井控技術(shù)培訓(xùn)

井控技術(shù)井控培訓(xùn)中心緒論井控的概念

對(duì)井底壓力實(shí)施控制。即：

控制地層流體侵入井內(nèi)及排除侵入井內(nèi)的地層流體，重建井內(nèi)壓力平衡的方法。井控分級(jí)：初級(jí)井控（初次井控）：

在鉆井過(guò)程中，依靠鉆井液密度來(lái)防止地層流體侵入井內(nèi)。二級(jí)井控（二次井控）：

溢流發(fā)生后，及時(shí)發(fā)現(xiàn)溢流、關(guān)井，依靠地面設(shè)備和適當(dāng)?shù)木丶夹g(shù)排除溢流，重建井內(nèi)壓力平衡。三級(jí)井控（三次井控）：

井噴失控后的處理。一、井控及其相關(guān)概念緒論1．油氣侵（井侵）

指地層流體侵入井內(nèi)，泥漿中上有油花或氣泡。2．溢流

當(dāng)井侵發(fā)生后，井口返出的鉆井液的量比泵入的量多，停泵后井口有鉆井液自動(dòng)外溢。一、井控及其相關(guān)概念緒論4．井涌鉆井液涌出井口的現(xiàn)象。5．井噴

地層流體無(wú)控制地進(jìn)入井筒，并噴出地面的現(xiàn)象。地下井噴：

高壓層流體無(wú)控制地進(jìn)入井筒，通過(guò)井筒進(jìn)入低壓地層。一、井控及其相關(guān)概念緒論6．井噴失控

井噴后無(wú)法用常規(guī)方法控制井口而的現(xiàn)象。井侵、溢流、井涌、井噴、井噴失控反映了地層壓力與井底壓力失去平衡以后井下和井口所出現(xiàn)的各種現(xiàn)象及事故發(fā)展變化的不同嚴(yán)重程度。一、井控及其相關(guān)概念緒論1．井噴失控原因井口不安裝防噴器降低成本；井控裝備配套不足；認(rèn)識(shí)錯(cuò)誤。

地層壓力系數(shù)低，不會(huì)發(fā)生井噴；

井淺，可很快打完，用不著安裝防噴器。井控設(shè)備的安裝及試壓不符合要求井身結(jié)構(gòu)不合理思想麻痹，違章操作二、井噴失控的原因及危害緒論2．井噴的危害經(jīng)濟(jì)上造成巨大損失油氣資源受損污染環(huán)境危及人身安全，造成人員傷亡

井噴是鉆井施工過(guò)程中危害極大地災(zāi)難性事故。二、井噴失控的原因及危害緒論3．井底壓差太大造成的危害固相顆粒堵塞油氣層的縫隙對(duì)油氣流產(chǎn)生“水鎖效應(yīng)”油氣層中泥質(zhì)吸水膨脹，堵塞油氣通道降低機(jī)械鉆速易形成粘附卡鉆易發(fā)生井漏二、井噴失控的原因及危害緒論三、做好井控工作的意義有利于發(fā)現(xiàn)油氣層有利于保護(hù)油氣層減少甚至杜絕井噴事故的發(fā)生保證安全順利鉆井

第一章地下各種壓力概念

地下各種壓力概念一、壓力（Pressure）定義:指物體單位面積上所受到的垂直作用力。式中:壓力帕(Pa)垂直作用力牛(N)受力面積米2(m2)地下各種壓力概念一、壓力（Pressure）單位換算：英制單位：磅／英寸2（PSI）地下各種壓力概念二、靜液壓力（HydrostaticPressure）定義:指由靜止液體重量產(chǎn)生的壓力。

式中:靜液壓力兆帕(MPa)液柱垂直高度米(m)流體密度克／厘米3(g／cm3)結(jié)論:靜液壓力僅取決于液體的密度和液柱的垂直高度。地下各種壓力概念三、壓力梯度（GradientofPressure）定義:指每增加單位垂直高度壓力的變化量。

則有：壓力梯度深度式中：GHP壓力地下各種壓力概念由靜液壓力（梯度）：可得：同理：對(duì)于一般情況壓力，兆帕（MPa)式中：G壓力梯度,兆帕/米（MPa/m）（當(dāng)量）密度，克/厘米3

（g/cm3）PH深度，米（m）四、當(dāng)量泥漿密度可見：對(duì)于某一深度的一個(gè)壓力，若等于某一密度的液柱在該深度處所形成的靜液壓力，則該密度就稱為該壓力的當(dāng)量泥漿密度。地各種壓力概念五、壓力系數(shù)定義:某地層的壓力系數(shù)是該地層的地層壓力與對(duì)應(yīng)靜水柱壓力之比。

某地層的壓力系數(shù)在數(shù)值上等于該地層的地層壓力當(dāng)量泥漿密度。地下各種壓力概念六、地層壓力（FormationPressure）定義:指地層巖石孔隙中流體所具有的壓力。

地層壓力又叫地層孔隙壓力（PorePressure)。根據(jù)地層壓力當(dāng)量密度與地層流體密度的關(guān)系，可將地層分為：正常壓力地層：或異常高壓地層：或異常低壓地層：或地層壓力當(dāng)量泥漿密度地層流體密度地下各種壓力概念七、上覆巖層壓力（OverburdenPressure）定義:某地層受到的上覆巖層壓力，等于該地層以上巖石和其中的流體總重量產(chǎn)生的壓力。

式中:上覆巖層壓力千帕(MPa)基巖密度克／厘米3(g／cm3)流體密度克／厘米3(g／cm3)地下各種壓力概念八、上覆巖層壓力與地層壓力的關(guān)系基巖應(yīng)力正常壓力地層：異常高壓地層：結(jié)論：異常高壓地層通常伴隨著基巖應(yīng)力的降低（欠壓實(shí)效應(yīng)）。第二章異常高壓成因及地層

壓力檢測(cè)

異常高壓成因及地層壓力檢測(cè)如果地層巖石的空隙是連通的，那么，地層壓力永遠(yuǎn)等于地層水的靜液壓力，也就是地層壓力當(dāng)量密度等于地層水密度。即：那么，為什么經(jīng)常出現(xiàn)地層壓力大于地層水靜液壓力，也就是地層壓力當(dāng)量密度大于地層水密度的情況。即：其原因的根本是：

地層巖石的空隙被阻斷，不是連通的。一、異常高壓成因異常高壓成因及地層壓力檢測(cè)分析：地層空隙連通時(shí)，在外力（Po）的作用下，地層壓力為正常地層壓力，即：地層空隙不連通時(shí)，在外力（Po）的作用下，地層壓力大于正常地層壓力，即：異常高壓成因及地層壓力檢測(cè)通過(guò)以上分析，形成異常高壓的成因?yàn)椋?、地層有儲(chǔ)存流體的空間（孔隙度）2、地層不連通（圏閉）3、外力的作用（沉積、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)等）二、異常高壓的種類（略）異常高壓成因及地層壓力檢測(cè)1、地層壓力檢測(cè)方法分類1．鉆前壓力預(yù)告地震資料法：利用地震波在地層中的傳播速度或傳播時(shí)間的變化鄰井資料二、地層壓力檢測(cè)異常高壓成因及地層壓力檢測(cè)2．鉆井中壓力檢測(cè)（1）鉆井參數(shù)法機(jī)械鉆速法dc指數(shù)法標(biāo)準(zhǔn)化鉆速法頁(yè)巖密度法。。。。。。。異常高壓成因及地層壓力檢測(cè)（2）測(cè)井資料法

聲波時(shí)差法電阻率法密度測(cè)井等（3）中途測(cè)試法RFT（電纜地層測(cè)試器）DST（鉆桿地層測(cè)試器）3．完井壓力檢測(cè)（1）測(cè)井資料法（2）試油求壓三、地層壓力檢測(cè)方法1．井底壓差對(duì)鉆速的影響式中：井底壓力

地層壓力

鉆進(jìn)中，在泥漿密度不變的情況下，當(dāng)Vm發(fā)生改變時(shí)，可能為Pp發(fā)生了異常變化，即：鉆進(jìn)中可以用Vm的變化來(lái)檢測(cè)異常地層壓力。井底壓差：井底壓力與地層壓力的差。三、地層壓力檢測(cè)方法2．機(jī)械鉆速法如果在除壓差因素以外的其他因素保持不變的條件下，機(jī)械鉆速的變化就反映了壓差的變化。特別在泥漿密度不變情況下，機(jī)械鉆速就反映了地層壓力的變化結(jié)論：在其它鉆進(jìn)條件不變的條件下，機(jī)械鉆速增加就是地層壓力增高的表現(xiàn)。影響機(jī)械鉆速的影素并且有；機(jī)械鉆速↑地層壓力↑地層欠壓實(shí)三、地層壓力檢測(cè)方法機(jī)械鉆速法檢測(cè)地層壓力的問(wèn)題：

保持其它條件不變不易做到。解決的辦法：排除容易變化的因素的影響具體方法：dc(d)指數(shù)法標(biāo)準(zhǔn)化鉆速法等等四、dc指數(shù)法1．d指數(shù)1）賓漢（Binghum）鉆速方程1965年，M.G.Binghum在室內(nèi)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上建立了鉆速方程。

機(jī)械鉆速鉆速系數(shù)（巖石可鉆性系數(shù)）

轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速指數(shù)鉆壓鉆壓指數(shù)鉆頭直徑上式中：并且：四、dc指數(shù)法2）d指數(shù)

1966年，J.R.Jorden&O.J.Shirly根據(jù)d

指數(shù)反映地層特性的這一性質(zhì)，提出了用d

指數(shù)來(lái)檢測(cè)地層壓力的方法。假設(shè)條件：鉆井條件：水力因素和鉆頭類型一定，巖性不變且為頁(yè)巖。

取機(jī)械鉆速與轉(zhuǎn)速呈線性關(guān)系

（地層巖石以泥頁(yè)巖為主）③其它鉆井條件不變四、dc指數(shù)法則有：故必有：d指數(shù)計(jì)算式：對(duì)比：其實(shí)，通過(guò)以上假設(shè)，已將影響K的因素轉(zhuǎn)給了d指數(shù)。四、dc指數(shù)法2）d指數(shù)計(jì)算代入英制單位，并將值調(diào)定在0.5～2.5范圍內(nèi)機(jī)械鉆速英尺／小時(shí)

轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)／分

鉆壓磅

鉆頭直徑英寸

四、dc指數(shù)法采用國(guó)際單位：機(jī)械鉆速米／小時(shí)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)／分

鉆壓千牛鉆頭直徑毫米

四、dc指數(shù)法d指數(shù)與鉆速Vm的變化關(guān)系：

米／小時(shí)轉(zhuǎn)／分

千牛毫米

∵∴四、dc指數(shù)法d指數(shù)與鉆速Vm的變化關(guān)系：

∴∴分析：在基本假設(shè)的條件下，有：Vm↑d↓△P↓Pp↑四、dc指數(shù)法鉆壓W、轉(zhuǎn)速n對(duì)d指數(shù)的影響：

當(dāng)鉆壓W、轉(zhuǎn)速n改變

改變不變結(jié)論：

d指數(shù)不受鉆壓、轉(zhuǎn)速的影響。在基本假設(shè)的條件下，d指數(shù)的變化是由地層壓力的變化引起的。并且有：d↓Pp↑d↑Pp↓四、dc指數(shù)法問(wèn)題：保持鉆井條件不變不完全符合實(shí)際情況，其中泥漿密度會(huì)經(jīng)常發(fā)生改變。解決辦法：

對(duì)d指數(shù)進(jìn)行修正。泥漿密度變化對(duì)d指數(shù)的影響：顯然，此時(shí)d指數(shù)的增大是由于泥漿密度增大而引起的，并不是地層壓力減小而引起的。四、dc指數(shù)法2．dc

指數(shù)

1971年，Rehum＆Mclenden提出了對(duì)d指數(shù)的修正方法。地層流體密度

泥漿密度

分析：

∴結(jié)論：dc指數(shù)不受泥漿密度改變的影響。四、dc指數(shù)法3．dc正常趨勢(shì)線分析：在正常壓力地層，隨井深的增加，巖石的壓實(shí)性增強(qiáng)，導(dǎo)致Vm減小，從而使dc指數(shù)增大；隨著井深增加，鉆頭磨損增加，導(dǎo)致Vm減小，從而使dc指數(shù)增大；以上表明：在正常壓力地層（Pp＝Ph），dc指數(shù)隨井深的增加呈線性增加關(guān)系，該直線稱為正常趨勢(shì)線?；蛩?、dc指數(shù)法4．dc指數(shù)檢測(cè)原理注意：

dc指數(shù)正常趨勢(shì)線，是反映正常地層壓力情況下，dc指數(shù)隨井深的變化趨勢(shì)，它是dc指數(shù)檢測(cè)地層壓力的關(guān)鍵。

dc正常趨勢(shì)線的應(yīng)用：若dc指數(shù)偏離正常趨勢(shì)線，表明地層壓力發(fā)生了異常變化，為異常壓力地層。

四、dc指數(shù)法求取dc指數(shù)正常趨勢(shì)線：在正常壓力地層鉆進(jìn)時(shí)，隨鉆作dc～H散點(diǎn)圖，根據(jù)散點(diǎn)圖用線性回歸的方法求得正常趨勢(shì)線的方程dcn～H，也可以用作圖的方法得到正常趨勢(shì)線。當(dāng)鉆到預(yù)計(jì)的異常高壓層，實(shí)際計(jì)算的dco值將會(huì)明顯向左偏離，然后就可以用各個(gè)井深的dc指數(shù)正常值dcn和實(shí)際的dc值dco檢測(cè)(計(jì)算)地層壓力。四、dc指數(shù)法5．dc指數(shù)的應(yīng)用步驟：按一定段長(zhǎng)準(zhǔn)確收集所需參數(shù)資料，計(jì)算dc值。隨鉆作出dc～H曲線。作正常地層壓力井段dc指數(shù)正常趨勢(shì)線，建立正常趨勢(shì)線方程。找出異常高壓地層或壓力過(guò)渡帶。求地層壓力。方法：公式法。

四、dc指數(shù)法6．公式法計(jì)算地層壓力1）A.M.Zomara法（諾瑪納法）

此法又叫反算法。地層壓力當(dāng)量泥漿密度

地層流體密度；

實(shí)際dc值；

與dco對(duì)應(yīng)的正常地層壓力下的dc值，即該深度正常趨勢(shì)線上的dc值。四、dc指數(shù)法2）伊頓法

1976年B.A.Eaton提出上覆巖層壓力當(dāng)量泥漿密度

或其余同前四、dc指數(shù)法3）康布法1976年Rehm－McClendon提出。代號(hào)意義同前四、dc指數(shù)法7．dc指數(shù)法應(yīng)用注意事項(xiàng)檢測(cè)段巖性均勻；泥、頁(yè)巖井段。檢測(cè)段中應(yīng)保持水力參數(shù)（鉆頭水功率）大致不變；消除水力參數(shù)對(duì)影響。應(yīng)以各個(gè)鉆頭行程段為一個(gè)檢測(cè)段，分段作曲線；消除更換鉆頭的影響。應(yīng)排除非正常鉆進(jìn)點(diǎn)巖性局部變化（非泥頁(yè)巖點(diǎn)）；吊打；跑合鉆頭；非正常鉆進(jìn)（取心，磨鞋鉆進(jìn)）；鉆遇裂縫、斷層等不整合面；水力參數(shù)變化較大；鉆頭損壞。

四、dc指數(shù)法問(wèn)題：更換鉆頭后正常趨勢(shì)線如何作？正常壓力地層換鉆頭：趨勢(shì)線平移。異常壓力地層換鉆頭：趨勢(shì)線等距平移。

四、dc指數(shù)法dc指數(shù)檢測(cè)地層壓力原理小結(jié)：賓漢鉆速方程d指數(shù)dc指數(shù)dc指數(shù)正常趨勢(shì)線實(shí)際應(yīng)用基本假設(shè)K=1,e=1排除了P、N的影響排除了泥漿密度的影響排除了壓實(shí)性、鉆頭磨損的影響第三章地層破裂壓力地層破裂壓力地層破裂壓力（FracturePressure）定義：指某一深度地層發(fā)生破碎和裂縫時(shí)所受到的壓力。液壓試驗(yàn)法目的：（1）檢查注水泥作業(yè)質(zhì)量；（2）實(shí)測(cè)地層破裂壓力。地層破裂壓力方法和原理：用防噴器關(guān)井，向井內(nèi)以小排量泵入鉆井液，泵壓將直線上升，若泵壓偏離直線上升趨勢(shì)，則表明井下開始井漏。試驗(yàn)層位選擇：套管鞋試壓：鉆開水泥塞后，再鉆1米新井眼，然后進(jìn)行液壓試驗(yàn)。測(cè)地層破裂壓力：鉆至套管鞋以下第一個(gè)砂巖層，然后進(jìn)行液壓試驗(yàn)。

地層破裂壓力試驗(yàn)步驟：循環(huán)調(diào)節(jié)泥漿性能，使全井泥漿密度均勻。然后上提鉆頭至套管鞋以上，關(guān)閉封井器。緩慢啟動(dòng)泵，用小排量（0.7l/s~1.32l/s）向井內(nèi)注入泥漿。

（排量過(guò)大，地層可能被突然壓裂，泥漿很快漏失，難以確定漏失壓力）作立管壓力與泵入量（累計(jì)）的關(guān)系曲線。地層破裂壓力計(jì)算地層破裂壓力：從曲線上確定漏失壓力。漏失壓力：開始偏離直線點(diǎn)的立管壓力Pl。計(jì)算地層破裂壓力和地層破裂壓力當(dāng)量泥漿密度。地層破裂壓力原則：保證最大井內(nèi)壓力不壓漏地層。表層套管以下

技術(shù)套管以下

確定最大允許鉆井泥漿密度安全系數(shù)

地層破裂壓力當(dāng)量泥漿密度地層破裂壓力確定最大允許關(guān)井套壓[Pa]如圖，有關(guān)系：得到：在發(fā)生溢流時(shí)關(guān)井，應(yīng)保證關(guān)井套壓Pa≤[Pa]地層破裂壓力幾種現(xiàn)場(chǎng)液壓試驗(yàn)法及操作步驟：每次泵入泥漿，使立壓增加1~2MPa，間隔三分鐘，觀察立壓的變化。若壓力沒(méi)有變化，則重復(fù)進(jìn)行；若壓力下降，則停止試驗(yàn)，前一立壓就是漏失壓力。（1）間隙加壓法（2）蹩壓法經(jīng)壓井管匯向井內(nèi)注入泥漿，慢慢關(guān)小節(jié)流閥，使套壓升高，關(guān)節(jié)流閥的速度應(yīng)控制井口套壓的升高速度為0.35MPa/min，直到套壓不再升高為止，最大套壓值即為漏失壓力。

第四章初次井控初次井控井控的核心問(wèn)題：正確的保持或重建井底壓力之間的壓力平衡關(guān)系，即：式中：Pb井底壓力，液柱壓力+回壓，可以人為調(diào)節(jié)。Pp地層壓力，客觀存在。初次井控初次井控的核心問(wèn)題：確定合理的泥漿密度，以及相應(yīng)的技術(shù)措施，以滿足井底壓力的平衡關(guān)系Pb>=Pp。一、井底壓力及其影響因素鉆井中，井底壓力取決于鉆井的工作情況（工況）1、靜止工況井底壓力2、鉆進(jìn)工況井底壓力Pca環(huán)空循環(huán)壓力降（流動(dòng)阻力）；與泥漿性能、循環(huán)排量、環(huán)空流道面積等有關(guān)。初次井控3、起鉆工況井底壓力4、下鉆工況井底壓力Psw抽汲壓力；與起鉆速度、加速度、泥漿性能、環(huán)空間隙有關(guān)。Pdp未灌泥漿引起的液柱壓力減小值激動(dòng)壓力;與起鉆速度、加速度、泥漿性能、環(huán)空間隙有關(guān)。Psg初次井控二、泥漿密度的確定原則：在所有工況下滿足井底壓力的平衡關(guān)系，（Pb>=Pp）分析：靜止工況鉆進(jìn)工況起鉆工況下鉆工況可以看出，起鉆工況的井底壓力最?。凰?，應(yīng)以起鉆工況的井底壓力平衡關(guān)系確定泥漿密度。初次井控由起鉆工況的壓力平衡關(guān)系：有：和：得：規(guī)定：油井：氣井：令：附加密度初次井控三、溢流發(fā)生的原因1.對(duì)地層壓力掌握不準(zhǔn)，設(shè)計(jì)的鉆井液密度偏低。2．井內(nèi)泥漿柱高度下降原因：⑴起鉆未灌泥漿或灌泥漿量不夠⑵井漏3.井內(nèi)泥漿密度下降；原因：

⑴地面水侵入、

⑵地層流體侵入4.起鉆抽吸壓力過(guò)大初次井控短起鉆的兩種基本作法A）一般情況下試起15柱鉆具或起至套管鞋，然后再下回井底，開泵循環(huán)鉆井液一周半，觀察返出鉆井液。如發(fā)現(xiàn)有油、氣侵，則表明存在抽汲現(xiàn)象。若鉆井液無(wú)氣侵，則可正式起鉆。若后效嚴(yán)重，不具備起鉆條件時(shí)，應(yīng)循環(huán)排除受侵污鉆井液并適當(dāng)調(diào)整鉆井液密度至短程起鉆正常后再起鉆。B）特殊情況時(shí)（需長(zhǎng)時(shí)間停止循環(huán)或井下復(fù)雜時(shí)），將鉆具起至套管鞋內(nèi)或安全井段，停泵觀察一個(gè)起下鉆周期加上其它空井作業(yè)時(shí)間，再下回井底循環(huán)一周半，觀察返出鉆井液。初次井控起鉆前循環(huán)井內(nèi)鉆井液時(shí)間不應(yīng)少于一周半；短程起下鉆后的循環(huán)觀察時(shí)間也應(yīng)達(dá)到一周半以上；進(jìn)出口密度差不超過(guò)0.02g／cm3。起鉆中嚴(yán)格按規(guī)定每起出3～5柱鉆桿或1柱鉆鋌灌滿鉆井液一次；若鉆具水眼堵塞，起鉆中應(yīng)每柱灌滿鉆井液一次或連續(xù)灌注。起、下鉆中防止溢流、井噴的主要技術(shù)措施初次井控下鉆中應(yīng)控制鉆具下放速度，避免因激動(dòng)壓力過(guò)大導(dǎo)致井漏。在起下鉆過(guò)程中，設(shè)備檢修應(yīng)安排在下鉆至套管鞋進(jìn)行；若起鉆過(guò)程中因故不得不檢修設(shè)備時(shí)，檢修中應(yīng)采取相應(yīng)的防噴措施，檢修完后應(yīng)下鉆到井底循環(huán)一周半，正常后再起鉆。嚴(yán)禁在空井情況下進(jìn)行設(shè)備檢修。鉆頭在油氣層中和油氣層頂部以上300m井段內(nèi)起鉆速度不應(yīng)超過(guò)0.5m／s，維持鉆井液良好的造壁性和流變性，避免起鉆中發(fā)生嚴(yán)重抽吸。第五章二次井控關(guān)鍵環(huán)節(jié)：

及時(shí)發(fā)現(xiàn)立即關(guān)井正確壓井二次井控1.鉆進(jìn)過(guò)程中⑴直接顯示：

①出口管鉆井液流速加快②泥漿池液面升高③停泵后出口管仍有鉆井液流出④鉆井液性能發(fā)生變化密度降低粘度變化油侵粘度下降氣侵粘度上升一、溢流的發(fā)現(xiàn)二次井控⑵間接顯示①鉆速加快；②蹩跳鉆，放空，懸重增加；③泵壓變化；④巖屑尺寸加大，數(shù)量增多；⑤轉(zhuǎn)盤扭矩增大；⑥頁(yè)巖密度減小。二次井控注意：油氣層鉆進(jìn)中遇到鉆速突然加快，放空，井漏，蹩跳鉆等情況時(shí)，應(yīng)立即停鉆，停泵，觀察10～15分鐘。若發(fā)現(xiàn)有溢流，則立即關(guān)井；若無(wú)溢流，則循環(huán)至少一個(gè)遲到時(shí)間，觀察有無(wú)油氣顯示，若有顯示，則應(yīng)適當(dāng)調(diào)整鉆井液密度。

二次井控2．起下鉆起鉆：灌入量＜起出鉆具體積

下鉆：

排出量＞下入鉆具體積

停止下鉆后，井口有鉆井液流出→有溢流發(fā)生→有溢流發(fā)生二次井控3．空井井內(nèi)有鉆井液流出注意：空井時(shí)應(yīng)注意井內(nèi)液面是否有下降

→有溢流發(fā)生

泥漿液面是最直接、最準(zhǔn)確、最關(guān)鍵的顯示。所以，鉆井施工中，應(yīng)堅(jiān)持對(duì)泥漿循環(huán)罐的液面的監(jiān)測(cè)。二次井控控制住井口，有利于實(shí)現(xiàn)安全壓井。制止地層流體繼續(xù)進(jìn)入井內(nèi)，減小溢流量，保持井內(nèi)有較多的鉆井液，減小關(guān)井和壓井時(shí)的套壓值?？蓽?zhǔn)確地計(jì)算地層壓力和壓井時(shí)的套壓值。及時(shí)關(guān)井的意義：發(fā)現(xiàn)溢流要及時(shí)關(guān)井。二、關(guān)井關(guān)井時(shí)應(yīng)該同時(shí)：關(guān)閉鉆柱內(nèi)，（回壓凡爾、旋塞等）關(guān)閉環(huán)空，（關(guān)閉防噴器）二次井控1．關(guān)井程序打開節(jié)流閥(或液動(dòng)放噴閥)→關(guān)封井器→關(guān)節(jié)流閥

軟關(guān)井硬關(guān)井直接關(guān)封井器

當(dāng)發(fā)生溢流或井噴后，在節(jié)流管匯通道開啟的情況下關(guān)防噴器，然后再緩慢關(guān)阻流器。當(dāng)發(fā)生溢流或井噴后，在防噴器和四通等旁側(cè)通道全部關(guān)閉的情況下關(guān)防噴器。二次井控①發(fā)：發(fā)出信號(hào)；⑴鉆進(jìn)中發(fā)生溢流時(shí)的關(guān)井程序⑤關(guān)：關(guān)防噴器（先關(guān)環(huán)形防噴器，后關(guān)半封閘板防噴器）；③搶：搶提方鉆桿（帶頂驅(qū)時(shí)為：上提鉆具）

；④開：開啟液動(dòng)平板閥；

②停：停轉(zhuǎn)盤，停泵（帶頂驅(qū)時(shí)為：停頂驅(qū)，停泵）；⑥關(guān)：先關(guān)節(jié)流閥（試關(guān)井），再關(guān)節(jié)流閥前端緊鄰的手動(dòng)平板閥，然后打開環(huán)形防噴器；⑦看：認(rèn)真觀察、準(zhǔn)確記錄立管和套管壓力以及循環(huán)池鉆井液增減量，并迅速向隊(duì)長(zhǎng)或鉆井工程師（技術(shù)員）及鉆井監(jiān)督報(bào)告。二次井控①發(fā)：發(fā)出信號(hào)；⑵起下鉆桿中發(fā)生溢流的關(guān)井程序⑤關(guān)：關(guān)防噴器（先關(guān)環(huán)形防噴器，后關(guān)半封閘板防噴器）；③搶：搶接鉆具止回閥

；④開：開啟液動(dòng)平板閥；

②停：停止起下鉆作業(yè)；⑥關(guān)：先關(guān)節(jié)流閥（試關(guān)井），再關(guān)節(jié)流閥前端緊鄰的手動(dòng)平板閥，然后打開環(huán)形防噴器；⑦看：認(rèn)真觀察、準(zhǔn)確記錄立管和套管壓力以及循環(huán)池鉆井液增減量，并迅速向隊(duì)長(zhǎng)或鉆井工程師（技術(shù)員）及鉆井監(jiān)督報(bào)告。二次井控①發(fā)：發(fā)出信號(hào)；⑶

起下鉆鋌中發(fā)生溢流的關(guān)井程序⑤關(guān)：關(guān)防噴器（先關(guān)環(huán)形防噴器，后關(guān)半封閘板防噴器）；③搶：搶接鉆具止回閥

（或防噴單根）及鉆桿；④開：開啟液動(dòng)平板閥；

②停：停止起下鉆作業(yè)；⑥關(guān)：先關(guān)節(jié)流閥（試關(guān)井），再關(guān)節(jié)流閥前端緊鄰的手動(dòng)平板閥，然后打開環(huán)形防噴器；⑦看：認(rèn)真觀察、準(zhǔn)確記錄立管和套管壓力以及循環(huán)池鉆井液增減量，并迅速向隊(duì)長(zhǎng)或鉆井工程師（技術(shù)員）及鉆井監(jiān)督報(bào)告。二次井控①發(fā)：發(fā)出信號(hào)；⑷

空井時(shí)發(fā)生溢流的關(guān)井程序⑤關(guān)：關(guān)防噴器（先關(guān)環(huán)形防噴器，后關(guān)半封閘板防噴器，如果未下入鉆具則直接關(guān)全閉閘板防噴器）；③搶：搶下鉆桿

（電測(cè)時(shí)為：搶起電纜，危急時(shí)割斷電纜）；④開：開啟液動(dòng)平板閥；

②停：停止其它作業(yè)；⑥關(guān)：先關(guān)節(jié)流閥（試關(guān)井），再關(guān)節(jié)流閥前端緊鄰的手動(dòng)平板閥，然后打開環(huán)形防噴器；⑦看：認(rèn)真觀察、準(zhǔn)確記錄立管和套管壓力以及循環(huán)池鉆井液增減量，并迅速向隊(duì)長(zhǎng)或鉆井工程師（技術(shù)員）及鉆井監(jiān)督報(bào)告。二次井控①發(fā)：發(fā)出信號(hào)；⑸下套管中發(fā)生溢流的關(guān)井程序⑤關(guān)：關(guān)防噴器（先關(guān)環(huán)形防噴器，后關(guān)半封閘板防噴器）；③搶：搶接循環(huán)頭、回壓閥和鉆桿；④開：開啟液動(dòng)平板閥；

②停：停止作業(yè)，將套管坐在轉(zhuǎn)盤上；⑥關(guān)：先關(guān)節(jié)流閥（試關(guān)井），再關(guān)節(jié)流閥前端緊鄰的手動(dòng)平板閥，然后打開環(huán)形防噴器；⑦看：認(rèn)真觀察、準(zhǔn)確記錄立管和套管壓力以及循環(huán)池鉆井液增減量，并迅速向隊(duì)長(zhǎng)或鉆井工程師（技術(shù)員）及鉆井監(jiān)督報(bào)告。二次井控①發(fā)出報(bào)警信號(hào)，（根據(jù)溢流情況，決定是否起出電纜）；⑹測(cè)井時(shí)發(fā)生溢流的關(guān)井程序⑤打開環(huán)形防噴器；③關(guān)全封；④關(guān)節(jié)流閥及其前面的平板閥；②打開液動(dòng)放噴閥（或適當(dāng)打開節(jié)流閥，一般打開3～5圈），關(guān)環(huán)形防噴器；⑥向有關(guān)負(fù)責(zé)人匯報(bào)；⑦記錄立壓、套壓和泥漿池液面升高量(溢流量)。二次井控關(guān)井后的處理：

(1)Pd=0;Pa=0

說(shuō)明泥漿液柱壓力大于地層壓力，若溢流量很小,可以循環(huán)排除溢流即可；但若溢流量較大,應(yīng)該關(guān)井循環(huán)排除溢流,循環(huán)時(shí)調(diào)節(jié)節(jié)流閥保持立壓(泵壓)不變。

(2)Pd=0;Pa>0

說(shuō)明鉆柱內(nèi)泥漿液柱壓力大于地層壓力，但環(huán)空泥漿液柱壓力小于地層壓力，應(yīng)該關(guān)井循環(huán)排除溢流,循環(huán)時(shí)調(diào)節(jié)節(jié)流閥保持立壓(泵壓)不變.溢流排除后適當(dāng)提高泥漿密度。

(3)Pd>0;Pa>0

說(shuō)明鉆柱內(nèi)和環(huán)空泥漿液柱壓力小于地層壓力，也就是說(shuō)泥漿密度小于地層壓力當(dāng)量密度，應(yīng)該應(yīng)該按照正常壓井方法壓井。二次井控關(guān)井后套壓的控制⑴井口裝置的額定工作能力；關(guān)井后最大套壓值[Pamax]必須小于：⑶最小地層破裂壓力所允許的關(guān)井套壓值。⑵套管最小抗內(nèi)壓強(qiáng)度；且：井口裝置的承壓能力井口套管的抗內(nèi)壓強(qiáng)度套管鞋處的允許關(guān)井套壓二次井控三、天然氣溢流的特點(diǎn)

1.氣體的特點(diǎn)氣體狀態(tài)方程，（理想氣體、等溫狀態(tài)）或：也就是說(shuō)：氣體是可壓縮的。例：在3000米的井底，有1m3氣體，井內(nèi)為清水；那么，當(dāng)該氣體上升到井口是為多少體積？可以知道，井底1m3氣體，到地面時(shí)為300m3。說(shuō)明氣體的膨脹是很大的。二次井控2.

天然氣侵入井內(nèi)方式

⑴隨鉆屑進(jìn)入：被破碎巖石孔隙中的天然氣進(jìn)入井內(nèi)泥漿中；2擴(kuò)散進(jìn)入：由于濃度差，地層中天的然氣通過(guò)泥餅向井內(nèi)擴(kuò)散；3置換進(jìn)入：裂縫或溶洞中的天然氣被置換出來(lái)而進(jìn)入井內(nèi)；⑷失衡進(jìn)入：井底壓力小于地層壓力，在壓差作用下，大量天然氣進(jìn)入井內(nèi)。二次井控井底gasmud地面均勻氣侵：天然氣以微小氣泡混在泥漿中氣泡運(yùn)移方式：隨循環(huán)泥漿上升滑脫上升3.均勻氣侵對(duì)泥漿柱壓力的影響氣泡上升過(guò)程中，氣泡受到的壓力減小，氣泡體積增大，泥漿密度減小。氣泡上升過(guò)程中，氣泡受到的壓力減小，氣泡體積增大，泥漿密度減小。

二次井控氣泡運(yùn)移的結(jié)果：氣侵泥漿在井深H處的密度：未氣侵鉆井液密度地面壓力井深H處壓力地面氣侵鉆井液密度與氣侵前鉆井液密度的比值二次井控氣侵后相對(duì)氣侵前井底（泥漿液柱）壓力減小值△p：計(jì)算得：假設(shè)：⑷不要盲目加重泥漿。⑶要注意地面除氣，防止惡性循環(huán)；⑵均勻氣侵會(huì)使井底壓力減小，但減小程度不大,一般不會(huì)嚴(yán)重影響井內(nèi)壓力平衡關(guān)系；結(jié)論：

⑴均勻氣侵后，井內(nèi)泥漿密度隨井深自下而上將逐漸減?。?/p>

二次井控4.井下積有氣柱開井情況下造成泥漿自動(dòng)外溢的條件

形成氣柱的原因：⑴Pb<Pp

,發(fā)生溢流；⑵起鉆抽汲；⑶長(zhǎng)時(shí)間靜止不循環(huán)，井底均勻氣侵的氣體和地層繼續(xù)擴(kuò)散進(jìn)入的氣體積聚形成氣柱。氣柱的上升方法：⑴不循環(huán)時(shí)，滑脫上升；⑵循環(huán)時(shí)，泥漿頂著上升。自動(dòng)外溢：氣體上升時(shí)，由氣體的膨脹頂出氣柱上方的泥漿的現(xiàn)象。二次井控分析：氣柱上升作用氣柱上的泥漿液柱壓力減小氣柱膨脹排出氣頂多余的泥漿出口流量逐漸增大氣柱上升······當(dāng)氣柱上升到一個(gè)（一定）臨界高度后氣柱將氣柱上的泥漿頂出以上就是開井情況下造成泥漿自動(dòng)外溢的過(guò)程。該現(xiàn)象在起下鉆后，最容易發(fā)生，并稱為“后效”。問(wèn)題：⑴在什么條件下氣柱頂出上部的泥漿？⑵頂出上部泥漿后，井底壓力是否失去平衡？二次井控氣柱上升后自動(dòng)外溢的條件

設(shè)氣柱頂部上升到距離井口高度為xcr，氣柱高度為hcr，此時(shí)達(dá)到自動(dòng)外溢條件,氣底泥漿柱高度為L(zhǎng)。

hcr

XcrLxhwPS

m

m

mHPS經(jīng)過(guò)分析推導(dǎo)得：

hcr

XcrLxhwPS

m

m

mHPS氣柱在井底自動(dòng)外溢前二次井控井底壓力失去平衡判斷：自動(dòng)外溢前井底壓力失去平衡自動(dòng)外溢后井底壓力失去平衡井底壓力不會(huì)失去平衡結(jié)論：井內(nèi)積有氣柱時(shí)，在開井狀態(tài)下，一定會(huì)發(fā)生泥漿自動(dòng)外溢。發(fā)生泥漿自動(dòng)外溢前后，若井內(nèi)泥漿柱壓力小于地層壓力，會(huì)導(dǎo)致天然氣再次進(jìn)入井內(nèi)而發(fā)生井噴。井內(nèi)有氣柱時(shí)，不能敞開井，要有控制地循環(huán)排污。二次井控5.關(guān)井情況氣柱上升對(duì)井內(nèi)壓力的影響關(guān)井時(shí)氣柱仍要滑脫上升；（上升速速300/小時(shí)左右）上升過(guò)程中，氣體體積不變，壓力不變，保持為地層壓力；

結(jié)論:關(guān)井過(guò)程中，井內(nèi)各處的壓力將逐漸增大。PmPmPP由于氣柱保持原有壓力不變，氣柱上升過(guò)程中，根據(jù)壓力平衡的關(guān)系，井內(nèi)各處的壓力將逐漸增大。分析：二次井控當(dāng)氣柱上升到井口時(shí)，應(yīng)有：井口壓力＝原井底壓力（或井內(nèi)泥漿柱壓力）井底壓力＝兩倍原井底壓力72036150030000541836MPa二次井控6.關(guān)井后天然氣上升的處理方法有控制地進(jìn)行放漿處理方法:放漿氣體膨脹氣柱壓力降低井內(nèi)壓力降低關(guān)井后，如果氣柱上升，井口、套管鞋處的壓力將升高，為了不壓漏地層、壓壞井口和井口套管，必須保證關(guān)井套壓不大于允許的最大關(guān)井套壓[Pamax]：且：井口裝置的承壓能力井口套管的抗內(nèi)壓強(qiáng)度套管鞋處的允許關(guān)井套壓二次井控②當(dāng)立壓增加到Pd1+△P

(或套壓增加到Pa1+△P)時(shí)，適當(dāng)打開節(jié)流閥進(jìn)行放泥漿，當(dāng)立管壓力降到Pd1（或套壓增加到Pa1）的時(shí)，關(guān)閉節(jié)流閥停止放漿。③重復(fù)步驟②，可使天然氣安全上升，直到井口。

①確定一個(gè)最小立管壓力Pd1或最小關(guān)井套壓值Pa1，以及立、套壓變化值

△P;放漿方法:二次井控7.天然氣上升速度的計(jì)算氣柱上升，套壓升高；氣柱上升越快，套壓升高越快?！哧P(guān)井狀態(tài)下，氣柱上升，體積不變，壓力保持不變；原理：∴套壓的升高值就是氣柱上方泥漿柱壓力的減小值。設(shè)初始關(guān)井套壓為Pa，關(guān)井1小時(shí)后套壓為Pa1；氣柱上升速度為VrVr

：m／h其余同前第六章壓井壓井基本要求：1.在整個(gè)壓井過(guò)程中，始終保持井底壓力略大于地層壓力，防止地層再次侵入井內(nèi)；2.避免壓漏地層和壓壞井口及套管?；驹恚壕讐毫?井內(nèi)泥漿柱壓力+井口回壓控制手段：調(diào)節(jié)節(jié)流閥（阻流器）的開度，以調(diào)節(jié)井口回壓，達(dá)到控制井底壓力的目的。注：井口回壓實(shí)際上是節(jié)流閥的局部流動(dòng)阻力（壓降）。壓井一、壓井基本原理1．關(guān)井狀態(tài)式中：Pmp鉆柱內(nèi)液柱壓力Pma環(huán)空內(nèi)液柱壓力Pd關(guān)井立壓Pa關(guān)井套壓PpPdPa原漿溢流HhW壓井一、壓井基本原理⒉

循環(huán)狀態(tài)式中：Pcp鉆柱內(nèi)循環(huán)壓降Pca環(huán)空內(nèi)循環(huán)壓降PT循環(huán)立壓PA循環(huán)套壓PTPAPp原漿溢流H二、壓井基本數(shù)據(jù)的計(jì)算壓井1．地層壓力Pp關(guān)井一段時(shí)間后，井底壓力Pb等于地層壓力Pp

，由壓力平衡關(guān)系，有：Pw——溢流柱壓力MPa其余同前鉆柱內(nèi)：環(huán)空內(nèi)：顯然，用鉆柱內(nèi)平衡關(guān)系式計(jì)算較為方便、準(zhǔn)確。壓井但是，當(dāng)鉆具內(nèi)有回壓凡爾時(shí)，關(guān)井立壓Pd無(wú)法準(zhǔn)確讀到，是否應(yīng)該用環(huán)空內(nèi)的壓力平衡關(guān)系計(jì)算地層壓力。由于環(huán)空中的鉆井液由于被污染，環(huán)空中的鉆井液液柱壓力計(jì)算不準(zhǔn)，不能用環(huán)空內(nèi)的壓力平衡關(guān)系計(jì)算地層壓力。鉆具內(nèi)有回壓凡爾時(shí)確定關(guān)井立管壓力的具體方法方法1：蹩通法

記錄關(guān)井套壓Pa;小排量泵入或間歇開泵（直到關(guān)井套壓Pa上升后停泵）;記錄蹩通后的套壓為Pa1、立壓為Pd1。計(jì)算Pd壓井方法2：循環(huán)法缺點(diǎn)：不好操作；計(jì)算不準(zhǔn)，建議：不采用壓井圈閉壓力：指關(guān)井后獲得的立管壓力和套壓中超過(guò)平衡地層壓力所應(yīng)有的立管壓力和套壓那部分附加壓力。此時(shí)，井底壓力大于地層壓力。例如：地層壓力為32MPa，井內(nèi)漿柱壓力為30MPa，則平衡地層壓力所應(yīng)有關(guān)井立管壓力為2MPa。若關(guān)井獲得的立管壓力為2.5MPa，則多出的0.5MPa就稱為圈閉壓力。壓井圈閉壓力產(chǎn)生原因：關(guān)井時(shí)泥漿泵未停穩(wěn)；檢查和消除方法：關(guān)井后氣體在環(huán)空中上升。

開節(jié)流閥放出少量泥漿（50～80升），關(guān)閉節(jié)流閥，觀察關(guān)井立壓、套壓的變化。若Pd

↓，Pa

↓若Pd

不變，Pa

↑有圈閉壓力

無(wú)圈閉壓力

壓井確定原則：

壓井泥漿靜液柱壓力等于地層壓力。

由：即：2．壓井泥漿密度計(jì)算

可得：壓井3．溢流種類的判別

在溢流發(fā)生后，關(guān)井立管壓力的大小只取決于地層壓力和井內(nèi)的漿柱壓力的大小。而關(guān)井套壓的大小不僅與地層壓力的大小有關(guān)，而且與溢流的種類、溢流量的多少有關(guān)。因此，可利用關(guān)井立管壓力、套壓和溢流量來(lái)判斷溢流的類型。設(shè)：關(guān)井立管壓力為Pd（兆帕）關(guān)井套壓為Pa

（兆帕）

溢流量為V（米3）環(huán)空截面積為A（米2）溢流在環(huán)空的高度hW

(米)則：溢流在井底所占高度為

(米)壓井由壓力平衡方程：

可得：判別：天然氣鹽水油壓井4.壓井用排量（小排量）Q1由于循環(huán)壓耗與排量的關(guān)系：所以：為了保證在壓井過(guò)程中的泥漿泵壓（循環(huán)壓耗）較小，應(yīng)該采用比鉆進(jìn)排量較小的壓井排量。一般要求：式中：QQ1鉆進(jìn)排量壓井（?。┡帕繅壕?．壓井循環(huán)時(shí)的立管總壓力⑴初始循環(huán)立管總壓力PTi初始循環(huán)立管總壓力：

用原漿、以壓井排量循環(huán)時(shí)，能夠平衡地層壓力的立管壓力（泵壓）。式中：

初始（用原漿、壓井小排量）循環(huán)壓耗初始循環(huán)立管總壓力

壓井⑵終了循環(huán)立管總壓力

PTf終了循環(huán)立管總壓力：

用重漿、以壓井排量循環(huán)時(shí)，能夠平衡地層壓力的立管壓力（泵壓）。

式中：

終了（用重漿、壓井排量）循環(huán)壓耗終了循環(huán)立管總壓力

壓井初始循環(huán)壓耗

Pci(1)計(jì)算法：根據(jù)排量和循環(huán)壓耗的關(guān)系有關(guān)系：可得到：式中：Pc鉆進(jìn)時(shí)泵壓壓井(2)試驗(yàn)法：低泵沖試驗(yàn)：在油氣層中鉆進(jìn)時(shí)，在某次接單根以后，用確定的壓井小排量（低泵沖）短時(shí)間循環(huán)一次，記錄泵壓（立管壓力）即為初始循環(huán)壓耗Pci

。因?yàn)檠h(huán)壓耗與循環(huán)管路的長(zhǎng)度成正比關(guān)系。所以，一般每鉆進(jìn)30~50米進(jìn)行一次低泵沖試驗(yàn)。試驗(yàn)后，應(yīng)記錄并調(diào)表保存，以備在需要壓井時(shí)使用。壓井終了循環(huán)壓耗

Pcf根據(jù)密度和循環(huán)壓耗的關(guān)系有關(guān)系：可得到：式中：鉆進(jìn)時(shí)密度（1）鉆柱內(nèi)容積的循環(huán)時(shí)間td：壓井6．壓井時(shí)間其實(shí)，鉆柱內(nèi)容積系數(shù)就是鉆柱氺眼的橫截面積m2

。其余同前。鉆柱內(nèi)的容積系數(shù)m3/m（2）環(huán)空容積的循環(huán)時(shí)間ta：壓井其實(shí)，環(huán)空容積系數(shù)就是環(huán)空的橫截面積m2

。其余同前。環(huán)空容積系數(shù)m3/m壓井三、壓井方法關(guān)井后在處置程序上有四種可能性：(1)同步法：立刻開始邊加重泥漿邊循環(huán)壓井；(2)工程師法(等待加重法)繼續(xù)關(guān)井先加重泥漿，再循環(huán)壓井；(3)司鉆法（兩步法）：先循環(huán)排出受侵污的泥漿，再加重泥漿，然后壓井；(4)邊等邊加重法：先循環(huán)排出受侵污的泥漿，然后邊加重泥漿邊循環(huán)壓井。不同方法各自特點(diǎn)：同步法：時(shí)間最短，井口泵壓最小，受壓時(shí)間最短，減少粘卡，最安全，計(jì)算最復(fù)雜。工程師法：時(shí)間較短，井口壓力較小，也較安全，關(guān)井時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)循環(huán)不利。司鉆法：相對(duì)安全，技術(shù)上易掌握，需要最長(zhǎng)時(shí)間，最大程度運(yùn)用井口設(shè)備。邊等邊加重法：處置不但象第１種那樣復(fù)雜，而且需要長(zhǎng)的時(shí)間。壓井壓井四、司鉆法壓井1．施工步驟⑴第一循環(huán)周：司鉆法又叫兩步法用原漿循環(huán)排污⑵第二循環(huán)周：用重漿循環(huán)壓井壓井2．壓井過(guò)程中的立壓和套壓變化規(guī)律

⑴第一循環(huán)周：（循環(huán)排污過(guò)程）由于該過(guò)程鉆柱內(nèi)的液柱壓力沒(méi)有發(fā)生變化，所以立壓不應(yīng)該變化；同時(shí)，能夠保證平衡地層壓力的立壓（泵壓）就是初始循環(huán)立管總壓力Pti。即：在第一循環(huán)周，為保證井底壓力的平衡關(guān)系，應(yīng)保持立壓（泵壓）為Pti不變。1）立壓變化規(guī)律注意：

研究立壓時(shí)，只考慮鉆柱內(nèi)的壓力平衡關(guān)系；研究套壓時(shí)，只考慮環(huán)空內(nèi)的壓力平衡關(guān)系。壓井⑵第二循環(huán)周：（重漿壓井過(guò)程）

a.重漿在鉆柱內(nèi)下行過(guò)程

由于該過(guò)程鉆柱內(nèi)的液柱壓力逐漸增大，所以立壓應(yīng)該逐漸減??；重漿開始下行時(shí)，鉆柱內(nèi)全是原漿，此時(shí)能夠保證平衡地層壓力的立壓（泵壓）就是初始循環(huán)立管總壓力Pti

。當(dāng)重漿達(dá)到鉆頭時(shí)，可以近似認(rèn)為全井為重漿，此時(shí)能夠保證平衡地層壓力的立壓（泵壓）就是初始循環(huán)立管總壓力Ptf

。即：在第二循環(huán)周的重漿下行過(guò)程，立壓（泵壓）應(yīng)從Pti

正比下降到Ptf

。壓井b.重漿在環(huán)空上返過(guò)程

由于該過(guò)程鉆柱內(nèi)的液柱壓力沒(méi)有發(fā)生變化，所以立壓不應(yīng)該變化；同時(shí)，用原漿循環(huán)，能夠保證平衡地層壓力的立壓（泵壓）就是終了循環(huán)立管總壓力Ptf。即：在第二循環(huán)周的重漿上返過(guò)程，為保證井底壓力的平衡關(guān)系，應(yīng)保持立壓（泵壓）為Ptf

不變。壓井ta第一循環(huán)周tdta第二循環(huán)周PPtiPtft氣體油、水司鉆法壓井立、套壓曲線PaPd壓井⑴第一循環(huán)周：（循環(huán)排污過(guò)程）

a.天然氣在環(huán)空上升（氣體從井底上升至氣頂?shù)骄冢?）套壓變化規(guī)律由環(huán)空壓力平衡關(guān)系：由氣態(tài)方程：由壓力平衡方程：XhxyHPTPAPp壓井聯(lián)解以上方程組：注意：可得到：顯然：當(dāng)y增大時(shí)，PA增大，且PA與y為二次曲線關(guān)系。當(dāng)y=ym時(shí)，氣頂?shù)骄?，PA=PAmax

。壓井最大套壓PAmax計(jì)算：由環(huán)空壓力平衡關(guān)系：由氣態(tài)方程：由以上分析可以看出：氣頂?shù)骄跁r(shí)，套壓達(dá)到最大值PAmax。hxymHPTPAmaxPp壓井聯(lián)解以上方程組注意：可得到：其中：同時(shí)有：該段用時(shí)間：壓井b.排氣過(guò)程該過(guò)程中，環(huán)空內(nèi)的液柱壓力逐漸增大，所以，套壓應(yīng)該逐漸減小。當(dāng)溢流排完后，則有以下關(guān)系：即：該過(guò)程中，套壓應(yīng)從PAmax正比下降到Pd

。該過(guò)程用時(shí)間t2：注意：溢流排完后，井套壓=立壓=Pd

。壓井(2)第二循環(huán)周：

a.重漿在鉆柱內(nèi)下行:因?yàn)橹貪{在鉆柱內(nèi)下行時(shí)，環(huán)空內(nèi)泥漿液柱壓力不變，所以，套壓應(yīng)該不變，且等于關(guān)井立管壓力Pd。該過(guò)程用時(shí)間t3：b.重漿在環(huán)空內(nèi)上返：因?yàn)橹貪{在環(huán)空內(nèi)上返時(shí)，環(huán)空內(nèi)泥漿液柱壓力逐漸增大變，所以，套壓應(yīng)該逐漸減小，當(dāng)逐漸返到井口時(shí)，套壓應(yīng)為0。該過(guò)程用時(shí)間t4：壓井溢流為液體時(shí)的立、套壓變化規(guī)律；1.立壓變化規(guī)律：因?yàn)殂@柱內(nèi)的情況與氣體溢流完全相同，所以，立壓變化規(guī)律與氣體溢流相同。2.套壓變化規(guī)律：因?yàn)榄h(huán)空內(nèi)的情況與氣體溢流不同，所以，套壓變化規(guī)律與氣體溢流不同。

(1)第一循環(huán)周

(a)溢流上返過(guò)程因?yàn)榄h(huán)空的液柱壓力不變，所以，套壓應(yīng)該不變，且應(yīng)等于關(guān)井套壓值Pa

。(b)溢流排除過(guò)程因?yàn)椋涵h(huán)空液柱壓力逐漸增大，所以：套壓逐漸減小，并且，當(dāng)溢流排完后，PA=Pd

。

壓井ta第一循環(huán)周tdta第二循環(huán)周PPtiPtft氣體油、水司鉆法壓井立、套壓曲線PaPd壓井司鉆法壓井小結(jié)：關(guān)鍵：整個(gè)過(guò)程中，始終保持井底壓力大于等于地層壓力?？刂埔罁?jù)：立壓、套壓。方法：調(diào)節(jié)節(jié)流閥。為了控制方便：第一循環(huán)周，控制立壓為PTi；第二循環(huán)周：重漿下行過(guò)程：控制套壓為Pd

；重漿上返過(guò)程：控制立壓為PTf

。滯后時(shí)間：壓力在泥漿中的傳播速度為300米／秒。控制立壓時(shí)有滯后時(shí)間，可以通過(guò)套壓變化進(jìn)行立壓的控制。即需要調(diào)整立壓時(shí)，觀察套壓，套壓的變化就是立壓在滯后時(shí)間以后的立壓變化值，以避免滯后時(shí)間的干擾。壓井開泵開節(jié)流閥的操作問(wèn)題：在關(guān)井狀態(tài)下，壓井施工開始的開泵和開節(jié)流閥的操作不當(dāng)，將導(dǎo)致：（1）蹩泵；（2）井底壓力小于地層壓力，地層流體再次進(jìn)入井內(nèi)。為此，應(yīng)按以下步驟操作：①緩慢啟動(dòng)泵，調(diào)節(jié)節(jié)流閥，使套壓保持為關(guān)井套壓不變；②當(dāng)排量達(dá)到壓井排量時(shí)，保持排量不變，然后調(diào)節(jié)節(jié)流閥按壓井立（套）壓的變化規(guī)律控制立管壓力或套管壓力。

壓井A.原始數(shù)據(jù)井深H=

m 鉆柱容積系數(shù)Vd=

m3/m

原漿密度ρm=

g/cm3 積系數(shù)Va=

m3/m

鉆進(jìn)排量Q=

L/s 破裂壓力梯度Gf=

MPa/m

壓井排量Q1=

L/s 套管鞋處深度h=

m

鉆進(jìn)泵壓Pcn=

MPa 壓井附加密度ρe=

g/cm3B.溢流時(shí)記錄數(shù)據(jù)關(guān)井立管壓力Pd=

MPa 地面泥漿池增量△V=

m3

關(guān)井套管壓力Pa=

MPaC.壓井計(jì)算數(shù)據(jù)壓井泥漿密度

g/cm3

初始循環(huán)立壓

MPa終了循環(huán)立壓

MPa

最大允許關(guān)井套壓

MPaA.原始數(shù)據(jù)井深H=

m 鉆柱容積系數(shù)Vd=

m3/m

原漿密度ρm=

g/cm3 積系數(shù)Va=

m3/m

鉆進(jìn)排量Q=

L/s 破裂壓力梯度Gf=

MPa/m

壓井排量Q1=

L/s 套管鞋處深度h=

m

鉆進(jìn)泵壓Pcn=

MPa 壓井附加密度ρe=

g/cm3B.溢流時(shí)記錄數(shù)據(jù)關(guān)井立管壓力Pd=

MPa 地面泥漿池增量△V=

m3

關(guān)井套管壓力Pa=

MPaC.壓井計(jì)算數(shù)據(jù)壓井泥漿密度

g/cm3

初始循環(huán)立壓

MPa終了循環(huán)立壓

MPa

最大允許關(guān)井套壓

MPa壓井五、工程師法壓井工程師法壓井又稱等候加重法。它是關(guān)井后，加重泥漿密度到壓井用泥漿密度，然后直接用重漿入井，排污河壓井在一個(gè)循環(huán)周內(nèi)完成的壓井方法。所以，工程師法又稱一步法。1.立壓變化規(guī)律鉆柱內(nèi)的情況與司鉆法壓井的第二循環(huán)周完全一樣，所以，立管壓力變化規(guī)律與司鉆法壓井第二循環(huán)周相同。1）重漿下行過(guò)程立壓從PTi正比下降到PTf。2）重漿上返過(guò)程立壓保持PTf不變。壓井2.套壓變化規(guī)律1）重漿下行過(guò)程套壓按司鉆法第一循環(huán)周相同。當(dāng)重漿到達(dá)井底時(shí)，氣底以下的原漿液柱為原鉆柱內(nèi)的原漿在環(huán)空的高度，此時(shí)，套壓達(dá)到第一峰值PAmax1，將yd帶入上升的y,得到：其中：壓井2）重漿上返到氣頂?shù)骄谶^(guò)程由環(huán)空壓力平衡關(guān)系：由氣態(tài)方程：由壓力平衡方程：壓井聯(lián)解以上方程組，得到：氣頂?shù)骄跁r(shí)，套壓等于第二套壓峰值。即：PA=PAmaxy=ymax壓井第二套壓峰值計(jì)算：由環(huán)空壓力平衡關(guān)系：由氣態(tài)方程：和壓井聯(lián)解以上方程組，得：其中：并且有：注：如果重漿密度沒(méi)有附加，則：壓井工程師法壓井立、套壓變化曲線tdtaPPtiPtfttd重漿到鉆頭氣頂?shù)骄跉怏w排完P(guān)a壓井六、影響壓井套壓的因素

1．溢流的種類由壓井套壓變化曲線中可以看出，油、水溢流與天然氣溢流比較，套壓變化有明顯的不同，在相同條件下，天然氣溢流的套壓較高。2．溢流量溢流量越大，壓井套壓越高。為了防止套壓過(guò)高和避免壓漏地層，必須嚴(yán)格控制以流量。因此，應(yīng)盡早發(fā)現(xiàn)溢流，并迅速采取正確的操作關(guān)井。壓井3．環(huán)空截面尺寸環(huán)空截面尺寸的大小和變化，均會(huì)影響溢流在環(huán)空所占的高度，從而引起壓井過(guò)程中套壓變化。4．壓井方法采用工程師法壓井時(shí)，套壓的變化雖然比司鉆法較復(fù)雜，但采用工程師法壓井可得到較低的套壓。5．壓井泥漿密度對(duì)司鉆法壓井過(guò)程中的套壓變化沒(méi)有影響。

羅家16H井井噴案例分析羅家16H井井噴案例分析1．井噴事故發(fā)生經(jīng)過(guò)該井于2003年5月23日開鉆，2003年12月23日2：29鉆至井深4049.68米，水平段長(zhǎng)424米，循環(huán)泥漿后起鉆。起鉆過(guò)程中，頂驅(qū)滑軌偏移，導(dǎo)致掛吊卡困難，起至井深1948米套管鞋內(nèi)修頂驅(qū)滑軌。12月23日21：51起鉆至井深209.31米發(fā)現(xiàn)溢流泥漿1.1m3，立即下放鉆具，搶接回壓凡爾無(wú)效，21：55搶接頂驅(qū)無(wú)效，發(fā)生強(qiáng)烈井噴。羅家16H井井噴案例分析1．井噴事故發(fā)生經(jīng)過(guò)鉆桿內(nèi)噴高10米，鉆具上行2米左右，大方瓦飛出轉(zhuǎn)盤。21：59關(guān)球形、半閉防噴器，鉆桿內(nèi)液氣同噴達(dá)二層臺(tái)以上。22：01鉆桿被井內(nèi)壓力上頂撞擊在頂驅(qū)上，撞擊火花引發(fā)鉆桿內(nèi)噴出的天然氣著火。22：03關(guān)全閉，鉆桿未被剪斷而發(fā)生變形，高速氣流將火熄滅，但井口仍噴氣。轉(zhuǎn)盤面以上約有14米鉆桿傾倒向指重表方向。24日13：30發(fā)現(xiàn)因鉆具氫脆折斷落井，防噴器自動(dòng)關(guān)井，井口停噴，16：00點(diǎn)火成功。12月27日11：00壓井成功，羅家16H井井噴解除。羅家16H井井噴案例分析2．井噴事故發(fā)生原因①鉆具組合中未安裝鉆具回壓閥鉆具回壓閥是目前最主要的鉆具內(nèi)防噴工具。在氣層中鉆進(jìn)鉆柱中沒(méi)有裝回壓閥，違反了《鉆井技術(shù)操作規(guī)程》“氣層鉆進(jìn)中鉆柱必須裝上鉆具回壓閥”的規(guī)定。羅家16H井井噴案例分析2．井噴事故發(fā)生原因②鉆進(jìn)中有明顯的異常顯示但未采取任何措施

該井在井底9m鉆遇快鉆時(shí)，鉆時(shí)從34.4分鐘降至最低6.2分鐘，鉆時(shí)明顯加快，應(yīng)立即停鉆觀察。但現(xiàn)有的記錄看不到有任何這方面的作為。

羅家16H井井噴案例分析2．井噴事故發(fā)生原因③起鉆前循環(huán)時(shí)間嚴(yán)重不夠該井4049.68m井深的循環(huán)一周需要97分鐘，循環(huán)遲到時(shí)間為62分鐘。從錄井曲線讀值實(shí)際循環(huán)泥漿時(shí)間是35分鐘。即使按理想狀態(tài)的排量計(jì)算，連取砂樣的遲到時(shí)間都還沒(méi)有到，最后所鉆的3米的巖屑?xì)馍形捶抵恋孛婢推疸@，這是造成這次井噴失控事故的一個(gè)很重要的原因。羅家16H井井噴案例分析2．井噴事故發(fā)生原因④在氣層中鉆進(jìn)沒(méi)有進(jìn)行短程起下鉆《鉆井技術(shù)井控規(guī)定》和《鉆井井控規(guī)定實(shí)施細(xì)則》都規(guī)定：鉆開油氣層后，起鉆前要進(jìn)行短程起下鉆并循環(huán)觀察后效。并且應(yīng)該計(jì)算氣體上竄速度，以確定每趟起下鉆作業(yè)的安全時(shí)間。羅家16H井井噴案例分析2．井噴事故發(fā)生原因⑤發(fā)現(xiàn)起鉆時(shí)一直噴泥漿不作認(rèn)真分析和處理12月23日白班的司鉆接班檢查時(shí)（7:15）就提出“都起20多柱（實(shí)際為29柱）了，鉆桿水眼噴泥漿還很嚴(yán)重”的問(wèn)題，未引起重視。晚上7:30在交接班會(huì)上接班的司鉆又提出“起鉆噴泥漿太兇，起一柱噴一柱”的問(wèn)題。當(dāng)時(shí)經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)人員合議認(rèn)為，此狀況是“打鉆時(shí)泥漿上加了料，沒(méi)循環(huán)均勻”所致，其它無(wú)影響。就算是打鉆時(shí)泥漿上加了料，都起了快3000米，鉆具內(nèi)外鉆井液面還未自動(dòng)找平？既然知道泥漿上加了料，為什么不循環(huán)均勻了再起鉆？這是不是一個(gè)缺乏鉆井常識(shí)的低級(jí)錯(cuò)誤？羅家16H井井噴案例分析2．井噴事故發(fā)生原因⑤發(fā)現(xiàn)起鉆時(shí)一直噴泥漿不作認(rèn)真分析和處理該班接班后起鉆，起鉆時(shí)發(fā)現(xiàn)鉆桿母接頭內(nèi)泥漿是滿的，后來(lái)發(fā)展到從鉆桿內(nèi)外溢，仍沒(méi)有引起重視，到最后就從鉆桿內(nèi)噴出來(lái)了。如果發(fā)現(xiàn)鉆桿內(nèi)泥漿是滿的能夠引起警覺(jué)，立即搶接回壓凡爾，關(guān)封井器井口仍是不致以失控的。對(duì)整個(gè)起鉆過(guò)程中一直發(fā)生鉆具噴泥漿這一不正?，F(xiàn)象，不分析，不處置，是造成井噴失控的一個(gè)很重要的原因。羅家16H井井噴案例分析2．井噴事故發(fā)生原因⑥起鉆過(guò)程中安排修理頂驅(qū)，修理完后，又未下至井底循環(huán)該井本次起鉆中，起鉆至井深1849m（而不是95/8″套管鞋2478.89m），修理頂驅(qū)設(shè)備時(shí)間長(zhǎng)達(dá)4:20，修好后又沒(méi)有下鉆至井底循環(huán)排出氣侵泥漿，而是直接起鉆，延長(zhǎng)了停止循環(huán)泥漿的時(shí)間。加之起鉆過(guò)程又很長(zhǎng)，使井內(nèi)靜止時(shí)間長(zhǎng)達(dá)18:21，這也是導(dǎo)致發(fā)生井噴失控的一個(gè)原因。

羅家16H井井噴案例分析2．井噴事故發(fā)生原因⑦起鉆不認(rèn)真灌泥漿，沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn)溢流，是造成井噴失控事故的主要原因之一經(jīng)查，本次起鉆有4次5柱以上才灌一次泥漿，開始起鉆就起6柱后才灌一次泥漿，間隙最長(zhǎng)的達(dá)9柱才灌一次。

第六章硫化氫防護(hù)硫化氫防護(hù)一、H2S的性質(zhì)與危害1．硫化氫的特性劇毒：其毒性可與氰化物相比，是一種致命的氣體；無(wú)色氣體，沸點(diǎn)約為－60℃；密度為1.189。比空氣重，極易聚集在底凹處；H2S在低濃度時(shí)可聞到臭雞蛋味，當(dāng)濃度高于4.6PPm時(shí)，人的嗅覺(jué)迅速鈍化而感覺(jué)不出H2S的存在；硫化氫防護(hù)一、H2S的性質(zhì)與危害1．硫化氫的特性當(dāng)H2S濃度在4.3PPm～46PPm時(shí)，在空氣中形成的混合氣體遇火將產(chǎn)生強(qiáng)烈的爆炸；H2S燃點(diǎn)為250℃，燃燒時(shí)為藍(lán)色火焰，并生成危及人眼睛和肺部的二氧化硫；H2S可致人眼、喉、和呼吸道發(fā)炎；硫化氫防護(hù)一、H2S的性質(zhì)與危害1．硫化氫的特性H2S易溶于水和油，在20℃、1個(gè)大氣壓下，一體積的水可溶解2.9體積的H2S，隨溫度升高溶解度下降；H2S及其水溶液對(duì)金屬有強(qiáng)烈的腐蝕作用，如果溶液中同時(shí)含有CO2或O2，其腐蝕作用更快。硫化氫防護(hù)一、H2S的性質(zhì)與危害2．硫化氫的濃度體積比濃度：指H2S在空氣中的體積比。常用PPM表示；重量比濃度：指H2S在一立方空氣中的重量，單位為mg/m3;kg/m3。10PPM=14.4mg/m3,10mg/m3=7PPM車間空氣衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn):中國(guó)MAC10mg/m3;美國(guó)ACGIHTLV-TWA14mg/m3(10ppm)硫化氫防護(hù)一、H2S的性質(zhì)與危害3．硫化氫的濃度與危害程度H2SPPm危害程度0.13～4.6可嗅到臭雞蛋味，一般對(duì)人體不產(chǎn)生危害4.6～10剛接觸有刺熱感，但會(huì)很快消失10～20我國(guó)臨界濃度規(guī)定為20PPm，超過(guò)此濃度必須戴防毒面具50允許直接接觸10分鐘100刺激咽喉，3～10分鐘會(huì)損傷嗅覺(jué)和眼睛，輕微頭痛、接觸4h以上導(dǎo)致死亡200立即破壞嗅覺(jué)系統(tǒng)，時(shí)間稍長(zhǎng)咽、喉將灼傷，導(dǎo)致死亡500失去理智和平衡，2～15分鐘內(nèi)出現(xiàn)呼吸停止，如不及時(shí)搶救，將導(dǎo)致死亡700很快失去知覺(jué)，停止呼吸，若不立即搶救將是死亡1000立即失去知覺(jué)，造成死亡，或永久性腦損，智力損殘2000吸上一口，將立即死亡，難于搶救硫化氫防護(hù)作業(yè)中接觸硫化氫限制時(shí)間

（OccupationalExposureLimits)10PPM最長(zhǎng)接觸時(shí)間為每天8小時(shí)，在8小時(shí)內(nèi)OEL不超過(guò)15和20PPM；15PPM允許接觸不超過(guò)15分鐘——每天8小時(shí)內(nèi)不能超過(guò)4次，每次接觸硫化氫至少間隔60分鐘（不接觸任何濃度H2S）；20PPM為最高接觸極限濃度—任何情況下不允許作業(yè)人員接觸超過(guò)20PPMH2S。

（加拿大規(guī)范）硫化氫防護(hù)二、含硫氣田的鉆井工程設(shè)計(jì)要求1．井場(chǎng)要求在含H2S地區(qū)鉆井，布井場(chǎng)前應(yīng)勘測(cè)地形并測(cè)定主風(fēng)向。井場(chǎng)選址應(yīng)遠(yuǎn)離人口稠密的村鎮(zhèn)1Km以上（H2S在100PPm時(shí)的擴(kuò)散半徑為914m）。不能布在H2S不易擴(kuò)散的低洼地。主風(fēng)向下方距公路至少30m以上。硫化氫防護(hù)二、含硫氣田的鉆井工程設(shè)計(jì)要求1．井場(chǎng)要求井場(chǎng)上應(yīng)有兩個(gè)以上出入口。便于應(yīng)急時(shí)采取搶救和疏散人員。井場(chǎng)出入口處要有防護(hù)設(shè)備，以便一旦發(fā)生緊急情況時(shí)使用，出入口處都安裝報(bào)警儀器和風(fēng)向標(biāo)。硫化氫防護(hù)二、含硫氣田的鉆井工程設(shè)計(jì)要求1．井場(chǎng)要求井場(chǎng)要準(zhǔn)備呼吸防護(hù)設(shè)備，其軟管呼吸接頭必須能滿足全體人員需要。現(xiàn)場(chǎng)上要有至少可儲(chǔ)存能使用30min空氣的容器。井場(chǎng)設(shè)有三個(gè)以上風(fēng)向標(biāo)，供現(xiàn)場(chǎng)人員觀察H