第六章-油气井压力控制.优秀PPT.ppt

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1、第六章第六章 油气井压力限制油气井压力限制 本章主要内容本章主要内容:井眼与地层压力系统井眼与地层压力系统 欠平衡压力钻井欠平衡压力钻井 井涌的缘由、征兆与检测方井涌的缘由、征兆与检测方法法 发生井喷的失控的缘由发生井喷的失控的缘由 关井方式与关井程序关井方式与关井程序 侵入流体性质的判别侵入流体性质的判别 压井压井复原井内压力平衡方复原井内压力平衡方法法 概述 油气井压力限制在钻井过程中对地层压力进行限制。井控的基本要求：1、有效地限制地层压力，防止井喷。2、防止井漏、井塌和缩径等困难状况的发生 3、有效的爱护油气层井控的技术内容：1、地层压力的预料和监测 2、钻井液密度的限制 3、合理井身

2、结构的设计 4、防喷器装置的配置 5、溢流后的正确处理 起起钻钻抽吸，起抽吸，起钻过钻过程中不程中不刚刚好灌泥好灌泥浆浆。起完起完钻钻后空井后空井时间过长时间过长；未未刚刚好好发觉发觉溢流，或溢流，或发觉发觉溢流后溢流后处处理措施不当；理措施不当；井口未安装防井口未安装防喷喷器，或承器，或承压实压实力太低；力太低；防防喷喷器及管器及管汇汇安装不符合要求安装不符合要求 井身井身结结构构设计设计不合理不合理 对对浅气浅气层层缺乏足缺乏足够够的相的相识识 地地层压层压力力预预料不准，泥料不准，泥浆浆密度偏低密度偏低 在在发发生井漏后，没有生井漏后，没有预预防可能防可能发发生的井生的井喷喷 思想麻痹，

3、思想麻痹，违违章操作。章操作。第一节 井眼地层系统的压力平衡 一、井眼内的各种压力 1、地层孔隙压力 2、地层裂开压力 3、钻井液静液柱压力 4、环空循环压降 5、井内波动压力 抽吸压力：激烈压力：井底有效压力：井底有效压力：正常钻进时：正常钻进时：起钻时：起钻时：下钻时：下钻时：最大井底压力：最大井底压力：最小井底压力：最小井底压力：平安钻井的压力平衡条件：平安钻井的压力平衡条件：地层流体侵入井眼；地层流体侵入井眼；平衡压力钻井；平衡压力钻井；压裂地层，发生井漏；压裂地层，发生井漏；过平衡压力钻井，过平衡压力钻井，地层流体有限制入井眼，欠平衡压力钻井地层流体有限制入井眼，欠平衡压力钻井二、井

4、眼二、井眼地层系统压力基本关系地层系统压力基本关系平安附加压力；平安附加密度；油井：=1.53.5 Mpa =0.05 0.1 气井：=3.55.0 Mpa =0.070.15三、平衡与欠平衡压力钻井三、平衡与欠平衡压力钻井 1、平衡压力钻井、平衡压力钻井 （1）概念：）概念：在有效的限制地层压力和维持井壁稳定的在有效的限制地层压力和维持井壁稳定的前提下，尽可能降低钻井液密度，使钻井液液前提下，尽可能降低钻井液密度，使钻井液液柱压力刚好等于或略大于地层压力，达到解放柱压力刚好等于或略大于地层压力，达到解放钻速和爱护油气层的目的，这种钻井方法称为钻速和爱护油气层的目的，这种钻井方法称为平衡压力钻

5、井。平衡压力钻井。（2）技术关键：）技术关键：地层压力的精确预料地层压力的精确预料 合理钻井液密度的确定合理钻井液密度的确定2、欠平衡压力钻井、欠平衡压力钻井（1）概念：）概念：所谓欠平衡压力钻井，即在钻井过程中允许地层所谓欠平衡压力钻井，即在钻井过程中允许地层流体进入井内，循环出井，并在地面得到限制。流体进入井内，循环出井，并在地面得到限制。在井底有效压力低于地层在井底有效压力低于地层 压力的条件下进行钻压力的条件下进行钻井作业。在井下，允许地层流体进入井内，在井口，井作业。在井下，允许地层流体进入井内，在井口，利用特地的井控装置对循环出的流体进行限制和处理利用特地的井控装置对循环出的流体进

6、行限制和处理，这样可刚好发觉和有效的爱护油气层，同时可显著，这样可刚好发觉和有效的爱护油气层，同时可显著提高钻进速度。提高钻进速度。（2）技术关键：）技术关键：1）地层孔隙压力和裂开压力的精确预料）地层孔隙压力和裂开压力的精确预料 2）钻井液类型选择和密度等性能的限制）钻井液类型选择和密度等性能的限制 3）井口压力限制和循环出井流体的处理）井口压力限制和循环出井流体的处理 4）起下钻过程的欠平衡）起下钻过程的欠平衡 5）井底有效压力的计算与监测）井底有效压力的计算与监测 6）井壁稳定）井壁稳定 7）完井）完井 （3）欠平衡钻井适用的储层：）欠平衡钻井适用的储层：1、高渗透固结砂岩和碳酸岩油气藏

7、、高渗透固结砂岩和碳酸岩油气藏 2、裂缝性油气藏、裂缝性油气藏 3、致密性（低孔低渗）油气藏、致密性（低孔低渗）油气藏 4、压力衰竭的低压油气藏、压力衰竭的低压油气藏（4）欠平衡钻井方式（）欠平衡钻井方式（欠平衡产生条件）欠平衡产生条件）1、流钻：流钻：常规钻井液密度，边喷边钻常规钻井液密度，边喷边钻 2、气体钻井：气体钻井：人工诱导产生欠平衡，人工诱导产生欠平衡，包括：（包括：（1）空气钻井；）空气钻井；（2）雾化钻井；）雾化钻井；（3）泡沫钻井；）泡沫钻井；（4）充气钻井。）充气钻井。其次节 溢流的侵入及其检测一、有关溢流和井喷的概念 溢流（又称为井涌、静侵）：地层流体（油、气、水）侵入井

8、内，井口返出的钻井液量大于泵入量，或停泵后钻井液从井口自动外溢的现象。井喷：地层流体失去限制地喷出地面。二、地层流体侵入井内的缘由 1、地层压力驾驭不准，使设计的钻井液密度偏低 2、地层流体（油、气、水）侵入，使钻井液密度降低 3、起钻未按规定灌泥浆，或井漏井内液面降低 4、起钻速度过快，引起抽过大，地层流体侵入井内 5、停止循环时，环空循环压降消逝，使井底压力减小。统计表明，近70%的井涌或井喷发生在起钻（起完钻）过程中。三、气侵的特点三、气侵的特点 1、气侵的途径与方式、气侵的途径与方式 岩石孔隙内的气体随钻碎的岩屑进入井内岩石孔隙内的气体随钻碎的岩屑进入井内钻井液钻井液 气层中的气体由于

9、浓度差通过泥饼向井内气层中的气体由于浓度差通过泥饼向井内扩散扩散 当井底压力小于地层压力时，气层中的气当井底压力小于地层压力时，气层中的气体大量流入或深化井内体大量流入或深化井内 2、气侵的特点及危害、气侵的特点及危害 （1）侵入井内的气体由井底向井口运移，体）侵入井内的气体由井底向井口运移，体积渐渐膨胀，越接近地面，膨胀越快，因此，在积渐渐膨胀，越接近地面，膨胀越快，因此，在地面看起来气侵很严峻的钻井液，在井底只有少地面看起来气侵很严峻的钻井液，在井底只有少量气体侵入。量气体侵入。（2）一般状况下，气体侵入钻井液呈分散状）一般状况下，气体侵入钻井液呈分散状态，井底泥桨液柱压力的降低是特别有限

10、的，只态，井底泥桨液柱压力的降低是特别有限的，只要刚好有效的除气，就能有效的避开井喷。要刚好有效的除气，就能有效的避开井喷。（3）当井底气体形成气柱时，）当井底气体形成气柱时，随着气柱的随着气柱的 上升（滑脱上升或上升（滑脱上升或循环上升），在井口未关闭的状循环上升），在井口未关闭的状况下，环境压力降低，体积膨胀况下，环境压力降低，体积膨胀变大，替代的钻井液液量越来越变大，替代的钻井液液量越来越多，使井底压力大大降低，更多多，使井底压力大大降低，更多的气体以更快的速度侵入井内，的气体以更快的速度侵入井内，最终导致井喷。最终导致井喷。（4）在井口关闭的状况下，气体在滑脱上升中保持体）在井口关闭的

11、状况下，气体在滑脱上升中保持体积不变，因此，其压力亦保持不变，此状况下，井口积不变，因此，其压力亦保持不变，此状况下，井口和井底压力都会渐渐增加，当气体达到井口时，井口和井底压力都会渐渐增加，当气体达到井口时，井口承受的压力为地层压力，井底的压力为承受的压力为地层压力，井底的压力为2倍地层压力，倍地层压力，此状况下可能压漏地层，发生井下井喷。此状况下可能压漏地层，发生井下井喷。因此，在井内气体上升过程中，应渐渐有效限制因此，在井内气体上升过程中，应渐渐有效限制地放压，使套压小于允许套压。地放压，使套压小于允许套压。3、的危害的危害 属剧毒性气体，对人体有极强的损害和设属剧毒性气体，对人体有极强

12、的损害和设备有较强的腐蚀性，在含备有较强的腐蚀性，在含 地层进行施工作地层进行施工作业时，为了确保人身和设备的平安，井控要求具有业时，为了确保人身和设备的平安，井控要求具有确定的特殊性确定的特殊性。（1）的物理化学性质的物理化学性质 硫化氢是一种无色、剧毒、强酸性气体。低硫化氢是一种无色、剧毒、强酸性气体。低浓度的硫化氢有臭蛋味，其相对密度为浓度的硫化氢有臭蛋味，其相对密度为 1.176，硫，硫化氢燃点化氢燃点 250 摄氏度，燃烧时呈蓝色火焰，产生有摄氏度，燃烧时呈蓝色火焰，产生有毒的二氧化硫，硫化氢与空气混合，浓度达毒的二氧化硫，硫化氢与空气混合，浓度达4.3%46%时就形成一种爆炸性混合

13、物。时就形成一种爆炸性混合物。硫化氢的毒性较一氧化碳大五六倍，几乎与硫化氢的毒性较一氧化碳大五六倍，几乎与氰化物同样的毒性，是一种剧毒性气体。氰化物同样的毒性，是一种剧毒性气体。正常条件下，正常条件下，对人的平安临界浓度是对人的平安临界浓度是 14 PPm（国外标准（国外标准 10 PPm）（2）气体的分布气体的分布 就地下而言，就地下而言，多存在于碳酸盐岩地层中，特殊是与多存在于碳酸盐岩地层中，特殊是与硫酸岩伴生的的硫酸盐沉积环境中大量、普遍的存在着硫硫酸岩伴生的的硫酸盐沉积环境中大量、普遍的存在着硫化氢气体。化氢气体。世界上含世界上含 气体最高的地区是美国的南德克萨斯气田气体最高的地区是美

14、国的南德克萨斯气田，含量高达含量高达98%，沙特阿拉伯的油气田大多含有高浓度，沙特阿拉伯的油气田大多含有高浓度的硫化氢（的硫化氢（10200PPm）我国油田硫化氢气体的含量分布如下：我国油田硫化氢气体的含量分布如下：华北油田冀中坳陷赵兰庄气田下第三系孔店组碳酸岩气华北油田冀中坳陷赵兰庄气田下第三系孔店组碳酸岩气藏藏 含量跨度在含量跨度在 1090%。四川油田川东卧龙河气田，三迭系嘉陵江灰岩气藏四川油田川东卧龙河气田，三迭系嘉陵江灰岩气藏 含量含量9.610%新疆塔里木的轮古油田新疆塔里木的轮古油田 含量含量300400PPm,以上地以上地区皆属中高含区皆属中高含 地区。地区。克拉玛依油田在南缘

15、的卡克拉玛依油田在南缘的卡10井、西井、西4 井、东湾井、东湾1井、安井、安4井等都出现过井等都出现过 气体，在红山嘴、八区、稠油区等气体，在红山嘴、八区、稠油区等区块的油田开发过程中也出现过区块的油田开发过程中也出现过 气体。气体。（3）留意事项）留意事项 1、起钻初期确定要限制起钻速度，、起钻初期确定要限制起钻速度，2、起钻时留意刚好灌浆、起钻时留意刚好灌浆 3、尽可能防止长时间的空井、尽可能防止长时间的空井 4、在含气量比较大的地区或气田要有高度的警、在含气量比较大的地区或气田要有高度的警惕性，惕性，下钻时，可接受分段循环的方法解除侵入井下钻时，可接受分段循环的方法解除侵入井内气内气 体

16、。体。5、发生井漏时要预防井喷、发生井漏时要预防井喷 6、发觉井涌后要刚好关井，切不行接受循环视、发觉井涌后要刚好关井，切不行接受循环视察的方察的方 法来确定井内状况。法来确定井内状况。7、在发觉井涌时，不要开着井口抢下钻，或者、在发觉井涌时，不要开着井口抢下钻，或者企图把企图把 钻头提到套管鞋内，以免造成井喷。钻头提到套管鞋内，以免造成井喷。四、地层流体侵入的检测四、地层流体侵入的检测 1、地层流体侵入的征兆、地层流体侵入的征兆 （1）钻速（钻时）加快、憋跳钻、钻进放空）钻速（钻时）加快、憋跳钻、钻进放空 （2）泥浆池液面上升）泥浆池液面上升 （3）钻井液返出量多于泵入量）钻井液返出量多于泵

17、入量 （4）钻井液性能发生变更）钻井液性能发生变更 密度降低密度降低 粘度上升或下降粘度上升或下降 气泡、氯根离子、气测羟类含量增加气泡、氯根离子、气测羟类含量增加 油花增多，油味、自然气味、硫化氢油花增多，油味、自然气味、硫化氢味增浓味增浓 温度上升温度上升 泥浆电导率增大或减小泥浆电导率增大或减小（5）泵压上升或下降，悬重减小或增大）泵压上升或下降，悬重减小或增大 钻遇高压气层时，井底压力突然上升，导致悬重减钻遇高压气层时，井底压力突然上升，导致悬重减小，泵压上升；小，泵压上升；地层流体侵入钻井液后，钻井液密度降低，浮力减地层流体侵入钻井液后，钻井液密度降低，浮力减小，悬重增大，泵压减小。

18、小，悬重增大，泵压减小。（6）起钻时灌不进泥浆或灌入量小于正常值）起钻时灌不进泥浆或灌入量小于正常值（7）停止循环后，井口仍有泥浆外溢）停止循环后，井口仍有泥浆外溢2、地层流体侵入井眼的检测方法、地层流体侵入井眼的检测方法 （1）泥浆池液面检测）泥浆池液面检测 利用泥浆池液面传感器利用泥浆池液面传感器 （2）钻井液返出流量检测）钻井液返出流量检测 利用泥浆出入口流量计利用泥浆出入口流量计（3）声波检测）声波检测 声波在水中的传播速度为声波在水中的传播速度为 1500m/s，在空气中的传播，在空气中的传播 速度为速度为340m/s，在气液两相流中的传播速度可以低，在气液两相流中的传播速度可以低

19、于每秒几十米。于每秒几十米。（4）利用综合录井仪实施监测）利用综合录井仪实施监测（5）泵压上升或下降，悬重减小或增大）泵压上升或下降，悬重减小或增大 钻遇高压气层时，井底压力突然上升，导致悬重减钻遇高压气层时，井底压力突然上升，导致悬重减 小，泵压上升；小，泵压上升；地层流体侵入钻井液后，钻井液密度降低，浮力减地层流体侵入钻井液后，钻井液密度降低，浮力减 小，悬重增大，泵压减小。小，悬重增大，泵压减小。（6）起钻时灌不进泥浆或灌入量小于正常值）起钻时灌不进泥浆或灌入量小于正常值（7）停止循环后，井口仍有泥浆外溢）停止循环后，井口仍有泥浆外溢第三节第三节 油气井压力限制油气井压力限制 关井与压井

20、关井与压井井控装置简介：井控装置简介：一、关井程序一、关井程序 利用井口防喷器将井口关闭，井口防喷器产生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泥桨液柱压力之和平衡地层压力，防的回压与环空泥桨液柱压力之和平衡地层压力，防止地层流体的接着侵入。止地层流体的接着侵入。（一）、关井方式及选择（一）、关井方式及选择 1、硬关井、硬关井 发生溢流后，在节流阀关闭的状况下关闭防喷发生溢流后，在节流阀关闭的状况下关闭防喷器。器。优点：关井程序简洁，时间短，地层流体侵入量小。优点：关井程序简洁，时间短，地层流体侵入量小。缺点：产生缺点：产生“水击水击”，使井口装置、套管和地层所，使井口装置、套管和

21、地层所承受的压力急剧增加，可能超过井口装置的额定压承受的压力急剧增加，可能超过井口装置的额定压力、套管抗内压强度和地层裂开压力。力、套管抗内压强度和地层裂开压力。2、软关井、软关井 发生溢流后，先打开节流阀，然后关闭防喷器，再关闭发生溢流后，先打开节流阀，然后关闭防喷器，再关闭节流阀。节流阀。优点：可避开优点：可避开“水击水击”现象现象 缺点：关井程序较困难，时间长，地层流体侵入量。缺点：关井程序较困难，时间长，地层流体侵入量。3、半软关井、半软关井 发觉井涌后，先适当打开节流阀，再关井防喷器，或边发觉井涌后，先适当打开节流阀，再关井防喷器，或边开节流阀边关防喷器。开节流阀边关防喷器。特点：特

22、点：适用于井涌速度较高、井口装置承压实力较低、裸眼井适用于井涌速度较高、井口装置承压实力较低、裸眼井段有薄弱地层的状况。段有薄弱地层的状况。关井方式的选择：在溢流速度不高或者井口装置承压实关井方式的选择：在溢流速度不高或者井口装置承压实力较高的状况下，可运用力较高的状况下，可运用“硬关井硬关井”，否则，应选择，否则，应选择“软软关井关井”或或“半软关井半软关井”。举荐运用半软关井。举荐运用半软关井。（二）（二）、关井程序（关井步骤）、关井程序（关井步骤）1、钻进时发生井涌、钻进时发生井涌 （1）马上停止钻进，发出报警信号，停转盘、）马上停止钻进，发出报警信号，停转盘、上提方钻杆到钻杆接头露出转

23、盘面；上提方钻杆到钻杆接头露出转盘面；（2）停泵；）停泵；（3）适当打开节流阀；）适当打开节流阀；（4）关防喷器）关防喷器先关环形、再关闸板；先关环形、再关闸板；（5）关截流阀，试关井，留意套压不能超过极）关截流阀，试关井，留意套压不能超过极限套压；限套压；（6）刚好向对长和技术人员报告；）刚好向对长和技术人员报告；（7）细致记录关井的立压、关井套压和泥浆池）细致记录关井的立压、关井套压和泥浆池增量。增量。2、起下钻杆时发生井涌、起下钻杆时发生井涌 （1）发出警报信号并马上停止起下钻作业；）发出警报信号并马上停止起下钻作业；（2）抢接回压阀（或投钻具止回阀）；）抢接回压阀（或投钻具止回阀）；（

24、3）适当打开节流阀；）适当打开节流阀；（4）关防喷器）关防喷器先关环形、再关闸板；先关环形、再关闸板；（5）关节流阀，试关井，留意套压不能超过极）关节流阀，试关井，留意套压不能超过极限套压；限套压；（6）刚好向对长和技术人员报告；）刚好向对长和技术人员报告；（7）细致记录关井的立压、关井套压和泥浆池）细致记录关井的立压、关井套压和泥浆池增量。增量。3、起下钻铤时发生井涌、起下钻铤时发生井涌 （1）发出警报信号，抢接回压阀（或投钻具止）发出警报信号，抢接回压阀（或投钻具止回阀）；回阀）；（2）抢接钻杆；）抢接钻杆；（3）适当打开节流阀；）适当打开节流阀；（4）关防喷器）关防喷器先关环形、再关闸板

25、；先关环形、再关闸板；（5）关节流阀，试关井，留意套压不能超过极）关节流阀，试关井，留意套压不能超过极限套压；限套压；（6）刚好向对长和技术人员报告；）刚好向对长和技术人员报告；（7）细致记录关井的立压、关井套压和泥浆池）细致记录关井的立压、关井套压和泥浆池增量。增量。4、空井时发生井涌、空井时发生井涌 （1）发出警报信号；）发出警报信号；（2）适当打开节流阀；）适当打开节流阀；（3）关防喷器）关防喷器先关环形、再关闸板；先关环形、再关闸板；（4）关节流阀，试关井，留意套压不能超过极）关节流阀，试关井，留意套压不能超过极限套压；限套压；（5）打开环型防喷器；）打开环型防喷器；（6）刚好向对长和

26、技术人员报告；）刚好向对长和技术人员报告；（7）细致记录关井的立压、关井套压和泥浆池）细致记录关井的立压、关井套压和泥浆池增量。增量。关井中应留意的几个问题：关井中应留意的几个问题：1、关防喷器时要先关环型防喷器，再关闸板、关防喷器时要先关环型防喷器，再关闸板防喷器；防喷器；2、关节流阀时，速度不要太快，留意套压不要、关节流阀时，速度不要太快，留意套压不要超过极限允许值；超过极限允许值；3、关闸板防喷器时，应使钻具处于悬吊状态，、关闸板防喷器时，应使钻具处于悬吊状态，不能坐在转盘上，以防止钻具不居中而封不住；不能坐在转盘上，以防止钻具不居中而封不住；4、如的确须要向井内下入钻具，不能在泥浆外、

27、如的确须要向井内下入钻具，不能在泥浆外溢的状况下敞着井口抢下钻，而应接受上下两个闸溢的状况下敞着井口抢下钻，而应接受上下两个闸板防喷器强行下钻。板防喷器强行下钻。5、当关井套压大于允许关井套压时，则不能把、当关井套压大于允许关井套压时，则不能把节流阀全关死，应在保持尽可能高的套压下进行节节流阀全关死，应在保持尽可能高的套压下进行节流循环。流循环。（三）地层渗透率大小的推断（三）地层渗透率大小的推断 精确推断地层渗透率的大小较为困难，但可精确推断地层渗透率的大小较为困难，但可依据现场阅历进行粗略推断。依据现场阅历进行粗略推断。关井后十几分钟，立压、套压复原曲线出现平关井后十几分钟，立压、套压复原

28、曲线出现平稳段，可认为是高渗地层；稳段，可认为是高渗地层；关井后关井后40 分钟以内，立压、套压复原曲线出现分钟以内，立压、套压复原曲线出现平稳段，可认为是中渗地层；平稳段，可认为是中渗地层；关井后关井后80 分钟后，立压、套压复原曲线出现平分钟后，立压、套压复原曲线出现平稳段，可认为是低渗地层；稳段，可认为是低渗地层；一般状况下，高压高渗地层，井控难度最大，一般状况下，高压高渗地层，井控难度最大，危急性高；高压中渗和中压高渗地层，井控有确定危急性高；高压中渗和中压高渗地层，井控有确定的难度和危急性；中低压、中低渗地层，井控相对的难度和危急性；中低压、中低渗地层，井控相对较简洁。较简洁。（四）

29、（四）“圈闭压力圈闭压力”的释放的释放油水侵时：在关井后，立压和套压达到确定值后趋于油水侵时：在关井后，立压和套压达到确定值后趋于稳定。稳定。气气 侵侵 时：在关井后，气体在滑脱上升过程中，侵入时：在关井后，气体在滑脱上升过程中，侵入的气体不能自由膨胀，会带压上升。因此，即使是立的气体不能自由膨胀，会带压上升。因此，即使是立压或套压与浆液柱压力之间和达到了可平衡地层压力压或套压与浆液柱压力之间和达到了可平衡地层压力值以后，立压和套压还可能随时间不断上升。有可能值以后，立压和套压还可能随时间不断上升。有可能压漏地层或超过设备的承压实力。压漏地层或超过设备的承压实力。这种在立压或套压记录上超过平衡

30、地层压力值以这种在立压或套压记录上超过平衡地层压力值以后，压力接着上升的增量，称为圈闭压力。后，压力接着上升的增量，称为圈闭压力。为了防止套压超过极限套压，较为精确地确定地为了防止套压超过极限套压，较为精确地确定地层压力，对圈闭压力可进行释放。层压力，对圈闭压力可进行释放。释放方法：释放方法：适当开启节流阀，释放适当开启节流阀，释放4080升钻井液后，关闭节升钻井液后，关闭节流阀并视察立管压力变更。流阀并视察立管压力变更。若立管压力无变更或略有增高，表明无圈闭压力。若立管压力无变更或略有增高，表明无圈闭压力。此时记录的立管压力即是关井立管压力。此时记录的立管压力即是关井立管压力。若立管压力下降

31、，则接着释放钻井液，直到立管若立管压力下降，则接着释放钻井液，直到立管压力不再下降。压力不再下降。此时圈闭压力已释放掉，所读取得立管压力就是此时圈闭压力已释放掉，所读取得立管压力就是真实的关井立管压力。真实的关井立管压力。在放压过程中，立压的变更滞后于节流阀的动作，在放压过程中，立压的变更滞后于节流阀的动作，因此，释放泥浆后应等待确定时间。（如因此，释放泥浆后应等待确定时间。（如3000m的井，压力传递路程为的井，压力传递路程为6000m）,大约须要大约须要2030秒时间。秒时间。上述方法在实际操作过程中比较困难，应依据具上述方法在实际操作过程中比较困难，应依据具体状况具体分析。体状况具体分析

32、。二、压井液密度计算二、压井液密度计算 “U”形管原理形管原理 1、关井时的压力平衡关系（静、关井时的压力平衡关系（静态关系）态关系）式中：式中：关井立管压力，关井立管压力，钻柱内静液柱压力，钻柱内静液柱压力，地层压力，地层压力，关井套压，关井套压，环空内静液柱压力环空内静液柱压力2、关井立管压力的确定、关井立管压力的确定(1)、钻柱中未装钻具回压凡尔时、钻柱中未装钻具回压凡尔时 对于具有良好渗透性的地层，对于具有良好渗透性的地层，关井关井1015分钟后地层和井眼之间分钟后地层和井眼之间可以建立起平衡；对于致密性地可以建立起平衡；对于致密性地层建立起平衡所需时间较长。层建立起平衡所需时间较长。

33、关井等待立管压力趋于稳定后关井等待立管压力趋于稳定后（或圈闭压力释放后），即可分（或圈闭压力释放后），即可分别从别从“立压表立压表”和和“套压表套压表”上上分别读取关井立管压力值分别读取关井立管压力值 和关和关井套管压力值井套管压力值 。特征曲线取压：关井后每隔特征曲线取压：关井后每隔24min记录一次立压和套压，记录一次立压和套压，绘曲线，拐点读压。绘曲线，拐点读压。(2)、钻柱中装有回压凡尔时关井立管压力的确定 非循环状态下钻柱内与井底不连通，立压表无显示。不循环法：关井后等待套压相对稳定，记录下套压 ;不开节流阀，小排量缓慢启动泵，直到套压起先上升 为 时停泵，并记录下此时的立压 ；计算

34、关井立压：此法适用于不知道泵速及相应循环压耗的状况。循循环环法：法：关井后等待套关井后等待套压压相相对稳对稳定，定，记录记录下套下套压压 ;启启动泵动泵，以，以压压井井泵泵速速泵泵入入钻钻井液，同井液，同时调时调整整节节流流阀阀保持套保持套压压不不变变，记录记录此此时时的立的立管管压压力力 ；停停泵泵，关，关闭节闭节流流阀阀 ；计计算关井立算关井立压压力：力：此法适用于已知道此法适用于已知道压压井井泵泵速及相速及相应应循循环环压压耗耗 的状况下。的状况下。3、地层压力和所需钻井液密度的计算、地层压力和所需钻井液密度的计算 地层压力：地层压力：压井钻井液密度：压井钻井液密度：油井：油井：气井：气

35、井：留意：留意：不能用不能用 计算地计算地层压力，因环空钻井液受地层流层压力，因环空钻井液受地层流体污染严峻，其密度难以确定。体污染严峻，其密度难以确定。实际施工中，为平安起见，往往在计算值基础上附加一平安实际施工中，为平安起见，往往在计算值基础上附加一平安附加值。附加值。三、压井理论与方法三、压井理论与方法 （一）压井的概念与原则（一）压井的概念与原则 压井的目的：压井的目的：复原井眼与地层间的压力平衡，使井内泥浆复原井眼与地层间的压力平衡，使井内泥浆液柱压力不低于地层孔隙压力。液柱压力不低于地层孔隙压力。压井的基本工艺过程：压井的基本工艺过程：将配置好的具有确定密度的钻井液，接受合将配置好

36、的具有确定密度的钻井液，接受合适的泵速和泵压泵入井内，替换出井内被污染的适的泵速和泵压泵入井内，替换出井内被污染的泥浆。泥浆。压井过程应遵循的基本原则：压井过程应遵循的基本原则：1、在整个压井过程中，通过调整节流阀的开启度始终、在整个压井过程中，通过调整节流阀的开启度始终保持井底压力稍大于地层压力。保持井底压力稍大于地层压力。井底常压法。井底常压法。2、压井过程中套压不能超过以下压力、压井过程中套压不能超过以下压力:1)井口装置的额定工作压力井口装置的额定工作压力;2)套管抗内压强度的套管抗内压强度的80%；3）套压与环空内的液柱压力之和不能超过地层的最）套压与环空内的液柱压力之和不能超过地层

37、的最小裂开压力。小裂开压力。（二）压井的基本数据（二）压井的基本数据、压井钻井液密度、压井钻井液密度、压井泵速确定、压井泵速确定 接受低泵速压井：接受低泵速压井：压井排量，压井排量，L/s；Q 钻进时的正常排量，钻进时的正常排量，L/s；接受低泵速的主要目的是便于在压井过程中节接受低泵速的主要目的是便于在压井过程中节流阀和立压的限制。流阀和立压的限制。3、压井立管压力的计算、压井立管压力的计算 为保证压井过程中井底压力不变，随着重泥浆的不断入为保证压井过程中井底压力不变，随着重泥浆的不断入井，立管压力应渐渐降低。井，立管压力应渐渐降低。（1）压井过程中井底压力的平衡关系）压井过程中井底压力的平

38、衡关系 循环时的立管总压力：循环时的立管总压力：循环总压耗，循环总压耗，Mpa；钻柱内和钻头水眼内循环压耗，钻柱内和钻头水眼内循环压耗，Mpa;环空循环压耗，环空循环压耗，Mpa；由压力平衡关系可以看出：由压力平衡关系可以看出：只要在压井过程中保持等式左侧的值不变就保持只要在压井过程中保持等式左侧的值不变就保持井底压力不变。井底压力不变。式中唯一可调整和限制的参数就是循式中唯一可调整和限制的参数就是循环时的立管总压力环时的立管总压力 。由于压井时井眼内的钻井液密。由于压井时井眼内的钻井液密度由度由 变为变为 ，因此，循环立管压力从初始循环立管，因此，循环立管压力从初始循环立管压力压力 渐渐变更

39、为压井结束时的终了循环立管压力渐渐变更为压井结束时的终了循环立管压力（2）初始循环立管压力）初始循环立管压力 的确定的确定 初始循环压耗，初始循环压耗，Mpa；的确定方法：的确定方法：早期实测法早期实测法 在即将钻达高压层时，要求井队每天上班一起先就在即将钻达高压层时，要求井队每天上班一起先就用选定的压井排量试循环，记录循环压力，以此作为循用选定的压井排量试循环，记录循环压力，以此作为循环压耗。环压耗。循环测量法循环测量法 缓慢开启节流阀并启动泵，限制套压保持关井套压缓慢开启节流阀并启动泵，限制套压保持关井套压不变；不变；调整泵速使排量达到压井排量，保持套压等于关井调整泵速使排量达到压井排量，

40、保持套压等于关井套压；套压；读取此时的立管压力为初始循环的立管压力。读取此时的立管压力为初始循环的立管压力。（3）终了循环立管压力）终了循环立管压力 的确定的确定 当加重的钻井液循环到井底时，钻柱内的钻井液柱压当加重的钻井液循环到井底时，钻柱内的钻井液柱压力已能平衡地层压力，此时关井立管压力力已能平衡地层压力，此时关井立管压力 应为应为 0，系，系统循环压耗也由泥浆液密度的变更由初始循环压耗统循环压耗也由泥浆液密度的变更由初始循环压耗 变变为终了循环压耗为终了循环压耗 。由于在同一水力系统中循环压耗近。由于在同一水力系统中循环压耗近似正比于循环介质的密度，所以有：似正比于循环介质的密度，所以有

41、：（4）压井作业时间）压井作业时间 压井钻井液从地面到达钻头的时间：压井钻井液从地面到达钻头的时间：单位长度钻柱的容积，单位长度钻柱的容积，L/m；Qr-压井排量，压井排量，L/s。压井钻井液压井钻井液 充溢环空所需的时间：充溢环空所需的时间：单位长度环空的容积，单位长度环空的容积，L/m.（min)（min)（三）常规压井方法（三）常规压井方法 常规压井方法常规压井方法适用于钻头在井底或接近井底，适用于钻头在井底或接近井底，能正常关井和循环，能通过限制立管压力保持井底压力能正常关井和循环，能通过限制立管压力保持井底压力略大于地层压力的状况。略大于地层压力的状况。（1）二次循环压井（司钻法）二

42、次循环压井（司钻法）发觉溢流关井后，先用原钻井液循环一周解除井发觉溢流关井后，先用原钻井液循环一周解除井内受污染钻井液，然后用配制好的重钻井液进行其次次内受污染钻井液，然后用配制好的重钻井液进行其次次循环，建立地层循环，建立地层井眼系统的压力平衡。井眼系统的压力平衡。（2）一次循环压井（工程师法、等待加重法）一次循环压井（工程师法、等待加重法）关井等候配制压井重钻井液，然后开启节流阀并关井等候配制压井重钻井液，然后开启节流阀并开泵注入压井液；在一个循环周内用重泥浆将原来的钻开泵注入压井液；在一个循环周内用重泥浆将原来的钻井液替出，复原地层井液替出，复原地层井眼系统的压力平衡。井眼系统的压力平衡

43、。1、二次循环压井方法（司钻法）、二次循环压井方法（司钻法）施工工序：施工工序：第一循环周（排出井内受污染的钻井液）第一循环周（排出井内受污染的钻井液）缓慢开泵注入原钻井液，调整节流阀使套压等于关缓慢开泵注入原钻井液，调整节流阀使套压等于关井套压；井套压；调整泵速达到压井排量，调整节流阀使立管压力等调整泵速达到压井排量，调整节流阀使立管压力等于初始循环的立管压力于初始循环的立管压力 ，保持立管压力等于，保持立管压力等于 不不变，直到替换出井内全部钻井液；变，直到替换出井内全部钻井液；停泵，并关闭节流阀，此时套压等于关井立管压力停泵，并关闭节流阀，此时套压等于关井立管压力值值其次循环周（用重钻井

44、液将原来的钻井液替出）其次循环周（用重钻井液将原来的钻井液替出）缓慢开泵，调整节流阀保持套压等于第一循环周后缓慢开泵，调整节流阀保持套压等于第一循环周后的关井套压；的关井套压；调整泵速使排量等于压井排量，此时的立管压力接调整泵速使排量等于压井排量，此时的立管压力接近初始循环立管压力近初始循环立管压力 ：调整节流阀，使立管压力在重钻井液由井口到达钻调整节流阀，使立管压力在重钻井液由井口到达钻头的头的 时间内由初始循环立管压力时间内由初始循环立管压力 降到终了循环立降到终了循环立管压力管压力 ：在重钻井液从井底返至地面的时间在重钻井液从井底返至地面的时间 内，调整节流内，调整节流阀，保持立管压力始

45、终等于阀，保持立管压力始终等于 不变当压井液返至井不变当压井液返至井口时，套压降为零，压井结束口时，套压降为零，压井结束2、一次循环压井方法（工程师法）、一次循环压井方法（工程师法）施工工序：施工工序：缓慢开泵，调整节流阀保持套压等于关井套压；缓慢开泵，调整节流阀保持套压等于关井套压；调整泵速使排量达到压井排量并保持排量不变，此调整泵速使排量达到压井排量并保持排量不变，此时立管压力等于初始循环立管压力时立管压力等于初始循环立管压力 ；泵入压井液，调整节流阀使立管压力在泵入压井液，调整节流阀使立管压力在 时间内由时间内由初始循环立管压力初始循环立管压力 降到终了循环立管压力降到终了循环立管压力

46、；在压井液从井底返至地面的时间在压井液从井底返至地面的时间 内，调整节流内，调整节流阀，保持立管压力始终等于阀，保持立管压力始终等于 不变当压井液返至井不变当压井液返至井口时，套压降为零，压井结束口时，套压降为零，压井结束3、边循环边加重法、边循环边加重法 压井程序：压井程序：1)发生溢流关井取的有关数据后，马上缓慢启动泵，调发生溢流关井取的有关数据后，马上缓慢启动泵，调整节流阀使套压等于关井套压保持套压不变，调整泵整节流阀使套压等于关井套压保持套压不变，调整泵速达到压井排量，此时立管压力等于或接近初始循环立速达到压井排量，此时立管压力等于或接近初始循环立管压力管压力 。2)边循环边加重钻井液

47、，逐步将钻井液密度由边循环边加重钻井液，逐步将钻井液密度由 提高到提高到 密度每提高一次（密度每提高一次（0.01 ），当其到达钻头时，），当其到达钻头时，则循环立管压力降低则循环立管压力降低 ：3)当钻井液密度提高到当钻井液密度提高到 ，并到达钻头后时，立管压，并到达钻头后时，立管压力应降低到力应降低到 ，此后保持立管压力不变，直到密度为，此后保持立管压力不变，直到密度为 的压井液到达井口，压井结束的压井液到达井口，压井结束三种压井方法的比较与选择：三种压井方法的比较与选择：关井等候压井的时间：关井等候压井的时间：司钻法、边循环边加重法司钻法、边循环边加重法 边循环边加重法边循环边加重法 工

48、程师法工程师法套压峰值：套压峰值：司钻法司钻法 边循环边加重法边循环边加重法 工程师法工程师法作业难度：作业难度：边循环边加重法边循环边加重法 司钻法、工程师法司钻法、工程师法 工程师法适用于井口装置承压及地层裂开压力较低的状况；工程师法适用于井口装置承压及地层裂开压力较低的状况；边循环边加重法适用于已储备了确定的压井液，且井下有边循环边加重法适用于已储备了确定的压井液，且井下有易卡钻地层的状况；易卡钻地层的状况；司钻法适用于井下有易卡钻的状况。司钻法适用于井下有易卡钻的状况。（四）几种特殊状况下的压井方法（四）几种特殊状况下的压井方法 1、钻头不在井底状况下的压井、钻头不在井底状况下的压井

49、当钻头不在井底时，关井后地层压力的大小及压井所应当钻头不在井底时，关井后地层压力的大小及压井所应接受的泥浆密度不简洁精确确定视钻具在井内的长度的大接受的泥浆密度不简洁精确确定视钻具在井内的长度的大小，所接受的压井方法也有确定区分小，所接受的压井方法也有确定区分 （1）强行下钻到井底循环压井法）强行下钻到井底循环压井法 在井口关闭的状况下，强行下钻到井底在强行下钻过在井口关闭的状况下，强行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，程中，应释放掉与下入的钻具体积相同大小的钻井液，并且，当为气侵时，还要考虑气体的滑脱上升过程中的膨胀当为气侵时，还要考虑气体的滑脱上升

50、过程中的膨胀 强行下钻时通过四通上下的两个防喷器组合进行强行下钻时通过四通上下的两个防喷器组合进行 一般此方法适用于关井立压和关井套压较低的状况。一般此方法适用于关井立压和关井套压较低的状况。（2）不强行下钻到井底循环压井法（顶部压井法）接受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裂开强度 这种方法可以减小套压，但不能排出井内侵入的流体。用重浆循环一段时间后，假如立压和套压降到确定程度，可强行下钻到井底，进行压井作业。（？）假如立压和套压降为零，可正常下钻到井底，但亲密关注泥浆的反出状况钻具下到井底后关井，通过节流阀，保持立压不变进行循环，排出侵入的地层流体 说明：一般