小井眼的井控方法動態(tài)壓井法

小井眼的井控方法動態(tài)壓井法由于井眼變小，尤其是環(huán)空體積大大縮?。ù蠹s是常規(guī)井的十分之一），在小井眼鉆井過程中井控具有其特殊性。其原因主要有兩個：第一，小井眼環(huán)空體積太小，對井底溢流的監(jiān)測比常規(guī)井敏感；第二，常規(guī)的壓力損失計算模式和傳統(tǒng)的壓井方法不一定適應(yīng)。為分析和解決小井眼井控問題，選用如圖5-12所示的常規(guī)井和小井眼井進行兩個系統(tǒng)間的比較。1.1小井眼鉆井過程中井控的特殊性分析1.1.1環(huán)空體積小的影響環(huán)空體積小是小井眼井與常規(guī)井之間最顯著的差異。從井控觀點來考慮，當發(fā)生溢流時，地層侵入井中流體的高度對井控形勢的嚴峻性是非常重要的。侵入的流體柱越高，井控問題則越嚴重。[實例]考察一下如圖5-12所示的2438．4m深的常規(guī)井和小井眼井中溢流為0.318m3氣體的后果。在常規(guī)井中，0.318m3的氣體將占據(jù)12.21m高的環(huán)空，使井底靜液壓力降低為0.103MPa，但在小井眼中，則占據(jù)了111.3m高的環(huán)空，使井底的靜液壓力降低約0.827MPa。圖5-12常規(guī)井和小井眼井井身剖面圖1-φ141.50mm井眼；2-φ339.73mm套管；3-φ311.15mm井眼；4-φ241.48mm套管；5-φ215.90mm井眼；6-φ141.30mm鉆桿；7-φ215.90mm井眼；8-φ177.80mm套管；9-φ152.40mm井眼；10-φ127mm套管；11-φ111.13mm井眼；12-φ93.98mm鉆桿；由于從井底循環(huán)到井口過程中氣體要膨脹，為保證鉆井液對井底的壓力不變，就必須要增加井口的套管壓力。小井眼井上高出的套管壓力（1.965MPa）是由于井中多出了274m高的氣柱。各井上作用的套管鞋壓力是457.2m處靜壓力與井口套管壓力之和。在常規(guī)井中，套管鞋壓力接近7.79MPa或1.737g/cm3當量鉆井液密度，而在小井眼中，套管鞋處壓力約為9.756MPa或2.168g/cm3當量鉆井液密度。如圖5-13。1.1.2系統(tǒng)壓力損失的影響掌握系統(tǒng)壓力損失是小井眼井控的關(guān)鍵，有關(guān)測試數(shù)據(jù)表明，小井眼中的壓力損失分布與正常井是相反的。在正常井中，大約90％的泵壓損失在鉆柱內(nèi)及鉆頭處。而在小井眼中，泵壓的90％損失在環(huán)空。傳統(tǒng)的環(huán)空壓力損失計算方法對小井眼也是不適用的，而且鉆柱在井內(nèi)的偏心度對小井眼環(huán)空壓力損失也有很大影響。圖5-13常規(guī)井和小井眼氣柱上升比較1-氣柱頂=457.20m；2-氣柱底=503m；3-氣柱底=911.4m；4-φ208.28mm井眼；5-φ111.03mm井眼；6-1.018g/cm3的泥漿；7-0.275g/cm3的氣體小井眼中的環(huán)空壓力損失在鉆井及井控過程中有正反兩方面的影響：一方面，大的環(huán)空壓力損失可用來實施動態(tài)壓井技術(shù)達到井控目的；另一方面，對某些弱地層或低壓層可能造成井漏。在實際鉆井過程中，這個大的環(huán)空壓力損失是不可避免的。在井控問題上，我們應(yīng)盡量利用這個大的環(huán)空壓力損失。1.2小井眼的井控方法——動態(tài)壓井法1.2.1動態(tài)壓井法的概念在循環(huán)過程中用環(huán)空摩阻損失控制地層壓力的壓井方法叫動態(tài)壓井法。而傳統(tǒng)的壓井法是用地面阻流閥來對地層施加一定壓力達到平衡地層的目的。小井眼最關(guān)鍵的井控問題是及早發(fā)現(xiàn)溢流，即在少量溢流時就能發(fā)現(xiàn)，以保證正常壓井，在壓井過程中不致使套管鞋處于危險壓力狀態(tài)。1.2.2溢流檢測方法傳統(tǒng)的溢流檢測方法是觀察并測量鉆井液池體積的變化，這種方法的靈敏度取決于計量設(shè)備及儀器的精確度。在正常井的鉆井過程中，一般來說地面鉆井液多出2.4m3左右的量并不算異常，但這2.4m3的多余量在小井眼里問題就嚴重了。在小井眼鉆井過程中要求能發(fā)現(xiàn)小于0.16m3的溢流量，這樣靠測量地面鉆井液體積變化，靈敏度是遠遠不夠的。要解決這個問題，可以在泵的吸入口或立管及井的出口安裝電磁流量計，在鉆井過程中，經(jīng)常觀察流量變化，最好能把入井流量、出井流量及地面鉆井液體積隨時間變化作出曲線圖。從圖中曲線的變化就可以及時發(fā)現(xiàn)溢流。用流量計測流量的變化來發(fā)現(xiàn)溢流比測量地面鉆井液體積變化效果要好得多，流量計不僅精確，而且反映速度快。從儀表讀數(shù)不一定能明顯地立即反映出井下溢流，但把讀數(shù)實時地作出曲線圖，從曲線的變化就可立即發(fā)現(xiàn)井涌。圖5-14所示的是將流入及流出鉆井液的計量讀數(shù)與鉆井液池鉆井液體積測量結(jié)果一起作在一張圖上進行對比。從圖中可看出，采用鉆井液池鉆井液體積測量方法比采用流量計顯示溢流量滯后一段時間。正常鉆井一般不這樣用流量計，而小井眼鉆井液過流斷面小，流量低，適合用電磁圖5-14計量鉆井液流入流出量監(jiān)測溢流曲線圖流量計。1.2.3動態(tài)壓井法的基本原理圖5-15在小井徑井中用動態(tài)法和司鉆法壓井時套管鞋處的壓力比較壓井法與傳統(tǒng)的壓井法（司鉆法、等待加重法）相比有它的優(yōu)越性。動態(tài)壓井法壓井速度快，在壓井過程中套管鞋處壓力小，而且壓井操作簡便。在一般情況下，在發(fā)現(xiàn)溢流以后，只要把排量增加到一定值就可以控制溢流，在加大排量時要考慮地面管匯、泵、裸眼段破裂莊力及預(yù)測的地層壓力等限制條件。若在低轉(zhuǎn)速或低泵速情況下發(fā)生溢流，只要把轉(zhuǎn)速或泵速恢復(fù)到正常值就有可能控制住溢流，若起下鉆過程中發(fā)生溢流，要視具體情況而定。圖5-15顯示出了用動態(tài)壓井法及司鉆法壓井時套管鞋處的壓力差別。用動態(tài)法壓井時，并非套管鞋在任意井深都承受較高的壓力，而是套管鞋位置越深，壓井時套管鞋處的壓力變化越小。實施動態(tài)壓井時，首先應(yīng)加大排量以增加對地層的平衡力，使溢流減少到最低限度，其次是上提鉆柱，打開阻流管線，關(guān)防噴器。動態(tài)壓井法與傳統(tǒng)的壓井法相比，套管鞋處壓力最小，壓井過程中，井眼中任何深度對地層的平衡力等于這一深度的靜液柱壓力加上這一深度到井口的環(huán)空壓力損失。而傳統(tǒng)的壓井法是用地面阻流閥來對地層施加一定壓力達到平衡地層的目的。某一深度對地層平衡力等于這一深度的靜液柱壓力加上地面阻流閥的壓力，若鉆井液密度一定，某一深度到地面的環(huán)空壓力損失一般小于阻流閥壓力，那么這一深度的動態(tài)壓井法壓力就小于傳統(tǒng)壓井法壓力，這樣在壓井過程中就減少了地層破裂的機會。在鉆井設(shè)計時，井控方法的選擇要根據(jù)預(yù)測的地層壓力及各深度所能達到的環(huán)空壓力損失，所能達到的環(huán)空壓力損失取決于井徑、鉆柱尺寸、深度、鉆井液性能及泵的性能，這些參數(shù)除井徑外其它都是可以控制的，而井徑可由鉆頭尺寸及井壁沖刷情況來確定。在鉆井過程中要確定實際的環(huán)空壓力損失，要定期進行實際環(huán)空壓力損失試驗，就象傳統(tǒng)壓井法要求每次接班開始要進行低泵速循環(huán)損失試驗一樣。當鉆頭接近井底時，緩慢開泵使排量從零逐漸增到最大，