处理溢流的方法

处理溢流的方法第一节 压井有关概念问题：采用一般的循环方法（敞开井口）是无法制止溢流的，因为这时环空内液柱压力大大小于地层压力，打入的重泥浆会随同油气立即溢出或喷出，无法建立起压力平衡。解决方法：必须在井口造成一定的局部阻力来增大环形空间的压力。即井口加回压。压井的定义：是指发生溢流后，泵入能平衡地层压力的加重钻井液，并通过调节节流阀开度大小，始终控制井底压力略大于地层压力，排除溢流，重建井眼与地层系统的压力平衡关系。在重新建立起平衡关系之前，不能让地层流体再流入井内，而此时的井内钻井液液柱压力又不足以压稳地层。因此，在压井循环过程中不能使井口完全敞开，必须适当关闭节流阀，在井口产生一定回压，使井口回压与钻井液液柱压力一起平衡地层，制止地层流体流入井内。如果全部打开节流阀，井口失去套压，井底压力便会小于地层压力，发生新的溢流，甚至造成井喷事故。如果关闭节流阀，又会使立管压力、套管压力、井底压力增至过高，造成压漏地层、损坏井口设备等后果。因此，在整个压井过程中，利用开大或关小节流阀始终保持井底压力略大于地层压力。压井原理：压井是以“U”管原理为依据，在压井过程中控制井底压力略大于地层压力并保持不变。钻具与井眼所形成的循环系统可视为一个“U”管，钻具和环空分别为“U”管的两条腿。其基本原理是“U”管底部是一个压力平衡点，此处的压力只能有一个值，这个值只能通过分析连通管的任意一条管的压力而获得。套管压力与立管压力由于“U”管原理的存在使之紧密相关，改变套管压力可以控制井底压力，并影响立管压力使之产生同样大小的变化。因此，可以用“Ｕ”形管原理来分析其压力。利用地面节流阀产生的阻力（即回压）和井内钻井液液柱压力所形成的井底压力来平衡地层压力，实现压井的基本原则。当井深和钻井液密度一定时，关井立管压力的大小就能反映地层压力的大小。因此，人们把关井立管压力作为判断地层压力或井底压力的压力计来使用。压井方法：由于关井以后，井下情况各不相同：地层渗透率、地层能量、地层压力、地层破裂压力、套管下深、井控装置配置、溢流种类、数量、关井时井内是否有钻具、有多少钻具、井内钻井液是否喷空、关井井口压力高低、最大允许关井套压、能否正常循环、是否贮备加重钻井液、配置加重钻井液速度、压井过程中是否会井漏、是否会发生钻具刺漏或水眼堵塞、节流阀堵塞等现象，这些情况每口井不一定完全相同，所以就有多种压井方法。常规压井方法：是指当溢流发生后，能正常实施关井程序并在井底建立循环，在向井内泵入压井液过程中，通过调节节流阀开度大小始终保持井底压力略大于地层压力，完成压井作业的方法（遵循“U”管原理）。最常用的常规压井方法有司钻法、等待加重法、循环加重法，唯一区别就是第一循环周用的钻井液密度不同。非常规井控方法：不能在压井的全过程中遵循压井基本原则（遵循“U”管原理）的压井称为非常规压井。发生溢流、井喷时，若钻柱不在井底、井漏、空井、泥浆喷空、钻具堵塞等现象时，就不能进行循环，也就无法用常规井控方法压井。当出现这些非常规现象时，就要用非常规压井方法。每一种压井方法都有其适用条件。井控工作者要熟练掌握各种压井方法的原理和适用条件，当发生溢流、井喷关井后合理选择压井方法，正确、迅速压井。压井基本原则：压井过程中不能有地层中流体继续进入井眼，并且还必须把已进入井眼中的流体要么安全地排出井眼，要么安全地再压回地层，同时又不使控制压力过高，压漏地层或危及地面设备。因此在压井过程中，要始终保持井底压力略大于地层压力不变。这就是压井的基本原则，也是控制一口井唯一正确的方法。关井立压和套压：关井立压和套压是我们观察井下压力变化情况的两只眼睛。关井后，地层压力便作用于井底。井眼环空和钻柱内部存在着钻井液静液柱压力。井眼环空和钻柱内部的钻井液液柱压在钻柱底部是连通的，地层压力即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，形成了一个“U”管。关井后的立压平衡着钻柱内钻井液液柱压力小于地层压力的负压差，关井后的套压平衡着环空中钻井液液柱压力小于地层压力的负压差。关井立压：关井后，地层压力大于钻柱内部钻井液液柱压力的压力，根据液体压力传递规律可知，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，简称关井立压。关井立压也作用于井底。关井立压=地层压力－钻柱内静液压力关井套压：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井口防喷器所承受，根据液体压力传递规律可知，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。关井套管压力=地层压力－环空内静液压力压井循环立管压力：在压井过程中，必须保持井底压力略大于地层压力，必须按照这个前提进行适当打开或关小节流阀的操作。但井底压力的数值在地面无法直接显示出来。在地面我们只能观察到压井循环时的立管压力和套管压力，因此我们只有首先计算出能够保证井底压力略大于地层压力的压井各阶段循环立管压力或套管压力。然后，在压井各阶段，根据这些数值调节节流阀开度，以达到井底压力略大于地层压力的目的。由于套管压力计算过于复杂，因此，我们只计算压井各个阶段的循环立管压力，调节节流阀开度大小控制循环立管压力按事先计算的数值变化，从而监控的、维持井底压力略大于地层压力。一般只确定循环中两个时刻所需要的立管压力——初始循环立管压力、终了循环立管压力。初始循环立管压力：我们知道井底压力用改变节流阀或套管压力的办法来控制，但是井底压力的变化是由立管压力来监控的。为维持适当的井底压力，我们必须确定循环中两个时刻所需要的立管压力——初始立管压力和最终立管压力。初始立管压力就是循环开始时所需的压力；也即用原钻井液和选定压井排量循环时的立管压力。终了循环立管压力：当加重钻井液到达钻头时称为终了循环，终了循环立管压力就是用加重钻井液和已选定的压井排量循环时的立管压力。压井重钻井液在环空上返时应当维持这个数值。第一次循环出气侵钻井液的过程中，若钻井液不加重，立管压力在循环过程中可以维持不变，井底压力也可以维持不变，这就是司钻法的主要前提。如果在继续循环过程中，钻井液密度加重了，立管压力就不能保持不变，钻柱内任何静液压力的增加，都要显示出立管压力响应的减少。向钻柱内泵送重钻井液时，增加了钻柱内静液压力，只有立管压力相应的减少才能保持井底压力不变。初始循环立管压力计算：为了使钻井液开始流动，泵首先需要克服关井立管压力，其次它还需要克服在选定排量下循环系统内摩擦压力损失。因此，初始循环立管压力 PTi＝Pd＋Pc式中: Pd——关井立管压力；Pc——原钻井液用压井排量循环时的立管压力。初始循环时的井底压力 =Pd+Pmd+Pla初始循环时的井底压差：△ P=Pla这就保证了井底压力略大于地层压力的要求终了循环立管压力计算：随着加重钻井液在钻柱内下行，钻柱内的液柱压力逐渐增加，而关井立压逐渐减小，循环立管压力也随着下降，当重钻井液到达钻头时，钻柱内的液柱压力与地层压力平衡，关井立压则降为零。钻井液在同一系统内循环时，循环系统的流动阻力与钻井液的密度成正比，因此，终了循环立管压力：终了循环时的井底压力=Pm1d+Pla,终了循环时的井底压差△ P=Pla,这也就保证了井底压力略大于地层压力的要求。最终立管压力的持续时间是从钻柱内旧钻井液被新钻井液顶替完开始，直到新钻井液到达地面。关井后立、套压为零，即 Pd=0,Pa=0这种情况说明：井内钻井液密度能平衡地层压力，油气是通过油气侵进入的，且油气侵不严重。通常是由抽汲、井壁扩散气、钻屑气等使钻井液静液柱压力降低所致，环空泥浆污染不严重，侵入井内的量小。处理方法：不压井，直接用原浆循环即可。中国石油天然气集团公司石油与天然气钻井井控规定：保持原钻进时的排量、泵压，以原钻井液敞开井口循环,排除侵污钻井液即可。循环时要密切关注泵压是否有下降现象。若排量未变，出现泵压下降现象，要立即停泵关井，然后采取措施。第二节 处理溢流的基本原则关井后立压为零、套压不为零，即Pd=0，Pa＞0：这种情况说明钻具内的钻井液液柱压力能平衡地层压力，油气仍是通过油气侵进入的，只是环空内的钻井液受油气侵污严重。这时必须在防喷器关闭的情况下，通过节流阀循环，排除环空内受侵污的钻井液。循环时一定要通过调节节流阀的开启大小，控制立管压力不变。如果以选定的压井排量循环，循环立管压力应等于用前述方法求得的Ｐ ci值。即ci＝ＰTi。循环时要特别注意，不要把受侵污的钻井液再泵入井内。循环一周后，停泵关井。套管、立管压力均应为零。处理完毕根据实际情况考虑是否有必要再将钻井液密度适当提高，然后恢复正常钻进或起下钻作业。关键是控制循环立压力不变。因为循环时，环空气体上升，所受压力减小，体积增加，引起环空液柱压力下降，使泵压下降。中国石油天然气集团公司石油与天然气钻井井控规定：应在控制回压维持原钻进流量和泵压条件下排除溢流，恢复井内压力平衡；再用短程起下钻检验，决定是否调整钻井液密度，然后恢复正常作业。处理方法：可采用工程师法、司钻法、边循环边加重法等常规压井方法压井。第三节 压井基本数据计算一 关井立管压力的确定关井立管压力是计算地层压力等数据的重要依据，准确记录能真实反映地层压力的关井立管压力值是很重要的。关井之初，因井底压力小于地层压力，地层流体继续向井内流动，表现为关井立管压力逐渐增加。经一定时间之后，关井立管压力增加到一定值时，井底压力与地层压力达到平衡，并趋于稳定，地层流体停止流动，这时在地面记录的关井立管压力才能真实反映地层压力。井底压力由上升到趋于稳定或者说关井立管压力由上升到趋于稳定所需的时间，与地层的渗透性和地层流体的种类等因素有关。一般渗透性好的地层，大约需要10～15分钟。渗透性差的地层所需时间则更长。关井后，钻柱中或装有钻具止回阀或未装钻具止回阀。因此，立管压力的求法也相应有所不同。关井立管压力的确定1、钻柱中未装钻具止回阀时关井立管压力的求法钻柱中未装钻具止回阀时，关井立管压力可以直接从立管压力表上读得，但要排除影响立管压力的因素，求得真实的关井立管压力。一般情况下，