气侵培训教材

1、气侵培训教材1.1 井侵的方式当钻至油气水层后，如果预防措施不当，便会使井底压 力小于地层压力，油、气。水侵入井眼内的钻井液中，即造 成井侵。1.1.1 岩屑气侵在钻开油气水层的过程中，随着岩石的破碎，岩石孔隙 中的石油天然气、盐水或淡水便会不断地释放出来而侵入井 内的钻井液之中。侵入井内钻井液中的油、气、水量与岩石 的孔隙度、井径、机械钻速和油、气、水层厚度有关。如果 油、气、水层薄，岩石孔隙度小，机械钻速又较慢时，就不 会有多少油、气、水侵入钻井液中。少量的天然气以小气泡 的形式混在钻井液中，少量的石油、盐水或淡水以小油滴、 小水滴的形式混在钻井液中。如果油、气、水层厚，岩石孔 隙度大，机

2、械钻速又较快时，就会有较多的油、气、水侵入 钻井液中。天然气在钻井液中形成较大的气泡，石油、盐水 或淡水在钻井液中形成较大的油滴、水滴。钻进中的油气显 示就是指钻头破碎的岩石中的油、气在钻井液中的显示。1.1.2 扩散气侵在钻过的气层中的天然气会通过泥饼向井内钻井液中 扩散。侵入井内的气体量与钻开气层的表面积、泥饼的致密 程度有关，钻开气层较小，泥饼较致密时，只会有一些小气 泡侵入井中；当钻开气层较多，泥饼又较疏松时，就会有一 些大气泡侵入井中。当泥饼受到破坏气侵量会更加增多。如 果起下钻、电测井、检修设备等作业导致井内钻井液停止时 间较长，就会有许多气体通过泥饼扩散到井内，在井底积聚 成气柱

3、。在钻过的油、水层中，油、水通过泥饼向井内钻井 液中扩散程度很小。1.1.3 置换气侵钻遇大裂缝、溶洞时，钻头经过的裂缝、溶洞中的气体 侵入井内，另外由于钻井液的密度比气体的密度高，裂缝， 溶洞中的气体还会被钻井液从裂缝、溶洞中置换出来，侵入 井内。由于上述两种侵入方式比较严重，所以，气体在井底 会很快积聚成气柱。钻头经过的裂缝、溶洞中的油、水也会侵入井内，但它们与钻井液的置换程度较小，油、水会在钻 井液中形成一缕缕油迹、水迹。以上三种侵入方式，即使在井底压力大于地层压力的情 况下，油、气、水也会侵入井内。1.1.4溢流气侵在钻井过程中，如果突然钻至比预报压力高的地层时， 或者钻井液静液柱压力

4、接近地层压力时，在停泵、接单根、 起钻上提钻具的过程中，就会造成井底压力低于地层压力的 现象，这时，天然气会大量侵入井内，形成气柱，油水也会 大量侵入井内与井内上返钻井液不断混合，形成较多的油 迹。较多的盐水侵会使钻井液起泡，粘度、切力增加，导致 流动困难。1.2天然气泡侵IlolooloQlo口：|004 严夕/l71l/1yl*l*zllzla1刁zld1.1.1 天然气泡侵的特点（1）天然气泡向上运移。天然气以微小 气泡形式侵入井底后，会因其密度小于钻井 液密度而与钻井液发生重力置换，而在钻井 液中逐渐滑脱上升运移，就象潜水员呼出气 泡向上运动一样。（2）天然气泡向上运移时体积会膨胀。天

5、然气泡在井底时，受到整个井眼的钻井液图 3 1 天液柱的压力，气泡的体积是很小的，对钻井然气泡在井液密度的影响也较小。在气泡滑脱上升的过内上升的特程中，气泡上面的钻井液液柱高度越来越小。点八、这样气泡所受到的钻井液液柱的压力就越来 越小，由于天然气泡的体积与其所承受的压力成反比，这样 就引起了气泡的体积逐渐膨胀。如图3 1 所示。当气泡上升至接近地面时，气泡体积膨胀到最大。1.1.2 天然气泡侵的注意事项1）天然气以气泡形式侵入钻井液后，环空气侵钻井液的密度随井深自下而上逐渐变小。因此，我们从返至钻井 液槽中的钻井液测得的钻井液密度不是整个井眼的钻井液 密度，不能用其值计算环空的钻井液液柱压力

6、或井底压力。（2）钻井液气侵后，一般不会使井底压力小于地层压 力。但必须及时除气，保证泵入井内的钻井液密度始终为原 浆密度。 如果不及时除气， 气侵钻井液就会被重新泵入井内， 使井底压力进一步减小，导致井底压力小于地层压力，使地 层中的天然气大量侵入井内，引起井喷。（ 3）在钻至浅气层时，气侵使井底压力的减小程度比 深井大。其原因是井浅时，侵入井内的气体所受到的钻井液 液柱压力小。气泡体积大，随着气泡向上运移，气泡会越来 越大，这种增大趋势比深井快，这就使浅井气侵后的平均钻 井液密度比深井小，因而容易降低井底压力，使井底压力小 于地层压力。较快地造成溢流与井涌。因此，在钻开浅气层 时，应密切注

7、视钻井液槽面的气泡现象。及时停钻观察溢流 情况或关井观察立管压力与套管压力，根据井口压力情况进 行压井或除气等工作1.3 天然气柱侵1.3.1 天然气柱侵的特点 天然气柱侵与天然气泡侵一样具有向上运移和体积膨 胀两个特点。天然气柱上升到井深的一半，气柱所受到的钻 井液液柱压力就减小一半，气柱体积就增加一倍，当气柱再 向上运移一半，气柱体积又增加一倍。每上升到余下路程的 一半，气柱体积就增加一倍，当气柱接近地面时，气柱体积 增加到最大。如图 32 所示。气柱的上升膨胀，会使接近井口处的钻井液排出地面， 排出的钻井液体积等于气柱膨胀的体积。气柱在井底时，气 柱体积小， 被排出的钻井液体积小， 可能

8、使人们检测不出来。 随着气柱的逐渐上升膨胀，被排出的钻井液体积就越来越 多，溢流流速会越来越快，当气柱快到地面时，被排出的钻 井液体积会迅速增加，溢流流速会大大增加。1.3.2 天然气柱侵的注意事项 （1）气柱在井底或者在井的深部时，对井底压力影响 甚微，可以忽略。但是，随着气柱的上升膨胀，井底压力会逐渐减小；当气柱上升到一定高度时，井底压力就会小于地层压力，使井底又发生更大的气侵；当气柱快到井口时，气 柱的膨胀力就会大于气柱上面的钻井液液柱压力。这时，膨 胀的气柱就会推动其上面的钻井液自动外溢。发生钻井液自 动外溢后，气柱上面的钻井液将会很快地全部溢完，造成井 喷。50m2-00522503

9、00035.3835.1434.91S-O2mQ6mc08mQ234.4433.9731.25图 32 天然气柱侵在井内上升的特点（2）气侵后，如果开泵循环钻井液，气柱上升膨胀得更 快，更易造成井喷。下面我们来看一下某井气柱侵后的溢流情况：某井井深 4000m,气侵量为1nt循环钻井液时钻井液在环空的上返速 度为 0.8m/s 。当气柱由4000m上升到2000m时，气柱体积由1m3增大为2卅，所需的时间为38.2min ；当气柱由2000m上升到1000m时，气住体积由2卅增大 为 4m3 ，所需的时间为 20.3min ；当气柱由1000m上升到392m时，气柱体积由4 m3增加到 9.8

10、卅，所需时间只有7.7min这时，气柱的膨胀力就会推动 气柱上面的钻井液自动外溢。因此，不到 1min 就会发生井 喷了。气柱侵引起的井侵与井喷来势较猛，在钻开气层的过程中，尤其是井下停止循环时间较长，而又开始循环钻井液时 更应密切注视气侵， 溢流情况， 更尽早发现溢流， 尽快关井， 万万拖延不得。在上述的例子中，如果气柱体积增大为2 m3时，能在地面及时发现 2 m3 的溢流量，那么，从发现溢流到 井喷还有 28min 的时间。虽然这 28min 的时间不太长、但却 能保证有足够的关井时间。如果在气柱体积为4 m3 时才发现地面的 4m3 的溢流量，这时离井喷只有 8min 了，而关井也需 要 8min 左右的时间，有时关井时间会更长，这就会使我们 感到十分紧张，措手不及，稍慢就会造成严重的井喷。(3)钻至浅气层(10001500m)后的气柱侵会使井涌来