常規(guī)壓井方法

關(guān)于常規(guī)壓井方法第一頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一瑪雅預(yù)言大師一邊吃東西一邊在發(fā)表對未來的預(yù)言，旁邊的門徒在虔誠地記錄。日歷翻到2012年12月21日時，大師突然吃到好辣的東西，頭上冒汗，臉色大變：“操，是介末！日！”門徒悲傷地記了下來：2012.12.21，世界末日第二頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一節(jié)目預(yù)告壓井相關(guān)原理及要求壓井計算壓井操作過程（司鉆法和工程師法）第三頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一壓井原理壓井是以U型管原理為依據(jù)，利用地面節(jié)流閥產(chǎn)生的阻力（回壓）和井內(nèi)鉆井液柱壓力所形成的井底壓力來平衡地層壓力。在壓井過程中，始終保持井底壓力略大于地層壓力，并保持不變。以不變的壓井排量向井內(nèi)打入加重鉆井液，隨著加重鉆井液的增加，節(jié)流壓力逐漸減小，待加重鉆井液返出井口時，節(jié)流壓力降為零，井重新建立了平衡。第四頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一壓井時應(yīng)達(dá)到的要求(1)壓井時井底壓力必須略大于地層壓力，并保持井底壓力不變，使地層流體在重建平衡的過程中，不能重新進(jìn)入井內(nèi)。(2)壓井過程中，嚴(yán)格按井控要求和措施施工，不能造成井噴事故(3)壓井時，不能使井眼受壓力過大，掌握用小排量和合適的節(jié)流閥開度，要保證不壓漏地層，避免出現(xiàn)井下復(fù)雜情況或地下井噴。(4)要保護(hù)油氣層，防止損害油氣層的生產(chǎn)能力（扯淡）。第五頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一壓井時，需要確定與計算項目

1、判斷溢流類型（計算與確定）

2、錄取關(guān)井立管壓力（壓井前，不同情況下的正確確定）

3、地層壓力（計算）

4、壓井液密度（計算）

5、加重鉆井液量（鉆柱內(nèi)容積、環(huán)空容積）（計算）

6、壓井時間（鉆柱內(nèi)容積、環(huán)空容積）（計算）

7、壓井循環(huán)時的立管壓力（初始循環(huán)立管總壓力，終了循環(huán)總壓力）（計算）

8、最大允許關(guān)井套壓（計算）

9、填寫壓井施工單（計算與填寫）

10、繪制出立管、套管壓力控制進(jìn)度曲線（利用計算數(shù)據(jù)繪制）第六頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一二、壓井基本數(shù)據(jù)計算1、判斷溢流類型關(guān)井狀態(tài)下壓力平衡關(guān)系：在鉆具內(nèi)部：Pb=Pd+0.0098ρmH在環(huán)空：Pb=Pa+0.0098ρm（H-hw）+0.0098ρwhw

合并：ρw=ρm-102（Pa-

Pd）/Hw

hw＝ΔV/VaΔV為溢流量LVa為環(huán)空的容積系數(shù)Lρm—原鉆井液密度，單位：g/cm3；Pa—關(guān)井套管壓力，單位：MPa；Pd—關(guān)井立管壓力，單位：MPa；ΔV—鉆井液池鉆井液增量，單位：m3；Va—溢流所在環(huán)空截面積，單位：m3/m；hw－地層流體在環(huán)空所占高度，單位：m。第七頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一根據(jù)ρw計算公式可確定溢流種類。當(dāng)溢流密度：在0.12--0.36g/cm3之間，則為天然氣溢流。0.36--1.07g/cm3之間，則為油溢流或混合流體。

1.07--1.20g/cm3之間，則為鹽水溢流。第八頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一2、計算壓井鉆井液密度式中ρm1--壓井鉆井液密度g/cm3ρm--原鉆井液密度g/cm3

Pd--關(guān)井立管壓力MPaρe--安全附加量g/cm3H—發(fā)生溢流時的井深m；對于油井來說ρe＝0.05---0.10g/cm3對于氣井來說ρe＝0.07---0.15g/cm3Hρm1＝ρm＋102Pd＋ρe第九頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一3、計算鉆柱內(nèi)外容積及加重鉆井液量1)鉆柱內(nèi)容積V1式中：V1--鉆柱內(nèi)容積，m3；

D--鉆具內(nèi)徑，m；

L--鉆具長度，mV1=π

4（D12L1+D22L2+...+Dn2Ln）第十頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一(2)環(huán)空容積式中：V2--環(huán)空容積，m3；

Dh--井眼直徑或套管內(nèi)徑，m；

Dp--鉆具外徑，m；

L--鉆具或井段長，m。V2=π

4

[（Dh12-Dp12)L1+（Dh22-Dp22)L2+。。。+（Dhn2-Dpn2)Ln]第十一頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一4、總?cè)莘eV=V1+V2

所需加重鉆井液量一般取總?cè)莘e的1.5-2倍5、計算注入加重鉆井液的時間(1)計算注滿鉆柱內(nèi)容積所需時間式中：t1--注滿鉆柱內(nèi)容積所需時間minV1--鉆具內(nèi)容積m3Q--壓井排量L/St1=1000V160Q第十二頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一(2)注滿環(huán)形空間所需時間式中：t2--注滿環(huán)形空間所需時間minV2--環(huán)形容積m3Q--壓井排量L/St2=1000V260Q第十三頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一定壓井循環(huán)排量：為什么壓井排量一般取鉆井時排量的1/3--1/2？

Q壓井排量=（1/2~1/3）Q正常排量1）正常循環(huán)壓力加上關(guān)井立管壓力也許會超過泵的額定工作壓力；2）大排量高泵壓所需的功率，也許要超過泵的輸出功率3）大量流體流經(jīng)阻流器可以引起過高的套管壓力，如果壓井循環(huán)時，阻流器堵塞，將導(dǎo)致地層破裂。第十四頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一6、計算壓井循環(huán)時的立管總壓力(1)初始壓井循環(huán)立管總壓力PTi=Pd+Pci

式中:PTi--初始壓井循環(huán)立管總壓力MPa

Pd--關(guān)井立管壓力MPa

Pci--壓井排量循環(huán)立管總壓力MPa第十五頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一怎樣求Pci？

要求井隊在鉆進(jìn)到可能的高壓地層井段之前，每天早班選擇好壓井排量進(jìn)行循環(huán)測試，把測試的立管壓力及所用排量記到班報表上，以備查用（低泵沖實(shí)驗(yàn)）。Q壓井排量下的循環(huán)立管壓力Pci

第十六頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一如果未完成以上工作，可以這樣求PciA、緩慢開泵，同時打開節(jié)流閥及上游的平板閥，使泵排量逐漸達(dá)到壓井排量＝（1/2~1/3）Q正常排量并保持不變，調(diào)節(jié)節(jié)流閥，使套壓等于關(guān)井套壓；B、記錄此時的立管壓力就是近似的PTi則：Pci=PTi-Pd第十七頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一怎樣求Pd？錄取關(guān)井立管壓力1、關(guān)井后的井內(nèi)壓力達(dá)到平衡需要一定的時間。井眼周圍地層壓力恢復(fù)到原始地層壓力需要一定時間，它表明了時間對關(guān)井立管壓力的影響，待地層壓力恢復(fù)到原始地層壓力時，井內(nèi)壓力達(dá)到平衡，這時錄取關(guān)井立管壓力。2、圈閉壓力。圈閉壓力是指從關(guān)井立管壓力表及關(guān)井套管壓力表記錄到的超過平衡地層壓力的關(guān)井壓力值。產(chǎn)生圈閉壓力的原因：一是關(guān)井先于停泵，圈閉了一部分泵的能量；二是氣體在關(guān)井狀態(tài)下滑脫上升增加的壓力，形成圈閉壓力。氣體滑脫上升是形成圈閉壓力的主要原因。第十八頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一消除關(guān)井圈閉壓力的方法：消除圈閉壓力的方法是，通過節(jié)流管匯，從環(huán)空放出少量鉆井液，每次放出40～80L，然后關(guān)節(jié)流閥及其上游的平板閥，觀察關(guān)井立管壓力變化。如果立管壓力與套管壓力均有下降，說明存在圈閉壓力。應(yīng)再次打開節(jié)流閥及下游的平板閥放出40～80L鉆井液，然后關(guān)井。如果立管壓力仍有下降，重復(fù)上述操作，直到立管壓力停止下降為止。這時記錄的立管壓力才是真實(shí)的關(guān)井立管壓力。如果放出鉆井液后，立管壓力沒有變化，而套壓有所增加，說明沒有圈閉壓力。套壓升高是由于環(huán)空靜液壓力減小所致。注：放壓立管滯后顯示，壓力傳遞270~300米/秒，如3000米井深，節(jié)流閥動作后，套壓立即變化，需20秒才傳到立管。第十九頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一鉆柱中裝有回壓凡爾時測定關(guān)井立管壓力1、不循環(huán)法在未知壓井泵速和該泵速下的循環(huán)壓力時，采用以下方法測定關(guān)井立管壓力：⑴、緩慢啟動泵，向鉆具內(nèi)注入少量鉆井液，并觀察立壓及套壓的變化；⑵、當(dāng)套壓超過關(guān)井套壓0.5～1MPa時，停泵，說明鉆桿回壓閥被頂開，記錄這時的立管壓力及套管壓力。則：△Pa＝Pa1－Pa式中△Pa——套壓升高值，MPa；

Pa1——停泵時記錄的套壓值，MPa；

Pa——關(guān)井套壓，MPa。Pd=Pd1－△Pa

△Pa＝（0.5－1）MPa

式中Pd——關(guān)井立管壓力，MPa；

Pd1——停泵時記錄的立管壓力，MPa。第二十頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一鉆柱中裝有回壓凡爾時測定關(guān)井立管壓力2、循環(huán)法在知道壓井排量和該排量下的循環(huán)壓力時，采用：⑴、緩慢啟動泵，迅速打開節(jié)流閥及下游平板閥，通過調(diào)節(jié)節(jié)流閥使套壓等于關(guān)井套壓（不一定等，關(guān)鍵是控制開泵速度，不能太猛）；⑵、當(dāng)排量達(dá)到選定的壓井排量時，保持不變，通過調(diào)節(jié)節(jié)流閥，使套壓恰好等于關(guān)井套壓，這時記錄循環(huán)立管壓力，停泵，關(guān)節(jié)流閥及下游的平板閥。

c、計算關(guān)井立管壓力Pd＝PT－Pci（如果套壓不等于關(guān)井套壓，則還需要扣除套壓增加值）Pd————關(guān)井立管壓力，MPa；PT————測量的立管壓力，MPa；Pci————壓井排量循環(huán)時的立管壓力，MPa。Pci及壓井排量從預(yù)先記錄的資料中查出。第二十一頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一如何準(zhǔn)確讀取關(guān)井立壓？最理想的狀況：當(dāng)?shù)貙訅毫εc井底壓力達(dá)到平衡的瞬間，氣柱在井底還未上升，無圈閉壓力，無回壓閥，錄取Pd一般情況關(guān)井后10-15分鐘后讀?。ㄈQ于地層滲透性）如果存在回壓閥，則過段時間后再求取關(guān)井立壓值。第二十二頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一(2)終了循環(huán)立管總壓力PTf=ρm1ρmPciρm1—壓井鉆井液密度，單位：g/cm3；ρm—原鉆井液密度，單位：g/cm3PCi—壓力排量循環(huán)立管總壓力，單位：MPa。第二十三頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一6、計算最大允許關(guān)井套壓Pa=(Gf—Gm)×HfPa—最大允許關(guān)井套壓，單位：MPa；Gf—地層破裂壓力梯度，單位：MPa/m；Gm—原鉆井液壓力梯度，單位：MPa/m；Hf—套管鞋處漏層井深，單位：m。第二十四頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一二、壓井步驟(1)計算壓井所需數(shù)據(jù)：依據(jù)壓井基本數(shù)據(jù)和計算公式，計算壓井所需數(shù)據(jù)。(2)填寫壓井施工單：將算得的各項數(shù)據(jù)填入壓井施工單。（3）繪出立管壓力控制進(jìn)度，作為壓井施工的依據(jù)。第二十五頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一1、什么叫司鉆法壓井？司鉆法壓井是發(fā)生溢流關(guān)井后，先用原密度鉆井液循環(huán)排出溢流，再用加重鉆井液壓井的方法，用兩個循環(huán)周完成壓井。第二十六頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一司鉆法壓井第一步，用原鉆井液循環(huán)排出溢流A、緩慢開泵，迅速打開節(jié)流閥及上游的平板閥，調(diào)節(jié)節(jié)流閥使套管壓力保持關(guān)井套管壓力不變，一直保持到達(dá)到壓井排量。B、排量逐漸達(dá)到選定的壓井排量，并保持不變，再調(diào)節(jié)節(jié)流閥使立管壓力等于初始循環(huán)立管總壓力PTi；并在整個循環(huán)周保持不變。C、溢流排完，停泵關(guān)井，則應(yīng)Pd=Pa，在排溢流過程中，應(yīng)配制加重鉆井液，準(zhǔn)備壓井。第二十七頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一第二步，用加重鉆井液壓井，重建井內(nèi)壓力平衡A、緩慢開泵，迅速打開節(jié)流閥及下游的平板閥，調(diào)節(jié)節(jié)流閥，保持關(guān)井套壓不變。B、排量逐漸達(dá)到壓井排量并保持不變，在加重鉆井液從井口到鉆頭這段時間內(nèi)，調(diào)節(jié)節(jié)流閥，控制套壓等于關(guān)井套壓不變(Pa=Pd)，立管總壓力由PTi逐漸下降到終了循環(huán)立管總壓力PTf。第二十八頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一C、加重鉆井液出鉆頭返至環(huán)空，調(diào)節(jié)節(jié)流閥，控制立管壓力等于終了循環(huán)立管總壓力PTf，并保持不變，直到加重鉆井液返出地面，停泵關(guān)節(jié)流閥及下游平板閥，此時若Pd=0，Pa=0，則壓井成功。重鉆井液替換原鉆井液－第二循環(huán)周1、排量從0達(dá)到壓井排量－調(diào)節(jié)節(jié)流閥－保持關(guān)井套壓不變；2、在壓井排量下－調(diào)節(jié)節(jié)流閥－保持關(guān)井套壓不變，PTi自動下降到PTf3、保持PTf不變－－調(diào)節(jié)節(jié)流閥－加重鉆井液返出地面－－Pd=Pa＝0第二十九頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一3、司鉆法壓井例題：某井為一探井，鉆至井深3200m發(fā)生溢流，關(guān)井后測得數(shù)據(jù)如下：測量井深3200m，垂直井深3200m，鉆頭直徑Dh=215.9mm，鉆桿直徑Dp=127mm，內(nèi)徑D=108.6mm，技術(shù)套管外徑244.5mm，內(nèi)徑244mm，下深2400m，本井無鉆鋌，原鉆井液密度ρm=1.25g/cm3，溢流前用排量10L/s循環(huán)時，Pci=3.8MPa，鉆井泵3NB—1000泵，缸套直徑φ170mm，允許泵壓16.8MPa，套管鞋處地層破裂壓力梯度Gf=0.0169MPa/m。溢流關(guān)井10min井內(nèi)壓力趨于平衡測得：關(guān)井立壓Pd=5MPa；關(guān)井套壓Pa=6.5MPa；鉆井液增量△V=2.5m3已知條件實(shí)測數(shù)據(jù)第三十頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一解（1）計算壓井所需數(shù)據(jù)1）確定溢流類型，選取安全附加量本井發(fā)生的是氣體溢流。取ρe=0.10g/cm3Va=π4（Dh2-dp2)L=0.785*(2.1592-1.272)*10=23.93LHw=ΔVVa=250023.93=104.47m102（Pa–Pd）Hwρ

w=ρm-102×（6.5–5）104.47

=1.25

-=0.21g/cm3第三十一頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一2)計算壓井鉆井液密度3)、計算鉆柱內(nèi)容積、環(huán)空容積及加重鉆井液量V2=0.785[(2.242-1.272)*24000+(2.1592-1.272)*8000]=83288L=83.288m3V=V1+V2=29.626+83.288=112.914m3按1.5V加重鉆井液，應(yīng)把169.371m3鉆井液加重到1.51g/cm3準(zhǔn)備壓井。Hρm1＝ρm＋102Pd＋ρe3200＝1.25＋102*5＋0.10=1.51g/cm3V1=0.785*1.0862*32000=29626L=29.626m3第三十二頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一4)、計算注入加重鉆井液的時間A、計算注滿鉆柱內(nèi)容積所需時間B、注滿環(huán)形空間所需時間t1=1000V160Q=1000*29.62660*10=49.4mint2=1000V260Q=1000*83.28860*10=138.8min第三十三頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一5)、計算壓井時的立管總壓力Pti=Pd+Pci=5+3.8=8.8MPa6)、計算最大允許關(guān)井套壓[Pa]=(Gf-Gm)Hf=(0.0169-0.0098*1.25)*2400=11.16MPaPTf=ρm1ρmPci=1.511.25*3.8=4.59MPa第三十四頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一預(yù)先記錄數(shù)據(jù)井號：日期：填寫人：井深：3200m垂直井深：3200m套管盡寸/重量/鋼級：φ244.5mm/0。634KN/m/P--100層位：井眼盡寸：215.9mm套管抗內(nèi)壓強(qiáng)度的80%：47.95MPa鉆桿尺寸：127mm地層破裂壓力：0.0169MPa/m鉆桿容積系數(shù)：9.25L/S井口裝置額定工作壓力：34MPa環(huán)空容積系數(shù)：23.93L/S原鉆井液密度：1.25g/cm3一號泵二號泵壓井排量Q循環(huán)壓力Pci壓井排量Q循環(huán)壓力Pci10L/s3.8MPa10L/s3.8MPa溢流后記錄數(shù)據(jù)井深：3200m垂直井深：3200m層位：溢流量：△V：2.5m3關(guān)井立管壓力：Pd：5MPa關(guān)井套管壓力：Pa：6.5MPa壓井參數(shù)計算安全附加當(dāng)量鉆井液密度：0.10g/cm3壓井鉆井液密度增量△ρ：0壓井鉆井液密度ρm1：1.51g/cm3壓井排量Q：10L/s初始循環(huán)立管總壓力PTi：8.8MPa終了循環(huán)立管總壓力PTf：4.59MPa鉆桿循環(huán)時間t1：49.4min環(huán)空循環(huán)時間t2：138.8min第三十五頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一（3）繪出立管壓力控制進(jìn)度表壓井鉆井液從地面到鉆頭立管循環(huán)總壓力變化壓井方法司鉆法循環(huán)時間138.8停泵關(guān)井9.8819.7629.6439.5249.4138.8立管壓力8.857.9587.1166.2745.4324.594.594987658.8PTMPa8.88.87.9585.4324.597.1166.2744.59第三十六頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一第三十七頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一模擬壓井過程井下情況紅線處是控制節(jié)流閥維持不變壓力第三十八頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一（4）壓井施工第一步，用原鉆井液循環(huán)排出溢流1）緩慢開泵，迅速打開節(jié)流閥及上游的平板閥，調(diào)節(jié)節(jié)流閥使套管壓力保持關(guān)井套壓6.5MPa不變；2）泵排量逐漸達(dá)到壓井排量10L/s，保持不變，此時立管壓力非常接近8.8MPa；3）繼續(xù)保持壓井排量10L/s不變，調(diào)節(jié)節(jié)流閥，使立管壓力始終保持8.8MPa不變，直到把溢流排完；4）泵入鉆井液138.8min，溢流全部排完，停泵、關(guān)節(jié)流閥及下游的平板閥，則Pa=Pd=5MPa；第三十九頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一第二步：將169m3鉆井液加重到1.51g/cm3后，向井內(nèi)打入加重鉆井液，排出原鉆井液，重建井內(nèi)壓力平衡1）緩慢開泵，迅速打開節(jié)流閥及上游的平板閥，調(diào)節(jié)節(jié)流閥使套管壓力保持5MPa不