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第六章-油气井压力控制

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第六 油气 压力 控制
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第六章 油气井压力控制 山大学教学课件 钻井工程 主讲人:李子丰 第六章 油气井压力控制 1. 井眼 与地层压力系统 2. 地层 流体的侵入与检测 3. 压井 —— 恢复 压力 平衡 的 方法  研究的主要问题: 井眼内的压力平衡问题。  主要掌握的内容: 2 第六章 油气井压力控制 3 第六章 油气井压力控制 4 第六章 油气井压力控制 概 述 油 气井压力控制 —— 在钻井过程中对井筒压力进行控制。  井 控的技术内容: 1、地层压力的预测和监测; 2、钻井液密度的控制; 3、合理井身结构的设计; 4、防喷器装置的配套; 5、溢流后的正确处理。  井 控的基本要求: 1、有效地控制地层压力,防止井喷; 2、防止井漏、井塌或缩径等复杂情况; 3、有效地保护油气层。 5 第六章 油气井压力控制 发生井喷失控的原因  起钻抽汲,起钻过程中不及时灌泥浆;  起完钻后空井时间过长;  未及时发现溢流,或发现溢流后处理措施不当;  井口未安装防喷器,或承压能力太低;  防喷器及管汇安装不符合要求;  井身结构设计不合理;  对浅气层缺乏足够的认识;  地层压力预测不准,泥浆密度偏低;  在发生井漏后,没有预防可能发生的井喷;  思想麻癖,违章操作。 6 井眼与地层压力系统 1 地层流体的侵入与检测 2 溢流的控制 3 第六章 油气井压力控制 7 第六章 油气井压力控制 第一节 井眼与地层压力系统 1)地层孔隙压力  m。 (2)地层破裂压力  一、井眼与地层压力体系 1、井眼内的各种压力 8 第六章 油气井压力控制 第一节 井眼与地层压力 系统 (3)钻井液液柱压力 (4)井内波动压力 抽汲压力: 激动压力: 抽汲压力的当量泥浆密度 (抽汲压力系数 )。 一般 6~ 激动压力的当量泥浆密度 (激动压力系数 )。 一般 4~ 100 kg/ 一、井眼与地层压力体系 1、井眼内的各种压力 9 第六章 油气井压力控制 第一节 井眼与地层压力 系统 (5)环空循环压降 (6)含岩屑钻井液的压力增加值 (7)井底 有效压力 正常钻进时: 起钻时: 下钻时: 最大井底压力: 最小井底压力: e m a x e m i n a一、井眼与地层压力体系 1、井眼内的各种压力 10 第六章 油气井压力控制 第一节 井眼与地层压力 系统 安全钻井的压力平衡条件:   一、井眼与地层压力体系 2、井眼与地层压力关系 , 地层流体侵入井眼; , 平衡压力钻井; , 压裂地层,发生井漏; , 过平衡压力钻井。 或 11 平衡 压力钻井是指作用于井筒的液柱压力等于地层孔隙压力情况下进行的钻进 。 在 有效地控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 , 使钻井液液柱压力刚好平衡或略大于地层压力 , 达到解放钻速和保护油气层的目的 。 这种钻井方法称为平衡压力钻井 。 第六章 油气井压力控制 第一节 井眼与地层压力 系统   油井: p =  =50 ~ 100 kg/  气井: p =  =70 ~ 150 kg/    衡压力钻井 (1、平衡压力钻井的概念 2、地层 或 12 第六章 油气井压力控制 第一节 井眼与地层压力 系统 • 精确掌握地层压力; • 设计合理的钻井液密度和井身结构 。 二、平衡压力钻井 (3、 平衡压力钻井的优点 4、平衡压力钻井的技术关键 • 提高钻速; • 保护油气层; • 能实现安全钻进 。 13 第六章 油气井压力控制 第一节 井眼与地层压力 系统 (1)概念 欠 平衡压力钻井 指 作用于井壁的液柱压力略低于地层孔隙压力情况下的钻井 。 在 井筒有效压力低于地层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 , 利用专门的井控装置对循环出井的流体进行控制和处理 。 这样可及时发现和有效保护油气层 , 同时可显著提高钻进速度 。 (2)欠 平衡钻井适用的储 层 高 渗透固结砂岩和碳酸岩油气藏 ; 裂缝性油气藏 ; 三、欠平衡压力钻井( 1、欠平衡压力钻井概述 致密性 ( 低孔低渗 ) 油气藏 ; 压力衰竭的低压油气藏 。 14 第六章 油气井压力控制 第一节 井眼与地层压力 系统  用 常规钻井液密度 , 边喷边钻 。  人工诱导产生欠 平衡条件 三、欠平衡压力钻井( 1、欠平衡压力钻井概述  直接采用低密度钻井液 , 如气化的水基或油基钻井液 , 气雾或泡沫钻井液等 。  向钻井液基液中注入非凝气 ,以降低钻井液基液密度 。 (3)欠 平衡产生的条件 15 第六章 油气井压力控制 第一节 井眼与地层压力 系统 (4)欠 平衡压力钻井的 井口控制设备 旋转控制头 旋转防喷器 三、欠平衡压力钻井( 1、欠平衡压力钻井概述 16 第六章 油气井压力控制 第一节 井眼与地层压力 系统 1) 主要设备 2) 地层孔隙压力和坍塌压力的准确预测; 3) 井筒有效压力的计算及检测; 4) 钻井液类型选择和密度等性能的控制; 5) 井口压力的控制及循环出井的流体的处理; 6) 起下钻过程的欠平衡; 7) 井壁稳定性保证; 8) 固井和完井 。 (5)技术 难点 三、欠平衡压力钻井( 1、欠平衡压力钻井概述 17 第六章 油气井压力控制 第一节 井眼与地层压力 系统  采用空气作为循环介质;  基本工序 : 用 大功率压风机将压缩空气经钻柱打入井内 , 从钻头喷嘴喷出 。 高速气流冲洗井底并携带岩屑返到井口 。 井口配置旋转 控制头 (旋转防喷器 ),用以封闭环形空间 , 携带岩屑的气流从旋转控制头下面的排放管线排出 。 2、欠平衡压力钻井方式 (1)空气钻井 三、欠平衡压力钻井(  优点: 显著提高机械钻速;保护油气层;解决井漏问题。  缺点: 井内产生碳氢化合物时,易着火、爆炸; 井内进水后携带岩屑困难; 钻头和钻具得不到有效冷却和润滑。 18 第六章 油气井压力控制 第一节 井眼与地层压力 系统  主要特点:在空气中掺入水或轻质钻井液 ,自钻头喷嘴喷出后形成雾状流体 , 冲洗井底和携带岩屑 。  主要优点:不易着火和爆炸;有少量地层水进入井眼也能有效携带岩屑 。 (2)雾化 钻井 (3)泡沫钻井  主要特点:采用稳定泡沫作为循环介质进行钻井 。 稳定泡沫由气体 ( 氮气或 、液体和表面活性剂配制 。  主要优点:密度低 , 粘度和切力高 , 携岩能力强 。 2、欠平衡压力钻井方式 三、欠平衡压力钻井( 19 第六章 油气井压力控制 第一节 井眼与地层压力 系统  主要特点:采用低密度钻井液 , 控制井底有效压力低于地层孔隙压力 。  主要优点:适用于地层压力较高的油气藏 。 2、欠平衡压力钻井方式 三、欠平衡压力钻井( (4)充气 钻井  主要特点:在钻井液中掺入气体 , 从而降低钻井液密度 。 充气钻井液密度可控制在 450 ~ 1200kg/  主要优点:密度可调范围大;能消除空气钻井可能引起的井下爆炸;较一次性的泡沫钻井经济;可用于易出水地层 。 (5)边 喷边钻 20 第六章 油气井压力控制 第二节 地层流体的侵入与检测 of 流 ( : 地层流体 ( 油 、 气 、 水 ) 侵入井内 , 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 。 井涌 ( :溢流的进一步发展 , 钻井液涌出井口的现象 。 井喷 ( : 地层流体 (油 、 气或水 )无控制地流人井内并喷出地面的现象 。 是一种恶性钻井事故 。 一、地层流体侵入的原因 1、地层压力掌握不准,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,或井漏使井内液面降低; 4、起钻抽汲作用使井底压力减小; 5、停止循环时,环空循环压降消失,使井底压力减小。 21 第六章 油气井压力控制 第二 节 地层流体的侵入与检测 (1)侵入井内的气体由井底向井口运移时 , 体积逐渐膨胀 , 越接近地面 , 膨胀越快 。 因此 , 在地面看起来气侵很严重的钻井液 ,在井底只有少量气体侵入 。 (2)气体侵入钻井液后呈分散状态 , 井底泥浆液柱压力的降低是非常有限的 。 只要及时有效地除气 , 就可有效避免井喷 。 二、气侵 1、气侵的途径与方式  岩石孔隙中的气体随钻碎的岩屑进入井内钻井液;  气层中的气体由于浓度差通过泥饼向井内扩散;  当井底压力小于地层压力时,气层中的气体大量流入或渗入井内。 2、气侵的特点及危害 22 第六章 油气井压力控制 第二 节 地层流体的侵入与检测 (3)当 井底积聚相当体积的气体形成气柱时 , 随着气柱的上升 ( 滑脱上升或循环上升 ) , 环境压力降低 , 体积膨胀变大 , 替代的钻井液量越来越多 , 使井底压力大大降低 , 更多的气体将以更快的速度侵入井内 , 最终导致井喷 。 二、气侵 2、气侵的特点及危害 23 第六章 油气井压力控制 第二 节 地层流体的侵入与检测 (4)气侵 关井后 , 气体将滑脱上升 , 在井口积聚 。 但体积变化并不大 。 使气体几乎仍保持原来的井底压力 。 这个压力与泥浆柱压力叠加作用于整个井筒 , 容易导致井漏和地下井喷 。 二、气侵 2、气侵的特点及危害 24 第六章 油气井压力控制 第二 节 地层流体的侵入与检测 (1)钻速加快 、 蹩跳钻 、 钻进放空; (2)泥浆池液面升高; (3)钻井液返出量多于泵排量; (4)钻井液性能发生变化;  密度降低;粘度上升或下降;  气泡、氯根离子、气测烃类含量增加;  油花增多,油味、天然气味、硫化氢味增浓;  温度升高;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; (6)起钻时灌不进泥浆或泥浆灌入量少于正常值; (7)停止循环时 , 井口仍有泥浆外溢 。 三、地层流体侵入的检测 1、地层流体侵入的征兆 25 第六章 油气井压力控制 第二 节 地层流体的侵入与检测 (1)泥浆池 液面检测  利用泥浆池液面传感器。 (2)钻井液 返出流量检测  利用泥浆出口流量计 超声波池体积传感器 挡板型出口流量传感器 超声波流量计 2、地层流体侵入井眼的检测方法 三、地层流体侵入的检测 26 第六章 油气井压力控制 第二 节 地层流体的侵入与检测 (3)声波检测 根据声波在液体 、 气体和气液两相流中传播速度的不同检测气侵的程度 。 声波在水中的传播速度为 1500m/s, 在空气中的传播速度为 340m/s, 在气液两相流中的传播速度可以低于每秒几十米 。 (4)利用综合录井仪实时监测 (5)泵压上升或下降 , 悬重减小或增大 钻遇高压层时 , 井底压力突然升高 , 导致悬重减小 , 泵压升高;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 。 (6)起钻时灌不进泥浆或泥浆灌入量少于正常值 (7)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 三、地层流体侵入的检测 27 第六章 油气井压力控制 第三节 溢流的控制 阻止 地层流体继续侵入井眼  用具有合适密度的钻井液将受污染的钻井液循环出井眼 , 重新建立地层与井眼系统的压力平衡 控制溢流主要包括两个步骤: 28 第六章 油气井压力控制 第三 节 溢流的控制 一、井控装置简介 井控装置标准配套示意图 29 第六章 油气井压力控制 井口防喷器组合 一、井控装置简介 第三 节 溢流的控制 30 第六章 油气井压力控制 第三 节 溢流的控制 (1)硬关井  发现溢流后 , 在节流阀未打开的情况下关闭防喷器 。 关井时间短 ,可以尽快阻止地层流体侵入 。  易产生水击 、 易损坏井口装置或压漏薄弱地层 。  适用于井涌速度不高 、 井口装置承压能力高的情况 。 二、井涌关井 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浆液柱压力之和平衡地层压力 , 阻止地层流体的继续侵入 。 1、关井方式 31 第六章 油气井压力控制 第三 节 溢流的控制 二、井涌关井 环形防喷器 1、关井方式 32 第六章 油气井压力控制 第三 节 溢流的控制 单闸板防喷器 双 闸板防喷器 二、井涌关井 33 第六章 油气井压力控制 第三 节 溢流的控制 (2)软关井  发现并涌后 , 先打开节流阀 , 再关闭防喷器 , 然后再关闭节流阀 。  关井时间长 , 地层流体侵入量多 。  适用于井涌速度较高 、 井口装置承压能力较低 、 裸眼井段有薄弱地层的情况 。 (3)半 软关井  发现井涌后 , 先适当打开节流阀 , 再关防喷器 。 或边开节流阀边关防喷器 。  使用于井涌速度较高 、 井口装置承压能力较低 、 裸眼井段有薄弱地层的情况 。 二、井涌关井 1、关井方式 34 第六章 油气井压力控制 第三 节 溢流的控制 (1)关防喷器时要先关环型防喷器 , 再关闸板防喷器; (2)关节流阀时 , 速度不要太快 , 注意套压不要超过允许值; (3)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; (4)如确实需要向井内下入钻具 , 不能在泥浆外溢的情况下敞着井口抢下钻 , 而应采用上下两个闸板防喷器强行下钻; (5)当关井套压大于允许关井套压时 , 则不能把节流阀 全关死 , 应在保持尽可能高的套压下进行节流循环 。 2、关井程序 (1)钻进 时发生井涌 ( 上提方钻杆 , 使钻杆接头露出转盘面 ) ; (2)起下钻杆时发生井涌 ( 抢接回压阀 ) ; (3)起下钻 铤时发生井涌 ( 抢接回压阀 、 抢接钻杆 ) (4)空 井时发生井涌 ( 先关环形防喷器 、 再关闸板 ) 3、关井中应注意的几个问题 二、井涌关井 35 第六章 油气井压力控制 第三 节 溢流的控制 这里 假设高压层在井底 、 钻头在井底 、 不存在其它高压层和漏失层等复杂情况 。 pa 、压井钻井液密度计算 压井 的目的是建立起新的井筒压力与地层压力之间的平衡 。 需要知道地层压力和压井所需的钻井液密度 。 ( 静态关系 ) “ U”形管原理 36 第六章 油气井压力控制 第三 节 溢流的控制 态关系) 式中: 循环时的立管压力; p —— 总循环压耗; —— 钻柱内循环压耗; —— 环空内循环压耗; — 循环时的套压; 循环阻力 p+Δ、压井钻井液密度计算 37 第六章 油气井压力控制 第三 节 溢流的控制  求取地层孔隙压力的方法: 注意 : 不能用 计算地层压力 , 因环空钻井液受地层流体污染严重 , 其密度难以确定 。 关井立管压力的求取 , 需根据不同情况采取不同的方法才能求准 。 根据 可以理解关井后的套压 三、压井钻井液密度计算 38 第六章 油气井压力控制 第三 节 溢流的控制 建立起新的平衡后 , 井眼内应满足以下条件:  和  油井: p =   =50 ~ 100 kg/ 气井: p =   =70 ~ 150 kg/  三、压井钻井液密度计算  压井所需钻井液密度的确定 39 第六章 油气井压力控制 第三 节 溢流的控制 (1)钻柱中未装钻具回压凡尔时  对于具有良好渗透性的地层 , 关井10 ~ 15分钟后地层和井眼之间可以建立起平衡;  对于致密性地层建立起平衡所需的时间较长 。 a 井时立压、套压的变化规律 关井时间 压力 套 压 立 压 10~15 、压井钻井液密度计算 管压力 定 40 第六章 油气井压力控制 第三 节 溢流的控制 求取关井立管压力的方法:  关井后等待立管压力趋于稳定 。 记录不同时刻的立压和套压值 。 若是油水侵时 , 立压和套压达到一定值后趋于稳定 。 若是气侵时 , 由于气体的滑脱上升 , 即便是立压或套压与泥浆液柱压力之和达到了可平衡地层压力的值以后 , 立压和套压还可能不断升高 。  圈闭压力 压力继续升高的增量 。  释放“圈闭压力”。  开启节流阀 , 释放 40 ~ 80升钻井液后 , 关闭节流阀并观察立管压力变化 。  若立管压力无变化或略有增高 , 表明无圈闭压力 。 此时记录的立管压力即是关井立管压力 。  若立管压力下降 , 则继续释放钻井液 , 直到立管压力不再下降 。 此时圈闭压力已释放掉 , 所读取的立管压力就是真实的关井立管压力 。 (1)钻柱中未装钻具回压凡尔时 三、压井钻井液密度计算 管压力 定 41 第六章 油气井压力控制 第三 节 溢流的控制 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 , 直到套压开始升高为 停泵 , 并记录下此时泵压  计算关井立压:  适用于不知道泵速及相应循环压耗的情况 。 三、压井钻井液密度计算 管压力 定 (2)钻柱内装有回压凡尔时  循环法:  关井后等待套压相对稳定 , 记录下套压  启动泵 , 以压井泵速泵入钻井液 , 同时调节节流阀保持套压不变 , 记录此时立管压力  停泵 , 关闭节流阀;  计算关井立管压力:  适用于已知压井泵速和相应循环压耗 42 第六章 油气井压力控制 第三 节 溢流的控制  不得超过井口装置的额定工作压力;  不得超过套管抗内压强度的 80%;  与泥浆液柱压力之和不大于地层破裂压力 。 三、压井钻井液密度计算 43 第六章 油气井压力控制 第三 节 溢流的控制  压井目的: 恢复井眼与地层之间的压力平衡 , 使井内泥浆液柱压力不低于地层孔隙压力 。  压井的基本工艺过程: 将配制好的具有一定密度的钻井液 ,采用合适的泵速和泵压注入井内 , 替换出井内被污染的泥浆 。  压井过程中应遵循的基本原则: 在整个压井过程中 , 通过调节节流阀的开启度保持井底压力不变 四、压井 44 第六章 油气井压力控制 第三 节 溢流的控制 (1)压井钻井液密度 加值  和   油井: p =  =50 ~ 100 kg/  气井: p =  =70 ~ 150 kg/ 四、压井 1、压井基本数据计算 45 第六章 油气井压力控制 第三 节 溢流的控制 Q´ Q  采用低泵速的主要目的是便于压井过程中节流阀和泵压的控制。  大排量压井气体循环到达井口时,气体膨胀流量过大,处理困难。 (2)压井 排量确定 21~31(四、压井 1、压井基本数据计算 46 第六章 油气井压力控制 第三 节 溢流的控制 ① 压井过程中井底压力的平衡关系 循环阻力 pT=p+Δ 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能保持井底压力不变。式中唯一可调节和控制的参数就是循环时的立管总压力 由于压井时井眼内的钻井液密度由 因此,循环立管压力从初始循环立管压力 Δ (3)压井 立管压力 ( 泵压 ) 的计算 四、压井 1、压井基本数据计算 47 第六章 油气井压力控制 第三 节 溢流的控制  (3)压井 立管压力 ( 泵压 ) 的计算 四、压井 1、压井基本数据计算 ② 初始循环立管压力  早期实测法  在即将钻达高压层时 , 要求井队每天上班一开始用选定的压井排量试循环 , 记录循环压力 , 以此作为压井循环压耗 。  循环测量法  缓慢开启节流阀并启动泵 , 控制套压保持关井套压不变;  调整泵速使排量达到压井排量 , 保持套压等于关井套压;  读取此时的立管压力作为初始循环立管压力 。  48 第六章 油气井压力控制 第三 节 溢流的控制 ③ 终了循环立管压力 d 1d  pT td 井过程中的立管压力变化 当加重后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 ,关井立管压力 , 系统循环压耗也由于泥浆密度的变化由初始循环压耗 为终了循环压耗  (3)压井 立管压力 ( 泵压 ) 的计算 四、压井 1、压井基本数据计算 49 第六章 油气井压力控制 第三 节 溢流的控制 (4)压井钻井液从地面到达钻头的时间 (5)压井钻井液充满环空所需的时间 井 1、压井基本数据计算 50 第六章 油气井压力控制 第三 节 溢流的控制 关井 等侯配制压井重钻井液 , 然后开启节流阀并开泵注入压井液;在一个循环周内将原来钻井液替出 , 恢复地层 四、压井 2、 压井方法 (1)一 次循环压井法 ( 工程师法 , 等待加重法 ) • 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 。 压井方法 一次循环压井法 (工程师法,等待加重法) 二次循环压井法 (司钻法) 边循环边加重法 51 第六章 油气井压力控制 第三 节 溢流的控制 施工 工序: ① 缓慢开泵 , 调节节流阀保持套压等于关井套压; ② 调节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 ③ 泵入压井液 , 调节节流阀使立管压力在 ④ 在压井液从井底返至地面的时间 调节节流阀 , 保持立管压力始终等于 当压井液返至井口时 , 套压降为零 , 压井结束 。 四、压井 2、 压井方法 (1)一 次循环压井法 ( 工程师法 , 等待加重法 ) 52 第六章 油气井压力控制 第三 节 溢流的控制 一次循环压井法压井过程中立压 、 套压变化 一次循环法排除天然气溢流和盐水溢流时套压变化对比 四、压井 2、 压井方法 (1)一 次循环压井法 ( 工程师法 , 等待加重法 ) 53 第六章 油气井压力控制 第三 节 溢流的控制 发现 溢流关井后 , 先用原钻井液循环一周排除井内受污染钻井液 。 然后用配制好的重钻井液进行第二次循环 , 建立地层 四、压井 2、 压井方法 (2)二 次循环压井法 ( 司钻法 ) • 优点 : 可以尽快地排除井内受污染钻井液 , 关井等待时间短 , 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 。 54 第六章 油气井压力控制 第三 节 溢流的控制 施工 工序: ①第一循环周 缓慢开泵注入原钻井液,调节节流阀使套压等于关井套压; 调整泵速达到压井排量,调节节流阀使立管压力等于初始循环立管压力保持 立管压力等于 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值。 ②第二循环周 缓慢开泵,调节节流阀保持套压等于第一循环周后的关井套压; 调节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 调节节流阀,使立管压力在重钻井液由井口到达钻头的 在重钻井液从井底返至地面的时间 节节流阀,保持立管压力始终等于 压井液返至井口时,套压降为零,压井结束。 四、压井 2、 压井方法 (2)二 次循环压井法 ( 司钻法 ) 55 第六章 油气井压力控制 第三 节 溢流的控制 司钻法压井过程中立压 、 套压变化 盐水侵 气侵 井 2、 压井方法 (2)二 次循环压井法 ( 司钻法 ) 二次循环压井(天然气溢流)立管和套压变化典型曲线 56 第六章 油气井压力控制 第三 节 溢流的控制 溢流 关井后立即进行循环 , 边循环边提高钻井液密度 , 直至井眼内全部充满达压井密度的钻井液 。 该方法压井立压变化曲线较复杂 。 dt dt dt dt dt 井 2、 压井方法 (3)边循环边加重法 57 第六章 油气井压力控制 第三 节 溢流的控制 ① 关井等候压井的时间:司钻法 、 边循环边加重法  工程师法 ② 压井作业时间:司钻法  边循环边加重法  工程师法 ③ 套压峰值:司钻法  边循环边加重法  工程师法 ④ 作业难度:边循环边加重法  司钻法 、 工程师 法 四、压井 2、 压井方法 (4)三 种压井方法的比较  工程师 法适用于井口装置承压及地层破裂压力较低的情况;  边循环边加重法适用于已储备了一定的压井液 , 且井下有易卡钻地层的情况;  司钻法适用于井下易卡钻的情况 。 58 第六章 油气井压力控制 第三 节 溢流的控制 五、 几种特殊情况下的压井方法 1、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应采用的泥浆密度不容易准确确定 。 视钻具在井内的长度的大小 , 所采用的压井方法也有一定区别 。 强行下钻到井底循环压井法 不强行下钻到井底循环压井法(顶部压井法) 压回法 浅气层压井 关井后或压井过程中套压接近极限套压时的处理 几种特殊情况下的压井方法 59 第六章 油气井压力控制 第三 节 溢流的控制 在 井口关闭的情况下 , 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 , 当为气侵时 ,还要考虑气体的滑脱上升过程中的膨胀 。 强行 下钻时通过四通上下的两个防喷器组合进行 。 一般此方法使用于关井立压和关井套压较低的情况 。 五、 几种特殊情况下的压井方法 1、钻头不在井底情况下的压井 (1)强行 下钻到井底循环压井法 60 第六章 油气井压力控制 第三 节 溢流的控制 61 第六章 油气井压力控制 第三 节 溢流的控制 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 , 但不能排出井内侵入的流体 。 用重浆循一段时间后 , 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 。 如果立压和套压降降为 0, 可正常下钻到井底 , 但应密切关注泥浆的反出情况 。 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 : 一般情况下 , 不论强行下钻 , 还是正常下钻 , 一次都不应当下入太长 , 因为如果底部含有大量气体 , 在气体上升时环空液柱压力降低 。 因此要采用分段多次循环压井 。 (2)不 强行下钻到井底循环压井法 ( 顶部压井法 ) 五、 几种特殊情况下的压井方法 1、钻头不在井底情况下的压井 62 第六章 油气井压力控制 第三 节 溢流的控制 五、 几种特殊情况下的压井方法 2、空井压井(置换法) (1)向 井内泵入一定量的重泥浆; (2)关井 使其下落, (3)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。 (4)重复 上述过程; (5)当 套压降到一定程度后,可强行下钻。 3、压回法 所谓 压回法就是从环形空间泵入压井钻井液 , 把侵入井内的流体压回到地层中去 。 以不超过最大允许套压作为施工的最高工作压力 。 此方法使用于空井 , 套管下得较深 、 裸眼短 , 只有一个产层的情况 , 或者是含 注:此方法要慎用 ! 63 第六章 油气井压力控制 第三 节 溢流的控制 在 较浅的地层钻遇气层发生井涌时,由于其危险性较大,一般不能采用常规的关井节流方法进行压井。 浅 气层特点: (1)从发现到井喷时间很短; (2)当含气量较大时,容易从地表喷出,造成地面塌陷; (3)容易形成较高的套压,压井设备难于满足要求。 主要压井方法: (1)打入一段超重钻井液控制井涌,根据具体情况决定是下套管封隔、下封隔器封隔、还是加重钻井液。 (2)若确认浅气层气量较少,也可采用有控制地节流放喷,使其在短时间内衰竭,然后再采取相应措施。 4、浅气层压井 五、 几种特殊情况下的压井方法 64 第六章 油气井压力控制 第三 节 溢流的控制 此 情况是比较危险的。原因可能有以下几种: (1)井 内套管下入深度太浅; (2)钻 遇超高压地层时,泥浆密度太小; (3)井 内钻井液污染严重,特别是气侵时; (4)防 喷系统承压能力不够。 处理方法: (1)决不 能使套压大于极限套压; (2)根据 地区经验确定压井泥浆密度(可稍高些); (3)控制 节流阀使套压在安全套压范围内(少小于极限套压),同时泵入重浆,此情况可加大排量,使环空循环压耗增大,控制地层流体侵入井内的速度; (4)当 重浆到达环空后,随重浆高度的加大,套压会逐渐下降。 注意:重浆密度不能过大,以防压漏地层。 五、 几种特殊情况下的压井方法 5、关井后或压井过程中套压接近极限套压时的处理 65 燕山大学教学课件 钻井工程
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本文标题:第六章-油气井压力控制
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