井控技術(shù)(換證)

1、 GREAT WALL DRILLING COMPANY長城鉆井公司井控培訓(xùn)中心 羅遠(yuǎn)儒井控技術(shù)井控技術(shù) GREAT WALL DRILLING COMPANY四川仁壽人2005巴基斯坦項目HSE總監(jiān)20032004，伊朗項目HSE總監(jiān)2001，2002連續(xù)二次赴美國參加IADC井控教 師資格培訓(xùn)，HSE培訓(xùn)、監(jiān)督培訓(xùn)。19952001，中原油田井控HSE培訓(xùn)中心羅遠(yuǎn)儒簡介 GREAT WALL DRILLING COMPANY 第一章第一章 前言及案例分析前言及案例分析第二章第二章 井下各種壓力的概念及其相互關(guān)系井下各種壓力的概念及其相互關(guān)系第三章第三章 地層壓力檢測地層壓力檢測第四章第四章

2、 井控設(shè)計井控設(shè)計第五章、溢流的原因、預(yù)防與檢驗第五章、溢流的原因、預(yù)防與檢驗第六章第六章 井內(nèi)氣體的膨脹和運移井內(nèi)氣體的膨脹和運移第七章第七章 關(guān)井程序關(guān)井程序第八章第八章 壓井壓井主主 要要 內(nèi)內(nèi) 容容 GREAT WALL DRILLING COMPANY 第一章第一章 前言及案例分析前言及案例分析 GREAT WALL DRILLING COMPANY 井控動畫Safe way試壓事故.avi問題：為什么要學(xué)習(xí)井控？ GREAT WALL DRILLING COMPANY Blowout_0607.wmv GREAT WALL DRILLING COMPANY 災(zāi)災(zāi) 難難 GREAT

3、WALL DRILLING COMPANYn前言井噴就是事故，井噴失控就是性質(zhì)嚴(yán)重、損失巨大的災(zāi)難性事故。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國“一五”“八五”期間共發(fā)生井噴失控事故271次，著火井81口，燒毀和地層塌陷埋掉鉆機(jī)61臺。僅1978年1995年發(fā)生173井次井噴失控事故，導(dǎo)致5人死亡47人受傷，報廢井43口，直接經(jīng)濟(jì)損失數(shù)千萬元。據(jù)美國1960年1970年十年間因井噴失控造成的直接損失就超過20億美元。 井控動畫Harms of blowout.DAT GREAT WALL DRILLING COMPANY據(jù)美國內(nèi)政部地質(zhì)調(diào)查局統(tǒng)計，1990年2004年3月墨西哥灣地區(qū)共發(fā)生可記錄的井噴事件和事故5

4、9起，其中井噴引起井塌6口，著火5口，鉆救援井2口，報廢2口，損失巨大。而影響最大損失最大的莫過于2003年“12.23” 重慶開縣羅家寨的16H井的井噴失控事故，死亡人數(shù)達(dá)243人之多，是石油史以來之罕見。因此掌握井控知識，搞好井控工作是我們鉆井行業(yè)每一個人“遵法守紀(jì)”的“義務(wù)” GREAT WALL DRILLING COMPANYl固井前防磨套補(bǔ)心刺漏，井噴失控固井前防磨套補(bǔ)心刺漏，井噴失控1月后著火，燒月后著火，燒毀鉆機(jī)毀鉆機(jī)(2003， GWDC在烏茲別克斯坦在烏茲別克斯坦 )： 案例案例1 GREAT WALL DRILLING COMPANY177.8mm套管2636m244.5

5、mm套管2178mSKB-12井井/（吐哈（吐哈ZJ45-45164）：）：當(dāng)?shù)貢r間當(dāng)?shù)貢r間2003年年12月月14日日04:30下完下完7“套管套管,由于道威爾固井公司的由于道威爾固井公司的固井設(shè)備和管線全部凍結(jié)，井隊按監(jiān)督指固井設(shè)備和管線全部凍結(jié)，井隊按監(jiān)督指令幫助解凍。令幫助解凍。18:30解凍完。解凍完。20:48開始注水泥。開始注水泥。21:05套管頭耐磨套頂絲處發(fā)生泄漏。套管頭耐磨套頂絲處發(fā)生泄漏。21:30發(fā)生井噴，井口失去控制。發(fā)生井噴，井口失去控制。2004年年1月月16日著火，鉆機(jī)燒毀。日著火，鉆機(jī)燒毀。最大井斜88.5 GREAT WALL DRILLING COMPAN

6、Yl原因與教訓(xùn)：原因與教訓(xùn)： 1.防磨套頂絲泄漏；防磨套頂絲泄漏； 2.井漏井漏 ：下套管前后都發(fā)生井漏；：下套管前后都發(fā)生井漏； 3.固井管線凍結(jié)；固井管線凍結(jié)； 4.停止循環(huán)時間長：下完套管就靜止停止循環(huán)時間長：下完套管就靜止14h； 5.對高產(chǎn)水平井認(rèn)識不足；對高產(chǎn)水平井認(rèn)識不足； 6.監(jiān)督不稱職，缺乏經(jīng)驗：出現(xiàn)不正常情況不應(yīng)該固井；監(jiān)督不稱職，缺乏經(jīng)驗：出現(xiàn)不正常情況不應(yīng)該固井； 7.監(jiān)督和井隊?wèi)?yīng)確保井下安全。監(jiān)督和井隊?wèi)?yīng)確保井下安全。 GREAT WALL DRILLING COMPANYRG-JB/GW58RG-240/GW60l淺氣層井噴淺氣層井噴(GWDC,委內(nèi)瑞拉，委內(nèi)瑞拉，

7、2003) 案例案例2 GREAT WALL DRILLING COMPANYl RG-JB井井/GW58隊、隊、RG-240井井/GW60隊在隊在2003年年1月月2月的不到一個月時間內(nèi)連續(xù)發(fā)生兩月的不到一個月時間內(nèi)連續(xù)發(fā)生兩口井淺層氣嚴(yán)重井噴，兩口井甲方設(shè)計中都沒有口井淺層氣嚴(yán)重井噴，兩口井甲方設(shè)計中都沒有提供淺層氣的信息，都沒要求安裝導(dǎo)流器，而且提供淺層氣的信息，都沒要求安裝導(dǎo)流器，而且都是在用滿眼鉆具鉆完都是在用滿眼鉆具鉆完1005的的12-1/4領(lǐng)眼以后領(lǐng)眼以后的起下鉆中先發(fā)生井漏，后發(fā)生井噴，造成兩口的起下鉆中先發(fā)生井漏，后發(fā)生井噴，造成兩口井報廢。井報廢。 GREAT WALL

8、DRILLING COMPANY原因與教訓(xùn)：原因與教訓(xùn)： 1.對物探資料研究不夠，沒有預(yù)告淺層氣；對物探資料研究不夠，沒有預(yù)告淺層氣； 2.對淺層氣的危害認(rèn)識不足；對淺層氣的危害認(rèn)識不足； 3.設(shè)計不合理，沒有裝導(dǎo)流器；設(shè)計不合理，沒有裝導(dǎo)流器； 4.設(shè)計泥漿密度沒有考慮淺層氣的壓力；設(shè)計泥漿密度沒有考慮淺層氣的壓力； 5.對漏失造成的后果認(rèn)識不足，沒有采取積極的措施；對漏失造成的后果認(rèn)識不足，沒有采取積極的措施； 6.滿眼鉆具起下鉆速度沒有控制，造成激動壓力，引起井漏。滿眼鉆具起下鉆速度沒有控制，造成激動壓力，引起井漏。 GREAT WALL DRILLING COMPANYl伊朗空氣鉆井替

9、水井噴事故（伊朗空氣鉆井替水井噴事故（GWDC,2004.09.10) 案例案例3 GREAT WALL DRILLING COMPANYl羅家-16h (重慶開縣),2003 案例案例4 井控動畫井控動畫12-23well luojia 16-H.DAT GREAT WALL DRILLING COMPANYDecember23,2003.lost control while tripping Not keeping hole full. Cant stab full-opened valve,cant close blind ram Formation contains rich H2S

10、243 killed ,1000 injured,90,000 emergency evacuation .6 responsible employee sentenced to jail.Heavy environment pollution GREAT WALL DRILLING COMPANY 5月25日14:30至26日5:30，鉆12 .”井眼自2972ft 至4252ft； 26日5:30，打50桶高粘泥漿掃井眼，循環(huán)調(diào)整泥漿密度并上下活動鉆具； 7:00開始起鉆，甲方監(jiān)督在鉆臺上指揮起鉆， 10:15起至1240英尺時發(fā)生井涌，井口噴出氣體和泥漿混合物高出鉆臺面約20米，鉆臺上的

11、印尼籍帶班隊長通過司鉆控制臺關(guān)閉防噴器，至10:20完成整個關(guān)井程序。但當(dāng)?shù)貛О嚓犻L誤關(guān)全封閘板，造成一根鉆具擠毀，增加處理難度。l印尼項目印尼項目GW94起鉆過程中發(fā)生氣侵后關(guān)井起鉆過程中發(fā)生氣侵后關(guān)井時，關(guān)井誤操作發(fā)生井噴時，關(guān)井誤操作發(fā)生井噴(2007年5月26日) 案例案例5 GREAT WALL DRILLING COMPANY中午12:00,在S0BC-149井時，在鉆井過程中鉆遇一個地質(zhì)沒有預(yù)測到的天然氣層。發(fā)生了井噴失控著火事故。甲方PDVSA負(fù)責(zé)并承擔(dān)所有損失。l委內(nèi)瑞拉井噴著火事故委內(nèi)瑞拉井噴著火事故GW59(2007年年8月月10日）日） 案例案例6委內(nèi)瑞拉委內(nèi)瑞拉GW5

12、9井噴井噴.flv GREAT WALL DRILLING COMPANYlWell A-13 ，墨西哥灣，固井后水泥漿失重引發(fā)井噴及著火。(2001). 案例案例7 GREAT WALL DRILLING COMPANY2001年2月28日固完10-3/4”表套3月1日焊接卡瓦式套管套頭 1:30發(fā)現(xiàn)有天然氣泄漏，采取灌海水、泥漿等措施無效， 3:30井噴著火， 3月3日井塌火滅。 GREAT WALL DRILLING COMPANYlA-13井教訓(xùn)：1.水泥初凝時失重，降低了液柱壓力；又提前打開了10閥降低了液柱壓力。2.開鉆前沒有召開HSE會議，沒有強(qiáng)調(diào)淺氣層的危害。3.錄井顯示在70

13、0和1200存在淺氣層，油公司沒有將情況通知有關(guān)單位。4.固井設(shè)計沒有按淺氣層設(shè)計水泥漿。 GREAT WALL DRILLING COMPANYl BLOCK 93 C-4ST井：l 8:00導(dǎo)流，9:00管線刺斷，9:05著火，9:15井塌 案例案例8 GREAT WALL DRILLING COMPANY干泥漿及水泥塊粘附球閥干泥漿及水泥塊粘附球閥由HELIS設(shè)計和承鉆-2001.7.13-7667(接單根）鉆具內(nèi)沒有浮閥，從鉆具內(nèi)噴出。 GREAT WALL DRILLING COMPANY監(jiān)督失蹤，井塌報廢。救援井代替該井。1.鉆具中沒有浮閥；2.鉆臺安全閥關(guān)不動，沒有每天檢查且無備

14、用；3.施工前沒有進(jìn)行培訓(xùn)；4.鉆到大段沙層沒有循環(huán)觀察。 GREAT WALL DRILLING COMPANYl國際上井控管理要求國際上井控管理要求p井控培訓(xùn)井控培訓(xùn)IADCIWCF GREAT WALL DRILLING COMPANY井控動畫firefly 點火.avip井控設(shè)備自動點火裝置 GREAT WALL DRILLING COMPANY p監(jiān)督房門口還 有一個遠(yuǎn)控臺。 GREAT WALL DRILLING COMPANYp 節(jié)流壓井管匯在鉆臺前面 GREAT WALL DRILLING COMPANYp空氣泡沫欠平衡鉆井空氣泡沫欠平衡鉆井放噴管線接出井口放噴管線接出井口15

15、0m以外。以外。 GREAT WALL DRILLING COMPANY放噴管線放噴管線p在天車上的放噴管線（南美） GREAT WALL DRILLING COMPANYn集團(tuán)公司海外井控檢查情況集團(tuán)公司海外井控檢查團(tuán)中東非洲組南美組中亞組南亞組蘇丹阿曼委內(nèi)瑞拉厄瓜多爾哈薩克斯坦阿塞拜疆緬甸印尼l檢查團(tuán)分組 GREAT WALL DRILLING COMPANYl成員組成： 集團(tuán)公司技術(shù)與市場部 集團(tuán)公司國際事業(yè)部 集團(tuán)公司海外石油勘探開發(fā)公司 長城鉆井公司（4人） GREAT WALL DRILLING COMPANYl檢查總體印象 海外勘探開發(fā)發(fā)展迅猛，成績喜人！員工在海外吃苦耐勞，不畏

16、艱辛，拼搏奉獻(xiàn)，事跡感人!服務(wù)單位井控意識及管理普遍好于甲方。井控裝備配置普遍高于國內(nèi)，井控管理平均水平高于國內(nèi)。 GREAT WALL DRILLING COMPANYl甲方管理井控情況井控設(shè)計。甲方自己設(shè)計自己審批。井控設(shè)計應(yīng)與井控應(yīng)急預(yù)案結(jié)合起來，重點做好泥漿密度設(shè)計、重晶石、重泥漿儲備。南美的設(shè)計力量相當(dāng)弱，壓力系數(shù)普遍低，H2S含量不高，井控意識相對弱，有井控預(yù)案，但不完善，無應(yīng)急裝備。委內(nèi)瑞拉在湖上鉆井，防污染極為重要。從壓井管線處如何接放噴管線，甲方應(yīng)加強(qiáng)管理。阿曼PDO設(shè)計由GWDC做。蘇丹3/7區(qū)不發(fā)設(shè)計給井隊。 GREAT WALL DRILLING COMPANY管理方面

17、，基本實現(xiàn)了體系聯(lián)動。GWDC的HSE體系與CNODC的體系協(xié)調(diào)性好。HSE管理。國外作了大量工作，尤其是在委內(nèi)瑞拉，HSE工作很好。GWDC和CNODC都將井控納入HSE管理，加強(qiáng)了井控管理。甲方監(jiān)督是個人行為，非公司行為，如井場布局、管線裝坼由監(jiān)督個人決定，沒有標(biāo)準(zhǔn)。監(jiān)督的指揮控制能力必須與公司要求一致。 如ZPEB發(fā)電機(jī)房與遠(yuǎn)控房只隔1房間，里面放物品，與柴油罐距3m.GWDC也有類似問題。 GREAT WALL DRILLING COMPANYl乙方井控管理情況（蘇丹）S 井場布置問題-主防噴管線不平直，出口距房20m（至少50m）.-輔防噴管線普遍不裝壓井管線。有的輔管線距遠(yuǎn)控臺太近

18、。-油罐緊靠柴油機(jī)。（CNPC 要求大于20m.）-遠(yuǎn)控臺距井口有些只有45m,78m.有些修井隊就放在井口邊上。-遠(yuǎn)控臺操作普遍放在中位，應(yīng)放在工作位置。-遠(yuǎn)控臺液壓油，建議GWDC統(tǒng)一型號，使用10號航空液壓油，考慮粘度、抗溫能力。 GREAT WALL DRILLING COMPANY有些修井隊遠(yuǎn)控臺不接氣泵，不裝司控臺。井隊無液面報警裝置。在蘇丹GWDC和ZPEB無鉆機(jī)鑒定、維修、井控設(shè)備檢驗。印尼要求半年將BOP拉到車間檢查。在蘇丹，井控設(shè)備的安裝、管線固定、點火裝置、放噴管線長度基本夠，但有些緊固不好，液面報警器依賴錄井，有些灌泥漿用尺子量。壓力表無法標(biāo)定，有的壓力表用60MPa量

19、程。有些照明不采用低壓，仍然用220V.消防沙不夠。逃生路線等標(biāo)記不清楚。風(fēng)向標(biāo)應(yīng)裝好。 GREAT WALL DRILLING COMPANY井控理念與國內(nèi)不一樣，國內(nèi)以班組為主，國外以監(jiān)督為中心。監(jiān)督不理解防噴演習(xí)頻率。結(jié)合地區(qū)特色，形成自身特色。長井段分支水平井，垂深淺，起鉆檢查溢流，處理都有自身特色。鉆井隊普遍比作業(yè)隊安裝、管理好。內(nèi)防噴工具配備差，有些隊幾乎沒有。應(yīng)將內(nèi)噴與外噴同等重視。井隊一般是旋塞，應(yīng)有回壓凡爾。阿曼無防噴單根。阿曼的放噴、燃燒管線都很短。委內(nèi)瑞拉放噴管線在天車上，不接壓井管線。l乙方井控管理情況（其他國家） GREAT WALL DRILLING COMPANY

20、關(guān)于培訓(xùn)體系。培訓(xùn)不完全是取證。還應(yīng)包括新員工培訓(xùn)、取換證培訓(xùn)，適應(yīng)性培訓(xùn)，各自不同特點培訓(xùn)。培訓(xùn)與后勤支持問題較大，尤其是蘇丹當(dāng)?shù)厝司嘏嘤?xùn)。阿曼要求IWCF井控培訓(xùn)證書及H2S培訓(xùn)，試卷拿到英國評分。建議建立南美、中亞、非洲、中東等培訓(xùn)基地。應(yīng)急控制中心的建立，井隊如何應(yīng)急？人員配置上，管理干部培訓(xùn)問題，應(yīng)加強(qiáng)工程技術(shù)人員的配置，在英語水平上是否可以降低要求？ GREAT WALL DRILLING COMPANY委內(nèi)瑞拉液氣分離器普遍不合格，壓井管匯無單流閥。無坐崗記錄。液面報警靠錄井。浮筒式液面監(jiān)測儀1M3(1cm)不報警。有些無手動鎖緊裝置。有些無四通，從套管頭接一個管線，從BOP接

21、一個壓井。有的遠(yuǎn)控臺手柄不到位?，F(xiàn)場記錄不全，不規(guī)范。建議加強(qiáng)對現(xiàn)場監(jiān)督/考核評價。阿塞拜疆井控管理比哈薩克斯坦強(qiáng)。去年井噴1次，今年上半年19次井涌。 GREAT WALL DRILLING COMPANY北部扎奇20380m,淺氣層，漏涌同層，窗口窄。密度1.4g/cm3,油層0.9-1.1g/cm3.當(dāng)?shù)毓蛦T不坐崗。冬季保溫問題。 GREAT WALL DRILLING COMPANYl建議： 進(jìn)一步加強(qiáng)井控意識。 各油公司建立施工設(shè)計隊伍。 結(jié)合國際施工特點，建立井控培訓(xùn)機(jī)制。 吸收國外先進(jìn)辦法，結(jié)合國內(nèi)規(guī)章制度，完善井控管理實施細(xì)則和管理辦法。 CNODC培養(yǎng)一批相對固定的監(jiān)督隊伍。

22、 建立一支鉆井、修井、取芯、固井、井控等專業(yè)的專家隊伍。 GREAT WALL DRILLING COMPANY 第二章第二章 井下各種壓力的概念及其相互關(guān)系井下各種壓力的概念及其相互關(guān)系 GREAT WALL DRILLING COMPANY壓力壓力 靜液壓力靜液壓力壓力梯度壓力梯度地層壓力五、上覆巖石壓力地層壓力五、上覆巖石壓力 破裂壓力破裂壓力井底壓力井底壓力壓差壓差 壓力損失壓力損失 泵壓、液壓泵壓、液壓激動壓力和抽吸壓力激動壓力和抽吸壓力井內(nèi)各種壓力井內(nèi)各種壓力 GREAT WALL DRILLING COMPANY一、泥漿液柱壓力一、泥漿液柱壓力 P靜液壓力,MPa 泥漿密度,g/

23、cm3 H垂深，m。 P=0.0098 mH漿柱壓力計算 GREAT WALL DRILLING COMPANY例：例：上圖中，井內(nèi)鉆井液密度為1.2g/cm2，3000m處靜液柱壓力為多少？ 泥漿液柱壓力 P=0.0098mH =0.00981.203000 =35.288MPa 地層孔隙內(nèi)流體(水)的壓力為： p=0.0098h =0.00981.073000 =31.547MPa GREAT WALL DRILLING COMPANY幾種情況下的井底靜液壓力幾種情況下的井底靜液壓力 GREAT WALL DRILLING COMPANY壓力的四種表示法壓力的四種表示法 (1)用壓力的單位

24、表示如:100 kpa 12Mpa (2)用壓力梯度表示(3)用流體當(dāng)量密度表示。(4)用壓力系數(shù)表示: 即某點壓力與該點水柱靜壓力之比。 GREAT WALL DRILLING COMPANY 例如例如:2000:2000米的壓力是米的壓力是23.544Mp23.544Mpa a 也可以說壓力梯度是也可以說壓力梯度是11.77kp11.77kpa a /m, /m, 也可以說當(dāng)量密度是也可以說當(dāng)量密度是1.20 g / cm 1.20 g / cm 3 3, , 也可以說壓力系數(shù)是也可以說壓力系數(shù)是1.201.20。 GREAT WALL DRILLING COMPANY二、地層壓力二、地層

25、壓力地層壓力：是地下巖石孔隙內(nèi)流體的壓力，也稱孔隙壓力。 GREAT WALL DRILLING COMPANY 若設(shè)正常地層壓力時地層水密度為若設(shè)正常地層壓力時地層水密度為 n n，則地層壓力當(dāng)量密度，則地層壓力當(dāng)量密度 e e ， 當(dāng)當(dāng) e = e = n n時，等于時，等于1.07g/cm31.07g/cm3為壓力正常為壓力正常; ; 當(dāng)當(dāng) e e n n時，大于時，大于1.07 g/cm31.07 g/cm3為為異常高壓異常高壓; ; 當(dāng)當(dāng) ee n n時，小于時，小于1.07g/cm31.07g/cm3為為異常低壓異常低壓。 正常與異常地層壓力正常與異常地層壓力 GREAT WALL

26、 DRILLING COMPANY異常壓力形成的機(jī)理異常壓力形成的機(jī)理F壓實作用F構(gòu)造運動F古壓力作用F成巖作用F密度差作用F流體運移作用F熱力作用和生化作用F其它原因 GREAT WALL DRILLING COMPANY壓實作用是沉積壓實產(chǎn)生的。在有滲透通道時，不會產(chǎn)生異常壓力；在滲透通道被封閉時，封閉在下部的地層孔隙壓力會成為異常高壓。 深度 GREAT WALL DRILLING COMPANY降低的孔隙度降低的孔隙度正常壓力正常壓力異常壓力異常壓力隔層隔層巖石基質(zhì)巖石基質(zhì)壓縮區(qū)（孔隙度較高）壓縮區(qū)（孔隙度較高）表面表面深度深度沉積層的壓實作用沉積層的壓實作用 GREAT WALL D

27、RILLING COMPANY 疏松多孔粘土沉積物在埋藏過程不斷被壓實，孔隙中的流體被排擠出來，這時孔隙體積也隨之減小。在上覆沉積物連續(xù)沉積的情況下，如果粘土沉積物孔隙中的流體被排擠出來的速度與上覆沉積物增加的速度相一致，則隨粘土埋藏深度增加粘土孔隙度不斷減小，直到粘土不再被壓實為止。 但是,如果在橫向上廣泛分布著不滲透的膏巖沉積物或其他低滲透沉積物，在上覆沉積物的壓力下，粘土孔隙中的水在上覆沉積物的壓力下，粘土孔隙中的水不能充分排出，使粘土成為欠壓實的，這些水或就近流入與不能充分排出，使粘土成為欠壓實的，這些水或就近流入與之相鄰的砂巖孔隙中積蓄起來，就導(dǎo)致了高壓異常。之相鄰的砂巖孔隙中積蓄起

28、來，就導(dǎo)致了高壓異常。 GREAT WALL DRILLING COMPANY 構(gòu)造運動是地層自身的運動。它引起各地層之間相對位置的變化。由于構(gòu)造運動，圈閉有地層流體的地層被斷層、橫向滑動、褶皺或侵入所擠壓。促使其體積變小，如果此流體無出路，則意味著同樣多的流體要占據(jù)較小的體積。因此,壓力變高。 GREAT WALL DRILLING COMPANY 構(gòu)造作用對壓力有重要影響。斷裂漏失帶可形成通道，使油層重新加壓形成高異常壓力。封閉型的斷裂也同樣可以促使異常地層壓力形成。下圖a 表示在未發(fā)生斷裂以前，位于油藏頂部的井的原始油層壓力是由水壓頭H所決定的。如果發(fā)生了封閉性斷裂，圖b所示，油藏頂部相

29、對上升，埋藏深度變淺，即H1H ，但是，由于斷裂是封閉型的，油藏中的流體未遭散失而仍保持其原有的壓力值，因此，油藏表現(xiàn)具有高異常壓力。 GREAT WALL DRILLING COMPANY 構(gòu)造運動形成的異常壓力構(gòu)造運動形成的異常壓力斷層形成的異常斷層形成的異常高壓高壓鹽丘體侵入形鹽丘體侵入形成的異常高壓成的異常高壓原始壓力型異原始壓力型異常高壓常高壓 GREAT WALL DRILLING COMPANY鹽丘作用：鹽丘作用：塑性巖層形成的底辟塑性巖層形成的底辟構(gòu)造，如鹽丘、泥火構(gòu)造，如鹽丘、泥火山等均可構(gòu)成地下流山等均可構(gòu)成地下流體滲流的物理遮擋面，體滲流的物理遮擋面，它們可以把因構(gòu)造運它

30、們可以把因構(gòu)造運動而增加的巖層孔隙動而增加的巖層孔隙流體壓力流體壓力“封閉封閉”起起來，從而形成高異常來，從而形成高異常地層壓力。圖為鹽丘地層壓力。圖為鹽丘構(gòu)造，在它的周圍為構(gòu)造，在它的周圍為高異常地層壓力帶。高異常地層壓力帶。 GREAT WALL DRILLING COMPANY鹽穹是由于低剪切強(qiáng)度材料的密度反演造成的。鹽層的塑性易于鹽層向上“流動”運動會過壓實淺層地層，導(dǎo)致更高的地層壓力鹽穹向上運動向上運動異常壓力區(qū)異常壓力區(qū)表面正常壓力正常壓力 GREAT WALL DRILLING COMPANY表面表面P孔隙孔隙 P上覆巖層上覆巖層 11,100 psi 鹽層， 1,000 ft

31、= 1,100 psi 上覆巖層上覆巖層 = 1.0 psi/ft 10,000 ft, POB = 10,000 psi10,000 ft上覆鹽層上覆鹽層 = 1.1 psi/ft鹽巖的特點：不滲透；易溶解并以不同形狀再結(jié)晶。鹽巖的特點：不滲透；易溶解并以不同形狀再結(jié)晶。因此，在鹽丘下面，往往被隔成高壓。因此，在鹽丘下面，往往被隔成高壓。鹽層：鹽層：-不滲透（頁巖半滲透）不滲透（頁巖半滲透）-塑性。鹽層是塑性的，通過塑性。鹽層是塑性的，通過再結(jié)晶作用而變形再結(jié)晶作用而變形/流動。流動。-鹽層下頁巖中的水承受整個鹽層下頁巖中的水承受整個鹽層的重量加上鹽層上沉積鹽層的重量加上鹽層上沉積層的重量。

32、層的重量。 將全部上覆巖層應(yīng)力將全部上覆巖層應(yīng)力 轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移到下覆地層。到下覆地層。 GREAT WALL DRILLING COMPANY 3）古壓力作用）古壓力作用下圖所示的原來埋藏較深h1且處于封閉地質(zhì)條件的地層，由于后來地殼上升，使上覆地層受到剝蝕，原地層的埋藏深度變淺h2 ，因為地層仍然是封閉的，古壓力保持不變。所以，對于已經(jīng)變淺的深度來說，已經(jīng)為高壓異常地層。與上述情況相反，若油藏頂部相對下降，即埋藏深度加大，則h2h1，按h2 靜水柱計算所得的壓力必然大于實際的壓力，因而表現(xiàn)為低異常地層壓力。異常低異常低 壓壓異常高壓異常高壓 GREAT WALL DRILLING COMPANY

33、 成巖指巖石礦物在地質(zhì)作用下的化學(xué)變化。頁巖和灰?guī)r經(jīng)受結(jié)晶結(jié)構(gòu)的變化，可以產(chǎn)生異常高的壓力。有異常壓力，必有上覆壓力密封層。如石膏（caso4 2H2O）將放出水化水而變成無水石膏（caso4 ）它是一種特別不滲透的蒸發(fā)巖，從而引起其下部異常高壓沉積。 4 4）成巖作用）成巖作用 GREAT WALL DRILLING COMPANY 蒙脫石的脫水作用蒙脫石的脫水作用 粘土沉積物中的蒙脫石含有大量的晶格層間水和吸附水，隨著沉積物的增加，粘土埋藏的深度也不斷加大，同時地層溫度也不斷升高。當(dāng)溫度升至蒙脫石的脫水限值時，蒙脫石將釋放出大量的晶格層間水和吸附水。如果上述過程是處于封閉的地質(zhì)條件下，所釋

34、放出來的水就在粘土孔隙中積蓄起來，從而增加了孔隙流體的壓力，使地層具有高壓異常。 GREAT WALL DRILLING COMPANY 化學(xué)成巖作用（從化學(xué)成巖作用（從蒙脫石到伊利石蒙脫石到伊利石）B. 成巖作用后成為伊利石A. 成巖作用前的蒙脫石C. 成巖作用和壓實后約 3000 - 6000約6000 - 90009000 - 10,000下自由孔隙水可能的體積損失單層粘度水粘土顆粒 GREAT WALL DRILLING COMPANY 當(dāng)存在于非水平構(gòu)造中的孔隙流體的密度比本地區(qū)正?？紫读黧w密度小時,則在構(gòu)造斜上部，可能會形成異常高壓。 GREAT WALL DRILLING COM

35、PANY例例 如上圖 所示，設(shè)4000米處為正常壓力，水的密度1.02g /cm3,氣的密度為0.0959g /cm3，則： 40004000米處的壓力米處的壓力 P4000=0.00981.02 4000 =39.98Mpa 30003000米處的壓力米處的壓力 p3000=39.98-0.0098(0.0959)(40003000)=39.04Mpa而不是3000m處的正常壓力（0.00981.02 300029.98Mpa ） GREAT WALL DRILLING COMPANY6 6）流體運移作用）流體運移作用從深層油藏向上部較淺層運動的流體可以導(dǎo)致淺層變成異常壓力層淺層充壓。 GR

36、EAT WALL DRILLING COMPANY7）熱力作用和生化作用）熱力作用和生化作用（1）熱力作用：鉆探經(jīng)驗表明，異常高壓地帶總是伴隨著異常高溫地帶出現(xiàn)，溫度對壓力的影響是不容忽視的。在一個封閉系統(tǒng)中，溫度增加將引起巖石和巖石孔隙中流體的膨脹，從而使該系統(tǒng)的壓力增大。（2）生化作用：經(jīng)研究證明，催化反應(yīng)、放射性衰變、細(xì)菌作用等，均可使烴類的微小顆粒裂解為較簡單的化合物，從而增大了體積，在封閉的系統(tǒng)中形成高異常地層壓力。 GREAT WALL DRILLING COMPANY8 8）其它原因）其它原因地面剝蝕；開發(fā)井注水；To surface三、上覆巖層壓力三、上覆巖層壓力上覆巖層壓力上

37、覆巖層壓力某深度以上的巖石和其中流體對該深度所形成的壓力。地下某一深處的上覆巖層壓力地下某一深處的上覆巖層壓力指該點以上至地面巖石的重力和巖石孔隙內(nèi)所含流體的重力之總和施加于該點的壓力。 GREAT WALL DRILLING COMPANY 0=M+Pp0上覆巖層壓力，MpaPp 地層孔隙壓力。MPaM基體巖石重力。 Mpa上覆巖層壓力與地層孔隙壓力的關(guān)系上覆巖層壓力與地層孔隙壓力的關(guān)系 GREAT WALL DRILLING COMPANY四、地層破裂壓力四、地層破裂壓力地層破裂壓力是指某地層破裂壓力是指某一深度地層發(fā)生破碎一深度地層發(fā)生破碎和裂縫時所能承受的和裂縫時所能承受的壓力。壓力。

38、 GREAT WALL DRILLING COMPANY地層破裂壓力試驗地層破裂壓力試驗確定最大使用的泥漿密度。實測地層破裂壓力。破壓試驗?zāi)康钠茐涸囼災(zāi)康?GREAT WALL DRILLING COMPANY1井眼準(zhǔn)備-鉆開套管鞋以下第一個砂層后，循環(huán)鉆井液，使鉆井液密度均勻穩(wěn)定。1上提鉆具，關(guān)防噴器。1以小排量,一般以0.8-1.32L / s的排量緩慢向井內(nèi)灌入鉆井液。1記錄不同時間的注入量和立管壓力。1一直注到井內(nèi)壓力不在升高并有下降(地層已經(jīng)破裂漏失),停泵,記錄數(shù)據(jù)后,從節(jié)流閥泄壓。1從直角坐標(biāo)內(nèi)做出注入量和立管壓力的關(guān)系曲線。實驗步驟實驗步驟 GREAT WALL DRILLIN

39、G COMPANYCementing pumpValvesDrilling mudPressureGaugeBOP closedCmtFractureFormation1.Drill 5m of new formation below casing shoe2. Circulate hole clean andcondition mud in & out3.Pressure test system4.Close BOP5.Raise surface pressure in increments until bleed off, or alternatively continuously

40、at slow flow rate until bleed off.Note:Onset of leak off occurs when hydraulic pressure in borehole equals the formation compressive stressDisplacement tankValves GREAT WALL DRILLING COMPANYA - Leak-Off (fracture initiation pressure)B - Shut down pumpC - Initial Shut In PressureD - Minimum Formation

41、 Stress (Fracture Propagation Pressure)X - Formation Breakdown (not reached)Pressure (psi)Volume (bbl)ABXCDOOOOOOOOOOOOOOOO O O OOPoint “D” is normally taken as Minimum Formation Pressure GREAT WALL DRILLING COMPANY 計算計算地層破裂壓力計算地層破裂壓力Pf式中 Pf-地層破裂壓力，Mpa； PL-漏失壓力，Mpa； Hf-套管鞋處垂深，m。 Pf = PL+0.0098 mHf G

42、REAT WALL DRILLING COMPANY計算地層破裂壓力梯度計算地層破裂壓力梯度Gf fffHpG 計算套管鞋處最大允許關(guān)井套壓計算套管鞋處最大允許關(guān)井套壓PcPcPc=(Gf-0.0098 m)Hf GREAT WALL DRILLING COMPANY確定最大允許鉆井液密度確定最大允許鉆井液密度 mmaxmmax 通常表層套管以下安全附加值Sf=0.06g /cm3,技術(shù)套管以下安全附加值Sf=0.12g /cm3,則表層套管以下:mmax=mf -0.06g /cm3,技術(shù)套管以下:mmax=mf -0. 12g /cm3。 mmaxPf/0.0098H GREAT WALL

43、 DRILLING COMPANY最大允許關(guān)井套壓與井內(nèi)鉆井液密度的關(guān)系最大允許關(guān)井套壓與井內(nèi)鉆井液密度的關(guān)系51.4地層最大破裂壓力（MPa）最大破裂壓力當(dāng)量鉆井液密度最大破裂壓力當(dāng)量鉆井液密度M表示鉆井液密度為1.4最大允許關(guān)井套壓為5MPa GREAT WALL DRILLING COMPANY例題例題：某井套管鞋以下第一個砂層井深3048米，井內(nèi)鉆井液密度m為1.34g /cm3,破裂壓力實驗時取得以下實驗數(shù)據(jù),如下表所示.作漏失曲線,并確定最大允許鉆井液密度。泵 入 量 ， L159238318397477556636立 管 壓 力 ， M P a 0.3160.8791.6172.

44、4613.3054.1484.992泵 入 量715795874954104010901 170立 管 壓 力 M P a5.8366.6796.9617.1016.86.56.5 GREAT WALL DRILLING COMPANYpf GREAT WALL DRILLING COMPANY五、壓力損失五、壓力損失在壓力的推動下鉆井液從鉆井泵進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)。由于鉆井液循環(huán)及其與所碰到的物體發(fā)生摩擦所引起的壓力降低。 GREAT WALL DRILLING COMPANY六、激動壓力和抽吸壓力六、激動壓力和抽吸壓力抽吸壓力抽吸壓力：上提鉆柱時，由于鉆井液粘滯作用由此而減小的井底壓力值。激動壓力

45、激動壓力：下鉆或下套管時，由于鉆頭下行擠壓該處鉆井液,使鉆井液流動受的阻力。 GREAT WALL DRILLING COMPANY（1）管柱的起下速度；（2）鉆井液粘度； （3）鉆井液靜切力； （4）環(huán)行空間的大小； （5）鉆井液密度； （6）鉆頭泥包程度；激動壓力和抽吸壓力影響因素激動壓力和抽吸壓力影響因素 GREAT WALL DRILLING COMPANY五、井底壓力五、井底壓力井底壓力是指地面和井內(nèi)各種壓力作用在井底的總壓力。井底壓力大部分來自鉆井液柱靜液壓力。還有鉆井液的環(huán)空流動阻力、侵入井內(nèi)的地層流體的壓力、激動壓力、抽吸壓力、地面回壓等。 GREAT WALL DRILLIN

46、G COMPANY不同鉆井作業(yè)時的井底壓力：不同鉆井作業(yè)時的井底壓力：1.1.靜止?fàn)顟B(tài)、空井狀態(tài)：靜止?fàn)顟B(tài)、空井狀態(tài)： P Pb b= =P Ph h2.2.正常鉆進(jìn)循環(huán)時正常鉆進(jìn)循環(huán)時: : Pb=Ph+P環(huán)空壓耗3.3.用旋轉(zhuǎn)防噴器循環(huán)鉆井液時用旋轉(zhuǎn)防噴器循環(huán)鉆井液時: : Pb=Ph+P環(huán)空壓耗P旋轉(zhuǎn)防噴器的回壓旋轉(zhuǎn)防噴器的回壓。井控動畫井控動畫Influx.AVI GREAT WALL DRILLING COMPANY 5. 起鉆時起鉆時: Pb=Ph-P抽吸壓力抽吸壓力 6.下鉆時下鉆時: Pb=Ph+p激動壓力激動壓力； GREAT WALL DRILLING COMPANY Qu

47、estions? GREAT WALL DRILLING COMPANY第三章第三章 地層壓力檢測地層壓力檢測 GREAT WALL DRILLING COMPANY異常壓力檢測和定量求值指導(dǎo)和決定著油氣勘探、鉆井和采油的設(shè)計與施工。對鉆井來說，它關(guān)系到高速、安全、低成本的作業(yè)甚至鉆井的成敗。只有掌握地層壓力，地層破裂壓力等地層參數(shù)才能正確合理的選擇鉆井液密度，設(shè)計合理的井身結(jié)構(gòu)。更有效地開發(fā)、保護(hù)和利用自然資源。一、壓力檢測的目的及意義 GREAT WALL DRILLING COMPANY二、檢測地層壓力的方法檢測異常地層壓力的原理是依據(jù)壓實理論：隨著深度的增加，壓實程隨著深度的增加，壓實

48、程度增加，孔隙度減小。度增加，孔隙度減小。 GREAT WALL DRILLING COMPANY參考鄰井資料參考鄰井資料鄰井的電測數(shù)值能夠很準(zhǔn)確的反映出各個地層深度 的地層壓力數(shù)值，這是最好的參考資料，大多數(shù)新井鉆井過程中的高壓層位置都是與鄰井電測資料進(jìn)行對比得到的。 1、 鉆井前用傳播時間預(yù)測地層壓力鉆井前用傳播時間預(yù)測地層壓力 GREAT WALL DRILLING COMPANY 參考地震資料參考地震資料當(dāng)?shù)卣鸩ǖ竭_(dá)高壓油氣層時，由于高壓油氣當(dāng)?shù)卣鸩ǖ竭_(dá)高壓油氣層時，由于高壓油氣的存在，使地層孔隙度增加，使地震波傳播的存在，使地層孔隙度增加，使地震波傳播的速度隨之下降。的速度隨之下降。

49、 GREAT WALL DRILLING COMPANY2、鉆進(jìn)中檢測地層壓力、鉆進(jìn)中檢測地層壓力（1）頁巖密度法）頁巖密度法 （2）dc指數(shù)指數(shù)法法 GREAT WALL DRILLING COMPANY在鉆進(jìn)中，取頁巖井段返出的巖屑，測其密度，做出密度與深度的關(guān)系曲線，通過正常壓力地層的密度值畫出正常趨勢線。偏離正常趨勢線的點，即壓力異常點。開始偏離的部分即為過渡帶的頂部。（1）頁巖密度法：）頁巖密度法：TransitionNormal trend2.22.32.42.52.62.7Shale density (gm/cc)Depth GREAT WALL DRILLING COMPANY

50、a）在頁巖井段，每3-5米取一次砂樣，鉆速 快時可10-20米 取一次，鉆速慢時，重要 層位也可每米取一次。同時卡 準(zhǔn)遲到時間。b）用清水洗去巖屑上的鉆井液。c）用吸水紙將巖屑擦干。巖屑選取巖屑選取 GREAT WALL DRILLING COMPANY正常壓力帶：正常壓力帶：井深井深 ，機(jī)械鉆速，機(jī)械鉆速 ， 巖屑量巖屑量 , 顆粒小且圓滑。顆粒小且圓滑。異常壓力帶：異常壓力帶：井深井深 ，機(jī)械鉆速，機(jī)械鉆速 ，巖，巖 屑量屑量 ， 顆粒大，棱角分顆粒大，棱角分 明，多為片狀。明，多為片狀?，F(xiàn)象對比現(xiàn)象對比 GREAT WALL DRILLING COMPANYa）巖屑內(nèi)有天然氣，使測得的密

51、度下降。b）巖屑混雜。c）操作人員的仔細(xì)程度。d）地質(zhì)年代交界面，不整合面，影響正 常趨勢線。e）重礦物在巖屑中的存在會使密度升高。影響巖屑密度的因素影響巖屑密度的因素 GREAT WALL DRILLING COMPANYdc指數(shù)法是通過分析鉆進(jìn)動態(tài)數(shù)據(jù)來檢測地指數(shù)法是通過分析鉆進(jìn)動態(tài)數(shù)據(jù)來檢測地層壓力的一種壓力方法。動態(tài)數(shù)據(jù)中主要是層壓力的一種壓力方法。動態(tài)數(shù)據(jù)中主要是鉆速、大鉤載荷、轉(zhuǎn)速、扭矩以及鉆井液參鉆速、大鉤載荷、轉(zhuǎn)速、扭矩以及鉆井液參數(shù)。數(shù)。 （2）dc指數(shù)法指數(shù)法 GREAT WALL DRILLING COMPANYmnddc DNRd673. 00547. 0loglogD

52、WNTL673.0282.3loglogd指數(shù)指數(shù)dc指數(shù)指數(shù):R-鉆速，m/h;W-鉆壓，t;L-進(jìn)尺，m;N-轉(zhuǎn)速，r/min;D-鉆頭直徑，mm;T-鉆時，min GREAT WALL DRILLING COMPANY 計算dc指數(shù)的鉆進(jìn)參數(shù) GREAT WALL DRILLING COMPANY井深井深dc GREAT WALL DRILLING COMPANYExampleR = 20N = 100W = 25,000D = 9-7/8“d” = 1.64 d指數(shù)指數(shù) GREAT WALL DRILLING COMPANY修正的 “dc” 指數(shù)Correct “d” value to

53、 pore gradient of basin from the mud weight that generates the “d” valueExample: Corrected for8.5 basin gradientBit size: 9-7/8” Drilling parameters: RPM = 150WOB = 40,000 lbsRate of Penetration = 21 ft/hrMud weight = 10.5 ppg Basin gradient = 8.5ppg“d” = Log 21 / (60 150)Log (12 40,000) / (106 9.87

54、5)= 2.0“dc” = 8.5 ppg 2.010.5 ppg= 1.62 GREAT WALL DRILLING COMPANYExample 3 - “d” Exponent & Drill Rate plot“d” Rate1.01.52.0Drill rate, ft/hr400 200PorePressMudWt.600062006400660068007000720011.512.012.513.012.512.513.2(East Cameron area, Offshore Louisiana)Dull trends observed in “d” plot fro

55、m5900 6150 ft and from 6500 6650 ft, but not observed in ROP curveDull trendDull trendDrill-off trendsDrill-off trend observed in “d” plot from6700 ft thru 7200 ft, but not observed in ROP curve (subsequent logs calculated13.0 ppg pore pressure at 7200 ft)Dull & Drill-off trends were not observe

56、d In ROP curve probably due to the verycompressed and insensitive scale used GREAT WALL DRILLING COMPANY3 3、鉆進(jìn)后檢測地層壓力、鉆進(jìn)后檢測地層壓力聲波時差法：聲波時差法：原理：聲波測井原理：聲波測井記錄的縱向聲波記錄的縱向聲波速度是孔隙度和速度是孔隙度和巖性的函數(shù)。巖性的函數(shù)。 由圖可見：在正常壓力地層，隨井深的增加，地層孔隙度減小，使聲波傳播速度加快，當(dāng)聲波到達(dá)油氣層時，傳播速度減小。 GREAT WALL DRILLING COMPANY 不同地層的電阻率不同。正常情況下，隨著地層的

57、加深，巖石孔隙度減小，電阻率減小。 利用電阻率評價地層壓力利用電阻率評價地層壓力 GREAT WALL DRILLING COMPANY結(jié)論結(jié)論頁巖密度頁巖密度dc指數(shù)指數(shù)聲波時差聲波時差電阻（導(dǎo)）率電阻（導(dǎo)）率正常地層壓力地層異常地層壓力地層變化趨勢參數(shù)參數(shù)地層壓力地層壓力 GREAT WALL DRILLING COMPANYExample of Conductivity, Sonic and Shale density plotsDepth 1000 ftConductivity(mmos)100020003000Sonic(sec)100100Shale density2.52.39.

58、59.611.217.516.416.918.019.2ActualMW9-5/8”7-5/8”5” GREAT WALL DRILLING COMPANY第四章第四章 井控設(shè)計井控設(shè)計 GREAT WALL DRILLING COMPANY井控設(shè)計井控設(shè)計井場布置井場布置井控裝備井控裝備壓力剖面壓力剖面鄰井壓力動態(tài)鄰井壓力動態(tài)井身結(jié)構(gòu)井身結(jié)構(gòu)泥漿設(shè)計泥漿設(shè)計應(yīng)急計劃應(yīng)急計劃 GREAT WALL DRILLING COMPANY 滿足井控安全的鉆前工程及合理的井場布局滿足井控安全的鉆前工程及合理的井場布局應(yīng)考慮季節(jié)風(fēng)向、道路的走向；應(yīng)考慮季節(jié)風(fēng)向、道路的走向；井場的方向位置；井場的方向位置；

59、機(jī)泵房的方向；機(jī)泵房的方向；循環(huán)系統(tǒng)的方向；循環(huán)系統(tǒng)的方向；值班房的方向；值班房的方向；放噴管線的方向。放噴管線的方向。 GREAT WALL DRILLING COMPANY 壓壓 力力 剖剖 面面 GREAT WALL DRILLING COMPANY O導(dǎo)管；O表層；O技術(shù)套管；O生產(chǎn)套管；O抗硫化氫套管。 套管程序的設(shè)計套管程序的設(shè)計 GREAT WALL DRILLING COMPANY鉆井液設(shè)計的四個關(guān)鍵問題鉆井液設(shè)計的四個關(guān)鍵問題鉆井液的選擇；估算與檢驗材料；擬定與維護(hù)鉆井液性能，以便減少循環(huán)與起下鉆影響；對硫化氫的預(yù)防措施和解決方法。 GREAT WALL DRILLING C

60、OMPANY井控設(shè)備的選擇井控設(shè)備的選擇固相控制設(shè)備固相控制設(shè)備監(jiān)視設(shè)備監(jiān)視設(shè)備壓力控制設(shè)備壓力控制設(shè)備設(shè)備可分為三類：設(shè)備可分為三類： GREAT WALL DRILLING COMPANY壓力控制設(shè)備壓力控制設(shè)備 GREAT WALL DRILLING COMPANY 監(jiān)視設(shè)備監(jiān)視設(shè)備：泵的沖數(shù)器、鉆井液液面指示器、流量指示器、氣體檢測器和起鉆檢測器。 固控設(shè)備固控設(shè)備：震動篩、除沙器、除泥器、清潔器、離心機(jī)。Return lineFill up lineIndicatorFloatTankPump GREAT WALL DRILLING COMPANY 用于防硫化氫的特殊設(shè)備用于防硫化氫的特殊設(shè)備在有硫化氫的