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1、 第八章 井控技術(shù) 第一節(jié) 與井控有關(guān)的壓力問題 2 一．井眼內(nèi)幾個(gè)壓力的基本概念 2 二．異常地層壓力的預(yù)報(bào)和監(jiān)測 3 三．地層破裂壓力 5 四．地層坍塌壓力概念 6 第二節(jié) 溢流及其正確控制方法 6 一．有關(guān)溢流和井噴的名詞概念 6 二．地層一井眼系統(tǒng)平衡條件 6 三．溢流發(fā)生的原因 7 四．氣侵的特點(diǎn) 7 五．溢流信號(hào) 8 六．正確控制溢流的方法 11 第三節(jié) 壓 井 方 法 15 一．壓井基本數(shù)據(jù)計(jì)算 15 二．壓井方法 22 三．壓井過程中異常情況的判斷與處理 27 四．井控作業(yè)中應(yīng)防止出現(xiàn)的錯(cuò)誤 28 第四節(jié) 井控設(shè)備 28

2、一．井控對(duì)井口裝置的要求及防噴器分類 28 二．海上油氣井井控裝置配套標(biāo)準(zhǔn) 29 三．防噴器 32 四．防噴器控制系統(tǒng) 44 五．井控裝置的其它主要部件及附件 49 第五節(jié) 井控裝置試壓 62 一．試壓次數(shù)要求 62 二．試驗(yàn)壓力規(guī)定 62 三．試壓介質(zhì) 63 四．試壓設(shè)備和工具 63 五．試壓程序 64 附件1井控主要人員的職責(zé) 69 附件2海上井噴失控的應(yīng)急程序 70 參考文獻(xiàn) 73 井噴是地層流體（油、氣和水）無控制地涌入井筒，噴出地面的現(xiàn)象。鉆井過程中，井噴是危及海上作業(yè)安全的惡性事故，井噴失控是重大惡性事故，井

3、噴失控著火更是災(zāi)難性的惡性事故。溢流失控導(dǎo)致井噴或井噴失控，使井下情況復(fù)雜，無法進(jìn)行鉆井作業(yè)。如果井噴失控著火將會(huì)造成船毀人亡、井眼報(bào)廢、破壞油氣資源、污染自然環(huán)境等嚴(yán)重后果，給國家和企業(yè)帶來巨大損失。因此，切實(shí)加強(qiáng)防噴工作，掌握和實(shí)施井控技術(shù)，杜絕井噴事故的發(fā)生，確保海上鉆井作業(yè)安全，是我們海上鉆井工作者的頭等大事。溢流和井噴的根本原因是地層和井眼系統(tǒng)的壓力失去平衡。當(dāng)我們對(duì)地層孔隙壓力掌握不清，或由于某些外力及人為因素造成鉆井液柱壓力降低，使靜液柱壓力小于地層孔隙壓力較多時(shí)，將導(dǎo)致溢流和井噴。為了保持地層與井眼系統(tǒng)的壓力平衡，在現(xiàn)場作業(yè)中，應(yīng)使鉆井液柱壓力略大于地層孔隙壓力，防止地層流體侵

4、入井眼內(nèi)。當(dāng)溢流發(fā)生后，則要利用具有不同功能的各種先進(jìn)的井控設(shè)備控制溢流。在平臺(tái)上鉆井和地質(zhì)監(jiān)督、平臺(tái)經(jīng)理、高級(jí)隊(duì)長和司鉆等高崗位人員是實(shí)施井控技術(shù)的關(guān)鍵人物，參加平臺(tái)鉆井作業(yè)的人員必須了解井噴的征兆和預(yù)防措施，熟悉現(xiàn)代井控裝置的功能和特性，掌握和井噴作斗爭的原理和方法，而且具有在緊急情況下能夠制服溢流和井噴的過硬本領(lǐng)，這就是我們研究和掌握井控技術(shù)的根本任務(wù)。 第一節(jié) 與井控有關(guān)的壓力問題 一．井眼內(nèi)幾個(gè)壓力的基本概念 1．地層孔隙壓力（地層壓力）： 是指在地下巖石孔隙內(nèi)流體（油、氣和水）聚集的壓力。用符號(hào)PP表示，單位用兆帕（MPa）或磅／英寸2（psi）和

5、公斤／厘米2（Kg／cm2）表示。 地層壓力梯度：單位深度的地層壓力變化。用符號(hào)GP表示，單位用兆帕／米（MPa／m）或磅／英寸2／英尺（psi／f t）和公斤／厘米2／米（kg／cm2／m）表示。 2．靜液柱壓力：是指在靜止液體中的任意一點(diǎn)液柱重量產(chǎn)生的壓力，它的大小和液柱單位重量及垂直高度有關(guān)，而和液柱的橫向尺寸及形狀無關(guān)。用符號(hào)Ph表示，單位用MPa或psi和kg／cm2表示。 Ph＝ C1×W×H…………………………………………………（8一l） 式中： Ph——靜液柱壓力，MPa（psi） W－一鉆井液密度，克／厘

6、米3（磅／加侖）或g／cm3（lb／gal） H－一垂直深度，米（英尺）或m（f t） Cl——與采用單位有關(guān)的系數(shù)。當(dāng)采用法定計(jì)量單位時(shí)，Cl＝0.0098；當(dāng)采用括號(hào)內(nèi)英制單位時(shí)，Cl＝0.052。 靜壓梯度：單位垂直深度的靜壓力變化。用符號(hào)Gh表示，單位MPa／m或psi／ft?，F(xiàn)場一般用等效鉆井液密度表示為g／cm3（lb／gal）。 Gh＝ C2×W………………………………………………（8－2） 式中：Gh――靜壓梯度，MPa／m（psi／ft） W－－鉆井液密度，g／cm3（lb／gal

7、） C2——與采用單位有關(guān)的系數(shù)。當(dāng)采用法定計(jì)量單位時(shí)，C2＝0.0098；當(dāng)采用括號(hào)內(nèi)的英制單位時(shí)，C2＝0.052。 淡水壓力梯度＝0.0098 MPa／m（0.433psi／ft） 鹽水壓力梯度＝0.0105 MPa／m（0.465psi／ft） 3．上覆巖層壓力：指覆蓋在該地層以上地層巖石和孔隙中流體（油、氣或水）的總重量造成的壓力。用符號(hào)Po表示，單位MPa或ps i或Kg／cm2。 4．當(dāng)量鉆井液密度的概念 壓力可用當(dāng)量鉆井液密度的形式來表示，等于實(shí)際鉆井液密度與所附加壓力鉆井液密度之和。即：

8、……………………………………（8－3） 式中：We——當(dāng)量鉆井液密度，g／cm3（lb／gal） Wo——實(shí)際密度，g／cm3（lb／gal） P——附加壓力，MPa（psi） H－－垂直深度，m（ f t） C3——與采用單位有關(guān)的系數(shù)。當(dāng)采用法定計(jì)量單位時(shí)，C3＝0.0098；當(dāng)采用括號(hào)內(nèi)的英制單位時(shí)，C3＝0.052。 5．井底壓力：指井眼底部所受的總壓力，包括鉆井液柱壓力和井口所受壓力的總和。 6．異常壓力：指與正常壓力趨勢(shì)不相符的任何壓力。正常條件下，地下某一深度的地層壓力等于地層流體作用于該處的靜液柱壓力

9、。地層壓力梯度在0.0098～0.0105MPa／m（或0.433～0.465Psi／ft或0.l～0.107kg／cm2／m）之間的為正常地層壓力。 地層壓力梯度大于0.0105MPa／m（0.465psi／ft）為異常高壓。 地層壓力梯度小于0.0098MPa／m（0.433psi／ft）的為異常低壓。 異常高壓的上限大約等于上覆巖層的總重量，即相當(dāng)于壓力梯度為0.02262MPa／m（lpsi／ft）。但在淺處則要稍小些，也有局部地層超過上覆巖層壓力梯度達(dá)40％的所謂“壓力橋” 二．異常地層壓力的預(yù)報(bào)和監(jiān)測 要搞好井控，必須準(zhǔn)確掌握地層壓

10、力，特別是異常高壓地層。為此就要搞好地層異常壓力的預(yù)告和檢測。目前異常地層壓力的預(yù)報(bào)和監(jiān)測方法大致有以下幾種： 1．鉆前預(yù)報(bào)：包括地震法、重力勘探、磁法勘探、電法勘探等地球物理方法以及利用井底以上的電測資料預(yù)報(bào)井底以下尚未鉆開地層的孔隙壓力和對(duì)鄰井資料的綜合分析。 2．隨鉆監(jiān)測： （1）根據(jù)鉆井參數(shù)的變化進(jìn)行監(jiān)測。其中有根據(jù)機(jī)械鉆速增加、d指數(shù)下降、dc指數(shù)下降、鉆速方程、隨鉆測井以及扭矩、卡阻增加等現(xiàn)象來判斷高壓地層的出現(xiàn)。 （2）根據(jù)鉆井液參數(shù)的變化來監(jiān)測。鉆井液氣侵、出口鉆井液密度下降、出口鉆井液溫度上升、鉆井液中氯化物含量增加、鉆井液的電阻率下降

11、、鉆井液性能的突變、泥漿池液面上升、鉆井液總量和鉆井液出口管流量增加、鉆井液灌不進(jìn)或灌進(jìn)量減少等現(xiàn)象都可能是異常高壓地層出現(xiàn)的征兆。 （3）根據(jù)頁巖巖屑參數(shù)的變化來監(jiān)測。頁巖密度下降、頁巖巖屑中搬土含量增加、巖屑體積、尺寸和形狀有變化等現(xiàn)象可能是異常高壓地層出現(xiàn)的征兆。 （4）隨鉆氣侵監(jiān)測。 3．鉆后檢測： 電測井、聲波時(shí)差測井、中途測試和完井測試等都是最直接的異常高壓地層的鉆后檢測方法。 4．幾種具有代表性預(yù)報(bào)和監(jiān)測方法的基本原理 （l）地震層速度法 這是一種鉆前預(yù)測方法。地震層速度是一個(gè)重要參數(shù)，是地震預(yù)測地層壓力的主要依據(jù)。正

12、常情況下，地震層速度隨著埋深的增加而增加。巖石埋深增加，壓實(shí)作用愈強(qiáng)，巖石密度愈大，而孔隙度卻下降，地震層速度就會(huì)增加。這就是說地震速度與巖石密度成正比，與地層孔隙度成反比。當(dāng)鉆遇高壓地層，由于地層壓力增高，往往孔隙增大，巖石密度變小，使地震波速度降低。因此如果地震層速度隨著深度的增加而明顯減低，則有可能是異常高壓地層出現(xiàn)的前兆。據(jù)此還可根據(jù)地震層速度與地層孔隙壓力的關(guān)系，預(yù)測地層孔隙壓力。 （2）dc指數(shù)法 dc 指數(shù)法是在機(jī)械鉆速法的基礎(chǔ)上建立起來的。其計(jì)算公式是： ………………………………………（8－4） 式中：dc一一鉆壓指數(shù)，無因次

13、 Vm一一機(jī)械鉆速，米／小時(shí)（m／h） n－－轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)／分（r／min） P－－鉆壓，千牛（ kN） D－－鉆頭直徑，毫米（mm） We一一正常地層壓力的當(dāng)量鉆井液密度，（g／cm3） Wo——實(shí)際用鉆井液密度，（g／cm3） 上式 中的值總是小于1。因此dc指數(shù)與機(jī)械鉆速成反比。而機(jī)械鉆速與鉆井液柱壓力和地層孔隙壓力的壓差有關(guān)。正常壓力地層，對(duì)泥巖和頁巖而言，隨著井深的增加dc指數(shù)也增大。當(dāng)鉆遇壓力過渡帶或異常高壓地層時(shí)，壓差減小，機(jī)械鉆速增大，而dc指數(shù)明顯偏小，根據(jù)這種機(jī)理，可以監(jiān)

14、測地層異常壓力的出現(xiàn)。 （3）聲波測井法 聲波測井法是利用聲波時(shí)差與地層孔隙度成正比，而孔隙度與地層孔隙壓力成正比的關(guān)系來檢測地層孔隙壓力。正常情況下，隨著深度的增加，壓實(shí)作用愈強(qiáng)，孔隙度減小，聲波傳播速度增大，而聲波時(shí)差逐漸減小。當(dāng)鉆遇壓力過渡帶或異常壓力地層時(shí)，地層孔隙增大，導(dǎo)致聲波時(shí)差也偏大。因此只要建立起正常地層壓力帶的地層孔隙壓力與聲波時(shí)差間的關(guān)系，就可以計(jì)算異常地層壓力。聲波時(shí)差法是利用鉆后的電測資料來檢測地層孔隙壓力的方法之一。 單靠某一種方法不能比較準(zhǔn)確地檢測和預(yù)報(bào)異常地層的出現(xiàn)，只有將幾種方法取得的資料進(jìn)行綜合分析和比較才能較準(zhǔn)確預(yù)報(bào)。

15、 三．地層破裂壓力 1．地層破裂壓力的概念 由于井內(nèi)液柱壓力過高，會(huì)使地層產(chǎn)生拉伸破裂或使地層原有裂縫張開而造成井漏。使地層原有裂隙張開或形成新裂隙時(shí)的井內(nèi)靜液柱壓力，稱為地層破裂壓力。單位MPa或psi；用符號(hào)Pf表示。 每單位深度增加的破裂壓力值，叫地層破裂壓力梯度。 地層破裂壓力和上覆巖石壓力、地層孔隙壓力、巖性、地層年代、地層埋藏深度及該處巖石的應(yīng)力狀態(tài)有關(guān)。因此地層破裂壓力梯度的大小決定于上覆巖石壓力梯度、地層孔隙壓力梯度和巖石基巖應(yīng)力的大小。 地層破裂壓力梯度是一個(gè)十分重要的地層參數(shù)，它對(duì)研究地層的

16、穩(wěn)定性，確定鉆井過程中的鉆井液密度，保護(hù)油氣層，確定合理的壓井液密度以及正確的井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)都有很大的影響。為了實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、快速和安全鉆井，必須保持井內(nèi)流體壓力介于地層孔隙壓力和地層破裂壓力之間。 2．地層破裂壓力漏失試驗(yàn) 要知道實(shí)際的地層破裂壓力，最好的方法是在現(xiàn)場進(jìn)行漏失試驗(yàn)。試驗(yàn)方法是通過關(guān)閉防噴器并以不變的泵速向鉆桿內(nèi)緩慢泵送流體以迫使泵入流體總量的一部分進(jìn)入地層使其破裂。具體步驟和最大允許鉆井液密度的計(jì)算見第三章第八節(jié)。 地層破裂壓力梯度除現(xiàn)場漏失實(shí)測方法外，還有其他一些預(yù)測方法，如休伯特和威利斯法、馬修斯和凱利法、伊頓法等。我國石油大學(xué)黃榮樽教授經(jīng)過研究，

17、根據(jù)地層的破裂是由井壁上的應(yīng)力狀態(tài)決定的理論，提出了新的破裂壓力預(yù)測方法。這些方法涉及的資料和理論計(jì)算較多，本章不專門論述，如果要了解可閱讀《鉆井手冊(cè)》（甲方）第二章。通過各種方法的對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)各有其特點(diǎn)，但最好的方法還是現(xiàn)場進(jìn)行破裂試驗(yàn)，能求出比較實(shí)際的地層破裂壓力。 3．水深對(duì)地層破裂壓力的影響 地層破裂壓力一般來說是隨井深而增加的。但在深水中，相同的井深，破裂壓力梯度比淺水中的小，其原因是由于水的深度和從粘土一粉砂、砂巖到頁巖的深度分級(jí)而使在深水情況下上覆蓋層應(yīng)力低所致。所以相同的井深，地表面有海水，其地層破裂壓力梯度較低。由于海床至轉(zhuǎn)盤面一段距離不存在巖石的基質(zhì)應(yīng)

18、力，在深水地區(qū)作業(yè)，應(yīng)考慮水深對(duì)地層破裂壓力梯度的影響。 四．地層坍塌壓力概念 近年來，根據(jù)地層孔隙壓力剖面、地層坍塌壓力剖面和地層破裂壓力剖面的資料，預(yù)告異常高壓的出現(xiàn)是比較好的方法，對(duì)確定合理的鉆井液密度和井身結(jié)構(gòu)具有很好的參考價(jià)值。所謂地層坍塌壓力是指地層鉆開后，井壁圍巖產(chǎn)生剪切破壞而向井內(nèi)產(chǎn)生坍塌或縮徑時(shí)的井內(nèi)靜液柱壓力。單位MPa或psi。 第二節(jié) 溢流及其正確控制方法 一．有關(guān)溢流和井噴的名詞概念 為表示地層流體侵入井筒的嚴(yán)重程度，對(duì)井控有關(guān)名詞定義如下： 1．油、氣侵—一油、氣侵入鉆井液，使其性能變壞的過程。 2．溢

19、流——井口返出的鉆井液量比泵入量大，停泵后井口鉆井液自動(dòng)外溢的現(xiàn)象。 3．井涌一一一溢流的進(jìn)一步發(fā)展，在循環(huán)或停泵后，鉆井液涌出井口的現(xiàn)象。 4．井噴——地層流體（油、氣或水）無控制地涌入井筒，噴出井口的現(xiàn)象。 5．地下井噴——井下高壓層的地層流體（油、氣或水）把井內(nèi)某一薄弱地層壓破，流體由高壓層大量流入被壓破的地層內(nèi)，這種現(xiàn)象叫地下井噴。 6．井噴失控——發(fā)生井噴后，無法用常規(guī)方法控制井口而出現(xiàn)敞噴的現(xiàn)象。 二．地層一井眼系統(tǒng)平衡條件 在鉆井作業(yè)中，某些外力可能會(huì)引起液柱壓力升降變化，為了保持地層與井眼系統(tǒng)的壓力平衡，在現(xiàn)場是使鉆井

20、液柱壓力略大于地層孔隙壓力。建立下列平衡式： Ph＝Pp＋ Pe…………………………………………（8－5） 式中：Ph －一鉆井液靜液柱壓力 （MPa） Pp一一地層孔隙壓力 （MPa） Pe－－平衡安全附加壓力 （MPa） 根據(jù)安全鉆井，保護(hù)油氣層和提高機(jī)械鉆速，防止溢流等因素來決定Pe值。 經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，一般規(guī)定： 油井Pe為1.5～3.5 MPa（相當(dāng)附加鉆井液密度0.05～0.10g／cm3） 氣井Pe為3～5 Mpa（相當(dāng)附加鉆井液密度0.07～0.15g／cm

21、3） 三．溢流發(fā)生的原因 溢流發(fā)生的根本原因是地層與井眼系統(tǒng)壓力失去平衡，井內(nèi)液柱壓力小于地層孔隙壓力而引起溢流或井噴。其影響因素有： 1．地層掌握不準(zhǔn)確，鉆到異常高壓層，事先未預(yù)告，或者預(yù)告不準(zhǔn)確，特別是在新探區(qū)鉆井經(jīng)常出現(xiàn)這種現(xiàn)象。 2．鉆井液柱壓力減少。引起液柱壓力減小的主要因素有： （l）因井漏，井內(nèi)液柱高度降低而使液柱壓力減小。這種情況往往不易及時(shí)發(fā)現(xiàn)，要加強(qiáng)觀察。 （2）起鉆時(shí)未向井內(nèi)灌足鉆井液。 起鉆時(shí)由于井內(nèi)鉆具起出而使鉆井液面下降，如不及時(shí)灌足鉆井液，就會(huì)使液面下降，使井內(nèi)液柱壓力降低可能引起溢流。

22、 （3）起鉆發(fā)生抽汲作用。 起鉆柱時(shí)，由于鉆井液的粘滯作用產(chǎn)生的使井底減小的瞬時(shí)液柱壓力叫抽汲壓力。由于起鉆太快，鉆井液在井內(nèi)下落的速度小于鉆柱上提的速度就產(chǎn)生一種抽汲作用，使井內(nèi)液柱壓力減小而引起溢流。 （4）壓力激動(dòng)引起井漏從而使液柱壓力減小。 鉆井作業(yè)中，由于某些外力引起井內(nèi)壓力發(fā)生升降變化，尤其是鉆柱快速向下運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)對(duì)井內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)附加壓力（激動(dòng)壓力）而使井底壓力增加，可能壓漏地層，使液柱壓力減小引起溢流。 （5）井內(nèi)鉆井液密度降低。 鉆開油氣層后，油氣水不斷侵入井內(nèi)鉆井液，使其密度逐漸降低，造成液柱壓力降低。液柱壓力降低又使油氣水侵入更厲害，

23、以致最后造成溢流或井噴。 3．鉆入鄰近的油氣井。 一個(gè)平臺(tái)若鉆定向井，如果鉆頭鉆入鄰近的油氣井內(nèi)或正在生產(chǎn)的油氣井內(nèi)，就會(huì)導(dǎo)致溢流或井噴。這是一種很危險(xiǎn)的現(xiàn)象，這種井應(yīng)嚴(yán)格控制井眼軌跡，正確設(shè)計(jì)。 四．氣侵的特點(diǎn) 地層中的流體，有油氣水單獨(dú)存在的，也有油氣水共存的。由于氣體的特性，氣侵時(shí)無論侵入的方式或運(yùn)移的狀態(tài)都不同于油侵或水侵。為了有效地進(jìn)行防噴和壓井作業(yè)，熟悉和掌握氣侵的特點(diǎn)是十分重要的。 1．氣侵的途徑與方式 （1）鉆進(jìn)氣層時(shí)，隨著氣層巖石的破碎，巖石孔隙中含有的氣體侵入鉆井液。鉆到大裂縫或溶洞氣藏，有可能出現(xiàn)置換性的大量氣體

24、突然侵入鉆井液。 （2）氣層中的氣體通過鉆井液（含泥餅）向井內(nèi)擴(kuò)散。 （3）當(dāng)井底壓力小于地層壓力時(shí)，井下處于較大的欠平衡狀態(tài)，氣體由氣層以氣態(tài)或溶解氣狀態(tài)大量地流入或侵入鉆井液。 2．氣侵對(duì)鉆井液柱壓力的影響： 由于氣體有壓縮和膨脹的特征，氣體侵入鉆井液后，在井底時(shí)因受上部液柱時(shí)因受上部液柱的壓力，氣體體積很小，隨著鉆井液循環(huán)上，氣體上升速度越來越大，氣體所受液柱壓力也會(huì)逐漸減小，氣體體積就逐漸膨脹增大，特別是氣體接近地面時(shí)氣體膨脹就很快增大。因此，即使返到地面的鉆井液氣侵很厲害，形成很多氣泡，密度降低很多，但鉆井液柱壓力減少的絕對(duì)值仍是很小的。從圖8

25、－2中可見，即使地面氣侵鉆井液密度只有原鉆井液密度的一半，鉆井液柱壓力減少值也未超過0.4MPa。但是，在鉆井過程中，若不采取有效的除氣措施，就會(huì)反復(fù)將氣侵鉆井液泵入井內(nèi)，使鉆井液氣侵程度更加嚴(yán)重，造成井底壓力不斷降低，就有出現(xiàn)溢流或井噴的危險(xiǎn)。 3．氣侵的幾個(gè)特點(diǎn)： （1）氣侵的鉆井液在不同深度的密度是不同的。 （2）氣侵鉆井液接近地面時(shí)其密度才變得很小，所以即使地面鉆井液氣侵厲害，密度降低很多，但井底鉆井液柱壓力減少并不大。這時(shí)不能再以地面氣侵鉆井液密度乘以井深來計(jì)算液柱壓力。 （3）由于抽汲或長時(shí)間停止循環(huán)（如因換鉆頭、修泵或電測等）井底積聚有相當(dāng)

26、數(shù)量的天然氣形成的氣柱，上升膨脹時(shí)可能導(dǎo)致鉆井液外溢。 （4）鉆井液氣侵后而井又關(guān)閉時(shí)，由于密度差的緣故，天然氣會(huì)滑脫上升，最后積聚在井口。若井筒和井口裝置無滲漏，則滑脫上升的天然氣不會(huì)膨脹，體積不會(huì)變化，但上升過程中，井口壓力會(huì)逐漸增加。當(dāng)氣體升至井口時(shí)，鉆井液柱上增加了一個(gè)與溢流在井底相同的壓力同時(shí)作用于井筒，而井口則作用有原來溢流在井底時(shí)的壓力，此時(shí)，有可能形成過高的井底壓力和井口壓力。為了避免出現(xiàn)這種情況，氣侵鉆井液循環(huán)出井時(shí)，要允許氣體膨脹，釋放部分壓力，同時(shí)不要讓井眼長時(shí)間關(guān)井而不循環(huán)。 （5）關(guān)井時(shí)氣體上升而不膨脹的情況下，地層壓力不等于井口壓力加鉆井液柱壓力

27、，因此，不能用這個(gè)壓力來計(jì)算所需鉆井液密度。 五．溢流信號(hào) 鉆井循環(huán)系統(tǒng)是一個(gè)封閉系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)任何流體的增加（油、氣或水），在地面會(huì)有一定的顯示或使鉆井液的性能變化，或使鉆井液數(shù)量發(fā)生變化，我們把這些顯示和變化稱為溢流出現(xiàn)的信號(hào)。熟悉和正確識(shí)別這些信號(hào)是井控技術(shù)的重要組成部分。 1．這些信號(hào)有（但不限于）： （1）鉆進(jìn)中有蹩鉆、鉆速突然加快或出現(xiàn)放空現(xiàn)象。 地層流體要進(jìn)入井筒，所鉆地層要有良好的滲透性，因此鉆進(jìn)中有可能出現(xiàn)蹩跳、鉆速加快現(xiàn)象。鉆到大裂縫或溶洞則出現(xiàn)放空。上述現(xiàn)象的出現(xiàn)，有可能是鉆到油氣層，因此要觀察，綜合分析是否是溢流出現(xiàn)的前兆。

28、 （2）鉆進(jìn)中泵壓下降和泵沖數(shù)增加。 出現(xiàn)這種信號(hào)，應(yīng)檢查出口流量和鉆井泵。若系無問題，出口流量增加則是溢流出現(xiàn)。當(dāng)?shù)兔芏鹊牡貙恿黧w進(jìn)入環(huán)空代替高密度鉆井液時(shí)，泵壓會(huì)下降，鉆具內(nèi)的高密度鉆井液就有下落的趨勢(shì)，泵沖數(shù)就可能增加。 （3）鉆井液密度下降。 如果鉆井液返出時(shí)密度下降，可能是由于地層流體侵入鉆井液使其密度下降，造成液柱壓力降低，最后發(fā)生溢流。 （4）鉆具懸重發(fā)生變化。 當(dāng)?shù)兔芏鹊牡貙恿黧w侵入鉆井液后，使其密度降低，造成鉆井液浮力減少，出現(xiàn)懸重增加的現(xiàn)象。此時(shí)要認(rèn)真觀察井內(nèi)情況，提防出現(xiàn)溢流。 （5）烴類或氯根含量增高。

29、鉆井液中上述成份增加，有可能是油、氣或水進(jìn)入井內(nèi)，要提高警惕，防止溢流發(fā)生。 （6）鉆井液返出流量突然增加。 在泵排量不變的情況下，鉆井液返出量突然增加，說明地層流體已進(jìn)入井內(nèi)，這是溢流發(fā)生的告急信號(hào)之一。 （7）循環(huán)池鉆井液量增多。 若不是人為增加循環(huán)池鉆井液量，而鉆井液面增加時(shí)，則是溢流發(fā)生了。因?yàn)橐缌鬟M(jìn)入井筒排代了同體積的鉆井液到循環(huán)池，使循環(huán)池液面增高，液量增加，這也是溢流發(fā)生的告急信號(hào)之一。 （8）停泵后井內(nèi)鉆井液外溢。 若停泵后，井內(nèi)鉆井液忽大忽小外溢，說明溢流已經(jīng)發(fā)生。（由于鉆井液比重差而引起的外溢不屬此類）這也是溢流告急信號(hào)。

30、 （9）起鉆時(shí)井內(nèi)灌鉆井液困難，或者灌入量少，甚至灌不進(jìn)鉆井液。 起鉆時(shí)如果灌入井內(nèi)的鉆井液量小于因起出鉆具體積相應(yīng)減少的測算量，可能是溢流發(fā)生。因?yàn)榈貙恿黧w進(jìn)入井筒，填補(bǔ)了部分起出鉆具所占的空間，當(dāng)進(jìn)入井筒的流體使全井液柱壓力小于地層壓力時(shí)就會(huì)發(fā)生溢流。這也是溢流告急信號(hào)之一。 （10）油氣層鉆進(jìn)發(fā)生井漏。 油氣層鉆進(jìn)發(fā)生井漏，很快使鉆井液柱壓力減小，溢流很快就會(huì)出現(xiàn)甚至發(fā)展成井噴。 2．為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)溢流，掌握井控工作的主動(dòng)權(quán)，日常鉆進(jìn)中，除仔細(xì)發(fā)現(xiàn)溢流信號(hào)外，應(yīng)重點(diǎn)做好下述工作。 （1）井控有關(guān)的儀表，要保持性能良好可靠，按要求定期檢查校正。

31、（2）出口管鉆井液傳感器要求靈敏可靠。 （3）鉆進(jìn)中要特別重視以下情況的監(jiān)測： ①井口進(jìn)出流量及溫度變化； ②泥漿池液面變化。 ③氣測值的變化； ④起下鉆時(shí)灌鉆井液情況； ⑤鉆井液性能變化； ⑥dc指數(shù)的變化。 （4）注意淺層氣的出現(xiàn)。淺層氣存在深度淺，溢流信號(hào)和井噴的間隙時(shí)間短，在淺地層鉆進(jìn)一定要十分重視發(fā)現(xiàn)有無淺層氣存在。 （5）鉆開油氣層前要有防范措施，并堅(jiān)持防噴演習(xí)。 防噴演習(xí)是防止井噴事故的有效措施。鉆開油氣層前100米開始，每周要進(jìn)行一次演習(xí)外，每天每班要按鉆井總監(jiān)的要求不定期地進(jìn)行

32、防噴演習(xí)。通過演習(xí)檢查承包商人員對(duì)付井噴的實(shí)際能力，檢查井控設(shè)備的可靠性，提高鉆井人員對(duì)井噴的反應(yīng)速度，熟悉操作步驟，使每個(gè)鉆井人員明白發(fā)生井噴后的崗位和職責(zé)。通過演習(xí)協(xié)調(diào)崗位配合，達(dá)到具有能在緊急情況下盡快控制井口的過硬本領(lǐng)。 鉆開油氣層前要制定具體防范措施，至少應(yīng)做好以下工作： ①作業(yè)者應(yīng)組織有關(guān)人員對(duì)平臺(tái)進(jìn)行一次全面的安全檢查。 ②鉆開油氣層前，作業(yè)者應(yīng)在平臺(tái)上儲(chǔ)備100～150噸鉆井液加重材料，做好防噴壓井準(zhǔn)備工作。守護(hù)船也應(yīng)儲(chǔ)備100～150噸鉆井液加重材料，以便在應(yīng)急情況下補(bǔ)充給平臺(tái)。 ③鉆開油氣層前100米，通過鉆井循環(huán)通道作一次低泵速試驗(yàn)

33、，以后每班都應(yīng)做循環(huán)通道的低泵速試驗(yàn)，取得壓井的有關(guān)數(shù)據(jù)，并記錄在日?qǐng)?bào)表和監(jiān)督日志上。（浮式鉆井船，低泵速試驗(yàn)時(shí)，要考慮阻流管匯壓力損失對(duì)壓井的影響）。 ④做好防火、防爆工作。鉆井平臺(tái)按危險(xiǎn)嚴(yán)重程度嚴(yán)格劃分出安全與危險(xiǎn)區(qū)并應(yīng)有明顯標(biāo)志。 （6）要制定鉆開油氣層的安全規(guī)定和作業(yè)程序。 3．油氣層鉆進(jìn)安全起鉆條件： 在高壓過渡帶或油氣層鉆進(jìn)，決定是否起鉆的原則是鉆井液柱壓力能平衡地層孔隙壓力。過去的經(jīng)驗(yàn)記錄表明，溢流或井噴多發(fā)生在起鉆過程中，因此掌握安全起鉆條件，對(duì)于每一個(gè)鉆井工作者，尤其是鉆井平臺(tái)高崗位人員和鉆井監(jiān)督是一項(xiàng)非常重要的井控技術(shù)。起鉆前要對(duì)起下

34、鉆過程中可能引起溢流的各種影響因素進(jìn)行綜合分析，達(dá)不到安全起鉆條件，不能貿(mào)然起鉆，否則，將會(huì)帶來嚴(yán)重的不良后果。為確保起下鉆中不發(fā)生溢流應(yīng)從以下幾個(gè)方面考慮： （1）井眼狀況良好。 所謂井眼狀況良好是指井眼內(nèi)暢通無阻、循環(huán)泵壓正常、不垮塌和不井漏。如果發(fā)生輕微井漏要搞清原因，若有探不到液面的情況絕對(duì)不能起鉆。 （2）井眼內(nèi)鉆井液性能穩(wěn)定，鉆井液密度沒有大的波動(dòng)，液柱壓力始終要保持在比地層壓力大 1.5～ 3MPa，保證壓穩(wěn)地層才能起鉆。 （3）起鉆前要進(jìn)行一次短程起下鉆（20～30立柱）。主要目的是檢查井內(nèi)有無地層流體侵入及其嚴(yán)重程度。 ①通過

35、短程起下鉆檢查灌入鉆井液量是否正常。由準(zhǔn)確的計(jì)量罐記錄灌入量，并由司鉆和泥漿錄井人員記錄在專用報(bào)表上。如果實(shí)際灌入量的體積與計(jì)算的不一致，應(yīng)停止起鉆并將鉆具下到井底進(jìn)行循環(huán)觀察有無溢流發(fā)生，根據(jù)井下情況采取相應(yīng)的井控措施。 ②循環(huán)井底鉆井液一周后，對(duì)鉆井液中的天然氣含量進(jìn)行詳細(xì)檢查，通過后效反應(yīng)，測出最大氣測值。如果氣測值大于10％，不能起鉆，要提高鉆井液密度，消除氣侵后才能起鉆。 （4）井控裝置要靈活可靠。起鉆前對(duì)井控裝置包括阻流和壓井管匯要進(jìn)行全面檢查，確保當(dāng)溢流出現(xiàn)時(shí)能迅速控制井口。例如考慮到井噴后迅速安裝的需要，應(yīng)將具有適當(dāng)壓力額定值的鉆桿安全閥放置在易于取放的位置

36、，而且安全閥要帶上必需的轉(zhuǎn)換接頭，以適合所有鉆桿和井底鉆具的快速連接。開關(guān)扳手應(yīng)準(zhǔn)備好放在固定位置便于急用。 （5）浮式鉆井平臺(tái)，升沉的幅度會(huì)影響抽汲或壓力激動(dòng)，起鉆前要認(rèn)真校核，考慮影響程度。 一般情況下升沉的幅度不能超過4米，否則不能起鉆。另外，還要考慮海況和天氣的影響，天氣惡劣或臺(tái)風(fēng)季節(jié)要考慮起鉆安全時(shí)間，要在發(fā)生溢流前完成起下鉆作業(yè)。 （6）對(duì)起下鉆中可能發(fā)生的溢流要有預(yù)防和應(yīng)急措施。 ①控制起鉆速度。盡量將起鉆速度放慢到足以防止抽汲。起鉆前應(yīng)做出有關(guān)抽汲和壓力激動(dòng)的計(jì)算。 ②起鉆中要求在以下位置進(jìn)行溢流檢查，每次檢查不少于15分鐘。

37、 一一在最低的套管鞋處。 一一底部鉆具組合通過防噴器組時(shí)。 一一存在任何疑問時(shí)。 如果有溢流要立即關(guān)井，嚴(yán)格控制溢流量在311.5毫米（121／4英寸）井眼內(nèi)不超過3米3”，215.9毫米（81/2英寸）井眼內(nèi)不超過2米3。 ③起下鉆中由于修理設(shè)備或其它原因要中斷起下鉆作業(yè)時(shí)，要求將安全閥接到鉆柱上并用動(dòng)力鉗扭緊。 ④下鉆時(shí)，當(dāng)進(jìn)入高壓層，每次下完鉆繼續(xù)鉆進(jìn)之前，應(yīng)將井底鉆井液循環(huán)出來，以檢查氣侵情況。如果氣侵嚴(yán)重，建議氣侵鉆井液經(jīng)過阻流管匯返出。 （7）如果井限內(nèi)氣侵嚴(yán)重，要測氣竄速度，氣竄速度小于50米／小時(shí)才能起鉆。

38、 六．正確控制溢流的方法 1．溢流發(fā)生后平臺(tái)人員應(yīng)共同遵守的規(guī)定： （1）溢流發(fā)生后，司鉆有權(quán)立即關(guān)井，在發(fā)出溢流信號(hào)的同時(shí)，按井控程序正確控制井口。 （2）聽到溢流信號(hào)后，平臺(tái)高級(jí)隊(duì)長立即通知不在崗人員到指定地點(diǎn)集合待命，并迅速組織當(dāng)班人員檢查井口有無滲漏，了解井口壓力變化情況。 （3）電報(bào)員通知守護(hù)船到平臺(tái)附近待令。 （4）發(fā)出溢流信號(hào)后，嚴(yán)禁任何人在危險(xiǎn)區(qū)使用火種或進(jìn)行電氣焊工作。 （5）設(shè)備總監(jiān)檢查電源及各種開關(guān)的使用情況，避免觸發(fā)火災(zāi)。 （6）船長（或平臺(tái)壓載工程師）及時(shí)收集海況、天氣和潮汐情況，了解鉆井船起

39、伏及甲板載荷變化情況，隨時(shí)向鉆井總監(jiān)和高級(jí)隊(duì)長匯報(bào)。 （7）鉆井總監(jiān)根據(jù)溢流情況及平臺(tái)動(dòng)態(tài)，向基地有關(guān)部門匯報(bào)并保持聯(lián)系。 （8）鉆井監(jiān)督組，根據(jù)收集的井口壓力數(shù)據(jù)和其他壓井資料，確定壓井液密度，制訂壓井方案，得到上級(jí)主管領(lǐng)導(dǎo)的批準(zhǔn)后，積極組織壓井作業(yè)，防止井下情況惡化。 2．關(guān)井方式： 關(guān)井有硬關(guān)井和軟關(guān)井兩種方式。所謂硬關(guān)井是當(dāng)發(fā)現(xiàn)溢流時(shí)，立即關(guān)閉防噴器的操作程序，關(guān)防噴器前阻流管匯是不通的。所謂軟關(guān)井是當(dāng)發(fā)現(xiàn)溢流關(guān)井時(shí)，先打開阻流閥再關(guān)防噴器，最后關(guān)閉阻流閥的操作程序。硬關(guān)井比軟關(guān)井程序簡單，控制井口快。但是硬關(guān)井會(huì)因?yàn)榫畠?nèi)噴出流體和鉆井液循環(huán)速度

40、突然變?yōu)榱銓?duì)地層產(chǎn)生一個(gè)“液擊”現(xiàn)象，給井口裝置和地層可能帶來不良后果。而較關(guān)井可使噴出的流體逐漸被關(guān)住而不對(duì)地層產(chǎn)生猛烈的“液擊”。目前海上平臺(tái)作業(yè)，基本上都按軟關(guān)井方式制定關(guān)井程序。 3．井口未裝防噴器或裝有防噴器不能關(guān)井（特殊情況）時(shí)，溢流的處理方法： 如果井口未裝防噴器或者裝有防噴器而套管鞋下得很淺，或者套管鞋處的地層不能承受合理的關(guān)井壓力，如關(guān)井會(huì)出現(xiàn)溢流沿井口周圍竄出地面的危險(xiǎn)。遇到這種情況，不能關(guān)井，而要采用分流放噴方法來處理溢流比較安全。 分流放噴要在井口安裝有轉(zhuǎn)噴器或壓力分流器的情況下才能進(jìn)行。（自升式平臺(tái)和浮式鉆井船轉(zhuǎn)噴器見圖8－3和圖8－4）。分流放

41、噴操作程序。 （1）上提鉆具，使方鉆桿和鉆桿接頭露出轉(zhuǎn)盤面； （2）停泵； （3）溢流檢查； （4）打開分流放噴管線（有自動(dòng)打開的閥）； （5）關(guān)閉分流放噴器膠芯； （6）檢查分流放噴器膠芯是否關(guān)閉，檢查風(fēng)向； （7）按照分流放噴設(shè)計(jì)要求，用雙泵以最大速度泵入?；蛘呖砂茨撤N方式泵入一定數(shù)量的高密度鉆井液。除分流放噴方法外，也可采用泵一段高密度鉆井液控制溢流，然后再根據(jù)井下情況決定是否下套管封隔，或下鉆井封隔器，或是調(diào)整鉆井液密度繼續(xù)鉆進(jìn)。 4．裝有防噴器能關(guān)井（一般情況）時(shí)的關(guān)井程序。 （1）關(guān)

42、井控制井口的原則： ①發(fā)現(xiàn)溢流或井噴時(shí)，一般情況下不準(zhǔn)放噴，必須進(jìn)行試關(guān)井； ②最大關(guān)井套壓，不能超過下面三個(gè)極限值中的最小值： A：井口裝置的額定工作壓力。 B：套管柱抗內(nèi)壓強(qiáng)度的80％（要考慮套管內(nèi)外鉆井液密度差造成的壓力損失對(duì)套管抗內(nèi)壓強(qiáng)度的降低）； C：地層破裂壓力。 ③溢流時(shí)的作業(yè)不同，控制井口的程序也應(yīng)不同?；旧嫌兴姆N情況：正常鉆進(jìn)、起下鉆桿、起下鉆鋌和無鉆具的空井作業(yè)。 ④非緊急情況不能關(guān)閉剪切或全封閘板防噴器。 （2）鉆進(jìn)時(shí)的關(guān)井程序： ①發(fā)出井噴信號(hào)，停轉(zhuǎn)盤，將鉆具提離井底，使鉆桿接頭

43、避開所要關(guān)閉的防噴器芯子； ②停泵； ③適當(dāng)打開阻流閥（浮式鉆井船打開水下阻流閥）； ④關(guān)井（先關(guān)環(huán)形防噴器，再關(guān)閘板防噴器）； ⑤關(guān)阻流閥，試關(guān)井（浮式鉆井船關(guān)水下阻流閥）； ⑥向鉆井監(jiān)督報(bào)告； ⑦認(rèn)真觀察，準(zhǔn)確記錄關(guān)井后10～15分鐘的立管壓力、套管壓力和循環(huán)池鉆井液增減量。 （3）起下鉆桿時(shí)的關(guān)井程序： ①發(fā)出井噴信號(hào)，迅速將立柱下到能接方鉆桿或頂部驅(qū)動(dòng)中心管的最低位置，并使鉆桿接頭避開所要關(guān)閉的閘板防噴器； ②搶接回壓閥。 ③適當(dāng)打開阻流閥（浮式鉆井船打開水下阻流閥）； ④關(guān)井

44、（先關(guān)環(huán)形防噴器，再關(guān)閘板防噴器）； ⑤關(guān)阻流閥，試關(guān)井（浮式鉆井船關(guān)水下阻流閥）； ⑥報(bào)告鉆井監(jiān)督，并盡快接上方鉆桿或頂部驅(qū)動(dòng)中心管； ⑦認(rèn)真觀察，準(zhǔn)確記錄關(guān)井后10～15分鐘的立管壓力、套管壓力和循環(huán)池鉆井液增減量。 （4）起下鉆鋌時(shí)的關(guān)井程序： 發(fā)出井噴信號(hào)，迅速將鉆鋌立柱下到最低位置； ②搶接配合接頭和安全防噴閥，在條件允許時(shí)，搶下部分鉆桿； ③適當(dāng)打開阻流閥（浮式鉆井船打開水下阻流閥）； ④關(guān)防噴器（關(guān)環(huán)形防噴器），若下有鉆桿再關(guān)閘板防噴器； ⑤關(guān)阻流閥，試關(guān)井（浮式鉆井船關(guān)水下阻流閥）；

45、 ⑥報(bào)告鉆井監(jiān)督，并盡快接上方鉆桿或頂部驅(qū)動(dòng)中心管； ⑦認(rèn)真觀察，準(zhǔn)確記錄關(guān)井后10～15分鐘的立管壓力、套管壓力和循環(huán)池鉆井液增減量。 （5）空井時(shí)的關(guān)井程序： ①發(fā)出井噴信號(hào)； ②適當(dāng)打開阻流閥（浮式鉆井船打開水下阻流閥）； ③先關(guān)環(huán)形防噴器，再關(guān)全封閘板防噴器； ④關(guān)阻流閥，試關(guān)井（浮式鉆井船關(guān)水下阻流閥）； ⑤打開環(huán)形防噴器； ⑥報(bào)告鉆井監(jiān)督； ⑦認(rèn)真觀察，準(zhǔn)確記錄關(guān)井后10～15分鐘的關(guān)井壓力和循環(huán)池鉆井液增減量。關(guān)防噴器前，若井下情況允許，可先搶下一些鉆桿后，再按起下鉆桿關(guān)井程序控制井口。

46、 （6）電測時(shí)溢流的處理 ①電測前提： 電測時(shí)間超過許可的井內(nèi)靜止最長安全時(shí)間，不能電測。井內(nèi)靜止最長安全時(shí)間，可參考鉆穿油氣層后所經(jīng)歷的最長起下鉆和其他輔助時(shí)間來推定。另外電測前要掌握井內(nèi)靜止時(shí)油氣上竄的速度。 ②電測時(shí)應(yīng)嚴(yán)格監(jiān)測井內(nèi)情況。各崗位人員、泥漿錄井和泥漿服務(wù)等人員要嚴(yán)守崗位，防止井內(nèi)溢流發(fā)生。 ③電測期間井內(nèi)發(fā)生溢流，如果情況允許，應(yīng)盡快起出電測儀器，強(qiáng)行下鉆，循環(huán)排除溢流或下入鉆桿按有關(guān)程序關(guān)井。 ④電測時(shí)發(fā)生嚴(yán)重溢流，不允許超出電測儀器，司鉆要立即關(guān)環(huán)形防噴器，并請(qǐng)示鉆井監(jiān)督和測井監(jiān)督，是否剪斷電纜關(guān)閉井口，按空井情

47、況進(jìn)行井控工作。 （7）鉆柱懸掛作業(yè) 對(duì)于浮式鉆井船發(fā)生溢流后，為了減少由于船和鉆柱發(fā)生的移動(dòng)，造成防噴器芯子的磨損，在天氣海況不佳時(shí)，往往在井控作業(yè)時(shí)把鉆柱重量放到閘板防噴器閘板上，即將鉆柱懸掛于閘板防噴器上。 發(fā)生溢流后，首先要作懸掛鉆柱準(zhǔn)備，遇到下面幾種情況時(shí)進(jìn)行懸掛作業(yè)： ①鉆井船起伏超過1米； ②關(guān)井套管壓力超過7MPa（1000psi）； ③天氣情況不好。 鉆柱懸掛作業(yè)程序： ①關(guān)井完成后，關(guān)閉上閘板防噴器，并鎖緊閘板； ②降低環(huán)形防噴器液壓； ③下放鉆具直到懸重全落在閘板上為止；（

48、也可考慮將閘板防噴器以上鉆具的重量提著）； ④調(diào)整補(bǔ)償器，使其位于中間沖程，打開上環(huán)形防噴器； ⑤記錄此時(shí)的關(guān)井鉆桿壓力和套管壓力。 （8）關(guān)井說明及注意問題： ①“適當(dāng)打開阻流閥”的含義是只打開阻流閥開度的1/2； ②“關(guān)防噴器”動(dòng)作，應(yīng)持續(xù)到閘板防噴器關(guān)閉后，確認(rèn)井口已安全控制住，再打開環(huán)形防噴器才結(jié)束； ③“關(guān)阻流閥，試關(guān)井”是為防止關(guān)井過程中或關(guān)井后，立管壓力和套管壓力超過允許關(guān)井壓力而制定的一條措施； ④如要關(guān)剪切防噴器，應(yīng)注意先關(guān)下面鉆桿閘板防噴器，防止切斷后鉆具落井。 ⑤一旦將井口控制住，應(yīng)立即組織有

49、關(guān)人員對(duì)以下幾個(gè)區(qū)域進(jìn)行檢查有無泄漏及其它問題。 A：防噴器組； B：立管和阻流管匯； C．振動(dòng)篩區(qū)域（包括鉆井液出口管，鉆井液儲(chǔ)罐區(qū)，除氣器等）； D：泵房，鉆井泵和固井泵等； E：循環(huán)池； F：高壓管線（從鉆井泵到立管之間）。 ⑥為了保證鉆桿接頭不防礙關(guān)井，在處理溢流前可先標(biāo)定間隔。實(shí)測辦法是：關(guān)閉閘板防噴器后，慢慢下放鉆具直到鉆桿接頭接觸閘板面，記錄此時(shí)方入和水深，算出轉(zhuǎn)盤面至關(guān)閉的閘板防噴器閘板面上的距離。 第三節(jié) 壓 井 方 法 一．壓井基本數(shù)據(jù)計(jì)算 1．溢流種類的判別 根據(jù)

50、關(guān)井鉆桿壓力和關(guān)井套管壓力、鉆柱內(nèi)鉆井液流體密度等參數(shù)，先計(jì)算出溢流流體的壓力梯度，再按此壓力梯度的數(shù)據(jù)范圍判斷出溢流種類。 溢流壓力梯度計(jì)算公式： …………………………………………（8－6） 式中： Gw――溢流流體壓力梯度，MPa／m Gh－一鉆柱內(nèi)鉆井液柱壓力梯度，MPa／m Gw＝0.01w w－－鉆柱內(nèi)鉆井液密度，g／cm3 P a一－關(guān)井套壓，MPa Pd ――關(guān)井鉆桿壓力，MPa hw――溢流在井底的高度，m

51、 ………………………………………（8－7） 式中：Vb――溢流后循環(huán)池鉆井液增量，升（L） Va――環(huán)空單位容積，升／米（L／m） θ――井斜角 表8－1 流體壓力梯度與流體種類對(duì)照表 序 號(hào) 流體壓力梯度MPa／m 流 體 種 類 l 0.00118～0.00353 氣體 2 0.0068～0.0089 油 3 0.0098 淡水 4 0.0101 海水 5 0 .0105～0.0118 地層水（鹽水） 注：如流體壓力梯度數(shù)據(jù)在上表的兩者之間，則為這兩者的混合物。 2．關(guān)井鉆桿壓力的確定

52、（即關(guān)井立壓） 壓井作業(yè)中，關(guān)井鉆桿壓力和套管壓力是兩個(gè)十分重要的參數(shù)。關(guān)井鉆桿壓力用于確定溢流種類，計(jì)算地層壓力和壓井液密度。關(guān)井套管壓力用于提供回壓和確定溢流種類參數(shù)。 發(fā)生溢流關(guān)井后，井內(nèi)鉆柱、環(huán)空和地層壓力系統(tǒng)之間存在以下關(guān)系（見圖8－5）： Pp＝Pd＋Pmd………………………………………（8－8） Pp＝Pa＋Pmd ＋Pw…………………………………（8－9） 式中： Pp——地層壓力，MPa Pd－－關(guān)井鉆桿壓力，Mpa Pa一一關(guān)井套管壓力，MPa Pmd一

53、一鉆柱內(nèi)鉆井液柱壓力，Mpa Pma——環(huán)空鉆井液柱壓力，MPa Pw――溢流柱靜水壓力，MPa 如果井底壓力是穩(wěn)定的，則可以根據(jù)關(guān)井鉆桿壓力和鉆柱內(nèi)鉆井液柱壓力求得地層壓力。確定正確的關(guān)井鉆桿壓力有兩種情況： （1）鉆柱中未裝回壓閥時(shí)的關(guān)井鉆桿壓力 關(guān)井10～15分鐘后的立管壓力為關(guān)井鉆桿壓力。因?yàn)橐话闱闆r下，關(guān)井后10～15分鐘井眼周圍的地層壓力才能恢復(fù)到原始地層壓力?；謴?fù)時(shí)間的長短與地層流體種類、地層滲透率和欠平衡壓差等因素有關(guān)。 （2）鉆柱中裝有回壓閥時(shí)測定關(guān)井鉆桿壓力的方法： ①調(diào)節(jié)阻流閥，保持套壓恒定

54、，低泵速求關(guān)井鉆桿壓力。 調(diào)節(jié)阻流閥，保持套壓恒定，用盡可能低的泵速開泵。當(dāng)鉆桿壓力停止上升時(shí)，立即停泵關(guān)并，停泵后的立管壓力就是關(guān)井鉆桿壓力。 ②關(guān)阻流閥，低泵速求關(guān)井鉆桿壓力。 關(guān)井后，以極慢的泵速開泵，當(dāng)套管壓力上升時(shí)停泵。此時(shí)的立管壓力就是關(guān)井鉆桿壓力。若套管壓力升高到關(guān)井套壓以上較多，則從立管壓力值中減去這個(gè)套管壓力增加值即為關(guān)井鉆桿壓力。 Pd＝P′d－ΔPa…………………………………（8—10） ΔPa＝P′a－Pa…………………………………（8—11） 式中：Pd ――關(guān)井鉆桿壓力，

55、MPa P′d 一－關(guān)井開泵后，套壓升高時(shí)的立壓，MPa ΔPa一一關(guān)井開泵后，套壓比關(guān)井套壓升高值，Mpa P′a一一關(guān)井開泵后，升高了的套管壓力，MPa Pa 一一關(guān)井套管壓力，MPa ③打開阻流閥，用壓井泵速求關(guān)井鉆桿壓力。 打開阻流閥，開泵泵速開到預(yù)計(jì)的壓井泵速，然后調(diào)節(jié)阻流閥使套壓等于關(guān)井套壓，記錄此時(shí)的立管總壓力，此值減去循環(huán)壓力，其差值即為關(guān)井鉆桿壓力。 Pd＝Pt－Pci………………………………（8－12） 式中：Pd――關(guān)井鉆桿壓力，MPa Pt一一立管總壓

56、力，MPa Pci——壓井泵速下的循環(huán)壓力，MPa 注意在確定立管壓力值時(shí)要消除圈閉壓力的影響。所謂圈閉壓力是在立管或套管上出現(xiàn)的超過平衡地層壓力的壓力值。消除的方法就是從阻流閥排泄壓力直到立管壓力停止下降為止，此時(shí)立管壓力為正確的關(guān)井鉆桿壓力。產(chǎn)生圈閉壓力的原因是由于停泵前關(guān)井或關(guān)井后天然氣滑脫上升出現(xiàn)的現(xiàn)象。 3．壓井參數(shù)計(jì)算公式： （l）壓井液密度 W1＝ W十Δw＋ We……………………………………（8—13） 式中：Wl——壓井液密度，g／cm3 W－－鉆柱內(nèi)原鉆井液密度，g／cm3

57、Δw一鉆井液密度增加值，g／cm3 …………………………………………（8－14） 式中：Pd――關(guān)井鉆桿壓力，MPa H－一垂直井深，m We一安全附加密度，一般附加0.07～0.12g／cm3 （2）初始循環(huán)壓力 PTi＝Pd十Pci…………………………………………（8—15） 式中：PTi一一初始循環(huán)壓力，MPa Pci——壓井泵速下的循環(huán)壓力，Mpa （3）最終循環(huán)壓力 …………………………………………（8－16） （4）壓井液從地面到鉆頭所需泵

58、沖數(shù) ………………………………………………（8－17） 式中：Ssb——壓井液從地面到鉆頭所需泵沖數(shù)，沖（S） VdT——地面到鉆頭的管子內(nèi)容積，升（L） Cp－一井泵每沖容積，L／S （5）壓井液從鉆頭到地面所需泵沖數(shù) ……………………………………………（8－18） 式中：Sbs——壓井液從鉆頭至地面所需泵沖數(shù)，S Vabs一一鉆頭到地面的環(huán)空容積，L （6）壓井循環(huán)行程所需泵總沖數(shù) Sr＝ Ssb＋ Sbs…………………………………………

59、（8－19） （7）壓井液從地面到鉆頭循環(huán)行程時(shí)間： ………………………………（8－20） 式中：Tsb——壓井液從地面到鉆頭循環(huán)行程時(shí)間，分（ min） Spm——泵速，S／min QP——泵排量，L／min （8）壓井液從鉆頭到地面循環(huán)行程時(shí)間： ………………………………………（8—21） 式中：Tbs——壓井液從鉆頭到地面循環(huán)行程時(shí)間，min （9）壓井液整個(gè)循環(huán)周行程時(shí)間： TT一Tab＋Tbs……………………………………………………（ 8－22） 4．壓井

60、計(jì)算有關(guān)圖表： （l）根據(jù)井深、鉆桿尺寸、泵排量求鉆井液從地面到鉆頭所需的時(shí)間（見圖8－6）。 （2）鉆井液柱靜水壓力（見圖8－7）。 （3）壓井時(shí)所需要的鉆井液密度增量（見圖8－8）。 （4）用環(huán)形空間尺寸、鉆井液屈服值求鉆井液的起鉆安全系數(shù)（見圖8－9）。 二．壓井方法 恢復(fù)和重建井眼一地層系統(tǒng)壓力平衡的工作叫壓井。即發(fā)現(xiàn)溢流關(guān)井后，向井內(nèi)打入能平衡地層壓力當(dāng)量鉆井液密度的高密度鉆井液，并借助阻流管匯控制一定的井口回壓，保

61、持井底壓力略大于地層壓力，以排除溢流的工作，就是壓井工作全過程。 l．關(guān)井立管壓力為零的壓井 關(guān)井立管壓力為零，說明井內(nèi)鉆井液柱壓力能夠平衡地層壓力。溢流發(fā)生的原因是由于抽汲作用或井壁氣擴(kuò)散等因素使鉆井液柱壓力降低所致。此時(shí)有兩種情況出現(xiàn)，套管壓力為零和套管壓力不為零。 （1）套管壓力為零時(shí)： 這種情況說明環(huán)空溢流不嚴(yán)重，溢流體積小，溢流所造成的壓力降小于安全附加壓力，此時(shí)打開防噴器循環(huán)就可排除溢流。 （2）套管壓力不為零時(shí)： 這種情況表示溢流體積大，處理方法是： ①打開阻流閥，用選定泵速開泵，然后調(diào)節(jié)阻流閥使套壓等于關(guān)井套

62、壓，并記下此時(shí)立管壓力； ②調(diào)節(jié)阻流閥，保持立管壓力不變，直到溢流體循環(huán)排出井口為止； ③停泵。套壓、立管壓力均為零時(shí)壓井工作結(jié)束。 2．關(guān)井立管壓力不為零的壓井方法 這種情況表明井內(nèi)鉆井液柱壓力小于地層孔隙壓力。為防止地層流體侵入井內(nèi)，必須提高泵入井內(nèi)的鉆井液密度，重建井眼一地層壓力系統(tǒng)的平衡關(guān)系。壓井方法有很多種，歸納起來可分為兩類：常規(guī)壓井方法和特殊壓井方法。所謂常規(guī)壓井方法就是當(dāng)溢流或井噴發(fā)生后，能正常關(guān)井，在泵入壓井液過程中，能保持井底壓力略大于地層壓力的原則完成壓井作業(yè)的方法。如等待加重法、司鉆法和邊循環(huán)邊加重法等。所謂特殊壓井方法就是溢流或

63、井噴發(fā)生后不具備常規(guī)壓井條件而采用的壓井作業(yè)方法。如井內(nèi)無鉆具井噴時(shí)采用頂部壓井法和容積法等。 （l）幾種常規(guī)壓井方法： ①等候加重法（又稱工程師法或一次循環(huán)法） 這種方法是發(fā)生溢流或井噴后先關(guān)井，待壓井液加重好后，用一個(gè)循環(huán)周完成壓井作業(yè)。具體施工步驟是： A．發(fā)現(xiàn)溢流后，用正確程序關(guān)井； B．待井口壓力穩(wěn)定后（約10～15分鐘）記錄關(guān)井鉆桿壓力、關(guān)井套管壓力和循環(huán)池鉆井液增量； C．計(jì)算壓井所需壓井液密度，并進(jìn)行配置。 D．計(jì)算有關(guān)數(shù)據(jù)，填寫壓井工作卡； E．按以下程序進(jìn)行施工： a．開泵，泵速開到壓

64、井泵速，調(diào)節(jié)阻流閥，使套壓等于關(guān)井套壓，這時(shí)鉆桿壓力為初始循環(huán)壓力。 b．泵入壓井液，調(diào)節(jié)阻流閥，當(dāng)壓井液從地面達(dá)到鉆頭時(shí)，鉆桿壓力從初始循環(huán)壓力降到最終循環(huán)壓力。 c．調(diào)節(jié)阻流閥，保持鉆桿壓力不變，一直到壓井液從阻流管匯返出地面。 d．當(dāng)壓井液近出后，停泵，關(guān)閉阻流閥。如還有套壓，應(yīng)打開阻流閥繼續(xù)循環(huán)，直到環(huán)空返出壓井液關(guān)阻流閥后無套壓為止。 e．停泵。鉆桿壓力和套管壓力均為零時(shí)，打開防噴器，恢復(fù)正常循環(huán)，壓井作業(yè)結(jié)束。 ②司鉆法（又稱二次循環(huán)法） 這種方法通常至少需要循環(huán)兩周。第一循環(huán)周用原來密度的鉆井液循環(huán)排除環(huán)空中的溢

65、流液體和侵污的鉆井液。待加重鉆井液配好后，第二循環(huán)周泵入加重好的鉆井液，壓井過程中保持井底壓力略大于地層壓力。 壓井施工程序： A．發(fā)生溢流后，停泵用正確的程序關(guān)井； B．待井口壓力穩(wěn)定后（ 10～15分鐘），準(zhǔn)確記錄關(guān)井鉆桿壓力、套管壓力和循環(huán)池鉆井液增量； C．檢查鉆桿是否有圈閉壓力。 D．用原密度鉆井液進(jìn)行第一周循環(huán)，用低泵速循環(huán)，調(diào)節(jié)阻流閥使套管壓力等于關(guān)井套壓。 E．再調(diào)節(jié)阻流閥，使鉆桿壓力不變，泵速維持恒定，一直把溢流流體完全從井口循環(huán)出來，環(huán)空不再有溢流流體； F．停泵關(guān)井，記錄當(dāng)時(shí)新的套管壓力。 G

66、．根據(jù)計(jì)算出來的壓井液密度，配備好所需壓井液； H．進(jìn)行第二循環(huán)周壓井。開泵，泵入壓井液，泵速開到壓井泵速，調(diào)節(jié)阻流閥，保持套壓等于新的關(guān)井套壓不變，一直到加重壓井液到達(dá)鉆頭； I．這時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)榭刂沏@桿壓力，調(diào)節(jié)阻流閥，保持鉆桿壓力不變（最終循環(huán)壓力），泵速不變，一直到加重壓井液排出井口； J．停泵，當(dāng)鉆桿壓力和套管壓力為零時(shí)，打開防噴器恢復(fù)正常情況，壓井作業(yè)結(jié)束。 ③邊加重邊循環(huán)法 發(fā)現(xiàn)溢流正確關(guān)井后，取得有關(guān)數(shù)據(jù)，立即邊循環(huán)邊加重壓井。壓井液密度是按照一定的進(jìn)度逐步提高，計(jì)算出鉆桿內(nèi)鉆井液每提高0.01克／厘米3時(shí)，鉆桿壓力下降多少，計(jì)算出鉆井液從地面到達(dá)鉆頭所需泵沖數(shù)，初始循環(huán)壓力以及鉆井液從原密度達(dá)到壓井液密度時(shí)的最終循環(huán)壓力等數(shù)據(jù)，施工時(shí)按這些數(shù)據(jù)進(jìn)行控制鉆桿壓力。當(dāng)壓井液充滿鉆桿時(shí)，鉆桿壓力降到最終循環(huán)壓力，然后保持鉆桿壓力不變，直到環(huán)空完全充滿壓井鉆井液，溢流體全部排出井口，壓井作業(yè)結(jié)束。 ④幾種常規(guī)壓井方法比較 等候加重法的優(yōu)點(diǎn)是循環(huán)時(shí)間短，環(huán)空壓力較低。海洋鉆井裝置中擁有較先進(jìn)的處理鉆井液和加