第七章 恢复和重建井内压力平衡-压井

第七章压井

第一节压井概述

修井施工是在井口敞开的情况下进行起下管柱和处理井下事故的。在作业过

程中，当井口敞开后一旦液柱压力低于地层压力，势必造成井内流休无控制地喷

出，即有害于地层，又不利于施工。解决这个问题有两种方法，一是采用不压井

不放喷井口装置控制，可以使高压油气水井在作业时不喷；另一方法是采用设备

从地面往井里注入密度适当的流体，使井筒里的液柱在井底造成的回压与地层的

压力相平衡，恢复和重建压力平衡的作业（通常称为压井）。

一、压井

压井就是将具有一定性能和数量的液体，泵入井内，并使其液柱压力相对平

衡于地层压力的过程。或者说压井是利用专门的井控设备和技术向井内注入一定

重度和性能的修井液，建立压力平衡的过程。

压井是修井施工中最常用、最基本的作业，往往是其他作业的前提。压井作

业的成败，影响到该井施工质量和效果。其关键是正确地确定地层压力，选择足

够的合乎性能要求的压井液，一套合理的施工方法和有效的施工设备。

压井的目的是暂时使井内流体在修井施工过程中不喷出，方便作业。压井要

保护油层，要遵守“压而不喷，压而不漏，压而不死”三原则。必须采取以下四

项产层保护措施：

1.选用优质压井液。

2.低产低压井可采取不压井作业，严禁挤压井作业（特殊井除外）。

3.地面盛液池（或罐）干挣无杂物，作业泵车及管线要进行清洗。

4.加快施工速度，缩短作业周期，完井后要及时投产。

二、地层压力确定的方法

压井靠一定数量、一定密度的压井液实施，而一定数量、一定密度的确定在

地层的静止压力或目前地层压力的测定，因而地层压力提供的正确与否是选择压

井液密度的关键。

1.测静压（地层压力）

将要进行修井施工的油井关井复压3〜7d,待地面表压力读数稳定后，下压力

计到油层中部测压，直接读出地层静压。

油井关井待压力恢复时，将压力计下至井内预定深度前，必须订两个以上台

阶，测出流压梯度，再推算到油层中部，就是该井的静压。

测压要求：

（1）关井后要每天读井口压力，待井口压力稳定后才能测压；

（2）所测的静压值，在24h内上升不超过O.IMpa为合格；

（3）测压时井口要做到不渗、不漏；

（4）稠油井或冬季试油，关井前必须挤入一定的轻油（一般为柴油），以便

顺利下入压力计；

（1）一般在生产结束后测压，或根据具体情况在诱喷见油后先测压。

2.液面恢复法计算油层静压

在井口连续录取关井后的恢复液面（包括恢复套压）数据，依据抽油井油、

套环空中流体，按气柱、油柱、混液柱三段分布的物理模型，利用压力叠加原理,

将测得的恢复液面和恢复套压数据，换算成井底恢复压力，得到一条压力恢复曲

线（要求压力曲线必须测出拐点），然后根据压力恢复曲线拐点后的数据，外推计

算出4320min的压力，作为相当关井3d油层压力。

现场测试应用液面自动监测仪录取数据，监测仪微机系统的处理软件，按要

求自动采集恢复液面和恢复套压数据，并换算成压力，在屏幕上显示出压力恢复

曲线形态，以掌握测试进程。测得的数据，存入磁盘带回室内处理。

技术特点：

（1）对下有非丢手封隔器的油井，可以避免下压力计测压造成的单产合测缺

陷，可直接测得生产层的油层压力。

（2）不需要上作业，占产时间短。

（3）可得到包括早期试井资料在内的完整的压力恢复曲线。

3.计算法

对注水井和低油气比可利用套压加上井筒液柱压力来计算。

4.估算法

因某些原因不能直测量与计算时，可以根据开发状况或邻井压力资料、钻井

时压井液密度等来综合参考，估算地层压力。

5.井涌后的测压

在井口装置完善的情况下，发生井涌时，提起方钻杆，停泵，关防喷器，停

留10〜15min,观察立管压力与套管压力（简称套压），然后接上回压凡尔。则地

层压力为：

Pp=pl+pg=p（+Ph（5—1）

式中pi、pt——分别为立管压力和套管压力，MPa；

pg、ph——分别为钻杆（油管）液柱压力和油、套环空液柱压力，MPa。

由于环形空间压井液已被油、气污染，采用Ph计算地层压力是不准确的。而

只能根据P1和奥求得地层压力。如果井深为H：未受油、气污染的压井液密度

PI,关井时立管压力为pi则

HP।

pd=pi+-------=pi+9.8PiH/1000（5------2）

100

在打开高压层时，为了防喷，方钻杆下往往装回压凡尔。这时关井后，不能

直接读出立管压力。解决的办法是，在关井后一段时间内，当井底压力稳定后，

先读出关井套管压力，在用阻流阀保持套管压力不变的情况下，把压井液缓慢地

经立管泵入管柱内，记录压井液开始通过回压凡尔时的立管压力，由于流速很小,

可以不考虑流动阻力，这个值可以作为立管压力。

如果立管压力不准确，可以让泵缓慢泵入一部分压井液（约一分钟），用阻流

阀使套压保持在关井套压值不变，然后停泵并关阻流阀。此时立管压力既为所求。

由于环形空间内受气侵的压井液密度低于管柱内压井液密度，通常关井套压

大于立管压力。这个差值越大，反映地层中流体侵入的程度越严重。式（5-1）

和（5—2）为压井作业提供了地层压力参数。

第二节压井液的选择

压井是靠压井液自身的静压头有效地控制地层流体的压力，地层不可避免地

要受到压井液的影响，其影响程度和压井效果的好坏，取决于压井液液柱压力与

地层压力的对比关系以及压井液本身的性质，所采用的加重剂最好是溶于该压井

液的载体。所有入井流体，均与地层岩性配伍性相一致。

为改善或维持油水井生产情况，在原生产井上进行修井作业时用的流体叫修

井液。修井施工应根据所要求抑制的因素，用初选的修井液作地层岩石和修井液

相容性实验来选择修井液。

压井液应具备以下功能：

（1）与地层岩性相配伍，与地层流体相容，并保持井眼稳定。

（2）密度可调，以便平衡地层压力。

（3）在井下温度和压力条件下稳定。

（4）滤失量少。

（5）有一定携带固相颗粒的能力。

一、影响压井液选择的因素

1.物理因素

（1）环空流速：影响压力损耗的人小和井眼冲洗能力。流速不足可能是设备

能力有限、体系压力损失大、环空间隙或整个系统的结果，此时应提高流体的粘

度。

（2）设备：修井设备应满足配制少量物料和维护修井液的要求，大量修井液

应在配液站预先配制。

（3）井内流体的性质：选择不影响采出流体的修井液，如果采出的地层流体

是气体，应便于脱气。

（4）环空：使用井下装置（封隔器、衬管等）时，应选择有良好流变性的修

井液，以维持最低压力降，减轻抽吸作用。

（5）循环次数：通常有部分流体不能长期循环，要求修井液具有稳定性，其

悬浮性、稳定性、静切力、失水量、密度等不超过预定范围。

（6）腐蚀：调节酸碱度或加入缓蚀剂，尽量减少腐蚀。

（7）修井液的成分：修井液在油井与地层的配合性，射孔作业中修井液遭受

极高的压力和温度，弹道不应发生釉现象。

2.地层因素：

（1）地层压力：液柱压力等于地层压力加预定安全系数，井下工具的运动所

造成的抽吸压力不至于地层流体侵入流体。

（2）渗透性：控制失水，防止滤液浸入和滤饼沉积对产层的堵塞。

的抑制作用可以进一步防止粘土水化膨胀。即从“桥堵”和“抑制”两方面防止

地层的损害。桥堵固相颗粒在作业后予以除去，其渗透率可恢复到原始渗透率的

95%-100%,对地层基本没有损害。

2.油基液

用油作连续相的压井液，当水形成液体内的不连续相时称为油基乳化液。适

用于压力低于淡水梯度的地层和水敏性地层。如果现场原油适合于作业需要，则

原生原油是一种最好的修井液，它不损害产层。缺点是含有石蜡和沥青颗粒，会

乳化地层，闪点和燃点低有着火危险。

3.泡沫

由液体（通常为水）、表面活性剂和气体（空气或氮气）组成。用于低压油层,

但其操作复杂性和成本受泡沫体系的条件约束。

三、密度的选择

1.压井液密度选择法

遵照压井原则，考虑压井作业的有效率，压井时井筒压井液液柱压力大于地

层压力1〜l.5Mpa。计算公式是:

P=loo（p油层+p附加）/H

式中P—压井液的密度，g/cm3；

P油层一静压或目前地层压力，Mpa；

P附加一附加压力，Mpa；

H一油层中部深度，m。

2.地层压力倍数选择法

P=100kp油层/H

式中P—压井液的密度，g/cm3；

P油层一静压或目前地层压力，MPa；

k-附加系数，L10〜L15；

H一油层中部深度，mo

3.压井液相对密度

压井管柱深度不超过油层中部深度时，压井液'密度计算公式是：

p=100[p油层+P附加~iX（II-h）]/h

式中P—压井液的密度，g/cm3；

方法P油层一静压或目前地层压力，MPa；

P附加一附加压力，MPa；

h-实际压井深度，叱

I—压力梯度，MPa；

H-油层中部深度，m。

从保护油层来看，现场多采用密度选择法确定压井液密度。在使用附加压力

和附加系数时应考虑如下因素：

（1）静压或原始地层压力值来源的可靠性及其偏差；

（2）油气层能量的大小：产能大则多取，产能小则少取；

（3）生产状况：油气比高的井多取，低的井少取；注水开发见效的井多取,

未见效少取；

（4）谒井施工内容、难易程度与时间长短：作业难度大、时间长的井多取,

反之少取；

（5）大套管多取，小套管少取；

（6）井深：井深多取，井浅少取；

（7）密度在1.5以下时，附加压力不超过0.5MPa；密度在1.5以上时，附加

压力不超过1.5MPa。

备注：压井液密度的计算

1、应用公式

（1）《井下作业工》推荐公式

p=（pp+pf）/HX100

式中：P一一修井液密度，克/立方厘米；

Pp一一地层压力，兆帕（Mpa）；

Pf附加压力，（1-1.5MPa）;

H油气层中部深度,米。

（2）SY/T5587.3—93推荐公式

P=Px102/HX（1+k）

式中P一修井液密度，克/立方厘米；

P一近三个月测得静压值,Mpa；

k_附加量，作业0—15%；修井15—30%.

H_油层深度,米.

（3）钻井技术推荐公式

P=Pp+Pe式中：P修井液密度；Pp地层压力当量密度；

Pe附加密度(油井0.05-0.10；气井0.07-0.15

2、某井油层中部深度2500米，测得地层静压力25.5MPa,请选择压井液密

度？

解：

方法一：P=(Pi>+P..)/HX100=(25.5+1.5)/2500X100

=1.08(克/立方厘米)

方法二：P=PX102/HX(1+K)=25.5X102X(1+5%)

=1.09(克/立方厘米)

方法三：Pr.+Pe=25.5X1000/9.8X2500+0.05

=1.09(克/立方厘米)四、用量计算

1.加大压井液密度所需加重剂的计算

P1V(P2-P3)

G二--------------------

PI-P2

式中G—加重剂所需量，kg；

V一加重前压井液体积，m3；

P1加重剂密度，g/cm\

P2加重后压井液密度，g/cm3；

P3加重前压井液密度，g/cm3o

2.降低压井液密度所需水量的计算

V(P1-P2)P

Q二

P-P

式中Q一降低压井液密度时需要加入的水量，m；

V—原压井液体积，n?;

P1—原压井液密度，g/cm3；

P2-稀释后压井液密度，g/cm3；

P—水的密度，g/cm：'。

3.压井液循环一周时间

H(V-V2)

t=-Q

式中Q—泵的排量，L/min；

V.一井筒的容积，L/m；

V2—管柱外容积，L/m；

H—井深(管柱长度)，m；

t—循环一周的时间，min。

4.压井液上返速度

12.7Q

v=

D2-d2

式中Q—泵的排量，L/min；

V—原压井液体积，m/s；

D一井筒内径，cm；

d—管柱外径，cmo

5.井筒容积

1）理论计算

v=nD2H/4

式中v-井筒容积，而；

D一井筒内径，m；

H一井深，m0

2）现场计算

V=D2H/2

式中D-井眼尺寸，ino

压井液准备量一般为井筒容积的1.5〜2倍，浅井和小井眼为3〜4倍。

第三节压井方法

一、压井方法的选择

压井方法选择得是否正确是压井成败的重要因素，需确定以下因素：一是井

内管柱的深度和规范；二是管柱内阻塞或循环通道；三是实施压井工艺的井眼及

地层特性，作为压井方法选择的依据。如果压井方法选择不当、计算不准确，可

能造成井涌、井喷或井漏，都会损害产层。常用压井方法有灌注法、循环法和挤

注法三种。

1.灌注法

灌注法是向井筒内灌注一段压井液，井筒液柱压力就能平衡地层压力的压井

方法。此方法多用在压力不高、工作简单、时间短的修井作业上。特点是压井液

与油层不直接接触，修井后很快投产，可基本消除对产层的损害。

2.循环法

循环法是将密度合适的压井液用泵泵入井内并进行循环，密度较小的原压井

液（或油、气及水）被压井用的压井液替出井筒达到压井目的的方法。有时虽然

把井压住了，在井口敞开的情况下，井下也易产生新的复杂情况，这是因为液柱

压力尚未完全建立，而压井液被高压气体及液体侵入、破坏，很难建立起井眼-

地层系统的压力平衡。解决的办法是在井口造成一定的回压，利用回压和压井液

液柱压力来平衡地层压力，抑制地层流体流向井内。

循环法压井的关键是确定压井液的密度和控制适当的回压。

（1）反循环压井

反循环压井是将压井液从油、套环形空间泵入井内顶替井内流体，由管柱内

上升到井口的循环过程，

反循环压井多用在压力高、产量大的油气井中。因为，反循环压井时，液流

是从截面积大、流速低的管柱与套管环形空间流向截面积小、流速高的管柱内。

根据水力学原理，在排量一定的条件下，当压井液从管柱与套管的环形空间泵入

时，压井液的下行流速低，沿程摩阻损失小，压降也小，而对井底产生的回压相

对较大。可见，反循环压井从一开始就产生较大的井底回压。所以，对于压力高、

产量大的井，采用反循环压井法不仅易成功，而且压井后，即使油层有轻微损害,

也可借助于投产时井本身的高压、大产量来解除；相反，如果对低压井采用反循

环压井法，会产生较大的井底回压，易造成产层损害，甚至出现压漏地层的现象。

反循环压井有排除液流时间短，地面压井液增量少，较高的压井局限在管柱内部

等优点。

（2）正循环压井

正循环压井是将压井液从管柱内泵入井内顶替井内流体，由环形空间上升到

井口的循环过程.

正循环压井则适用于低压和产量较大的油井。在排量一定的条件下，当压井

液从管柱内泵入时，压井液的下行流速快，沿程摩阻损失大，压降也大，对井底

产生的回压相对较小。所以，对于低压井，采用正循环压井法不仅能达到压井目

的，还能避免压漏地层，

正循环压井应具备以下两个条件：一是能安全压井；二是在不超过套管与井

口设备许用压力条件下能循环液流。

①司钻法和工程师法（详细请看本章井底常压应用部分）

常用的司钻法和工程师法都是采用正循环法，即将压井液从管柱内泵入井内

顶替井内流体，由环形空间上升到井口的压井过程。

司钻法压井分两个循环周（两步）进行，第一步，用原密度的压井液循环，

排除己进入井内的天然气液流；第二步，用压井所需密度压井液置换原密度压井

液达到压井目的。工程师法压井是在一个循环周内完成的。施工时间短。

②确定压井循环时立管总压力。

在循环时的压力，消耗在整个系统的流程中，用以克服流动阻力，包括在管柱内

的流动阻力与环形空间的流动阻力，即：

Pl+Pg+px=Pd+Phs=Pl+Phy

式中Pi一关井立管压力，MPa；

pK-管柱内压井液液柱压力，MPa；

6-循环时克服管柱和环空内的流动阻力的循环压力，MPa；

P.i—地层压力，MPa；

Phs—克服环空流动阻力，MPa；

pt-关井套管压力，MPa；

Phy—环形空间液柱压力（受污压井液），MPa；

通常Phs不大，记载最大排量下也不超过0.68〜1.47MPa,我们把环形空间

损耗压力作为安全平衡因素考虑，而在这个计算中忽略小计，即认为

Pl+Pg+px=pd=p（+phy

在压井循环是保持井底压力不变，只有控制此时的立管的总压力pz来达到。

而如果考虑到平衡安全时加上附加压力Pf，则

pZ=P1+Pg+Pf

③求循环压力（px）

由于压井液密度不同，在循环时的泵压力也不同，而压井时由密度PI

提高到P2,循环压力也将由用丫|密度循环初期的循环压力Px变为用P2密度循环

终了时的循环压力（Px）。

a.求用p1密度的玉井液循环压力（px），考虑到压井一般都是用的原管柱,

并且在排量不变的情况下进行，可采用平时洗井的泵压。

当井喷初期记下关井立管压力，即可获得用密度为P1的压井液循环时的初

始立管总压力（Pzc）即

Pzc=pi+pxc+pf

b.求pzz当加重后的密度为P2的压井液入井循环时，由于压井液密度不同，

在同一水力系统中循环压力正比于压井液密度，即

Pxz=P2Pxc/PI

式中PI—关井时管柱内未被气侵的压井液密度，g/cm：i；

P2一压井时所需压井液密度，g/cn?；

Pxc—用密度为压井液循环时初始循环压力，MPa；

Pxz—用密度为压井液循环时终了循环压力，MPa。

为保持井底压力不变，随着高密度压井液在管柱内逐渐下行，液柱压力逐渐

增加，原来管井的立管压力逐渐降低，当高密度压井液到达管脚处时，管柱内压

井液压力和地层压力相平衡。所以

Pzz=Pxz=pPxc/pI

式中Pzz—用密度为的p2压井液循环时的终了立管压力，MPao

压井时一般先打入清水或原来的压井液进行除油、气侵的压井液，用阻流阀（闸门）控

制回压，使Pzc=Pl+Pxc+Pf，在泵速不变的情况下，立管压力保持不变，阻

流阀（闸门）控制循环初的总压力不变，当环形空间的受侵的压井液排除后，立

即打入高密度压井液，开始压力为Pxc，以后由于高密度压井液泵入量加大，立管

处的总压力Pxc降低，但必须控制总压力不得大于Pzz，并保持不变，当高密度压

井液返出井口时，套管压力降为零，压井结束。

3.挤入法

在油、套既不连通，又无循环通道的井不能循环压井，也不能采用灌注压井

的情况下采用挤入法。比如砂堵、蜡堵，井筒流体的硫化氢含量高于工作容限或

因井下结构及事故不能进行循环的高压井等。该方法是井口只留有压井液的进口，

其余管路闸门全部关闭，用泵将压井液挤入井内，把井筒中的油、气、水挤回地

层，挤完关井一段时间后，开井观察压井效果。必要时待管柱活动后，有循环条

件的，可洗井，这样有利于提高压井效果。

其缺点是：可能将脏物（砂、泥）等挤入产层，造成孔道堵塞；需要压裂来

解除堵塞，恢复油井生产，值得注意的是采用挤压法时在压井过程中，其最高压

力不得超过井控装置的额定压力、套管抗内压强度的80%和地层破裂压力值三者中

的最小者。

二、技术要求及注意事项

1.安全技术要求

（1）在满足井下作业要求条件下，应从简地面管线，布局要合理紧凑，减少

水力损失，有利于安全生产。

（2）所有管线连接好后，应进行地面试压，试压值为工作压力的1.2〜1.5

倍，保持无刺漏。

（3）出口接硬管线，内径不小于小62mm,要考虑当地季节风向、居民区、道

路、设施等情况，并接出井口35nl以外，转弯夹角不小于120°,每隔10〜15nl用

水泥墩、螺拴或地锚固定。

（4）地面管线上不能行驶各种车辆，如果管线处必须过车时，应架空或奄埋。

（5）节流压井管汇额定工作压力与所用防喷器的组合的额定工作压力要一

至。

（6）不允许将节流压井管汇作为日常灌注管线使用。

2.井被压住的表现

（1）泵压平稳，进口排量等于出口排量，进口密度等于出口密度。

（2）返出液体无气泡，停泵后井口无溢流，进口与出口压力表上读数近于相

等。

3.注意事项

（1）下井露应用油嘴排除井筒上部存气。

（2）压井前应检查泵注设备，以免中途停泵，造成压井液气侵。

（3）用改性压井液压井时，压井前应先替入部分前置液脱气；高油气比井可

用清水循环除气，待出口见水后，再替入改性压井液。

（4）为保护产层，应避免压井时间过长，减少压井液对产层的污染。

（5）当进口液量超过理论井筒容积时，仍不返出或大量漏失，应停止作业，

请示有关部门，采取有效措施。

（6）压井时应用大的泵排量，为防止管线堵塞，应装过滤网。

（7）压井时不应在高压区穿行，如出现刺漏，应停泵泄压后再处理，开关闸

门应测身操作。

（8）挤压井的压井液挤入到产层顶部以上5C米，计量一定要准确。

（9）若重复压井，必须将前次压井液排净，排除量应大于井筒容积的1.2〜

L5倍。

（10）现场要准备防喷闸门及所用接头等，以备井喷时抢装井口，再次压井。

三、影响压井作业的主要因素

1.压井液的性能

压井过程中，井内和地层内各种条件都在不断地对压井液进行着作用，促使

性能合适的压井液在不断的变化，影响着压井的成功率。压井液性能破坏的主要

原因是“四浸”。

1）水浸

即在压井过程中，外来水侵入使压井液性能破坏。压井液受到水侵后，其粘

度变小，密度降低，应及时调整其性能。

2）气浸

是地层（油井）内的天然气大量混入压井液中，占据井筒内体积，其密度下

降，粘度增加，造成压井困难。这种情况的发生，是井喷的“警告信号”，应立即

调整压井液性能，

3）钙浸（水泥浸）

地层中的石膏浸入压井液之中，造成了改性压井液中的钠基粘土性质转变为

钙基粘土，称为钙浸。压井液钙浸后其粘度和切力降低，失水量增大；水泥浸是

由于水泥浸入使改性压井液性能变坏，其粘度增大，流动性变差，失水增加，造

成压井困难，严重时会损害产层。此时，应加入褐煤碱剂、单宁酸粉等，采取沉

淀法恢复压井液性能。

4）盐水浸

地层中盐（水）浸入后，压井液性能发生变化，改性压井液粘度增大，易气

浸造成密度降低，严重时会发生井喷事故。防止改性压井液盐水浸的办法是预先

提高改性压井液密度，将盐水层压住，加入处理剂，稳定其性能，使盐水浸不能

发生。

2.设备性能影响

泥浆泵的排量达不到设计要求，上水不好，使压井液不能连续注入，甚至出

现设备故障，延误作业时间，压井液被破坏，导致压井失败。

3.造成压井失败的主要因素

（1）井下情况不明（或不详）对井下结蜡严重、高压水层、油气比、静压及

周围连通情况等不清，在在压井过程中发生预料不到的问题，导致压井失败，

（2）准备不充分。没有必处理剂，无法调配玉井液性能；管线上的不紧或有

破裂处，检查不严格，压井过程管线渗漏；准备压井液数量不足，迫使压井工作

（3）技术措施不当。如果压井过程中井口压力控制不当，影响压井的进行。

出口控制过大，地层喷吐流体进入井筒，压井不能成功；如果出口控制过小，大

量压井注入产层，侵害产层，后患尢穷。

4.压井作业应录取的资料

（1）时间；（2）压井方式；（3）压井液名称；（4）压井液相对密度（进、出、

口）；（5）压井液粘度；（6）泵压；（7）用液量；［8）深度。

第四节井底常压法压井

井底常压法，是一种保持井底压力不变而排出井内气侵修井液的方法，就是

使井底压力保持恒定并等于（或稍稍大于）地层压力；这是控制一口井的唯一正

确方法。这是大多数具体压井技术的基本指导原则，贯彻于实施该压井技术过程

的始终。

一、型管原理

若把井的循环系统想象成一个“U”形管，油管看成“U”形管的一条腿，而

把环空看成是另一条腿（如图7—1、图7—2所示）。“U”形管的基本原理是“U”

形管底部是一个平衡点，此处的压力只能有一个值，这个压力可以通过分析任意

一条腿的压力而获得。下面是一口井中的各种压力。

图7—1关井求地层压力图7—2循环时油管压力的确定

1.井底压力

（1）在静止状态下：井底压力等于油管或环空静液柱压力。

（2）在静止关井条件下：井底压力等于关井油管压力加上油管静液柱压力；

井底压力还等于关井油管压力加上环空静液柱压力。

（3）在动态条件下：井底压力是环空静液柱玉力、环空和节流管线压力损失

和套管压力的总和。

“U”形管的一个重要的概念是套管与油管压力紧密相关，改变套管或节流阀

压力可以控制井底压力，影响油管压力使之产生同样大小的变化。

2.油管压力

油管压力是三部分压力的总和：

油管压力=循环压力损失+静液压力的不平衡值+控制井涌的压力

循环压力损失是当泵送修井液通过地面管线、井下管柱而后上返环空，在这

过程中由于摩擦引起的压力损失。压力损失的大小取决于修井液粘度、密度、流

速、流通面积。

静液压力的不平衡值是油管柱内与环空静压力的差值。井下循环系统被想象

成“U”形管，油管与环空是它的两条腿。无井涌正常循环时，不平衡值是零，因

为这两个压力大致相等。然而，在整个二级控制中，油管压力和环空压力可以相

差很大，而且对油管压力有很大影响。如果有压力不平衡值，根据“U”形管原理,

修井液流向静液压力低的部分，直到平衡为止。油管内静液压力超过环空静液压

力时，泵送修井液较省力。相反，泵压就高。

控制井涌的压力，即是在循环出气侵修井液时，所需要或出现的压力，它包

括地面回压与节流管汇压力损失。

二、井底常压原理

二级井控有两个基本点：一是要使作用于地层上的井底压力高于地层压力，

否则地层内的各种流体就会更多地进入井内。若对流入井内的流体完全失去径制,

就要发生井喷；二是在超平衡地层压力时决不能使井口压力过高。在修井液柱上

部需要有回压来控制地层压力，但回压过大，将破坏地层、套管、防喷设备，

井底常压原理基本原理是在实施压井过程中始终保持井底压力与地层压力的

平衡，不使新的地层流体流入井内，同时又不使控制压力过高，危及地层与设备。

三、井底常压法压井

井底常压法的几种具体技术，当今在油皿已广泛使用。

井底常压法的突出优点：

（1）它是一个通用的方法，包括大多数作为特殊情况的现有方法；

（2）能处理井涌时遇到的各种情况；

（3）简单而易为油田人员使用；

（4）包括了现在方法所忽略的一些情况；

（5）适用于油田且为实践所证明。

井底常压法是排出气侵修井液的一种恰当的方法。一步一步的程序，在压井

过程中即使遇到突然的复杂情况，也能使你正确地操作泵和控制节流压力。当发

生井涌时，关井油管压力可能为零，也可能不为零。

1.关井油管压力为零时压井

这是最容易的情况，因为它不必提高修井液密度。这种井涌往往是由于抽汲

作用或由于气体扩散进入井底修井液中。可以考虑两种情况。

（1）套管压力也为零

说明环形空间侵污的不严重，应该开着防喷器恢复循环。除了情况恶化以外,

在注意修井液池液面和修井液密度的同时，对返出的修井液进行充分除气就可以

了。

（2）套管压力不为零

这时必须通过阻流港循环以排出环形空间内受侵污的修井液。这种循环进行

如下：

①选定某一泵速（例如30冲/分）。在套管压力不变情况下启动泵，使泵达到

该泵速。此时油压应非常接近于初始循环泵压。

②控制阻流器的开启大小，使油管压力等于前面求得的初始循环泵压，并保

持不变。由于关井油管压力为零，所以此时

初始循环油管总压力二初始循环泵压。

在循环一周后，当环形空间容量己循环出井眼时，套管压力应该减少到零。

这时，控制就结束。停泵校验，套管压力和油管压力都应为零。

在循环中应注意量测修井液密度，小心不要将受侵污的修井液重新泵入井内。

有时，在达到对溢流的控制以后，可以稍微提高修井液的密度，以便使井得

到较好的平衡。

2.关井油管压力不为零时控制井涌

当关井油管压力不为零时，表明由未侵污的修井液液柱所产生的压力不足防

止地层流体进入井眼。所以，必须提高修井液密度。

然而，在井已关闭的情况下有可能不用重修井液，而是采用通过阻流器正确

循环修井液的方法来消除在环形空间中早就发生的油气侵入。

关井后在处置程序上有四种可能性：①立刻开始边加重修井液边循环压井；

②继续关井，先加重，再循环压井；③先循环排出受污修井液，关井，加重修井

液，然后再循环压井；④先循环排出受污修井液，然后边加重边循环压井。

①可以在最短时间内制止住井溢流，使阻流器和井口装置承受的压力最小和

受压时间最短，因此是最安全的。但是在这几种处置中这是最复杂的，需要进行

许多计算或作图表。

②由于是在一个循环周中完成的，所需时间较短，井口压力较小，也较安全,

故国外多采用这种。但是它的关井时间长，对循环不利。因此该法效果的好坏取

决于是否能迅速加重修井液。

③相对来说是安全的，技术上也比较容易掌握。存在的问题是需耍最长的时

间（比其他三种处置）和最大程度地运用井口防喷设备，以及在等待加重修井液

时关井是否适宜。

④不但象①那样复杂，而旦需要长时间。

上述四种方法中，②、③常用。②方法也称为工程师法；③方法也称为两步控制法，

我国应用较多。

（1）两步控制法

A、计算压井参数

B、填写压井施工单（如图7—3所示）

C、压井施工（油压和套压变化曲线见图7—4所示）：

司钻法压井气体溢流司钻法压井液体溢流套用的变化规律

套压及立压的变化规律

图7-4司钻法压井油压和套压变化曲线

觥记录教据井号：日期：填写人：

并深：3200m垂直井漏3200m套管尺寸/力/钢级：，244.5mnvD.6乂Nk/m/P110

层位：井眼尺寸：215.9mm套管抗内压娥的80%：47.95MPa

估杆尺寸/质量：127mm地层破裂压力：0.0169MPa/m

钻杆容积系数：9.2581/s井口装置雕工作压力：35MPa

环空容积系数：23.9314在用钻井液密度：1.2Sg/<w'

一号泵二号泵

BEOlQk：循环压力为:压井髓Qk：楣环压力%

10L/s3.8MPallOL/s3.8MPa

溢流后关井记录数据井深：3200m垂直井深：3200m层位：

MtAV：2.5m3关井立管压力刖5MPa关井套管压力3：6.5MPa

压井参数计算

安全附加当量钻井液密度体O.lOg/an3压井钻井液增量%0.16g/an3

压井钻井泄密度Pk：1.51g/an3压并排殳Q:IOLA

初始翻总压力而：8.8MPa终了循环总压力4.59MPa

钻杆循环时间fd:49.4min环空循环时可0:138.8min

压井钻井液从地面到钻头立性循环总压力变化

所

：8.8明

压井

9

方法

8.8MPa

7.958MPa

8

7.ll6MPa

7

司

、^^6.27Wa

•

V6

<5.432MPa

钻

5

4.59MPa

法4

循环时间138.8关9.8819.9729.6439.5249.4138.8

PT8.857.9587.1166.2745.4324.594.59

图7-3司钻法压井施工单

第一循环周，用原修井液循环排除溢流

1）缓慢开泵，迅速打开节流阀及下游的平板阀，调节节流阀时套压保持关井

套压力不变，一直保持到压井排量。

2）排量逐渐达到选定的排量，并保持不变，

调节节流阀使油压等于初始循环油压，并在整个循环周保持不变。调节节

流阀时，注意压力传递的迟滞现象。

注：液柱压力传递的速度大约为300米/秒，如3000米的井，需20秒才能把

节流变化的压力传递到油压表。

3）溢流排完，停泵关井，则应油压等于套压，在排溢流的过程中，应配制加

重修井液，准备压井。

第二循环周，用加重修井液压井，重压力平衡缓慢开泵，迅速开节流阀下

游的平板阀，调节流阀，保持套压不变。

排量逐渐达到压井排量并保持不变。在加重修井液从井口到油管鞋这段时间

内，调节节流阀，控制套压等于关井套压不变。油压逐渐下降到终了循环油

压。

加重修井液出油管靴反至环空，调节流阀，控制油压等于终了循环油压，并

保持不变，直到加重修井液反出地面。

停泵关节流阀下游平板阀，此时，如果油压等于套压，则说明压井成功，

（2）工程师法压井

A、计算压井参数

B、填写压井施工单（如图7—5所示）:

C、配制修井液

D、压井施工（油压和套压变化曲线见图7—C所示）：

泉入房

泵入最

工程师法长井立管压力变化工程师法压井套压变化

I一气体溢流；2—液体溢流

图7-6工程师法压井油压和套压变化曲线

预先记录数据井号:日期：填写人:

井深：3200m垂直井深：3200m套管尺寸项力/钢级：地44.5mm4).634kN/m/Pll0

层位：井限尺寸：215.9mm套管抗内压强度的80%：47.95MPa

钻杆尺寸/质fih127mm地层破裂压力：0.0169MPa/m

钻杆容积系数：9.258LA井口装置额定工作压力：35MPa

环空容积系数：23.93L/S在用钻弁液也度：1.25g/E?

一号泵二号泵

压井排MQk：循环压力%:压井排量Qk：循环压力pa

10L/s3.8MPalOL/s3.8MPa

溢潦后关井记录数据井深：3200m垂直井深：3200m层位：

溢流量AV：2.5m3关井立管压力片：5MPa关井套管压力/).：6.5MPa

压井参数计算

安全附加当酸钻井液也度生：0.10g/an3压弁钻井液增量Ap：O.l6g/cm3

压井钻井液密度Pk：1.51g/cn?压井排量Qk：10L/s

初始循环总压力所:8.8MPa终了循环总压力Pn：4.59MPa

钻杆循环时间？d：49.4min环空循环时间138.8min

法

循环时间9.8819.9729.6439.5249.4138.8

1PT7.9587.1166.2745.4324.594.59

图7—7工程师法压井施工单

1）缓慢开泵，迅速开节流阀及下游的平板阀，调节流阀，使套压保持关井时

的套压；逐渐达到压井排量，保持不变；这时不再保持套压不变，应调节流阀，

使立管压力接近初始压井油压。

2）在加重修井液由地面到达油管靴这段时间内，调节节流阀，控制油压，按

照“油压控制进度表”变化，即由初始油压降到终了油压。

3）继续循环，加重修井液返出油管靴，在环空上返，调节节流阀，使油压保

持终了油压不变，直到加重修井液返出地面。停泵关井，检查套压和油压是不是

为零，如果为零，说明压井成功。开井循环调整修井液，恢复正常作业。

第五节特殊井压井工艺

一、气井和高压、高油气比井压井工艺

气井和高压高油气比井的共同特点是井口压力高、气量大，与常规油水井大

修的主要区别是压井作业，首要安全目标是防喷，以及防火、防爆，因此压井作

业在这类井中显然优为重要。

在气井和高压油气比井中，每一次压井作业并不是孤立的，而要考虑实际情

况，比如井眼和井口状况以及受压极限、井内管柱、地面管线、设备能力等。处

于关井状态井口压力通常处于最高值，泵送压力压力必须高于该值以迫使液体泵

入井中。在多数情况下，常规油水井的压井方法也适用于气井和高压高油气比井,

所不同的是气井和高压油气比井需动用大级别泵车，甚至压裂车进行压井作业；

二是压井液易侵，需要与之相适应的隔气与脱气措施。气侵严重的压井液应考虑

使用消泡剂除气技术。该技术有操作简单，除气直观，节约费用和作业时间的特

点，是确保压井成功的有效措施之一。

1.正循环法

推荐正循环压井法是基于放喷管线安全连接的考虑，当然也应满足可正循环

流体的条件。

1）出口管线

出口管线的连接是进行气井和高压油气比井压井作业的重要环节，以接硬管

线且平直，10m—固定，双闸门控制出口为原则，施荐的正循环压井出口管线连接

是：

A套管闸门+针形阀（节流阀）+硬管线，出口点火。

B考虑到修井机钻台底座有限，不能装双闸门的情况，也可选择如下连接方

式：

套管闸门+硬管线（6m左右）+针形阀（节流阀）+硬管线，出

口点火。

硬管线的长度不少于50m,通径不小于662伽，对于大流量的气井，推荐采

用通径为6100mm的放喷管线。针形阀（节流阀）的主要作用是控压，无针形阀（节

流阀）时，也可以短时间内选用配套的套管闸门作为控压和放喷使用。装双放喷

闸门的目的是一但外闸门被损坏，可关闭内闸门，更换外闸门，不至于失控。放

喷管线应按规定试压合格。

操作程序：

试压一►点长明火一►全开内套管闸门一►开针型阀（节

流阀或外套管闸门），排气或控压进行正循环压井作业。

2）作业程序

A控制排气。排除井筒内的部分高压气体，使井筒形成一个短暂的相对稳定

“低压漏斗区”，这样一来有利于压井。

B控压循环垫大量隔离液（一般使用清水），隔气或脱气，也可借鉴司钻法用

隔离液进行第一个循环，

C控压泵入设计密度和数量的压井液，循环至进出口压井液密度相等，井并

不外溢，完成压井作业，

2.挤压法

适用于不能使用常规法进行循环压井的井。假如井下条件、井中管柱和地面

设备能承受关井压力和所施加额外压力，则可以适当速度泵入设计密度的压井液

将井压住。挤压法压井作业周期较长，对井筒、井口以及设备能力要求高，长时

间扩压压井液易气侵。

如果井口出现超压，则应在挤压前;采用灌注压井液和排气的方法来降低井

口压力。把压井液泵入井筒后，让压井液在井筒内下降，这需要几分钟至半个小

时。如果灌注压井液的工作没有做好，许多本来可控制的情况就会演变为井喷。

一般作业程序：反挤隔离液（一般为清水）5-10m3—►压井液—►美套

管闸门；正挤隔离液5〜10n?—►压井液一》关油管闸门一》扩压一►

活动管柱->洗井。

3.反循环正挤法

对于气井和高压高油气比井的循环压井作业，都要控压。在施工现场控压是

一项较繁琐的工作，不但需要准确的计算，而且需要现场操作技巧和经验；流体

的循环流动，对油气层中的高压油气有一个携带压力，是上返压井液易气侵的原

因之一。

反循环正挤法压井是控压反循环压井液至压井管柱的管脚处，确保环形空间

内的压井液完好，再正挤压井液至设计井段，关井，扩压，洗井。在反循环和正

挤压井液前，均垫隔离液隔气。

该压井法避免了井底携带压力对压井液的浸害，成功率高。

二、特殊情况下的压井

1.局部置换压井法。在井筒内压井液需加重，而施工现场无加重剂或加重设

备的情况下，局部置换压井法是一种快速建立压井目的层液柱压力的压井方法。

其特点是不需进行加重压井液的操作，循环压井液不超过一周即可把井压住，节

约了施工时间和费用，施工安全简便、速度快。但不宜在高压液柱压力下部有低

压漏失层的井中作业。

工艺原理是：根据压井目的层的地层压力和原井筒内流体密度，确定加入高

密度压井液数量，正循环注入高密度压井液，顶替原低密度压井液，至管柱内和

环形空间内高密度压井液面平齐，这样就在井筒内形成了一个局部高压井段，使

压井目的层获得设计要求的液柱压力，达到压井目的。

2.在井内无管柱或管柱很少的情况下，应尽量利用井喷的间隙，利用防喷设

备进行强行下钻，当管柱下入高压层后再压井。或者安装一套不压井起下钻井口

装置，再下入封隔器，隔绝气流后压井。

3.当井口无控制设备时（防喷器系统），应利用井喷间隙的时间强行安装控

制设备，注意打开套管闸门，将喷出流体引出井场，再压井，也可不用井口控制

设备（防喷器等）直接压井，但这种压井，不能控制回压，易发生井塌，往往在

压完井时发生卡钻。

4.处理井喷时，由于压井液密度的增加，容易引起井漏，造成压井液大量流

失，使压井困难。这时要认真分析，漏失是生产层还是非生产层，是高