井控工艺课件-n.ppt

油 气 钻 井 的 井 控 技 术胜利石油管理局钻井培训中心颜颜 廷廷 杰杰专家交流座谈主要内容• 前言 • §1 井控技术概况及井控技术规定 • §2 溢流原因 预兆 检测与发现 • §3 关井程序及压井作业 • §4 井控设备概述 • §5 防喷器及井控管汇 • §6 控制系统及辅助设备前言• 在井喷期间若处理方法和措施不当， 极易引起失控着火、井场爆炸及下陷 等灾难性事故，威胁着钻井作业人员 和设备、油气资源的安全，给国家造 成重大的经济损失和不良的社会影响 坚持平衡控制，既可以减少对油气 层的损害，及时发现、保护和最大程 度地解放油气层，又可以防止井喷失 控，实现安全压井，恢复正常钻井或 完井作业成本与安全性的关系成本与安全性的关系§1 井控技术概况及井控规定一、井控简介1定义：油气井压力控制的简称2概念：油气显示溢流井涌井喷井喷失控 着火下 陷3井控分级1）一级井控技术：合理的钻井液密度 钻井技术措施2）二级井控技术：（静液柱压力）＜地层压力井底压力＝静液柱压力＋井口压力3）三级井控技术：重装井口 恢复控制三级井控三级井控 → → 二级井控二级井控 → → 一级井控一级井控( (正常作业正常作业) )§1 井控技术概况及井控规定• 二、压力的表示方法1。

用表压值表示：MPa2用当量密度单位表示： g/cm3 3用压力梯度单位表示： MPa/m4用压力系数表示：无单位该地层压力与同井深的淡水静 液压力之比 §1 §1 井控技术概况及井控规定井控技术概况及井控规定• •三、井眼与地层系统的压力平衡三、井眼与地层系统的压力平衡包括：静液压力、地层压力、包括：静液压力、地层压力、 井底压力、地层破裂压力等井底压力、地层破裂压力等1 1静液压力静液压力P Pmm：：P Pmm ＝＝ 0.0098ρ 0.0098ρm m H Hmm• •三、三、 2 2地层压力地层压力P PP P 指作用在地层孔隙中流体上的压力指作用在地层孔隙中流体上的压力地层压力可分为地层压力可分为三三类：类： 正常地层压力：正常地层压力：ρ ρP P＝＝1.01.0～～1.07 g/cm1.07 g/cm3 3；； 异异 常常 高高 压：压：ρ ρP P＞＞1.07 g/cm1.07 g/cm3 3；； 异异 常常 低低 压：压：ρ ρP P＜＜1.0 g/cm1.0 g/cm3 3§1 §1 井控技术概况及井控规定井控技术概况及井控规定三、三、3 3。

井底压力井底压力P Pb b指作用在井底上的各种压力总和指作用在井底上的各种压力总和 1 1）静止循环时：）静止循环时： P Pb b＝＝P Pmm＝＝0.0098ρ0.0098ρm m H Hmm2 2）钻进时：）钻进时： P Pb b＝＝P Pmm+ P+ Pbpbp＝＝0.0098ρ0.0098ρm m H Hmm+ + P Pbpbp3 3）起钻时：）起钻时： P Pb b＝＝P Pmm— — P Psbsb— — P Pdpdp4 4）下钻时：）下钻时： P Pb b＝＝P Pmm+ + P Pswsw5 5）划眼时：）划眼时： P Pb b＝＝P Pmm+ + P Pswsw+ + P Pbpbp §1 §1 井控技术概况及井控规定井控技术概况及井控规定§1 井控技术概况及井控规定• 三、4井底压差ΔP指井底压力与地层压力之差ΔP＝Pb—Pp当Pb＞＞Pp时，ΔP＞＞ 0，井底为过平衡 ；当Pb略＞ Pp时，ΔP＞0，井底为近平衡；当Pb＝Pp时，ΔP＝0，井底正好平衡；当Pb＜Pp时，ΔP＜0，井底欠平衡 §1 井控技术概况及井控规定• 三、5。

地层破裂压力ρf 使地层原有的裂缝扩大延伸或 使无裂缝的地层产生裂缝Pb = Pa + Pm = Pa + 0.0098 ρm试 Hf 当P b = PL+ 0.0098 ρm试 Hf = P f时 ，0.0098 ρf Hf = 0.0098 ρm试 Hf + PLρf = ρm试 + PL/0.0098 Hf 新关井套压的确定（套压与在用液密度的关系 ）§1 井控技术概况及井控规定• 四、确定钻井液密度 ρm =ρp +ρe 中石油石化对附加当量钻井液密度值规定如下 ： • 油井：ρe＝(0.05～0.10) g/cm3 （或1.5～3.5MPa ） • 气井：ρe＝(0.07～0.15) g/cm3 （或3.0～5.0MPa）钻井液密度的确定以钻井液密度的确定以最小井底压力工况为依据最小井底压力工况为依据起钻时：起钻时： P Pb b＝＝P Pmm— — P Psbsb— — P Pdpdp ≥ P≥ Pp pP Pm m ＝＝ P Pb b+ + P Psbsb+ + P Pdpdp ＝＝ P Pp p + + P Psbsb+ + P Pdpdp0.0098 ρ0.0098 ρmm H Hmm ＝＝ P Pp p + + P Psbsb+ + P Pdpdpρ ρm m ＝＝( P( Pp p + + P Psbsb+ + P Pdpdp ) ) / / ( (0.0098 0.0098 H Hmm ) )＝＝ P Pp p / / ( (0.0098 0.0098 H Hmm )+( )+( P Psbsb+ + P Pdpdp ) ) / / ( (0.0098 0.0098 H Hmm ) )ρ ρm m = =ρ ρp p + +ρ ρe e一．溢流的原因 1）压力掌握不准确，设计钻井液密度偏低⑴新探区、新区块地层压力不熟悉⑵开发区注水造成地层压力升高 2）井内钻井液高度下降⑴起钻时未及时灌满井口 ⑵井漏3）钻井液密度下降 4）起钻抽吸引起的溢流 §2 §2 溢流原因溢流原因 预兆预兆 检测与发现检测与发现§2 溢流原因 预兆 检测与发现• 二、溢流预兆 检测与发现1。

正常钻进过程中显示⑴ 钻井液池液面升高；⑵ 井口钻井液返速增加；⑶ 停泵后钻井液外溢；⑷ 钻速突快或放空；⑸ 循环泵压下降及泵速增加；⑹ 钻具悬重发生变化；⑺ 钻井液性能发生变化 §2 溢流原因 预兆 检测与发现• 二、溢流预兆 检测与发现2起下钻过程中显示⑴ 起钻时：钻具起出量大于井内钻井 液 灌入量；⑵ 下钻时：钻具下入量小于井内钻井 液返出量§2 溢流原因 预兆 检测与发现3空井时溢流的预兆起完钻时应将井口灌满，并观 察井口有无外溢若有外溢，则说明 发生了溢流§2 溢流原因 预兆 检测与发现• 三、井控工作中“三早”的内容⑴早发现⑵早关井⑶早处理§3 关井程序及压井作业• 一、关井方式：1硬关井 2软关井 3半软关井 • 二、关井程序1正常钻进时 2起下钻杆时3起下钻铤时 4空井时 • 三、压井作业1司钻法 2工程师法3边加重边循环法§3 §3 关井程序及压井作业关井程序及压井作业一、关井方式一、关井方式 ：：§3 关井程序及压井作业• 二、关井程序 • 1正常钻进时⑴发信号； ⑵停钻，上提钻具至合适位置；⑶停泵； ⑷开放喷阀（3#平板阀）；⑸关防喷器（先环型 后闸板）；⑹关节流阀（17#）试关井，再关下游平板阀 （15#）；⑺录取关井立压和套压及池增量。

§3 关井程序及压井作业二、关井程序2起下钻杆时⑴发信号；⑵停止起下作业，抢接钻具内防喷工具⑶开放喷阀（3#平板阀）；⑷关防喷器（先环型 后闸板）；⑸关节流阀（17#）试关井，再关下游平板 阀 （15#）；⑹接方钻杆；⑺求出关井立压和套压及池增量 二、关井程序二、关井程序3 3起下钻铤时起下钻铤时 ⑴⑴发信号；发信号；⑵⑵停止起下铤作业，抢接一根（柱）钻杆；停止起下铤作业，抢接一根（柱）钻杆；⑶⑶抢接钻具内防喷工具（或直接抢接带旋塞抢接钻具内防喷工具（或直接抢接带旋塞 阀的方钻杆）；阀的方钻杆）；⑷⑷开放喷阀（开放喷阀（3 3# #平板阀）；平板阀）； ⑸⑸关防喷器（先环型关防喷器（先环型 后闸板）；后闸板）；⑹⑹关节流阀（关节流阀（1717# #）试关井，再关下游平板）试关井，再关下游平板阀（阀（1515# #）；）；⑺⑺接方钻杆，求关井立压和套压及池增量接方钻杆，求关井立压和套压及池增量 §3 §3 关井程序及压井作业关井程序及压井作业二、关井程序二、关井程序4 4空井时⑴⑴发信号；发信号；⑵⑵停止作业若溢流大，则：开停止作业若溢流大，则：开3 3# #；关全封闸板；关全封闸板 防喷器；关节流阀（防喷器；关节流阀（1717# #）试关井，再关下游）试关井，再关下游平板阀（平板阀（1515# #）；录取关井立压和套压及池增）；录取关井立压和套压及池增量。

若溢流不大，则：抢接一根（柱）钻杆；量若溢流不大，则：抢接一根（柱）钻杆；⑶⑶抢接钻具内防喷工具；抢接钻具内防喷工具； ⑷⑷开放喷阀；开放喷阀；⑸⑸关防喷器（先环型关防喷器（先环型 后闸板）；后闸板）；⑹⑹关节流阀（关节流阀（1717# #）试关井，再关下游平板阀；）试关井，再关下游平板阀；⑺⑺接方钻杆，求出关井套压及池增量接方钻杆，求出关井套压及池增量 §3 §3 关井程序及压井作业关井程序及压井作业• •三、压井作业三、压井作业1 1司钻法 2 2工程师法工程师法3 3边加重边循环法边加重边循环法§3 §3 关井程序及压井作业关井程序及压井作业§3 §3 关井程序及压井作业关井程序及压井作业三、司钻法1定义：又称两步控制法或二次循环 法在发生溢流关井后，先用原密度钻井液 循环排出溢流，再用加重钻井液压井的方法 ，是用两个循环周完成该方法往往在边远 井及加重剂供应不及时的情况下采用此方 法较为简便、加重时间充足，现场容易掌握 和操作，从关井到恢复循环的时间短 §3 关井程序及压井作业• 2。

压井原理： 以“U”型管原理为依据在排溢流和压井循 环过程中，利用地面节流管汇产生的井口回 压 和井内流体柱压力所产生的井底压力来平衡 地 层压力并始终保持井底压力略大于地层压 力 不变以不变的压井排量向井内打入压井液 ， 随着压井液液柱压力的增加，节流压力逐渐 减 小，待压井液到达井口时，井眼与地层之间 就 重建了平衡§3 §3 关井程序及压井作业关井程序及压井作业三、3停泵时井眼与地层之间的压力平衡关系Pd ＋ Pmd ＝ Pp ＝ Pa ＋ Pma 4压井循环时的压力平衡关系Pd ＋ Pc － Pld ＋ Pmd ＝ Pp ＋ Pla ＝ Pa ＋ Pla ＋ Pma Pc — 低排量（即开井状态）循环总立压，MPa；Pld — 钻柱内和钻头水眼循环压耗，MPa；Pmd— 钻柱内未气侵钻井液井静液压力，MPa；Pla — 环空循环压耗，MPa Pd ＋ Pc － Pld ＋ Pmd ≈ Pp ＝ Pa ＋ Pm 因为用原浆循环，且排量始终不变，所以，Pmd 和Pld就保持不变那么，在压井循环时为了始 终要保持井底压力不变，且略大于地层压力， 就可以通过控制相应的循环立管总压力Pd ＋ Pc ，即PT 来实现。

而循环立管总压力又是通过调 节节流阀的开启程度来控制可见压井循环时 的立管总压力仍可作为判断井底压力的压力计 使用PT ＝ Pd ＋ Pc 四、关井立管压力的测定1）当钻柱中未装或装有压力传递孔的钻 具 止回阀时，可直接。