关井后井内压力的变化培训教材

1、关井后井内压力的变化培训教材1.1关井后井眼内的各种压力关井后井眼内的各种压力的平衡关系图4-3关井后井眼内压力平衡关系在关井一段时间后， 地层压力便1地层压力； 2作用于井底。井眼环形空间和钻柱环形空间静液柱压力；内部存在着钻井液静液柱压力。井3关井套压； 4关井眼环形空间和钻柱内部的钻井液液立压； 5钻柱内部钻柱在钻柱底部是连通的，地层压力井液静液柱压力既向上作用于环形空间钻井液液 柱，也向上作用于钻柱内部的钻井 液液柱，形成了个 U 形管。对于环 空而言，在发生溢流关井后，地层压力一般都大于环形空间 钻井液液柱压力，关井后地层压力大于环形空间钻井液静液 柱压力的压力由防喷器的闸板所承受，

2、根据液体传递压力规 律可知，这个压力会被液体传递到整个环形空间，从与环形 空间相连通的套管压力表上可以观察到这个压力，这个压力 就是关井套管压力， 简称关井套压， 关井套压也作用于井底， 这样，关井套压与环形空间的钻井液静液柱压力就一起在井 底形成井底压力，与地层压力相互平衡。如图 4-3 所示。对于钻柱内部而言， 在发生溢流关井后， 地层压力在大多 数情况下也大于钻柱内部的钻井液静液柱压力。关井后，地 层压力大于钻柱内部钻井液液柱压力的压力，由回压凡尔或 其它设备所承受，同时，这个压力也被液体传递到整个钻柱 内部，从与钻柱内部连通的立管压力表上可以观察到这个压 力，这个压力就是关井立管压力，

3、简称关井立压。关井立压 与关井套压可以统称为井口压力，关井立压也作用于井底， 这样，关井立压与钻柱内部的钻井液静液液柱压力就一起在 井底形成了井底压力， 与地层压力相互平衡。 如图 4-3 所示。 在环空一侧，地层压力与井底压力的平衡关系公式如下：P P1 1gH1 2gH 241式中：p地层压力，MPa Pi关井套管压力， MPa Hi 环空钻井液柱高度， m p 1钻井液密度，g/cm3；p 2井 侵流体密度，g/cm3； “一井侵流体在环空中的高度， m。在钻柱内部一侧，地层压力与井底压力的平衡关系如下：P P2igH式中：p地层压力，MPa P2关井立管压力， MPa p1钻井液密度，

4、g/cm3； H垂直井深，m1.1.2 关井立压和套压的三种显示（ 1）关井立压、关井套压都大于零，并且关井套压大于 关井立压在地层压力大于环形空间的钻井液静液柱压力和钻柱内部的钻井液静液柱压力的状态下，就会出现关井立压、关井 套压都大于零的显示。在溢流发生时。地层流体就会侵入到 井眼环形空间，当侵入的地层流体为油、盐水时，会使环形 空间的液柱平均密度降低，当侵入的地层流体为天然气时， 会使环形空间的钻井液液柱高度减小，这就造成了环形空间 钻井液液柱压力的降低；而地层流体很不容易侵入到钻柱内 部，因此，钻柱底部的钻井液液柱压力基本不变。在这里， 我们要清楚地知道，作用于环形空间和钻柱内部的地层

5、压力 是相等的，这样，根据下述两个公式就可以明显地看出关井 套压大于关井立压。P1 P 1gH 12gH 23在发生溢流关井后，不会出现关井立压大于关井套压的 现象。在关井套压和关井立压都大于零时，必须提高钻井液密 度进行压井。在天然气井钻探中，发现溢流越晚，关井越慢，侵入井 内的气柱就越高，环形空间钻井液液柱的高度就越小，天然 气的密度小于钻井液密度，而地层压力是本井该深度的客观 存在的一定值。由公式 (4-3 ) 可明显的看出，关井套压值会 较高，反之发现溢流越早，并能迅速果断地关井，井内就会 有尽可能高的钻井液液柱，气柱侵入就会较小，这样就会使 关井套压降低。关井套压是由于环空中的钻井液

6、液柱压力与气柱压力即形成的井底压力小于地层压力所引起的。在关井后520min 内如果发现关井套压较高，有时可能即将接近最大允 许关井套压。这时，千万不能打开节流阀来降低关井套压， 这样会适得其反，使关井套压越来越高。其原因是，在打开节流阀时，井内钻井液会经过节流阀向外流出，关井套压会 暂时减小，但最终结果是井内的钻井液液柱高度减小，侵入 井内的气柱高度增高，通过公式 (4-3) 可知关井后套压会增 高。当然，如果关井套压超过了最大允许关井套压，那就必 须打开节流阀，并进行分流压井。在油水井钻探中上述现象比较轻微，但也应引起注意。( 2)关井立压为零，关井套压大于零 当钻进时所采用的钻井液密度等

7、于地层压力当量钻井 液密度，或者所采用钻井液的附加压力当量钻井液密度值偏 小时，在地层流体较多地侵入到井眼环形空间的状态下，就 会使环形空间的液柱压力小于地层压力，出现关井套压大于 零的显示，而在钻柱内部的钻井液液柱没有受到地层流体的 污染，钻柱内的钻井液液柱仍然保持着钻进时的钻井液密 度，仍能平衡地层压力，因此，关井立压为零。在发生溢流关井后，不会出现关井立压大于零，而关井 套压等于零的现象。在关井套压大于零， 关井立压等于零时， 也应进行压井。（3）关于套压、关井立压都等于零当钻进时采用的钻井液密度大于地层压力的当量钻井 液密度，并且钻井液的附加压力当量钻井液密度基本符合要 求时，在钻开油

8、气层的情况下，地层中的天然气侵入井眼环 形空间，随着循环的钻井液不断上升，体积逐渐膨胀，推动 钻井液从井口向外溢流，在这种情况下关井后，井眼环形空 间和钻柱内部的液柱压力都会大于或者等于地层压力。因 此，会出现关井立压、关井套压都等于零的现象。在关井立压、 关井套压都等于零时， 可以打开防喷器， 进 行循环除气。1.2 长期关井井内压力的变化在关井后520min内，对于一般井眼中的地层来说，地层流体会较快地流向井底，使地层压力得到恢复，这时关 井立压，关井套压等井内压力会较快的增高。对于油水井来 说，在关井后 520min 之内，关井立压，关井套压便趋于 稳定，对于气井来说，在关井后 5 20

9、min 之后，关井立压， 关井套压等井内压力仍会不断地增高，但增高的速度较为缓 慢。长期关井井内压力的增高笙勺傘化A bl-器厝已恥天然气侵入井内发生溢流关 图 4-4 气柱上升而不膨胀井内各处压力 井后，在井眼不a- 气柱在井底； b- 气柱上升到 2400m；发生泄漏的情况 c- 气柱上升到井口 下，侵入井底的天然气柱就不可能膨胀，由于天然气比钻井 液轻，天然气柱会与钻井液产生重力置换而以每小时150300m的速度向上运移，在向上运移过程中天然气柱体积不发 生变化，始终保持其在井底的体积，根据气体体积不变，气 体所保持的压力就不变 （ 按等温条件考虑 ） 的规律可知，天然 气柱的压力在上升过程中也不发生变化，仍保持其在井底的 压力值，即地层压力值。结果是气柱中的地层压力向地面移 动。在天然气柱不断上升过程中，天