井底壓力培訓(xùn)教材

1、井底壓力培訓(xùn)教材 為了實(shí)施近平衡鉆井，我們在掌握了地層壓力的基本知 識(shí)后，還必須理解和掌握井底壓力的基本知識(shí)。井底壓力主 要包括有：鉆井液靜液柱壓力、抽汲壓力、激動(dòng)壓力、環(huán)空 流動(dòng)阻力。 1.1 靜液柱壓力 鉆井液靜液柱壓力是井內(nèi)鉆井液液柱重量所產(chǎn)生的壓 力。如圖 2-10 。 我們己經(jīng)知道，鉆井液靜液柱壓力是井底壓力的主要壓 力，它對井底壓力起決定性因素，有時(shí)人們認(rèn)為，井底壓力 就是鉆井液靜液柱壓力?，F(xiàn)在，我們進(jìn)一步深入分析一下鉆 井液靜液柱壓力。 1.1.1 靜液柱壓力的定義與計(jì)算 靜液柱壓力可用下式計(jì)算 Pm=0.0098 p mH2-15 式中:P m鉆井液靜液柱壓力，MPa P m鉆

2、井液密度， g/cm3; H鉆井液液柱高度，m 在一般情況下，井眼內(nèi)是充滿鉆井液的，因此，鉆井液 液柱高度一般以井深的數(shù)值進(jìn)行計(jì)算。在定向斜井中，井深 一定要是垂直井深。 1.1.2 靜液柱壓力的影響因素 由鉆井液靜液柱壓力的計(jì)算公式可知，鉆井液靜液柱壓 力的影響因素是鉆井液密度的變化和鉆井液液柱高度的變 化。 鉆井液密度的變化： （1）鉆速越快，巖屑越多，鉆井液密度增加越快，鉆 井液靜液柱壓力增加越快；反之，鉆井液靜液柱壓力減少。 （2）向鉆井液中加入重晶石粉等加重材料或固體處理 劑后，鉆井液密度增加，鉆井液靜液柱壓力增加。 （3）向鉆井液中加水或雨水通過泥漿池或泥漿罐進(jìn)人 鉆井液中，會(huì)使鉆

3、井液密度下降，從而鉆井液靜液柱壓力減 小。 （4）發(fā)生油氣水侵后，鉆井液密度減小，鉆井液靜液 柱壓力減小。由于天然氣比較輕，因此鉆井液氣侵會(huì)嚴(yán)重影 響鉆井液密度，使鉆井液靜液柱壓力大幅度下降 （5）鉆井液中加人絮凝處理劑，固相顆粒在鉆井液罐 等地面設(shè)備中絮凝沉淀，并被有關(guān)設(shè)備排除出去，使鉆井液 密度減小，從而鉆井液靜液柱壓力減小。 鉆井液靜液柱高度的變化： （1）井越深，鉆井液靜液柱高度越大，鉆井液靜液柱 壓力越大。 （2）井深一定，起出一定數(shù)量的鉆柱后，井眼內(nèi)的鉆 井液高度就要下降，鉆井液靜液柱壓力也隨之下降。 （ 3 ）當(dāng)鉆遇易漏層后，鉆井液發(fā)生漏失，井眼內(nèi)鉆井 液高度下降，鉆井液靜液柱壓

4、力下降。 （4）開泵過猛，下鉆過快而造成井下壓力激動(dòng)，引起 井漏，使井眼內(nèi)鉆井液高度下降，從而使鉆井液靜液柱壓力 下降。 1.2 波動(dòng)壓力 1.2.1 波動(dòng)壓力的定義 波動(dòng)壓力是抽汲壓力和激動(dòng)壓力的總稱。 抽汲壓力是指由于上提鉆柱，而使井底壓力減小的壓 力。抽汲壓力值就是阻撓壓井液向下流動(dòng)的流動(dòng)阻力值。 激動(dòng)壓力是指由于下放鉆柱，而使井底壓力增加的壓 力。激動(dòng)壓力值就是阻撓壓井液向上流動(dòng)的流動(dòng)阻力值。 1.2.2 波動(dòng)壓力給施工帶來的危害 管柱提升速度快，壓井液切力大、粘度大，井眼縮徑和 鉆頭泥包都將引起過大的抽汲壓力，過大的抽汲壓力是引起 井噴和井眼垮塌的因素，因此應(yīng)引起足夠的重視。 引起過

5、大激動(dòng)壓力的主要因素是下鉆速度快，其它影響 因素同抽汲壓力。過大的激動(dòng)壓力會(huì)引起井漏，帶來的危害 更大 1.2.3 引起波動(dòng)壓力的主要原因 （1）壓井液靜切力引起的波動(dòng)壓力 壓井液靜止時(shí)，粘土顆粒之間要形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，靜止時(shí) 間越長，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度越大，壓井液靜切力也隨之增大。 當(dāng)壓井液由靜止?fàn)顟B(tài)變?yōu)榱鲃?dòng)狀態(tài)時(shí)，必須先克服靜切力， 然后壓井液才會(huì)流動(dòng)。 在井內(nèi)的壓井液和鉆柱都處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，鉆柱由靜止 狀態(tài)變?yōu)檫\(yùn)動(dòng)狀態(tài)，而壓井液卻不能在鉆柱運(yùn)動(dòng)的同時(shí)立刻 產(chǎn)生流動(dòng)，必須克服壓井液的靜切力后才能開始流動(dòng)。因此 下放鉆具的開始，為克服壓井液的靜切力，會(huì)使井底壓力增 加，即產(chǎn)生激動(dòng)壓力；相反，起升鉆柱

6、時(shí)，會(huì)產(chǎn)生抽汲，使 井底壓力減小。壓井液的靜切力越大，產(chǎn)生的激動(dòng)壓地和抽 汲壓力越大。 （2）起下鉆引起的波動(dòng)壓力 起鉆時(shí)，鉆柱在井內(nèi)的體積不斷減小，壓井液要充填起 出鉆柱所空出的空間而向下流動(dòng)，產(chǎn)生流動(dòng)阻力，使井底壓 力減小。下鉆時(shí)，井內(nèi)鉆具體積不斷增加，排擠壓井液向上 流動(dòng)，而產(chǎn)生流動(dòng)阻力，使井底壓力增加。 （ 3）慣性力引起的波動(dòng)壓力 在起下鉆或接單根等作業(yè)中，鉆柱的運(yùn)動(dòng)有加速和減速 的過程， 從而產(chǎn)生慣性力。 引起井內(nèi)壓力波動(dòng)。 加速度越大， 產(chǎn)生的波動(dòng)壓力越大。 1.2.4 減小波動(dòng)壓力對井眼影響的措施 （1）控制起下鉆速度，不要過快。在鉆開高壓油氣層 和壓井液性能不好時(shí)，更應(yīng)注意。

7、 （2）起下鉆具時(shí)，防止猛提猛剎，防止過大的慣性力 產(chǎn)生的波動(dòng)壓力。 （3）要調(diào)整好壓井液性能，防止因切力、粘度過大產(chǎn) 生無窮大 的波動(dòng)壓力。 （4）要保持井眼暢通，防止鉆頭泥包、井眼縮徑等造 成的嚴(yán)重抽汲。 1.2.4 波動(dòng)壓力的影響因素 抽汲壓力的影響因素： （ 1）起鉆時(shí)加速度或速度越大，隨同鉆柱一同上行的 鉆井液就越多，抽汲壓力就越大。 無論起鉆速度多慢，抽汲作用都會(huì)存在，但我們應(yīng)當(dāng)盡 量減小抽汲作用，并必須使鉆井液液柱壓力始終能夠平衡地 層壓力。這樣才可以防止溢流和井涌。 （ 2）粘度、切力越大，鉆井液向下流動(dòng)的阻力就越大， 抽汲壓力越大 : （3）井徑越不規(guī)則，座擦系數(shù)越大， 鉆井

8、液向下流動(dòng)的阻力就越大， 抽汲壓力 越大。 （4）井眼環(huán)形空間尺寸越小，膠皮 護(hù)箍尺寸越大，鉆頭泥包程度越大，鉆井 液向下流動(dòng)的阻力就越大，抽汲壓力越 大。如果泥包特別嚴(yán)重，鉆具與泥包鉆頭 在井眼內(nèi)就會(huì)象一個(gè)打氣筒或皮下注射 器一樣將油氣水大量抽汲到井內(nèi)。 （5）井越深，鉆柱越長，隨鉆柱一 同上行的鉆井液就越多，鉆具中問和環(huán)空 中間的鉆井液就越不能及時(shí)充填空出的 井眼空間，因此，抽級(jí)壓力就越大。 圖2-11抽吸壓力 最大的抽汲作用是鉆頭剛離開井底 的產(chǎn)生 的時(shí)候，因此，在起鉆前期，很容易把地 層流體抽入井內(nèi) 激動(dòng)壓力的影響因素: (1)粘度、切力越大，對鉆井液產(chǎn)生的流動(dòng)阻力越大， 激動(dòng)壓力越大 (2) 井徑越不規(guī)則，摩擦系數(shù)越大，對鉆井液的流動(dòng) 阻力越大，激動(dòng)壓力越大。 (3) 下鉆時(shí)加速度或速度越大，下入的鉆柱體積就越 多，被擠出的鉆井液體積就越多。鉆井液向上流動(dòng)的速度就 越大，由