油氣井壓力控制

本章重點：

（1）井眼與地層間的壓力平衡關(guān)系；（2）欠平衡壓力鉆井的使用范圍及常用設(shè)備；（3）地層流體的侵入的征兆及檢測方法；（4）氣侵的特點及H2S氣體的防護(hù)措施；（5）不同情況下的關(guān)井程序；（6）壓井方法及壓井計算。難點：（1）氣侵時圈閉壓力的釋放方法；（2）壓井計算及特殊情況下的壓井方法。

第六章油氣井壓力控制1概述油氣井壓力控制

——在鉆井過程中對地層壓力進(jìn)行控制。井控的技術(shù)內(nèi)容：

地層壓力的預(yù)測和監(jiān)測；鉆井液密度的控制；合理井身結(jié)構(gòu)的設(shè)計；防噴器裝置的配套；溢流后的正確處理。井控的基本要求：

有效地控制地層壓力，防止井噴；防止井漏、井塌或縮徑等復(fù)雜情況；有效地保護(hù)油氣層。

2井控的分類一級井控：利用鉆井液密度，建立井內(nèi)壓力平衡。二級井控：發(fā)生溢流后，利用井口防噴器憋回壓后壓井，恢復(fù)井內(nèi)壓力平衡。三級井控：井噴后的處理與壓力控制。34第一節(jié)井眼—地層系統(tǒng)的壓力平衡一、井眼內(nèi)的各種壓力1.地層孔隙壓力2.地層破裂壓力3.鉆井液靜液柱壓力4.環(huán)空循環(huán)壓降5.井內(nèi)波動壓力抽吸壓力：激動壓力：56.環(huán)空內(nèi)巖屑重力在井底引起的附加壓力7.井底有效壓力：

正常鉆進(jìn)時：

pb=ph+pa

+pr

起鉆時：pb=ph+pr

-psb

下鉆時：pb=ph+pr

+psg

最大井底壓力：pbmax=ph+pa+psg+pr

最小井底壓力：pbmin=ph+pr

-psb6二、安全鉆井的壓力平衡條件：

PP

PbPfpbpp，地層流體侵入井眼；pb=pp，平衡壓力鉆井；pbpf，壓裂地層，發(fā)生井漏；pppbpf過平衡壓力鉆井；pbpp,地層流體有控制地進(jìn)入井眼，欠平衡壓力鉆井7三、平衡壓力鉆井

1.概念

在有效地控制地層壓力和維持井壁穩(wěn)定的前提下，盡可能降低鉆井液密度，使鉆井液液柱壓力剛好平衡或略大于地層壓力，達(dá)到解放鉆速和保護(hù)油氣層的目的。這種鉆井方法稱為平衡壓力鉆井。

2.井眼—地層系統(tǒng)壓力基本關(guān)系p—安全附加壓力；

—安全附加密度；

83.平衡壓力鉆井的優(yōu)點提高鉆速保護(hù)油氣層能實現(xiàn)安全鉆井4.平衡壓力鉆井的技術(shù)關(guān)鍵精確掌握地層壓力設(shè)計合理的鉆井液密度和井身結(jié)構(gòu)9四、欠平衡壓力鉆井

1.概念

在井底有效壓力低于地層壓力的條件下進(jìn)行鉆井作業(yè)。在井下，允許地層流體進(jìn)入井內(nèi)；在井口，利用專門的井控裝置對循環(huán)出井的流體進(jìn)行控制和處理。這樣可及時發(fā)現(xiàn)和有效保護(hù)油氣層，同時可顯著提高鉆進(jìn)速度。2.技術(shù)關(guān)鍵(1)地層孔隙壓力和坍塌壓力的準(zhǔn)確預(yù)測(2)鉆井液類型選擇和密度等性能的控制(3)井口壓力的控制及循環(huán)出井的流體的處理(4)起下鉆過程的欠平衡(5)井底有效壓力的計算與監(jiān)測(6)井壁穩(wěn)定(7)完井10

3.欠平衡適用的底層范圍：低壓低滲透油氣藏嚴(yán)重水敏性底層的鉆進(jìn)漏失性底層，如裂縫性地層114.欠平衡壓力鉆井方式：(1)空氣鉆井采用空氣作為循環(huán)介質(zhì)；基本工序：用大功率壓風(fēng)機(jī)將壓縮空氣經(jīng)鉆柱打入井內(nèi)，從鉆頭噴嘴噴出。高速氣流沖洗井底并攜巖返至井口。井口配置旋轉(zhuǎn)控制頭（旋轉(zhuǎn)防噴器），用以封閉環(huán)形空間，攜帶巖屑的氣流從旋轉(zhuǎn)制頭下面的放管線排出。12(2)霧化鉆井主要特點：在空氣中滲入水或輕質(zhì)鉆井液，自鉆頭噴嘴噴出后形成霧狀流體，沖洗井底和攜帶巖屑；主要優(yōu)點：不易著火和爆炸；有少量底層水進(jìn)入井眼也能有效攜帶巖屑。(3)泡沫鉆井主要特點：采用穩(wěn)定泡沫作為循壞介質(zhì)進(jìn)行鉆井。穩(wěn)定泡沫由氣體（氮氣或CO2）、液體和表面活性劑配制。主要優(yōu)點：密度低，年度和切力高，攜巖能力強(qiáng)。13(4)充氣鉆井主要特點：在鉆井液中摻入氣體，從而降低鉆井液密度。充氣鉆井液密度可控制在0.45-1.20克/立方厘米范圍內(nèi)；主要優(yōu)點：密度可調(diào)范圍大；能消除空氣鉆井可能引起的井下爆炸；較一次性的泡沫鉆井經(jīng)濟(jì)；可用于易出水底層。(5)邊噴邊鉆主要特點：采用低密度鉆井液，控制井底有效壓力低于底層孔隙壓力。主要優(yōu)點：適用于底層壓力較高的油氣藏。1415一、溢流的概念

油、氣、水侵

油、氣、水侵入鉆井液，使其性能變壞的過程。

2.溢流

當(dāng)井底壓力小于地層壓力時，地層流體侵入井內(nèi)，使井口返出的鉆井液量大于泵入量，停泵后鉆井液從井口自動外溢的現(xiàn)象3.井涌

溢流的進(jìn)一步發(fā)展，在循環(huán)或者停泵后，鉆井液涌出井口的現(xiàn)象。4.井噴

地層流體失去控制地噴出地面。

第二節(jié)溢流的侵入及其檢測

16二、地層流體侵入井內(nèi)的原因

1、地層壓力掌握不準(zhǔn)，使設(shè)計的鉆井液密度偏低；2、地層流體（油、氣、水）侵入，使鉆井液密度降低；3、起鉆未按規(guī)定灌泥漿，或井漏使井內(nèi)液面降低；4、起鉆速度過快，引起抽吸壓力過大，地層流體侵入井內(nèi)；5、停止循環(huán)時，環(huán)空循環(huán)壓降消失，使井底壓力減小。

統(tǒng)計表明，近70%的井涌或井噴發(fā)生在起鉆（或起完鉆）過程中。17三、氣侵的特點1、氣侵的途徑與方式

(1)巖石孔隙中的氣體隨鉆碎的巖屑進(jìn)入井內(nèi)鉆井液；(2)氣層中的氣體由于濃度差通過泥餅向井內(nèi)擴(kuò)散；(3)當(dāng)井底壓力小于地層壓力時，氣層中的氣體大量流入或滲入井內(nèi)。2、氣侵的特點及危害

(1)侵入井內(nèi)的氣體由井底向井口運移時，體積逐漸膨脹，越接近地面，膨脹越快。因此，在地面看起來氣侵很嚴(yán)重的鉆井液，在井底只有少量氣體侵入。(2)一般情況下，氣體侵入鉆井液后呈分散狀態(tài)，井底泥漿液柱壓力的降低是非常有限的。只要及時有效地除氣，就可有效避免井噴。18（3）當(dāng)井底氣體形成氣柱時，隨著氣柱的上升（滑脫上升或循環(huán)上升），在井口未關(guān)閉的情況下，環(huán)境壓力降低，體積膨脹變大，替代的鉆井液量越來越多，使井底壓力大大降低，更多的氣體將以更快的速度侵入井內(nèi)，最終導(dǎo)致井噴。

19

(4)在井口關(guān)閉的情況下，氣體在滑脫上升的過程中保持體積不變，因此其壓力亦保持不變，此情況下，井口和井底的壓力都會逐漸增加。當(dāng)氣體到達(dá)井口時，井口承受的壓力為地層壓力，井底的壓力為2倍于地層壓力。此情況下可能壓漏地層，發(fā)生井下井噴。因此，在井內(nèi)的氣體上升過程中，應(yīng)逐漸有控制地進(jìn)行放壓，使套壓小于允許套壓。20

H2S屬劇毒氣體，對人體有很強(qiáng)的損害和設(shè)備有較強(qiáng)的腐蝕性。在含H2S地層進(jìn)行施工作業(yè)時，為了確保人身和設(shè)備安全，井控要求具有一定的特殊性。3、H2S氣體的危害(1)H2S的物理化學(xué)性質(zhì)

硫化氫是一種無色、劇毒、強(qiáng)酸性氣體。低濃度的硫化氫氣體有臭蛋味。其相對密度為1.176。硫化氫燃點250℃，燃燒時呈藍(lán)色火焰，產(chǎn)生有毒的二氧化硫。硫化氫與空氣混合，濃度達(dá)4.3%～46%時就形成一種爆炸混合物。

硫化氫的毒性較一氧化碳大五至六倍，幾乎與氰化物同樣劇毒。是一種致命的氣體。正常條件下，H2S對人的安全臨界濃度是14PPm（國外標(biāo)準(zhǔn)10PPm）。21H2S濃度ppm

危害程度0.13—4.6可嗅到臭雞蛋味，一般對人體不產(chǎn)生危害4.6—10

剛接觸有刺熱感，但會迅速消失

10—20為安全臨界濃度值，在此濃度露天下人可以連續(xù)待8個小時，否則要戴防毒面具。國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)20，國外1050允許人直接接觸10分鐘100接觸3—10分鐘，就會感到咽喉發(fā)癢、咳嗽、接著損傷嗅覺神經(jīng)、眼睛，有輕微頭痛，惡心，脈搏加快。四小時以上可能死亡。

200立即破壞嗅覺系統(tǒng)、眼睛、咽喉有灼熱感、時間長了，眼、喉將被灼傷，若不立即離開，將導(dǎo)致死亡。

500

失去理智和平衡知覺，呼吸困難，2—15分鐘內(nèi)出現(xiàn)呼吸停止，如果搶救不及時，將導(dǎo)致死亡。700很快失去知覺，停止呼吸。若不立即搶救，馬上死亡。1000立即失去知覺，造成死亡或造成永久性腦損傷，智力殘損——植物人。

2000吸上一口，立即死亡，無法搶救。人在不同H2S濃度下受到危害的程度對照表22(2)H2S氣體的分布

就地下而言，H2S氣體多存在于碳酸鹽巖中，特別是與碳酸巖伴生的硫酸巖沉積環(huán)境中大量、普遍的存在著H2S氣體。

世界上含H2S氣體最高的地區(qū)是美國的南德克薩斯氣田,H2S含量高達(dá)98%。沙特阿拉伯的油氣田大多含有高濃度的硫化氫（10～200ppm）。我國油田H2S氣體含量分布如下：

華北油田冀中坳陷趙蘭莊氣田下第三系孔店組碳酸巖氣藏H2S含量跨度在10—90%。四川油田川東臥龍河氣田三迭系嘉陵江灰?guī)r氣藏H2S含量9.6～10%。新疆塔里木的輪古油田H2S含量300～400ppm。以上地區(qū)皆屬于中、高含H2S氣體地區(qū)。克拉瑪依油田在南緣的卡10井、西4井、東灣1井、安4井等都出現(xiàn)過H2S氣體。在紅山嘴、八區(qū)、稠油區(qū)等區(qū)塊的油田開發(fā)過程中也出現(xiàn)過H2S氣體。234、注意事項：

(1)起鉆初期一定要控制起鉆速度；(2)起鉆時注意及時灌漿；(3)盡可能防止長時間空井；(4)在含氣量比較大的地區(qū)或氣田要有高度的警惕性，下鉆時，可采用分段循環(huán)的方法排除侵入井內(nèi)的氣體。(5)發(fā)生井漏時要預(yù)防井噴；(6)發(fā)現(xiàn)井涌后應(yīng)及時關(guān)井，切不可采用循環(huán)觀察的方法來確定井內(nèi)的情況。(7)在發(fā)生井涌時，不要開著井口搶下鉆，或者企圖把鉆頭提到套管鞋內(nèi)。以免造成井噴。

24四、地層流體侵入的檢測

1、地層流體侵入的征兆（1）鉆速（鉆時）加快、蹩跳鉆、鉆進(jìn)放空；（2）泥漿池液面升高；（3）鉆井液返出量多于泵排量；（4）鉆井液性能發(fā)生變化；

密度降低；粘度上升或下降；氣泡、氯根離子、氣測烴類含量增加；油花增多，油味、天然氣味、硫化氫味增濃；溫度升高；泥漿電導(dǎo)率增大或減小。

25（5）泵壓上升或下降，懸重減小或增大；

鉆遇高壓層時，井底壓力突然升高，導(dǎo)致懸重減小，泵壓升高；地層流體侵入鉆井液后，鉆井液密度降低，浮力減小，懸重增大，泵壓減小。

（6）起鉆時灌不進(jìn)泥漿或泥漿灌入量少于正常值；（7）停止循環(huán)后，井口仍有泥漿外溢。

262、地層流體侵入井眼的檢測方法

（1）泥漿池液面檢測利用泥漿池液面?zhèn)鞲衅鳌?/p>

（2）鉆井液返出流量檢測利用泥漿出入口流量計。

超聲波池體積傳感器

流量傳感器

擋板型出口流量傳感器

超聲波流量計27(3）聲波檢測

聲波在水中的傳播速度為1500m/s，在空氣中的傳播速度為340m/s，在氣液兩相流中的傳播速度可以低于每秒幾十米。

（4）利用綜合錄井儀實時監(jiān)測（5）泵壓上升或下降，懸重減小或增大；

鉆遇高壓層時，井底壓力突然升高，導(dǎo)致懸重減小，泵壓升高；地層流體侵入鉆井液后，鉆井液密度降低，浮力減小，懸重增大，泵壓減小。（6）起鉆時灌不進(jìn)泥漿或泥漿灌入量少于正常值；（7）停止循環(huán)后，井口仍有泥漿外溢。

28第三節(jié)溢流的控制----關(guān)井與壓井

控制溢流主要包括兩個步驟：

阻止地層流體繼續(xù)侵入井內(nèi)——關(guān)井；用具有合適密度的鉆井液將受污染的鉆井液循環(huán)出井眼，重新建立地層與井眼系統(tǒng)的壓力平衡——壓井29一、井控裝置簡介30井口防噴器組合31323334二、關(guān)井

利用井口防噴器將井口關(guān)閉，井口防噴器產(chǎn)生的回壓與環(huán)空泥漿液柱壓力之和平衡地層壓力，阻止地層流體的繼續(xù)侵入(一)關(guān)井方式及選擇1.硬關(guān)井

發(fā)生溢流后，在節(jié)流閥關(guān)閉的情況下關(guān)閉防噴器。

優(yōu)點：關(guān)井程序簡單，時間短，地層流體侵入量少。

缺點：產(chǎn)生“水擊”，使井口裝置、套管和地層所承受的壓力急劇增加，可能超過井口裝置的額定壓力、套管抗內(nèi)壓強(qiáng)度和地層破裂壓力。適用于井涌速度不高，井口裝置承載能力高的情況。352.軟關(guān)井

發(fā)生溢流后，先打開節(jié)流閥，然后關(guān)閉防噴器，再關(guān)閉節(jié)流閥

優(yōu)點：可避免“水擊”現(xiàn)象。

缺點：關(guān)井程序較復(fù)雜，時間長，地層流體侵入量較大。適用于井涌速度高，井口裝置承壓能力較低，裸眼井段有薄弱地層情況。363.半軟關(guān)井

發(fā)現(xiàn)井涌后，先適當(dāng)打開節(jié)流閥，再關(guān)防噴器?；蜻呴_節(jié)流閥邊關(guān)防噴器。

特點：適用于井涌速度較高、井口裝置承壓能力較低、裸眼井段有薄弱地層的情況。

關(guān)井方式的選擇：在溢流速度不高或者井口裝置成壓能力較高的情況下，可使用“硬關(guān)井”，否則，應(yīng)選擇“軟關(guān)井”或“半軟關(guān)井”。推薦采用“半軟關(guān)井”。

37(二)關(guān)井程序(關(guān)井步驟）

1.鉆進(jìn)時發(fā)生井涌

（1）立即停止鉆進(jìn)，發(fā)出報警信號，停轉(zhuǎn)盤、上提方鉆桿到鉆桿接頭露出轉(zhuǎn)盤面；（2）停泵；（3）適當(dāng)打開節(jié)流閥；（4）關(guān)防噴器—先關(guān)環(huán)型、再關(guān)閘板；（5）關(guān)節(jié)流閥，試關(guān)井，注意套壓不能超過極限套壓；（6）及時向隊長和技術(shù)人員報告；（7）認(rèn)真記錄關(guān)井立壓、關(guān)井套壓和泥漿池增量。

382.起下鉆桿時發(fā)生井涌

（1）發(fā)出報警信號并立即停止起下鉆作業(yè)；（2）搶接回壓閥（或投鉆具止回閥）；（3）適當(dāng)打開節(jié)流閥；（4）關(guān)防噴器—先關(guān)環(huán)型、再關(guān)閘板；（5）關(guān)節(jié)流閥，試關(guān)井，注意套壓不能超過極限套壓；（6）及時向隊長和技術(shù)人員報告；（7）認(rèn)真記錄關(guān)井立壓、關(guān)井套壓和泥漿池增量。

393.起下鉆鋌時發(fā)生井涌

（1）發(fā)出報警信號，搶接回壓閥（或投鉆具止回閥）；，（2）搶接鉆桿；（3）適當(dāng)打開節(jié)流閥；（4）關(guān)防噴器—先關(guān)環(huán)型、再關(guān)閘板；（5）關(guān)節(jié)流閥，試關(guān)井，注意套壓不能超過極限套壓；（6）及時向隊長和技術(shù)人員報告；（7）認(rèn)真記錄關(guān)井立壓、關(guān)井套壓和泥漿池增量。

404.空井時發(fā)生井涌

（1）發(fā)出報警信號；（2）適當(dāng)打開節(jié)流閥；（3）關(guān)防噴器—先關(guān)環(huán)型、再關(guān)閘板；（4）關(guān)節(jié)流閥，試關(guān)井，注意套壓不能超過極限套壓；（5）打開環(huán)型防噴器；（6）及時向隊長和技術(shù)人員報告；（7）認(rèn)真記錄關(guān)井立壓、關(guān)井套壓和泥漿池增量。

41關(guān)井中應(yīng)注意的幾個問題

1、關(guān)防噴器時要先關(guān)環(huán)型防噴器，再關(guān)閘板防噴器；

2、關(guān)節(jié)流閥時，速度不要太快，注意套壓不要超過允許值；

3、關(guān)閘板防噴器時，應(yīng)使鉆具處于懸吊狀態(tài)，不能坐在轉(zhuǎn)盤上，以防止鉆具不居中而封不??；

4、如確實需要向井內(nèi)下入鉆具，不能在泥漿外溢的情況下敞著井口搶下鉆，而應(yīng)采用上下兩個閘板防噴器強(qiáng)行下鉆；

5、當(dāng)關(guān)井套壓大于允許關(guān)井套壓時，則不能把節(jié)流閥全關(guān)死，應(yīng)在保持盡可能高的套壓下進(jìn)行節(jié)流循環(huán)。

42(三）地層滲透率大小的判斷

精確判斷地層滲透率的大小較為困難，但可根據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗進(jìn)行粗略判斷。

關(guān)井后十幾分鐘，立壓、套壓恢復(fù)曲線出現(xiàn)平穩(wěn)段，可認(rèn)為是高滲地層；關(guān)井后40分鐘以內(nèi)，立壓、套壓恢復(fù)曲線出現(xiàn)平穩(wěn)段，可認(rèn)為是中滲地層；關(guān)井后80分鐘后，立壓、套壓恢復(fù)曲線尚未出現(xiàn)平穩(wěn)段，可認(rèn)為是低滲地層；

一般情況下，高壓高滲地層，井控難度最大，危險性高；高壓中滲和中壓高滲地層，井控有一定的難度和危險性；中低壓、中低滲地層，井控相對較容易。

43

氣侵關(guān)井后的立壓與套壓隨時間的變化曲線44(四)“圈閉壓力”的釋放

油水侵時：在關(guān)井后，立壓和套壓達(dá)到一定值后趨于穩(wěn)定。

氣侵時：在關(guān)井后，氣體在滑脫上升過程中，侵入的氣體不能自由膨脹，會帶壓上升。因此，即便是立壓或套壓與鉆井液柱壓力之和達(dá)到了可平衡地層壓力的值以后，立壓和套壓還可能隨時間不斷升高。有可能壓漏地層或超過設(shè)備的承壓能力

這種在立壓或套壓記錄上超過平衡地層壓力值以后，壓力繼續(xù)升高的增量，稱為圈閉壓力。

為了防止套壓超過極限套壓，較為準(zhǔn)確的確定地層壓力，對圈閉壓力可進(jìn)行釋放。45釋放方法：

適當(dāng)開啟節(jié)流閥，釋放40～80升鉆井液后，關(guān)閉節(jié)流閥并觀察立管壓力變化。若立管壓力無變化或略有增高，表明無圈閉壓力。此時記錄的立管壓力即是關(guān)井立管壓力。若立管壓力下降，則繼續(xù)釋放鉆井液，直到立管壓力不再下降。此時圈閉壓力已釋放掉，所讀取的立管壓力就是真實的關(guān)井立管壓力。在放壓過程中，立壓的變化滯后與節(jié)流閥的動作，因此，釋放泥漿后應(yīng)等待一定時間。（如3000m的井，壓力傳遞路程為6000m，大約需要20-30秒時間。

上述方法在實際操作過程中比較復(fù)雜，應(yīng)根據(jù)具體情況具體分析。461.關(guān)井時的壓力平衡關(guān)系（靜態(tài)關(guān)系）

三、壓井鉆井液密度計算“U”形管原理式中：——鉆柱內(nèi)井液柱壓力——地層壓力——關(guān)井套壓——環(huán)空內(nèi)靜液柱壓力——關(guān)井立管壓力，Pa

Pst

472.地層孔隙壓力的計算方法注意：不能用Pa來計算地層壓力，因為環(huán)空中鉆井液已經(jīng)受地層流體污染，其污染后的密度難以確定根據(jù)U型管的原理，可以理解關(guān)井套壓比關(guān)井立壓要高483.壓井所需鉆井液密度的確定建立新的平衡后，井眼內(nèi)應(yīng)滿足以下條件：安全附加值和P的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn):油井：=1.5-3.5MPa，P=0.005-0.1g/cm3;氣井：=3.0-5.0MPa，P=0.07-0.15g/cm3.49循環(huán)阻力式中：——循環(huán)時的立管壓力；——總循環(huán)壓耗；——鉆柱內(nèi)循環(huán)壓耗；——環(huán)空內(nèi)循環(huán)壓耗；——循環(huán)時的套壓；4.循環(huán)時的壓力平衡關(guān)系（動態(tài)關(guān)系）

50四、關(guān)井立管壓力的確定

1、鉆柱中未裝鉆具回壓凡爾時

對于具有良好滲透性的地層，關(guān)井10～15分鐘后地層和井眼之間可以建立起平衡；對于致密性地層建立起平衡所需的時間較長。

關(guān)井等待立管壓力趨于穩(wěn)定后

（或圈閉壓力釋放后），即可分別從“立壓表”和“套壓表”上分別讀取關(guān)井立管壓立值Psp

和關(guān)井套壓值Pa。關(guān)井時立壓、套壓的變化規(guī)律關(guān)井時間壓力套壓立壓10~15min512、鉆柱內(nèi)裝有回壓凡爾時關(guān)井立管壓力的確定

非循環(huán)狀態(tài)下鉆柱內(nèi)與井底不連通，立壓表無顯示。(1)不循環(huán)法：

關(guān)井后等待套壓相對穩(wěn)定，記錄下套壓pa；不開節(jié)流閥，小排量緩慢啟動泵，直到套壓開始升高為pa′時停泵，并記錄下此時立壓pst′；計算關(guān)井立壓：pst

=pst′-（pa′-pa）

此方法適用于不知道泵速及相應(yīng)循環(huán)壓耗的情況。52(2)循環(huán)法：

關(guān)井后等待套壓相對穩(wěn)定，記錄下套壓pa；啟動泵，以壓井泵速泵入鉆井液，同時調(diào)節(jié)節(jié)流閥保持套壓不變，記錄此時立管壓力pst′；停泵，關(guān)閉節(jié)流閥；計算關(guān)井立管壓力：pst=pst′-Δpci

此方法適用于已知壓井泵速和相應(yīng)循環(huán)壓耗Δpci的情況。533、關(guān)井套壓允許值：

(1)井口裝置的額定工作壓力；(2)套管抗內(nèi)壓強(qiáng)度的80%；(3)套壓與環(huán)空內(nèi)的液柱壓力之和不能超過地層的最小破裂壓力。54四、壓井理論與方法(一)壓井的概念與原則1.壓井目的：

恢復(fù)井眼與地層之間的壓力平衡，使井內(nèi)泥漿液柱壓力不低于地層孔隙壓力。2.壓井的基本工藝過程：

將配制好的具有一定密度的鉆井液，采用合適的泵速和泵壓注入井內(nèi)，替換出井內(nèi)被污染的泥漿。551、在整個壓井過程中，通過調(diào)節(jié)節(jié)流閥的開啟度始終保持井底壓力稍大于地層壓力。----井底常壓法。2、壓井過程中套壓不能超過以下壓力：(1)井口裝置的額定工作壓力；(2)套管抗內(nèi)壓強(qiáng)度的80%；(3)套壓與環(huán)空內(nèi)的液柱壓力之和不能超過地層的最小破裂壓力。壓井過程中應(yīng)遵循的基本原則：

56（二）壓井基本數(shù)據(jù)計算

1、壓井鉆井液密度

2、壓井泵速確定采用低泵速壓井。Qk=（1/3～1/2）Q

Qk----壓井排量，L/s；Q----鉆進(jìn)時的正常排量，L/s。

采用低泵速的主要目的是便于壓井過程中節(jié)流閥和立壓的控制573、壓井立管壓力的計算

為保證壓井過程中井底壓力不變，隨著重泥漿的不斷入井，立管壓力應(yīng)逐漸降低。

（1）壓井過程中井底壓力的平衡關(guān)系

循環(huán)時的立管總壓力：pT=pst+pl

Pl—循環(huán)總壓耗，MPa；

Pld—鉆柱內(nèi)和鉆頭水眼循環(huán)壓耗，MPa；

Pla—環(huán)空循環(huán)壓耗，MPa。

58由壓力平衡關(guān)系可以看出：

只要在壓井過程中保持等式左側(cè)的值不變就能保持井底壓力不變。式中唯一可調(diào)節(jié)和控制的參數(shù)就是循環(huán)時的立管總壓力pT

。由于壓井時井眼內(nèi)的鉆井液密度由d

變?yōu)閗，因此，循環(huán)立管壓力從初始循環(huán)立管壓力pTi逐漸變化為壓井結(jié)束時的終了循環(huán)立管壓力pTf

。59（2）初始循環(huán)立管壓力pTi的確定

pTi=pst+pli

pli----初始循環(huán)壓耗，MPa。

pli

的確定方法：

(1)早期實測法：在即將鉆達(dá)高壓層時，要求井隊每天上班一開始用選定的壓井排量試循環(huán)，記錄循環(huán)壓力，以此作為壓井循環(huán)壓耗。

(2)循環(huán)測量法：緩慢開啟節(jié)流閥并啟動泵，控制套壓保持關(guān)井套壓不變；調(diào)整泵速使排量達(dá)到壓井排量，保持套壓等于關(guān)井套壓；讀取此時的立管壓力作為初始循環(huán)立管壓力。

60當(dāng)加重后的鉆井液循環(huán)到井底時，鉆柱內(nèi)的鉆井液柱壓力已能平衡地層壓力，此時關(guān)井立管壓力ps應(yīng)為0，系統(tǒng)循環(huán)壓耗也由于泥漿密度的變化由初始循環(huán)壓耗pli變?yōu)榻K了循環(huán)壓耗plf。由于在同一水力系統(tǒng)中循環(huán)壓耗近似正比與循環(huán)介質(zhì)的密度，所以有：（3）終了循環(huán)立管壓力pTf的確定61壓井鉆井液從地面到達(dá)鉆頭的時間：

Vd----單位長度鉆柱的容積，L/m。壓井鉆井液充滿環(huán)空所需的時間：

（4）壓井作業(yè)時間

Va----單位長度環(huán)空的容積，L/m。62（三）常規(guī)壓井方法

常規(guī)壓井方法適用于鉆頭在井底或接近井底，能正常關(guān)井和循環(huán)，能通過控制立管壓力保持井底壓力略大于地層壓力的情況。二次循環(huán)壓井法（司鉆法）

發(fā)現(xiàn)溢流關(guān)井后，先用原鉆井液循環(huán)一周排除井內(nèi)受污染鉆井液。然后用配制好的重鉆井液進(jìn)行第二次循環(huán)，建立地層----井眼系統(tǒng)的壓力平衡。

一次循環(huán)壓井法（工程師法，等待加重法）

關(guān)井等侯配制壓井重鉆井液，然后開啟節(jié)流閥并開泵注入壓井液；在一個循環(huán)周內(nèi)用重泥漿將原來鉆井液替出，恢復(fù)地層----井眼系統(tǒng)的壓力平衡。631、二次循環(huán)壓井方法（司鉆法）施工工序：

(1)第一循環(huán)周（排除井內(nèi)受污染鉆井液）

緩慢開泵注入原鉆井液，調(diào)節(jié)節(jié)流閥使套壓等于關(guān)井套壓調(diào)整泵速達(dá)到壓井排量，調(diào)節(jié)節(jié)流閥使立管壓力等于初始循環(huán)立管壓力pTi；保持立管壓力等于pTi不變，直到替換出井內(nèi)全部鉆井液；停泵，并關(guān)閉節(jié)流閥，此時套壓等于關(guān)井立管壓力值。64(2)第二循環(huán)周（用重泥漿將原來鉆井液替出）

緩慢開泵，調(diào)節(jié)節(jié)流閥保持套壓等于第一循環(huán)周后的關(guān)井套壓；調(diào)節(jié)泵速使排量等于壓井排量，此時的立管壓力接近初始循環(huán)立管壓力pTi；調(diào)節(jié)節(jié)流閥，使立管壓力在重鉆井液由井口到達(dá)鉆頭的td時間內(nèi)由初始循環(huán)立管壓力pTi

降到終了循環(huán)立管壓力pTf；

在重鉆井液從井底返至地面的時間ta

內(nèi)，調(diào)節(jié)節(jié)流閥，保持立管壓力始終等于pTf不變。當(dāng)壓井液返至井口時，套壓降為零，壓井結(jié)束。656667鹽水侵氣侵68施工工序：(1)緩慢開泵，調(diào)節(jié)節(jié)流閥保持套壓等于關(guān)井套壓；(2)調(diào)節(jié)泵速使排量達(dá)到壓井排量并保持排量不變，此時立管壓力等于初始循環(huán)立管壓力pTi；(3)泵入壓井液，調(diào)節(jié)節(jié)流閥使立管壓力在td時間內(nèi)由初始循環(huán)立管壓力pTi降到終了循環(huán)立管壓力pTf；(4)在壓井液從井底返至地面的時間ta內(nèi)，調(diào)節(jié)節(jié)流閥，保持立管壓力始終等于pTf不變。當(dāng)壓井液返至井口時，套壓降為零，壓井結(jié)束。2、一次循環(huán)壓井方法（工程師法）697071一次循環(huán)壓井方法立壓和套壓變化規(guī)律723、邊循環(huán)邊加重法

壓井程序：

1）發(fā)生溢流關(guān)井取得有關(guān)數(shù)據(jù)后，立即緩慢啟動泵，調(diào)節(jié)節(jié)流閥使套壓等于關(guān)井套壓。保持套壓不變，調(diào)整泵速達(dá)到壓井排量，此時立管壓力等于或接近初始循環(huán)立管壓力。2）

邊循環(huán)邊加重鉆井液，逐步將鉆井液密度由提高到。密度每提高一次（0.01g/cm3），當(dāng)其到達(dá)鉆頭時，則循環(huán)立管壓力降低：

3）當(dāng)鉆井液密度提高到，并到達(dá)鉆頭后時，立管壓力應(yīng)降低到，此后保持立管壓力不變，直到密度為的壓井液到達(dá)井口，壓井結(jié)束。73邊循環(huán)邊加重法立壓變化規(guī)律74三種壓井方法的比較與選擇：

(1)關(guān)井等候壓井的時間：司鉆法、邊循環(huán)邊加重法工程師法(2)壓井作業(yè)時間：司鉆法邊循環(huán)邊加重法工程師法(3)套壓峰值：司鉆法邊循環(huán)邊加重法工程師法(4)作業(yè)難度：邊循環(huán)邊加重法司鉆法、工程師法工程師法適用于井口裝置承壓及地層破裂壓力較低的情況；邊循環(huán)邊加重法適用于已儲備了一定的壓井液，且井下有易卡鉆地層的情況；司鉆法適用于井下易卡鉆的情況。

75（四）幾種特殊情況下的壓井方法1、鉆頭不在井底情況下的壓井

當(dāng)鉆頭不在井底時，關(guān)井后地層壓力的大小及壓井所應(yīng)采用的泥漿密度不容易準(zhǔn)確確定。視鉆具在井內(nèi)的長度的大小，所采用的壓井方法也有一定區(qū)別。（1）強(qiáng)行下鉆到井底循環(huán)壓井法

在井口關(guān)閉的情況下，強(qiáng)行下鉆到井底。在強(qiáng)行下鉆過程中，應(yīng)釋放掉與下入的鉆具體積相同大小的鉆井液，并且，當(dāng)為氣侵時，還要考慮氣體的滑脫上升過程中的膨脹。強(qiáng)行下鉆時通過四通上下的兩個防噴器組合進(jìn)行。

一般此方法使用于關(guān)井立壓和關(guān)井套壓較低的情況。