1、本章重点：本章重点：（1 1）井眼与地层间的压力平衡关系；）井眼与地层间的压力平衡关系；（2 2）欠平衡压力钻井的使用范围及常用设备；）欠平衡压力钻井的使用范围及常用设备；（3 3）地层流体的侵入的征兆及检测方法；）地层流体的侵入的征兆及检测方法；（4 4）气侵的特点及）气侵的特点及H2SH2S气体的防护措施；气体的防护措施；（5 5）不同情况下的关井程序；）不同情况下的关井程序；（6 6）压井方法及压井计算。）压井方法及压井计算。难点：难点：（1 1）气侵时圈闭压力的释放方法；）气侵时圈闭压力的释放方法；（2 2）压井计算及特殊情况下的压井方法。）压井计算及特殊情况下的压井方法。第六章第六章
2、 油气井压力控制油气井压力控制概概 述述 n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。n井控的技术内容：井控的技术内容：地层压力的预测和监测；地层压力的预测和监测；钻井液密度的控制；钻井液密度的控制；合理井身结构的设计；合理井身结构的设计；防喷器装置的配套；防喷器装置的配套；溢流后的正确处理。溢流后的正确处理。n井控的基本要求：井控的基本要求：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；防止井漏、井塌或缩径等复杂情况；防止井漏、井塌或缩径等复杂情况；有效地保护油气层。有效地保护油气层。n井控的分类井控的分类 一级井控：利用钻井
3、液密度，建立井内压力平衡。一级井控：利用钻井液密度，建立井内压力平衡。二级井控：发生溢流后，利用井口防喷器憋回压后压井，恢二级井控：发生溢流后，利用井口防喷器憋回压后压井，恢复井内压力平衡。复井内压力平衡。三级井控：井喷后的处理与压力控制。三级井控：井喷后的处理与压力控制。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Dpff009810=.一、井眼内的各种压力一、井眼内的各种压力1.1.地层孔隙压力地层孔隙压力 DPpp 31081.9 2.2.地层破裂压力地层破裂压力3.3.钻井液静液柱压力钻井液静液柱压力Dpdh 31081.9 4.4.环空循环压降环空循环压降()cppvm
4、aKKQp+575030=812080.5.5.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：33/08.0036.01081.9cmgsDsPbbbs ，33/1.0024.01081.9cmgsDsPgggs ，6.6.环空内岩屑重力在井底引起的附加压力环空内岩屑重力在井底引起的附加压力 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 pb b=p ph h+p pa a +p pr r 起钻时：起钻时：p pb b=p ph h+p pr r-p psbsb 下钻时：下钻时：p pb b=p ph h+p pr r+p psgsg 最大井底压力：最大井底
5、压力：p pb bmax max=p ph h+p pa a+p+psgsg+p pr r 最小井底压力：最小井底压力：p pb bminmin=p ph h+p pr r-p psbsbDPrr 31081.9二、安全钻井的压力平衡条件：二、安全钻井的压力平衡条件：P PP P P Pb b P Pf f p pb b p pp p ，地层流体侵入井眼；地层流体侵入井眼；p pb b=p=pp p ，平衡压力钻井；平衡压力钻井；p pb b p pf f ，压裂地层，发生井漏；压裂地层，发生井漏；p pp p p pb b p pf f 过平衡压力钻井；过平衡压力钻井；p pb b p pp
6、 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，欠平衡压力钻井三、平衡压力钻井三、平衡压力钻井 1.概念概念 在有效地控制地层压力和维持井壁稳定的前提下，尽可能在有效地控制地层压力和维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平衡或略大于地层压降低钻井液密度，使钻井液液柱压力刚好平衡或略大于地层压力，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。衡压力钻井。2.2.井眼井眼地层系统压力基本关系地层系统压力基本关系33150070=0553=100050=5351=+=+=-+=cm
7、gMPaPcmgMPaPPPPPPPPPpdPhpsbrhb/./.min，气气井井：，油油井井：p 安全附加压力；安全附加压力；安全附加密度；安全附加密度；3.3.平衡压力钻井的优点平衡压力钻井的优点提高钻速提高钻速保护油气层保护油气层能实现安全钻井能实现安全钻井4.4.平衡压力钻井的技术关键平衡压力钻井的技术关键精确掌握地层压力精确掌握地层压力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四、四、欠平衡压力钻井欠平衡压力钻井 1.概念概念 在井底有效压力低于地层压力的条件下进行钻井作业。在井在井底有效压力低于地层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，
8、利用专门的井控装置对下，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井的流体进行控制和处理。这样可及时发现和有效保护循环出井的流体进行控制和处理。这样可及时发现和有效保护油气层，同时可显著提高钻进速度。油气层，同时可显著提高钻进速度。2.2.技术关键技术关键 (1)(1)地层孔隙压力和坍塌压力的准确预测地层孔隙压力和坍塌压力的准确预测 (2)(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)(3)井口压力的控制及循环出井的流体的处理井口压力的控制及循环出井的流体的处理 (4)(4)起下钻过程的欠平衡起下钻过程的欠平衡 (5)(5)井底有效压力的计算与监测
9、井底有效压力的计算与监测 (6)(6)井壁稳定井壁稳定 (7)(7)完井完井 3.3.欠平衡适用的底层范围欠平衡适用的底层范围 ：低压低渗透油气藏低压低渗透油气藏严重水敏性底层的钻进严重水敏性底层的钻进漏失性底层，如裂缝性地层漏失性底层，如裂缝性地层4.4.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：基本工序：用大功率压风机将压缩空气经钻柱打入井内，从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岩返至井口。井口配置钻头喷嘴喷出。高速气流冲洗井底并携岩返至井口。井口配置旋转控制头（旋转防
10、喷器），用以封闭环形空间，携带岩屑的旋转控制头（旋转防喷器），用以封闭环形空间，携带岩屑的气流从旋转制头下面的放管线排出。气流从旋转制头下面的放管线排出。(2)(2)雾化钻井雾化钻井主要特点：主要特点：在空气中渗入水或轻质钻井液，自钻头喷嘴喷出在空气中渗入水或轻质钻井液，自钻头喷嘴喷出后形成雾状流体，冲洗井底和携带岩屑；后形成雾状流体，冲洗井底和携带岩屑；主要优点：主要优点：不易着火和爆炸；有少量底层水进入井眼也能有不易着火和爆炸；有少量底层水进入井眼也能有效携带岩屑。效携带岩屑。(3)(3)泡沫钻井泡沫钻井主要特点：主要特点：采用稳定泡沫作为循坏介质进行钻井。稳定泡沫采用稳定泡沫作为循坏介质
11、进行钻井。稳定泡沫由气体（氮气或由气体（氮气或CO2CO2）、液体和表面活性剂配制。）、液体和表面活性剂配制。主要优点：主要优点：密度低，年度和切力高，携岩能力强。密度低，年度和切力高，携岩能力强。(4)(4)充气钻井充气钻井主要特点：主要特点：在钻井液中掺入气体，从而降低钻井液密度。充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气钻井液密度可控制在0.45-1.200.45-1.20克克/立方厘米范围内；立方厘米范围内；主要优点：主要优点：密度可调范围大；能消除空气钻井可能引起的井密度可调范围大；能消除空气钻井可能引起的井下爆炸；较一次性的泡沫钻井经济；可用于易出水底层。下
12、爆炸；较一次性的泡沫钻井经济；可用于易出水底层。(5)(5)边喷边钻边喷边钻主要特点：主要特点：采用低密度钻井液，控制井底有效压力低于底层采用低密度钻井液，控制井底有效压力低于底层孔隙压力。孔隙压力。主要优点：主要优点：适用于底层压力较高的油气藏。适用于底层压力较高的油气藏。一、溢流的概念一、溢流的概念 1.1.油、气、水侵油、气、水侵 油、气、水侵入钻井液，使其性能变坏的过程。油、气、水侵入钻井液，使其性能变坏的过程。2.2.溢流溢流 当井底压力小于地层压力时，地层流体侵入井内，使井口返当井底压力小于地层压力时，地层流体侵入井内，使井口返出的钻井液量大于泵入量，停泵后钻井液从井口自动外溢的现
13、象出的钻井液量大于泵入量，停泵后钻井液从井口自动外溢的现象3.3.井涌井涌 溢流的进一步发展，在循环或者停泵后，钻井液涌出井口的溢流的进一步发展，在循环或者停泵后，钻井液涌出井口的现象。现象。4.4.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。第二节第二节 溢流溢流的侵入及其检测的侵入及其检测 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
14、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、起钻速度过快，引起抽吸压力过大，地层流体侵入井、起钻速度过快，引起抽吸压力过大，地层流体侵入井内；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（或起完钻）的井涌或井喷发生在起钻（或起完钻）过程中。过程中。三、气侵的特点三、气侵的特点1 1、气侵的途径与方式、气侵的途径与方式 (1)(1)岩岩石孔隙中的气体随钻碎的岩屑进入井内钻井液；石孔隙中的气体随钻碎的岩屑进入井内钻井液；(2)(2)气层中的气体由于浓度差
15、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；(3)(3)当井底压力小于地层压力时，气层中的气体大量流入或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。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)一般情况下，气体侵入钻井液后呈分散状态，井底泥浆一般情况下，气体侵入钻井液后
16、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。效避免井喷。（3 3）当井底气体形成气柱时，）当井底气体形成气柱时，随着气柱的上升（滑脱上升或随着气柱的上升（滑脱上升或循环上升），在井口未关闭的循环上升），在井口未关闭的情况下，环境压力降低，体积情况下，环境压力降低，体积膨胀变大，替代的钻井液量越膨胀变大，替代的钻井液量越来越多，使井底压力大大降来越多，使井底压力大大降低，更多的气体将以更快的速低，更多的气体将以更快的速度侵入井内，最终导致井喷。度侵入井内，最终导致井喷。(4)(4)在井口关闭的情况下，
17、气体在滑脱上升的过程中保持体积在井口关闭的情况下，气体在滑脱上升的过程中保持体积不变，因此其压力亦保持不变，此情况下，井口和井底的压力都不变，因此其压力亦保持不变，此情况下，井口和井底的压力都会逐渐增加。当气体到达井口时，井口承受的压力为地层压力，会逐渐增加。当气体到达井口时，井口承受的压力为地层压力，井底的压力为井底的压力为2 2倍于地层压力。此情况下可能压漏地层，发生井倍于地层压力。此情况下可能压漏地层，发生井下井喷。下井喷。因此，在井内的气体上升过程中，应逐渐有控制地进行放压，因此，在井内的气体上升过程中，应逐渐有控制地进行放压，使套压小于允许套压。使套压小于允许套压。H H2 2S S
18、属剧毒气体，对人体有很强的损害和设备有较强的腐蚀属剧毒气体，对人体有很强的损害和设备有较强的腐蚀性。在含性。在含H H2 2S S地层进行施工作业时，为了确保人身和设备安全，地层进行施工作业时，为了确保人身和设备安全，井控要求具有一定的特殊性。井控要求具有一定的特殊性。3 3、H H2 2S S 气体的危害气体的危害(1)H(1)H2 2S S的物理化学性质的物理化学性质 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。低浓度的硫化氢气低浓度的硫化氢气体有臭蛋味。其相对密度为体有臭蛋味。其相对密度为1.1761.176。硫化氢燃点。硫化氢燃点250250，燃烧时，燃烧时呈
19、蓝色火焰，产生有毒的二氧化硫。硫化氢与空气混合，浓度呈蓝色火焰，产生有毒的二氧化硫。硫化氢与空气混合，浓度达达4.3%4.3%46%46%时就形成一种爆炸混合物。时就形成一种爆炸混合物。硫化氢的毒性较一氧化碳大五至六倍，几乎与氰化物同样剧硫化氢的毒性较一氧化碳大五至六倍，几乎与氰化物同样剧毒。是一种致命的气体。毒。是一种致命的气体。正常条件下，正常条件下，H H2 2S S对人的安全临界浓度是对人的安全临界浓度是1 14 4PPmPPm（国外标准（国外标准10PPm10PPm）。）。H2S浓度浓度ppm 危危 害害 程程 度度 0.134.6 可嗅到臭鸡蛋味，一般对人体不产生危害可嗅到臭鸡蛋味
20、，一般对人体不产生危害 4.610 刚接触有刺热感，但会迅速消失刚接触有刺热感，但会迅速消失 1020 为安全临界浓度值，在此浓度露天下人可以连续待为安全临界浓度值，在此浓度露天下人可以连续待8个小个小时，否则要戴防毒面具。国内标准时，否则要戴防毒面具。国内标准20，国外，国外10 50 允许人直接接触允许人直接接触10分钟分钟 100 接触接触310分钟，就会感到咽喉发痒、咳嗽、接着损伤嗅觉神经分钟，就会感到咽喉发痒、咳嗽、接着损伤嗅觉神经、眼睛，有轻微头痛，恶心，脉搏加快。四小时以上可能死亡。、眼睛，有轻微头痛，恶心，脉搏加快。四小时以上可能死亡。200 立即破坏嗅觉系统、眼睛、咽喉有灼热
21、感、时间长了，眼立即破坏嗅觉系统、眼睛、咽喉有灼热感、时间长了，眼、喉将被灼伤，若不立即离开，将导致死亡。、喉将被灼伤，若不立即离开，将导致死亡。500 失去理智和平衡知觉，呼吸困难，失去理智和平衡知觉，呼吸困难，215分钟内出现呼吸分钟内出现呼吸停止，如果抢救不及时，将导致死亡。停止，如果抢救不及时，将导致死亡。700 很快失去知觉，停止呼吸。若不立即抢救，马上死亡。很快失去知觉，停止呼吸。若不立即抢救，马上死亡。1000 立即失去知觉，造成死亡或造成永久性脑损伤，智力残损立即失去知觉，造成死亡或造成永久性脑损伤，智力残损植物人。植物人。2000 吸上一口，立即死亡，无法抢救。吸上一口，立即
22、死亡，无法抢救。人在不同人在不同H H2 2S S浓度下受到危害的程度对照表浓度下受到危害的程度对照表 (2)(2)H H2 2S S气体气体的分布的分布 就地下而言，就地下而言，H H2 2S S气体多存在于气体多存在于碳酸盐岩碳酸盐岩中，特别是与碳酸中，特别是与碳酸岩伴生的硫酸岩沉积环境中大量、普遍的存在着岩伴生的硫酸岩沉积环境中大量、普遍的存在着H2SH2S气体。气体。世界上含世界上含H H2 2S S气体最高的地区是美国的南德克萨斯气田气体最高的地区是美国的南德克萨斯气田,H,H2 2S S含含量高达量高达98%98%。沙特阿拉伯的油气田大多含有高浓度的硫化氢（沙特阿拉伯的油气田大多含
23、有高浓度的硫化氢（1010200ppm200ppm）。）。我国油田我国油田H H2 2S S气体含量分布如下：气体含量分布如下：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碳酸岩气藏H H2 2S S含量跨度在含量跨度在1090%1090%。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H H2 2S S含量含量9.69.610%10%。新疆塔里木的轮古油田新疆塔里木的轮古油田H H2 2S S含量含量300300400ppm400ppm。以上地区皆属于。以上地区皆属于中、高含中、高含H H2 2S S气体地区
24、。气体地区。克拉玛依油田在南缘的卡克拉玛依油田在南缘的卡1010井、西井、西4 4井、东湾井、东湾1 1井、安井、安4 4井等都井等都出现过出现过H H2 2S S气体。在红山嘴、八区、稠油区等区块的油田开发过气体。在红山嘴、八区、稠油区等区块的油田开发过程中也出现过程中也出现过H H2 2S S气体。气体。4 4、注意事项：、注意事项：(1)(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)(2)起钻时注意及时灌浆；起钻时注意及时灌浆；(3)(3)尽可能防止长时间空井；尽可能防止长时间空井；(4)(4)在含气量比较大的地区或气田要有高度的警惕性，下钻时，在含气量比较大的地区
25、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的气体。可采用分段循环的方法排除侵入井内的气体。(5)(5)发生井漏时要预防井喷；发生井漏时要预防井喷；(6)(6)发现井涌后应及时关井，切不可采用循环观察的方法来确定发现井涌后应及时关井，切不可采用循环观察的方法来确定 井内的情况。井内的情况。(7)(7)在发生井涌时，不要开着井口抢下钻，或者企图把钻头提到在发生井涌时，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。套管鞋内。以免造成井喷。四、地层流体侵入的检测四、地层流体侵入的检测 1 1、地层流体侵入的征兆、地层流体侵入的征兆 （1 1）钻速（钻时）加快、蹩
26、跳钻、钻进放空；）钻速（钻时）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；密度降低；密度降低；粘度上升或下降；粘度上升或下降；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；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。（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，导致悬重减钻遇高压层
27、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，浮力减小，悬重增大，泵压减小。降低，浮力减小，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）停止循环后，井口仍有泥浆外溢。）停止循环后，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 利用泥浆出入口流量计。利用泥浆出入口流量计
28、。超声波池体积传感器超声波池体积传感器 流量传感器 挡板型出口流量传感器挡板型出口流量传感器 超声波流量计超声波流量计 (3(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/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。（4 4）利用综合录井仪实时监测）利用综合录井仪实时监测 （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，泵钻遇高压层时，井底压力突然升高，导
29、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）停止循环后，井口仍有泥浆外溢。）停止循环后，井口仍有泥浆外溢。第三节第三节 溢流的控制溢流的控制-关井与压井关井与压井 控制溢流主要包括两个步骤：控制溢流主要包括两个步骤：阻止地层流体继续侵入井内阻止地层流体继续侵入井内关井；关井；用具有合适密度的钻井液将受污染的钻井液循环出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
30、立地层与井眼系统的压力平衡井眼，重新建立地层与井眼系统的压力平衡压井压井一、井控装置简介一、井控装置简介井口防喷器组合二、关井二、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(一一)关井方式及选择关井方式及选择1.1.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，地层流体侵入量少。关井程序简单，时间短，地层流体侵入量少。缺点：缺点：产生产
31、生“水击水击”，使井口装置、套管和地层所承受的压，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、套管抗内压强度和力急剧增加，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。地层破裂压力。适用于井涌速度不高，井口装置承载能力高的情况。适用于井涌速度不高，井口装置承载能力高的情况。2.2.软关井软关井 发生溢流后，先打开节流阀，然后关闭防喷器，再关闭节流阀发生溢流后，先打开节流阀，然后关闭防喷器，再关闭节流阀 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，地层流体侵入量较大关井程序较复杂，时间长，地层流体侵入量较大。适用于井
32、涌速度高，井口装置承压能力较低，裸眼井段有薄弱适用于井涌速度高，井口装置承压能力较低，裸眼井段有薄弱地层情况地层情况。3.3.半软关井半软关井 发现井涌后，先适当打开节流阀，再关防喷器。或边开节发现井涌后，先适当打开节流阀，再关防喷器。或边开节流阀边关防喷器。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。眼井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成压能力在溢流速度不高或者井口装置成压能力较高的情况下，可使用较高的情况下，可使用“硬关井硬关井”，否则，应选择，否则
33、，应选择“软关井软关井”或或“半软关井半软关井”。推荐采用推荐采用“半软关井半软关井”。(二二)关井程序关井程序 (关井步骤）关井步骤）1.1.钻进时发生井涌钻进时发生井涌 （1 1）立即停止钻进，发出报警信号，停转盘、上提方钻杆到）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；钻杆接头露出转盘面；（2 2）停泵；）停泵；（3 3）适当打开节流阀；）适当打开节流阀；（4 4）关防喷器）关防喷器 先关环型、再关闸板；先关环型、再关闸板；（5 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 6）及时向队长和技术人员报告；）及
34、时向队长和技术人员报告；（7 7）认真记录关井立压、关井套压和泥浆池增量。）认真记录关井立压、关井套压和泥浆池增量。2.2.起下钻杆时发生井涌起下钻杆时发生井涌 （1 1）发出报警信号并立即停止起下钻作业；）发出报警信号并立即停止起下钻作业；（2 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 3）适当打开节流阀；）适当打开节流阀；（4 4）关防喷器）关防喷器 先关环型、再关闸板；先关环型、再关闸板；（5 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 6）及时向队长和技术人员报告；）及时向队长和技术人员报告；（7 7
35、）认真记录关井立压、关井套压和泥浆池增量。）认真记录关井立压、关井套压和泥浆池增量。3.3.起下钻铤时发生井涌起下钻铤时发生井涌 （1 1）发出报警信号，抢接回压阀（或投钻具止回阀）；，）发出报警信号，抢接回压阀（或投钻具止回阀）；，（2 2）抢接钻杆；）抢接钻杆；（3 3）适当打开节流阀；）适当打开节流阀；（4 4）关防喷器）关防喷器 先关环型、再关闸板；先关环型、再关闸板；（5 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 6）及时向队长和技术人员报告；）及时向队长和技术人员报告；（7 7）认真记录关井立压、关井套压和泥浆池增量。）认真
36、记录关井立压、关井套压和泥浆池增量。4.4.空井时发生井涌空井时发生井涌 （1 1）发出报警信号；）发出报警信号；（2 2）适当打开节流阀；）适当打开节流阀；（3 3）关防喷器）关防喷器 先关环型、再关闸板；先关环型、再关闸板；（4 4）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；（5 5）打开环型防喷器；）打开环型防喷器；（6 6）及时向队长和技术人员报告；及时向队长和技术人员报告；（7 7）认真记录关井立压、关井套压和泥浆池增量。认真记录关井立压、关井套压和泥浆池增量。n 关井中应注意的几个问题关井中应注意的几个问题 1 1、关防喷器时要先关环
37、型防喷器，再关闸板防喷器；、关防喷器时要先关环型防喷器，再关闸板防喷器；2 2、关节流阀时，速度不要太快，注意套压不要超过允许值；、关节流阀时，速度不要太快，注意套压不要超过允许值；3 3、关闸板防喷器时，应使钻具处于悬吊状态，不能坐在转盘、关闸板防喷器时，应使钻具处于悬吊状态，不能坐在转盘上，以防止钻具不居中而封不住；上，以防止钻具不居中而封不住；4 4、如确实需要向井内下入钻具，不能在泥浆外溢的情况下敞、如确实需要向井内下入钻具，不能在泥浆外溢的情况下敞着井口抢下钻，而应采用上下两个闸板防喷器强行下钻；着井口抢下钻，而应采用上下两个闸板防喷器强行下钻；5 5、当关井套压大于允许关井套压时，
38、则不能把节流阀全关、当关井套压大于允许关井套压时，则不能把节流阀全关死，应在保持尽可能高的套压下进行节流循环。死，应在保持尽可能高的套压下进行节流循环。(三）地层渗透率大小的判断三）地层渗透率大小的判断 精确判断地层渗透率的大小较为困难，但可根据现场经验进精确判断地层渗透率的大小较为困难，但可根据现场经验进行粗略判断。行粗略判断。关井后十几分钟，立压、套压恢复曲线出现平稳段，可认为关井后十几分钟，立压、套压恢复曲线出现平稳段，可认为是高渗地层；是高渗地层；关井后关井后4040分钟以内，立压、套压恢复曲线出现平稳段，可认分钟以内，立压、套压恢复曲线出现平稳段，可认为是中渗地层；为是中渗地层；关井
39、后关井后8080分钟后，立压、套压恢复曲线尚未出现平稳段，可分钟后，立压、套压恢复曲线尚未出现平稳段，可认为是低渗地层；认为是低渗地层；一般情况下，高压高渗地层，井控难度最大，危险性高；一般情况下，高压高渗地层，井控难度最大，危险性高；高压中渗和中压高渗地层，井控有一定的难度和危险性；高压中渗和中压高渗地层，井控有一定的难度和危险性；中低压、中低渗地层，井控相对较容易。中低压、中低渗地层，井控相对较容易。气侵关井后的立压与套压随时间的变化曲线气侵关井后的立压与套压随时间的变化曲线(四四)“圈闭压力圈闭压力”的释放的释放 油水侵时：油水侵时：在关井后，立压和套压达到一定值后趋于稳定。在关井后，立
40、压和套压达到一定值后趋于稳定。气气 侵侵 时：时：在关井后，气体在滑脱上升过程中，侵入的气体在关井后，气体在滑脱上升过程中，侵入的气体不能自由膨胀，会带压上升。因此，即便是立压或套压与钻井不能自由膨胀，会带压上升。因此，即便是立压或套压与钻井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，立压和套压还可能随时间不断升高。有可能压漏地层或超过设备的承压能力可能随时间不断升高。有可能压漏地层或超过设备的承压能力 这种在立压或套压记录上超过平衡地层压力值以后，压力这种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，称为继续升高的增量，称为
41、圈闭压力圈闭压力 。为了防止套压超过极限套压，较为准确的确定地层压力，为了防止套压超过极限套压，较为准确的确定地层压力，对圈闭压力可进行释放。对圈闭压力可进行释放。n释放方法：释放方法：适当开启节流阀，释放适当开启节流阀，释放40 40 8080升钻井液后，关闭节流阀并升钻井液后，关闭节流阀并观察立管压力变化。观察立管压力变化。若立管压力无变化或略有增高，表明无圈闭压力。此时记录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。的立管压力即是关井立管压力。若立管压力下降，则继续释放钻井液，直到立管压力不再下若立管压力下降，则继续释放钻井液，直到立管压力不再下降。此
42、时圈闭压力已释放掉，所读取的立管压力就是真实的降。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。关井立管压力。在放压过程中，立压的变化滞后与节流阀的动作，因此，释在放压过程中，立压的变化滞后与节流阀的动作，因此，释放泥浆后应等待一定时间。（如放泥浆后应等待一定时间。（如3000m3000m的井，压力传递路程的井，压力传递路程为为6000m6000m，大约需要，大约需要20-3020-30秒时间。秒时间。上述方法在实际操作过程中比较复杂，应根据具体情况具上述方法在实际操作过程中比较复杂，应根据具体情况具体分析。体分析。1.1.关井时的压力平衡关系（静态关系）关井时的压力平衡关系（
43、静态关系）三、三、压井钻井液密度计算压井钻井液密度计算“U”U”形管原理形管原理haaphispPPPPP+=+式中：式中：spPhiPpPaPhaP 钻柱内井液柱压力钻柱内井液柱压力 地层压力地层压力 关井套压关井套压 环空内静液柱压力环空内静液柱压力 关井立管压力，关井立管压力，Pa Pst 2.2.地层孔隙压力的计算方法地层孔隙压力的计算方法注意：注意：不能用不能用PaPa来计算地层压力，因为环空中钻井液已经受地层流来计算地层压力，因为环空中钻井液已经受地层流体污染，其污染后的密度难以确定体污染，其污染后的密度难以确定根据根据U U型管的原理，可以理解关井套压比关井立压要高型管的原理，可
44、以理解关井套压比关井立压要高DPPPPdsphispp00981.0DDPPPPddspph1100981.000981.03.3.压井所需钻井液密度的确定压井所需钻井液密度的确定 建立新的平衡后，井眼内应满足以下条件：建立新的平衡后，井眼内应满足以下条件：dsppdDPDPP00981.000981.01安全附加值安全附加值 和和 P P的行业标准的行业标准:油井：油井：=1.5-3.5MPa=1.5-3.5MPa，P P=0.005-0.1g/cm3;=0.005-0.1g/cm3;气井：气井：=3.0-5.0MPa=3.0-5.0MPa，P P=0.07-0.15g/cm3.=0.07-
45、0.15g/cm3.循环循环阻力阻力lahaalapldhiTPPPPPPPP+=+=-+式中：式中：TP 循环时的立管压力；循环时的立管压力；laldspLhipTPPPPPPP ldP laP LP 总循环压耗；总循环压耗；钻柱内循环压耗；钻柱内循环压耗；环空内循环压耗；环空内循环压耗；aP 循环时的套压；循环时的套压；4.4.循环时的压力平衡关系（动态关系）循环时的压力平衡关系（动态关系）四、关井立管压力的确定四、关井立管压力的确定 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，对于具有良好渗透性的地层，关井关井10 10 1515分钟后地层和井眼
46、之间分钟后地层和井眼之间可以建立起平衡；对于致密性地层建可以建立起平衡；对于致密性地层建立起平衡所需的时间较长。立起平衡所需的时间较长。关井等待立管压力趋于稳定后关井等待立管压力趋于稳定后 （或圈闭压力释放后），即可（或圈闭压力释放后），即可分别从分别从“立压表立压表”和和“套压表套压表”上分上分别读取关井立管压立值别读取关井立管压立值P Ps sp p 和关井套和关井套压值压值P Pa a。关井时立压、套压的变化规律关井时立压、套压的变化规律关井时间关井时间压压力力套套 压压立立 压压1015 min2 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时关井立管压力的确定 非循
47、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。(1)(1)不循环法：不循环法：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；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，并记录下此时时停泵，并记录下此时立压立压p ps st t；计算关井立压：计算关井立压：p ps st t =p ps st t-（p pa a -p-pa a）此方法适用于不知道泵速及相应循环压耗的情况。此方法适用于不知道泵速及相应循环压耗的情况。(2)(2)循环法：循环法：关
48、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pa；启动泵，以压井泵速泵入钻井液，同时调节节流阀启动泵，以压井泵速泵入钻井液，同时调节节流阀保持套保持套压不变压不变，记录此时立管压力，记录此时立管压力pst；停泵，关闭节流阀；停泵，关闭节流阀；计算关井立管压力：计算关井立管压力：pst=pst-pci 此方法适用于已知压井泵速和相应循环压耗此方法适用于已知压井泵速和相应循环压耗pci的情况的情况。3 3、关井套压允许值：、关井套压允许值：(1)(1)井口装置的额定工作压力；井口装置的额定工作压力；(2)(2)套管抗内压强度的套管抗内压强度的80%80%；(3)(3)套压与环
49、空内的液柱压力之和不能超过地层的最小破裂套压与环空内的液柱压力之和不能超过地层的最小破裂压力。压力。四、四、压井理论与方法压井理论与方法(一一)压井的概念与原则压井的概念与原则1.1.压井目的：压井目的：恢复井眼与地层之间的压力平衡，使井内泥浆液柱压力不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低于 地层孔隙压力。地层孔隙压力。2.2.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，采用合适的泵速和泵压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。注入井内，替换出井内被污染的泥浆。1 1、在整个压井过程中，通过调节节流
50、阀的开启度、在整个压井过程中，通过调节节流阀的开启度始终始终保持井底压力稍大于地层压力。保持井底压力稍大于地层压力。-井底常压法井底常压法。2 2、压井过程中套压不能超过以下压力：、压井过程中套压不能超过以下压力：(1)(1)井口装置的额定工作压力；井口装置的额定工作压力；(2)(2)套管抗内压强度的套管抗内压强度的80%80%；(3)(3)套压与环空内的液柱压力之和不能超过地层的最套压与环空内的液柱压力之和不能超过地层的最小破裂压力。小破裂压力。n 压井过程中应遵循的基本原则：压井过程中应遵循的基本原则：（二）压井基本数据计算（二）压井基本数据计算 1 1、压井钻井液密度、压井钻井液密度 2
