壓井原理與數(shù)據(jù)計算

任務(wù)3.4

壓井一．壓井的基本原理與要求二．壓井數(shù)據(jù)計算任務(wù)3.4

壓井壓井的概念當發(fā)現(xiàn)溢流或井噴關(guān)井后，向井內(nèi)注入高密度鉆，替出低密度鉆，以恢復(fù)和重建井內(nèi)壓力平衡的作業(yè)稱為壓井。壓井的目的是預(yù)防井噴。通常采用的壓井方法是增大井內(nèi)鉆

柱的壓力，即將高密度泥漿注入井內(nèi)，使井內(nèi)泥漿液柱的壓力稍大于地層壓力。壓井要做到“壓而不死，活而不噴”。壓井作業(yè)井場壓井作業(yè)過程中涉及到的幾種壓力1.地層壓力與井底壓力（pp與pb）立管壓力與套管壓力（ps與pa）循環(huán)壓力（即流動阻力或流動壓力pc

）循環(huán)壓力的表現(xiàn)形式：系統(tǒng)的循環(huán)壓力可在立壓表或泵壓表上讀出，環(huán)空的循環(huán)壓力作用于井底。初始循環(huán)壓力與終了循環(huán)壓力的區(qū)別（前者是低密度或被污染的泥漿循環(huán)壓力，后者是高密度泥漿循環(huán)壓力。）一、壓井的基本原理與要求1．壓井的基本原理壓井的基本原理是U形管連通器原理。鉆柱相當于U形管的一端，環(huán)空相當于U形管的另一端，其底部相當于井底。根據(jù)U形管內(nèi)的壓力平衡原理，關(guān)井后壓力平衡關(guān)系在壓井循環(huán)初期，立管初始循環(huán)總壓力等于循環(huán)壓力與關(guān)井時的立管壓力之和；井底壓力等于套壓、環(huán)空內(nèi)液柱壓力及環(huán)空循環(huán)壓力三者之和。

p井底

p套壓p立壓

p內(nèi)液柱

p環(huán)液柱

p環(huán)空液柱

p環(huán)空循環(huán)

p套壓p井底p初pp循壓力壓初循立總當溢流發(fā)生時，由于地層流體侵入環(huán)空內(nèi)，使環(huán)空內(nèi)的鉆密度降低，其液柱壓力小于鉆柱內(nèi)的液柱壓力。在關(guān)井以后，套壓大于立管壓力。幾種情況：套壓等于立壓且等于零（pa

=ps

=0）套壓大于立壓，立壓等于零（pa＞ps

=0）3.套壓等于立壓且大于零（pa

=ps

＞0）4.套壓大于立壓且均大于零（pa＞ps

＞0）試說明產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因（提示：地層流體侵入情況及鉆

密度大?。?。2．壓井的基本要求①壓井時的井底壓力必須等于或稍大于地層壓力，使地層流體在壓井過程中和壓井結(jié)束后不再進入井內(nèi)。②在壓井過程中，不能對溢流失控而造成井噴事故。③壓井時不能使井筒受壓過大，要保證不壓漏地層，避免出現(xiàn)井下復(fù)雜情況或

井噴。④要保護好油氣層，防止損害油氣層的生產(chǎn)能力。3.

壓井的基本原則在壓井過程中，始終保持鉆柱內(nèi)的壓力與環(huán)空的壓力平衡，而且兩者對井底的壓力等于地層壓力。地面壓力+井內(nèi)液柱壓力=井底壓力=地層壓力在實際壓井作業(yè)中，常規(guī)壓井應(yīng)遵循在整個作業(yè)過程中，始終控制井底壓力略大于地層壓力的原則，以防止地層流體進入井內(nèi)。二、關(guān)井后立管壓力的確定方法（1）鉆柱內(nèi)未裝回壓閥的

管壓力對于滲透性較好的地層，在關(guān)井10至15

min后，通過測

管壓力確定其值；對于滲透性較差的地層，在關(guān)井后需更長時間才能確定立管壓力。在實際工程中，從關(guān)井時就開始記錄數(shù)據(jù)，直到數(shù)據(jù)穩(wěn)定時才停止記錄，從而確定

管壓力。（2）鉆柱中裝有回壓凡爾的

管壓力①當已知壓井排量和相應(yīng)的循環(huán)泵壓時管壓力式中p循環(huán)是用壓井排量進行循環(huán)時的壓力，事先測得。②當未知壓井排量和相應(yīng)的循環(huán)泵壓時，需開泵測算管壓力

p循環(huán)p立壓

p立循總開泵測算

管壓力的方法：緩慢啟動泥漿泵，向井內(nèi)注入鉆，觀察記錄立管和套管壓力的變化值。當回壓凡爾被頂開時，套壓由關(guān)井套壓上升到某一值時停泵，同時記錄停泵時的立管壓力（此時，井底壓力傳至立管壓力表）和套管壓力。p套pp12立2立壓確定立管壓力時要注意圈閉壓力可能引起的誤差圈閉壓力的產(chǎn)生通常是由于關(guān)井時，泵還未停穩(wěn)或氣體在環(huán)空上升造成關(guān)井壓力升高。為得到真實準確的

管壓力，必須檢查和消除圈閉壓力。方法：通過節(jié)流閥，從套管內(nèi)放出少量鉆

（40~80升)，然后關(guān)閉節(jié)流閥，并觀察關(guān)井壓力的變化情況，如果立壓與套壓均有下降，說明有圈閉壓力，應(yīng)再繼續(xù)放壓。直到立壓停止下降為止，這時記錄的立壓值才是真實的關(guān)井立管壓力值。若放壓后，立管壓力沒有變化，而套壓有所增高，說明沒有圈閉壓力，升高的套壓是由于環(huán)空鉆井力降低所引起的。確定侵入井內(nèi)的地層流體的種類（油、氣或水）根據(jù) 管壓力和關(guān)井套管壓力算出地層流體的壓力梯度根據(jù)壓力梯度值的大小，判斷侵入井內(nèi)的流體種類。當

Gw

=10.486～11.76時為鹽水溢流；當Gw

=1.176～3.528時為天然氣溢流；池面增當Gw

=3.528～10.486時可能是油或混合流體。（以上方法計算的結(jié)果是否準確，主要取決于鉆高量和井徑是否精確。）w

pa

psGw

Gmh侵入井內(nèi)的地層流體在環(huán)空內(nèi)的高度計算方法：式中

△V

—

泥漿池中的泥漿體積增量；Aa—鉆柱與井壁之間的環(huán)空橫截面積。awA

Vh2 2

4柱井Aa

A環(huán)

D

D三、壓井數(shù)據(jù)計算計算壓井用的鉆密度地層壓力=

管壓力+井內(nèi)原泥漿液柱壓力或計算壓井所需的加重鉆的體積的量一般應(yīng)是鉆為了保證壓井后能正常鉆進，加重鉆柱內(nèi)和環(huán)空總?cè)莘e的1.5至2倍。

p地gHgH

p立加重222V

V1

V2

nnidi1hi

dpoiL

Li

4

i1dpii計算用加重鉆

壓井所需的時間壓井循環(huán)一周所需時間和已確定的壓井排量計算壓井循環(huán)時的立管總壓力（1）初始循環(huán)立管總壓力初始循環(huán)立管總壓力是指用原鉆循環(huán)時的立管總壓力。初循立總

壓初始循環(huán)壓力是壓井排量下鉆

的流動阻力；初始循環(huán)立管總壓力在鉆井現(xiàn)場可通過實測法近似得出。內(nèi)

環(huán)t

V

V

Qp初pp循壓力和已確定的壓井排（2）終了循環(huán)立管總壓力終了循環(huán)立管總壓力是指用加重鉆量循環(huán)時的立管總壓力。1循環(huán)時的壓力降p終循壓力。p初循壓力根據(jù)下式可計算出加重鉆p終循立總

p終循壓力循環(huán)系統(tǒng)的壓力降與鉆

的密度成正比，p終循壓力

212初循壓力p終循立總

p終循壓力

p計算最大允許關(guān)井套壓最大允許關(guān)井套壓是發(fā)現(xiàn)溢流關(guān)井后，不致壓漏地層或不損壞井口裝置及套管的關(guān)井套管壓力。最大允許關(guān)井套壓的控制：保證地層不被壓裂（套管鞋處）保證井口裝置不被高壓損壞保證井內(nèi)套管不被高壓損壞注意：關(guān)井后，眼井段地層所受的壓力，等于關(guān)井套壓與環(huán)空鉆壓力之和。在眼井段內(nèi)，若地層所受的壓力梯度大于某處地層的破裂壓力梯度時，該地層首先被壓裂而發(fā)生漏失。在壓井過程中要預(yù)防壓漏地層。：

眼井段容易被壓漏的位置若地層破裂壓力梯度為常數(shù)時，則可見，套管鞋處是最容易被壓漏的部位。若地層破裂壓力梯度不為常數(shù)，則地層破裂壓力梯度較小的地層容易被壓漏。hG

f

pa

m

gGf確定壓井排量在一般情況下，壓井排量采用正常鉆進時排量的1/2～1/3。一般采用小排量