第六章油气井压力控制

1、第六章第六章 油气井压力控制油气井压力控制研究的主要问题：研究的主要问题：井眼内的压力平衡问题井眼内的压力平衡问题主要了解的内容：主要了解的内容：1 1、井眼与地层压力系统、井眼与地层压力系统2 2、地层流体的侵入与检测、地层流体的侵入与检测3 3、压井、压井-恢复压力平衡的方法恢复压力平衡的方法第一节第一节 井眼与地层压力系统井眼与地层压力系统一、井眼与地层压力体系一、井眼与地层压力体系1 1、井眼内的各种压力、井眼内的各种压力（1 1）地层孔隙压力）地层孔隙压力 p pp p=0.00981=0.00981 P PD (MPa)D (MPa) P P -地层孔隙压力的当量泥浆密度，地层孔隙

2、压力的当量泥浆密度，g/cmg/cm3 3。 D -D -井深，井深，m m。（2 2）地层破裂压力）地层破裂压力 f f-地层破裂压力的当量泥浆密度，地层破裂压力的当量泥浆密度， g/cmg/cm3 3。（3 3）钻井液液柱压力）钻井液液柱压力 h h1 1-环空液柱垂直高度，环空液柱垂直高度，m m。DSppKppfrtposspf00981.0)(1210098. 0hpdh（4 4）井内波动压力）井内波动压力 抽吸压力：抽吸压力： p psbsb=0.00981s=0.00981sb bD D （MPaMPa） 激动压力：激动压力： p psgsg=0.00981s=0.00981sg

3、 gD D （MPaMPa） s sb b -抽吸压力的当量泥浆密度（抽吸压力系数），抽吸压力的当量泥浆密度（抽吸压力系数），g/cm3g/cm3。 一般一般 s sb b=0.036=0.0360.08.g/cm0.08.g/cm3 3。 s sg g -激动压力的当量泥浆密度（激动压力系数），激动压力的当量泥浆密度（激动压力系数），g/cm3g/cm3。 一般一般 s sg g=0.024=0.0240.1 g/cm0.1 g/cm3 3。 （5 5）环空循环压降）环空循环压降 a a = = p pa a / /（0.00981D0.00981D） a a -环空压降的当量泥浆密度，环空

4、压降的当量泥浆密度， g/cm3g/cm3。 （6 6）含岩屑钻井液的压力增加值）含岩屑钻井液的压力增加值 p pr r=0.00981 =0.00981 r rD D8 . 138 . 13)()()()(8 . 12 . 08 . 057503. 0chchcphphpddddLddddLpvdaQp （7 7）井底有效压力）井底有效压力 正常钻进时：正常钻进时： p phehe= =p ph h+ + p pa a+ + p pr r 起钻时：起钻时： p phehe= =p ph h+ + p pr r- - p psbsb 下钻时：下钻时： p phehe= =p ph h+ + p

5、 pr r+ + p psgsg 最大井底压力：最大井底压力：p phemaxhemax= =p ph h + + p pa a + + p pr r+ + p psgsg 最小井底压力：最小井底压力：p pheminhemin= =p ph h + + p pr r- - p psbsb 2 2、井眼与地层压力关系、井眼与地层压力关系 安全钻井的压力平衡条件：安全钻井的压力平衡条件：p pp p p phe he p pf f 或或 p p hehe f f p phe he p pp p ，地层流体侵入井眼；，地层流体侵入井眼； p phehe=p=pp p ， 平衡压力钻井；平衡压力钻井

6、； p phehe p pf f ， 压裂地层，发生井漏；压裂地层，发生井漏； p pp p p phehe p pf f ，过平衡压力钻井；，过平衡压力钻井； p phehe p pp p ，地层流体有控制地进入井眼，欠平衡压力钻井。，地层流体有控制地进入井眼，欠平衡压力钻井。二、平衡压力钻井二、平衡压力钻井1 1、地层、地层-井眼系统的压力平衡关系井眼系统的压力平衡关系 p pm m=p=pp p + + p p 或或 m m = = p p + + p-p-考虑平衡安全的附加压力，考虑平衡安全的附加压力，MPaMPa 油井：油井： p p =1.5 =1.5 3.5MPa3.5MPa，

7、=0.05 =0.05 0.1 g/cm0.1 g/cm3 3； 气井：气井： p p =3.0 =3.05.0MPa5.0MPa， =0.07 =0.07 0.15 g/cm0.15 g/cm3 3。 2 2、平衡压力钻井的优点、平衡压力钻井的优点n 提高钻速；提高钻速；n 保护油气层；保护油气层；n 能实现安全钻进。能实现安全钻进。 3 3、平衡压力钻井的技术关键、平衡压力钻井的技术关键n 精确掌握地层压力；精确掌握地层压力；n 设计合理的钻井液密度和井身结构。设计合理的钻井液密度和井身结构。三、欠平衡压力钻井三、欠平衡压力钻井地层地层-井眼系统压力关系：井眼系统压力关系： p phehe

8、 p pp p 适用的地层范围：适用的地层范围：n低压低渗油气藏；低压低渗油气藏；n严重水敏性地层的钻进；严重水敏性地层的钻进；n硬石灰岩层；硬石灰岩层；n漏失性地层，如裂缝性地层。漏失性地层，如裂缝性地层。 1 1、欠平衡压力钻井方式、欠平衡压力钻井方式 （1 1）空气钻井）空气钻井 采用空气作为循环介质；采用空气作为循环介质； 基本工序：用大功率压风机将压缩空气经钻柱打入井内，基本工序：用大功率压风机将压缩空气经钻柱打入井内，从钻头喷嘴喷出。高速气流冲洗井底并携带岩屑返到井口。井从钻头喷嘴喷出。高速气流冲洗井底并携带岩屑返到井口。井口配置旋转控制头（旋转防喷器），用以封闭环形空间，携带口配

9、置旋转控制头（旋转防喷器），用以封闭环形空间，携带岩屑的气流从旋转控制头下面的排放管线排出。岩屑的气流从旋转控制头下面的排放管线排出。空气钻井的优缺点：空气钻井的优缺点：优点：优点：n显著提高机械钻速；显著提高机械钻速；n保护油气层；保护油气层；n解决井漏问题。解决井漏问题。缺点：缺点：n井内产生碳氢化合物时，易着火、爆炸；井内产生碳氢化合物时，易着火、爆炸；n井内进水后携带岩屑困难；井内进水后携带岩屑困难；n钻头和钻具得不到有效冷却和润滑。钻头和钻具得不到有效冷却和润滑。（2 2）雾化钻井）雾化钻井. .n主要特点：在空气中掺入水或轻质钻井液，自钻头喷嘴喷出后主要特点：在空气中掺入水或轻质钻

10、井液，自钻头喷嘴喷出后形成雾状流体，冲洗井底和携带岩屑。形成雾状流体，冲洗井底和携带岩屑。n主要优点：不易着火和爆炸；有少量地层水进入井眼也能有效主要优点：不易着火和爆炸；有少量地层水进入井眼也能有效携带岩屑。携带岩屑。（3 3）泡沫钻井）泡沫钻井n主要特点：采用稳定泡沫作为循环介质进行钻井。稳定泡沫主要特点：采用稳定泡沫作为循环介质进行钻井。稳定泡沫由气体（氮气或由气体（氮气或coco2 2）、液体和表面活性剂配制。）、液体和表面活性剂配制。n主要优点：密度低，粘度和切力高，携岩能力强。主要优点：密度低，粘度和切力高，携岩能力强。（4 4）充气钻井）充气钻井n 主要特点：在钻井液中掺入气体，

11、从而降低钻井液密度。主要特点：在钻井液中掺入气体，从而降低钻井液密度。充气钻井液密度可控制在充气钻井液密度可控制在0.45 0.45 1.20g/cm1.20g/cm3 3范围内。范围内。n 主要优点：密度可调范围大；能消除空气钻井可能引起得主要优点：密度可调范围大；能消除空气钻井可能引起得井下爆炸；较一次性的泡沫钻井经济；可用于易出水地层。井下爆炸；较一次性的泡沫钻井经济；可用于易出水地层。（5 5）边喷边钻）边喷边钻n 主要特点：采用低密度钻井液，控制井底有效压力低于地主要特点：采用低密度钻井液，控制井底有效压力低于地层孔隙压力。层孔隙压力。n 主要优点：适用于地层压力较高的油气藏。主要优

12、点：适用于地层压力较高的油气藏。 2 2、欠平衡压力钻井的技术难点、欠平衡压力钻井的技术难点n主要设备主要设备-旋转防喷器的质量及可靠性；旋转防喷器的质量及可靠性；n地层孔隙压力预测的精度；地层孔隙压力预测的精度；n井底有效压力的计算及检测；井底有效压力的计算及检测；n井口压力的控制技术；井口压力的控制技术；n井壁稳定性保证；井壁稳定性保证；n固井和完井；固井和完井；n起下钻及接单根过程中的欠平衡起下钻及接单根过程中的欠平衡n欠平衡钻井适用的油气藏欠平衡钻井适用的油气藏n欠平衡钻井液技术。欠平衡钻井液技术。第二节第二节 地层流体的侵入与检测地层流体的侵入与检测 溢流：溢流：地层流体（油、气、水

13、）侵入井内，井口返出的钻井液地层流体（油、气、水）侵入井内，井口返出的钻井液量大于泵入量，或停泵后钻井液从井口自动外溢的现象。量大于泵入量，或停泵后钻井液从井口自动外溢的现象。 一、地层流体侵入的原因一、地层流体侵入的原因 1 1、地层压力掌握不准，使设计的钻井液密度偏低；、地层压力掌握不准，使设计的钻井液密度偏低； 2 2、地层流体（油、气、水）侵入，使钻井液密度降低；、地层流体（油、气、水）侵入，使钻井液密度降低； 3 3、起钻未按规定灌泥浆，或井漏使井内液面降低；、起钻未按规定灌泥浆，或井漏使井内液面降低； 4 4、起钻抽吸作用使井底压力减小；、起钻抽吸作用使井底压力减小； 5 5、停止

14、循环时，环空循环压降消失，使井底压力减小。、停止循环时，环空循环压降消失，使井底压力减小。 二、气侵二、气侵 1 1、气侵的途径与方式、气侵的途径与方式n 岩石孔隙中的气体随钻碎的岩屑进入井内钻井液；岩石孔隙中的气体随钻碎的岩屑进入井内钻井液；n 气层中的气体由于浓度差通过泥饼向井内扩散；气层中的气体由于浓度差通过泥饼向井内扩散；n 当井底压力小于地层压力时，气层中的气体大量流当井底压力小于地层压力时，气层中的气体大量流入或渗入井内。入或渗入井内。 2 2、气侵的特点及危害、气侵的特点及危害 （1 1）侵入井内的气体由井底向井口运移时，体积逐渐膨胀，）侵入井内的气体由井底向井口运移时，体积逐渐

15、膨胀，越接近地面，膨胀越快。因此，在地面看起来气侵很严重的钻越接近地面，膨胀越快。因此，在地面看起来气侵很严重的钻井液，在井底只有少量气体侵入。井液，在井底只有少量气体侵入。 （2 2）气体侵入钻井液后呈分散状态，井底泥浆液柱压力的）气体侵入钻井液后呈分散状态，井底泥浆液柱压力的降低是非常有限的。只要及时有效地除气，就可有效避免井喷。降低是非常有限的。只要及时有效地除气，就可有效避免井喷。 （3 3）当井底积聚相当体积的气体形成气柱时，随着气柱的上）当井底积聚相当体积的气体形成气柱时，随着气柱的上升（滑脱上升或循环上升），环境压力降低，体积膨胀变大，替代升（滑脱上升或循环上升），环境压力降低，

16、体积膨胀变大，替代的钻井液量越来越多，使井底压力大大降低，更多的气体将以更快的钻井液量越来越多，使井底压力大大降低，更多的气体将以更快的速度侵入井内，最终导致井喷。的速度侵入井内，最终导致井喷。 （4 4）气侵关井后，气体将滑脱上升，在井口积聚。但体积变）气侵关井后，气体将滑脱上升，在井口积聚。但体积变化并不大。使气体几乎仍保持原来的井底压力。这个压力与泥浆柱化并不大。使气体几乎仍保持原来的井底压力。这个压力与泥浆柱压力叠加作用于整个井筒，容易导致井漏和地下井喷。压力叠加作用于整个井筒，容易导致井漏和地下井喷。 三、地层流体侵入的检测三、地层流体侵入的检测 1 1、地层流体侵入的征兆、地层流体

17、侵入的征兆 （1 1）钻速加快、蹩跳钻、钻进放空；）钻速加快、蹩跳钻、钻进放空； （2 2）泥浆池液面升高；）泥浆池液面升高； （3 3）钻井液返出量多于泵排量；）钻井液返出量多于泵排量； （4 4）钻井液性能发生变化；）钻井液性能发生变化；n密度降低；密度降低；n粘度上升或下降；粘度上升或下降；n气泡、氯根离子、气测烃类含量增加；气泡、氯根离子、气测烃类含量增加；n油花增多，油味、天然气味、硫化氢味增浓；油花增多，油味、天然气味、硫化氢味增浓；n温度升高。温度升高。 （5 5）泵压上升或下降，悬重减小或增大；）泵压上升或下降，悬重减小或增大； 钻遇高压层时，井底压力突然升高，导致悬重减小，泵

18、钻遇高压层时，井底压力突然升高，导致悬重减小，泵压升高；地层流体侵入钻井液后，钻井液密度降低，浮力减压升高；地层流体侵入钻井液后，钻井液密度降低，浮力减小，悬重增大，泵压减小。小，悬重增大，泵压减小。 （6 6）起钻时灌不进泥浆或泥浆灌入量少于正常值；）起钻时灌不进泥浆或泥浆灌入量少于正常值； （7 7）停止循环时，井口仍有泥浆外溢。）停止循环时，井口仍有泥浆外溢。 2 2、地层流体侵入井眼的检测方法、地层流体侵入井眼的检测方法 （1 1）泥浆池液面检测）泥浆池液面检测 利用泥浆池液面传感器。利用泥浆池液面传感器。 （2 2）钻井液返出流量检测）钻井液返出流量检测 利用泥浆出口流量计。利用泥浆

19、出口流量计。（3 3）声波气侵早期检测）声波气侵早期检测n 根据声波在液体、气体和气液两相流中传播速度的不同检测根据声波在液体、气体和气液两相流中传播速度的不同检测气侵的程度。气侵的程度。n 声波在水中的传播速度为声波在水中的传播速度为1500m/s1500m/s，在空气中的传播速度为，在空气中的传播速度为340m/s340m/s，在气液两相流中的传播速度可以低于每秒几十米。，在气液两相流中的传播速度可以低于每秒几十米。第三节第三节 溢流的控制溢流的控制-压井压井 控制溢流主要包括两个步骤：控制溢流主要包括两个步骤： 1 1、阻止地层流体继续侵入井眼、阻止地层流体继续侵入井眼-关井；关井； 2

20、 2、用具有合适密度的钻井液将受污染的钻井液循环出井、用具有合适密度的钻井液将受污染的钻井液循环出井眼，重新建立地层与井眼系统的压力平衡眼，重新建立地层与井眼系统的压力平衡-压井。压井。 一、井涌关井一、井涌关井 利用井口防喷器将井口关闭，井口防喷器产生的回压与环利用井口防喷器将井口关闭，井口防喷器产生的回压与环空泥浆液柱压力之和平衡地层压力，阻止地层流体的继续侵入。空泥浆液柱压力之和平衡地层压力，阻止地层流体的继续侵入。 1 1、关井方式、关井方式 （1 1）硬关井）硬关井 发现溢流后，在节流阀未打开的情况下关闭防喷器。关井发现溢流后，在节流阀未打开的情况下关闭防喷器。关井时间短，可以尽快阻

21、止地层流体侵入。时间短，可以尽快阻止地层流体侵入。 易产生水击、易损坏井口装置或压漏薄弱地层；易产生水击、易损坏井口装置或压漏薄弱地层； 适用于井涌速度不高、井口装置承压能力高的情况。适用于井涌速度不高、井口装置承压能力高的情况。（2）软关井）软关井n发现并涌后，先打开节流阀，再关闭防喷器，然后再关闭节流阀。发现并涌后，先打开节流阀，再关闭防喷器，然后再关闭节流阀。n关井时间长，地层流体侵入量多。关井时间长，地层流体侵入量多。n使用于井涌速度较高、井口装置承压能力较低、裸眼井段有薄弱使用于井涌速度较高、井口装置承压能力较低、裸眼井段有薄弱地层的情况。地层的情况。（3）半软关井）半软关井n发现井

22、涌后，先适当打开节流阀，再关防喷器。或边开节流阀边发现井涌后，先适当打开节流阀，再关防喷器。或边开节流阀边关防喷器。关防喷器。n使用于井涌速度较高、井口装置承压能力较低、裸眼井段有薄弱使用于井涌速度较高、井口装置承压能力较低、裸眼井段有薄弱地层的情况。地层的情况。2 2、关井程序、关井程序（1 1）钻进时发生井涌）钻进时发生井涌（2 2）起下钻杆时发生井涌）起下钻杆时发生井涌（3 3）起下钻铤时发生井涌）起下钻铤时发生井涌（4 4）空井时发生井涌）空井时发生井涌 二、压井钻井液密度计算二、压井钻井液密度计算 压井的目的是建立起新的井底压力与压井的目的是建立起新的井底压力与地层压力之间的平衡。需

23、要知道地层压力地层压力之间的平衡。需要知道地层压力和压井所需的钻井液密度。和压井所需的钻井液密度。 1 1、“U”U”形管原理形管原理 如图所示：将钻柱和环空视为连通的如图所示：将钻柱和环空视为连通的“U”U”形管，井底地层作为形管，井底地层作为U U形管底部。形管底部。 关井后，压力平衡关系为：关井后，压力平衡关系为： P Pspsp+P+Phihi=P=Pp p=P=Pa a+P+Phaha图图6 62 “U”2 “U”形管原理图形管原理图上式中，上式中，P Pspsp-关井立压，关井立压，MPaMPa； P Phihi-钻柱内静液压力，钻柱内静液压力，MPaMPa； P Pa a-关井套

24、压，关井套压，MPaMPa； P Phaha-环空内静液压力，环空内静液压力，MPaMPa； P Pp p-地层孔隙压力，地层孔隙压力，MPaMPa。 根据根据“U”U”形管原理，当井内压力达到平衡时，就可以根据形管原理，当井内压力达到平衡时，就可以根据关井立管压力计算出地层压力和压井所需的钻井液密度。关井立管压力计算出地层压力和压井所需的钻井液密度。 求取地层孔隙压力的方法：求取地层孔隙压力的方法： P Pp p=P=Pspsp+P+Phihi=P=Pspsp+0.00981+0.00981 d dD D (Mpa) (Mpa) 注意注意: : 不能用不能用P Pp p=P=Pa a+P+P

25、haha计算地层压力，因环空钻井液受地层流体污计算地层压力，因环空钻井液受地层流体污染严重，其密度难以确定。染严重，其密度难以确定。 关井立管压力的求取，需根据不同情况采取不同的方法才能关井立管压力的求取，需根据不同情况采取不同的方法才能求准。求准。 根据根据U U形管原理，可以理解关井后的套压形管原理，可以理解关井后的套压P Pa a比立压比立压P Pspsp要高。要高。 压井所需钻井液密度的确定：压井所需钻井液密度的确定： 建立起新的平衡后，井眼内应满足以下条件：建立起新的平衡后，井眼内应满足以下条件：P Ph1h1=P=Pp p 即：即：P Ph1h1=P=Pp p=P=Pspsp+ 0

26、.00981+ 0.00981 d dD D = 0.00981 = 0.00981 d1d1D D 所以：所以：Dpddsp00981. 01DppddDpddspsp00981. 0100981. 01或 为确保安全，现场通常再增加一个钻井液密度或井底压力的为确保安全，现场通常再增加一个钻井液密度或井底压力的安全附加值安全附加值 或或 p p 。 油井：油井： p p =1.5 =1.5 3.5MPa3.5MPa， =0.05 =0.05 0.1 g/cm0.1 g/cm3 3； 气井：气井： p p =3.0 =3.05.0MPa5.0MPa， =0.07 =0.07 0.15 g/cm

27、0.15 g/cm3 3。 压井所需的钻井液密度为：压井所需的钻井液密度为： 2 2、关井立管压力、关井立管压力p pspsp的确定的确定 （1 1）钻柱中未装钻具回压凡尔时）钻柱中未装钻具回压凡尔时 对于具有良好渗透性的地层，关井对于具有良好渗透性的地层，关井10 10 1515分钟后地层和井眼之分钟后地层和井眼之间可以建立起平衡；间可以建立起平衡； 对于致密性地层建立起平衡所需的时间较长。对于致密性地层建立起平衡所需的时间较长。图图6 63 3 气侵关井后立压与套压变化曲线气侵关井后立压与套压变化曲线 求取关井立管压力的方法：求取关井立管压力的方法： 关井后等待立管压力趋于稳定。记录不同时

28、刻的立压和套关井后等待立管压力趋于稳定。记录不同时刻的立压和套压值。若是油水侵时，立压和套压达到一定值后趋于稳定。若是压值。若是油水侵时，立压和套压达到一定值后趋于稳定。若是气侵时，由于气体的滑脱上升，即便是立压或套压与泥浆液柱压气侵时，由于气体的滑脱上升，即便是立压或套压与泥浆液柱压力之和达到了可平衡地层压力的值以后，立压和套压还可能不断力之和达到了可平衡地层压力的值以后，立压和套压还可能不断升高。升高。 圈闭压力圈闭压力-在立压或套压记录上超过平衡地层压力值以在立压或套压记录上超过平衡地层压力值以后，压力继续升高的增量。后，压力继续升高的增量。 释放释放“圈闭压力圈闭压力”。n 开启节流阀

29、，释放开启节流阀，释放40 40 8080升钻井液后，关闭节流阀并观察升钻井液后，关闭节流阀并观察立管压力变化。立管压力变化。n 若立管压力无变化或略有增高，表明无圈闭压力。此时记若立管压力无变化或略有增高，表明无圈闭压力。此时记录的立管压力即是关井立管压力。录的立管压力即是关井立管压力。n 若立管压力下降，则继续释放钻井液，直到立管压力不再若立管压力下降，则继续释放钻井液，直到立管压力不再下降。此时圈闭压力已释放掉，所读取的立管压力就是真实下降。此时圈闭压力已释放掉，所读取的立管压力就是真实的关井立管压力。的关井立管压力。 （2 2）钻柱内装有回压凡尔时关井立管压力的确定）钻柱内装有回压凡尔

30、时关井立管压力的确定 非循环状态下钻柱内与井底不连通，立压表无显示。非循环状态下钻柱内与井底不连通，立压表无显示。 不循环法：不循环法：n 关井后等待套压相对稳定，记录下套压关井后等待套压相对稳定，记录下套压p pa a；n 不开节流阀，小排量缓慢启动泵，直到套压开始升高为不开节流阀，小排量缓慢启动泵，直到套压开始升高为p pa a 时停泵，并记录下此时泵压时停泵，并记录下此时泵压p pspsp ；n 计算关井立压：计算关井立压： p pspsp= p= pspsp - -（ p pa a -p -pa a）n 适用于不知道泵速及相应循环压耗的情况。适用于不知道泵速及相应循环压耗的情况。 循环

31、法：循环法：n 关井后等待套压相对稳定，记录下套压关井后等待套压相对稳定，记录下套压p pa a；n 启动泵，以压井泵速泵入钻井液，同时调节节流阀保持套启动泵，以压井泵速泵入钻井液，同时调节节流阀保持套压不变，记录此时立管压力压不变，记录此时立管压力p pspsp ；n 停泵，关闭节流阀；停泵，关闭节流阀；n 计算关井立管压力：计算关井立管压力： p pspsp= p= pspsp - p- pcicin 适用于已知压井泵速和相应循环压耗适用于已知压井泵速和相应循环压耗p pcici的情况。的情况。 3 3、关井套压的最大允许值、关井套压的最大允许值n 不得超过井口装置的额定工作压力；不得超过

32、井口装置的额定工作压力；n 不得超过套管抗内压强度的不得超过套管抗内压强度的80%80%；n 与泥浆液柱压力之和不大于地层破裂压力。与泥浆液柱压力之和不大于地层破裂压力。 三、压井三、压井 压井目的：压井目的：恢复井眼与地层之间的压力平衡，使井内泥浆液恢复井眼与地层之间的压力平衡，使井内泥浆液柱压力不低于地层孔隙压力。柱压力不低于地层孔隙压力。 压井的基本工艺过程压井的基本工艺过程：将配制好的具有一定密度的钻井液，：将配制好的具有一定密度的钻井液，采用合适的泵速和泵压注入井内，替换出井内被污染的泥浆。采用合适的泵速和泵压注入井内，替换出井内被污染的泥浆。 压井过程中应遵循的基本原则压井过程中应

33、遵循的基本原则：在整个压井过程中，通过调：在整个压井过程中，通过调节节流阀的开启度保持井底压力不变节节流阀的开启度保持井底压力不变-井底常压法。井底常压法。DppddDpddspsp00981.0100981.01或 1 1、压井基本数据计算、压井基本数据计算 （1 1）压井钻井液密度）压井钻井液密度 油井：油井： p p =1.5 =1.5 3.5MPa3.5MPa， =0.05 =0.05 0.1 g/cm0.1 g/cm3 3； 气井：气井： p p =3.0 =3.05.0MPa5.0MPa， =0.07 =0.07 0.15 g/cm0.15 g/cm3 3。 （2 2）压井泵速确定

34、）压井泵速确定 采用低泵速压井。采用低泵速压井。 Q Q = =（1/3 1/3 1/21/2）Q Q 式中式中 ，Q Q -压井排量，压井排量，L/sL/s； Q -Q -钻进时的正常排量，钻进时的正常排量，L/sL/s。 采用低泵速的主要目的是便于压井过程中节流阀和泵压的控制。采用低泵速的主要目的是便于压井过程中节流阀和泵压的控制。halaalaphildcspppppppppp （3 3）压井立管压力（泵压）的计算）压井立管压力（泵压）的计算 为保证压井过程中井底压力不变，随着重泥浆的不断入井，为保证压井过程中井底压力不变，随着重泥浆的不断入井，立管压力应逐渐降低。立管压力应逐渐降低。

35、压井过程中井底压力的平衡关系压井过程中井底压力的平衡关系 循环时的立管总压力：循环时的立管总压力： p pT T=p=pspsp+ + p pc c 上式中，上式中， p pc c 循环总压耗，循环总压耗，MPaMPa； p pldld 钻柱内和钻头水眼循环压耗，钻柱内和钻头水眼循环压耗，MPaMPa； p plala 环空循环压耗，环空循环压耗，MPaMPa。 由压力平衡关系可以看出：只要在压井过程中保持等式左侧由压力平衡关系可以看出：只要在压井过程中保持等式左侧的值不变就能保持井底压力不变。式中唯一可调节和控制的参数的值不变就能保持井底压力不变。式中唯一可调节和控制的参数就是循环时的立管总

36、压力就是循环时的立管总压力p pT T 。由于压井时井眼内的钻井液密度。由于压井时井眼内的钻井液密度由由 d d变为变为 d1d1，因此，循环立管压力从初始循环立管压力，因此，循环立管压力从初始循环立管压力p pTiTi逐渐变逐渐变化为压井结束时的终了循环立管压力化为压井结束时的终了循环立管压力p pTfTf 。 初始循环立管压力初始循环立管压力p pTiTi的确定：的确定： p pTiTi=p=pspsp+ + p pcici 上式中，上式中， p pci ci -初始循环压耗，初始循环压耗，MPaMPa。 p pcici的确定方法：的确定方法： 早期实测法：早期实测法：n在即将钻达高压层时

37、，要求井队每天上班一开始用选定的压在即将钻达高压层时，要求井队每天上班一开始用选定的压井排量试循环，记录循环压力，以此作为压井循环压耗。井排量试循环，记录循环压力，以此作为压井循环压耗。 循环测量法：循环测量法：n缓慢开启节流阀并启动泵，控制套压保持关井套压不变；缓慢开启节流阀并启动泵，控制套压保持关井套压不变；n调整泵速使排量达到压井排量，保持套压等于关井套压；调整泵速使排量达到压井排量，保持套压等于关井套压；n读取此时的立管压力作为初始循环立管压力。读取此时的立管压力作为初始循环立管压力。cicfTfpppdd1 终了循环立管压力终了循环立管压力p pTfTf的确定的确定 当加重后的钻井液

38、循环到井底时，钻柱内的钻井液柱压力已当加重后的钻井液循环到井底时，钻柱内的钻井液柱压力已能平衡地层压力，关井立管压力能平衡地层压力，关井立管压力p pspsp逐渐变为逐渐变为0 0，系统循环压耗也由，系统循环压耗也由于泥浆密度的变化由初始循环压耗于泥浆密度的变化由初始循环压耗 p pcici 变为终了循环压耗变为终了循环压耗 p pcfcf 。 由于在同一水力系统中循环压耗近似正比与循环介质的密度，由于在同一水力系统中循环压耗近似正比与循环介质的密度，所以有：所以有： QDVddt60QDVaat60 （4 4）压井钻井液从地面到达钻头的时间）压井钻井液从地面到达钻头的时间 V Vd d-单位

39、长度钻柱的容积，单位长度钻柱的容积，L/mL/m。 （5 5）压井钻井液充满环空所需的时间）压井钻井液充满环空所需的时间 V Va a-单位长度环空的容积，单位长度环空的容积，L/mL/m。 2 2、压井方法、压井方法 （1 1）一次循环压井法（工程师法，等待加重法）一次循环压井法（工程师法，等待加重法） 关井等侯配制压井重钻井液，然后开启节流阀并开泵注入压关井等侯配制压井重钻井液，然后开启节流阀并开泵注入压井液；在一个循环周内原来钻井液替出，恢复地层井液；在一个循环周内原来钻井液替出，恢复地层-井眼系统的井眼系统的压力平衡。压力平衡。施工工序：施工工序：缓慢开泵，调节节流阀保持套压等于关井套

40、压；缓慢开泵，调节节流阀保持套压等于关井套压；调节泵速使排量达到压井排量并保持排量不变，此时立管压力等调节泵速使排量达到压井排量并保持排量不变，此时立管压力等于初始循环立管压力于初始循环立管压力p pTiTi；泵入压井液，调节节流阀使立管压力在泵入压井液，调节节流阀使立管压力在t td d时间内由初始循环立管时间内由初始循环立管压力压力p pTiTi降到终了循环立管压力降到终了循环立管压力p pTfTf；在压井液从井底返至地面的时间在压井液从井底返至地面的时间t ta a内，调节节流阀，保持立管压内，调节节流阀，保持立管压力始终等于力始终等于p pTfTf不变。当压井液返至井口时，套压降为零，

41、压井不变。当压井液返至井口时，套压降为零，压井结束。结束。优点：优点：压井作业时间短，压井时的套压低，不易压漏薄弱地层；压井作业时间短，压井时的套压低，不易压漏薄弱地层；缺点：缺点：关井等候压井的时间长，对易卡钻地层增加卡钻的可能性。关井等候压井的时间长，对易卡钻地层增加卡钻的可能性。 （2 2）二次循环压井法（司钻法）二次循环压井法（司钻法） 发现溢流关井后，先用原钻井液循环一周排除井内受污染钻井发现溢流关井后，先用原钻井液循环一周排除井内受污染钻井液。然后用配制好的重钻井液进行第二次循环，建立地层液。然后用配制好的重钻井液进行第二次循环，建立地层-井眼系井眼系统的压力平衡。统的压力平衡。

42、施工工序：施工工序： 第一循环周第一循环周n 缓慢开泵注入原钻井液，调节节流阀使套压等于关井套压；缓慢开泵注入原钻井液，调节节流阀使套压等于关井套压；n 调整泵速达到压井排量，调节节流阀使立管压力等于初始循调整泵速达到压井排量，调节节流阀使立管压力等于初始循环立管压力环立管压力p pTiTi；保持立管压力等于；保持立管压力等于p pTiTi不变，直到替换出井内全不变，直到替换出井内全部钻井液；部钻井液；n 停泵，并关闭节流阀，此时套压等于关井立管压力值。停泵，并关闭节流阀，此时套压等于关井立管压力值。 第二循环周第二循环周n缓慢开泵，调节节流阀保持套压等于第一循环周后的关井缓慢开泵，调节节流阀

43、保持套压等于第一循环周后的关井套压；套压；n调节泵速使排量等于压井排量，此时的立管压力接近初始调节泵速使排量等于压井排量，此时的立管压力接近初始循环立管压力循环立管压力p pTiTi；n调节节流阀，使立管压力在重钻井液由井口到达钻头的调节节流阀，使立管压力在重钻井液由井口到达钻头的t td d时时间内由初始循环立管压力间内由初始循环立管压力p pTiTi降到终了循环立管压力降到终了循环立管压力p pTfTf；n在重钻井液从井底返至地面的时间在重钻井液从井底返至地面的时间t ta a内，调节节流阀，保持内，调节节流阀，保持立管压力始终等于立管压力始终等于p pTfTf不变。当压井液返至井口时，套压降不变。当压井液返至井口时，套压降为零，压井结束。为零，压井结束。 优点：优点：可以尽快地排除井内受污染钻井液，关井等待时可以尽快地排除井内受污染钻井液，关井等待时 间短，可尽快恢复循