溢流的原因、预防与显示课件.ppt

溢流的原因 预防与显示 张汉珊 提示与要求 课堂基本要求玩手机者请离开教室不要吸烟不要大声喧哗关注课程积极发言睡觉者请回宿舍 课程目标 叙述溢流的根本及主要原因描述起钻灌钻井液操作要领及基本原则描述起钻前如何检查井内压力是否平衡描述短起下钻操作步骤叙述溢流的间接显示 直接显示信号描述发现溢流的基本措施 在完成此课程后 学员能 内容提要 一 溢流原因分析及预防二 溢流显示三 溢流的及早发现 溢流原因分析及预防 溢流原因 溢流发生的基本条件1 地层有必要的孔隙度 渗透率 2 地层中要有流体 油 气 水 存在 3 井底压力小于地层压力地层压力 地层孔隙度 渗透率是地层具有的特性 因此预防溢流发生必须保持井底压力始终略大于地层压力 溢流原因分析及预防 溢流最根本的原因是井底压力小于地层压力 因此 任何一个或多个引起井底压力降低的因素 都有可能导致溢流发生 最主要 最普遍的原因1 起钻时井内未灌满钻井液2 井眼漏失3 钻井液密度低4 抽汲5 地层压力异常 溢流原因分析及预防 一 起钻时井内未灌满钻井液1 分析 起钻过程中 由于钻柱的起出 钻柱在井内的体积减少 井内的钻井液液面下降 从而静液压力就会减少 溢流原因分析及预防 一 起钻时井内未灌满钻井液2 预防 起钻过程中 需要及时准确地向井内灌满钻井液以维持足够的静液压力 灌入的钻井液体积应等于起出的钻具体积 溢流原因分析及预防 3 起钻灌钻井液操作要领 起出钻具体积计算对普通尺寸的钻杆和钻铤应以钻具体积表的数据为准 溢流原因分析及预防 由于某种原因造成钻头水眼堵或钻具水眼堵 这种情况下灌入的钻井液体积应等于所起出钻具的排替量与内容积之和 实际灌入钻井液体积测量 钻井液补充罐 泵冲数计数器 流量计 泥浆罐液面指示器 溢流原因分析及预防 钻井液补充罐 溢流原因分析及预防 钻井液罐液面指示器也可以显示灌入量 在起下钻灌入钻井液时 最好单独隔离一个罐 以提高计量的准确度 溢流原因分析及预防 灌入的钻井液量必须与起出的钻具体积进行比较不论使用哪种灌注设备 灌入的钻井液量必须与起出的钻具体积进行比较 要保证其数值相等 如果二者数据不相等 要立即停止起钻作业 查找原因 并视具体情况采取相应措施 溢流原因分析及预防 4 灌钻井液的基本原则 连续灌入钻井液或至少每起出3 5个立柱的钻杆 起出一个立柱的钻铤时 应检查一次灌入的钻井液量 在起钻过程中决不能让井内的液面下降超过30m 按照IADC规定 灌钻井液前井内的压力下降不能超过75psi 0 5MPa 应当通过灌钻井液的管线向井内灌钻井液 不能用压井管线代替 钻井液灌注管线在防溢管上的位置不能与井口钻井液返出管线在同一高度 如果两管线在同一高度则经管线灌入的钻井液可能直接从出口管流出 从而误认为井筒已灌满 溢流原因分析及预防 二 井眼漏失1 分析 当作用于地层上的压力超过地层的破裂压力或漏失压力时就会发生漏失 引起井内液柱高度下降 从而使静液压力和井底压力降低 由此导致溢流发生 溢流原因分析及预防 二 井眼漏失2 预防 设计好井身结构 正确确定套管下深 溢流原因分析及预防 二 井眼漏失2 预防 做地层破裂压力试验和地层承压能力试验 提高地层承压能力 若地层承压能力过低 可通过堵漏等措施来提高地层承压能力 直到满足钻开油气层所需的承压能力要求 溢流原因分析及预防 溢流原因分析及预防 二 井眼漏失2 预防 下钻时控制下钻速度 分段循环 缓慢开泵 保持好钻井液性能 溢流原因分析及预防 三 钻井液密度低1 分析 钻井液密度下降 引起静液压力降低 油气侵入钻井液 处理卡钻事故时 泡油 降低摩阻混油 大处理钻井液性能 清水或胶液混入钻井液 溢流原因分析及预防 三 钻井液密度低2 预防 及时除气 不要把气侵钻井液再重复循环到井内 溢流原因分析及预防 三 钻井液密度低2 预防 卡钻泡油时 应进行压力校核 钻井液混油时 要控制混油速度 并校核压力是否平衡 做大处理时 要做好压力平衡计算 严禁清水或胶液混入钻井液 溢流原因分析及预防 四 起钻抽汲1 分析 起钻抽汲作用会降低井底压力 当井底压力低于地层压力时 就会造成溢流 溢流原因分析及预防 四 起钻抽汲1 分析 不同起钻速度下的抽汲压力值 可见 起钻时抽汲压力很可能造成井底压力小于地层压力 并引起溢流 溢流原因分析及预防 四 起钻抽汲2 预防 起钻前应检查井底压力能否平衡地层压力 判断是否会发生抽汲溢流 检查方法 短程起下钻法 核对灌入井内的钻井液量 溢流原因分析及预防 短程起下钻法短程起下钻有两种基本作法1 一般情况 试起10柱 15柱钻具 再将起出钻具下入井底 循环一周以上 观察并测量返出的钻井液 判断是否满足起钻要求 钻井液无油气侵 油气上窜时间 若满足起钻要求 起钻过程中不发生溢流 则可正式起钻 有油气侵时 循环排除油气侵 并适当提高钻井液密度 达到11起钻要求 溢流原因分析及预防 短程起下钻法短程起下钻有两种基本作法2 特殊情况 需长时间停止循环或井下复杂时 将钻具起至套管鞋内或安全井段 停泵检查一个起下钻周期或需停泵工作时间 循环一周以上 观察并测量返出的钻井液 判断是否满足起钻要求 井口是否外溢 若井口无外溢时 将起出钻具再下入井底循环一周以上后正式起钻 若井口有外溢 溢流原因分析及预防 核对灌入井内的钻井液量在整个起钻过程中 均要坚持座岗观察核对钻井液灌入量与起出钻具体积之间的关系 如果灌入井内的钻井液小于起出钻具的排替量时 则说明由于抽汲发生了溢流 这时应立即关井检查 排除溢流 2020 1 30 29 可编辑 溢流原因分析及预防 四 起钻抽汲3 减小起钻抽汲作用应遵循的原则 维持钻井液静液压力略大于地层压力 这种超出的压力叫做起钻安全值 降低起钻速度 减小抽汲压力的影响 使钻井液粘度 静切力保持在最佳水平 防止钻头泥包 用钻井液补充罐 泵冲数计数器 流量计或钻井液罐液面指示器来计量灌液量 及时判断是否出现抽汲溢流 溢流原因分析及预防 五 地层压力异常1 分析 如果钻遇了比预测的地层压力高的地层时 钻井液的液柱压力就小于地层压力 从而导致溢流发生 2 预防 地层压力检测 有效应力定理 实用 可靠地井控设备 二次井控的技术能力 及时发现 正确处置 溢流显示 井内压力平衡关系发生变化或地层流体向井眼内流动时总会给钻井参数 悬重 泵压 钻井液性能 液密度和粘度 氯根含量 钻时 出口钻井液状况 流量 流势 气泡 气味 油花 循环池液面 气测值等方面带来一些变化 这些变化称为溢流的显示 溢流显示 有溢流必定有溢流的显示 在钻井现场可以观察到一些由井下反映到地面的信号 识别这些信号对及时发现溢流十分重要 溢流显示 显示信号分类根据一些现象信号对监测溢流的重要性和可靠性 分为 1 告警信号 间接显示 可能发生溢流 2 告急信号 直接显示 已经发生溢流 溢流显示 告警信号 间接显示 1 钻速突然加快或放空 可能发生溢流的前奏 所以钻速突然加快并不能肯定要发生溢流 溢流显示 告警信号 间接显示 2 泵压下降 泵速增加 钻井泵上水不好 钻井泵缸套 活塞凡尔 阀座等刺漏 井下钻具刺漏 泵压下降泵速增加 出口流量减少 出口流量不变 溢流 U 型管效应 气体沿环空上返时体积膨胀 所以泵压下降并不能肯定要发生溢流 溢流显示 告警信号 间接显示 3 钻具悬重发生变化 指重表故障 钻具断 钻具悬重变化 出口流量不变 溢流 所以泵悬重变化并不能肯定要发生溢流 环空钻井液平均密度变化 浮力变化 溢流显示 告警信号 间接显示 4 钻井液性能发生变化 由于已破碎地层中的地层流体进入钻井液使其性能发生变化 并不意味着一定发生了溢流 油或气侵入钻井液 密度下降 粘度升高 地层水侵人钻井液 密度下降 粘度下降 如何判断井侵与已破碎地层流体进入钻井液 停钻循环观察 溢流显示 告警信号 间接显示 5 气测值升高或氯根含量增加 由于以破碎地层中的地层流体进入钻井液使气测值或氯根含量增加 所以气测值升高或氯根含量增加并不意味着一定发生了溢流 如何判断井侵与已破碎地层流体进入钻井液 停钻循环观察 溢流显示 告警信号 间接显示 6 dc指数减小 7 岩屑尺寸加大8 井漏 溢流显示 告急信号 直接显示 1 出口管线内钻井液流速增加 返出量增加 溢流显示 告急信号 直接显示 2 停泵后井口钻井液外溢 溢流显示 告急信号 直接显示 3 钻井液罐液面上升钻井液罐液面升高是发现溢流的一个可靠信号 罐内钻井液的增量 就是井内已侵入的地层流体量 即溢流量 4 提钻时灌入的钻井液量小于提出钻具体积 5 下钻时返出的钻井液体积大于下入钻具的体积 溢流的发现 及时发现溢流 迅速正确关井是防止发生井喷的关键 也是二次级井控的关键 及时发现溢流有利于减小关井套压和压井最高套压 有利于关井及压井安全 使次级井控处于主动 溢流的发现 如何发现溢流 溢流的发现 溢流显示分布 溢流的发现 溢流显示分布 溢流的发现 一 发现溢流的基本措施1 发现溢流的主要措施 严格执行坐岗制度 地层流体进入井内 在地面会从各个方面显示出来 通过落实 坐岗 制度 认真观察和监测这些显示 就能及时发现溢流 在一口井的各个施工环节 都要坚持坐岗 特别注意以下几种情况 1 钻井液出口流量变化 2 循环罐液面变化 3 起钻钻井液的灌入量 下钻钻井液的返出量 4 钻井液性能变化 5 录井全烃值的变化 6 钻速加快或放空 溢流的发现 一 发现溢流的基本措施2 做好地层压力监测工作 特别是在探井的钻井过程中3 做好起下钻作业时的溢流监测工作起钻前要测油气上窜速度 进行短程起下钻 判断抽汲压力的影响 4 钻进过程中要密切观察参数的变化遇到钻速突快 放空 悬重和泵压等发生变化 都要及时停钻 根据情况判断是否是发生了溢流 溢流的发现 二 正常钻进作业溢流的发现1 观察出口管 包括喇叭口 钻井液流速 流量的变化 2 测量钻井液罐液面的变化 3 观察其它显示 钻时 悬重 泵压 泥浆槽油花 气泡 油味 硫化氢味 气测值 钻井液密度 粘度 井漏等显示 溢流的发现 三 起下钻作业溢流的发现1 比较起出钻具体积与灌入钻井液量 下入钻具体积与返出钻井液量 2 观察出口管钻井液返出情况3 测量循环罐液面变化情况 4 观察其它显示 悬重 钻具内钻井液 井漏等显示 溢流的发现 四 空井作业溢流的发现1 观察出口管钻井液返出情况2 测量循环罐液面变化情况 3 观察其它显示 灌钻井液情况 井漏等显示 溢流的发现 不论那种工况观察出口管和泥浆罐液面的变化是发现溢流的主要手段 也是坐岗的主要地点 不论钻进 起钻