侧钻井井控技术电子教案.ppt

单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式* *1 1内容侧钻施工井井控的一般方法l井控计算l井涌的预防l溢流检测l关井措施l压井措施l薄弱的套管开窗接头欠平衡条件下微环空侧钻施工井施工l在侧钻施工井中，适合于单井筒的常规井控方法不再完全适用，必须应用特殊的预防手段和措施l侧钻施工井井控的一般方法l井控计算l 在设计中，井涌容限是确定套管下入深度的重要因素，并且在施工作业中，它也是必须监测的重要参数l 应用一定的方法，可计算允许的最大地层流体侵入量，在此范围内，可进行关井作业，并循环出被污染的施工液，而在裸眼中的地层薄弱点不会破裂漏失井控计算井控计算l为了分析方便，结合双侧钻施工井筒水平井，计算井控作业中的井涌余量，主要包括以下步骤：l1确定最大环空表面压力l由式1计算动态井（井内有钻柱）的最大允许环空表面压力Pamax1lPamax1=Pf1-0.0098m1H1-wp-Ps (1)l l 式中： Pamax1动态井地面最大允许环空压力，MPa；Pf1动态井筒破裂漏失压力，MPa；m1动态井施工液的初始密度，gcm3；H1-wp动态井棵眼井中薄弱层段垂深，m；Ps地面安全压力，MPa。

井控计算井控计算l对于静态井（井眼内无钻柱），应考虑动态井和静态井中施工液密度的差别，由式2计算出静态井中的最大环空表面压力Pamax2lPamax2=Pf2-0.0098m1HJP+m2H2-wp式中 ：Pamax2静态井地面最大允许环空压力，MPa；m2静态井泥浆的初始密度，gcm3；Pf2静态井破裂漏失压力，MPa；HJP侧钻施工井筒交会点处垂直深度，m；H2-wp静态井裸眼薄弱点处的垂直深度、m井控计算井控计算l由式3确定最终的最大允许环空压力（取Pamax1和Pamax2的极小值），以在后文中计算井涌容限Pamaxmin（Pamax1,Pamax2）式中：min取最小值井控计算井控计算l2、确定井涌容限在动态井中，假设发生井涌，通过式4和式5计算最大允许气柱高度Hmax1Hmax1=（Pamx-Pover ）/（0.00981-Gi） 4l式中：Hmax1动态井中最大允许气柱高度，m；Pover压井井段压差，MPa；Gi侵入气体的静液柱压力梯度，MPam井控计算井控计算lPover=Pp-1-0.00981H1-bh 5l式中 Pp-1动态井中孔隙压力，MPa;H1-bh动态井井底垂直深度，m。

由 Hmaxl，根据有关算法可计算井涌容限Vktl井控计算井控计算l3确定静态井溢流的井涌容限应考虑动态井和静态井施工液密度的不同，见式6和式7，根据Hmax2，应用常规方法计算井涌容限Vkt2Hmax1=（Pamx-Pover ）/（0.00982-Gi） Pover=Pp-2-0.0098m1HJP+m2(H2-bh-HJP)l其中: Pp-2动态井中孔隙压力，MPa;l H2-bh静态井井底垂直深度，ml 根据以上计算方法，就可编制相应的计算机软件程序井控计算井控计算l在井涌防治工作中，适合于常规井的各种技术基本都可以应用于侧钻施工井中有关文献对这方面的研究比较多但是，由于侧钻施工井的井斜角比较大而井眼尺寸相对较小，就应考虑额外的预防措施l （1）在侧钻施工井中，如果进入油层的井段比较长并且井眼倾角大，那么就有发生强烈井涌的潜在危险l （2）在侧钻施工井筒中，由于井眼尺寸较小而井眼斜度较大，当量循环密度相对较高一旦循环停止，井底压力降就比较大因此，当循环停止时，检查井眼流动情况是很重要的，以保证在无当量循环密度的条件下井眼的稳定性l （3）由于侧钻施工井的井眼直径小，当起出钻柱时，抽汲压力也比较高。

因此，当进行起钻作业时，应控制起出速度，并保证施工液的流变性适合这种作业井涌的预防井涌的预防 在常规井中应用的各种井涌报警信号在侧钻施工井中也同样适用在常规井中，两个最重要的报警信号是施工液池液面上升和施工液返速增加在低强度的井涌中，施工液池液面上升常常更加敏感，这是由于地层压力和渗透率低而在强烈的井涌中，施工液返速增加则常常 是较敏感的因素溢流检测溢流检测l应特别注意漏失问题，无论来自任何一个井筒都是十分危险的，这可能产生如下严重后果：一个井筒发生漏失，而另一个井筒发生溢流这种情况往往具有较强的隐蔽性，施工液池增量和施工液返速都不能反映出来针对这种复杂问题，应严密地监视正常漏失速度和施工液液面，及时发现异常情况l 一旦发生井涌，应判断溢流是来自动态井还是静态井在很多情况下，要根据作业条件和油藏特性进行判断但在某些情况下，往往不能直接做出类似的判断溢流检测溢流检测l从动态井筒发生溢流、往往具有以下特点：l （1）机械钻速增加（钻进放空）l （2）如果动态井筒不是水平的，关井套压比关井立管压力高，这个信号在溢流早期地层流体还未到达两侧钻施工井筒交会处时才有效l （3）在关井时，如果使用容积法控制气体的运移，关井立管压力相对稳定，而关井套管压力升高，和前述原理相同，只有在溢流早期，当侵入流体在交会点以下时才有效。

溢流检测溢流检测l当溢流位于侧钻施工井筒交会点以下时，如果进行关井作业，从以下信号可判断从静态井的井涌；l （1）立管压力与套管压力相等或相近（动态井不是水平的）l （2）溢流到达侧钻施工井筒交点前，套管压力和立管压力都增加l 根据以上信号，结合施工液池增量和施工液返速，就可判断溢流在哪一个井筒中发生要做到及时判断溢流的发生，在施工各个作业过程中，必须认真监测各个参数溢流检测溢流检测 许多文献对关井措施已作了探讨但是由于侧钻施工井常常是高斜度或水平的，对一些附加内容应予以强调l （l）一旦检测到溢流的发生为使井涌余量降低到最低程度，要以最快的速度进行关井作业研究表明，与快速关井相联系的水击效应是微不足道的l （2）如果井涌发生在高井斜角的水平段，关井地面钻杆压力接近或等于地面套管压力这是由于环空净液压力下降很少或根本没有下降关井措施关井措施l（3）关井时，地面钻柱压力和套管压力等于零，并不意味着不发生井涌如果这种现象与施工液池液面上升同时发生，可能表明井涌依然发生在水平段，这也许是由于在起下钻过程中抽汲或不适当的充填施工液引起的 关井措施关井措施l（4）如果井涌发生在高井斜段或水平段，常规的依据施工液液面、关井钻杆压力、关井套管压力确定溢流密度类型（气水油）的方法就不适用了。

没有适用于油田的简单的方法然而，如果发生气侵，气侵到达水平段以上时，由于气体膨胀，可通过套压连续上升检测到这由关井或施工液循环时气体运移产生关井措施关井措施l（5）关井时，如果井斜角小于90，环空中的自由气体常常向上运移运移速度取决于施工液的流变性、井斜角和井眼尺寸施工液屈服应力和凝胶强度的增加会降低气体的运移速度l（6）运移速度不能依据套管压力来计算，这样会估计不足l（7）在以下条件下气体不运移：井斜角等于90或大于这个角度、气体溶解于油基施工液中，由于施工液存在静切力屈服点而使气体以小气泡的形式混合于施工液中 关井措施关井措施一旦检测到井涌并进行关井时，必须考虑合适的措施进行压井l 在常规井中，总是考虑使用标准的压井方法（如等待加重法、司钻法）对于侧钻施工井如果井涌发生在动态井筒，和常现井相同，可使用标准的压井方法在关井和压井过程中，应该考虑对静态井筒的附加影响l 如果侵入流体来自静态井筒，或是不能确定来自哪一个井筒，应对标准的压井方法进行修正压井措施压井措施l使用标准的压井方法，依据地面关井钻杆压力和井筒垂深来计算压井液度，见式8把压井液循环进入井眼，然后返回地面，则完成压井作业。

l压=m+Pd/（0.0098Hbh）l式中：压压井液密度，gcm3；l Pd地面关井钻杆压力，MPa压井措施压井措施l然而在侧钻施工井中，如果井涌发生在静态井筒，而静态井筒中无钻柱，压井液就不能被循环进入静态井筒结果，压井结束后，仍有套管压力，该套管压力可通过式9来确定l Pr=Pd- 0.0098（压-m）HJP 9l式中： Pr压井液返至地面时的关井压力，MPa；l 在这种情况下，进行压井作业前，应使用非常规技术，或者把钻柱下入静态井中（如果可能），这将增加压井作业的复杂程度压井措施压井措施l为使压井作业操作简单，与标准压井方法相比，使用比重较高的压井液密度，一种选择方案就是基于侧钻施工井接口处的深度来计算压井液的密度，见式10l 交压=m+Pd/（0.0098Hbh）l式中：交压侧钻施工井筒交会处所需压井液密度，gcm3l 使用这一比重的压井液，当压井液返回地面时，地面的套压和立管压力为零，这样就可将钻柱下入到静态井中 压井措施压井措施l为完成压井作业，采用以下压井步骤：l （1）由式10计算第一次的压井液比重，应用合适的压井图表确定泵压程序l （2）进行循环压井作业，使全井施工液密度达到第一次压井密度值，当压井液到达地面时，地面立管压力和套管压力皆为零。

如果地面压力不为零，则重复步骤1和2 压井措施压井措施l（3）将钻往起出动态井，谨慎地下入静态井中，当钻柱下放到溢流处时，发生流体替换，这将再次诱导地面压力所以，应密切监视井的情况，并且时刻准备进行关井或循环一旦循环出钻头以上的溢流，就可打开防喷器，并继续下钻，在钻头到达井底之前，不断重复这一过程压井措施压井措施l（4）当钻柱到达发生溢流的静态井的井底时，应关井，根据式11计算第二压井密度，进行循环作业l压= Pp-2/（9.810-3H2-bh）l（5）下钻至原始动态井筒，将上述施工液密度附加一安全系数，循环压井至此压井作业完成压井措施压井措施l应特别指出的是，进行第一次压井作业时，井筒要承受较高的压力所以应随时检查以保证油层在任何薄弱点都不会破坏，进行第一次循环的施工密度应降到最大程度的安全值这样，当第一次压井液从动态井筒返至地面时，地面压力不为零，在最后的作业中应采取特殊的技术措施如图l所示，为这些关井措施的流程图压井措施压井措施侧钻施工井压井决策树 目前，一些侧钻施工井系统采用带有预制窗口的套管接头完成井筒侧钻施工井筒与套管主体相比，接头部分有凹槽，并且屈服强度较低下入套管后，如果发生溢流，则接头处为薄弱点。

薄弱的套管开窗接头薄弱的套管开窗接头l根据接头的破坏强度，可确定不发生破坏的允许溢流体积最糟糕的情况就是当套管开窗接头位于防喷器以下时，溢流的顶部到达井口这会导致井筒的溢流体积最大，而加给接头的压力最大薄弱的套管开窗接头薄弱的套管开窗接头l 根据接头的强度，可确定接头在井内任一位置处所允许的溢流高度，由式12进行相应的计算，进一步可由式13计算溢流体积lHmax=Pf-win/0.0098m-Gil式中: Pf-win套管开窗处漏失压力，MPalVmax=VaHmaxl式中: Vmax在Pf-win条件下最大允许侵入体积，m3；Va环空容积，m3m 薄弱的套管开窗接头薄弱的套管开窗接头l根据Boyle规则，由式14 将上述体积转换为关井体积（当溢流在井底时）l Vmax-bh=Vmax(0.0098Hwin+ Pc-win)Ppl式中: Hwin套管开窗点处的垂直深度，m薄弱的套管开窗接头薄弱的套管开窗接头 与常规水平施工技术相比，侧钻施工井欠平衡施工有显著的进步；使施工对环境影响最小；提高了施工效率；由于促进了重力泄油和面积驱油而使采收率达到最大，特别在压力衰竭或裂缝产层，提高采收率的潜力更大；降低了施工和作业成本。

欠平衡条件下微环空侧钻施工井施工欠平衡条件下微环空侧钻施工井施工l将水平井技术和侧钻施工井欠平衡技术有机地结合起来，可增加地层的裸露面积、改善油藏的泄油特性，这就为作业者提供了加快采油速度、提高采收率的手段由于增快了机械钻速、减少了丧失循环事故、减少了卡钻机会和延长了钻头寿命，从而降低了总成本l 在水平裂缝和垂直裂缝中，采用重力驱油可使采收率最大，甚至在压力枯竭地层也是这样这一系统适用于提高采收率的。