井控知识培训.ppt

2012年8月,井控知识培训,一、井控及其相关概念,井控技术的应用与发展，大大减少了井喷和井喷失控事故的发生，从而有效确保了人员、设备和油井的安全，减少了油气资源的浪费和环境的污染。必须“以防为主，防治结合”的方针，做好公司的井控工作。井控工作应立足于“宁可信其有，不可信其无”，认真抓好井控法规的贯彻落实，严格执行井控分级责任制，做好员工的井控知识培训，牢固树立常抓不懈、警钟长鸣的井控意识。,1.井控的概念,1）井控：即井涌控制，就是要采取一定的方法控制住地层孔隙压力，基本上保持井内压力平衡，保证修井工作的顺利进行。,2）井控作业的分级：根据井涌的规模和采取的控制方法不同，把井控作业分为三级，即初级井控（一级井控），二级井控，三级井控。,a.初级井控（一级井控）：是依靠适当的钻井液（压井液）密度来控制住地层孔隙压力，使得没有地层流体侵入井内，井涌量为零，自然无溢流产生。b.二级井控：是指依靠井内正在使用的钻井液（压井液）密度不能控制住地层孔隙压力，因此井内压力失衡（地层压力大于井内液柱压力），地层流体侵入井内，出现井涌，地面出现溢流，这时要依靠地面设备和适当的井控技术排除受侵钻井液（压井液），处理掉井涌，恢复井内压力平衡，使之重新达到初级井控状态。c.三级井控：是指二级井控失败，井涌量不断增大，终于失去控制，发生了井喷（地面或地下），这时使用适当的技术与设备重新恢复对井的控制，达到初级井控状态。这就是平常说的井喷抢险，可能需要灭火、打救援井等各种具体技术措施。,1）井侵：当地层孔隙压力大于井底液柱压力时，地层孔隙中的流体（油、气、水）将从地层中流入井内，通常称为井侵。最常见的是气侵和盐水侵。2）溢流：当井侵发生后，井口返出的钻井液量（压井液量）比泵入井内的钻井液量（压井液量）多，停泵后赶井口钻井液（压井液）自动外溢，这种现象称为溢流。3）井涌：溢流进一步的发展，钻井液（压井液）涌出井口的现象称为井涌。,2.与井控有关的概念,4）井喷：地层流体（油、气、水）无控制地涌入井筒，喷出地面的现象称为井喷。注：地上井喷：井喷流体自地层经井筒喷出地面。地下井喷：井喷流体从井喷地层流入其它低压地层。5）井喷失控：当井喷发生后，无法用常规方法控制井口而出现敞喷的现象。总之：井侵、溢流、井涌、井喷、井喷失控反映了地层压力与井底压力失去平衡以后，井下和井口所出现的各种现象及事故发展变化的不同程度。,二、井喷失控的危害,（一）、井喷失控打乱了正常的工作秩序，影响全局生产。（二）、井喷失控使井下作业工作变得更复杂。（三）、井喷失控容易造成火灾，造成机械设备毁坏，人员伤亡、油气井报废，带来巨大的经济损失。,1,（四）井喷失控造成对产层的伤害，破坏油气资源。（五）井喷失控使油气无控制的喷出井口进入空中，造成环境污染，影响周围千家万户的生命安全。（六）井喷失控涉及面广，造成不良的社会影响；影响作业队伍的形象，对企业的生存和发展不利。,三、井喷失控的原因（一）井控意识淡薄由于受市场经济的影响，许多领导在安全与效益上认识不清，而忽视按集团公司井控管理规定进行设计施工。（二）备老化落后川渝油气田对井下作业的井控设备投入很少，大部分都在使用钻井队使用过的井控装备，装备陈旧老化问题特别严重，远未达到集团公司规定的配套要求。,（三）工作责心不强，违章操作。1、抢进度图省事，井口不安装防喷器，或配套不齐全以及把防喷器作摆设，没有把防喷器在井控中的作用提高到应有的高度。2、井控设备的安装及试压不符合石油与天然气井下作业井控规定要求。,3、空井时间过长，无人观察井口。空井时间过长：一般来说是由于起完井内管柱、修理设备或是等技术措施。由于长时间空井不能循环压井液，造成气体有足够的时间向上滑脱运移。当运移到井口时已来不及下油管，这时侯闸板降喷器不起作用，环形防喷器没有安装或安装但胶芯失效，往往造成井喷。,4、不能及时发现溢流或发现溢流后不能正确关井。（四）、起管柱产生过大的抽汲力起管柱速度过高产生的抽汲力过大，尤其是带有大直径的工具（如封隔器等）时必须控制上提速度。,（五）起管柱不及时灌或没有灌压井液，在低压气田连续灌压井液量过小，灌注压井液所建立起的液柱压力不能平衡地层压力。（六）施工设计方案中过于强调保护油气层，使用的压井液密度偏小，导致井筒液柱压力不能平衡地层压力。,（七）井身结构设计不合理或完善程度差。有些部位套管腐蚀严重或其它原因导致抗内压强度降低等。如浅气层部位的套管腐蚀致使浅层气由腐蚀产生的裂缝处进入井内，因气侵部位距井口近，液柱压力小，浅层的油气上窜速度快，时间很短就能到达井口，很容易让从措手不及。所以对于生产时间长的井或腐蚀严重的井且有浅层气的井要特殊对待。,（八）地质设计方案未能提供准确的地层压力资料，造成使用的压井液密度低于地层压力，致使井筒液柱压力不能平衡地层压力，导致流体侵入井内。九）发生井漏后，液柱压力降低，当液柱压力低于地层压力时就会发生井侵、井涌乃致井喷。,（十）井控工作的重点在各个作业队，在作业队的管理中仍存在以下情况。（1）重视程度不够特别是表现在对井控工作要求不高管理不严，一些规章制度落实流于形势。（2）队伍素质，技术骨干处理复杂问题经验不足。尤其是班组独立操作能力有待提高。,（3）没有建立和完关善的应急预案，在高压地区油气工程作业建立完善的井控应急预案，可有效的预防井喷失控事故的发生和最大限度的降低事故损失，现场管理工作从源头抓起，存在的问题有：(a)应急预案没有针对性,存在一个应急预案内容在多井中使用.(b)井场布置及设备安装达不至相关标准的要求。,小结：种原因都是由于现场管理工作粗放，工作作风和技术素质上的差异，其根本是井控安全意识上的差距，是重视层度不够造成的结果，井控安全工作风险仍然比较大，井控安全工作的艰巨性、复杂性需要我们各级领导，各个部门进一步增强井控意识，抓现场管理坚持长抓不懈，讲究实效。,四、应对措施井控安全管理是一项涉及地质、工程、装备和安全多个部门相互密切配合的系统工程，需要各级领导高度重视，加强其协调配合，做到万无一失，必须做好以下工作：1、各级管理人员要知道井喷是事故，井喷失控是灾难性事故，其复杂性、严重性、其处理难度，远远超出其它井下作业事故，井喷失控着火，有毒气体的蔓延将造成严重的灾难，危及人民群众的生命安全和财产安全，事关社会稳定大局，把井控安全提到“以人为本”的高度来认识，要牢固树立全员井控安全意识。,任何不负责任、思想麻痹、侥幸、局部失误都有可能造成井喷。井喷失控着火灾难性事故就其事故性质那就是犯罪。牢固树立“安全第一、预防为主、防治结合”居安思危，警钟长鸣，常抓不懈的井控安全方针。井控安全是井下作业安全的核心指导思想。着重“四抓、四提高”抓思想，提高井控意思；抓管理，提高落实井控技术规程；抓装备，提高井控设备配套能力；抓培训，提高人员素质。,2、严格贯彻执行井控技术规程及相关标准，抓好各项管理制度的落实。石油与天然气井下作业井控技术规程经多次修订完善，现行的井控技术规程及相关标准更严格。更科学，是井下作业工作中必须遵守的法规，是防止和减少井喷失控事故的技术保障。各项管理制度是总结过井控管理结验和多次井喷事故过教训总结出来的，是现场井控安全管理落实各个环节的具体要求和实现。,3、井控管理一定要坚持以现场为主，防治结合，要立足一次井控，强化二次井控。特别强调地层压力资料的准确,选用合理的压井液.在各个工况下有人观察井口和液面变化。监测溢流，正确识别溢流的直接显示和间接显示，并正确采用对应措施，确保一次井控。在搞好一次井控的同时，必须从井控设计、标准安装试压、所有井控设备处于良好的工作状态。搞好”五种”作业状态下的防喷演习来确保发生溢流时能迅速关井.,4、加强现场各岗位的井控培训。井控现场管理是一个复杂的系统工程，需要高度的统一、各岗位协调配合、负责的精神，任何一个局部失误、麻痹、侥幸、不负责任、素质差、盲目都有可能造成井喷灾难事故，因此对现场管理工作人员一是加强井控工作意识的教育，同时不间断抓素质教育，使职工能及早发现溢流，正确实施关井程序，井队干部能正确关井，迅速建立井内的压力平衡，管理人员要精于井控工作的全面监督管理，熟悉复杂情况下的二次控制，懂得井喷事故的处理，确保不发生井喷失控事故。,五、井下各种压力的概念及相互关系,压力是井控的最主要的基本概念之一，正确理解压力及压力之间的关系，对于掌握井控技术和防止井喷事故的发生是非常重要的。,一、各种压力概念,1.压力：物体单位面积在垂直方向所承受的力。（物理学中压强的概念）,国际单位是帕，符号（Pa）。1Pa=1N/m2常用单位千帕（KPa）和兆帕（MPa）换算关系：1KPa=103Pa1MPa=103KPa,2.静液压力：是由静止液体重力产生的压力。,计算公式：P静=gH式中：P静静液压力，KPa；液体密度，g/cm3；g重力加速度，9.81m/s2；H液柱高度，m；,举例：已知钻井液密度为1.2g/cm3，垂直深度为3000m，求流体静液柱压力。解：P静=gH=1.20.009813000=35.316MPa答：流体静液柱压力为35.316MPa。,3.压力梯度：是指每增加单位垂直深度压力的变化，即每米垂直井深压力的变化值或每10m垂直井深压力的变化值。,计算公式：G=P/H=g式中：G压力梯度，KPa/m；P压力，KPa；液体密度，g/cm3；g重力加速度，9.81m/s2；H液柱高度，m；,4.压力的四种表示方法：a.用压力单位表示，如MPa，KPa；b.用压力梯度表示；c.用液体的当量密度表示（井身某点压力等于具有相当密度的液体在该点所形成的液柱压力，这个液体的密度称为液体的当量密度）；d.用压力系数表示（井身某点压力与该点静水压力之比，数值等于液体当量密度）。,举例：地层2000m处的压力是23.54MPa，也可以说压力梯度是11.77KPa，也可以说当量密度是1.20g/cm3，或说压力系数1.20。压力梯度G=P/H=（23.541000)2000=11.77KPa；当量密度=P/（gH）=G/g=(11.771000)0.00981=1.20g/cm3；压力系数数值等于液体当量密度，只是无单位。,举例：已知钻井液密度为1.24g/cm3，垂直深度为3353m，求压力梯度和流体静液柱压力。解：一、G=g=9.811.24=12.164KPa/m二、1.P静=gH=1.240.009813353=40.79MPa2.P静=GH=12.16433531000=40.79MPa答：压力梯度为12.164KPa/m,流体静液柱压力为40.79MPa。,5.地层压力：地下岩石孔隙内液体的压力，也称孔隙压力。地下某一深度的地层压力等于地层流体作用于该处的静液压力，这个压力就是某深度以上地层流体静液压力所形成的。计算时与静液压力相同，对斜井井深必须用垂直井深。异常高压：地层压力梯度大于10.496KPa/m。异常低压：地层压力梯度小于9.81KPa/m。,6.上覆岩层压力：指某深度以上的岩石和其中流体对该深度形成的压力。地下某一深处的上覆岩层压力就是指该点以上至地面岩石的重力和岩石孔隙内所含流体的重力之总和，施加于该点的压力。上覆岩层压力与地层压力的关系：0=M+P式中：0上覆岩层压力，MPa；M基体岩石重力，MPa；P地层孔隙压力，MPa；也可用压力梯度表示：G0=GM+GP单位为KPa/m,7.地层破裂压力：指某一深度地层发生破碎和裂缝时所能承受的压力。在压井施工中，钻井液（压井液）作用于地层的压力不能大于地层破裂压力，否则会造成地层漏失。公式：e=P/（0.00981H）+0式中：e钻井液（修井液）地层当量密度，g/cm3；P试验压力，MPa；H垂直井深，m；0试验流体密度，g/cm3。,举例：某井钻至井深3421.68m，套管位置1774.24m（垂直），漏失试验压力8.6MPa，漏失试验密度1.15g/cm3，当前泥浆密度1.21g/cm3，试计算地层破裂压力当量泥浆密度。解：e=P/（0.00981H）+0=8.60.009811774.24+1.15=0.49+1.15=1.64g/cm3注意：在做漏失试验时，计算结果不要四舍五入，直接将不要保留的小数舍去。,举例：已知井深950.97m，垂深914.4m，关井压力2.6MPa，当前泥浆密度1.06g/cm3，试计算地层压力当量泥浆密度。解：e=P/（0.00981H）+0=2.60.00981914.4+1.06=0.29+1.06=1.35g/cm3,8.循环压力损失：液体流动时克服的摩擦阻力之和。环空循环阻力是作用于地层的.环形空间越小,这个数值越大。,9.井底压力：井内泥浆液柱是同时作用于井壁和井底的，不同的作业情况下，井底压力是不一样的。井眼静止时：井底压力=静液柱压力；正常循环时：井底压力=静液柱压力+环空压力损失；旋转头循环时：井底压力=静液柱压力+环空压力损失+旋转头回压；提钻时：井底压力=静液柱压力+（-抽吸压力）；下钻时：井底压力=静液柱压力+激动压力；循环油气侵：井底压力=静液压力+环空压力损失+节流回压。,10.激动压力和抽吸压力：摩擦阻力的方向与流体运动方向是相反的，当提钻时，产生抽吸压力使井底压力减少，过大的抽吸压力会使地层流体进入井内。井底压力=静液柱压力-抽吸压力当下钻时，会给地层施加一个附加的激动压力，激动压力使井底压力增加，过大的激动压力会造成井漏。井底压力静液柱压力激动压力,11.压差：地层压力与井底压力之差。井眼压力的三种情况：1.过平衡（正压）：