溢流的原因預防及顯示

關于溢流的原因預防及顯示第1頁，共32頁，2023年，2月20日，星期五1、掌握溢流產(chǎn)生的原因2、掌握各種工況下溢流的顯示3、了解及時處理溢流的優(yōu)點和未及時處理的后果教學目標

第2頁，共32頁，2023年，2月20日，星期五一、溢流產(chǎn)生的原因分析及預防

二、溢流的檢測

教學內(nèi)容及要點

第3頁，共32頁，2023年，2月20日，星期五1、掌握溢流產(chǎn)生的原因

2、掌握各種工況下溢流的顯示

難點

1、掌握各種工況下溢流的顯示重點重點難點第4頁，共32頁，2023年，2月20日，星期五第三部分：溢流的原因、預防與

顯示第5頁，共32頁，2023年，2月20日，星期五一、溢流原因分析及預防

發(fā)生溢流時，地層流體大量進入井眼，為了保證井眼的安全，必須立即停止正常作業(yè)，采取關井的辦法來控制地層流體的流動。在正常鉆進或起下鉆作業(yè)中，地層流體向井眼內(nèi)流動必須具備下面兩個條件：（1）井底壓力小于地層流體壓力；（2）地層具有允許流體流動的條件。第6頁，共32頁，2023年，2月20日，星期五一、溢流原因分析及預防

溢流的根本原因----井底壓力小于地層壓力

當井底壓力比地層流體壓力小時，就存在著負壓差值，這種負壓差值在遇到高孔隙度、高滲透率或裂縫連通性好的地層，就可能發(fā)生溢流。其中最主要的原因是：（1）起鉆時井內(nèi)未灌滿鉆井液；（2）井眼漏失；（3）鉆井液密度低；（4）抽汲；（5）地層壓力異常。第7頁，共32頁，2023年，2月20日，星期五一、溢流原因分析及預防

起鉆前應檢查井底壓力能否平衡地層壓力，判斷是否會發(fā)生抽汲溢流。檢查方法如下：(一）短程起下鉆法短程起下鉆有兩種基本作法：（1）一般情況下試起10柱～15柱鉆具，再下入井底循環(huán)一周以上，觀察并測量返出的鉆井液，若鉆井液無油氣侵，或根據(jù)油氣上竄時間判斷，若滿足起鉆要求，則可正式起鉆；否則，應循環(huán)排除油氣侵，并適當提高鉆井液密度，以達到起鉆過程中不發(fā)生溢流的目的；（2）特殊情況時（需長時間停止循環(huán)或井下復雜時），將鉆具起至套管鞋內(nèi)或安全井段，停泵檢查一個起下鉆周期或需停泵工作時間，若井口無外溢，則再下入井底循環(huán)一周以上，正常后起鉆。第8頁，共32頁，2023年，2月20日，星期五一、溢流原因分析及預防

起鉆前應檢查井底壓力能否平衡地層壓力，判斷是否會發(fā)生抽汲溢流。檢查方法如下：（二）核對灌入井內(nèi)的鉆井液量在整個起鉆過程中，均要堅持座崗觀察核對鉆井液灌入量與起出鉆具體積之間的關系。如果灌入井內(nèi)的鉆井液小于起出鉆具的排替量時，則說明由于抽汲發(fā)生了溢流。這時應立即關井檢查，排除溢流。第9頁，共32頁，2023年，2月20日，星期五二、溢流顯示

有溢流必定有溢流的顯示，在鉆井現(xiàn)場可觀察到一些由井下反映到地面的信號，識別這些信號對及時發(fā)現(xiàn)溢流十分重要。有些顯示并不能確切證明是溢流，但它卻可警告可能發(fā)生了溢流?，F(xiàn)根據(jù)一些現(xiàn)象信號對監(jiān)測溢流的重要性和可靠性，分為告警信號（間接顯示）和告急信號（直接顯示）兩類。第10頁，共32頁，2023年，2月20日，星期五二、溢流顯示1、告警信號（間接顯示）1）鉆速突然加快或放空當鉆遇高壓地層或過渡帶時，地層孔隙度增大，井底壓差減小，鉆速會突然加快。鉆遇裂縫發(fā)育底層或溶洞時，往往會發(fā)生蹩跳鉆或放空現(xiàn)象。但地層巖性變化時鉆速也會突然加快，所以，鉆速突然加快或放空只是一種告警信號（間接顯示），是可能發(fā)生溢流的征兆，并不能肯定一定會發(fā)生溢流。一般情況下，鉆時比正常鉆時快1/3時，即為鉆速突快。鉆遇到鉆速突快地層，進尺不能超過1m，錄井人員應及時通知司鉆停鉆觀察，如放空到底后，停鉆上提鉆柱，檢測是否發(fā)生溢流。第11頁，共32頁，2023年，2月20日，星期五二、溢流顯示2）泵壓下降，泵速增加井內(nèi)發(fā)生溢流后，若侵入流體密度小于鉆井液密度，鉆柱內(nèi)液柱壓力就會大于環(huán)空液柱壓力，而產(chǎn)生了一個壓差，由于壓差的作用方向與流動阻力的方向相反，這就使鉆柱內(nèi)的鉆井液會自動流向環(huán)形空間，故泵壓下降。鉆井泵故障，鉆具刺漏也會使泵壓下降，泵速增加，所以也只是一種告警信號（間接顯示）。3）鉆具懸重發(fā)生變化地層流體進入井內(nèi)，使環(huán)空鉆井液平均密度變化，鉆具所受浮力也變化，從而引起懸重變化。但指重表故障、斷鉆具時，懸重也會發(fā)生變化。所以也只是一種告警信號（間接顯示）。第12頁，共32頁，2023年，2月20日，星期五二、溢流顯示4）鉆井液性能發(fā)生變化油或氣侵入井內(nèi)，會使鉆井液密度下降，粘度升高；地層水侵入井內(nèi)，會使鉆井液密度和粘度都下降。鉆井液中還有油花、氣泡、油味或硫化氫味等。但這些變化只能說明地層流體侵入鉆井液中，對壓力平衡關系影響不大。所以也只是一種告警信號（間接顯示）。5）氣測烴類含量升高或氯根含量增高在鉆井過程中，氣測烴類含量升高，說明有油氣進入井內(nèi)，如氯根含量增高，可能是地層水進入井筒。但這些變化只能說明地層流體侵入鉆井液中，對壓力平衡關系影響不大。所以也只是一種告警信號（間接顯示）。第13頁，共32頁，2023年，2月20日，星期五二、溢流顯示

6）dc指數(shù)減小正常情況下，隨著井深的增加，dc指數(shù)越來越大。如果dc指數(shù)減小，預示著地層壓力正在增加或靜液壓力正在減少，處于量變過程。所以也只是一種告警信號（間接顯示）。7）巖屑尺寸加大(巖屑快大無規(guī)則）隨著壓差減少，大塊頁巖將開始坍塌，這些坍塌造成的巖屑比正常巖屑大一些，多呈長條狀，帶棱角。但也預示著地層壓力正在增加或靜液壓力正在減少，處于量變過程，何況有時鉆井液性能變壞等因素也會引起坍塌。所以也只是一種告警信號（間接顯示）。第14頁，共32頁，2023年，2月20日，星期五二、溢流顯示

2、告急信號（直接顯示）1）出口管線內(nèi)鉆井液流速增加，返出量增加在排量不變的情況下，地層流體進入井內(nèi)后，鉆井液返出量增多，出口管的鉆井液流速加快，若為天然氣溢流，天然氣隨鉆井液上返并不斷膨脹，鉆井液出口管流速也越來越大。2）停泵后井口鉆井液外溢在負壓差的作用下，井內(nèi)鉆井液將自動外溢。第15頁，共32頁，2023年，2月20日，星期五二、溢流顯示3）鉆井液罐液面上升在鉆井過程中，由于地層流體侵入井內(nèi)，變成了鉆井液循環(huán)系統(tǒng)的一部分，當整個循環(huán)系統(tǒng)的容積不變時，鉆井液池內(nèi)的鉆井液體積就會增加，使鉆井液池液面升高。鉆井液氣侵后，鉆井液池液面升高速度逐漸加快。當天然氣接近地面時，鉆井液池液面有較明顯的升高。井噴會很快來臨，我們應該在鉆井液池液面緩慢升高時，就應該判斷出溢流的存在。循環(huán)池液面會逐漸升高。這是發(fā)現(xiàn)溢流的一個可靠信號。對于不同地層，地層流體進入井內(nèi)的情況有所不同，循環(huán)池液面升高的速度也不同。第16頁，共32頁，2023年，2月20日，星期五二、溢流顯示4）起鉆時灌入的鉆井液量小于起出鉆具體積起鉆時，井內(nèi)鉆井液液面會隨起出鉆具而相應的下降。如果經(jīng)計量發(fā)現(xiàn)應灌入量減小，說明地層流體也進入井筒，填補了部分起出鉆具的空間，當進入井內(nèi)的流體使全井液柱壓力小于地層壓力時就會出現(xiàn)溢流。5）下鉆時返出的鉆井液體積大于下入鉆具的體積進入井內(nèi)的氣體，在井眼深部時體積增加較小，或受鉆井液性能等因素的影響，滑脫上升速度較慢，因此起鉆時可能并未注意到它的影響。下鉆時，氣體有可能逐漸上升到井眼上部，其體積膨脹得越來越快，導致下鉆時返出的鉆井液體積大于下入鉆具的體積第17頁，共32頁，2023年，2月20日，星期五二、溢流顯示

對溢流顯示的監(jiān)測應貫穿在井的整個施工過程中。切記，判斷溢流一個最明顯的信號是：停泵的情況下井口鉆井液自動外溢。在實際作業(yè)中，對于溢流的各種顯示，我們不能局限于上述所介紹的內(nèi)容，我們還要根據(jù)現(xiàn)場具體的、實際的情況觀察其它方面的顯示，以便及早、及時發(fā)現(xiàn)溢流。如起鉆上提鉆具時，井筒液面不下降、鉆井液隨鉆具上行而外溢，起鉆灌鉆井液前井筒液面始終不下降、起鉆作業(yè)中鉆具水眼未睹塞但始終噴鉆井液，鉆桿內(nèi)液面下降很快或始終看不到液面，下鉆時下放鉆具停止后，出口管仍有鉆井液外溢，或下鉆過程中井口不返鉆井液，快速鉆進大段井段后，循環(huán)罐液面不下降、空井狀態(tài)下未灌鉆井液前，井口液面始終不下降等現(xiàn)象。第18頁，共32頁，2023年，2月20日，星期五三、溢流的及早發(fā)現(xiàn)與處理

盡可能早地發(fā)現(xiàn)溢流顯示，并迅速實現(xiàn)控制井口，是做好井控工作的關鍵環(huán)節(jié)。1、及早發(fā)現(xiàn)溢流的重要性a）及時發(fā)現(xiàn)溢流并迅速控制井口是防止井噴的關鍵b）及早發(fā)現(xiàn)溢流可減少關井和壓井作業(yè)的復雜情況溢流發(fā)現(xiàn)的越早，關井時進入井筒的地層流體越少，關井套壓和壓井最高套壓就越低，越不易在關井和壓井過程中發(fā)生復雜情況，有利于關井及壓井安全，使二次井控處于主動。進入井筒的地層流體越少，對鉆井液性能破壞越小，井壁越不易失穩(wěn)，壓井作業(yè)越簡單。所以及早發(fā)現(xiàn)溢流，直接關系到排除溢流、恢復和重建井內(nèi)壓力平衡時能否處于主動。c）防止有毒氣體的釋放d）防止造成更大的污染第19頁，共32頁，2023年，2月20日，星期五三、溢流的及早發(fā)現(xiàn)與處理及時發(fā)現(xiàn)溢流及時正確關井的優(yōu)點：（1）保持井內(nèi)有足夠高的液柱.（2）能最大限度防止井噴事故的發(fā)生.（3）溢流量小，關井套壓低，有利壓井作業(yè)。

(4)關井越早，地層流體進入井筒越少，所求關井立壓值較準確，確定的壓井液密度合理，壓井成功率越高。

(5)能最大限度的防止井噴事故的復雜化。第20頁，共32頁，2023年，2月20日，星期五2、及早發(fā)現(xiàn)溢流的基本措施1）嚴格執(zhí)行坐崗制度2）做好地層壓力監(jiān)測工作，特別是在探井的鉆井過程中3）做好起下鉆作業(yè)時的溢流監(jiān)測工作4）鉆進過程中要密切觀察參數(shù)的變化第21頁，共32頁，2023年，2月20日，星期五互動交流

通過交流互動，了解學員對以上教學內(nèi)容的掌握程度，對普遍問題、重點難點問題需加以強化，進行“再次教學”。第22頁，共32頁，2023年，2月20日，星期五小結1、溢流的根本原因----井底壓力小于地層壓力2、主要的原因是：（1）起鉆時井內(nèi)未灌滿鉆井液；（2）井眼漏失；（3）鉆井液密度低；（4）抽汲；（5）地層壓力異常。3、溢流的間接顯示與直接顯示告警信號（間接顯示）（1）鉆速突然加快或放空（2）泵壓下降，泵速增加（3）鉆具懸重發(fā)生變化（4）鉆井液性能發(fā)生變化（5）氣測烴類含量升高或氯根含量增高（6）dc指數(shù)減?。?）巖屑尺寸加大（快大無規(guī)則）第23頁，共32頁，2023年，2月20日，星期五小結

告急信號（直接顯示）（1）出口管線內(nèi)鉆井液流速增加（2）停泵后井口鉆井液外溢（3）鉆井液罐液面上升（4）起鉆時灌入的鉆井液量小于起出鉆具體積（5）下鉆時返出的鉆井液體積大于下入鉆具的體積4、及時發(fā)現(xiàn)溢流及時正確關井的優(yōu)點：（1）保持井內(nèi)有足夠高的液柱.（2）能最大限度防止井噴事故的發(fā)生.（3）溢流量小，關井套壓低，有利壓井作業(yè)。

(4)關井越早，地層流體進入井筒越少，所求壓力較準確，確定的壓井液密度合理，壓井成功率越高。第24頁，共32頁，2023年，2月20日，星期五練習題一、單項選擇題（每題4個選項，只有1個是正確的，將正確的選項號填入括號內(nèi)）1、鉆井中造成溢流的根本原因是（）。A、井底壓力大于地層壓力 B、井底壓力小于地層壓力C、井底壓力等于地層壓力 D、井底壓力小于地層破裂壓力2、起鉆時，從井內(nèi)每起出（）柱鉆鋌必須向井內(nèi)灌一次鉆井液。A、1 B、2 C、3 D、43、起鉆時發(fā)生溢流的顯示是：灌入井內(nèi)的鉆井液量（）從井內(nèi)起出鉆具的體積。A、大于 B、小于 C、等于 D、不確定4、發(fā)生溢流后要求及時關井的目的是（）。A、防止井塌 B、防止卡鉆 C、防止井漏 D、保持井內(nèi)有盡可能多的液柱壓力第25頁，共32頁，2023年，2月20日，星期五練習題一、單項選擇題（每題4個選項，只有1個是正確的，將正確的選項號填入括號內(nèi)）5、發(fā)生溢流后正確的做法是（）。A、迅速關井 B、循環(huán)觀察 C、及時請示 D、等待命令6、發(fā)生溢流硬關井時，容易產(chǎn)生（）現(xiàn)象。A、坍塌 B、卡鉆 C、憋泵 D、水擊7、下尾管時發(fā)生溢流，通常的處理方法與（）時發(fā)生溢流一樣。A、起下鉆桿 B、起下鉆鋌 C、空井 D、鉆進8、地層所能承受的關井壓力，取決于地層破裂壓力梯度、井深以及（）。A、井眼尺寸 B、井內(nèi)液柱壓力 C、地層滲透率 D、地層流體種類9、根據(jù)套管抗內(nèi)壓強度確定關井套壓時需要考慮一定的安全系數(shù)，即一般要求關井套壓不能超過套管抗內(nèi)壓強度的（）。A、80% B、85% C、90% D、95%第26頁，共32頁，2023年，2月20日，星期五練習題一、單項選擇題（每題4個選項，只有1個是正確的，將正確的選項號填入括號內(nèi)）10、檢查或消除圈閉壓力的方法是，通過節(jié)流管匯，從環(huán)空放出（）升鉆井液來實現(xiàn)的。A、1～2 B、5～10 C、10～20 D、40～8011、發(fā)生溢流關井后，一般情況下，要等（）分鐘才能讀取穩(wěn)定的立管壓力值。A、1～2 B、3～5 C、10～15 D、60～9012、關井程序中，如未安裝司鉆控制臺，由（）通過遠程控制臺關防噴器。A、司鉆 B、副司鉆 C、井架工 D、場地工第27頁，共32頁，2023年，2月20日，星期五練習題二、多項選擇題（每題4個選項，將正確的選項號填入括號內(nèi)）1、井涌的主要原因有（）。A、