《現(xiàn)代固井完井技術(shù)》3完

第一節(jié) 表皮系數(shù)的計(jì)算表皮系數(shù)的定義：油田的每個(gè)作業(yè)都可能對儲(chǔ)層造成損害，在井底周圍形成一個(gè)損害帶，其滲透率小于未損害帶的滲透率，描述損害程度大小的量稱為表皮系數(shù)。完井的評價(jià)表皮系數(shù)常用試井資料計(jì)算，其表皮系數(shù)是一個(gè)綜合值，它至少包括以下幾部分:S＝Sd＋Sp＋Sc＋Sb＋Sg＋Si＋……式中S——總表皮系數(shù)；Sd——油氣層真實(shí)損害的表皮系數(shù)；

Sp——射孔表皮系數(shù)；Sc——完井不完善造成的表皮系數(shù)；

Sb——堵塞表皮系數(shù)；Sg——礫石充填表皮系數(shù)；

Si——紊流造成的表皮系數(shù)。通過油氣井的不穩(wěn)定試井資料可以得到兩種基本曲線:一種是壓降曲線，另一種是壓力恢復(fù)曲線。不同曲線具有不同的表達(dá)方式，因此將有不同的表皮系數(shù)計(jì)算方法。一、壓降曲線法對于試油后的探井或生產(chǎn)井,關(guān)井達(dá)到穩(wěn)定靜止時(shí),以某一穩(wěn)定的產(chǎn)量開井生產(chǎn),通過壓力計(jì)測量不同開井時(shí)間的井底流動(dòng)壓力。將井底流動(dòng)壓力與開井時(shí)間在直角坐標(biāo)系上作圖,所得到的曲線稱為壓降曲線。1.油井表皮系數(shù)S的計(jì)算公式:式中:Pi:原始油層壓力，MPa；Pwf(1h):開井1h時(shí)的井底流動(dòng)壓力，MPa；K:滲透率，μm2；φ:孔隙度；μ0:原油粘度，mPa.s；Ct:油藏總壓縮系數(shù)，MPa-1;Rw:井眼半徑，m；此處,m是一個(gè)常數(shù),對于油井來說,0在非穩(wěn)定階段,井底流動(dòng)壓力P與開井時(shí)間twf呈半對數(shù)直線關(guān)系,直線的斜率為m。0P＝A－mlgtwf 0計(jì)算的m0公式為:式中:Q:油井的穩(wěn)定產(chǎn)量，m3/d；0B:原油體積系數(shù)；0μ0:油層原油粘度，mPa.s；K:油層有效透率,μm2；h:油層有效厚度，m。通過上述公式，在求得的m0情況下，可以求得K×h值，若油層厚度已知，可得到油層的透率K。2.氣井表皮系數(shù)S的計(jì)算公式:式中:P:原始?xì)鈱訅毫Γ琈Pa；iP(1h):開井1h時(shí)的井底流動(dòng)壓力，MPa；wfK:滲透率，μm2；φ:孔隙度；μg:氣層天然氣粘度，mPa.s；C:氣藏總壓縮系數(shù)，MPa-1；tR:井眼半徑，m。w此處,m是一個(gè)常數(shù),井底流動(dòng)壓力的g平方P2與開井時(shí)間t呈半對數(shù)直線關(guān)系,直wf線的斜率為m。gP2＝A－mlgtwf g計(jì)算的m公式為:g式中:Qg:氣井的穩(wěn)定產(chǎn)量，m3/d；μg:油層原油粘度，mPa.s；Z:天然氣偏差系數(shù)；T:氣藏溫度，K；Ps:地面標(biāo)準(zhǔn)壓力，MPa；K:油層有效滲透率，μm2；h:油層有效厚度，m。Ts:地面標(biāo)準(zhǔn)溫度，K。二、壓力恢復(fù)曲線法當(dāng)一口油井以某一穩(wěn)定的產(chǎn)量生產(chǎn)一定時(shí)間后，將井關(guān)閉，通過壓力計(jì)測出井底壓力恢復(fù)值隨關(guān)井時(shí)間的變化，二者之間的關(guān)系曲線稱為壓力恢復(fù)曲線。通過壓力恢復(fù)曲線數(shù)據(jù)計(jì)算表皮系數(shù)的方法有兩種:1.Horner（霍納）法（1）油井表皮系數(shù)S的計(jì)算公式:式中:Pwo(1h):關(guān)井1h時(shí)后井底恢復(fù)壓力，MPa；Pwf:關(guān)井時(shí)的井底流動(dòng)壓力，MPa；K:滲透率，μm2；φ:孔隙度；μ0:原油粘度，mPa.s；Ct:油藏總壓縮系數(shù)，MPa-1;Rw:井眼半徑，m；t:生產(chǎn)時(shí)間，h。此處,m是一個(gè)常數(shù),井底恢復(fù)壓力P0

wo與時(shí)間呈半對數(shù)直線關(guān)系,直線的斜率為m0。（2）氣井表皮系數(shù)S的計(jì)算公式:式中:Pwg(1h):關(guān)井1h時(shí)后井底恢復(fù)壓力，MPa；Pwf:關(guān)井時(shí)的井底流動(dòng)壓力，MPa；K:滲透率，μm2；φ:孔隙度；μg:氣層天然氣粘度，mPa.s；Ct:氣藏總壓縮系數(shù)，MPa-1;Rw:井眼半徑，m；t:生產(chǎn)時(shí)間，h。此處,m是一個(gè)常數(shù),井底恢復(fù)壓力的g平方P

2與時(shí)間wf直線的斜率為mg。呈半對數(shù)直線關(guān)系,2.MDH（Miller-Dyes-Hutchinson，米勒-戴斯-哈欽森）法當(dāng)油氣井關(guān)閉之前的生產(chǎn)時(shí)間比較長時(shí)，Δt＋t≈t，1＋t≈t，得:油井:氣井3.例題某井以19.58m3/d的穩(wěn)定產(chǎn)量生產(chǎn)，累計(jì)產(chǎn)量79.62m3，然后關(guān)井進(jìn)行壓力恢復(fù)測試，測試數(shù)據(jù)如下表。油層物性參數(shù):h＝6.1m，孔隙度φ＝0.22，Rw＝0.091m，μ0＝1mPa.s，原油體積系數(shù)B0＝1.22，油藏總壓縮系數(shù)Ct＝29.4×10-4MPa-1。求該油層的有效滲透率，用Horner法和MDH法計(jì)算表皮系數(shù)。Δt,hΔt,hΔt,hΔt,hΔt,hΔt,hΔt,hΔt,hΔt,hΔt,hΔt,hΔt,hΔt,hΔt,hΔt,hΔt,hΔt,hΔt,hΔt,hΔt,hΔt,hΔt,hΔt,hΔt,hΔt,hΔt,hΔt,hΔt,h解:關(guān)井之前油井的生產(chǎn)時(shí)間:t＝(79.62/19.58)×24＝97.6（h）按照Horner法作直線:得斜率m0=0.1680；按照MDH法作直線:得斜率m0=0.1586；用Horner法計(jì)算 透率:上式中:Q=19.58m3/d，B＝1.22，μ0 0＝1mPa.s，h＝6.1m，m=0.1680，代入，可0 0算出K=0.0494μm2。用Horner法計(jì)算表皮系數(shù):上式中:P(1h)＝32.197MPa，P＝30.653wo wfK=0.0494，t＝97.6，φ＝0.22，μ0＝1mPa.s，＝29.4×10-4MPa-1，R＝0.091m，m=0.1680，w 0代入，可計(jì)算出S=4.94。用MDH法計(jì)算滲透率:上式中:Q=19.58m3/d，B＝1.22，μ＝0 0 01mPa.s，h＝6.1m，m=0.1586，代入，可計(jì)算0出K=0.0523μm2。用MDH法計(jì)算表皮系數(shù):上式中:Pwo(1h)＝32.197MPa，Pwf＝30.65K=0.0523，φ＝0.22，μ0＝1mPa.s，Ct＝29.4×10-4MPa-1，Rw＝0.091m，m0=0.1586，代入，可計(jì)算出S=5.76。第二節(jié)儲(chǔ)層損害的評價(jià)方法1.表皮系數(shù)法式中:K:儲(chǔ)層滲透率，μm2；Ka:損害區(qū)的滲透率，μm2；ra:損害區(qū)半徑，m；rw:井眼半徑，m；判斷方法:S>0,儲(chǔ)層受到損害,S越大,損害越嚴(yán)重。S＝0,儲(chǔ)層未受到損害,或損害后完全解除。S<0,井底處于超完善狀態(tài)。2.條件比法定義：儲(chǔ)層受到損害時(shí)，油氣井供給半徑之內(nèi)的平均有效滲透率與未受損害的原始滲透率的比值，用CR表示。式中:re:油井供給半徑，m；rw:井眼半徑，m；S:表皮系數(shù)。判斷方法:CR>1，井底處于超完善狀態(tài)；CR＝1，儲(chǔ)層未受到損害，或者損害后完全解除。CR<1，儲(chǔ)層受到損害，CR越小，損害越嚴(yán)重。3.產(chǎn)能比法定義：在相同生產(chǎn)壓差下，儲(chǔ)層受到損害后的產(chǎn)量與假定未受損害時(shí)的理想產(chǎn)量之比，用PR表示。式中:r:油井供給半徑，m；er:井眼半徑，m；wS:表皮系數(shù)。判斷方法:PR>1,井底處于超完善狀態(tài)；PR＝1,儲(chǔ)層未受到損害,或者損害后完全解除。PR<1,儲(chǔ)層受到損害,PR越小,損害越嚴(yán)重。4.流動(dòng)效率法定義:在相同的產(chǎn)量條件下，儲(chǔ)層受到損害后的采油指數(shù)與未受損害時(shí)的理想采油指數(shù)之比，用FE表示。采油指數(shù):油井產(chǎn)量Q與生產(chǎn)壓差（Pe－Pwf）在直角坐標(biāo)系中作圖，可以得到一條直線，該直線的斜率稱為采油指數(shù)。物理意義是油井在單位生產(chǎn)壓差下的日產(chǎn)油量，直接反映油井產(chǎn)能的大小，單位m3/(MPa.d)。式中:pe:地層壓力，MPa；pwf:井底流動(dòng)壓力，MPa；S:表皮系數(shù)。m0:是一個(gè)常數(shù)。判斷方法:FE>1,井底處于超完善狀態(tài)；FE＝1,儲(chǔ)層未受到損害,或者損害后完全解除。FE<1,儲(chǔ)層受到損害,FE越小,損害越嚴(yán)重。5.堵塞比定義：井底附加地帶的油氣層受污染及堵塞的程度，是流動(dòng)效率的倒數(shù)。用DF表示。式中:pe:地層壓力，MPa；pwf:井底流動(dòng)壓力，MPa；S:表皮系數(shù)。m0:是一個(gè)常數(shù)。判斷方法:DF>1,儲(chǔ)層受到損害,DF越大,損害越嚴(yán)重。DF＝1,儲(chǔ)層未受到損害,或者損害后完全解除。DF<1,井底處于超完善狀態(tài)。6.污染半徑法定義：油氣層污染堵塞區(qū)到井眼中心的距離，是判斷油氣層損害程度的指標(biāo)之一，用ra表示。式中:K:儲(chǔ)層滲透率，μm2；Ka:損害區(qū)的滲透率，μm2；ra，rw:損害區(qū)與井眼半徑，m；判斷方法:r>r,儲(chǔ)層受到損害,r越大,損害越a w a嚴(yán)重。r＝r,儲(chǔ)層未受到損害,或者損害后完a w全解除。7、完善指數(shù)法由童憲章1977年提出,優(yōu)點(diǎn)是不需要高壓物性參數(shù)計(jì)算簡便。用CI表示。式中:pe:地層壓力，MPa；pwf:井底流動(dòng)壓力，MPa；m0:是一個(gè)常數(shù)，表示斜率。判斷方法:CI>7,儲(chǔ)層受到損害。CI＝7,儲(chǔ)層未受到損害,或者損害后完全解除。CI<7,油井未受到損害。8、注意事項(xiàng):一般評價(jià)地層損害通用表皮系數(shù),同時(shí)增加另外一、兩種。沒有高壓物性資料時(shí),采用完善指數(shù)。應(yīng)用其它評價(jià)方法可能導(dǎo)致偏差。均質(zhì)油層和非均質(zhì)油層的判別標(biāo)準(zhǔn)是不同的。如表皮系數(shù)S＝－2時(shí),對于均質(zhì)油層顯然沒有傷害,但對于非均質(zhì)油層存在傷害。試井解釋的表皮系數(shù)是總表皮系數(shù)。不是真正意義上的損害表皮系數(shù),在盡可能的情況下,將總表皮系數(shù)分解為各種表皮系數(shù)。復(fù)習(xí)題一、名詞解釋1、完井工程：3、屏蔽暫堵技術(shù)5.終凝時(shí)間7、水泥漿失重9、套管射孔完井11、初凝時(shí)間13、鉆井液固相含量15.套管抗擠強(qiáng)度2、射孔4、水平井6.竄槽8、壓力恢復(fù)曲線10、油氣藏12、水泥漿失水14、壓降曲線16.水動(dòng)力學(xué)完善井復(fù)習(xí)題二、填空題1、相對滲透率是指多相流體并存時(shí)，每一相的有效滲透率與絕對滲透率的比值。2、水平井的井身剖面可根據(jù)實(shí)際需要而設(shè)計(jì)成多種不同類型，實(shí)際上應(yīng)用最多、最有代表性的有單弧剖面、雙弧剖面和三弧剖面三種類型。3、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要包括套管層次和每層套管的下深，以及套管和井眼尺寸的配合。4.射孔彈主要分為深穿透彈和大孔徑彈兩大類。復(fù)習(xí)題二、填空題5、割縫襯管防砂的關(guān)鍵就在于如何正確地確定縫口寬度，根據(jù)實(shí)驗(yàn)研究，砂粒在縫眼處形成“砂橋”的條件是：縫口寬度不大于砂粒直徑的兩倍。6.油井水泥的主要成分包括硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣、鐵鋁酸四鈣以及石膏、堿金屬的氧化物等。7、套管柱設(shè)計(jì)的等安全系數(shù)法的設(shè)計(jì)思想是使各個(gè)危險(xiǎn)截面上的最小安全系數(shù)等于或大于規(guī)定的安全系數(shù)。復(fù)習(xí)題二、填空題8、完井工程的理論基礎(chǔ)包括：1）從鉆開油層開始到投產(chǎn)每一道工序都要保護(hù)油氣層，以保證油氣層發(fā)揮其最大產(chǎn)能2）通過節(jié)點(diǎn)分析，來選擇完井方式及方法和選定套管直徑。9、射孔完井是國內(nèi)外最為廣泛和最主要使用的一種完井方式，包括套管射孔完井和尾管射孔完井。10、射孔槍可分為有槍身射孔槍和無槍身射孔槍兩大類11. 前置液將水泥漿與鉆井液隔開，起到隔離、緩沖、清洗的作用，可提高固井質(zhì)量。復(fù)習(xí)題二、填空題12、三弧剖面水平井的突出特點(diǎn)是在三個(gè)增斜段之間相設(shè)計(jì)了兩個(gè)穩(wěn)斜段，這種剖面適用于目的層頂界和工具造斜率都有一定誤差的條件下，尤其適用于薄油層水平井設(shè)計(jì)。13、形成竄槽的原因包括：套管不居中、井眼不規(guī)則、泥漿性能及頂替措施不當(dāng)?shù)仍颉?4.國內(nèi)外使用的鉆井完井液按其成分及作用原理大體可分為氣體類、水基類、油基類三大類。15目前水平井射孔一律采用油管輸送射孔工藝。復(fù)習(xí)題三、簡答題1、儲(chǔ)層敏感性評價(jià)的步驟2、井身結(jié)構(gòu)確定的原則3、水泥硬化的三個(gè)階段4、屏蔽暫堵技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)5、完井工程的目的6.注水泥的基本要求7、射孔完井適用的地質(zhì)條件8、水泥漿凝結(jié)過程中引起油氣水上竄的原因復(fù)習(xí)題四、論述題1、水泥的外加劑的種類及作用2、提高注水泥質(zhì)量的措施3、水平井鉆井液的要求和選型原則4.論述套管射孔完井、尾管射孔完井及割縫襯管完井的特點(diǎn)及異同點(diǎn)復(fù)習(xí)題五、計(jì)算題已知技術(shù)套管下到井深為3200m處，該處的破裂壓力梯度為1.98g/cm3，地層壓力梯度為1.42g/cm3，該段最小地層壓力度1.02g/cm3。在深度為4800m處的最大地層孔隙壓力梯度為1.64g/cm3，給定設(shè)計(jì)系數(shù)：Sb=0.036g/cm3；Sg=0.04g/cSk=0.06g/cm3；Sf=0.03g/cm3；△PN=12MPa；校核在320處是否會(huì)發(fā)生壓漏地層和卡套管事故？本章主要內(nèi)容:地層壓力預(yù)測與監(jiān)測地層破裂壓力及其預(yù)測地層—井眼系統(tǒng)的壓力控制欠平衡壓力鉆井簡介第七章

油氣井壓力預(yù)測與控制；；概

述油氣井壓力預(yù)測及控制——在鉆井過程中對地層壓力進(jìn)行預(yù)測和控制。發(fā)生井噴失控的原因起鉆抽吸,起鉆過程中不及時(shí)灌泥漿；起完鉆后空井時(shí)間過長；未及時(shí)發(fā)現(xiàn)溢流,或發(fā)現(xiàn)溢流后處理措施不當(dāng)井口未安裝防噴器,或承壓能力太低；防噴器及管匯安裝不符合要求；井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理；對淺氣層缺乏足夠的認(rèn)識；地層壓力預(yù)測不準(zhǔn),泥漿密度偏低；在發(fā)生井漏后,沒有預(yù)防可能發(fā)生的井噴；思想麻癖,違章操作。一、地下各種壓力的概念（一）靜液壓力（hydrostaticpressure）靜液壓力—由液柱自身的重力所引起的壓力,其大小與液體的密度與液柱的垂直高度或深度。ph=0.00981ρDl式中:ph—靜液壓力，Mpa；ρ—液體密度，g/cm3；Dl—液柱垂直高度，m。靜液壓力梯度—單位深度的液柱壓力稱為靜液壓力梯度，(1-1)Gh＝

ph

/

Dl＝0.00981ρ（1-2）?第一節(jié)

地層壓力預(yù)測和監(jiān)測（二）上覆巖層壓力（Overburden

pressur）上覆巖層壓力—地層某處的上覆巖層壓力是該處以上地層（包括巖石基質(zhì)和巖石孔隙中流體）總重力所產(chǎn)生的壓力。式中:p0—上覆巖層壓力，MPa；φ—巖石孔隙度，%；D—地層垂直深度,m；ρma—巖石骨架密度,g/cm3；ρ—孔隙中流體密度,g/cm3； ρ0—地層密度,g/cm3。（分段計(jì)算）地層密度的確定:密度測井法聲波測井法: o= Tma-2.11*( T- Tma)/( Tf+ T )上覆巖層壓力梯度—上覆巖層壓力隨深度增加而增大。 沉積巖的平均密度大約為2.5克/厘3,上覆巖層壓力梯度一般為0.0227兆帕/米。在實(shí)際鉆井過程中,以鉆臺(tái)作為上覆巖層壓力的基準(zhǔn)面。（三）地層壓力（formation

pressue）地層壓力—指巖石孔隙中的流體所具有的壓力,也稱地層孔隙壓力（formationporepressue）,用pp表示。正常地層壓力—等于地層流體的靜液壓力,pp=ph。異常地層壓力—地層壓力大于或小于正常地層壓力。低于正常地層靜液壓力的地層壓力(pp <ph)稱為異常低壓。超過正常地層壓力的地層壓力(pp>ph)稱為異常高壓。（四）基巖應(yīng)力（matrix

stress）上覆巖層壓力由巖石的基質(zhì)顆粒（骨架）和孔隙中的流體共同承擔(dān)。由巖石顆粒間相互接觸支撐的那一部分上覆巖層壓力,稱為基巖應(yīng)力,亦稱有效上覆巖層壓力、骨架應(yīng)力或顆粒間壓力,用σ表示。（五）地下各種壓力的關(guān)系上覆巖層壓力由巖石骨架和孔隙中的流體共同承擔(dān)，因此上覆巖層壓力、地層壓力和基巖應(yīng)力之間存在以下關(guān)系:o當(dāng)p一定時(shí),σ減小,pp增大,σ→0,pp→po。所以,地層的孔隙壓力增大,基巖應(yīng)力必然減小。σpppo地層沉降壓實(shí)的機(jī)理:沉積物的壓縮過程是由上覆沉積層的重力引起的。隨著地層的沉降，上覆沉積物重復(fù)的增加，下覆巖層就逐漸被壓實(shí)。如果沉積速度較慢，沉積層內(nèi)的巖石顆粒就有足夠的時(shí)間重新緊密地排列，并使孔隙度減小，孔隙中的過剩流體被擠出.如果是“開放”的地質(zhì)環(huán)境，被擠出的流體就沿著阻力小的方向，或向著低壓高滲透的方向流動(dòng)，于是便建立了正常的靜液壓力環(huán)境。于是地層水自上而下形成連續(xù)的正常的靜液壓力系統(tǒng)。正常地層壓力的形成在地層的沉積過程中,隨著上覆沉積物不斷增多,地層逐漸被壓實(shí),孔隙度減小。如果地層是可滲透的、連通的,地層中流體的流動(dòng)不受限制（稱之為水力學(xué)開啟系統(tǒng)）,地層孔隙中的流體則隨著地層的壓實(shí)被排擠出去,建立起靜液壓力條件。形成正常壓力地層。（六）異常地層壓力的成因異常低壓和異常高壓統(tǒng)稱為異常壓力（abnormal pressure）。1.異常低壓（abnormallowpressure）壓力梯度小于9.81kPa／m（即正常地層壓力梯度）的是異常低壓。產(chǎn)生異常低壓的原因生產(chǎn)多年而又沒有壓力補(bǔ)充的枯竭油氣層。地下水位很低。2.異常高壓（abnormalhighpressure）地層壓力梯度大于地層流體的靜液壓力梯度（0.00981—0.0105Mpa/m)時(shí),稱為是異常高壓。（1）形成異常高壓的地質(zhì)條件①地層具有保存流體的空隙；②地層周圍存在不滲透圍柵,構(gòu)成圈閉；③具有一定的埋藏深度；（2）異常高壓的成因在地層被不滲透的圍柵包圍,流體被圈閉在地層的孔隙空間內(nèi)不能自由流通（稱之為水力學(xué)封閉系統(tǒng)）的條件下,隨著地層的不斷沉積,上覆巖層壓力逐漸增大,而圈閉在地層孔隙內(nèi)的流體排不出去,必然承受部分上覆巖層重力。結(jié)果是地層流體壓力升高,地層得不到正常壓實(shí),孔隙度相對增大,巖石密度相對減小,基巖應(yīng)力相對降低。這種作用稱為欠壓實(shí)作用。其它原因:①高的供水源②地質(zhì)構(gòu)造作用:造成地層上升、巨大地應(yīng)力的擠壓。③水熱增壓作用:溫度升高，流體體積膨脹。④滲透作用:水由鹽濃度低的一側(cè)通過泥巖半透膜向高側(cè)滲透。二、

地層壓力預(yù)測原理和方法地層壓力預(yù)測（鉆 前）:地震資料法、測井資料法地層壓力監(jiān)測（鉆進(jìn)中）:dc指數(shù)法、頁巖密度法、標(biāo)準(zhǔn)化鉆速法（一）地層壓力預(yù)測地震法、聲波時(shí)差法、頁巖電阻率法。1.聲波時(shí)差法聲波（縱波）在單位距離地層內(nèi)的傳播時(shí)間稱為聲波時(shí)差。式中:Δt——聲波時(shí)差,s/m；ρ——巖層密度,ρ=f(φ)；E——巖石的彈性模量；μ——巖石的泊松比。對于一定的巖性（泥頁巖）,Δt≈f(φ)。2.聲波時(shí)差法預(yù)測地層壓力的基本原理（1）聲波時(shí)差與泥頁巖孔隙度的關(guān)系（2）正常沉積條件下,泥頁巖孔隙度與埋藏深度的關(guān)系泥頁巖在地面的孔隙度可用聲波時(shí)差表示:（3）正常沉積條件下,泥頁巖聲波時(shí)差與埋藏深度的關(guān)系△tm—基巖的聲波時(shí)差,μs/m；△tf —地層孔隙內(nèi)流體聲波時(shí)間差,μs/m；△t—地層的聲波時(shí)差,μs/m；△t0 —井深為0時(shí)的聲波時(shí)差,是常數(shù),μs/m；△tn —正常趨勢線上的聲波時(shí)差,μs/m。以上式子中:（4）基本原理在正常壓力層段，隨著地層埋藏深度的增加，巖石孔隙度減小，密度增大，聲波速度增大，聲波時(shí)差減小。在半對數(shù)坐標(biāo)中，聲波時(shí)差隨井深呈直線變化關(guān)系，稱之為正常趨勢線。正常沉積條件下，泥頁巖的孔隙度隨深度的變化規(guī)律為:φ＝φ0e-CD式中:φ—泥頁巖的孔隙度，％；φ0—泥頁巖在地面的孔隙度％；—常數(shù);—井深，米。進(jìn)入異常高壓地層時(shí)，由于巖層欠壓實(shí)，孔隙度相對增大，聲波時(shí)差相對增大，則必偏離正常壓力趨勢線。據(jù)此可預(yù)測異常高壓，并可根據(jù)偏離程度的大小定量計(jì)算地層壓力。3.聲波時(shí)差法預(yù)測地層壓力（1）地層壓力的計(jì)算常用方法:經(jīng)驗(yàn)圖版法、當(dāng)量深度法當(dāng)量密度:某深度地層壓力與等高液柱壓力等效時(shí)相當(dāng)?shù)囊后w密度。當(dāng)量密度g/cm3（2）地層壓力預(yù)測步驟收集聲波時(shí)差測井資料，讀取泥頁巖點(diǎn)的聲波時(shí)差數(shù)據(jù)；繪制散點(diǎn)圖，引出正常壓力趨勢線；讀出異常高壓層段的實(shí)際△t和該深度D所對應(yīng)的正常趨勢線上的聲波時(shí)差△tn，計(jì)算△t- △tn；從經(jīng)驗(yàn)圖版上讀出△t- △tn所對應(yīng)的當(dāng)量密度ρp;計(jì)算地層壓力:注意:聲波時(shí)差不僅與地層孔隙度有關(guān)，而且受巖石彈性、地層流體性質(zhì)、鉆井液性能、測井誤差等因素的影響，因此預(yù)測結(jié)果存在一定的誤差。（二）地層壓力監(jiān)測常用方法:dc指數(shù)法、SigmaLog 法、頁巖密度法、標(biāo)準(zhǔn)化鉆速法1.dc指數(shù)的概念賓漢鉆速模型（Bingham,1964):Vpc＝Kne(W/db)dd指數(shù)（泥頁巖層）:采用常用工程單位:（1—14）（1—15）式中:Vpc—機(jī)械鉆速，m/h; n—轉(zhuǎn)速，rpm;W—鉆壓，kN; db—鉆頭直徑，mm；e≈1（對于軟地層）。在正常地層壓力條件下,若巖性和鉆井條件不變,機(jī)械鉆速隨井深增加而減小,則d指數(shù)隨井深增加而增大。鉆遇異常高壓層,由于地層欠壓實(shí),機(jī)械鉆速增大,d指數(shù)則相對減小。據(jù)此可評價(jià)地層壓力。dc指數(shù)Rehm & Meclendon(1971)研究了鉆井液密度變化的影響（鉆井液密度增大將導(dǎo)致機(jī)械鉆速降低,d指數(shù)增大）,提出了修正的d指數(shù),稱為dc指數(shù)。（1—16）式中:ρn—地層水密度;ρd—鉆井液密度2.基本原理在正常壓力層段,若巖性和鉆井條件不變,機(jī)械鉆速隨井深增加而減小,則dc指數(shù)隨井深增加而增大。在半對數(shù)坐標(biāo)中,dc指數(shù)與井深呈線性關(guān)系,稱之為正常壓力趨勢線。當(dāng)鉆遇異常高壓層,由于地層欠壓實(shí),機(jī)械鉆速增大,dc指數(shù)則相對減小,偏離正常趨勢線。根據(jù)偏離程度可計(jì)算出地層壓力。dc3. 地層壓力的計(jì)算方法經(jīng)驗(yàn)圖版法、經(jīng)驗(yàn)公式法、當(dāng)量（等效）深度法（1）經(jīng)驗(yàn)公式法（1—17）式中:ρp—地層壓力當(dāng)量密度，g/cm3;ρn—地層水密度，g/cm3;dcn—所求井深處，正常趨勢線上的dcdca—所求井深處，實(shí)際的dc（2）等效深度法等效深度:若深度為D的異常壓力地層與正常壓力段的某一深度De處的地層具D有相等的dc指數(shù)，則可以認(rèn)為兩處地層的壓實(shí)程度相同，基巖應(yīng)力相等，即:若dc(D)=dc(De)，則σ(D)=σ(De)。De處:po(De)=σ(De)+pp(De)D處:po(D)=σ(De)+pp(D)井深D處的地層壓力為:pp(D)=po(D)－po(De)+pp(De)=GOD－（GO－Gpn)Dee式中:Gpn—等效深度De處的正常地層壓力梯度，Mpa/m;Go—上覆巖層壓力梯度，MPa/m4.dc指數(shù)法評價(jià)地層壓力的步驟收集泥頁巖地層的正常壓力和異常壓力層段的鉆井資料:鉆速、鉆壓、轉(zhuǎn)速、鉆頭直徑、地層水密度、實(shí)際鉆井液密度；計(jì)算dc指數(shù)；在半對數(shù)坐標(biāo)中繪制散點(diǎn)圖，求出正常dc趨勢線；計(jì)算地層壓力。問題:水力參數(shù)、地層巖性、鉆頭類型等因素的變化都會(huì)引起機(jī)械鉆速的變化，從而導(dǎo)致dc指數(shù)的變化。因此，dc指數(shù)法評價(jià)地層壓力存在較大的誤差。聲波法和dc指數(shù)法只適用于泥頁巖地層（砂泥巖剖面）。對于碳酸巖地層，目前尚無合適的方法。第二節(jié)一、基本概念地層破裂壓力及其預(yù)測1.井眼周圍巖石的受力狀態(tài)（1）上覆巖層壓力po地層孔隙壓力pp水平地應(yīng)力鉆井液液柱壓力ph有效地應(yīng)力（巖石骨架應(yīng)力）:有效垂直地應(yīng)力（基巖應(yīng)力）σ1=po－pp有效水平地應(yīng)力σ1σ1σ3σ3σ2σ2ph2.地層破裂壓力某深度處地層破裂時(shí)所能承受的液體壓力稱為該處地層的破裂壓力,用Pf表示。它取決于井眼周圍巖石的應(yīng)力狀態(tài)和巖石強(qiáng)度。phσ3σ3σ2σ2pppp裂縫張開方向地層開裂條件Ph>pp+

σ3σ3<σ2<σ1二、地層破裂壓力預(yù)測方法1.Eaton(1969)法認(rèn)為:①水平均勻地應(yīng)力狀態(tài)，②井內(nèi)液壓必須克服地層孔隙壓力和最小有效水平地應(yīng)力時(shí)地層才能破裂。式中:μ——巖石的泊松比；其它符號意義同前。2. 黃榮樽（1985）法認(rèn)為:①井壁巖石處于三維不均勻應(yīng)力狀態(tài)，σ1＞σ2＞σ3 ；②水平地應(yīng)力由上覆巖層壓力和構(gòu)造力兩部分產(chǎn)生；③當(dāng)井內(nèi)液壓力超過井壁上某一點(diǎn)處的地層孔隙壓力、切向（周向）有效應(yīng)力和巖石的抗拉強(qiáng)度,地層開裂。式中:α，β由現(xiàn)場壓裂實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求得；St巖心抗拉試驗(yàn)求得。3.Hubbert&Willis（1957）法認(rèn)為:①三維不均勻應(yīng)力狀態(tài)，σ1＞σ2＞σ3，σ3= (1/3~1/2)σ1②井內(nèi)液壓力必須克服地層孔隙壓力和最小有效水平地應(yīng)力時(shí)地層才能破裂。4.Mathews&Kelly(1967) 法認(rèn)為:①水平均勻地應(yīng)力狀態(tài)，σ3=σ2=Ki(D)σ1②井內(nèi)液柱壓力必須克服地層孔隙壓力和最小有效水平地應(yīng)力時(shí)地層才能破裂?，F(xiàn)場液壓試驗(yàn)法 步驟:下套管固井侯凝后，鉆4-5米新井眼；上提鉆頭至套管鞋內(nèi)；關(guān)閉防噴器（閘板）和節(jié)流閥；緩慢啟動(dòng)泵，小排量（0.66-1.32L/S)向井內(nèi)注入鉆井液；記錄注入量和立管壓力并隨時(shí)繪制二者關(guān)系曲線；當(dāng)立管壓力開始下降并趨與平緩后，停泵；從圖中確定各個(gè)壓力值:漏失壓力pL、開裂壓力pF及傳播壓力pr；、（8）求出地層的破裂壓力當(dāng)量密度ρf。ρf=

ρm+pL/(0.00981D)式中:ρm—實(shí)驗(yàn)用鉆井液密度,g/cm3;pL —實(shí)驗(yàn)漏失壓力,MPa；D —實(shí)驗(yàn)井深,m；思考題:1、在正常壓力地層聲波時(shí)差和dc指數(shù)隨井深變化的規(guī)律是什麼？2、利用聲波時(shí)差和dc指數(shù)為什麼能夠預(yù)測或監(jiān)測異常高壓地層？3、為什么現(xiàn)場一般在下套管固井后進(jìn)行壓裂實(shí)驗(yàn)？4、如何根據(jù)壓裂試驗(yàn)曲線計(jì)算地層破裂壓力pf和構(gòu)造應(yīng)力系數(shù)Kss？5.液壓試驗(yàn)時(shí)，如果井口壓力接近地面設(shè)備的承壓能力時(shí)地層仍未壓裂，此時(shí)該怎么辦？第三節(jié)

井眼—地層系統(tǒng)壓力平衡與地層流體侵入一、井眼內(nèi)的各種壓力地層孔隙壓力地層破裂壓力鉆井液靜液柱壓力環(huán)空循環(huán)壓降井內(nèi)波動(dòng)壓力抽吸壓力:激動(dòng)壓力:井底有效壓力:正常鉆進(jìn)時(shí):起鉆時(shí):下鉆時(shí):pb=

ph+

pa

pb=

ph

-

psb

pb=

ph+

psg最大井底壓力:pbmax=ph+ pa+psg最小井底壓力:pbmin=ph-psb安全鉆井的壓力平衡條件:phepp

pfpb=pp,pb pp,????地層流體侵入井眼；平衡壓力鉆井；pb pf, 壓裂地層,發(fā)生井漏；pp pb pf, 過平衡壓力鉆井；pb pp,地層流體有控制地進(jìn)入井眼,欠平衡壓力鉆井二、井眼—地層系統(tǒng)壓力平衡p—安全附加壓力；—安全附加密度；上述關(guān)系是確定最低鉆井液密度的準(zhǔn)則三、地層流體侵入壓力失去平衡的結(jié)果—地層流體侵入井眼。（一）有關(guān)溢流和井噴的名詞概念溢流（又稱為井涌、靜侵）：地層流體（油、氣、水）侵入井內(nèi)，井口返出的鉆井液量大于泵入量，或停泵后鉆井液從井口自動(dòng)外溢的現(xiàn)象。井噴：地層流體失去控制地噴出地面。（二）地層流體侵入井內(nèi)的原因1、地層壓力掌握不準(zhǔn)，使設(shè)計(jì)的鉆井液密度偏低；2、地層流體（油、氣、水）侵入，使鉆井液密度降低；3、起鉆未按規(guī)定灌泥漿，或井漏使井內(nèi)液面降低；4、起鉆速度過快，引起抽過大，地層流體侵入井內(nèi)；5.停止循環(huán)時(shí)，環(huán)空循環(huán)壓降消失，使井底壓力減小。統(tǒng)計(jì)表明，近70%的井涌或井噴發(fā)生在起鉆（或起完鉆）過程中。（三）氣侵的特點(diǎn)1、氣侵的途徑與方式巖石孔隙中的氣體隨鉆碎的巖屑進(jìn)入井內(nèi)鉆井液；氣層中的氣體由于濃度差通過泥餅向井內(nèi)擴(kuò)散；當(dāng)井底壓力小于地層壓力時(shí)，氣層中的氣體大量流入或滲入井內(nèi)。2.氣侵的特點(diǎn)及危害侵入井內(nèi)的氣體由井底向井口運(yùn)移時(shí)，體積逐漸膨脹，越接近地面，膨脹越快。因此，在地面看起來氣侵很嚴(yán)重的鉆井液，在井底只有少量氣體侵入。一般情況下，氣體侵入鉆井液后呈分散狀態(tài)，井底泥漿液柱壓力的降低是非常有限的。只要及時(shí)有效地除氣，就可有效避免井噴。（3）當(dāng)井底氣體形成氣柱時(shí),隨著氣柱的上升（滑脫上升或循環(huán)上升）,在井口未關(guān)閉的情況下,環(huán)境壓力降低,體積膨脹變大,替代的鉆井液量越來越多,使井底壓力大大降低,更多的氣體將以更快的速度侵入井內(nèi),最終導(dǎo)致井噴。(4)在井口關(guān)閉的情況下,氣體在滑脫上升的過程中保持體積不變,因此其壓力亦保持不變,此情況下,井口和井底的壓力都會(huì)逐漸增加。當(dāng)氣體到達(dá)井口時(shí),井口承受的壓力為地層壓力,井底的壓力為2倍于地層壓力。此情況下可能壓漏地層,發(fā)生井下井噴。因此,在井內(nèi)的氣體上升過程中,應(yīng)逐漸有控制地進(jìn)行放壓,使套壓小于允許套壓。H2S屬劇毒氣體,對人體有很強(qiáng)的損害和設(shè)備有較強(qiáng)的腐蝕性。在含H2S地層進(jìn)行施工作業(yè)時(shí),為了確保人身和設(shè)備安全,井控要求具有一定的特殊性。（1）H2S的物理化學(xué)性質(zhì)硫化氫是一種無色、劇毒、強(qiáng)酸性氣體。低濃度的硫化氫氣體有臭蛋味。其相對密度為1.176。硫化氫燃點(diǎn)250℃,燃燒時(shí)呈藍(lán)色火焰,產(chǎn)生有毒的二氧化硫。硫化氫與空氣混合,濃度達(dá)4.3%～46%時(shí)就形成一種爆炸混合物。硫化氫的毒性較一氧化碳大五至六倍,幾乎與氰化物同樣劇毒。是一種致命的氣體。正常條件下,H2S對人的安全臨界濃度是14PPm（國外標(biāo)準(zhǔn)10PPm）。3.H2S氣體的危害H2S濃度ppm0.13—4.6危

害

程

度可嗅到臭雞蛋味,一般對人體不產(chǎn)生危害4.6—10剛接觸有刺熱感,但會(huì)迅速消失10—20為安全臨界濃度值,在此濃度露天下人可以連續(xù)待8個(gè)小時(shí),否則要戴防毒面具。國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)20,國外10允許人直接接觸10分鐘50100接觸3—10分鐘,就會(huì)感到咽喉發(fā)癢、咳嗽、接著損傷嗅覺神經(jīng)、眼睛,有輕微頭痛,惡心,脈搏加快。四小時(shí)以上可能死亡。立即破壞嗅覺系統(tǒng)、眼睛、咽喉有灼熱感、時(shí)間長了,眼、喉將被灼傷,若不立即離開,將導(dǎo)致死亡。失去理智和平衡知覺,呼吸困難,2—15分鐘內(nèi)出現(xiàn)呼吸停止,如果搶救不及時(shí),將導(dǎo)致死亡。很快失去知覺,停止呼吸。若不立即搶救,馬上死亡。2005007001000立即失去知覺,造成死亡或造成永久性腦損傷,智力殘損——植物人。吸上一口,立即死亡,無法搶救。2000人在不同H2S濃度下受到危害的程度對照表(2) H2S氣體的分布就地下而言，H2S氣體多存在于碳酸鹽巖中，特別是與碳酸巖伴生的硫酸巖沉積環(huán)境中大量、普遍的存在著H2S氣體。世界上含H2S氣體最高的地區(qū)是美國的南德克薩斯氣田,H2S含量高達(dá)98%。沙特阿拉伯的油氣田大多含有高濃度的硫化氫（10～200ppm）。我國油田H2S氣體含量分布如下:華北油田冀中坳陷趙蘭莊氣田下第三系孔店組碳酸巖氣藏H2S含量跨度在10—90%。四川油田川東臥龍河氣田三迭系嘉陵江灰?guī)r氣藏H2S含量9.6～10%。新疆塔里木的輪古油田H2S含量300～400ppm。以上地區(qū)皆屬于中、高含H2S氣體地區(qū)?？死斠烙吞镌谀暇壍目?0井、西4井、東灣1井、安4井等都出現(xiàn)過H2S氣體。在紅山嘴、八區(qū)、稠油區(qū)等區(qū)塊的油田開發(fā)過程中也出現(xiàn)過H2S氣體。4.注意事項(xiàng)：1、起鉆初期一定要控制起鉆速度；2、起鉆時(shí)注意及時(shí)灌漿；3、盡可能防止長時(shí)間空井；4、在含氣量比較大的地區(qū)或氣田要有高度的警惕性，下鉆時(shí)，可采用分段循環(huán)的方法排除侵入井內(nèi)的氣體。5、發(fā)生井漏時(shí)要預(yù)防井噴；6.發(fā)現(xiàn)井涌后應(yīng)及時(shí)關(guān)井，切不可采用循環(huán)觀察的方法來確定井內(nèi)的情況。7、在發(fā)生井涌時(shí)，不要開著井口搶下鉆，或者企圖把鉆頭提到套管鞋內(nèi)。以免造成井噴。（四）地層流體侵入的檢測1.地層流體侵入的征兆鉆速（鉆時(shí)）加快、蹩跳鉆、鉆進(jìn)放空；泥漿池液面升高；鉆井液返出量多于泵排量；鉆井液性能發(fā)生變化；密度降低；粘度上升或下降；氣泡、氯根離子、氣測烴類含量增加；油花增多，油味、天然氣味、硫化氫味增濃；溫度升高；泥漿電導(dǎo)率增大或減小。泵壓上升或下降,懸重減小或增大；鉆遇高壓層時(shí),井底壓力突然升高,導(dǎo)致懸重減小,泵壓升高；地層流體侵入鉆井液后,鉆井液密度降低,浮力減小,懸重增大,泵壓減小。起鉆時(shí)灌不進(jìn)泥漿或泥漿灌入量少于正常值；停止循環(huán)后,井口仍有泥漿外溢。2.地層流體侵入井眼的檢測方法泥漿池液面檢測利用泥漿池液面?zhèn)鞲衅?。鉆井液返出流量檢測利用泥漿出入口流量計(jì)。超聲波池體積傳感器流量傳感器擋板型出口流量傳感器超聲波流量計(jì)（3）聲波檢測聲波在水中的傳播速度為1500m/s,在空氣中的傳播速度為340m/s,在氣液兩相流中的傳播速度可以低于每秒幾十米。利用綜合錄井儀實(shí)時(shí)監(jiān)測泵壓上升或下降,懸重減小或增大；鉆遇高壓層時(shí),井底壓力突然升高,導(dǎo)致懸重減小,泵壓升高；地層流體侵入鉆井液后,鉆井液密度降低,浮力減小,懸重增大,泵壓減小。起鉆時(shí)灌不進(jìn)泥漿或泥漿灌入量少于正常值；停止循環(huán)后,井口仍有泥漿外溢。第四節(jié)

井眼—地層系統(tǒng)壓力控制一、井控裝置簡介井口防噴器組合二、關(guān)井利用井口防噴器將井口關(guān)閉，井口防噴器產(chǎn)生的回壓與環(huán)空泥漿液柱壓力之和平衡地層壓力，阻止地層流體的繼續(xù)侵入。（一） 關(guān)井方式及選擇1.硬關(guān)井發(fā)生溢流后，在節(jié)流閥關(guān)閉的情況下關(guān)閉防噴器。優(yōu)點(diǎn)：關(guān)井程序簡單，時(shí)間短，地層流體侵入量少。缺點(diǎn)：產(chǎn)生“水擊”，使井口裝置、套管和地層所承受的壓力急劇增加，可能超過井口裝置的額定壓力、套管抗內(nèi)壓強(qiáng)度和地層破裂壓力。2、軟關(guān)井發(fā)生溢流后，先打開節(jié)流閥，然后關(guān)閉防噴器，再關(guān)閉節(jié)流閥。優(yōu)點(diǎn)：可避免“水擊”現(xiàn)象。缺點(diǎn)：關(guān)井程序較復(fù)雜，時(shí)間長，地層流體侵入量較大。3.半軟關(guān)井發(fā)現(xiàn)井涌后，先適當(dāng)打開節(jié)流閥，再關(guān)防噴器?；蜻呴_節(jié)流閥邊關(guān)防噴器。特點(diǎn)：適用于井涌速度較高、井口裝置承壓能力較低、裸眼井段有薄弱地層的情況。關(guān)井方式的選擇：在溢流速度不高或者井口裝置承壓能力較高的情況下，可使用“硬關(guān)井”，否則，應(yīng)選擇“軟關(guān)井”或“半軟關(guān)井”。推薦采用“半軟關(guān)井”。（二）關(guān)井程序(現(xiàn)場的“四七動(dòng)作”）1.鉆進(jìn)時(shí)發(fā)生井涌（1）立即停止鉆進(jìn),發(fā)出報(bào)警信號,停轉(zhuǎn)盤、上提方鉆桿到鉆桿接頭露出轉(zhuǎn)盤面；（2）停泵；適當(dāng)打開節(jié)流閥；關(guān)防噴器—先關(guān)環(huán)型、再關(guān)閘板；關(guān)節(jié)流閥,試關(guān)井,注意套壓不能超過極限套壓；及時(shí)向隊(duì)長和技術(shù)人員報(bào)告；認(rèn)真記錄關(guān)井立壓、關(guān)井套壓和泥漿池增量。2.起下鉆桿時(shí)發(fā)生井涌發(fā)出報(bào)警信號并立即停止起下鉆作業(yè)；搶接回壓閥（或投鉆具止回閥）；適當(dāng)打開節(jié)流閥；關(guān)防噴器—先關(guān)環(huán)型、再關(guān)閘板；關(guān)節(jié)流閥,試關(guān)井,注意套壓不能超過極限套壓；及時(shí)向隊(duì)長和技術(shù)人員報(bào)告；認(rèn)真記錄關(guān)井立壓、關(guān)井套壓和泥漿池增量。3.起下鉆鋌時(shí)發(fā)生井涌發(fā)出報(bào)警信號,搶接回壓閥（或投鉆具止回閥）；,搶接鉆桿；適當(dāng)打開節(jié)流閥；關(guān)防噴器—先關(guān)環(huán)型、再關(guān)閘板；關(guān)節(jié)流閥,試關(guān)井,注意套壓不能超過極限套壓；及時(shí)向隊(duì)長和技術(shù)人員報(bào)告；認(rèn)真記錄關(guān)井立壓、關(guān)井套壓和泥漿池增量。4.空井時(shí)發(fā)生井涌發(fā)出報(bào)警信號；適當(dāng)打開節(jié)流閥；關(guān)防噴器—先關(guān)環(huán)型、再關(guān)閘板；關(guān)節(jié)流閥,試關(guān)井,注意套壓不能超過極限套壓；打開環(huán)型防噴器；及時(shí)向隊(duì)長和技術(shù)人員報(bào)告；認(rèn)真記錄關(guān)井立壓、關(guān)井套壓和泥漿池增量。關(guān)井中應(yīng)注意的幾個(gè)問題1、關(guān)防噴器時(shí)要先關(guān)環(huán)型防噴器，再關(guān)閘板防噴器；2、關(guān)節(jié)流閥時(shí)，速度不要太快，注意套壓不要超過允許值；3、關(guān)閘板防噴器時(shí)，應(yīng)使鉆具處于懸吊狀態(tài)，不能坐在轉(zhuǎn)盤上，以防止鉆具不居中而封不?。?、如確實(shí)需要向井內(nèi)下入鉆具，不能在泥漿外溢的情況下敞著井口搶下鉆，而應(yīng)采用上下兩個(gè)閘板防噴器強(qiáng)行下鉆；5.當(dāng)關(guān)井套壓大于允許關(guān)井套壓時(shí)，則不能把節(jié)流閥全關(guān)死，應(yīng)在保持盡可能高的套壓下進(jìn)行節(jié)流循環(huán)。三、壓井理論與方法（一）壓井的概念與原則壓井目的:恢復(fù)井眼與地層之間的壓力平衡，使井內(nèi)泥漿液柱壓力不低于地層孔隙壓力。壓井的基本工藝過程:將配制好的具有一定密度的鉆井液，采用合適的泵速和泵壓注入井內(nèi)，替換出井內(nèi)被污染的泥漿。1、在整個(gè)壓井過程中，通過調(diào)節(jié)節(jié)流閥的開啟度始終保持井底壓力稍大于地層壓力。----井底常壓法。2.壓井過程中套壓不能超過以下壓力：井口裝置的額定工作壓力；套管抗內(nèi)壓強(qiáng)度的80%；套壓與環(huán)空內(nèi)的液柱壓力之和不能超過地層的最小破裂壓力。壓井過程中應(yīng)遵循的基本原則:（二）壓井基本數(shù)據(jù)測定與計(jì)算1.關(guān)井立管壓力的測定(1)鉆柱中未裝鉆具回壓凡爾時(shí)關(guān)井等待立管壓力趨于穩(wěn)定后（或圈和“套壓表”上分別讀取關(guān)井立管壓立值Psp

和關(guān)井套壓值Pa。閉壓力釋放后）,即可分別從“立壓表”10~15min關(guān)井時(shí)立壓、套壓的變化規(guī)律關(guān)井時(shí)間壓力對于具有良好滲透性的地層,關(guān)井10～15分鐘后地層和井眼之間可以建立起平衡；對于致密性地層建立起平衡所需的時(shí)間較長。套壓立壓(2)鉆柱內(nèi)裝有回壓凡爾時(shí)關(guān)井立管壓力的確定非循環(huán)狀態(tài)下鉆柱內(nèi)與井底不連通，立壓表無顯示。不循環(huán)法:關(guān)井后等待套壓相對穩(wěn)定，記錄下套壓pa；不開節(jié)流閥，小排量緩慢啟動(dòng)泵，直到套壓開始升高為pa′時(shí)停泵，并記錄下此時(shí)立壓psp′；計(jì)算關(guān)井立壓: psp=psp′-（pa′-pa）此方法適用于不知道泵速及相應(yīng)循環(huán)壓耗的情況。循環(huán)法:關(guān)井后等待套壓相對穩(wěn)定，記錄下套壓pa；啟動(dòng)泵，以壓井泵速泵入鉆井液，同時(shí)調(diào)節(jié)節(jié)流閥保持套壓不變，記錄此時(shí)立管壓力psp′；停泵，關(guān)閉節(jié)流閥；計(jì)算關(guān)井立管壓力:psp=psp′-Δpci此方法適用于已知壓井泵速和相應(yīng)循環(huán)壓耗Δpci的情況。氣侵關(guān)井后的立壓與套壓隨時(shí)間的變化曲線“U”形管原理(1)

關(guān)井時(shí)的壓力平衡關(guān)系（靜態(tài)關(guān)系）2.壓井鉆井液密度計(jì)算式中:——鉆柱內(nèi)鉆井液液柱壓力——地層壓力——關(guān)井套壓——環(huán)空內(nèi)受侵鉆井液靜液柱壓力——關(guān)井立管壓力,PaPsp(2)地層壓力和所需鉆井液密度的計(jì)算地層壓力:壓井鉆井液密度:注意不能用Pp=Pa+Pha計(jì)算地層壓力,因環(huán)空鉆井液受地層流體污染嚴(yán)重,其密度難以確定。1)壓井泵速確定采用低泵速壓井。Qk=（1/3～1/2）QQk---- 壓井排量,L/s；Q ----鉆進(jìn)時(shí)的正常排量,L/s。采用低泵速的主要目的是便于壓井過程中節(jié)流閥和立壓的控制。(3)壓井立管壓力的計(jì)算為保證壓井過程中井底壓力不變,隨著重泥漿的不斷入井,立管壓力應(yīng)逐漸降低。循環(huán)阻力式中:——循環(huán)時(shí)的立管壓力；——總循環(huán)壓耗；——鉆柱內(nèi)循環(huán)壓耗；——環(huán)空內(nèi)循環(huán)壓耗；——循環(huán)時(shí)的套壓；2）壓井過程中井底壓力的平衡關(guān)系由壓力平衡關(guān)系可以看出:只要在壓井過程中保持等式左側(cè)的值不變就能保持井底壓力不變。式中唯一可調(diào)節(jié)和控制的參數(shù)就是循環(huán)時(shí)的立管總壓力pT。由于壓井時(shí)井眼內(nèi)的鉆井液密度由d變?yōu)閗,因此,循環(huán)立管壓力從初始循環(huán)立管壓力pTi逐漸變化為壓井結(jié)束時(shí)的終了循環(huán)立管壓力pTf。3）初始循環(huán)立管壓力

pTi

的確定pTi=pst+plipli----初始循環(huán)壓耗，MPa。pli的確定方法:早期實(shí)測法:在即將鉆達(dá)高壓層時(shí)，要求井隊(duì)每天上班一開始用選定的壓井排量試循環(huán)，記錄循環(huán)壓力，以此作為壓井循環(huán)壓耗。循環(huán)測量法:緩慢開啟節(jié)流閥并啟動(dòng)泵，控制套壓保持關(guān)井套壓不變；調(diào)整泵速使排量達(dá)到壓井排量，保持套壓等于關(guān)井套壓；讀取此時(shí)的立管壓力作為初始循環(huán)立管壓力。4）終了循環(huán)立管壓力

pTf

的確定當(dāng)加重后的鉆井液循環(huán)到井底時(shí)，鉆柱內(nèi)的鉆井液柱壓力已能平衡地層壓力，此時(shí)關(guān)井立管壓力ps應(yīng)為0，系統(tǒng)循環(huán)壓耗也由于泥漿密度的變化由初始循環(huán)壓耗pli變?yōu)榻K了循環(huán)壓耗plf 。由于在同一水力系統(tǒng)中循環(huán)壓耗近似正比與循環(huán)介質(zhì)的密度，所以有:pTf

=

pl

f

=

(

k

/d

)

pl

i壓井鉆井液從地面到達(dá)鉆頭的時(shí)間:Vd----單位長度鉆柱的容積，L/m。壓井鉆井液充滿環(huán)空所需的時(shí)間:Va----單位長度環(huán)空的容積,L/m。5）壓井作業(yè)時(shí)間（三）常規(guī)壓井方法常規(guī)壓井方法適用于鉆頭在井底或接近井底,能正常關(guān)井和循環(huán),能通過控制立管壓力保持井底壓力略大于地層壓力的情況。二次循環(huán)壓井法（司鉆法）發(fā)現(xiàn)溢流關(guān)井后,先用原鉆井液循環(huán)一周排除井內(nèi)受污染鉆井液。然后用配制好的重鉆井液進(jìn)行第二次循環(huán),建立地層----井眼系統(tǒng)的壓力平衡。一次循環(huán)壓井法（工程師法,等待加重法）關(guān)井等侯配制壓井重鉆井液,然后開啟節(jié)流閥并開泵注入壓井液；在一個(gè)循環(huán)周內(nèi)用重泥漿將原來鉆井液替出,恢復(fù)地層----井眼系統(tǒng)的壓力平衡。1.二次循環(huán)壓井方法（司鉆法）施工工序:①第一循環(huán)周（排除井內(nèi)受污染鉆井液）緩慢開泵注入原鉆井液，調(diào)節(jié)節(jié)流閥使套壓等于關(guān)井套壓；調(diào)整泵速達(dá)到壓井排量，調(diào)節(jié)節(jié)流閥使立管壓力等于初始循環(huán)立管壓力pTi；保持立管壓力等于pTi不變，直到替換出井內(nèi)全部鉆井液；停泵，并關(guān)閉節(jié)流閥，此時(shí)套壓等于關(guān)井立管壓力值。②第二循環(huán)周（用重泥漿將原來鉆井液替出）緩慢開泵,調(diào)節(jié)節(jié)流閥保持套壓等于第一循環(huán)周后的關(guān)井套壓；調(diào)節(jié)泵速使排量等于壓井排量,此時(shí)的立管壓力接近初始循環(huán)立管壓力pTi；調(diào)節(jié)節(jié)流閥,使立管壓力在重鉆井液由井口到達(dá)鉆頭的td時(shí)間內(nèi)由初始循環(huán)立管壓力pTi降到終了循環(huán)立管壓力pTf；在重鉆井液從井底返至地面的時(shí)間ta內(nèi),調(diào)節(jié)節(jié)流閥,保持立管壓力始終等于pTf不變。當(dāng)壓井液返至井口時(shí),套壓降為零,壓井結(jié)束。鹽水侵氣侵施工工序:①緩慢開泵，調(diào)節(jié)節(jié)流閥保持套壓等于關(guān)井套壓；②調(diào)節(jié)泵速使排量達(dá)到壓井排量并保持排量不變，此時(shí)立管壓力等于初始循環(huán)立管壓力pTi；③泵入壓井液，調(diào)節(jié)節(jié)流閥使立管壓力在td時(shí)間內(nèi)由初始循環(huán)立管壓力pTi降到終了循環(huán)立管壓力pTf；④在壓井液從井底返至地面的時(shí)間ta內(nèi)，調(diào)節(jié)節(jié)流閥，保持立管壓力始終等于pTf不變。當(dāng)壓井液返至井口時(shí)，套壓降為零，壓井結(jié)束。2.一次循環(huán)壓井方法（工程師法）一次循環(huán)壓井方法立壓和套壓變化規(guī)律3.邊循環(huán)邊加重法壓井程序:1）發(fā)生溢流關(guān)井取得有關(guān)數(shù)據(jù)后，立即緩慢啟動(dòng)泵，調(diào)節(jié)節(jié)流閥使套壓等于關(guān)井套壓。保持套壓不變，調(diào)整泵速達(dá)到壓井排量，此時(shí)立管壓力等于或接近初始循環(huán)立管壓力。2）邊循環(huán)邊加重鉆井液,逐步將鉆井液密度由 提高到次（0.01g/cm3）,當(dāng)其到達(dá)鉆頭時(shí),則循環(huán)立管壓力降低。密度每提高一:3）當(dāng)鉆井液密度提高到 ,并到達(dá)鉆頭后時(shí),立管壓力應(yīng)降低到此后保持立管壓力不變,直到密度為 的壓井液到達(dá)井口,壓井結(jié)束。,邊循環(huán)邊加重法立壓變化規(guī)律三種壓井方法的比較與選擇:①關(guān)井等候壓井的時(shí)間:司鉆法、邊循環(huán)邊加重法②壓井作業(yè)時(shí)間: 司鉆法 邊循環(huán)邊加重法③套壓峰值: 司鉆法 邊循環(huán)邊加重法工程師法工程師法工程師法④作業(yè)難度: 邊循環(huán)邊加重法 司鉆法、工程師法工程師法適用于井口裝置承壓及地層破裂壓力較低的情況； 邊循環(huán)邊加重法適用于已儲(chǔ)備了一定的壓井液，且井下有易卡鉆地層的情況；司鉆法適用于井下易卡鉆的情況。（四）幾種特殊情況下的壓井方法1.鉆頭不在井底情況下的壓井當(dāng)鉆頭不在井底時(shí),關(guān)井后地層壓力的大小及壓井所應(yīng)采用的泥漿密度不容易準(zhǔn)確確定。視鉆具在井內(nèi)的長度的大小,所采用的壓井方法也有一定區(qū)別。（1）強(qiáng)行下鉆到井底循環(huán)壓井法在井口關(guān)閉的情況下,強(qiáng)行下鉆到井底。在強(qiáng)行下鉆過程中,