1、2022-8-17第六章油气井压力控制2第六章油气井压力控制第六章油气井压力控制2第六章油气井压力控制2 概述概述 油气井压力控制油气井压力控制在钻井过程中对地层压力进行控制。在钻井过程中对地层压力进行控制。井控的基本要求：井控的基本要求：1、有效地控制地层压力，防止井喷。、有效地控制地层压力，防止井喷。2、防止井漏、井塌和缩径等复杂情况的发生、防止井漏、井塌和缩径等复杂情况的发生 3、有效的保护油气层、有效的保护油气层井控的技术内容：井控的技术内容：1、地层压力的预测和监测、地层压力的预测和监测 2、钻井液密度的控制、钻井液密度的控制 3、合理井身结构的设计、合理井身结构的设计 4、防喷器装
2、置的配置、防喷器装置的配置 5、溢流后的正确处理、溢流后的正确处理第六章油气井压力控制2 起钻抽吸，起钻过程中不及时灌泥浆。起钻抽吸，起钻过程中不及时灌泥浆。起完钻后空井时间过长；起完钻后空井时间过长；未及时发现溢流，或发现溢流后处理措施不当；未及时发现溢流，或发现溢流后处理措施不当；井口未安装防喷器，或承压能力太低；井口未安装防喷器，或承压能力太低；防喷器及管汇安装不符合要求防喷器及管汇安装不符合要求 井身结构设计不合理井身结构设计不合理 对浅气层缺乏足够的认识对浅气层缺乏足够的认识 地层压力预测不准，泥浆密度偏低地层压力预测不准，泥浆密度偏低 在发生井漏后，没有预防可能发生的井喷在发生井漏
3、后，没有预防可能发生的井喷 思想麻痹，违章操作。思想麻痹，违章操作。第六章油气井压力控制2 Risks of Blowout井 喷 的 危害？第六章油气井压力控制2井 喷 的 危 害？第六章油气井压力控制2加拿大井喷加拿大井喷2005 年年3月月第六章油气井压力控制2 着火！加拿大井喷加拿大井喷第六章油气井压力控制2 事故现场事故现场 2005年年6月月19日日12时时20分左右，位于河南范县濮城镇的中原油田分左右，位于河南范县濮城镇的中原油田采油二厂施工中因意外发生井喷并起火。中原油田迅速调集采油二厂施工中因意外发生井喷并起火。中原油田迅速调集23辆救火车、辆救火车、140多名消防官兵紧急进
4、行抢险，没有人员伤亡。多名消防官兵紧急进行抢险，没有人员伤亡。第六章油气井压力控制2中原油田井喷事故现场中原油田井喷事故现场 第六章油气井压力控制2消防人员在事故现场抢救消防人员在事故现场抢救 第六章油气井压力控制2消防人员在事故现场抢救消防人员在事故现场抢救 第六章油气井压力控制2消防人员在事故现场抢救消防人员在事故现场抢救 调查组专家认调查组专家认为，事故原因为，事故原因是由于对复杂是由于对复杂油层认识不够，油层认识不够，射孔后由于油射孔后由于油气比高，能量气比高，能量迅速释放导致；迅速释放导致；井喷发生后，井喷发生后，来不及关闭封来不及关闭封井器，井内电井器，井内电缆和枪身被油缆和枪身被
5、油气冲出，撞击气冲出，撞击抽油机产生火抽油机产生火花造成着火。花造成着火。因此，初步认因此，初步认定井喷着火系定井喷着火系突发性意外事突发性意外事故。故。第六章油气井压力控制2第六章油气井压力控制2第六章油气井压力控制21983年年4月月29日日 胜利油田永胜利油田永6-9井井第六章油气井压力控制2第六章油气井压力控制2第六章油气井压力控制2井场周围井场周围冒气泡冒气泡第六章油气井压力控制2井场周围井场周围地层塌陷地层塌陷第六章油气井压力控制2 井井 喷喷 的的 危危 害害1 1打乱全局的正常工作程序，影响全局生产；打乱全局的正常工作程序，影响全局生产；2 2使钻井事故复杂化、恶性化；使钻井事
6、故复杂化、恶性化；3 3极易引起火灾（如井场、苇地及森林）；极易引起火灾（如井场、苇地及森林）；4 4影响井场周围居民的正常生活，甚至生命安全；影响井场周围居民的正常生活，甚至生命安全；5 5污染环境，影响农田、水利和渔牧业生产以及交通、污染环境，影响农田、水利和渔牧业生产以及交通、通讯的正常运行等；通讯的正常运行等；6 6伤害油气层，毁坏地下油气资源；伤害油气层，毁坏地下油气资源；7 7造成人力及物力上的巨大损失，严重时造成机毁人亡造成人力及物力上的巨大损失，严重时造成机毁人亡 和油气井报废；和油气井报废；8 8降低企业形象，造成不良的社会影响。降低企业形象，造成不良的社会影响。第六章油气井
7、压力控制2井喷案例分析第六章油气井压力控制2重庆开县井喷第六章油气井压力控制2 点火车点火车第六章油气井压力控制2 点火车启动点火装置点火车启动点火装置第六章油气井压力控制2第六章油气井压力控制2第六章油气井压力控制2第六章油气井压力控制2点火枪点火枪第六章油气井压力控制2第六章油气井压力控制2第六章油气井压力控制2第六章油气井压力控制21、重庆、重庆罗家罗家16H井井 井喷井喷3、新疆油田井喷：、新疆油田井喷：1977年新疆某井发生井喷，从1977年5月17日至1979年2月24日共井喷951天，井内喷出物总液量805万立方米，该井抢险费、喷出原油和天然气及救险井的钻井费用累计经济损失1亿元
8、以上。2、四川油田、四川油田:1958年四川长恒坝气田某井发生井喷，气量超过每天1000万立方米，损失天然气量达4.61亿立方米,占该气田总储量的52%,致使该气藏几乎失去了开采价值。第六章油气井压力控制2井喷案例分析井喷案例分析1、重庆、重庆罗家罗家16H井井 井喷井喷3、新疆油田井喷：、新疆油田井喷：1977年新疆某井发生井喷，从1977年5月17日至1979年2月24日共井喷951天，井内喷出物总液量805万立方米，该井抢险费、喷出原油和天然气及救险井的钻井费用累计经济损失1亿元以上。2、四川油田、四川油田:1958年四川长恒坝其田某井发生井喷，气量超过每天1000万立方米，损失天然气量
9、达4.61亿立方米,占该气田总储量的52%,致使该气藏几乎失去了开采价值。第六章油气井压力控制24、胜利油田井喷：、胜利油田井喷：（1）井喷时间：）井喷时间：1986年年5月月5日，井深日，井深1169米。米。施工单位：胜利油田钻井三公司施工单位：胜利油田钻井三公司32141队。队。设计井深：设计井深：1470米米井喷过程：井喷过程：1986年年5月月5日日16：00钻达钻达1169米时，循环起钻，米时，循环起钻，当起第当起第2柱时因有遇阻现象，为了顺利电测，便又下钻到井底，柱时因有遇阻现象，为了顺利电测，便又下钻到井底，开双泵循环钻井液。再起钻时由队长操作刹把，技术员观察开双泵循环钻井液。再
10、起钻时由队长操作刹把，技术员观察井口，前井口，前3柱正常，第柱正常，第4、5柱和柱和6柱有轻微遇阻（柱有轻微遇阻（20-40KN），），起第起第7柱时队长发现环空液面下降，一直连续灌钻井液，第柱时队长发现环空液面下降，一直连续灌钻井液，第8、9、10柱仍柱仍 连续遇阻（连续遇阻（40-50KN），当起至第），当起至第10柱时，司钻柱时，司钻发现井口外溢钻井液，就将第发现井口外溢钻井液，就将第10柱钻杆放下，立即挂水龙头柱钻杆放下，立即挂水龙头座到转盘上。座到转盘上。23：50水龙头挂上后还没有来得及提起方钻杆，水龙头挂上后还没有来得及提起方钻杆，井口已发生强烈井喷，喷高到二层台。井口已发生强烈
11、井喷，喷高到二层台。第六章油气井压力控制2 20分钟后井架底座开始下沉，井架倾斜，分钟后井架底座开始下沉，井架倾斜，6日日0：45井架向左前方倒塌，天车砸在发电房上。在这个过程中，井架向左前方倒塌，天车砸在发电房上。在这个过程中，三台三台12V190柴油机、联动机、钻机、二台钻井液泵、井柴油机、联动机、钻机、二台钻井液泵、井架、一台发电机和井场的钻杆、套管全部陷入地下，地架、一台发电机和井场的钻杆、套管全部陷入地下，地面仅能见到天车人字架面仅能见到天车人字架。井喷持续到井喷持续到5：30分，因井壁垮塌停喷。分，因井壁垮塌停喷。损失时间损失时间14小时，经济损失小时，经济损失88.58万元。万元
12、。原因及教训：原因及教训：1、对地层认识不清，设计依据的临井没有浅气层，对、对地层认识不清，设计依据的临井没有浅气层，对浅气层缺乏足够的认识，准备不足，设计密度与实际有浅气层缺乏足够的认识，准备不足，设计密度与实际有差别；井深结构级配不合理，因为是油井，应用小一级差别；井深结构级配不合理，因为是油井，应用小一级套管下深些，并安装井口套管下深些，并安装井口。第六章油气井压力控制22、起钻拔活塞没有及时采取正确的措施，抽吸加剧了地层、起钻拔活塞没有及时采取正确的措施，抽吸加剧了地层流体侵入井筒的速度。流体侵入井筒的速度。3、起钻虽然在连续灌浆，但没有核对起出钻具体积与灌入、起钻虽然在连续灌浆，但没
13、有核对起出钻具体积与灌入量是否相等，即未落实坐岗观察制度，造成发现溢流不及量是否相等，即未落实坐岗观察制度，造成发现溢流不及时，处理不及时。时，处理不及时。（2）井喷时间：井喷时间：1993、2、27 井深：井深：1133M，设计垂深：，设计垂深：1340M（斜深（斜深1400）施工单位：原钻井六公司施工单位：原钻井六公司32339队队 表层下深表层下深204米，放喷管线接出一条。米，放喷管线接出一条。井喷过程：井喷过程：93、2、27钻至井深钻至井深1133米是，测完斜，米是，测完斜，14：00开始开始起钻，起至第四柱遇阻多提起钻，起至第四柱遇阻多提80100KN，当班司钻把刹把交给副，当班
14、司钻把刹把交给副第六章油气井压力控制2队长，起第队长，起第5、6柱均遇阻，第柱均遇阻，第7柱发现拔活塞，接方钻杆罐柱发现拔活塞，接方钻杆罐钻井液，然后循环钻井液，然后循环30分钟误认为正常，卸方钻杆继续起钻，分钟误认为正常，卸方钻杆继续起钻，16：00起至第九柱时发生强烈井涌，立即抢接方钻杆，关起至第九柱时发生强烈井涌，立即抢接方钻杆，关防喷器（钻头位置防喷器（钻头位置874米），打开左侧放喷管线放喷，喷出物米），打开左侧放喷管线放喷，喷出物为气、沙子和泥浆。为气、沙子和泥浆。16：30用密为用密为1.211.23的钻井液单泵压的钻井液单泵压井。泥浆罐内井。泥浆罐内25方泥浆打完，方泥浆打完，
15、18：30放喷管线停喷（实际被放喷管线停喷（实际被堵），误认为井塌停喷。堵），误认为井塌停喷。19：30地表周围地表周围200米范围内多处憋米范围内多处憋开冒气，被迫打开防喷器，将从循环池回收的钻井液，开双开冒气，被迫打开防喷器，将从循环池回收的钻井液，开双泵打入井内约泵打入井内约40方，方，19：40喷势增大，井口周围喷势增大，井口周围25米内气流米内气流窜出地面，被迫停柴油机、发电机，人员撤离现场。窜出地面，被迫停柴油机、发电机，人员撤离现场。20：20井架井架1号大腿被喷出物撞击着火，号大腿被喷出物撞击着火，10分钟井架被烧倒，火势迅分钟井架被烧倒，火势迅速蔓延到整个井场。速蔓延到整个井
16、场。28日日8：30井眼垮塌停喷熄火。事故中除井眼垮塌停喷熄火。事故中除抢出一台拖拉机和抢出一台拖拉机和4栋材料房外，井架及全部设备均被烧毁埋栋材料房外，井架及全部设备均被烧毁埋入地下入地下。第六章油气井压力控制2损失时间损失时间16小时，直接经济损失小时，直接经济损失187、3万元。万元。原因及教训：原因及教训：1、起钻拔活塞处理不当，造成诱喷是该井发生井喷最、起钻拔活塞处理不当，造成诱喷是该井发生井喷最 直接原因。直接原因。2、放喷管线只接出一条，另一条被发电房挡住没采取措、放喷管线只接出一条，另一条被发电房挡住没采取措 施，造成一条放喷管线被堵，无法进行二次井控。施，造成一条放喷管线被堵
17、，无法进行二次井控。3、该井平原组厚、该井平原组厚320米，表层只下米，表层只下204米，当关闭防喷器米，当关闭防喷器 后，造成井口地表被憋开，全井场地表喷气，造成无后，造成井口地表被憋开，全井场地表喷气，造成无 法控制的复杂局面。为何不用表层封住平原组？法控制的复杂局面。为何不用表层封住平原组？第六章油气井压力控制2 5、四川天东四川天东5井井 井喷时间：井喷时间：1990年年1月月16日日 井深：井深：3570.72米米 本井是四川局川东钻探公司本井是四川局川东钻探公司60122队在明达构造上钻的队在明达构造上钻的 一口探井。一口探井。井喷过程：井喷过程：天东天东5井于井于1990年年1月
18、月16日日15：30和和1990年年2月月26日日22：45先后发先后发生两次强烈井喷，两名职工以身殉生两次强烈井喷，两名职工以身殉职，最后该井暂闭，损失巨大。职，最后该井暂闭，损失巨大。第六章油气井压力控制2第一次井喷简况：第一次井喷简况：1月月15日日17：02用密度用密度1.33的钻井液钻至井深的钻井液钻至井深3502.72米，米，进飞三进飞三178米井漏，漏速米井漏，漏速11m3/h，18：45活动钻具观察，灌钻活动钻具观察，灌钻井液井液15m3满，满，19：50起至井深起至井深970米灌米灌2.3m3钻井液，液面在钻井液，液面在井口，井口，21：25单泵循环漏速单泵循环漏速2m3/h
19、。16日日3：30下到底循环漏下到底循环漏21m3，14：00起钻完灌满钻井液发现出口管呈线流，起钻完灌满钻井液发现出口管呈线流，15：15下钻至第下钻至第11根（根（158.8米）钻铤时钻井液涌出钻铤水眼，因扣米）钻铤时钻井液涌出钻铤水眼，因扣型不符，抢接回压凡尔和方钻杆未成功，喷势增大，型不符，抢接回压凡尔和方钻杆未成功，喷势增大，15：30在继续开在继续开1#、10#时一声巨响，井内重时一声巨响，井内重150KN的钻具飞出（的钻具飞出（215.9mm未装喷嘴的钻头未装喷嘴的钻头0.25 m+215.9mm捞杆捞杆0.85m+177.8mm钻铤钻铤3柱柱81.04m+411 410A 0.
20、37m+158.8mm钻铤钻铤2根根17.17m)，1#、3#放喷管线出口放喷管线出口附近爆炸，附近爆炸，1#闸门外的闸门外的90弯管两端从法兰电焊外蹩脱，弯管两端从法兰电焊外蹩脱，15：40关全闭防喷器，开关全闭防喷器，开4#闸门放喷，至闸门放喷，至24：00四条管线放喷，四条管线放喷，套压套压1MPa，15：52喷纯气，喷纯气，H2S味浓。味浓。第六章油气井压力控制2 井喷当时，正在循环罐上配堵漏钻井液的实习员和在井喷当时，正在循环罐上配堵漏钻井液的实习员和在机房作紧急停车操作的司机向后奔跑过程中遇难，冲出的机房作紧急停车操作的司机向后奔跑过程中遇难，冲出的钻铤断成钻铤断成9截，最远处距井
21、口截，最远处距井口91.4米，把方钻杆顶弯，井架米，把方钻杆顶弯，井架两大块之间的横梁碰掉下落时一端挂在水龙带上，另一端两大块之间的横梁碰掉下落时一端挂在水龙带上，另一端卡在方钻杆与快绳交叉处，井架第三节五处碰伤，凹处最卡在方钻杆与快绳交叉处，井架第三节五处碰伤，凹处最长长600mm，最深，最深15 mm，二层台骨架撞裂两处，放喷管线，二层台骨架撞裂两处，放喷管线炸裂成炸裂成6截，最远的飞向井场右侧距井口截，最远的飞向井场右侧距井口91.3米。米。第二次井喷简况：第二次井喷简况：2月月22日钻水泥塞至井深日钻水泥塞至井深3093m，钻井液密度为，钻井液密度为1.47，粘度粘度46s，25日通井
22、至日通井至3569.30m，漏速，漏速48m3/h，在井深，在井深3412m 注桥浆堵漏，共堵漏两次，注入量分别为注桥浆堵漏，共堵漏两次，注入量分别为25m3和和21m3，第一次起至井深，第一次起至井深2854m 正挤压力正挤压力13MPa，5分钟后分钟后降为降为0，挤入密度为，挤入密度为1.43的钻井液的钻井液19m3，第二次起至井深，第二次起至井深2986m灌入钻井液灌入钻井液16m3未满，未满，16：2524：00观察，套压观察，套压第六章油气井压力控制2升到升到5.3MPa，26日到日到22：44关井，抢配钻井液，套压最高关井，抢配钻井液，套压最高升至升至18.2MPa，开，开1#管线
23、间断泄压，保持管线间断泄压，保持Pc=12.713.2MPa，于，于22：45井口发出巨响，瞬间强烈井喷，井场井口发出巨响，瞬间强烈井喷，井场立即停电，井口失控喷高至天车，立即停电，井口失控喷高至天车，2967.84m 钻具落井，人钻具落井，人员紧急撤离现场，次日晨发现从方钻杆下的员紧急撤离现场，次日晨发现从方钻杆下的127mm钻杆母钻杆母接头台肩下接头台肩下0.03m 处折断落井，水龙头提环与游车脱钩和处折断落井，水龙头提环与游车脱钩和方钻杆一起倒在井口大门右前场，鹅颈管油壬对焊处折断方钻杆一起倒在井口大门右前场，鹅颈管油壬对焊处折断，水龙带一端甩在司钻操作台前，纯气柱高，水龙带一端甩在司钻
24、操作台前，纯气柱高15m，固定方，固定方钻杆的钻杆的8股股19mm 钢绳绷断钢绳绷断6根。根。27日，日，7：407：50增开增开2#、3#、4#管线放喷，管线放喷，Pc=0，井口气柱高度降至，井口气柱高度降至67m，8：05开开1#管放喷，管放喷，Pc=2.1MPa。时间损失时间损失93天。直接经济损失天。直接经济损失1000万元以上。万元以上。第六章油气井压力控制2 经验及教训：经验及教训：1、发现井漏后对井下情况不果断处理失误；、发现井漏后对井下情况不果断处理失误；2、堵漏应下光钻杆，但现场错误地决定下原钻具堵漏；、堵漏应下光钻杆，但现场错误地决定下原钻具堵漏；3、起钻中未认真灌钻井液，
25、数量不清；、起钻中未认真灌钻井液，数量不清；4、井控关井动作不熟练；、井控关井动作不熟练；5、放喷管线安装不合标准；、放喷管线安装不合标准；6、天然气中、天然气中H2S含量高，给处理增大了难度；含量高，给处理增大了难度；7、队伍素质差，职工纪律涣散；、队伍素质差，职工纪律涣散；8、本井情况相当复杂，暂闭是明智的。、本井情况相当复杂，暂闭是明智的。第六章油气井压力控制2第六章油气井压力控制2 压力是井控的最主要的基本概念之一，了解压力的压力是井控的最主要的基本概念之一，了解压力的概念及各种压力之间的关系对于掌握井控技术和防止井概念及各种压力之间的关系对于掌握井控技术和防止井喷是十分常重要的。喷是
26、十分常重要的。第六章油气井压力控制2 第一节第一节 井眼井眼地层系统的压力平衡地层系统的压力平衡 一、井眼内的各种压力一、井眼内的各种压力 1、地层孔隙压力地层孔隙压力 2、地层破裂压力、地层破裂压力 3、钻井液静液柱压力、钻井液静液柱压力 4、环空循环压降、环空循环压降 5、井内波动压力、井内波动压力 抽吸压力：抽吸压力：激动压力：激动压力：第六章油气井压力控制2井底有效压力：井底有效压力：正常钻进时：正常钻进时：起钻时：起钻时：下钻时：下钻时：最大井底压力：最大井底压力：最小井底压力：最小井底压力：安全钻井的压力平衡条件：安全钻井的压力平衡条件：地层流体侵入井眼；地层流体侵入井眼；平衡压力
27、钻井；平衡压力钻井；压裂地层，发生井涌；压裂地层，发生井涌；过平衡压力钻井，过平衡压力钻井，地层流体有控制入井眼，欠平衡压力钻井地层流体有控制入井眼，欠平衡压力钻井第六章油气井压力控制2二、井眼二、井眼地层系统压力基本关系地层系统压力基本关系安全附加压力；安全附加压力；安全附加密度；安全附加密度；油井：油井：=1.53.5 Mpa =0.05 0.1 气井：气井：=3.55.0 Mpa =0.070.15第六章油气井压力控制2三、平衡与欠平衡压力钻井三、平衡与欠平衡压力钻井 1、平衡压力钻井、平衡压力钻井 （1）概念：）概念：在有效的控制地层压力和维持井壁稳定的前提下，在有效的控制地层压力和维
28、持井壁稳定的前提下，尽可能降低钻井液密度，使钻井液液柱压力刚好等于尽可能降低钻井液密度，使钻井液液柱压力刚好等于或略大于地层压力，达到解放钻速和保护油气层的目或略大于地层压力，达到解放钻速和保护油气层的目的，这种钻井方法称为平衡压力钻井。的，这种钻井方法称为平衡压力钻井。（2）技术关键：）技术关键：地层压力的准确预测地层压力的准确预测 合理钻井液密度的确定合理钻井液密度的确定第六章油气井压力控制22、欠平衡压力钻井、欠平衡压力钻井（1）概念：）概念：所谓欠平衡压力钻井，即在钻井过程中允许地层流体进所谓欠平衡压力钻井，即在钻井过程中允许地层流体进入井内，循环出井，并在地面得到控制。入井内，循环出
29、井，并在地面得到控制。在井底有效压力低于地层在井底有效压力低于地层 压力的条件下进行钻井作业。压力的条件下进行钻井作业。在井下，允许地层流体进入井内，在井口，利用专门的井控在井下，允许地层流体进入井内，在井口，利用专门的井控装置对循环出的流体进行控制和处理，这样可及时发现和有装置对循环出的流体进行控制和处理，这样可及时发现和有效的保护油气层，同时可显著提高钻进速度。效的保护油气层，同时可显著提高钻进速度。（2）技术关键：）技术关键：1）地层孔隙压力和破裂压力的准确预测）地层孔隙压力和破裂压力的准确预测 2）钻井液类型选择和密度等性能的控制）钻井液类型选择和密度等性能的控制 3）井口压力控制和循
30、环出井流体的处理）井口压力控制和循环出井流体的处理 4）起下钻过程的欠平衡）起下钻过程的欠平衡 5）井底有效压力的计算与监测）井底有效压力的计算与监测 6）井壁稳定）井壁稳定 7）完井）完井 第六章油气井压力控制2（3）欠平衡钻井适用的储层：）欠平衡钻井适用的储层：1、高渗透固结砂岩和碳酸岩油气藏、高渗透固结砂岩和碳酸岩油气藏 2、裂缝性油气藏、裂缝性油气藏 3、致密性（低孔低渗）油气藏、致密性（低孔低渗）油气藏 4、压力衰竭的低压油气藏、压力衰竭的低压油气藏（4）欠平衡钻井方式（）欠平衡钻井方式（欠平衡产生条件）欠平衡产生条件）1、流钻：流钻：常规钻井液密度，边喷边钻常规钻井液密度，边喷边钻
31、 2、气体钻井：气体钻井：人工诱导产生欠平衡，人工诱导产生欠平衡，包括：（包括：（1）空气钻井；）空气钻井；（2）雾化钻井；）雾化钻井；（3）泡沫钻井；）泡沫钻井；（4）充气钻井。）充气钻井。第六章油气井压力控制2第六章油气井压力控制2第六章油气井压力控制2 第二节第二节 溢流的侵入及其检测溢流的侵入及其检测一、有关溢流和井喷的概念一、有关溢流和井喷的概念 溢流（又称为井涌、静侵）：溢流（又称为井涌、静侵）：地层流体（油、气、水地层流体（油、气、水 ）侵入井内，井口返出的钻井液）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
32、溢的现象。井喷：井喷：地层流体失去控制地喷出地面。地层流体失去控制地喷出地面。二、地层流体侵入井内的原因二、地层流体侵入井内的原因 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，或井漏井内液面降低、起钻未按规定灌泥浆，或井漏井内液面降低 4 4、起钻速度过快，引起抽过大，地层流体侵入井内、起钻速度过快，引起抽过大，地层流体侵入井内 5 5、停止循环时，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
33、压力减小。统计表明，近统计表明，近70%70%的井涌或井喷发生在起钻（起完钻）的井涌或井喷发生在起钻（起完钻）过程中。过程中。第六章油气井压力控制2三、气侵的特点三、气侵的特点 1、气侵的途径与方式、气侵的途径与方式 岩石孔隙内的气体随钻碎的岩屑进入井内钻井液岩石孔隙内的气体随钻碎的岩屑进入井内钻井液 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 当井底压力小于地层压力时，气层中的气体大量当井底压力小于地层压力时，气层中的气体大量流入或深入井内流入或深入井内 2、气侵的特点及危害、气侵的特点及危害 （1）侵入井内的气体由井底向井口运移，体积逐渐）侵入井内的气
34、体由井底向井口运移，体积逐渐膨胀，越接近地面，膨胀越快，因此，在地面看起来气膨胀，越接近地面，膨胀越快，因此，在地面看起来气侵很严重的钻井液，在井底只有少量气体侵入。侵很严重的钻井液，在井底只有少量气体侵入。（2）一般情况下，气体侵入钻井液呈分散状态，井）一般情况下，气体侵入钻井液呈分散状态，井底泥桨液柱压力的降低是非常有限的，只要及时有效的底泥桨液柱压力的降低是非常有限的，只要及时有效的除气，就能有效的避免井喷。除气，就能有效的避免井喷。第六章油气井压力控制2（3）当井底气体形成气柱时，当井底气体形成气柱时，随着气柱的随着气柱的 上升（滑脱上升或上升（滑脱上升或循环上升），在井口未关闭的情循
35、环上升），在井口未关闭的情况下，环境压力降低，体积膨胀况下，环境压力降低，体积膨胀变大，替代的钻井液液量越来越变大，替代的钻井液液量越来越多，使井底压力大大降低，更多多，使井底压力大大降低，更多的气体以更快的速度侵入井内，的气体以更快的速度侵入井内，最终导致井喷。最终导致井喷。第六章油气井压力控制2（4）在井口关闭的情况下，气体在滑脱上升中保持体）在井口关闭的情况下，气体在滑脱上升中保持体积不变，因此，其压力亦保持不变，此情况下，井口积不变，因此，其压力亦保持不变，此情况下，井口和井底压力都会逐渐增加，当气体达到井口时，井口和井底压力都会逐渐增加，当气体达到井口时，井口承受的压力为地层压力，井
36、底的压力为承受的压力为地层压力，井底的压力为2倍地层压力，倍地层压力，此情况下可能压漏地层，发生井下井喷。此情况下可能压漏地层，发生井下井喷。因此，在井内气体上升过程中，应逐渐有效控制因此，在井内气体上升过程中，应逐渐有效控制地放压，使套压小于允许套压。地放压，使套压小于允许套压。第六章油气井压力控制23、的危害的危害 属剧毒性气体，对人体有极强的损害和设备有较强属剧毒性气体，对人体有极强的损害和设备有较强的腐蚀性，在含的腐蚀性，在含 地层进行施工作业时，为了确保人地层进行施工作业时，为了确保人身和设备的安全，井控要求具有一定的特殊性身和设备的安全，井控要求具有一定的特殊性。（1）的物理化学性
37、质的物理化学性质 硫化氢是一种无色、剧毒、强酸性气体。硫化氢是一种无色、剧毒、强酸性气体。低浓度的硫低浓度的硫化氢有臭蛋味，其相对密度为化氢有臭蛋味，其相对密度为 1.176，硫化氢燃点，硫化氢燃点 250 摄氏摄氏度，燃烧时呈蓝色火焰，产生有毒的二氧化硫，硫化氢与度，燃烧时呈蓝色火焰，产生有毒的二氧化硫，硫化氢与空气混合，浓度达空气混合，浓度达4.3%46%时就形成一种爆炸性混合物。时就形成一种爆炸性混合物。硫化氢的毒性较一氧化碳大五六倍，几乎与氰化物同硫化氢的毒性较一氧化碳大五六倍，几乎与氰化物同样的毒性，是一种剧毒性气体。样的毒性，是一种剧毒性气体。正常条件下，正常条件下，对人的安全临界
38、浓度是对人的安全临界浓度是 14 PPm（国外标准（国外标准 10 PPm）第六章油气井压力控制2第六章油气井压力控制2（2）气体的分布气体的分布 就地下而言，就地下而言，多存在于碳酸盐岩地层中，特别多存在于碳酸盐岩地层中，特别是与硫酸岩伴生的的硫酸盐沉积环境中大量、普遍的存在是与硫酸岩伴生的的硫酸盐沉积环境中大量、普遍的存在着硫化氢气体。着硫化氢气体。世界上含世界上含 气体最高的地区是美国的南德克萨气体最高的地区是美国的南德克萨斯气田斯气田 ，含量高达含量高达98%98%，沙特阿拉伯的油气田大多，沙特阿拉伯的油气田大多含有高浓度的硫化氢（含有高浓度的硫化氢（10200PPm10200PPm）
39、我国油田硫化氢气体的含量分布如下：我国油田硫化氢气体的含量分布如下：华北油田冀中坳陷赵兰庄气田下第三系孔店组碳酸岩华北油田冀中坳陷赵兰庄气田下第三系孔店组碳酸岩气藏气藏 含量跨度在含量跨度在 1090%1090%。第六章油气井压力控制2 四川油田川东卧龙河气田，三迭系嘉陵江灰岩气藏四川油田川东卧龙河气田，三迭系嘉陵江灰岩气藏 含量含量9.610%新疆塔里木的轮古油田新疆塔里木的轮古油田 含量含量300400PPm,以上地以上地区皆属中高含区皆属中高含 地区。地区。克拉玛依油田在南缘的卡克拉玛依油田在南缘的卡10井、西井、西4 井、东湾井、东湾1井、安井、安4井等都出现过井等都出现过 气体，在红
40、山嘴、八区、稠油区气体，在红山嘴、八区、稠油区等区块的油田开发过程中也出现过等区块的油田开发过程中也出现过 气体。气体。第六章油气井压力控制2（3）注意事项）注意事项 1、起钻初期一定要控制起钻速度，、起钻初期一定要控制起钻速度，2、起钻时注意及时灌浆、起钻时注意及时灌浆 3、尽可能防止长时间的空井、尽可能防止长时间的空井 4、在含气量比较大的地区或气田要有高度的警惕性，、在含气量比较大的地区或气田要有高度的警惕性，下钻时，可采用分段循环的方法排除侵入井内气下钻时，可采用分段循环的方法排除侵入井内气 体。体。5、发生井漏时要预防井喷、发生井漏时要预防井喷 6、发现井涌后要及时关井，切不可采用循
41、环观察的方、发现井涌后要及时关井，切不可采用循环观察的方 法来确定井内情况。法来确定井内情况。7、在发现井涌时，不要开着井口抢下钻，或者企图把、在发现井涌时，不要开着井口抢下钻，或者企图把 钻头提到套管鞋内，以免造成井喷。钻头提到套管鞋内，以免造成井喷。第六章油气井压力控制2四、地层流体侵入的检测四、地层流体侵入的检测 1、地层流体侵入的征兆、地层流体侵入的征兆 （1）钻速（钻时）加快、憋跳钻、钻进放空）钻速（钻时）加快、憋跳钻、钻进放空 （2）泥浆池液面升高）泥浆池液面升高 （3）钻井液返出量多于泵入量）钻井液返出量多于泵入量 （4）钻井液性能发生变化）钻井液性能发生变化 密度降低密度降低
42、粘度上升或下降粘度上升或下降 气泡、氯根离子、气测羟类含量增加气泡、氯根离子、气测羟类含量增加 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 温度升高温度升高 泥浆电导率增大或减小泥浆电导率增大或减小第六章油气井压力控制2（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 钻遇高压气层时，井底压力突然升高，导致悬重减钻遇高压气层时，井底压力突然升高，导致悬重减小，泵压升高；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）起钻时灌不进泥浆或
43、灌入量小于正常值）起钻时灌不进泥浆或灌入量小于正常值（7）停止循环后，井口仍有泥浆外溢）停止循环后，井口仍有泥浆外溢第六章油气井压力控制22、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）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）钻井液返出流量检测）钻井液返出流量检测 利用泥浆出入口流量计利用泥浆出入口流量计第六章油气井压力控制2（3）声波检测）声波检测 声波在水中的传播速度为声波在水中的传播速度为 1500m/s，在空气中的传播，在空气中的传播 速度为速度为340m/s，在气液两相流中的传播速度可以低，在气液两相流中的传播速度可以低 于每
44、秒几十米。于每秒几十米。（4）利用综合录井仪实施监测）利用综合录井仪实施监测（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 钻遇高压气层时，井底压力突然升高，导致悬重减钻遇高压气层时，井底压力突然升高，导致悬重减 小，泵压升高；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）起钻时灌不进泥浆或灌入量小于正常值）起钻时灌不进泥浆或灌入量小于正常值（7）停止循环后，井口仍有泥浆外溢）停止循环后，井口仍有泥浆外溢第六章油气井压力控制2第三节第三节 油气井压力控制油气井压
45、力控制 关井与压井关井与压井井控装置简介：井控装置简介：第六章油气井压力控制2第六章油气井压力控制2一、关井程序一、关井程序 利用井口防喷器将井口关闭，井口防喷器产生的回压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桨液柱压力之和平衡地层压力，防止地层流体的与环空泥桨液柱压力之和平衡地层压力，防止地层流体的继续侵入。继续侵入。（一）、关井方式及选择（一）、关井方式及选择 1、硬关井、硬关井 发生溢流后，在节流阀关闭的情况下关闭防喷器。发生溢流后，在节流阀关闭的情况下关闭防喷器。优点：优点：关井程序简单，时间短，地层流体侵入量小。关井程序简单，时间短，地层流体侵入量小。缺点：缺点：产生
46、产生“水击水击”，使井口装置、套管和地层所承受的，使井口装置、套管和地层所承受的压力急剧增加，可能超过井口装置的额定压力、套管抗内压力急剧增加，可能超过井口装置的额定压力、套管抗内压强度和地层破裂压力。压强度和地层破裂压力。第六章油气井压力控制22、软关井、软关井 发生溢流后，先打开节流阀，然后关闭防喷器，再关闭发生溢流后，先打开节流阀，然后关闭防喷器，再关闭节流阀。节流阀。优点：优点：可避免可避免“水击水击”现象现象 缺点：缺点：关井程序较复杂，时间长，地层流体侵入量。关井程序较复杂，时间长，地层流体侵入量。3、半软关井、半软关井 发现井涌后，先适当打开节流阀，再关井防喷器，或边发现井涌后，
47、先适当打开节流阀，再关井防喷器，或边开节流阀边关防喷器。开节流阀边关防喷器。特点：特点：适用于井涌速度较高、井口装置承压能力较低、裸眼井适用于井涌速度较高、井口装置承压能力较低、裸眼井段有薄弱地层的情况。段有薄弱地层的情况。关井方式的选择：关井方式的选择：在溢流速度不高或者井口装置承压能在溢流速度不高或者井口装置承压能力较高的情况下，可使用力较高的情况下，可使用“硬关井硬关井”，否则，应选择，否则，应选择“软软关井关井”或或“半软关井半软关井”。推荐使用半软关井。推荐使用半软关井。第六章油气井压力控制2（二）（二）、关井程序（关井步骤）、关井程序（关井步骤）1、钻进时发生井涌、钻进时发生井涌
48、（1）立即停止钻进，发出报警信号，停转盘、）立即停止钻进，发出报警信号，停转盘、上提方钻杆到钻杆接头露出转盘面；上提方钻杆到钻杆接头露出转盘面；（2）停泵；）停泵；（3）适当打开节流阀；）适当打开节流阀；（4）关防喷器）关防喷器先关环形、再关闸板；先关环形、再关闸板；（5）关截流阀，试关井，注意套压不能超过极限套压；）关截流阀，试关井，注意套压不能超过极限套压；（6）及时向对长和技术人员报告；）及时向对长和技术人员报告；（7）认真记录关井的立压、关井套压和泥浆池增量。）认真记录关井的立压、关井套压和泥浆池增量。第六章油气井压力控制22、起下钻杆时发生井涌、起下钻杆时发生井涌 （1）发出警报信号
49、并立即停止起下钻作业；）发出警报信号并立即停止起下钻作业；（2）抢接回压阀（或投钻具止回阀）；）抢接回压阀（或投钻具止回阀）；（3）适当打开节流阀；）适当打开节流阀；（4）关防喷器）关防喷器先关环形、再关闸板；先关环形、再关闸板；（5）关节流阀，试关井，注意套压不能超过极限套压；）关节流阀，试关井，注意套压不能超过极限套压；（6）及时向对长和技术人员报告；）及时向对长和技术人员报告；（7）认真记录关井的立压、关井套压和泥浆池增量。）认真记录关井的立压、关井套压和泥浆池增量。第六章油气井压力控制23、起下钻铤时发生井涌、起下钻铤时发生井涌 （1）发出警报信号，抢接回压阀（或投钻具止回阀）；）发出
50、警报信号，抢接回压阀（或投钻具止回阀）；（2）抢接钻杆；）抢接钻杆；（3）适当打开节流阀；）适当打开节流阀；（4）关防喷器）关防喷器先关环形、再关闸板；先关环形、再关闸板；（5）关节流阀，试关井，注意套压不能超过极限套压；）关节流阀，试关井，注意套压不能超过极限套压；（6）及时向对长和技术人员报告；）及时向对长和技术人员报告；（7）认真记录关井的立压、关井套压和泥浆池增量。）认真记录关井的立压、关井套压和泥浆池增量。第六章油气井压力控制24、空井时发生井涌、空井时发生井涌 （1）发出警报信号；）发出警报信号；（2）适当打开节流阀；）适当打开节流阀；（3）关防喷器）关防喷器先关环形、再关闸板；先
