井控培訓(xùn)知識(shí)課件

井控培訓(xùn)知識(shí)課件1第一部分井控技術(shù)第二部分井控設(shè)備

第一部分井控技術(shù)第二部分井控設(shè)備2一、井控的概念1、什么叫井控：簡(jiǎn)單地說就是實(shí)施油氣井壓力的控制。即：在不同鉆井作業(yè)中，采用一定的方法控制住地層孔隙中流體的壓力，基本上保持井內(nèi)壓力平衡，保證鉆井順利進(jìn)行的一整套工藝技術(shù)。2、井侵：當(dāng)井底壓力小于地層壓力時(shí)，地層流體（油、氣、水）進(jìn)入井內(nèi)的現(xiàn)象。3、溢流：井侵發(fā)生后，地層流體進(jìn)入井內(nèi)，使返出的鉆井液比泵入井內(nèi)的多，停泵后鉆井液有自動(dòng)外溢現(xiàn)象稱為溢流。4、井涌：嚴(yán)重的溢流使鉆井液涌出井口（一般不超過轉(zhuǎn)盤面）的現(xiàn)象稱為井涌。5、井噴：地層流體無控制地涌入井內(nèi)，使井內(nèi)鉆井液噴出（超過轉(zhuǎn)盤面）的現(xiàn)象稱為井噴。6、井噴失控：井噴發(fā)生后，無法用常規(guī)的方法控制井口而出現(xiàn)敞噴的現(xiàn)象稱為井噴失控。第一章：井控及相關(guān)概念一、井控的概念第一章：井控及相關(guān)概念37、井控的分級(jí)人們根據(jù)井涌的規(guī)模和采取的控制方法之不同，把井控作業(yè)分為三級(jí)，即初級(jí)井控、二級(jí)井控和三級(jí)井控。初級(jí)井控（一級(jí)井控）：是依靠適當(dāng)?shù)你@井液密度來控制住地層孔隙壓力使得沒有地層流體侵入井內(nèi)，井涌量為零，自然也無溢流產(chǎn)生。二級(jí)井控：是指井內(nèi)正在使用中的鉆井液密度不能控制住地層孔隙壓力，因此井內(nèi)壓力失衡，地層流體侵入井內(nèi)，出現(xiàn)井涌，地面出現(xiàn)溢流，這時(shí)要依靠地面設(shè)備和適當(dāng)?shù)木丶夹g(shù)排除氣侵鉆井液，處理掉井涌，恢復(fù)井內(nèi)壓力平衡，使之重新達(dá)到初級(jí)井控狀態(tài)。這是目前培訓(xùn)鉆井人員掌握井控技術(shù)的重點(diǎn)。即：發(fā)生溢流關(guān)井后建立起來的地面回壓和井內(nèi)液柱壓力共同平衡地層壓力的控制。三級(jí)井控：是指二級(jí)井控失敗，井涌量大，失去控制，發(fā)生了井噴（地面或地下），這時(shí)使用適當(dāng)?shù)募夹g(shù)與設(shè)備重新恢復(fù)對(duì)井的控制，達(dá)到初級(jí)井控狀態(tài)。這是平常說的井噴搶險(xiǎn)，可能需要滅火、打救援井。7、井控的分級(jí)4

“12·23”特大井噴責(zé)任事故導(dǎo)致243人被高濃度的硫化氫天然氣奪去生命，4000多人受傷，造成直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)6432.31萬元的嚴(yán)重后果。1990年10月11日的王15-33井井噴事故造成直接經(jīng)濟(jì)損失368萬元。人員傷害和經(jīng)濟(jì)損失二、井噴造成的危害“12·23”特大井噴責(zé)任事故導(dǎo)致243人被高濃度的52003年12月23日發(fā)生的羅家16H井及2004年12月2日發(fā)生的曲2井井噴事故，分別造成60000余人和4600余人的緊急疏散。造成的危害人員傷害和經(jīng)濟(jì)損失打亂正常生產(chǎn)生活秩序人去樓空2003年12月23日發(fā)生的羅家16H井及2004年12月26造成的危害人員傷害和經(jīng)濟(jì)損失打亂正常生產(chǎn)生活秩序油氣資源受到嚴(yán)重破壞1983年2月,伊朗海岸外的瑙魯滋油田發(fā)生井噴，每天7000桶(111.7萬升)原油白白地流入海里；1969年，美國(guó)加利福尼亞州圣巴巴拉海灣的海底油田井噴，幾天之內(nèi)，從海底涌出一萬多噸原油，油田被迫封閉，每天仍有兩噸原油噴入海里。1990年10月11日，王15-33井井噴事故中，1063小時(shí)的井噴，造成了嚴(yán)重的油氣資源損失。造成的危害人員傷害和經(jīng)濟(jì)損失打亂正常生產(chǎn)生活秩序油氣資源受到7造成的危害人員傷害和經(jīng)濟(jì)損失打亂正常生產(chǎn)生活秩序油氣資源受到嚴(yán)重破壞造成環(huán)境污染1983年2月,伊朗瑙魯滋油田和伊拉克一油井井噴，對(duì)野生動(dòng)物的打擊是慘重的，受到毀滅性打擊的動(dòng)物是以海藻為食的儒艮。據(jù)世界野生動(dòng)物基金報(bào)道，波斯灣的儒艮到1983年7月幾乎全部死亡。1979年6月3日，墨西哥石油公司的伊斯托克1號(hào)平臺(tái)，突然發(fā)生井噴，井噴造成10毫米厚的原油涌向墨西哥和美國(guó)海岸。黑油帶長(zhǎng)480公里，寬40公里，覆蓋1.9萬平方公里的海面，使這一帶的海洋環(huán)境受到嚴(yán)重污染。造成的危害人員傷害和經(jīng)濟(jì)損失打亂正常生產(chǎn)生活秩序油氣資源受到8造成的危害人員傷害和經(jīng)濟(jì)損失打亂正常生產(chǎn)生活秩序油氣資源受到嚴(yán)重破壞造成環(huán)境污染釀成火災(zāi)1984年9月1日，位于印度尼西亞西爪哇的帕西加里笛的PSJ-A探井井噴，幾秒中后著火，鉆機(jī)在10分鐘內(nèi)燒毀，當(dāng)時(shí)的火焰高達(dá)130米，在方圓300米內(nèi)的噪音為100分貝。美國(guó)Delta鉆井公司承鉆的SCB1井發(fā)生井噴和引起著火，隨之井噴失控，部分鉆桿從防噴器中噴出。造成的危害人員傷害和經(jīng)濟(jì)損失打亂正常生產(chǎn)生活秩序油氣資源受到9造成的危害人員傷害和經(jīng)濟(jì)損失打亂正常生產(chǎn)生活秩序油氣資源受到嚴(yán)重破壞造成環(huán)境污染釀成火災(zāi)設(shè)備損壞1996年10月25日，長(zhǎng)慶油田W24-23井，井噴著火，7分鐘后井架倒向泵房，進(jìn)而燒毀井場(chǎng)部分設(shè)備和材料。1990年10月11日，大港油田王15-33井井噴，井架倒塌報(bào)廢。2003年2月17日，灘海工程公司承鉆的中4－72井在起鉆過程中發(fā)生井噴失控，2月18日1:24左右著火，2:08井架朝大門方向倒塌。井架、絞車及大量鉆具工具報(bào)廢。造成的危害人員傷害和經(jīng)濟(jì)損失打亂正常生產(chǎn)生活秩序油氣資源受到10造成的危害人員傷害和經(jīng)濟(jì)損失打亂正常生產(chǎn)生活秩序油氣資源受到嚴(yán)重破壞造成環(huán)境污染釀成火災(zāi)設(shè)備損壞油氣井報(bào)廢1984年印度尼西亞PSJ-A探井因井噴報(bào)廢。1997年新疆瑪扎4井井噴，導(dǎo)致井眼報(bào)廢。2003年中4－72井井噴導(dǎo)致該井報(bào)廢。造成的危害人員傷害和經(jīng)濟(jì)損失打亂正常生產(chǎn)生活秩序油氣資源受到11

“12·23”特大井噴責(zé)任事故導(dǎo)致243人被高濃度的硫化氫天然氣奪去生命，4000多人受傷，6萬多人被疏散，9.3萬人受災(zāi)，造成直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)6432.31萬元的嚴(yán)重后果。損失巨大的災(zāi)難性責(zé)任事故

1985年至今，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)國(guó)內(nèi)陸地發(fā)生井噴失控事故56起，造成直接經(jīng)濟(jì)損失23561萬元，直接時(shí)間損失41854小時(shí)，死亡266人，受傷4047人?！?2·23”特大井噴責(zé)任事故導(dǎo)致243人被高濃度的12三、井噴的原因

1、井控意識(shí)不強(qiáng)，思想麻痹，違章操作。2、地層壓力掌握不準(zhǔn)，設(shè)計(jì)鉆井密度偏低。3、起鉆產(chǎn)生抽吸壓力，造成誘噴。（要求鉆開油氣層起鉆前進(jìn)行短起下鉆校對(duì)溢流的產(chǎn)生）。4、鉆井液柱高度下降。（要求每起三柱鉆桿或一柱鉆鋌向井內(nèi)灌滿一次鉆井液）。5、鉆井液密度下降。（原因：油氣侵入井內(nèi)；處理事故向井內(nèi)注原油或解卡劑；向井內(nèi)混油降低磨阻。6、對(duì)淺氣層的影響缺乏認(rèn)識(shí)，井身結(jié)構(gòu)不合理。

三、井噴的原因137、井控設(shè)備的安裝及試壓不符合（石油與天然氣鉆井井控技術(shù)規(guī)定）的要求。8、空井時(shí)間過長(zhǎng)，無人觀察井口。9、鉆遇漏失層段發(fā)生井漏未能及時(shí)處理或處理措施不當(dāng)。10、相鄰注水井不停注或未減壓。11、地質(zhì)設(shè)計(jì)未能提供準(zhǔn)確的地層孔隙壓力資料。12、發(fā)現(xiàn)溢流后處理措施不當(dāng)。比如，有的井發(fā)現(xiàn)溢流后不是及時(shí)正確地關(guān)井，而是繼續(xù)循環(huán)觀察，致使氣侵段鉆井液或氣柱迅速上移，再想關(guān)井，為時(shí)已晚。三、井噴的原因7、井控設(shè)備的安裝及試壓不符合（石油與天然氣鉆井井14四、提高井控意識(shí)，搞好井控工作

1、提高井控意識(shí)

（1）設(shè)備安裝意識(shí)。（2）設(shè)備調(diào)試與試壓意識(shí)。（3）油氣資源保護(hù)意識(shí)。（4）井控培訓(xùn)意識(shí)。（5）責(zé)任意識(shí)。2、搞好井控工作

（1）井控工作主要內(nèi)容：井控設(shè)計(jì)；井控設(shè)備；鉆開油氣層前的準(zhǔn)備工作；鉆開油氣層和井控工作；井噴失控的處理；防火、防硫化氫的安全措施；井控培訓(xùn)。3、搞好井控工作的措施

（1）各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)必須高度重視井控工作。（2）必須全面系統(tǒng)地抓好五個(gè)環(huán)節(jié)，即：思想重視；措施正確；嚴(yán)格管理；技術(shù)培訓(xùn)；裝備配套。四、提高井控意識(shí)，搞好井控工作15（3）認(rèn)真對(duì)待淺氣層鉆井、井控工作。（4）既注意高壓油氣井防噴，又要注意中低壓油氣井防噴。（5）要注意各部門密切配合，常抓不懈。（6）嚴(yán)格執(zhí)行，《石油天然氣鉆井井控技術(shù)規(guī)定》。注意：短程起鉆法操作，（起鉆前先從井內(nèi)起出5—10柱鉆桿，然后在下入井內(nèi)，開泵循環(huán)至少一個(gè)遲到時(shí)間，觀察測(cè)量返出的鉆井液，如發(fā)現(xiàn)有油氣，說明發(fā)生了抽吸溢流，應(yīng)調(diào)整鉆井液性能或降低起鉆速度。（3）認(rèn)真對(duì)待淺氣層鉆井、井控工作。16一、地層壓力可能增大的跡象

1、鉆屑的尺寸和形狀

觀察與分析井內(nèi)返出巖屑的尺寸和形狀，同樣可以判定地層壓力的變化。壓力過渡帶的頁(yè)巖巖屑外表尺寸通常要大于正常壓力地層的巖屑。過渡帶巖屑的邊緣銳利且?guī)Ю饨?，而正常壓力地層?yè)巖巖屑，通常是平的、小的而且多為圓邊。在異常高壓地層，地層欠壓實(shí)，鉆遇這類地層時(shí)，壓差將減少，大塊頁(yè)巖將開始坍塌，而坍塌的“巖屑”有著特殊的尺寸和形狀。通常這些巖屑比正常巖屑大一些，且呈長(zhǎng)條、銳利、帶棱角。第二章：溢流的檢查一、地層壓力可能增大的跡象第二章：溢流的檢查172、溫度變化

（1）正常地層的溫度隨井深的增加，平均每100m溫度遞增3℃左右。在壓力過渡帶，地層壓力隨井深而升高的速度比正常情況要高。在實(shí)際中觀察到，在壓力過渡帶和進(jìn)入異常高壓井段時(shí)，返出鉆井液溫度梯度的變化有達(dá)到18.2℃/100米的。（2）連續(xù)記錄出口管溫度有助于檢測(cè)地層壓力增加的情況。但是返出泥漿的溫度也取決于下列因素：①循環(huán)速度增加；②鉆井液固相含量變化；③鉆井參數(shù)變化；④鉆頭扭矩增加；⑤鉆井液化學(xué)性質(zhì)的改變等等。因此單是返出鉆井液溫度升高并不能完全確定地層壓力升高。應(yīng)結(jié)合其它方面的顯示，綜合分析判斷是否進(jìn)入異常壓力地層。2、溫度變化18（3）但是在某些地區(qū)返出鉆井液溫度與地層壓力的關(guān)系是極為明顯的，因此，可以用來預(yù)報(bào)異常壓力。

3、含氣量鉆井液中氣體含量的增加是異常壓力地層的明顯顯示。現(xiàn)在有很多的井在施工中用鉆井液錄井來幫助檢測(cè)異常地層壓力。鉆井液中天然氣含量是否與地層壓力升高有關(guān)，這取決于地質(zhì)環(huán)境和鉆井技術(shù)，這是由于鉆井液中存在的天然氣有多種來源：（1）鉆遇氣層：在鉆開氣層的過程中，隨著巖石的破碎，巖石孔隙中的天然氣被釋放出來而侵入鉆井液。

（2）背景氣：連續(xù)少量地進(jìn)入井內(nèi)的天然氣被稱為原始天然氣（或背景天然氣），原始天然氣通常來自低滲透性巖層，如頁(yè)巖。但是在壓力極不平衡的情況下，某些流體可以從井壁周圍流入井內(nèi)。原始天然氣的增加表示地層壓力的增加或者表示鉆井液靜液壓力的減少。（3）但是在某些地區(qū)返出鉆井液溫度與地層壓力的19（3）接單根及起鉆導(dǎo)致的天然氣侵入：這是由于起鉆以及接單根時(shí)的抽汲作用能降低有效靜液壓力，也可使地層流體進(jìn)入井內(nèi)。假如鉆井液的靜液壓力比地層壓力高得多，侵入體積通常是小的。但是，若在鉆具運(yùn)動(dòng)前該壓差小，那么很容易引起溢流。

4、鉆井液返速變化或鉆井液性能的變化在排量不變的情況下，若有地層流體進(jìn)入井內(nèi)，必然導(dǎo)致流速增加。特別是氣體侵入井內(nèi)，隨著氣體在井內(nèi)的逐漸上升，體積也逐漸的膨脹，當(dāng)氣體接近地面時(shí)，這種膨脹達(dá)到最大，使流速突然增加。一旦鉆井液中有地層流體侵入，則從井內(nèi)返出的鉆井液中可以發(fā)現(xiàn)有油花、油味或氣泡、硫化氫味。而且鉆井液性能也會(huì)發(fā)生變化，如：油侵入鉆井液會(huì)使鉆井液密度和粘度下降，天然氣侵入鉆井液會(huì)使鉆井液密度下降，粘度增加等。

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5、機(jī)械鉆速加快

鉆速的增加是最普遍的用來確定地層壓力發(fā)生改變的方法之一。正常情況下，鉆速是隨著井深的增加而下降，這種下降是由于巖石的硬度和密度增加的結(jié)果。同時(shí)也取決于鉆井液靜液壓力和地層壓力之差。鉆速的改變可以成為地層壓力增加的指示器。當(dāng)鉆到異常高壓地層時(shí)，一方面由于地層壓力增加就會(huì)使井底的過平衡減少（井底壓差減?。?，機(jī)械鉆速則加快。另一方面由于異常高壓地層欠壓實(shí)，巖石更容易破碎，因此，機(jī)械鉆速也會(huì)加快。

5、機(jī)械鉆速加快21二、溢流的發(fā)現(xiàn)及關(guān)井

1、溢流的發(fā)現(xiàn)

鉆進(jìn)過程中溢流的發(fā)現(xiàn)：

（1）鉆井液罐內(nèi)液面升高；（2）出口鉆井液流速加快；（3）鉆速突快或放空；（4）循環(huán)泵壓下降，泵速增加；（5）鉆具懸重發(fā)生變化。鉆井液嚴(yán)重氣侵時(shí)懸重增加，溢流在環(huán)空高速上返時(shí)使懸重減小。（6）鉆井液性能發(fā)生變化，水侵時(shí)密度、粘度下降；油氣侵時(shí)密度下降、粘度升高。（7）停泵后井口有外溢鉆井液現(xiàn)象。二、溢流的發(fā)現(xiàn)及關(guān)井22起下鉆時(shí)溢流的發(fā)現(xiàn)（1）起鉆時(shí)，如果灌入鉆井液體積小于起出鉆具的體積說明發(fā)生了溢流。（2）下鉆時(shí)，如果返出鉆井液體積大于下入鉆具的體積說明發(fā)生了溢流。（3）停灌泥漿、停止下發(fā)鉆具時(shí)井口有外溢鉆井液現(xiàn)象。井噴多發(fā)生在起鉆的鉆井作業(yè)中。因?yàn)樵谄疸@作業(yè)時(shí)，產(chǎn)生抽吸壓力而使井底壓力降低，起鉆過程中不及時(shí)灌滿鉆井液也會(huì)使井底壓力降低。起鉆時(shí)一般每起3柱鉆桿或1柱鉆鋌需灌滿一次鉆井液。空井時(shí)溢流的發(fā)現(xiàn)主要根據(jù)井口是否有外溢鉆井液現(xiàn)象，如有說明發(fā)生了溢流。如何及時(shí)發(fā)現(xiàn)溢流（1）勤觀測(cè)液面變化、鉆井液性能，堅(jiān)持坐崗觀察，干部24小時(shí)值。（2）校核dc指數(shù)，井底壓力與地層壓力平衡，起下鉆時(shí)鉆井液體積比較。（3）觀察鉆速、放空、憋跳、懸重、泵壓及鉆井液出口溫度。起下鉆時(shí)溢流的發(fā)現(xiàn)232、關(guān)井及時(shí)發(fā)現(xiàn)溢流并迅速關(guān)井的優(yōu)點(diǎn)：（1）控制住井口，使井控工作處于主動(dòng)，有利于實(shí)現(xiàn)安全壓井。（2）制止溢流繼續(xù)進(jìn)入井內(nèi)。（3）可保持井內(nèi)較多的鉆井液，減小關(guān)井和壓井時(shí)的套壓值。（4）可較準(zhǔn)確確定地層壓力和壓井鉆井液密度。關(guān)井方法：（1）硬關(guān)井：發(fā)現(xiàn)溢流后立即關(guān)防噴器的關(guān)井方法，其優(yōu)點(diǎn)關(guān)井速度快，關(guān)井時(shí)間短，溢流量小，但井口設(shè)備受沖擊力大。（2）軟關(guān)井：發(fā)現(xiàn)溢流后，首先打開放噴閥，再關(guān)防噴器，再關(guān)節(jié)流閥的關(guān)井方法。2、關(guān)井24關(guān)井程序：

1．鉆進(jìn)中發(fā)生溢流：

（1）發(fā)：發(fā)出報(bào)警信號(hào)（時(shí)間不少于20秒）。（2）停：停止鉆進(jìn)。（3）搶：搶提鉆具，停泵。（4）開：開液動(dòng)平板閥。（內(nèi)3號(hào)）（5）關(guān)：關(guān)防噴器（半封閘板）。（6）關(guān)：先關(guān)節(jié)流閥（試關(guān)井），再關(guān)節(jié)流閥上游的平板閥。（7）看：讀取套壓、立壓、測(cè)量溢流量，向值班干部及甲方監(jiān)督報(bào)告。關(guān)井程序：252．起下鉆桿中發(fā)生溢流：

（1）發(fā)：發(fā)出報(bào)警信號(hào)。（2）停：停止起下鉆桿作業(yè)。（3）搶：搶接回壓閥（或頂驅(qū)）。（4）開：打開液動(dòng)平板閥（內(nèi)3號(hào)）。（5）關(guān)：關(guān)防噴器（半封閘板）。（6）關(guān)：先關(guān)節(jié)流閥（試關(guān)井），再關(guān)節(jié)流閥上游的平板閥。（7）看：讀取套壓、接方鉆桿（頂驅(qū)鉆機(jī)除外）求立壓、測(cè)量溢流量，向值班干部及甲方監(jiān)督報(bào)告。3．起下鉆鋌中發(fā)生溢流：

（1）發(fā)：發(fā)出報(bào)警信號(hào)。（2）停：停止起下鉆鋌作業(yè)。（3）搶：搶接防噴單根及回壓閥（頂驅(qū)）。（4）開：打開液動(dòng)平板閥（內(nèi)3號(hào)）。（5）關(guān)：關(guān)防噴器。

2．起下鉆桿中發(fā)生溢流：26（6）關(guān)：先關(guān)節(jié)流閥（試關(guān)井），再關(guān)節(jié)流閥上游的平板閥。（7）看：讀取套壓、接方鉆桿（頂驅(qū)除外）求立壓、測(cè)量溢流量，向值班干部及甲方監(jiān)督報(bào)告。

4．空井時(shí)發(fā)生溢流：（1）發(fā)：發(fā)出報(bào)警信號(hào)。（2）停：停止其它作業(yè)。（3）開：打開液動(dòng)平板閥（內(nèi)3號(hào)）。（4）關(guān)：關(guān)防噴器（全封閘板）。（5）關(guān)：關(guān)節(jié)流閥（試關(guān)井），再關(guān)節(jié)流閥上游的平板閥。（6）看：讀取套壓、測(cè)量溢流量。向值班干部及甲方監(jiān)督報(bào)告。（6）關(guān)：先關(guān)節(jié)流閥（試關(guān)井），再關(guān)節(jié)流閥上游的平板閥。27一、鉆井液靜液壓力

1、定義：由靜止鉆井液自身質(zhì)量所產(chǎn)生的壓力。2、計(jì)算公式：鉆井液靜液壓力=9.8×鉆井液密度×液柱的垂直高度。從公式中可以看出，靜液壓力的大小，只和液體的密度、液柱的垂直高度有關(guān)，和截面形狀無關(guān)。二、壓力梯度

（1）定義：每增加單位垂直深度（或高度）壓力的增加值稱為壓力梯度。（2）表達(dá)式：壓力梯度=壓力÷高度=液體密度×9.8第三章：井內(nèi)壓力概念一、鉆井液靜液壓力第三章：井內(nèi)壓力概念28三、地層壓力

1、定義：指巖石孔隙中流體所具的壓力。

2、地層壓力的分類（1）正常地層壓力：指從地表到地下該地層處的靜液壓力。9.8----10.486千帕/米）（2）異常高壓：指地層壓力梯度高于正常壓力梯度時(shí)，稱為異常高壓。（3）異常低壓：指壓力梯度低于正常壓力梯度稱異常低壓。

3、地層壓力的表示方法（1）用壓力的具體數(shù)值表示。（2）用地層壓力梯度表示。（3）用等效鉆井液密度表示。（4）用壓力系數(shù)表示。即：某點(diǎn)地層壓力與該深度淡水柱的靜液壓力之比。三、地層壓力29四、地層破裂壓力

1、定義：是指地層抵抗水力壓裂的能力，換句話說：指某一深度地層發(fā)生破裂或裂縫時(shí)所能承受的壓力。

2、地層破裂壓力梯度：指每增加單位垂深度（或高度）地層破裂壓力的增加值稱為地層破裂壓力梯度。3、計(jì)算公式地層破裂壓力梯度=地層破裂壓力÷垂直深度=9.8×地層破裂壓力當(dāng)量鉆井液密度。

四、地層破裂壓力304、地層破裂壓力實(shí)驗(yàn)操作步驟鉆完水泥塞，再鉆進(jìn)（第一個(gè)沙層）3米左右，上提鉆具，用地面防噴器關(guān)井，小排量(0.8---1.32升/秒)向井內(nèi)緩慢注入鉆井液(最好用水泥車)記錄不同時(shí)間的泵入量和井口壓力，開始泵入量和壓力呈直線關(guān)系,當(dāng)偏離直線的點(diǎn)即為該地層的破裂壓力對(duì)應(yīng)的井口壓力。即套管鞋處最大允許關(guān)井套壓。4、地層破裂壓力實(shí)驗(yàn)操作步驟31五、波動(dòng)壓力

1、抽吸壓力：指鉆柱向上運(yùn)動(dòng)時(shí)井內(nèi)鉆井液向下流動(dòng)使井底壓力減小的壓力叫抽吸壓力。

2、激動(dòng)壓力：指鉆柱向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，井內(nèi)鉆井液向上流動(dòng)時(shí)，使井底壓力增加的壓力。3、波動(dòng)壓力對(duì)鉆井的危害：由于鉆井液密度、粘度、切力，過快的起下鉆速度會(huì)產(chǎn)生過大的抽吸、激動(dòng)壓力這樣會(huì)造成井噴或壓漏地層。

4、影響抽吸、激動(dòng)壓力的因素：（1）管柱的起下速度；（2）鉆井液的密度、粘度、切力；（3）環(huán)空間隙；（4）管子截流（鉆頭泥包）；（5）慣性力。五、波動(dòng)壓力32

5、減小波動(dòng)壓力的措施

（1）控制起下鉆速度，鉆開油氣層后起鉆前利用短起下鉆法檢查井底溢流。（2）起下鉆操作要平穩(wěn)，防止猛提猛剎。（3）調(diào)整好鉆井液性能，盡量降低、粘度、切力。（4）保持井眼暢通，防止鉆頭泥包。六、環(huán)空流動(dòng)阻力Pbp

1、定義：循環(huán)時(shí)鉆井液沿環(huán)空上返時(shí)，產(chǎn)生的使井底壓力增加的力，叫環(huán)空流動(dòng)阻力。2、影響環(huán)空流動(dòng)阻力的因素（1）鉆井液環(huán)空上返速度；（2）環(huán)空間隙；（3）井深和鉆井液性能（密度、粘度）。5、減小波動(dòng)壓力的措施33七、井底壓力Pb

1、定義：指地面和井內(nèi)各種壓力，作用在井底的總壓力稱為井底壓力。2、井內(nèi)主要包括的力：鉆井液靜液柱壓力；環(huán)空流動(dòng)阻力；抽吸壓力；激動(dòng)壓力；地層壓力。3、在不同鉆井作業(yè)中的井底壓力的變化。

靜止時(shí)：井底壓力=靜液壓力

循環(huán)泥漿時(shí)：井底壓力=靜液壓力+環(huán)空流阻

鉆進(jìn)時(shí)：井底壓力=靜液壓力+環(huán)空流阻+鉆屑增加壓力

起鉆時(shí)：井底壓力=靜液壓力-抽吸壓力-（液面下降）

下鉆時(shí)：井底壓力=靜液壓力+激動(dòng)壓力

關(guān)井后：井底壓力=靜液壓力+關(guān)井套壓

平衡鉆井----以鉆進(jìn)時(shí)的井底壓力等于地層壓力，

近平衡鉆井----以起鉆時(shí)的井地壓力等于地層壓力條件下的鉆井。

欠平衡鉆井----以鉆井時(shí)的井底壓力小于井底壓力，允許地層流體進(jìn)入井內(nèi)的鉆井。七、井底壓力Pb34八、鉆井液密度的確定

鉆井液密度的大小應(yīng)滿足平衡地層壓力和不壓漏地層兩個(gè)條件，實(shí)現(xiàn)近平衡鉆井，所以鉆井密度是以起鉆時(shí)的井底壓力等于地層壓力設(shè)計(jì)出鉆井液密度的。（1）鉆井液密度=Pp/9.8H+(Psp+Pdp)/9.8H=地層壓力當(dāng)量鉆井液密度+附加密度（2）附加密度：油井取0.05---0.10克/立方厘米或1.5-3.5MPa氣井取0.07---0.15克/立方厘米或3.0-5.0MPa（3）井底壓差：指井底壓力與地層壓力的差值。八、鉆井液密度的確定35九、一級(jí)井控技術(shù)措施

1、掌握井內(nèi)各種壓力。2、合理的井身結(jié)構(gòu)。3、隨時(shí)檢查井底壓力與地層壓力的平衡（1）合理的鉆井密度。（2）根據(jù)dc指數(shù)及時(shí)調(diào)整鉆井液密度。（3）根據(jù)油層活躍程度適當(dāng)調(diào)整鉆井液密度。十、合理的操作

1、起下鉆操作要平穩(wěn)，嚴(yán)格控制起下鉆速度。2、起鉆時(shí)要及時(shí)灌鉆井液，不準(zhǔn)空井保養(yǎng)設(shè)備。3、井眼要暢通，防止拔活塞。4、打開油氣層2米循環(huán)一周檢查溢流情況。九、一級(jí)井控技術(shù)措施36十一、特殊施工要保持井內(nèi)壓力平衡

1、油浴井解卡要滿足井內(nèi)壓力平衡。2、向井內(nèi)混油時(shí)，應(yīng)控制速度，保持壓力平衡關(guān)系。3、采用重漿帽、多凝水泥漿、環(huán)空加回壓等方法，消除水泥漿失重引起的壓力損失。十一、特殊施工要保持井內(nèi)壓力平衡37氣體的特點(diǎn)：密度小，重量輕，擴(kuò)散性強(qiáng)，體積隨溫度壓力的變化而變化。一、天然氣進(jìn)入井內(nèi)的方式1、破碎（釋放）侵入：巖石破碎，孔隙中的天然氣釋放進(jìn)入井內(nèi)。2、置換侵入：鉆遇裂縫和溶洞時(shí)，由于鉆井液的密度大于天然氣的密度，天然氣被置換進(jìn)入井內(nèi)。3、擴(kuò)散侵入：鉆穿高壓氣層時(shí)，由于地層中所含氣體的密度大于鉆井液中所含氣體的密度，天然氣通過泥餅擴(kuò)散進(jìn)入井內(nèi)。4、壓差侵入：當(dāng)井底壓力小于地層壓力時(shí)，天然氣在壓差的作用下大量進(jìn)入井內(nèi)。第四章：天然氣溢流的特點(diǎn)及活動(dòng)規(guī)律氣體的特點(diǎn)：密度小，重量輕，擴(kuò)散性強(qiáng)，體積隨溫度壓力的變化而38二、天然氣進(jìn)入井內(nèi)對(duì)井內(nèi)液柱壓力的影響1、以微氣泡的形式存在鉆井液中對(duì)液柱壓力Pm的影響：天然氣侵入鉆井液后，常以微小的氣泡形式混在鉆井液中。隨著鉆井液循環(huán)在環(huán)空上升或因其密度小在鉆井液中滑脫上升。天然氣在井底開始侵入后，受到的壓力大，氣泡體積很小，對(duì)鉆井液密度的影響也較小。在上升過程中，由于受到的鉆井液柱壓力逐漸減小，氣泡就逐漸膨脹，體積增大，鉆井液中的天然氣體積增多，鉆井液密度則隨著氣泡的上升而逐漸減小。當(dāng)氣泡上升至接近地面時(shí)，氣泡體積膨脹到最大，而鉆井液密度降到最小。可見，氣侵后，井內(nèi)鉆井液密度是隨井深自下而上變小。由于天然氣的體積和所受到的壓力成反比，發(fā)生氣侵后，整個(gè)井筒的鉆井液密度不均勻，自下而上逐漸減小，井口的密度最小，這樣不能用測(cè)得的鉆井液密度來計(jì)算。結(jié)論1：以氣泡的形式存在鉆井液中，對(duì)井內(nèi)液柱壓力影響不大，但要加強(qiáng)地面除氣，防止受污染的鉆井液再次進(jìn)入井內(nèi)。二、天然氣進(jìn)入井內(nèi)對(duì)井內(nèi)液柱壓力的影響39

2、天然氣以氣柱的形式存在井底對(duì)Pm的影響

（1）、在開井情況由于起鉆后靜止時(shí)間較長(zhǎng)或起鉆產(chǎn)生抽吸壓力，使天然氣以氣柱的形式存在井底，在密度差的作用下，上升運(yùn)移，速度一般為150---450米/小時(shí)。當(dāng)氣柱在井內(nèi)上升過程中，由于氣柱所受壓力減小，體積不斷增大。

結(jié)論2：發(fā)生天然氣溢流，在開井情況下，氣柱在上升運(yùn)移過程中，井內(nèi)液柱壓力不斷降低，當(dāng)氣柱上升到井口時(shí)，液柱壓力降低到最小值。

（2）、關(guān)井情況下氣柱對(duì)井內(nèi)壓力的影響在關(guān)井情況下氣柱沿井筒運(yùn)移，即滑脫上升，其速度約為270---360米/小時(shí)。氣柱在上升過程中，體積不能發(fā)生變化，保持井底壓力上升。

結(jié)論3：發(fā)生天氣溢流，在關(guān)井情況下，氣柱滑脫上升過程中，井底、井口、井內(nèi)各部位的壓力都逐漸增加，當(dāng)氣柱上升到井口時(shí)，達(dá)到最大值。

注意：發(fā)生溢流關(guān)井后，井隊(duì)一定要派人看井，當(dāng)井口壓力上升到某一數(shù)值時(shí)，應(yīng)適當(dāng)打開節(jié)流閥放壓，并記錄所放出的鉆井液體積。2、天然氣以氣柱的形式存在井底對(duì)Pm的影響40井控培訓(xùn)知識(shí)課件41第一部分井控技術(shù)第二部分井控設(shè)備

第一部分井控技術(shù)第二部分井控設(shè)備42一、井控的概念1、什么叫井控：簡(jiǎn)單地說就是實(shí)施油氣井壓力的控制。即：在不同鉆井作業(yè)中，采用一定的方法控制住地層孔隙中流體的壓力，基本上保持井內(nèi)壓力平衡，保證鉆井順利進(jìn)行的一整套工藝技術(shù)。2、井侵：當(dāng)井底壓力小于地層壓力時(shí)，地層流體（油、氣、水）進(jìn)入井內(nèi)的現(xiàn)象。3、溢流：井侵發(fā)生后，地層流體進(jìn)入井內(nèi)，使返出的鉆井液比泵入井內(nèi)的多，停泵后鉆井液有自動(dòng)外溢現(xiàn)象稱為溢流。4、井涌：嚴(yán)重的溢流使鉆井液涌出井口（一般不超過轉(zhuǎn)盤面）的現(xiàn)象稱為井涌。5、井噴：地層流體無控制地涌入井內(nèi)，使井內(nèi)鉆井液噴出（超過轉(zhuǎn)盤面）的現(xiàn)象稱為井噴。6、井噴失控：井噴發(fā)生后，無法用常規(guī)的方法控制井口而出現(xiàn)敞噴的現(xiàn)象稱為井噴失控。第一章：井控及相關(guān)概念一、井控的概念第一章：井控及相關(guān)概念437、井控的分級(jí)人們根據(jù)井涌的規(guī)模和采取的控制方法之不同，把井控作業(yè)分為三級(jí)，即初級(jí)井控、二級(jí)井控和三級(jí)井控。初級(jí)井控（一級(jí)井控）：是依靠適當(dāng)?shù)你@井液密度來控制住地層孔隙壓力使得沒有地層流體侵入井內(nèi)，井涌量為零，自然也無溢流產(chǎn)生。二級(jí)井控：是指井內(nèi)正在使用中的鉆井液密度不能控制住地層孔隙壓力，因此井內(nèi)壓力失衡，地層流體侵入井內(nèi)，出現(xiàn)井涌，地面出現(xiàn)溢流，這時(shí)要依靠地面設(shè)備和適當(dāng)?shù)木丶夹g(shù)排除氣侵鉆井液，處理掉井涌，恢復(fù)井內(nèi)壓力平衡，使之重新達(dá)到初級(jí)井控狀態(tài)。這是目前培訓(xùn)鉆井人員掌握井控技術(shù)的重點(diǎn)。即：發(fā)生溢流關(guān)井后建立起來的地面回壓和井內(nèi)液柱壓力共同平衡地層壓力的控制。三級(jí)井控：是指二級(jí)井控失敗，井涌量大，失去控制，發(fā)生了井噴（地面或地下），這時(shí)使用適當(dāng)?shù)募夹g(shù)與設(shè)備重新恢復(fù)對(duì)井的控制，達(dá)到初級(jí)井控狀態(tài)。這是平常說的井噴搶險(xiǎn)，可能需要滅火、打救援井。7、井控的分級(jí)44

“12·23”特大井噴責(zé)任事故導(dǎo)致243人被高濃度的硫化氫天然氣奪去生命，4000多人受傷，造成直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)6432.31萬元的嚴(yán)重后果。1990年10月11日的王15-33井井噴事故造成直接經(jīng)濟(jì)損失368萬元。人員傷害和經(jīng)濟(jì)損失二、井噴造成的危害“12·23”特大井噴責(zé)任事故導(dǎo)致243人被高濃度的452003年12月23日發(fā)生的羅家16H井及2004年12月2日發(fā)生的曲2井井噴事故，分別造成60000余人和4600余人的緊急疏散。造成的危害人員傷害和經(jīng)濟(jì)損失打亂正常生產(chǎn)生活秩序人去樓空2003年12月23日發(fā)生的羅家16H井及2004年12月246造成的危害人員傷害和經(jīng)濟(jì)損失打亂正常生產(chǎn)生活秩序油氣資源受到嚴(yán)重破壞1983年2月,伊朗海岸外的瑙魯滋油田發(fā)生井噴，每天7000桶(111.7萬升)原油白白地流入海里；1969年，美國(guó)加利福尼亞州圣巴巴拉海灣的海底油田井噴，幾天之內(nèi)，從海底涌出一萬多噸原油，油田被迫封閉，每天仍有兩噸原油噴入海里。1990年10月11日，王15-33井井噴事故中，1063小時(shí)的井噴，造成了嚴(yán)重的油氣資源損失。造成的危害人員傷害和經(jīng)濟(jì)損失打亂正常生產(chǎn)生活秩序油氣資源受到47造成的危害人員傷害和經(jīng)濟(jì)損失打亂正常生產(chǎn)生活秩序油氣資源受到嚴(yán)重破壞造成環(huán)境污染1983年2月,伊朗瑙魯滋油田和伊拉克一油井井噴，對(duì)野生動(dòng)物的打擊是慘重的，受到毀滅性打擊的動(dòng)物是以海藻為食的儒艮。據(jù)世界野生動(dòng)物基金報(bào)道，波斯灣的儒艮到1983年7月幾乎全部死亡。1979年6月3日，墨西哥石油公司的伊斯托克1號(hào)平臺(tái)，突然發(fā)生井噴，井噴造成10毫米厚的原油涌向墨西哥和美國(guó)海岸。黑油帶長(zhǎng)480公里，寬40公里，覆蓋1.9萬平方公里的海面，使這一帶的海洋環(huán)境受到嚴(yán)重污染。造成的危害人員傷害和經(jīng)濟(jì)損失打亂正常生產(chǎn)生活秩序油氣資源受到48造成的危害人員傷害和經(jīng)濟(jì)損失打亂正常生產(chǎn)生活秩序油氣資源受到嚴(yán)重破壞造成環(huán)境污染釀成火災(zāi)1984年9月1日，位于印度尼西亞西爪哇的帕西加里笛的PSJ-A探井井噴，幾秒中后著火，鉆機(jī)在10分鐘內(nèi)燒毀，當(dāng)時(shí)的火焰高達(dá)130米，在方圓300米內(nèi)的噪音為100分貝。美國(guó)Delta鉆井公司承鉆的SCB1井發(fā)生井噴和引起著火，隨之井噴失控，部分鉆桿從防噴器中噴出。造成的危害人員傷害和經(jīng)濟(jì)損失打亂正常生產(chǎn)生活秩序油氣資源受到49造成的危害人員傷害和經(jīng)濟(jì)損失打亂正常生產(chǎn)生活秩序油氣資源受到嚴(yán)重破壞造成環(huán)境污染釀成火災(zāi)設(shè)備損壞1996年10月25日，長(zhǎng)慶油田W24-23井，井噴著火，7分鐘后井架倒向泵房，進(jìn)而燒毀井場(chǎng)部分設(shè)備和材料。1990年10月11日，大港油田王15-33井井噴，井架倒塌報(bào)廢。2003年2月17日，灘海工程公司承鉆的中4－72井在起鉆過程中發(fā)生井噴失控，2月18日1:24左右著火，2:08井架朝大門方向倒塌。井架、絞車及大量鉆具工具報(bào)廢。造成的危害人員傷害和經(jīng)濟(jì)損失打亂正常生產(chǎn)生活秩序油氣資源受到50造成的危害人員傷害和經(jīng)濟(jì)損失打亂正常生產(chǎn)生活秩序油氣資源受到嚴(yán)重破壞造成環(huán)境污染釀成火災(zāi)設(shè)備損壞油氣井報(bào)廢1984年印度尼西亞PSJ-A探井因井噴報(bào)廢。1997年新疆瑪扎4井井噴，導(dǎo)致井眼報(bào)廢。2003年中4－72井井噴導(dǎo)致該井報(bào)廢。造成的危害人員傷害和經(jīng)濟(jì)損失打亂正常生產(chǎn)生活秩序油氣資源受到51

“12·23”特大井噴責(zé)任事故導(dǎo)致243人被高濃度的硫化氫天然氣奪去生命，4000多人受傷，6萬多人被疏散，9.3萬人受災(zāi)，造成直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)6432.31萬元的嚴(yán)重后果。損失巨大的災(zāi)難性責(zé)任事故

1985年至今，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)國(guó)內(nèi)陸地發(fā)生井噴失控事故56起，造成直接經(jīng)濟(jì)損失23561萬元，直接時(shí)間損失41854小時(shí)，死亡266人，受傷4047人?！?2·23”特大井噴責(zé)任事故導(dǎo)致243人被高濃度的52三、井噴的原因

1、井控意識(shí)不強(qiáng)，思想麻痹，違章操作。2、地層壓力掌握不準(zhǔn)，設(shè)計(jì)鉆井密度偏低。3、起鉆產(chǎn)生抽吸壓力，造成誘噴。（要求鉆開油氣層起鉆前進(jìn)行短起下鉆校對(duì)溢流的產(chǎn)生）。4、鉆井液柱高度下降。（要求每起三柱鉆桿或一柱鉆鋌向井內(nèi)灌滿一次鉆井液）。5、鉆井液密度下降。（原因：油氣侵入井內(nèi)；處理事故向井內(nèi)注原油或解卡劑；向井內(nèi)混油降低磨阻。6、對(duì)淺氣層的影響缺乏認(rèn)識(shí)，井身結(jié)構(gòu)不合理。

三、井噴的原因537、井控設(shè)備的安裝及試壓不符合（石油與天然氣鉆井井控技術(shù)規(guī)定）的要求。8、空井時(shí)間過長(zhǎng)，無人觀察井口。9、鉆遇漏失層段發(fā)生井漏未能及時(shí)處理或處理措施不當(dāng)。10、相鄰注水井不停注或未減壓。11、地質(zhì)設(shè)計(jì)未能提供準(zhǔn)確的地層孔隙壓力資料。12、發(fā)現(xiàn)溢流后處理措施不當(dāng)。比如，有的井發(fā)現(xiàn)溢流后不是及時(shí)正確地關(guān)井，而是繼續(xù)循環(huán)觀察，致使氣侵段鉆井液或氣柱迅速上移，再想關(guān)井，為時(shí)已晚。三、井噴的原因7、井控設(shè)備的安裝及試壓不符合（石油與天然氣鉆井井54四、提高井控意識(shí)，搞好井控工作

1、提高井控意識(shí)

（1）設(shè)備安裝意識(shí)。（2）設(shè)備調(diào)試與試壓意識(shí)。（3）油氣資源保護(hù)意識(shí)。（4）井控培訓(xùn)意識(shí)。（5）責(zé)任意識(shí)。2、搞好井控工作

（1）井控工作主要內(nèi)容：井控設(shè)計(jì)；井控設(shè)備；鉆開油氣層前的準(zhǔn)備工作；鉆開油氣層和井控工作；井噴失控的處理；防火、防硫化氫的安全措施；井控培訓(xùn)。3、搞好井控工作的措施

（1）各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)必須高度重視井控工作。（2）必須全面系統(tǒng)地抓好五個(gè)環(huán)節(jié)，即：思想重視；措施正確；嚴(yán)格管理；技術(shù)培訓(xùn)；裝備配套。四、提高井控意識(shí)，搞好井控工作55（3）認(rèn)真對(duì)待淺氣層鉆井、井控工作。（4）既注意高壓油氣井防噴，又要注意中低壓油氣井防噴。（5）要注意各部門密切配合，常抓不懈。（6）嚴(yán)格執(zhí)行，《石油天然氣鉆井井控技術(shù)規(guī)定》。注意：短程起鉆法操作，（起鉆前先從井內(nèi)起出5—10柱鉆桿，然后在下入井內(nèi)，開泵循環(huán)至少一個(gè)遲到時(shí)間，觀察測(cè)量返出的鉆井液，如發(fā)現(xiàn)有油氣，說明發(fā)生了抽吸溢流，應(yīng)調(diào)整鉆井液性能或降低起鉆速度。（3）認(rèn)真對(duì)待淺氣層鉆井、井控工作。56一、地層壓力可能增大的跡象

1、鉆屑的尺寸和形狀

觀察與分析井內(nèi)返出巖屑的尺寸和形狀，同樣可以判定地層壓力的變化。壓力過渡帶的頁(yè)巖巖屑外表尺寸通常要大于正常壓力地層的巖屑。過渡帶巖屑的邊緣銳利且?guī)Ю饨?，而正常壓力地層?yè)巖巖屑，通常是平的、小的而且多為圓邊。在異常高壓地層，地層欠壓實(shí)，鉆遇這類地層時(shí)，壓差將減少，大塊頁(yè)巖將開始坍塌，而坍塌的“巖屑”有著特殊的尺寸和形狀。通常這些巖屑比正常巖屑大一些，且呈長(zhǎng)條、銳利、帶棱角。第二章：溢流的檢查一、地層壓力可能增大的跡象第二章：溢流的檢查572、溫度變化

（1）正常地層的溫度隨井深的增加，平均每100m溫度遞增3℃左右。在壓力過渡帶，地層壓力隨井深而升高的速度比正常情況要高。在實(shí)際中觀察到，在壓力過渡帶和進(jìn)入異常高壓井段時(shí)，返出鉆井液溫度梯度的變化有達(dá)到18.2℃/100米的。（2）連續(xù)記錄出口管溫度有助于檢測(cè)地層壓力增加的情況。但是返出泥漿的溫度也取決于下列因素：①循環(huán)速度增加；②鉆井液固相含量變化；③鉆井參數(shù)變化；④鉆頭扭矩增加；⑤鉆井液化學(xué)性質(zhì)的改變等等。因此單是返出鉆井液溫度升高并不能完全確定地層壓力升高。應(yīng)結(jié)合其它方面的顯示，綜合分析判斷是否進(jìn)入異常壓力地層。2、溫度變化58（3）但是在某些地區(qū)返出鉆井液溫度與地層壓力的關(guān)系是極為明顯的，因此，可以用來預(yù)報(bào)異常壓力。

3、含氣量鉆井液中氣體含量的增加是異常壓力地層的明顯顯示?，F(xiàn)在有很多的井在施工中用鉆井液錄井來幫助檢測(cè)異常地層壓力。鉆井液中天然氣含量是否與地層壓力升高有關(guān)，這取決于地質(zhì)環(huán)境和鉆井技術(shù)，這是由于鉆井液中存在的天然氣有多種來源：（1）鉆遇氣層：在鉆開氣層的過程中，隨著巖石的破碎，巖石孔隙中的天然氣被釋放出來而侵入鉆井液。

（2）背景氣：連續(xù)少量地進(jìn)入井內(nèi)的天然氣被稱為原始天然氣（或背景天然氣），原始天然氣通常來自低滲透性巖層，如頁(yè)巖。但是在壓力極不平衡的情況下，某些流體可以從井壁周圍流入井內(nèi)。原始天然氣的增加表示地層壓力的增加或者表示鉆井液靜液壓力的減少。（3）但是在某些地區(qū)返出鉆井液溫度與地層壓力的59（3）接單根及起鉆導(dǎo)致的天然氣侵入：這是由于起鉆以及接單根時(shí)的抽汲作用能降低有效靜液壓力，也可使地層流體進(jìn)入井內(nèi)。假如鉆井液的靜液壓力比地層壓力高得多，侵入體積通常是小的。但是，若在鉆具運(yùn)動(dòng)前該壓差小，那么很容易引起溢流。

4、鉆井液返速變化或鉆井液性能的變化在排量不變的情況下，若有地層流體進(jìn)入井內(nèi)，必然導(dǎo)致流速增加。特別是氣體侵入井內(nèi)，隨著氣體在井內(nèi)的逐漸上升，體積也逐漸的膨脹，當(dāng)氣體接近地面時(shí)，這種膨脹達(dá)到最大，使流速突然增加。一旦鉆井液中有地層流體侵入，則從井內(nèi)返出的鉆井液中可以發(fā)現(xiàn)有油花、油味或氣泡、硫化氫味。而且鉆井液性能也會(huì)發(fā)生變化，如：油侵入鉆井液會(huì)使鉆井液密度和粘度下降，天然氣侵入鉆井液會(huì)使鉆井液密度下降，粘度增加等。

井控培訓(xùn)知識(shí)課件60

5、機(jī)械鉆速加快

鉆速的增加是最普遍的用來確定地層壓力發(fā)生改變的方法之一。正常情況下，鉆速是隨著井深的增加而下降，這種下降是由于巖石的硬度和密度增加的結(jié)果。同時(shí)也取決于鉆井液靜液壓力和地層壓力之差。鉆速的改變可以成為地層壓力增加的指示器。當(dāng)鉆到異常高壓地層時(shí)，一方面由于地層壓力增加就會(huì)使井底的過平衡減少（井底壓差減?。?，機(jī)械鉆速則加快。另一方面由于異常高壓地層欠壓實(shí)，巖石更容易破碎，因此，機(jī)械鉆速也會(huì)加快。

5、機(jī)械鉆速加快61二、溢流的發(fā)現(xiàn)及關(guān)井

1、溢流的發(fā)現(xiàn)

鉆進(jìn)過程中溢流的發(fā)現(xiàn)：

（1）鉆井液罐內(nèi)液面升高；（2）出口鉆井液流速加快；（3）鉆速突快或放空；（4）循環(huán)泵壓下降，泵速增加；（5）鉆具懸重發(fā)生變化。鉆井液嚴(yán)重氣侵時(shí)懸重增加，溢流在環(huán)空高速上返時(shí)使懸重減小。（6）鉆井液性能發(fā)生變化，水侵時(shí)密度、粘度下降；油氣侵時(shí)密度下降、粘度升高。（7）停泵后井口有外溢鉆井液現(xiàn)象。二、溢流的發(fā)現(xiàn)及關(guān)井62起下鉆時(shí)溢流的發(fā)現(xiàn)（1）起鉆時(shí)，如果灌入鉆井液體積小于起出鉆具的體積說明發(fā)生了溢流。（2）下鉆時(shí)，如果返出鉆井液體積大于下入鉆具的體積說明發(fā)生了溢流。（3）停灌泥漿、停止下發(fā)鉆具時(shí)井口有外溢鉆井液現(xiàn)象。井噴多發(fā)生在起鉆的鉆井作業(yè)中。因?yàn)樵谄疸@作業(yè)時(shí)，產(chǎn)生抽吸壓力而使井底壓力降低，起鉆過程中不及時(shí)灌滿鉆井液也會(huì)使井底壓力降低。起鉆時(shí)一般每起3柱鉆桿或1柱鉆鋌需灌滿一次鉆井液?？站畷r(shí)溢流的發(fā)現(xiàn)主要根據(jù)井口是否有外溢鉆井液現(xiàn)象，如有說明發(fā)生了溢流。如何及時(shí)發(fā)現(xiàn)溢流（1）勤觀測(cè)液面變化、鉆井液性能，堅(jiān)持坐崗觀察，干部24小時(shí)值。（2）校核dc指數(shù)，井底壓力與地層壓力平衡，起下鉆時(shí)鉆井液體積比較。（3）觀察鉆速、放空、憋跳、懸重、泵壓及鉆井液出口溫度。起下鉆時(shí)溢流的發(fā)現(xiàn)632、關(guān)井及時(shí)發(fā)現(xiàn)溢流并迅速關(guān)井的優(yōu)點(diǎn)：（1）控制住井口，使井控工作處于主動(dòng)，有利于實(shí)現(xiàn)安全壓井。（2）制止溢流繼續(xù)進(jìn)入井內(nèi)。（3）可保持井內(nèi)較多的鉆井液，減小關(guān)井和壓井時(shí)的套壓值。（4）可較準(zhǔn)確確定地層壓力和壓井鉆井液密度。關(guān)井方法：（1）硬關(guān)井：發(fā)現(xiàn)溢流后立即關(guān)防噴器的關(guān)井方法，其優(yōu)點(diǎn)關(guān)井速度快，關(guān)井時(shí)間短，溢流量小，但井口設(shè)備受沖擊力大。（2）軟關(guān)井：發(fā)現(xiàn)溢流后，首先打開放噴閥，再關(guān)防噴器，再關(guān)節(jié)流閥的關(guān)井方法。2、關(guān)井64關(guān)井程序：

1．鉆進(jìn)中發(fā)生溢流：

（1）發(fā)：發(fā)出報(bào)警信號(hào)（時(shí)間不少于20秒）。（2）停：停止鉆進(jìn)。（3）搶：搶提鉆具，停泵。（4）開：開液動(dòng)平板閥。（內(nèi)3號(hào)）（5）關(guān)：關(guān)防噴器（半封閘板）。（6）關(guān)：先關(guān)節(jié)流閥（試關(guān)井），再關(guān)節(jié)流閥上游的平板閥。（7）看：讀取套壓、立壓、測(cè)量溢流量，向值班干部及甲方監(jiān)督報(bào)告。關(guān)井程序：652．起下鉆桿中發(fā)生溢流：

（1）發(fā)：發(fā)出報(bào)警信號(hào)。（2）停：停止起下鉆桿作業(yè)。（3）搶：搶接回壓閥（或頂驅(qū)）。（4）開：打開液動(dòng)平板閥（內(nèi)3號(hào)）。（5）關(guān)：關(guān)防噴器（半封閘板）。（6）關(guān)：先關(guān)節(jié)流閥（試關(guān)井），再關(guān)節(jié)流閥上游的平板閥。（7）看：讀取套壓、接方鉆桿（頂驅(qū)鉆機(jī)除外）求立壓、測(cè)量溢流量，向值班干部及甲方監(jiān)督報(bào)告。3．起下鉆鋌中發(fā)生溢流：

（1）發(fā)：發(fā)出報(bào)警信號(hào)。（2）停：停止起下鉆鋌作業(yè)。（3）搶：搶接防噴單根及回壓閥（頂驅(qū)）。（4）開：打開液動(dòng)平板閥（內(nèi)3號(hào)）。（5）關(guān)：關(guān)防噴器。

2．起下鉆桿中發(fā)生溢流：66（6）關(guān)：先關(guān)節(jié)流閥（試關(guān)井），再關(guān)節(jié)流閥上游的平板閥。（7）看：讀取套壓、接方鉆桿（頂驅(qū)除外）求立壓、測(cè)量溢流量，向值班干部及甲方監(jiān)督報(bào)告。

4．空井時(shí)發(fā)生溢流：（1）發(fā)：發(fā)出報(bào)警信號(hào)。（2）停：停止其它作業(yè)。（3）開：打開液動(dòng)平板閥（內(nèi)3號(hào)）。（4）關(guān)：關(guān)防噴器（全封閘板）。（5）關(guān)：關(guān)節(jié)流閥（試關(guān)井），再關(guān)節(jié)流閥上游的平板閥。（6）看：讀取套壓、測(cè)量溢流量。向值班干部及甲方監(jiān)督報(bào)告。（6）關(guān)：先關(guān)節(jié)流閥（試關(guān)井），再關(guān)節(jié)流閥上游的平板閥。67一、鉆井液靜液壓力

1、定義：由靜止鉆井液自身質(zhì)量所產(chǎn)生的壓力。2、計(jì)算公式：鉆井液靜液壓力=9.8×鉆井液密度×液柱的垂直高度。從公式中可以看出，靜液壓力的大小，只和液體的密度、液柱的垂直高度有關(guān)，和截面形狀無關(guān)。二、壓力梯度

（1）定義：每增加單位垂直深度（或高度）壓力的增加值稱為壓力梯度。（2）表達(dá)式：壓力梯度=壓力÷高度=液體密度×9.8第三章：井內(nèi)壓力概念一、鉆井液靜液壓力第三章：井內(nèi)壓力概念68三、地層壓力

1、定義：指巖石孔隙中流體所具的壓力。

2、地層壓力的分類（1）正常地層壓力：指從地表到地下該地層處的靜液壓力。9.8----10.486千帕/米）（2）異常高壓：指地層壓力梯度高于正常壓力梯度時(shí)，稱為異常高壓。（3）異常低壓：指壓力梯度低于正常壓力梯度稱異常低壓。

3、地層壓力的表示方法（1）用壓力的具體數(shù)值表示。（2）用地層壓力梯度表示。（3）用等效鉆井液密度表示。（4）用壓力系數(shù)表示。即：某點(diǎn)地層壓力與該深度淡水柱的靜液壓力之比。三、地層壓力69四、地層破裂壓力

1、定義：是指地層抵抗水力壓裂的能力，換句話說：指某一深度地層發(fā)生破裂或裂縫時(shí)所能承受的壓力。

2、地層破裂壓力梯度：指每增加單位垂深度（或高度）地層破裂壓力的增加值稱為地層破裂壓力梯度。3、計(jì)算公式地層破裂壓力梯度=地層破裂壓力÷垂直深度=9.8×地層破裂壓力當(dāng)量鉆井液密度。

四、地層破裂壓力704、地層破裂壓力實(shí)驗(yàn)操作步驟鉆完水泥塞，再鉆進(jìn)（第一個(gè)沙層）3米左右，上提鉆具，用地面防噴器關(guān)井，小排量(0.8---1.32升/秒)向井內(nèi)緩慢注入鉆井液(最好用水泥車)記錄不同時(shí)間的泵入量和井口壓力，開始泵入量和壓力呈直線關(guān)系,當(dāng)偏離直線的點(diǎn)即為該地層的破裂壓力對(duì)應(yīng)的井口壓力。即套管鞋處最大允許關(guān)井套壓。4、地層破裂壓力實(shí)驗(yàn)操作步驟71五、波動(dòng)壓力

1、抽吸壓力：指鉆柱向上運(yùn)動(dòng)時(shí)井內(nèi)鉆井液向下流動(dòng)使井底壓力減小的壓力叫抽吸壓力。

2、激動(dòng)壓力：指鉆柱向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，井內(nèi)鉆井液向上流動(dòng)時(shí)，使井底壓力增加的壓力。3、波動(dòng)壓力對(duì)鉆井的危害：由于鉆井液密度、粘度、切力，過快的起下鉆速度會(huì)產(chǎn)生過大的抽吸、激動(dòng)壓力這樣會(huì)造成井噴或壓漏地層。

4、影響抽吸、激動(dòng)壓力的因素：（1）管柱的起下速度；（2）鉆井液的密度、粘度、切力；（3）環(huán)空間隙；（4）管子截流（鉆頭泥包）；（5）慣性力。五、波動(dòng)壓力72

5、減小波動(dòng)壓力的措施

（1）控制起下鉆速度，鉆開油氣層后起鉆前利用短起下鉆法檢查井底溢流。（2）起下鉆操作要平穩(wěn)，防止猛提猛剎。（3）調(diào)整好鉆井液性能，盡量降低、粘度、切力。（4）保持井眼暢通，防止鉆頭泥包。六、環(huán)空流動(dòng)阻力Pbp

1、定義：循環(huán)時(shí)鉆井液沿環(huán)空上返時(shí)，產(chǎn)生的使井底壓力增加的力，叫環(huán)空流動(dòng)阻力。2、影響環(huán)空流動(dòng)阻力的因素（1）鉆井液環(huán)空上返速度；（2）環(huán)空間隙；（3）井深和鉆井液性能（密度、粘度）。5、減小波動(dòng)壓力的措施73七、井底壓力Pb

1、定義：指地面和井內(nèi)各種壓力，作用在井底的總壓力稱為井底壓力。2、井內(nèi)主要包括的力：鉆井液靜液柱壓力；環(huán)空流動(dòng)阻力；抽吸壓力；激動(dòng)壓力；地層壓力。3、在不同鉆井作業(yè)中的井底壓力的變化。

靜止時(shí)：井底壓力=靜液壓力

循環(huán)泥漿時(shí)：井底壓力=靜液壓力+環(huán)空流阻

鉆進(jìn)時(shí)：井底壓力=靜液壓力+環(huán)空流阻+鉆屑增加