高溫高壓鉆井技術

第十一章高溫高壓鉆井技術高溫高壓井定義：預計或實測井底溫度大于150°C和井底壓力大于68.9兆帕（10000磅／英寸2）或地層孔隙壓力梯度大于1.80克／厘米3的井，稱為高溫高壓井。當今世界油氣鉆井作業(yè)，由于勘探領域的擴大和向深層發(fā)展，鉆高溫高壓井成為鉆井作業(yè)中最突出的技術難題之一。特別是在海上鉆井，高溫高壓所帶來的安全問題更加重要，其風險更大，困難更多，并且要求作業(yè)務必萬無一失。實踐證明，我國海上油氣田同陸地油氣田一樣，不僅普遍存在著異常高壓和高溫高壓的問題，而且同樣具有分布范圍廣、變化范圍大的特點。迄今在海上發(fā)現(xiàn)的高溫高壓氣井，其溫度和壓力絕對值都非常高，壓力梯度最高可達到或超過理論推算的上覆地層壓力梯度（即2.31克/厘米3當量鉆井液密度）；地溫梯度達到4C/100米以上。異常高壓不僅廣泛分布在不同區(qū)域和不同地區(qū)，而且廣泛分布在不同地層。從淺層到深層，從新生界到古生界都普遍存在著大小不等的異常高壓。盡管地下地質情況是復雜的，但是研究并掌握區(qū)域性地溫分布和地層壓力分布情況，弄清楚本地區(qū)產(chǎn)生異常高壓和高溫高壓的成因，客觀地正確認識并評價異常高壓和高溫高壓存在的層位及大小，采取與之相適應的措施，對于安全鉆井來說是至關重要的。在實際鉆井作業(yè)中，很可能出現(xiàn)一些特殊情況。例如某井在鉆井設計時沒有定義為高溫高壓井，而實際孔隙壓力和井溫增加比預料更快，在鉆達總井深之前已符合上述高溫高壓條件，需適用全部高溫高壓特殊要求。因此，該井應重新定義為高溫高壓井，并采用高溫高壓鉆井方式進行鉆井。本章主要以高溫高壓的典型條件，即異常高溫高壓天然氣深探井和浮式鉆井平臺作為研究對象。其所增加的高溫高壓特殊要求，僅僅是對常規(guī)鉆井作業(yè)要求的一個補充。對于其它如異常高壓井、高溫井，或用自升式鉆井平臺從事的高溫高壓氣井作業(yè)，可以參考高溫高壓天然氣深探井的共同性指導原則，不再單獨重復敘述。第一節(jié)高溫高壓鉆井特點高溫高壓鉆井最顯著的特點是以高溫高壓為標志。高溫給鉆井作業(yè)的最大影響是對鉆井液性能和井下及井口設備、工具、儀器的密封件、軟管等所造成的嚴重損害；高壓則會給鉆井作業(yè)在高強度設備、器材、工具、儀器儀表的配套和高密度鉆井液的選用、配制及其維護方面帶來更高的要求；在同一裸眼井段中同時存在梯度差值較大的高低壓層的處理以及對井身結構選擇的特殊需要，固井、取心、電測及測試作業(yè)難度增加等，都會帶來一系列的問題。一．高溫高壓鉆井有別于常規(guī)鉆井作業(yè)的主要特點1．對鉆井平臺提出更高的整體要求。2．必須使用適合高溫高壓的熱穩(wěn)定性能好的高密度優(yōu)質鉆井液。3．選擇合理的井身結構設計。4．堅持平衡鉆井，搞好壓力監(jiān)測及管理。5．地層壓力變化幅度大，容易引發(fā)地層壓力敏感問題。6．必須重視和處理好鉆井作業(yè)中地層流體侵入井眼對鉆井液性能和固井質量的影響。實踐證明，海上高溫高壓天然氣深探井是鉆井工程最艱難、最極端的條件，需要對作業(yè)中潛在的高度危險進行特殊考慮。如果考慮不周或處理不當，對于高溫高壓帶來的極大困難，那怕是小小的疏忽或失誤，都可能造成嚴重惡果。二．作業(yè)中潛在的主要風險分析1．噴漏卡井存的嚴重性。無論噴漏卡井存于同一裸眼井段或同一地層，處理起來都是一大難題。在高溫高壓鉆進過程中，噴漏卡并存于同一環(huán)境，可以說這是最危急的情況。如果稍不冷靜，處理措施不當，便會使井下情況進一步惡化，最終演變成災難性結果。當井涌發(fā)生時，常見的不妥當作法是先起鉆，將鉆具起到套管鞋內(nèi)循環(huán)。這種作法的不當之處，一是無法得到準確的壓井數(shù)據(jù)；二是增大壓井難度，其所需的鉆井液密度要比在井底壓井時大，容易使井下情況變得更加復雜。正確的作法是，盡快關井求壓，以便及時阻止鉆井液體積增量繼續(xù)加大，準確地取得壓井有關數(shù)據(jù)。壓井時，應力求一次壓穩(wěn)。對付噴漏復雜局面，應抓住主要矛盾，先治漏后治噴，將復雜局面轉化為單一問題進行處理。如果噴漏卡并存，則應先堵漏，再解決噴，最后解卡。2．氣侵井涌與高泵速壓井的危害。任何時候發(fā)生井涌，首要的工作是循環(huán)出侵入井筒的地層流體。如果難以馬上搞清楚侵入流體性質，則不管是油、是氣還是水或是它們的混合物，都應將其視為氣侵井涌來處理。在將侵入流體循環(huán)出井眼的過程中，必須特別注意保持正常的環(huán)空壓力。正確的作法是只增加足以平衡地層壓力的鉆井波密度，保持正常循環(huán)，待控制住井涌之后，在調整鉆井液性能時再考慮起下鉆抽汲所需附加值應增加的鉆井液密度。對待氣侵井涌，在當高壓氣體從井底向井口移動過程中，應允許氣體體積膨脹。不過，在對氣涌進行循環(huán)壓井時，環(huán)空所受的壓力將會比平時大，如果循環(huán)泵速很高，則環(huán)空將要承受額外的循環(huán)壓力，很容易造成地層破裂和井漏。所以，對氣涌循環(huán)壓井時，應通過阻流管匯適當控制回壓，以慢泵速循環(huán)，壓井才會成功。如果井口沒有控制回壓，即使不停地加重泥漿，經(jīng)過長時間循環(huán)也難以將井壓穩(wěn)，很可能造成重晶石供應緊張的局面。3．氣侵井涌量過大帶來的風險。氣侵井涌量是指氣體侵入井筒的量。在壓井過程中，由于氣涌上升膨脹會造成套管壓力升高，因而侵入的量越大，套壓升高就越大。套管鞋處地層的破裂強度只能經(jīng)受一定氣涌量所產(chǎn)生的套管壓力增量。這個一定的氣涌量，就是井涌允許量。影響井涌量大小的因素主要取決如下：(1)靜液壓力欠平衡的大?。?2)地層孔隙率和滲透率的大?。?3)監(jiān)測手段的精度和靈敏度的高低；(4)關井控制時間的長短。在鉆井實踐中，如果出現(xiàn)某種疏忽，則往往不能及時發(fā)現(xiàn)井涌，而使井涌量過大。這種情況所帶來的風險，嚴重時可能造成井下井噴、井漏或井噴失控?；谶@種風險的考慮，對于高溫高壓氣井最有效的辦法唯有加強對井涌的嚴密監(jiān)測，及時將井涌量控制在允許的范圍內(nèi)。實踐證明，井涌發(fā)生時，地層氣體侵入井筒的量越多，對地層和地面設備造成災難性隱患越大，處理起來就越困難，所付出的代價也就越大。高溫高壓鉆井中，還潛在其他的許多風險。如鉆井液性能難滿足要求，固井質量難保證，會給測試作業(yè)造成風險；套管、油管密封性能差，或抗壓強度不足，特別是浮式鉆井平臺會引起泥線以上管柱的斷裂或刺漏等，也會給測試作業(yè)帶來滅頂之災。對于其他的一些小的作業(yè)，如棄井注水泥塞，稍有疏忽也可能釀成大禍。為此，對于高溫高壓井的每一項細小作業(yè)，作業(yè)者都應給予高度的重視，才能立于不敗之地。第二節(jié)高溫高壓鉆井設計及井身結構設計一．高溫高壓鉆井設計應考慮的原則高溫高壓鉆井設計是作業(yè)者實施高溫高壓鉆井的具體作業(yè)計劃及程序。設計時，除必須遵循一般鉆井設計的基本原則外，還必須著重對高溫高壓的特殊性、潛在危險和可能出現(xiàn)的意外情況及事故進行周密計劃和認真設計。需要特別考慮的原則如下：1.確定安全有效的作業(yè)方式和設計標準，以便與國際范圍內(nèi)的鉆井設計及平臺設備要求相一致。在選擇鉆井平臺時，一份可以采納的標準能夠使鉆井平臺為滿足高溫高壓要求而進行的整改工作減少到最低限度。但是，必須堅持設備滿足設計要求這一基本原則。設計時應強調有關高溫高壓的特殊項目，如井控、固控設備等。在選擇鉆井承包商和第三方服務公司時，應確信其對高溫高壓井的承包服務能力和必要的實踐經(jīng)驗。2．要有切實可靠的地質資料作為設計的基礎。應根據(jù)鄰井資料、地震資料及地質預報，認真分析本地區(qū)和鄰井的地質資料和實估資料，搞好地層孔隙壓力、破裂壓力、溫度及井涌允許量預測和故障分析，以使科學合理地設計井身結構和正確選擇套管鞋位置。3．應分別對地層、海底和地面在鉆井和生產(chǎn)測試時的井口最高溫度進行預測。對于新構造預探井設計，在資料不足時，可使用圖11－1和圖11－2的曲線對鉆井作業(yè)期間可能遇到的最大井口溫度和鉆井液循環(huán)管線上的連續(xù)溫度作出預測；使用圖11－3的曲線對井噴時井口最高溫度進行預測。對井控系統(tǒng)中所有的橡膠件提出特殊的要求，必要時委托專業(yè)公司4．在設計新構造預探井時，如果資料不足，在考慮產(chǎn)層流體（油、氣、水）性質時先考慮氣，產(chǎn)層流體寧可信其有，壓力、溫度寧可信其高，產(chǎn)氣量寧可信其大。參考鄰井資料應就高不就低。對于新探區(qū)最好采用一層套管解決一個目的層的方法，按計劃向深層發(fā)展。5.堅持平衡鉆井，保持鉆井液密度始終比地層孔隙壓力梯度高出0.07?0.15克/厘米3。6．設計高壓井套管時應根據(jù)地層孔隙壓力和破裂壓力曲線由下往上進行，最先考慮的是油層套管。7．套管層次多、壓力超過34.5兆帕（5000磅/英2）時，建議采用無接箍套管以改變常規(guī)套管程序。高壓氣井，要求使用金屬對金屬密封螺紋套管，不能使用梯形螺紋套管（BTC）。

481904018036457234035035817717417918128探度（英尺）深度（米）靜態(tài)井底溫度（卞）界態(tài)幷底溫度（匸）1300014000圖11?2311毫米（121/4481904018036457234035035817717417918128探度（英尺）深度（米）靜態(tài)井底溫度（卞）界態(tài)幷底溫度（匸）1300014000圖11?2311毫米（121/4英寸）井眼的井口溫度預測2103657.63962.44267.24876.81500016000?X—119米（390英尺）■+—0米（0英尺）160—12000340.156199179169天然氣/疑析油通過套管和生產(chǎn)鉆桿柱之間的環(huán)形空間流入而噴流。油氣比：891米3/米3（5000標準英尺3/桶）凝析油密度（比重）：0.797克/厘米3,（46*API）圖11-3流動1小時后井口的瞬時溫度(匸)206229(t)219209189149340.156199179169天然氣/疑析油通過套管和生產(chǎn)鉆桿柱之間的環(huán)形空間流入而噴流。油氣比：891米3/米3（5000標準英尺3/桶）凝析油密度（比重）：0.797克/厘米3,（46*API）圖11-3流動1小時后井口的瞬時溫度(匸)206229(t)219209189149159井底溫度186?146136,126196“380176360166-380 400 420400320300280440(*F)36034032026013008．必須制定井控的有關程序和決策流程圖，例如關井方法、溢流檢查、循環(huán)速度、壓井程序等。9．必須制定有關應急程序，例如套管應急程序和棄井撤離程序，必要時還要制定救援井應急計劃等。10．在作好鉆井設計的同時也要作好完井測試設計。若用尾管完井，必須考慮回接尾管，保持上部井口至少有兩層套管封固。測試管柱，也應采用金屬對金屬密封螺紋，下入時必須試壓。井口管匯要考慮降溫、降壓措施。11．高溫高壓井作業(yè)專門培訓計劃。要求參與鉆井作業(yè)的全體人員都應進行高溫高壓井作業(yè)的專門培訓，包括技術交底，熟悉井技程序和決策流程圖以及安全會議制度等。12．高溫高壓鉆井設計完成后送審、批準時，還應附上如下資料：鄰井壓力、溫度資料，以及估算井底溫度和壓力的方法；(2)連續(xù)溫度和最高溫度的估算及使用方法；井控系統(tǒng)工作溫度的鑒定資料。地面氣體處理系統(tǒng)的詳細情況，包括作業(yè)極限及旁通處理能力；防噴器組的詳細情況，包括閘板及出口管匯結構布置圖；(6)井控程序；(7)對作業(yè)人員的專門培訓計劃。二．高溫高壓井身結構設社應考慮的原則高溫高壓井身結構設計，除必須遵循常規(guī)鉆井的設計原則外，還必須考慮如下原則：1．高溫高壓井一般都要求留一層套管作為應付意外復雜情況的考慮余地。2．當常規(guī)套管系列不能滿足設計要求時，需權衡利弊，應以科學合理、安全經(jīng)濟為出發(fā)點，選用水力擴大鉆頭或雙心鉆頭和無接箍套管改變套管系列。3．對于異常高溫高壓或含硫化氫和二氧化碳等酸性氣體的超深井，其所用的套管鋼級和尺寸等均須特殊考慮。為了克服套管強度和耐腐蝕影響，可以采用尾管回接等工藝技術加以解決。4．應清楚地明確每層套管及固井的目的，正確地確定套管下入深度是極為重要的。其中間技術套管必須封固目的層以上各種低壓、坍塌、漏失、壓力過渡帶等井段，保證套管鞋以下地層能承受高壓。產(chǎn)層套管深度的確定原則以能封固高壓產(chǎn)層、留足人工井底為準。但需要從套管強度、螺紋密封、防腐能力和固井質量等方面完善保證措施，為壓井、堵漏、完井測試等作業(yè)創(chuàng)造足夠的安全條件。5．產(chǎn)層套管和上一層技術套管，都應以井內(nèi)鉆井液完全被掏空而充滿地層液體的情況估算出來的井口最大壓力作為設計的最低界限，或者以最后一層技術套管鞋處的地層破裂壓力梯度減去地層流體壓力梯度所得到的壓力作為最大井口壓力的設計依據(jù)。如果沒有足夠資料證實，地層流體應假定為干氣。如果產(chǎn)層流體含硫化氫和二氧化碳，還必須按防硫化氫和二氧化碳酸性氣體技術規(guī)范進行套管設計。第三節(jié)高溫高壓對設備的特殊要求一．高溫高壓對鉆井平臺設計能力的要求高溫高壓鉆井是近年來才成為海上鉆井作業(yè)中最突出的技術難題，對鉆井平臺提出了更新、更高的要求。然而，目前在用的大部分鉆井平臺，一般在建造時都沒有專門結合考慮，設計能力都不同程度地存在一些不足之處。根據(jù)英國北海和世界其他地區(qū)鉆高溫高壓井的經(jīng)驗，選用的鉆井平臺應達到以下的作業(yè)設計能力：1．防噴器額定工作壓力，103.4兆帕(15000磅／英寸2)。2．平臺可變負荷，29420千牛(3000噸)以上。3．泥漿池容量，500米3以上。4．大鉤負荷，6374千牛(650噸)。5．床位，100人。6．散裝材料艙容量，700噸以上。7．游動滑車系統(tǒng)裝繩數(shù)，14股繩。8．3臺泥漿泵（或者兩臺泥漿泵十1臺隔水管增壓泵）。9．配備有頂部驅動裝置。10．符合有關高溫高壓鉆井規(guī)范。實踐證明，滿足這些設計能力要求是非常必要的。按照這些要求首先對鉆井平臺進行慎重選擇，從平臺的設計能力、裝備條件方面滿足高溫高壓井的基本要求。采用正確規(guī)定的符合適當標準的設備，只是保證作業(yè)安全的必要條件，還必須對這些設備進行充分的維修和配套，定期進行檢驗和測試，使設備處于安全和可靠的狀態(tài)。二．高溫高壓對鉆井設備的特別要求高溫高壓井是以異常高溫、異常高壓、重負荷、連續(xù)作業(yè)時間長為主要特征，它要求設備能耐高溫、耐高壓、耐重負荷和耐持續(xù)工作的實際能力絕對保證滿足作業(yè)全過程的需要，以確保整個作業(yè)的安全和順利進行。所謂實際能力，除要求設備配套能力達到設計能力要求外，還要求設備的技術狀況非常好，要求全部設備經(jīng)過徹底檢修后不折不扣地達到額定工作負荷，要求設備隨時處于良好的工作運行或待運行狀態(tài)。在開始高溫高壓鉆井作業(yè)前，平臺的鉆井裝備必須達到高溫高壓鉆井的全部要求。需要增加的高溫高壓設備則應該在鉆井設計中確定。承包商必須保證提供鉆井合同和服務合同中規(guī)定的所有設備。如果該井有存在硫化氫的可能性，則井口設備、套管和鉆柱設備應按硫化氫規(guī)范進行設計?？梢詤⒖糔ACE（美國全國腐蝕工程師協(xié)會）MR01—75《用于油田設備的抗硫化應力破裂的金屬材料》規(guī)范。鉆高溫高壓井的平臺應該配備有其鵝頸管的額定工作壓力至少應為51.7兆帕（7500磅／英寸2）的頂部驅動裝置。為了保證頂部驅動裝置處于良好的工作運行狀態(tài)，在檢修時應特別注意對高壓控制軟管的老化程度和電機電阻值進行檢驗和鑒定。在溢流情況下，應能遙控關閉方鉆桿上閥。三．高溫要求和溫度監(jiān)測設備高溫要求是高溫高壓鉆井有別于常規(guī)鉆井的特殊要求，一般都需要對井控設備與高溫有關的密封件、軟管等橡膠件進行重新配套，要求井下工具耐溫超過井底最高靜止溫度。為了提高鉆井液抗高溫穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性的性能，還必須對固控設備和重晶石輸送系統(tǒng)進行特別嚴格的配套和技術改造。三．井口最高溫度預測。井口最高溫度按高溫高壓鉆井中出現(xiàn)的最嚴峻情況進行預測。即指井噴失控時，地層流體經(jīng)過環(huán)形空間流經(jīng)阻流管線、阻流管匯和放噴管線，在地面溫度達到防噴器和阻流管匯額定峰值溫度之前，組織人員撤離平臺至少需要1小時。其地層流體噴流1小時后井口的瞬時溫度，可以參考圖11一3進行估計。2．高溫高壓鉆井方式”的實施。高溫高壓鉆井方式開始實施的深度將在鉆井設計中詳細說明。從開鉆到鉆達規(guī)定深度以前，采用常規(guī)鉆井方式。如果實鉆監(jiān)測證實在鉆達規(guī)定深度前存在高溫高壓，則應提前采用高溫高壓鉆井方式。如果在實施高溫高壓鉆井方式以前鉆達規(guī)定井深，則應對防噴器組等井口設備的有關密封件全部更換為抗高溫的密封件。通常，合成橡膠適用的最低溫度范圍是120°C和200°C峰值溫度作業(yè)1小時。其撓性軟管額定最低能力為120C溫度下連續(xù)作業(yè)一個月或更長時，一般認為能夠滿足需要。但是，也應根據(jù)個別實際情況而單獨加以考慮。需要更換的高溫密封件如下。（1）閘板防噴器橡膠密封件；（2）環(huán)形防噴器橡膠心子；（3）故障保險閥（Fail-SafeValve）密封件；（4）壓井、阻流管線盤根及撓性軟管密封件；（5）地面壓井、阻流管線和撓性軟管密封件；（6）阻流管匯上的高壓閥橡膠密封件；（7）阻流管匯上的壓力傳感器膠囊。3．溫度監(jiān)測設備。為了保證鉆井、測試和井控作業(yè)時井控及地面設備橡膠件能在其連續(xù)工作溫度下工作，應在鉆井液回流管線、阻流管匯和油嘴測試管匯上游管線進行溫度監(jiān)控。四．對防噴器組等井控設備的要求防噴器組是井控最重要的設備之一。防噴器組及其井控配套設備包括液壓控制系統(tǒng)、阻流壓井管匯等的安裝、維護和試驗，必須滿足井控的要求并具有防硫化氫能力。1．對于自升式和固定平臺的地面防噴器組，應采用68.9兆帕（10000磅／英寸2）工作壓力的環(huán)形防噴器和四個閘板防噴器，其中一個為剪切／盲板。所有閘板防噴器都有鎖定裝置。液壓控制系統(tǒng)工作壓力為20.7兆帕3000磅／英寸2），其儲能器液體容積就能提供關閉全部防噴器所需液體容積的1.5倍，即使在液壓泵失效時也能提供關閉防噴器組的有效體積能力。2．對于水下防噴器組通常至少需要有兩個68.9兆帕（10000磅／英寸2）工作壓力的環(huán)形防噴器和四個103.4兆帕（15000磅／英寸2）工作壓力或更大的閘板防噴器。其中至少有一個剪切／盲板。在每個出口配有兩個故障保險常閉閥或遙控液壓閥。一個壓井管線出口和兩個阻流管線出口，以允許在盲板防噴器之下進行循環(huán)。全部閘板防噴器必須配備初定裝置。水下防噴器組的功能，由從地面到水下控制箱的兩條互為各用的控制軟管束進行控制。在鉆入高壓層之前，必須保證兩套控制系統(tǒng)都處于靈活完好狀態(tài)，否則應起下防噴器組重新進行檢修。在進行高溫高壓鉆井作業(yè)之前，對于防噴器組的環(huán)形和閘板防噴器密封件，以及液壓操作系統(tǒng)的全部密封件，必須根據(jù)井口最高溫度預測數(shù)據(jù)進行耐溫性能鑒定。如果密封件不能滿足井口溫度要求，應換成耐高溫密封件。3．阻流壓井管匯的工作壓力應等于或超過閘板防噴器的工作壓力，溫度傳感器和壓力表應分別安裝在阻流器的上游和下游。在阻流器上游裝有乙二醇或甲醇注入點和化學劑注入裝置，平臺上應有足夠的乙二醇或甲醇儲備。壓力保險凡爾（如設定壓力1.45兆帕一210磅／英寸2）安裝在阻流管匯緩沖罐上，并通過舷外管線泄壓。4．平臺上的鉆井液一天然氣分離器應具有設計給定的氣體處理能力和完好的檢測儀表、報警系統(tǒng)、應急放噴旁通等，用于控制氣體處理，使其不要超過設計能力。五．固控設備的檢修和配套切實搞好固控設備的檢修和配套，是高溫高壓井的一項特別嚴格的要求，直接關系著鉆井液的高溫穩(wěn)定性。因此，必須保證振動篩、除砂器、除泥器、除氣器、清潔器和離心機等全部固控設備真正發(fā)揮作用，特別要求除氣器、離心機應該雙套配備并確保設備性能良好、配件充足。鉆井液固控系統(tǒng)的檢修、配套還必須保證鉆井液混合、輸送及固控系統(tǒng)達到滿足高密度鉆井液的處理能力，并有足夠的泵效率保證快速加重和配制新鉆井液。高密度鉆井液需要精心維護和管理，嚴格控制清水加入量，在泥漿池旁邊的淡水管線應裝配有計量水表。由于離心機的維護使用技術性要求特別強，應有專業(yè)人員專人負責看管。六．對鉆柱的要求1．為了有效地防止鉆具事故的發(fā)生，在鉆井作業(yè)開始以前應對全部鉆柱進行徹底的檢查。除要求按照管材檢驗標準認真檢查鉆柱的技術狀況外，鉆井承包商還應提供鉆柱的規(guī)格、型號、數(shù)量和技術檔案資料。不合格的鉆具絕對不能下井使用。2．投入式止回閥坐放接頭至少需用兩個，它必須與設計的鉆桿有同樣的尺寸和103.4兆帕（15000磅／英寸2）額定工作壓力。同時，投入式止回閥心子應是性能良好，并能順利通過鉆桿柱坐定到坐放接頭里。3．鉆柱中應設計有震擊器和加速器，其性能適用于預計的最大井溫。4．專門的壓井總承（見圖11－4）單獨用于對付井涌，與鉆柱和固井裝置連接，應有103.4兆帕（15000磅／英寸2）額定工作壓力。5．高溫高壓專用立柱（見圖11一5），專門用于頂部驅動鉆井，額定最低工作壓力為103.4兆帕（15000磅／英寸2）。它應能讓投入式止回閥心通過。七．對固井裝置的要求1．要求壓井泵及其立管管匯額定工作壓力為103.4兆帕（15000磅／英寸2）。2．液體添加系統(tǒng)和再循環(huán)混合器應有足夠的能力，以滿足配制至少2.3克／厘米3密度水泥漿的要求。3．應配備容積至少為10米3的一次性混合用，以便固尾管。4．連接固井裝置的壓井管線應為固定剛性管線。5．循環(huán)頭和水泥頭應有103.4兆帕（15000磅／英寸2）額定工作壓力。八．對井下工具、儀器的要求所有下井工具及儀器，如測斜儀、測井儀、井下馬達等，其性能運用范圍必須滿足預測最高井溫要求。九．強行起下鉆計量罐在平臺上用于起下鉆監(jiān)測灌漿量的計量罐應是有效的。在井控情況下進行強行起下鉆時，要求對每一個下入井里的鉆桿立柱進行精確的計量監(jiān)測。＋．對平臺設備的全面檢修設備保證是鉆好高溫高壓井必不可少的重要因素。高溫高壓井除對平臺鉆井設備的設計能力和井控、固控設備提出特殊要求外，對于其他的設備必須進行全面檢修才能保證作業(yè)的正常進行。設備檢修工作涉及到平臺設備的方方面面，包括平臺操作系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、安全系統(tǒng)、應急系統(tǒng)等。為了使檢修工作保持高標準、嚴要求，制定詳細的設備檢修運行計劃，提出檢修后的具體要求，如設備拆檢后功能試驗全部合格，應急系統(tǒng)一次啟動成功，儀器和儀表靈活準確，通訊暢通、安全，消防和救生設備安全可靠等，這是十分必要的。十一．保證設備的正確使用和加強設備維護保養(yǎng)工作設備檢修、配套只是必要條件，能否適應高溫高壓作業(yè)要求，還必須堅持正確使用和維護保養(yǎng)工作。須強調的工作如：1．壓力控制設備的定期試驗和檢驗。對防噴器、阻流管匯、立管管匯、方鉆桿閥、安全閥和內(nèi)防噴器等井控設備，必須按安全作業(yè)規(guī)程進行定期試壓和功能試驗。2．鉆開油氣層前的安全檢查。除按規(guī)定進行井控設備試壓檢查外，對于其他安全設施，如可燃氣體和有毒氣體探測器、計量罐、流量計、液面探測器等，也應進行檢查校正。3．重視套管及井口磨損對其強度影響的檢查，例如抗磨補心常規(guī)檢查、泥漿槽的鐵屑檢查和套管壓力試驗等。4．加強設備日常檢查和維修保養(yǎng)，及時作好現(xiàn)場就地維修，保證設備的正常運轉。必要時，應配備適當?shù)臋C械維修人員。

鉆柱方鉆桿閥圖11-4壓井總成注：壓井總成最低額定工作壓力為103.4兆帕（15000磅/英寸W）,鉆柱方鉆桿閥圖11-4壓井總成注：壓井總成最低額定工作壓力為103.4兆帕（15000磅/英寸W）,由壬尺寸2英寸，連接型號為1502或2202OU鉆桿單根鉆柱方鉆桿閥鉆桿單根鉆柱方鉆桿閥保護接頭圖11-5高溫高壓專用立柱注：1）鉆井立柱的最低額定工作壓力103.4兆帕（15000磅/英寸N）2）能夠通過投入式止回閥心（外徑能夠通過鉆柱并與安裝在鉆柱中的坐定接頭類型相配套）第四節(jié)高溫高壓鉆井對人員的要求無論怎樣先進的裝備和完善的設備配套，都離不開操作這些設備的人。高溫高壓鉆井強調的是人的高度工作責任心和嫻熟的技術素質。減少人為錯誤的有效辦法，一是注重現(xiàn)場實際經(jīng)驗，二是注意實際操作訓練。適當?shù)亩ㄆ谂嘤柺菑娀藛T技術素質的必要措施。一．對平臺承包商和服務公司人員的要求1．所有平臺承包商的鉆井和海事人員都應具有參與常規(guī)鉆井作業(yè)的豐富經(jīng)驗。下列人員還必須具備有參與高溫高壓鉆井的相關資格和經(jīng)驗：平臺經(jīng)理/船長；(2)高級隊長／值班隊長；(3)司鉆/副司鉆；(4)水下工程師。2．服務公司人員應該具有有關的常規(guī)鉆井作業(yè)經(jīng)驗。下列人員還應具有經(jīng)過培訓、能夠參與高溫高壓作業(yè)的經(jīng)驗：(1)固井人員；(2)泥漿工程師；(3)泥漿錄井監(jiān)督以及壓力檢測和評價人員；(4)測試監(jiān)督。二．高溫高壓專業(yè)培訓凡是參與海上高溫高壓作業(yè)的所有人員，除按規(guī)定必須接受海上安全知識和海上鉆井安全知識的一般培訓，并取得合格證書外，還必須進行高溫高壓專業(yè)培訓，包括：高壓氣井安全作業(yè)規(guī)程培訓；高壓氣井異常壓力監(jiān)測及管理規(guī)程培訓；各種應急程序培訓。通過培訓使所有參與作業(yè)的人員牢固樹立壓力觀念和高溫高壓意識。高溫高壓意識主要是指鉆井和測試作業(yè)人員應具備的安全風險意識、壓力管理意識和應急決斷意識。1．安全風險意識，可以理解為針對海上作業(yè)的特定環(huán)境和高溫高壓的特殊性，對潛在危險采取嚴肅的態(tài)度，對預防危險的措施提出更高的要求，對海上作業(yè)危險的控制引起更加重視。在鉆井和測試作業(yè)中，必須不折不扣地按照各種技術規(guī)范、安全規(guī)程和規(guī)章制度搞好每一項工作。其中包括加強壓力監(jiān)測和管理工作，以及對應急計劃、防噴防火演習等各項安全措施的落實和實際訓練，以不斷提高處理技術難題的熟練程序，達到提高技術素質的目的。2．壓力管理意識，真正含義是對地層壓力作正確的評價，根據(jù)各種監(jiān)測手段獲得的壓力資料，經(jīng)過對比分析之后，進行綜合性定量評價，才能有效地克服鉆井作業(yè)的盲目性。3．應急決斷意識，主要是對付復雜情況和意外事故的處理能力。鉆井作業(yè)中，常常會出現(xiàn)各種各樣意想不到的特殊情況。應針對所能預計的和可能預見的危險制定出相應的應急程序和措施，并在這些程序和措施中明確規(guī)定各自的責任和應采取的行動，最有效地遏制復雜情況的發(fā)展和實施補救措施。因此，在進行高溫高壓鉆井中，應賦予現(xiàn)場處理緊急情況的決策權力，以免貽誤時機，造成不應有的損失。三．技術交底及安全會制度在高壓井鉆井作業(yè)人員上平臺前，應該給其進行比較詳盡的技術交底，讓他們都了解該井的鉆井設計、地質情況、鉆井目的、作業(yè)中的風險和問題及其解決措施、方案、安全注意事項等。在鉆井平臺上還應召開一次鉆前會，使所有工作人員都能了解經(jīng)批準的井控程序和應急程序，并明確自己的崗位職責和任務。在鉆井過程中，應定期召開安全會。上班前的班前會由當班值班隊長和司鉆交待當班的工作任務和安全注意事項。下班后應召開班后會，對當班工作進行小結，指出不足之處和改進意見。四．演習和操練在作業(yè)期間，對于井控操作、防噴防火、棄船撤離、人員落水救護和消防滅火等應進行定期的實際演練，并將演練情況記錄在鉆井日志上。第五節(jié)高溫高壓鉆井工藝技術對于高溫高壓井，在鉆達預計的高溫高壓層之前，應按照常規(guī)鉆井方式鉆井。此后，則采用高溫高壓鉆井方式鉆井，這樣做的主要目的在于：預防井涌發(fā)生；最大限度地對可能發(fā)生的井涌作好準備；盡可能早地發(fā)現(xiàn)井涌，并及早治理。在高溫高壓鉆井方式下，首要的問題是保證鉆井作業(yè)安全。危及作業(yè)安全的最大問題莫過于井噴，能否有效地防止和控制井噴，重要的應是強化現(xiàn)場管理，樹立“鉆高壓氣井重點在平臺、關鍵在班組、要害在崗位”的整體觀念，嚴格按照高溫高壓鉆井程序進行鉆井。一．鉆前準備1．實施高溫高壓鉆井的時機。安排鉆井計劃時，應充分考慮根據(jù)海洋氣象及海況條件，將高溫高壓鉆井作業(yè)選擇在沒有臺風的季節(jié)。2．搞好鉆井設備的檢修和配套。按照高溫高壓對設備的要求，進一步搞好設備的檢修和配套工作。對于各類石油鉆井的專用設備和設施，應按相應的安全規(guī)程操作和保養(yǎng)，確保安全運轉和使用。3．配制好高溫高壓鉆井液(見第五章第6節(jié))。4．鉆井液加重材料儲備。作業(yè)者應在平臺上儲備足夠數(shù)量的加重材料，充分作好防噴壓井的準備工作。加重材料除裝滿平臺上的儲罐以外，守護船也應裝滿，以便在應急情況下隨時補充。二．鉆開高壓氣層前的安全檢查作業(yè)者應組織有關人員對鉆井平臺進行一次全面安全檢查，并且按照安全檢查提綱制訂切實可行的檢查程序。1．井控系統(tǒng)試驗。按照規(guī)定對整個井控系統(tǒng)進行壓力和功能試驗，未合格以前不得進行下步作業(yè)。2．檢查整改不安全因素和事故隱患。除對平臺設備進行全面檢查外，還應對安全設施包括消防、救生、自動報警系統(tǒng)和有毒及可燃氣體探測系統(tǒng)等，通過目測、試驗和運轉等方法檢查其完好情況。同時注意下述防火、防爆和防毒工作：鉆井平臺按危險程度嚴格劃分安全區(qū)與危險區(qū)，并有明顯標志；應有明確的安全規(guī)章制度，如需明火作業(yè)必須經(jīng)鉆井監(jiān)督和高級1隊長批準；不得在井口區(qū)、油罐區(qū)、壓力容器及油氣管線等危險區(qū)域安置可能引起火災或爆炸的電源和電器；(4)對于易燃、易爆、有毒和放射性物品，應按規(guī)定妥善處置；(5)防止硫化氫中毒的必要手段和措施。3．全面檢查鉆井儀表記錄。分別對鉆井儀表和錄井記錄儀進行正確校驗，保證記錄數(shù)據(jù)的準確性。要求指重表、扭矩表、轉速表、壓力表、流量表和泥漿池液面記錄儀、八筆記錄儀、鉆時記錄儀和計量罐指示器等處于良好的工作運行狀態(tài)。4．檢查井底鉆具防噴閥。投入式止回閥接頭應永久安裝在第一根和第二根加重鉆桿之間。鉆臺上應常備一個性能良好的方鉆桿閥和投入式止回閥心，隨時可用。同時，核實鉆柱內(nèi)徑，保證投入式止回閥心能順利通過鉆柱下到投入式止回閥接頭里。5．進行低泵速試驗。低泵速試驗是為正確壓井取得有關壓井數(shù)據(jù)的主要方法。在鉆進油氣層100米以前，就應作好壓井的準備工作。低泵速試驗，包括通過鉆井循環(huán)通道和阻流管匯的分別試驗；（2）每12小時換班，如果鉆具有某種改變，必須進行試驗；（3）鉆井或鉆井液參數(shù)發(fā)生變化時，也必須進行試驗；（4）鉆出套管鞋之前，須進行低泵速試驗；（5）按階段性間隔，用水泥泵重復進行低泵速試驗，以檢查泥漿泵與水泥泵之間的泵壓差。6．鉆開高壓油氣層前，如有可能，對每一個砂層進行承壓試驗，求得當量鉆井液密度如承壓不能達到鉆開高壓油氣層的要求，應采用擠水泥補救。7．檢查實際演練情況。規(guī)定從鉆開油氣層前100米開始，每個班應按規(guī)定的要求進行防噴演習，并作好記錄。通過演習，檢查承包商對付井噴的實際能力和井控設備的可靠性，及時暴露存在的問題并及時整改。更重要的是保持鉆井隊對井噴預兆的高度警覺性，熟悉操作步驟，協(xié)調崗位與崗位之間的配合，做到臨陣不亂，方法措施得當。同時，注意棄船演習，要求將救生艇放下水，以后每兩周下一次水。三．鉆開高壓油氣層程序對于缺乏準確預報的高壓層，應控制鉆速和鉆井液密度，不能鉆開太多。1．鉆開高壓油氣層的作業(yè)步驟：（1）鉆時突然加快，說明地層變化，很可能是由蓋層泥頁巖進入砂巖產(chǎn)層，則鉆進不得超過1.5米；（2）上提鉆柱，使欲關閉的防噴器心子處于沒有鉆桿接頭位置;（3）循環(huán)觀察，注意活動鉆具，檢查有無溢流或井涌發(fā)生；（4）如果發(fā)現(xiàn)溢流，則應立即關井求壓，否則應以正常泵速循環(huán)鉆井液一周半，檢查氣測值及鉆井液氣侵情況。如果井下情況正常，恢復鉆進；（5）加強鉆井液性能測定。在正常情況下，每班測定全套性能一次；每15分鐘測定一次進、出口鉆井液密度和粘度，必要時測定其它性能。2．鉆開高壓油氣層控制鉆井液密度的程序：（1） 根據(jù)鉆井設計和隨鉆壓力監(jiān)測，在鉆開高壓油氣層前逐漸將鉆井液加重至設計的密度；（2） 鉆入高壓油氣層后進行鉆井液循環(huán)，并加強氣測值測定。如測定的氣測值一直保持在30％以上，可以判斷為鉆井液柱壓力不能平衡地層的孔隙壓力，應繼續(xù)提高鉆井液密度至測得的氣測值保持低于30％。如測得的鉆井液氣測值低于10％，甚至測不出氣測值，可認為鉆井液柱壓力已大于地層的孔隙壓力；（3） 每鉆開一個新的油氣層段，都要采用以上方法。循環(huán)鉆井液進行天然氣的相對含量測定，求得合理的鉆進鉆井液密度，進行安全鉆井。3．鉆速的限制。在高溫高壓鉆井中，應對鉆進速度進行適當?shù)南拗?。其方法是以巖屑返出井口的遲到時間為控制單元，限制鉆井進尺不超過10米為準。這樣最大的機械鉆速限定為：V=△H/T （ 11—max1）式中：V最大機械鉆速，米/小時max△H鉆井進尺，米；T—一遲到時間，小時。四．平行鉆井技術平衡鉆井技術的實質是保持井眼中的鉆井液柱壓力與地層孔隙壓力之間的平衡。為了防止高壓油氣水的噴出，主要的問題是調節(jié)和維持這個壓力平衡關系。1．平衡鉆井技術的主要優(yōu)點：鉆進中能夠獲得比較高的機械鉆速；(2)保持井眼穩(wěn)定正常，有效地防止井下復雜情況發(fā)生；(3)使油氣層充分顯露，便于發(fā)現(xiàn)和找到油氣層；(4)有效地保護油氣層，防止污染或壓死油氣藏；(5)在高溫高壓井鉆井中，有利于發(fā)現(xiàn)異常高壓和對付壓力敏感地層。2．壓力失去平衡的主要原因：地層壓力掌握得不確切，尤其是在新探區(qū)可能出現(xiàn)異常高壓；鉆井液柱高度降低，如井漏，或起鉆沒有及時灌滿鉆井液；(3)地層流體侵人井眼，造成鉆井液密度降低。(4)井內(nèi)壓力激動。3．減少壓力失衡的主要措施：使用能平衡地層壓力的合適鉆井液密度，加上安全起鉆的附加壓力；使鉆井液保持盡可能小的粘度和切力；(3)起下鉆或下套管時，應降低上提下放速度。4．壓力管理。壓力管理的重要內(nèi)容是對鉆井液密度進行嚴密的控制，始終保持鉆井液密度比地層孔隙壓力附加0.07?0.15克/厘米3的安全系數(shù)。為了作好壓力管理工作，應著重考慮如下問題：控制鉆井液密度大于地層孔隙壓力當量密度及小于地層破裂壓力當量密度；密切注意地層孔隙壓力變化的征兆，特別要監(jiān)測d指數(shù)和氣測全量的變化，以此C隨時調整鉆井液密度，防止漏噴發(fā)生；地層滲漏壓力試驗為壓力管理確定最大許用鉆井液密度提供了依據(jù)。然而，最大的許用鉆井液密度必須根據(jù)鉆井液性能、環(huán)空循環(huán)壓力降、壓力激動和安全因素來確定；在沿海及海洋地區(qū)，正常地層孔隙壓力梯度為10.519千帕/米(0.465磅/英寸2英尺)。所謂異常高壓壓力過渡帶頂部是指地層孔隙壓力開始增加偏離正常趨勢線上的地方過渡帶底部應是技術套管下入的深度。但是沒有特定的孔隙壓力可用作過渡帶底界的標志。剛進入過渡帶就提高鉆井液密度不好判別。最好是在過渡帶鉆進過程中逐漸提高鉆井液密度。五．流量檢查一嚴格控制井涌量井口流量的變化，應隨時應注意檢查，最少觀察15分鐘。特別要注意如下時刻流量的變化：1．當鉆井中途停鉆時(包括測斜、修理等)。2．當鉆井液密度改變時。3．鉆頭在井底起鉆前。4．當鉆具起到套管鞋至防噴器組之間一半時。5．當加重鉆桿和鉆鋌通過防噴器組之前時。6．當任何有懷疑的情況出現(xiàn)時。7．特殊作業(yè)期間。如果鉆進中鉆井液流量增加，停泵后井口溢流或泥漿池液面增高，應立即接關井程序關井求壓。嚴格控制311毫米(121/4英寸)井眼井涌量不超過3立方米。216毫米(81/2英寸)井眼井涌量不超過2立方米。六．起下鉆1?安全起鉆的條件是，起鉆前，氣測全量小于10%，氣體上竄速度W50米/小時。鉆開油氣層起鉆前，須循環(huán)鉆井液至性能均勻。然后停泵保持活動鉆具或進行10柱鉆桿短起下鉆，兩小時后恢復循環(huán)鉆井液進行氣體上竄速度試驗。據(jù)中國海洋石油渤海公司實踐認為，氣體上竄速度小于50米／小時，井里的鉆井液密度為安全起鉆鉆井液密度；如果氣體上竄速度大于50米／小時，則應適當提高鉆井液密度才能確保安全起鉆，如果鉆井液中沒有氣測值，則證明井里鉆井液密度偏大，若當時未發(fā)現(xiàn)井漏等不正?，F(xiàn)象，進行起鉆是安全的。2．起鉆過程中，判定繼續(xù)起鉆的依據(jù)是能否正常灌進鉆井液。起鉆過程中，必須嚴格執(zhí)行每3個立柱連續(xù)向井里灌注鉆井液的規(guī)定，同時作好每柱灌漿記錄。發(fā)現(xiàn)實際灌漿量與理論灌漿量不符時，切不可貿(mào)然起鉆，而應該進行井口流量檢查，必要時將鉆具重新下到井底進行處理。3．短起下鉆和起鉆前10柱或直到鉆頭進入套管鞋時，鉆井監(jiān)督都應該在鉆臺上親自負責檢查監(jiān)督。4．起鉆時，為了便于觀察井口是否溢流，鉆頭進入套管鞋之前，不能泵入高密度鉆井液。5．在裸眼井段起下鉆，必要時使用頂部驅動裝置起下鉆，可以邊起邊循環(huán)鉆井液。6．嚴格控制起下鉆速度。特別是在油氣層井段或縮徑井段，要防止抽噴或壓漏地層。鉆井監(jiān)督有責任規(guī)定所使用的最大起鉆速度。7．起下鉆過程中，如果發(fā)現(xiàn)溢流或井涌，則應按照井控程序進行壓井處理。七．鉆具在井下時地面鉆井設備修理應注意事項1．提升系統(tǒng)繼續(xù)可用時。（1）在修理或維修工作期間，鉆井監(jiān)督或助手應在鉆臺上親自負責監(jiān)督；（2）將鉆具坐到轉盤上后，應立即卸開吊卡或頂部驅動，在鉆具頂部安裝一個打開的方鉆桿閥或同樣作用的帶閥的接頭，其上應能扣吊卡和連接頂部驅動；（3）連續(xù)對鉆柱和環(huán)形空間進行溢流情況的直觀檢查。如果發(fā)現(xiàn)有溢流跡象，應立即關閉連接在鉆具頂部的閥，并將鉆桿接頭懸掛在防噴器剪切閘板以下的鉆桿閘板上，然后接關井程序關井。（4）井底條件允許時，應將鉆頭提入套管鞋內(nèi)，然后進行修理。2．吊卡僅部分時間可用或根本不能繼續(xù)用時。（1）在修理或維修工作期間，鉆井監(jiān)督或助手從始到終都應在鉆臺上親自負責監(jiān)督。（2）在修理工作開始以前，將一個方鉆桿閥或同樣作用的帶閥的接頭安裝在鉆具頂部。將閥關住，同時將鉆柱的鉆桿接頭坐在防噴器剪切閘板之下的鉆桿閘板上。（3）對環(huán)空壓力進行連續(xù)監(jiān)測。如果出現(xiàn)環(huán)空壓力上升征兆時，應按井涌情況進行處理；（4）當完成修理或維修任務時，或者沒發(fā)現(xiàn)環(huán)空壓力上升跡象，在打開鉆桿閘板之前，將吊卡扣住鉆桿并上提一定拉力，在連接方鉆桿或頂部驅動循環(huán)一周后，再進行其他鉆井作業(yè)。八．取心作業(yè)1．高溫高壓井取心，應使用帶回壓閥的巖心筒。2．取心起鉆時，應按高溫高壓起鉆程序進行。九．井口專用立柱在高溫高壓井用頂部驅動裝置進行鉆井時，應將一柱有三個方鉆桿閥的高溫高壓專用立柱接在頂部驅動裝置之下。該立柱最下面應接有鉆桿保護接頭（見圖11－5）。十．阻流壓井管匯及其管線沖洗按照慣例，固井作業(yè)之后應將壓井總成管線循環(huán)沖洗干凈。同樣，在使用大于1.80克／厘米3的高密度鉆井液進行低泵速試驗之后，隔水管的阻流壓井管線也應沖洗，以防止鉆井液固相和加重材料凝結在管線內(nèi)。在不鉆井期間，阻流壓井管線還應用淡水或乙二醇沖洗，以防止管線凍結。有時鉆井液流經(jīng)阻流壓井管匯，也應該用淡水或乙二醇進行沖洗。十一．乙二醇或甲醇的注入為了防止阻流壓井管線、地面管線和阻流管線下游形成水化物，當在井涌控制情況下從關閉的井中排放天然氣時，應在阻流管匯上游注入乙二醇或甲醇。當排放的天然氣溫度接近海水溫度，即5?10°C時，在關井壓力低于7兆帕（1015磅/英寸2）情況下，天然氣水化物很可能已經(jīng)形成。然而，注入某些抗水化介質（如乙二醇或甲醇），將會改變水化物凍結溫度。由于乙二醇或甲醇在預計循環(huán)出井涌天然氣到達地面以前30分鐘注入，開始以每分鐘1升注入，逐漸增加到最大注入速率，使溫度降低以及排放天然氣壓力增加，在關井壓力大于7兆帕（1015磅/英寸2）時，水化物可能在25?35C以下已形成。如果通過水下防噴器壓井管線注入乙二醇或甲醇，則會破壞阻流管線中已形成的水化物形態(tài)。對于在極端寒冷的氣候條件下作業(yè)，則應增加預防措施，以保證平臺到水面氣隙之間的阻流壓井管線中的天然氣不會形成凍結水化物。十二．恢復循環(huán)井內(nèi)鉆井液在靜止期間可能引起鉆井液膠凝而導致開泵循環(huán)時井漏。鑒于鉆井液膠凝現(xiàn)象在深井、高溫條件下特別明顯，應考慮下列步驟。1．在216毫米（81/2英寸）或更大的井眼中，除要求慢速開泵外沒有別的限制，即用每分鐘300?500升（152.4毫米=6英寸缸套為18?30沖/分）泵速循環(huán)，不會發(fā)生循環(huán)井漏。2．在小于216毫米（81/2英寸）的井眼中，恢復循環(huán)時上提鉆柱對泵壓上升具有抵銷作用。要求以4?5米/分速度上提鉆柱外，同時還需使用正常泵速循環(huán)。3．如果井內(nèi)壓力平衡處于臨界狀態(tài)，應分段循環(huán)：（1） 慢速起出鉆具，并泵入同等體積鉆井液，在起至套管鞋處的同時，開泵循環(huán)和調整鉆井液；（2） 下鉆到最深的套管鞋處，慢速地恢復循環(huán)。下鉆柱進入裸眼一半井段，恢復循環(huán)和調整鉆井液；（3） 最后將鉆柱下到井底，慢速地恢復循環(huán)，并繼續(xù)按計劃作業(yè)。十三．制定壓井曲線和排放天然氣為了不超過地面井控設備的設計能力，特別是鉆井液一天然氣分離器的天然氣處理能力，應制定最大的壓井泵速與阻流管匯上游壓力的函數(shù)關系（如圖11－6）。將井涌流體循環(huán)出井的步驟：1．用低泵速，將井涌流體循環(huán)到地面。2．在井涌流體到達阻流器之前，把壓井泵速減小或限制為壓井曲線所推薦的值。3．當井涌流體循環(huán)越過阻流器時，穩(wěn)定壓井泵速直到將全部井涌流體循環(huán)出井外。第六節(jié)高溫高壓井控及特殊作業(yè)應考慮的其它事項對于海上高溫高壓井，由于涉及海洋特定環(huán)境和比較高的壓力和溫度，其井噴的危險性更大，是危及海洋石油作業(yè)安全最嚴重、損失最大的事故。但是，只要使用適當?shù)木卦O備和技術措施，井噴是可以預防的。一．高溫高壓井控

由于高溫高壓氣井的特殊性，實現(xiàn)井控需著重考慮的原則是：桶/分100桶/分100升/分鉆井液循環(huán)速度圖11-6標準鉆井液-天然氣分離器操作圖1．估算井口最大壓力。鉆井時，以井底靜止壓力減去井眼充滿地層流體液柱壓力來估算井口最大壓力。當資料不足時，應假定地層流體為干氣。氣井測試時，以井在地面突然關閉的情況來估算井口的最大壓力。此時，地層流體的地面溫度應假設已達到最高值。按照估算的井口壓力和溫度選擇井控設備額定值時，還必須考慮其安全系數(shù)。2．預測地層、海底和地面最高持續(xù)溫度和最高溫度，以及測試時井口的最低溫度，用以評價井控設備的橡膠件和軟管是否滿足抗溫性能要求。測試時，如果井口具有形成水化物的可能，應制定預防措施，如注入乙二醇或甲醇，或使用加熱爐等。3．嚴格控制井涌量。4．下列情況可以考慮完鉆下油層套管：（1）鉆過主要目的層到達底水地層時；（2）鉆達高壓氣層，當異常地層孔隙壓力趨于地層破裂壓力，鉆井作業(yè)無法繼續(xù)進行時；（3）鉆達高壓氣層，井下及地面設備難以滿足需要時；鉆達高壓氣層，當套管程序不允許繼續(xù)加深鉆進時。5．鉆柱。鉆入高壓層時，鉆頭不裝噴嘴，最好不加扶正器。但必須在第一根和第二根加重鉆桿之間安裝投入式止回閥接頭，并準備好投入式止回閥心。6．儲備足夠的加重和堵漏材料。二．高溫高壓鉆井液1．高溫穩(wěn)定性。在一定溫度條件下，保持鉆井液性能不發(fā)生高溫老化。據(jù)資料表明，就當今鉆井液技術而言，水基鉆井液可以在204°C(400°F)下使用，而油基鉆井液可以在316°C(600°F)時保持井眼的穩(wěn)定性。在海上鉆井，由于受臺風的影響，一般要求鉆井液性能至少保持7天不發(fā)生高溫老化。2．高密度鉆井液的流變性。在高溫高壓鉆井中，為了有效地防止起下鉆引起的壓力激動和循環(huán)壓力降的增加，避免壓力敏感地層發(fā)生噴漏復雜情況，要求鉆井液在高密度條件下保持較好的流變性能；特別是在海上鉆井，有時要求在鉆井液密度高達2.5克／厘米3、鉆井液的總固相含量達到45％的條件下具有較好的流變性能。3．抗污染能力強。地層中常含高濃度氯、鈣、鎂離子和二氧化碳、硫化氫等酸性氣體在高溫條件下，要求鉆井液具有較強的抗污染能力。4．使用高密度鉆井液的井段存在泥頁巖時，需要嚴格控制失水，以防止泥頁巖膨脹、縮徑或垮塌。5．堅持平衡鉆井，加強壓力管理，主要是對鉆井液密度的控制。6．高溫高壓鉆井液的配方應在實驗室模擬井下條件下進行配方試驗的基礎上制定。7．對高溫高壓鉆井液的技術要求：要求低粘低切。在深井高溫條件下，鉆井液循環(huán)不當或起下鉆操作不當引起壓力波動可能壓漏地層。不能用常溫下的n、k值計算高溫下的抽汲壓力。所有水基鉆井液都必須考慮附加壓力，計算抽汲壓力時應使用按模擬井下高溫高壓條件測得的n、k值；要求測量高溫高壓鉆井液實際性能是很重要的。這是由于高溫的聚凝作用會引起鉆井液結構變化，使切力增加；而粘土在高溫高壓下具有分散作用；聚合物一般在高溫高壓下粘度會降低。鉆井液高溫高壓性能、熱穩(wěn)定性能以及常溫性能是三種不同類型的問題，需要用不同的儀器進行測量；鉆進高壓油、氣、水層時，應連續(xù)不斷地測定返出的鉆井液密度和漏斗粘度，隨時監(jiān)測鉆井液性能變化；進入高溫高壓和復雜井段，應定時定量取樣送基地化驗室進行分析試驗。特別要作好鉆井液高溫高壓老化試驗。5．高溫高壓井的電測1．保持井眼暢通。為保證井眼電測安全順利，阻卡井段應反復劃眼至暢通無阻時為止。起鉆前可考慮在鉆井液中加入適量的抗高溫潤滑劑和玻璃微珠，降低泥餅摩阻力。2．鉆井液密度除保證氣測全量在10％以下和氣上竄速度小于50米／小時外，在不壓漏地層的前提下再適當提高鉆井液密度0.01?0.02克/厘米3,以保證井眼安全電測。3．井眼電測連續(xù)作業(yè)時間不超過24小時，否則必須循環(huán)鉆井液排氣，然后再起鉆繼續(xù)井眼電測作業(yè)。4．除井眼電測儀器要耐高溫高壓外，還要求有與之配套的高強度電纜和測井絞車。5．井眼電測項目應盡量減少，能在下完套管后測得的資料數(shù)據(jù)，不在裸眼里電測。6．作好空井井涌控制的準備工作。萬一井涌，其井控程序按手冊第八章“電測時溢流的處理”規(guī)定去執(zhí)行。四．高溫高壓固井在高溫高壓天然氣深井的固井中，最容易發(fā)生氣竄、井漏、井塌等復雜情況，因此提高固井成功率的關鍵是高溫高壓狀態(tài)下高密度水泥漿的配制、流動性、可泵時間、頂替效率等。因此：1．要有保證措施，確保下套管安全到位。因為浮式鉆井平臺進行深井長裸眼下套管不能到位時有發(fā)生，所以應事先準備好套管應急懸掛裝置。2．高溫高壓氣層的固井，重要的是防氣竄。發(fā)生氣竄的根本原因是水泥漿在凝固過程中的失重現(xiàn)象使環(huán)空靜液壓力降低到不能阻止地層氣體的侵入而造成的?？刂茪飧Z的主要方法：(1)采用多凝水泥漿。分段使用不同密度和凝結速度的水泥漿，可以相對減少環(huán)空靜液柱