P10井井喷失控，无人员伤亡 2006年2月4日辽河黄26-34井井喷失控着火，无人员伤亡 2006年3月25日四川罗家2井发生井漏事故，导致高含硫化氢天然气地下井喷失控，地表泄露，四川油气田启动应急预案，疏散群众13860人，无人员伤亡2006年集中出台了加强井控工作的系列文件 2006年4月制定下发了关于加强高压高含硫高危地区勘探开发安全生产工作的紧急通知（中油办字（2006）185号） 2006年5月制定下发了关于进一步加强油气田企业安全环保工作的意见 （中油工程字（2006）273号） 2006年5月集

10、团公司转发了国家安监总局关于加强高压油气田井控管理和防硫化氢中毒工作的意见 （中油质安字（2006）307号） 2006年5月修订下发了石油与天然气钻井井控规定和石油与天然气井下作业井控规定 （中油工程字（2006）247号） 2006年5月下发了中国石油天然气集团公司关于进一步加强井控工作的实施意见 （中油工程字（2006）274号）2006年集中出台了加强井控工作的文件 2006年6月制定下发了中国石油天然气集团公司井控装备判废管理规定 （中油工程字（2006）408号） 2006年6月制定下发了中国石油天然气集团公司井喷失控事故应急预案 （中油办字（2006）367号） 2006年7月修

11、订完成中国石油天然气集团公司井控培训教学大纲，组织集团公司井控培训教材的编写 2006年8月下发井筒工程设计资质管理办法 2006年12月印发中国石油天然气井喷事故案例汇编2007年制定下发集团公司欠平衡钻井井控技术暂行意见 2007年1月：在集团公司欠平衡钻井井控技术研讨会上，讨论四川石油管理局起草的集团公司欠平衡钻井井控技术规定（初稿） 2007年3月：四川石油管理局修改形成集团公司欠平衡钻井井控技术规定（征求意见稿） 2007年4月：征求有关单位意见，修改形成集团公司欠平衡钻井井控技术规定（专家审查稿） 2007年5月：召开专家审查会，形成集团公司欠平衡钻井井控技术暂行规定 2007年7

12、月：计划以集团公司文关于加强欠平衡钻井井控技术管理（暂行）的意见下发2007年制定下发集团公司进一步加强井控管理工作的通知 2007年8月：”8.10”长城公司委内瑞拉项目着火后,集团公司领导指示,结合”6.5”和”8.10”两起事故凸显的问题及井控检查提出的问题,起草进一步加强井控管理工作文件,强化井控管理工作. 2007年9月：”9.9”井喷事故后,按照集团公司领导指示,在文件中加入对”9.9”事故的通报. 2007年9月：9月18日中油工程字2007472号文件下发. “8.10”长城公司委内瑞拉项目着火 “ 9.9”井喷事故，经济损失224.17万元.宝坻会议西608着火录像.DAT2

13、010年BP公司井喷事故。2007年 6.5吉林红G+452井喷事故事故经济损失257.6万元井控工作现状井控工作现状 新的井控技术难题不断出现 天然气勘探开发的范围不断加大，油气藏埋深不断加大，新的含气区和高压高产井不断出现，大规模推广欠平衡钻井技术，特别是探井欠平衡钻井,增加了井控风险，安全环保敏感地区勘探开发等这些都提出了新的井控技术难题。海外业务给井控工作带来新的挑战。国家和公众对井控重视程度越来越高，要求我们进一步提高井控管理水平。 井控工作不得不警钟长鸣 提高认识，强化意识。 井控工作方针：警钟长鸣，分级管理，明晰责任，强化监管，根治隐患。 井控工作目标: 建立井控安全长效机制，

14、杜绝井喷失控事故， 实现井控本质安全。 一、井控：就是实施油气井压力的控制。就是指采取一定的方法控制住地层孔隙压力，基本上保持井内压力平衡，保证钻井或井下作业顺利进行。 井控是油田勘探、开发工中必须要考虑的问题。特别是钻井、井下作业、试油等专业，更要重视这个问题。井控工作搞好了对准确录取各种地质资料；保护油气层；提高采收率；延长油气井的使用寿命；提高工作效益；实现安 全生产；都会起到非常重要的作用。第一章第一章 井控的基本概念井控的基本概念第一章第一章 井控的基本概念井控的基本概念 二、井控的分级按井涌的规模和采取的控制方法之不同，将其分为三级： 1、初级井控：仅用井内液柱压力来平衡地层压力。

15、没有地层流体侵入井内。 2、二级井控：发生溢流关井后建立起来的地面回压和井内液柱压力共同平衡地层压力，重建井内压力平衡。 3、三级井控：二级井控失败后，利用专用的设备和技术重新恢复对井的控制。 三、与井控有关的几个概念三、与井控有关的几个概念 1 1、井侵：、井侵： 当井底压力小于地层压力时，地层流体（油、气、水）当井底压力小于地层压力时，地层流体（油、气、水）进入井内的现象。进入井内的现象。 2 2、溢流：、溢流： 井侵发生后，井口返出流体量大于泵入量，停泵后井井侵发生后，井口返出流体量大于泵入量，停泵后井口有外溢流体的现象。口有外溢流体的现象。 3 3、井涌：、井涌： 严重的溢流使地层流体

16、涌出井口（一般不超过转盘面）严重的溢流使地层流体涌出井口（一般不超过转盘面）的现象。的现象。 4 4、井喷：、井喷： 地层流体无控制地进入井内，使井内液体喷出井口超地层流体无控制地进入井内，使井内液体喷出井口超过转盘面的现象。（若高压层流体进入低压层称地下过转盘面的现象。（若高压层流体进入低压层称地下井喷）井喷） 5 5、井喷失控、井喷失控： 井喷发生后，无法用常规的压井方法压井而出现井喷发生后，无法用常规的压井方法压井而出现敞喷的现象。这是钻井事故。敞喷的现象。这是钻井事故。 总之，井侵、溢流、井涌、井喷、井喷失控反映了地层压力与井底压力失去平衡后所出现的各种现象及事故发展变化的不同严重程度

17、。 四、井喷的危害四、井喷的危害 1 1、打乱正常开发秩序，影响全局生产。、打乱正常开发秩序，影响全局生产。 2 2、使钻井事故复杂化（喷、塌、卡）。、使钻井事故复杂化（喷、塌、卡）。 3 3、引起火灾，地层坍塌，造成污染。、引起火灾，地层坍塌，造成污染。 4 4、伤害油气层、伤害油气层 ，破坏地下油气资源。，破坏地下油气资源。 5 5、造成机毁人亡，油气井报废，带来巨大、造成机毁人亡，油气井报废，带来巨大的的经济损失。经济损失。 6 6、涉及面广，造成不良的国际国内影响。、涉及面广，造成不良的国际国内影响。五、井喷的原因五、井喷的原因 1、井控意识不强、井控意识不强,思想麻痹思想麻痹,违章操

18、作。违章操作。 2、地层压力异常。设计钻井液密度偏小。、地层压力异常。设计钻井液密度偏小。 3、钻井液柱高度下降。（要求起钻时每起、钻井液柱高度下降。（要求起钻时每起3-5柱钻杆和柱钻杆和1柱钻铤向井内灌满一次钻井液）。柱钻铤向井内灌满一次钻井液）。 4、钻井液密度下降。、钻井液密度下降。 5、起钻产生抽吸压力，造成诱喷。、起钻产生抽吸压力，造成诱喷。 6、井身结构不合理。对浅气层的危害缺乏认识。、井身结构不合理。对浅气层的危害缺乏认识。 7、处理措施不当。、处理措施不当。六、切实抓好井控工作 各级领导必须高度重视井控工作； 思想重视、措施得当、严格管理、技术培训和装 备配套； 各部门密切配合

19、，常抓不懈； 充分认识，认真对待各种类型油气层； 严格执行井控管理规定。七、井控工作的内容包括七、井控工作的内容包括：设计中的井控要求，井控装备，作业过程的井控工作，防火、防爆、防硫化氢等有毒有害气体的安全措施，井喷及井喷失控的紧急处理，井控培训及井控管理制度等方面。 第二章第二章 井下各种压力及相互关系井下各种压力及相互关系 近平衡钻井：近平衡钻井：以起钻时的井底压力等于地层压力条件下的钻井。以井底压力稍大于或等于地层压以起钻时的井底压力等于地层压力条件下的钻井。以井底压力稍大于或等于地层压力下的钻井技术力下的钻井技术 平衡钻井：平衡钻井：以钻进时的井底压力等于地层压力条件下的钻井。以钻进时

20、的井底压力等于地层压力条件下的钻井。欠平衡钻井欠平衡钻井: 做井控工作一级井控意义重大。做井控工作一级井控意义重大。搞好一级井控必须首先掌握所钻井的地 层压力和地层破裂压力剖面，以及根据地层压力 和地层破裂压力设计出合理的井身结构；其次还 必须掌握井眼内各种压力及这些压力所形成的井 底井力。只有在此基础上，处理好它们之间的关系才能合理控制井底压 力大于地层压力，实现近平衡压力钻井和各种作业。一、压力、指单位面积上所受到的力。一、压力、指单位面积上所受到的力。 压力的单位：压力的单位： 帕帕 、千帕、千帕 、 兆帕兆帕 二、静液压力二、静液压力 1、定义：由静止液体自身重力所造成的压、定义：由静

21、止液体自身重力所造成的压力。力。 2、计算公式：、计算公式：m .（Kpa） 三、压力梯度三、压力梯度 指每增加单位垂直深度（或高度）压力的增指每增加单位垂直深度（或高度）压力的增加值。加值。计算公式：计算公式：G=P/H=9.8 四、地层压力四、地层压力 1、定义：指岩石孔隙中流体所具有的压力。、定义：指岩石孔隙中流体所具有的压力。 2、正常地层压力：指从地表到某一深度地层，、正常地层压力：指从地表到某一深度地层，由地层水自身重量所造成的压力。由地层水自身重量所造成的压力。 3、异常地层压力、异常地层压力 （1）异常高压：压力梯度超过正常地层压力梯）异常高压：压力梯度超过正常地层压力梯度的地

22、层。度的地层。 （2）异常低压：压力梯度底于正常压力梯度的）异常低压：压力梯度底于正常压力梯度的地层。地层。 4、地层压力的表示方法、地层压力的表示方法 （1）用压力的具体数值表示。）用压力的具体数值表示。 （2）用压力梯度表示。）用压力梯度表示。 （3）用当量钻井液密度表示。）用当量钻井液密度表示。 （4）用压力系数表示（即：地层压力与淡水柱压）用压力系数表示（即：地层压力与淡水柱压力的比值。力的比值。 五、上覆岩层压力五、上覆岩层压力 指某一深度岩层以上的岩石和孔隙中的流体总重量指某一深度岩层以上的岩石和孔隙中的流体总重量对该岩石所造成的压力。对该岩石所造成的压力。 六、井底压力六、井底压

23、力 1、定义：指地面和井内各种压力作用在井底的总、定义：指地面和井内各种压力作用在井底的总压力。压力。 2、井内主要包括的力：、井内主要包括的力： 静液柱压力、环空流动阻力、抽吸压力、激动静液柱压力、环空流动阻力、抽吸压力、激动压力、地层压力。压力、地层压力。 3、在不同的钻井作业中井底压力的变化、在不同的钻井作业中井底压力的变化 （1）、钻进时）、钻进时 井底压力井底压力=静液压力静液压力+环空流动阻力环空流动阻力+岩屑进入岩屑进入到泥浆中增加的力到泥浆中增加的力+送钻产生的激动压力。送钻产生的激动压力。 （2）、静止时）、静止时 井底压力井底压力=钻井液的静液压力钻井液的静液压力 （3）、

24、起钻时）、起钻时 井底压力井底压力=静液压力静液压力+抽吸压力抽吸压力+泥浆液面泥浆液面下降压力。下降压力。 （4）、下钻时）、下钻时 井底压力井底压力=静液压力静液压力+激动压力激动压力 （5）、发生溢流关井）、发生溢流关井 井底压力井底压力=关井立压关井立压+静液压力静液压力=关井套压关井套压+环空液柱压力环空液柱压力 七、钻井液密度的确定七、钻井液密度的确定 根据起钻时的井底压力等于地层压力设计。根据起钻时的井底压力等于地层压力设计。 井底压力井底压力=地层压力地层压力=静液压力静液压力+抽吸压力抽吸压力+泥浆泥浆液面下降压力液面下降压力 由上式可得：静液压力由上式可得：静液压力=地层压

25、力抽吸压力地层压力抽吸压力泥浆液面下降压力泥浆液面下降压力 由于：泥浆密度由于：泥浆密度=Pm/9.8H=Pm/9.8H 地层压力当量钻井液密度地层压力当量钻井液密度=Pp/9.8H =Pp/9.8H 附加钻井液密度附加钻井液密度= =（抽吸压（抽吸压力力+ +液面下降压力）液面下降压力）/9.8H/9.8H 所以：钻井液密度所以：钻井液密度= =地层压力当量钻井液地层压力当量钻井液密度密度+ +附加钻井密度附加钻井密度 注：地层压力当量钻井液密度是静止时注：地层压力当量钻井液密度是静止时能平衡地层压力所相当的钻井液密度能平衡地层压力所相当的钻井液密度。 我国规定附加钻井液密度我国规定附加钻井

26、液密度 油井：油井：0.050.10 克克/立方厘米立方厘米 或或1.5-3兆帕兆帕 气井：气井：0.070.15 克克/立方厘米立方厘米 或或3-5兆帕兆帕 八、井底压差八、井底压差 定义：指井底压力与地层压力的差值定义：指井底压力与地层压力的差值 表达式：表达式：P=PbPp 九、影响抽吸、激动压力的因素九、影响抽吸、激动压力的因素 1、管柱的起下速度及钻柱的长度、管柱的起下速度及钻柱的长度. 2、钻井液的密度、粘度、切力、钻井液的密度、粘度、切力 3、环空间隙、环空间隙 4、环空节流（钻头泥包）、环空节流（钻头泥包） 5、惯性力、惯性力 二级井控是一级井控失败后对油气井压力的重新控制。

27、二级井控的主要任务是及时发现溢流，迅速关井和用压井工艺重建井内压力平衡，恢复正常生产。第三章第三章 溢流的发现及关井溢流的发现及关井第一节第一节 溢流的发现溢流的发现一、溢流原因 井底压力小于地层孔隙压力是导致发生溢流的根本原因，而引起井底压力小于地层压力的原因则是多方面的，泥浆密度不够a、对地层压力掌握不准.b、开发区注水起钻时不灌或不认真灌泥浆a、为避免起钻喷泥浆而不灌或少灌泥浆.b、无人坐岗观察井口或泥浆罐液面，不检查核对起出管材体积与灌入泥浆体积是否相等。过大的抽汲压力。a、所下管材结构及工具与井眼配备不适当，导致环空间隙太小b、起钻，尤其在油气层井段起钻速度过快。c、泥浆性能差，特别

28、是高粘、高切情况时井漏人为因素 及时发现溢流，迅速控制井涌是防止井喷的关键。井涌越小，越易控制，控制操作越安全。要求反映迅速，行动果断。二、钻进时溢流的发现二、钻进时溢流的发现(预兆预兆)1.钻井液池液面升高2.停泵钻井液外溢3.钻井液出管口流速增加4.钻速突快或放空5.循环泵压下降及泵速增加6.钻具悬重发生变化（增加）7.钻井液性能发生变化，油水侵、天然气侵油水侵：密度下降、粘度下降；天然气侵：密度下降、粘度上升；钻速突快或放空a、钻速突快的原因：1）地层压力大于井底压力，处于欠平衡状态钻井；2）钻遇高渗透性、高孔隙度的地层；3）钻遇溶洞则会放空。b、遇到钻速突快应采取的措施：是停钻循环至少

29、一个迟到时间，观察并勤量测钻井液性能，若发现地层流体侵入钻井液，则说明发生溢流，应迅速关井。若没有地层流体侵入，可恢复钻进，继续监视钻井液的变化及钻井液池液面变化情况，以便及时发现溢流。c、钻速突快的标准：随地层不同而不同，一般认为，钻速比正常钻速快5-6倍时，为钻速突快。钻遇钻速突快地层，地质录井员应及时通知司钻停钻观察，检测是否发生溢流。 二、起下钻时溢流的发现二、起下钻时溢流的发现 1、如果起钻时起出钻具的体积大于钻井液灌入井内的体积、如果起钻时起出钻具的体积大于钻井液灌入井内的体积说明发生了溢流。说明发生了溢流。 2、如果下钻时下入钻具的体积小于钻井液反出体积说明发、如果下钻时下入钻具

30、的体积小于钻井液反出体积说明发生了溢流。生了溢流。检测起钻产生抽汲溢流的方法检测起钻产生抽汲溢流的方法1、短程起下钻法、短程起下钻法 从井内起出5-10柱钻杆，然后再下入井内，开泵循环至少一个迟到时间，观察测量返出的钻井液，如发现钻井液内有油、气，则说明发生了抽汲溢流，这时不能起钻，应适当提高钻井液密度。直到起钻不发生抽汲溢流为止。 2、核对灌入井内的钻井液量、核对灌入井内的钻井液量 如果灌入井内的钻井液量小于起出的钻具排替量（钻具体积）时，则说明发生了抽汲溢流。这时应视井上情况，立刻关井排溢流或把钻具下至井底排溢流，然后适当调整钻井液密度。 三、空井时溢流的发现三、空井时溢流的发现 空井时如

31、发现井口有外溢钻井液现象说明空井时如发现井口有外溢钻井液现象说明发生了溢流。发生了溢流。起完管柱应将井内灌满压井液，并观察井口是否有外溢。第二节第二节 关关 井井 及早发现溢流，迅速果断关井是井控工作的关键 一、及时发现溢流并迅速关井的优点一、及时发现溢流并迅速关井的优点 1、控制住井口使井控工作处于主动，有利、控制住井口使井控工作处于主动，有利于安全压井。于安全压井。 2、制止溢流继续进入井内。、制止溢流继续进入井内。 3、保持井内较多的钻井液，减小关井和压、保持井内较多的钻井液，减小关井和压井时的套压值。井时的套压值。 4、可较准确确定地层压力和压井钻井液密、可较准确确定地层压力和压井钻井

32、液密度。度。二、关井方法二、关井方法（1）硬关井：发现溢流后立即关防喷器的）硬关井：发现溢流后立即关防喷器的关井方法。其优点关井速度快关井时间短，关井方法。其优点关井速度快关井时间短，溢流量小，但井口设备受冲击力大。溢流量小，但井口设备受冲击力大。（2）软关井：发现溢流后，首先打开放喷）软关井：发现溢流后，首先打开放喷阀，再关防喷器，再关节流阀的关井方法。阀，再关防喷器，再关节流阀的关井方法。优点是井口设备受冲击力小，但关井速度优点是井口设备受冲击力小，但关井速度慢，关井时间长，溢流量大。慢，关井时间长，溢流量大。三、关井程序三、关井程序 一旦发现溢流，就应迅速果断作出关井决定，关井动作快慢及

33、关井程序是否正确，是控井成败的关键。钻井井控四、七动作：发、停、抢、开、关、关、看。 1、钻进时发生溢流的关井程序、钻进时发生溢流的关井程序 （1）发：发出报警信号（时间不少于）发：发出报警信号（时间不少于20秒）。秒）。 （2）停：停止钻进。）停：停止钻进。 （3）抢：抢提方钻杆，停泵。）抢：抢提方钻杆，停泵。 （4）开：开液动平板阀。（内）开：开液动平板阀。（内3号）号） （5）关：关防喷器（先关环形，后关半封闸板）。）关：关防喷器（先关环形，后关半封闸板）。 （6）关：先关节流阀（试关井），再关节流阀下游）关：先关节流阀（试关井），再关节流阀下游的平板阀。（关井后打开环形防喷器）。的平板

34、阀。（关井后打开环形防喷器）。 （7）看：读取套压、立压、测量溢流量，向值班干）看：读取套压、立压、测量溢流量，向值班干部及甲方监督报告，讲评。部及甲方监督报告，讲评。 2、起下钻杆时发现溢流的关程序、起下钻杆时发现溢流的关程序 （1）发：发出报警信号。）发：发出报警信号。 （2）停：停止起下钻杆作业。）停：停止起下钻杆作业。 （3）抢：抢接回压阀。）抢：抢接回压阀。 （4）开：打开液动平板阀（内）开：打开液动平板阀（内3号）。号）。 （5）关：关防喷器（先关环形，后关半封闸）关：关防喷器（先关环形，后关半封闸板）。板）。 （6）关：先关节流阀（试关井），再关节流阀）关：先关节流阀（试关井），

35、再关节流阀下游的平板阀。（关井后打开环形防喷器）。下游的平板阀。（关井后打开环形防喷器）。 （7）看：接方钻杆读取套压、测量溢流量，向）看：接方钻杆读取套压、测量溢流量，向值班干部及甲方监督报告，讲评。值班干部及甲方监督报告，讲评。 3、起下钻铤时发现溢流的关井程序、起下钻铤时发现溢流的关井程序 （1）发：发出报警信号。）发：发出报警信号。 （2）停：停止起下钻铤作业。）停：停止起下钻铤作业。 （3）抢：抢接防喷单根及回压阀。）抢：抢接防喷单根及回压阀。 （4）开：打开液动平板阀（内）开：打开液动平板阀（内3号）。号）。 （5）关：关防喷器（先关环形，后关半封闸板）。）关：关防喷器（先关环形，

36、后关半封闸板）。 （6）关：先关节流阀（试关井），再关节流阀下）关：先关节流阀（试关井），再关节流阀下游的平板阀，（关井后打开环形防喷器）。游的平板阀，（关井后打开环形防喷器）。 （7）看：接方钻杆读取套压、测量溢流量，向值）看：接方钻杆读取套压、测量溢流量，向值班干部及甲方监督报告，讲评。班干部及甲方监督报告，讲评。 4、空井时的关井程序、空井时的关井程序 根据溢流严重情况，决定是否抢下钻杆或采根据溢流严重情况，决定是否抢下钻杆或采取直接关井。取直接关井。 直接关井程序：直接关井程序： （1）发：发出报警信号。）发：发出报警信号。 （2）停：停止其它作业。）停：停止其它作业。 （3）开：打开

37、液动平板阀（内）开：打开液动平板阀（内3号）。号）。 （4）关：关防喷器（全封闸板）。）关：关防喷器（全封闸板）。 （5）关：关节流阀（试关井），再关节流阀）关：关节流阀（试关井），再关节流阀下游的平板阀。下游的平板阀。 （6）看：读取套压、测量溢流量。向值班干）看：读取套压、测量溢流量。向值班干部及甲方监督报告，讲评。部及甲方监督报告，讲评。 4、空井时的关井程序、空井时的关井程序 抢下钻杆关井程序：抢下钻杆关井程序： （1）发：发出报警信号。）发：发出报警信号。 （2）停：停止其它作业。）停：停止其它作业。 （3）抢：抢下钻杆及抢接回压阀。）抢：抢下钻杆及抢接回压阀。 （4）开：打开液动平

38、板阀（内）开：打开液动平板阀（内3号）。号）。 （5）关：关防喷器（先关环形，后关半封闸）关：关防喷器（先关环形，后关半封闸板）。板）。 （6）关：关节流阀（试关井），再关节流阀下）关：关节流阀（试关井），再关节流阀下游的平板阀。（关井后打开环形防喷器）。游的平板阀。（关井后打开环形防喷器）。 （7）看：接方钻杆读取套压、测量溢流量，向）看：接方钻杆读取套压、测量溢流量，向值班干部及甲方监督报告汇报，讲评。值班干部及甲方监督报告汇报，讲评。 。 说明：关节流阀试关井成功后，地层流说明：关节流阀试关井成功后，地层流体要继续进入井内，使关井立压、套压体要继续进入井内，使关井立压、套压增加，待井底压

39、力重新建立平衡后，井增加，待井底压力重新建立平衡后，井口压力才稳定，大约需要口压力才稳定，大约需要1015分钟。分钟。所以，录取立压、套压时要待所以，录取立压、套压时要待1015分分钟才能录取钟才能录取。第四章第四章 天然气溢流的特点天然气溢流的特点 气体的特点：气体的特点： 密度小、密度小、 重量轻、重量轻、 扩散性强、扩散性强、 体积随温度压力的变化而变化。体积随温度压力的变化而变化。 天然气是气体，故具有上述特点天然气是气体，故具有上述特点一一 、天然气进入井内的方式、天然气进入井内的方式 1、岩石破碎，孔隙中的天然气释放进入、岩石破碎，孔隙中的天然气释放进入井内。井内。 2、钻遇裂缝或

40、溶洞时，由于钻井液密度、钻遇裂缝或溶洞时，由于钻井液密度大于天然气密度，被钻井液置换进入井大于天然气密度，被钻井液置换进入井内。内。 3、当钻穿高压油气层时，由于地层中所、当钻穿高压油气层时，由于地层中所含气体的密度（可以理解为浓度）大于含气体的密度（可以理解为浓度）大于井内钻井液中所含气体的密度，天然气井内钻井液中所含气体的密度，天然气要通过泥饼进入井内。要通过泥饼进入井内。 4、当井底压力小于地层压力时，在压差、当井底压力小于地层压力时，在压差的作用下，使大量的天然气进入井内。的作用下，使大量的天然气进入井内。 也可以说是发生了天然气溢流。也可以说是发生了天然气溢流。 天然气在井内钻井液中

41、有气泡、气柱天然气在井内钻井液中有气泡、气柱两种存在形式，对钻井液柱压力影响不两种存在形式，对钻井液柱压力影响不同。同。第二节第二节 天然气进入井内对井内天然气进入井内对井内液柱压力的影响液柱压力的影响 一、以微气泡的形式存在泥浆中对井内一、以微气泡的形式存在泥浆中对井内液柱压力的影响液柱压力的影响 根据气体的性质，气体的体积随温度、根据气体的性质，气体的体积随温度、压力的变化而变化，所以整个井筒的钻压力的变化而变化，所以整个井筒的钻井液密度不均匀井液密度不均匀 自上而下逐渐增大，井口的钻井液密度自上而下逐渐增大，井口的钻井液密度最小。最小。井口钻井液密度降低值由下面井口钻井液密度降低值由下面

42、公式计算公式计算 2.3（1a）Ps Ps 9.8 m H m= a Ps结论结论 一一 天然气进入井内，以微气泡的形天然气进入井内，以微气泡的形式存在钻井液中，对井内液柱压式存在钻井液中，对井内液柱压力影响不大，但要加强地面除气，力影响不大，但要加强地面除气，防止受侵钻井液再次进入井内。防止受侵钻井液再次进入井内。二、以气柱的形式存在井底对二、以气柱的形式存在井底对井内液柱压力的影响井内液柱压力的影响 1、在开井情况下、在开井情况下 由于起钻产生抽吸压力或井内静止时间由于起钻产生抽吸压力或井内静止时间过长，使天然气抽入或扩散进入井底形过长，使天然气抽入或扩散进入井底形成气柱，在密度差的作用下

43、沿井筒上升，成气柱，在密度差的作用下沿井筒上升，速度约为速度约为150450米米/秒秒 气体在上升过程中，由于所受压力减小气体在上升过程中，由于所受压力减小体积增大。体积增大。 其膨胀规律遵循波义耳气态方程：即其膨胀规律遵循波义耳气态方程：即P1V1=P2V2=P3V3=-PnVn1MPa7.0632结论二结论二 发生天然气溢流，在开井情发生天然气溢流，在开井情况下，气柱在上升运移过程况下，气柱在上升运移过程中，井内液柱压力逐渐下降，中，井内液柱压力逐渐下降，当气柱上升到井口时，井内当气柱上升到井口时，井内液柱压力降低到最小值。液柱压力降低到最小值。2、在关井情况下、在关井情况下 在关井情况下

44、，气柱滑脱上升，速度约在关井情况下，气柱滑脱上升，速度约为为270360米米/秒。秒。 气柱在上升过程中，体积要增大，井内气柱在上升过程中，体积要增大，井内钻井液必须有处去，因为关井，气柱的钻井液必须有处去，因为关井，气柱的体积不发生变化，根据气态方程，气柱体积不发生变化，根据气态方程，气柱的压力也不发生变化，此过程中井内压的压力也不发生变化，此过程中井内压力不断升高。力不断升高。结论三结论三 发生天然气溢流关井后，气柱滑发生天然气溢流关井后，气柱滑脱上升过程中，井底、井口、井脱上升过程中，井底、井口、井内各部位的压力逐渐升高，当气内各部位的压力逐渐升高，当气柱上升到井口时达到最大值。柱上升到

45、井口时达到最大值。 注意；注意；发生溢流关井后，井队一定要派发生溢流关井后，井队一定要派人看井，当井口压力上升到某一数值时，人看井，当井口压力上升到某一数值时，应适当打开节流阀，放压，并记录所放应适当打开节流阀，放压，并记录所放出的钻井液体积。出的钻井液体积。 （3）井口套压的控制依据）井口套压的控制依据 A、 井口防喷器的额定工作压力。井口防喷器的额定工作压力。 、套管抗内压强度的、套管抗内压强度的80 。 、地层的破裂压力三者中最小的为依、地层的破裂压力三者中最小的为依据。据。 但一般情况下，套管鞋处的破裂压力最但一般情况下，套管鞋处的破裂压力最小小。三、关井后天然气上升的处理方法三、关井

46、后天然气上升的处理方法、立管压力法、立管压力法1. 其原理是通过节流阀，间断放出一定数量的钻井液，使天然气膨胀，气体压力降低。通过立管压力控制天然气的膨胀和井底压力，使井底压力略大于地层压力，以防止天然气再进入井内，又不压漏地层。操作方法；先确定一个比关井立压高的允许立压操作方法；先确定一个比关井立压高的允许立压值，再确定一个放压值值，再确定一个放压值，推荐放压，推荐放压值值千帕，当井口压力千帕，当井口压力上升到上升到，打开节流阀放出钻井液，打开节流阀放出钻井液，立压下降到时关节流阀。当立压再次上到立压下降到时关节流阀。当立压再次上到时重复上述操作。时重复上述操作。 注：注：通过节流阀放出钻井

47、液后，立管压通过节流阀放出钻井液后，立管压力表不能立即发生变化，要待一段时间，力表不能立即发生变化，要待一段时间，压力在钻井液中的传播速度为压力在钻井液中的传播速度为300米米/秒。秒。 、容积法、容积法 其原理是依据井底压力，环空静液压力和井口套压的变化关系，控制井底压力略大于地层压力，让气体上升膨胀 。 操作方法：操作方法： 先确定一个比关井套压高的允许套压值先确定一个比关井套压高的允许套压值d1，再确定一个放压值，再确定一个放压值，推荐，推荐343-686千帕。利用公式将放压值千帕。利用公式将放压值转换为放出钻井液体积，当井口套压上转换为放出钻井液体积，当井口套压上升到升到Pd1+P时打

48、开节流阀放出时打开节流阀放出V体积体积的钻井液关节流阀。当井口套压再次上的钻井液关节流阀。当井口套压再次上升升到Pd1+P时，重复上述操作。 放出钻井液体积计算公式放出钻井液体积计算公式 /(.m) 、天燃气上升到井口的处理方法、天燃气上升到井口的处理方法 一般情况下采用顶部压井法，即从井口一般情况下采用顶部压井法，即从井口注入钻井液置换井内气体来降低井口压注入钻井液置换井内气体来降低井口压力，保证井底压力稍大于地层压力。力，保证井底压力稍大于地层压力。 操作方法：操作方法： （）、通过反循环管线向环空注入一（）、通过反循环管线向环空注入一定量的钻井液，允许套压上升某一值，定量的钻井液，允许套

49、压上升某一值，（以最大关井套压（以最大关井套压+环空液柱压力环空液柱压力地层地层破裂压力为原则）破裂压力为原则）（2）、当钻井液在重力的作用下沉）、当钻井液在重力的作用下沉落后，通过节流阀缓慢释放气体，落后，通过节流阀缓慢释放气体，套压降到某一数值时关节流阀。套压降到某一数值时关节流阀。（套压的下降值应等于注入钻井（套压的下降值应等于注入钻井液的静液柱压力）。液的静液柱压力）。 （3）、重复上述操作至井内充满钻）、重复上述操作至井内充满钻井液为止。井液为止。 第三节第三节 压井工艺压井工艺 什么叫压井：就是通过专用设备和技术，什么叫压井：就是通过专用设备和技术，控制一定的地面压力，向井内注入一

50、定控制一定的地面压力，向井内注入一定的钻井液，使井内液柱压力与地层压力的钻井液，使井内液柱压力与地层压力相平衡的工艺过程。相平衡的工艺过程。 一、压井原理一、压井原理 以以“u”型管原理为依据，利用地面节流型管原理为依据，利用地面节流阀产生的阻力。即控制一定的地面压力阀产生的阻力。即控制一定的地面压力（立压、套压）和井内钻井液柱压力所（立压、套压）和井内钻井液柱压力所形成的井底压力来平衡地层压力。形成的井底压力来平衡地层压力。 压力平衡关系：压力平衡关系： Pd+Pmd=Pa+Pma=PbPp 注：在压井过程中，要始终保持这个关注：在压井过程中，要始终保持这个关系式，保证整个压井过程中不产生新