IWCF井控工艺培训课件(doc 52页).docx

窗体顶端IWCF井控工艺第一章 介绍井控是什么？在钻井工作中井控的意思是明显的井控的过程很复杂，不仅仅是关环行防喷器，加重泥浆并利用节流阀循环它钻井前景评价良好且井位选定后，井控就开始了浅气层调查可以指明浅层气的存在最好的做法是钻机要避开这些地方钻井工程师设计钻井程序他所用的资料的多少及怎样努力搞好套管设计直接影响钻井及井控能力选择的钻机和它的适用性对钻井也有影响如果钻机不能安全固定，导管可能从井口扭断或脱落这很容易造成井口失控钻井设备如泥浆泵对井控操作也是很重要的如果他们坏的不是时候，会导致严重的井控问题BOP显然是井控的中心部件BOP组合是复杂的设备组，需要适当的检查、维护、修理和测试确定BOP的真实状态可能很困难并且花费时间许多钻机经常维修而不记录什么时候某个过分受力的部件将失效对钻机来说是至关重要的如果一个吊环使用低标准程序进行维修，它的连接随时都会失效BOP不是静止的，他们受到弯曲、振动和一般的磨损、撕裂而使一个月前刚测试过的密封失效例如在海上钻井中，如果下部闸板防喷器与下部升高短节之间漏失，不能控制井口，则钻机就不能进行井控井控工作也要求井队人员知道怎么做并对他们自己和井队充满信心，能做自己认为正确的事。

公司监督必须信任现场监督，现场监督必须信任他的司钻如果司钻停泵检查溢流，操作钻机的人们必须支持他司钻应该知道如果溢流他必须尽快关井他无需请示批准关封井器对整个操作来讲司钻是关键石油公司必须有鼓励安全操作的政策钻井工程师必须起草良好的钻井程序现场监督必须知道良好的油田作业惯例并认真遵守这对井架工和钻共也是一样的溢流是钻井的一部分，井喷是不应该的压井的人应具有这种观点：所有的重大井控问题都是在溢流的初试阶段不正确的操作造成的正确处理溢流可以防止井喷第二章 基本井控概念地层压力地层压力是给定深度的地层内的流体施加的力静液压力钻井时，井内的液柱的静液压力平衡地层压力如果地层压力高于液柱压力，地层流体将进入井内，溢流就发生了无控制的溢流将变成井喷地层压力和液柱压力之间的平衡是井控中的重要方面地壳中的一些地层结构中含有油气勘探钻井的目的就是发现这些构造和油气我们常常忘记石油工业就是为了发现会燃烧的油气当沉积层不断沉积时，这些沉积层的重量－上覆岩层重量压缩沉积物成层流体被压入渗透性地层，例如砂岩层如果该层的露头在地表，不会形成异常高压然而，如果该层的流体由于断层或其他地质活动而圈闭，则将形成异常高压。

岩石的这种长期的运动是形成油藏的原因孔隙性地层被圈闭在非渗透性地层之下钻井中常见的构造类型有断层、背斜、向斜、页岩和盐岩这些是已经发现有油气的地层断层是地壳深处岩石上移的结果，它们可能圈闭油气或将在深处的地层压力代到地表当钻遇断层时，地层压力会快速增加背斜和岩丘是两个最常见的储积构造通常很大油气被圈闭在这些地层的顶部当钻遇这些地层时，司钻会发现高的地层压力在页岩中也遇到过异常高压大多数页岩层渗透性不好而限制流体的流动当越来越多的沉积物在地表沉积，页岩就要承受这些上覆压力由于不能很快地流出，流体被圈闭在页岩中流体也承受上覆压力结果是流体被限制且具有比通常高的压力当钻遇页岩时，异常高压可能遇到并作好准备另一种司钻要注意的地层是所谓的充压砂岩这是由于与邻井连通而充压的地层这可能是地下井喷或生产井固井质量差、套管不密封造成的结果应该在深层遇到的压力突然在浅层遇到，会使井队人员毫无准备静液压力泥浆液柱的静液压力随液柱高度（井深）和流体密度变化流体的压力取决于垂直井深，它可能小于测量井深不同的流体体积相同时重量不同就象我们加重钻井泥浆，不同的流体如盐水和淡水密度不同计量流体密度的方法很多最常用的是PPG和压力梯度。

为了使这两种方法相互转化，可以引入不同的换算常数如果边长一英尺的容器装满1PPG的液体，容器将重7.48磅1立方英尺＝7.48加仑容器底面积为144平方英寸压力将为PSI=7.48/144=0.05194=0.052,有时简称为换算系数.0520. 052是一吋X一吋X一英尺具有1PPG比重的流体的重量，或者说这样的体积的容器充满1PPG的流体将重.052磅另一种方法看这个问题也很有用一个一英尺深充满1PPG流体的井将在井底施加0.05194磅/平方英寸，这就是流体的重量如果这种1PPG的流体换成10PPG的流体，井底的压力将变为0.52磅/平方英寸.如果井深变成10英尺，井底压力将变成5.2PSI一个10000英尺深10PPG泥浆的井具有5200PSI的井底压力液柱静液压力也可以用泥浆压力梯度来表示和计算泥浆压力梯度指每英尺泥浆施加的液柱压力如果泥浆压力梯度已知，那么压力的计算只需要知道液柱的高度即可压力梯度为1.0的泥浆在1英尺深处产生的液柱压力为1PSI在10英尺深处为10PSI，而在10000英尺深处为10000PSI这大约是上例中10PPG泥浆液柱压力的两倍，相当于20PPG――超重泥浆的压力。

1PPG的泥浆的压力梯度为多少？我们知道1英尺液柱的压力为.052PSI，所以这种流体的压力梯度为.052我们知道没有比重1PPG的泥浆，但是比重10PPG的泥浆的压力梯度为0.5212PPG的泥浆的压力梯度为12X.052=.624如果我们比较同样两个10000英尺的井，一个是比重12PPG的泥浆，一个是压力梯度为.624的泥浆，我们会发现井底压力是相同的都是.052X12X10000=.624X10000=6420PSI压力梯度简单地说就是泥浆比重PPG乘以.052.静态压力当泥浆泵停止循环时，泥浆施加于井底的压力为静液压力环空摩阻为了使泥浆循环，必须施加相当大的力，这些力的一部分就是用来克服所谓的环空摩阻环空摩阻是由泥浆循环引起的泥浆同钻杆、井壁之间、泥浆内部的摩擦构成了环空摩阻环空摩阻是很重要的该压力作用于井底，停泵时井底压力的这一组成部分将消失静液压力和环空摩阻的合成也称为当量循环密度当量循环密度是原浆密度加上密度增量，该增量等于环空阻力举例来说，假设一口深10000FT泥浆比重10PPG的井如果环空循环阻力200PSI，那么泥浆循环时井底压力为5400PSI当泥浆泵停泵后，井底压力下降至5200PSI。

如果地层压力稍高于5200PSI，停泵时将发生井侵在该井深下能获得200PSI井底压力的泥浆密度为0.385PPG，当量泥浆循环密度为10.39PPG这种状况通常不是不很常见许多井是在近平衡状态钻进的，当停泵接单根时，当量循环密度消失，这是发生溢流的关键时刻小井眼钻井时环空循环阻力远高于普通钻井，其主要精力放在溢流的及早发现和接单根时的井眼监控司钻必须了解当量循环密度和近平衡钻井时发生溢流的可能性溢流的基本原因溢流就是地层流体侵入井内地层压力大于井底压力时就发生溢流换句话说，泥浆液柱压力加上环空摩阻小于地层压力然而仅仅由于地层压力大于井底压力并不意味一定会发生溢流它也受到其他因素的影响也许地层流体很稠难以流动，即使地层压力大于井底压力也不足于使地层流体进入井筒，地层流体在地层内流动的难易程度叫做渗透性地层空隙度指组成地层岩石颗粒之间的空间间隙越大，空隙度也越大如果井要发生溢流，必须钻穿空隙度和渗透率较高、地层压力大于井底压力的地层因此，几个对井底压力和地层压力相对关系有根本影响的因素可以引起溢流如果泥浆密度在某一井深不足以平衡地层压力，溢流将会发生如果泥浆液面下降，地层压力也下降抽汲如果起钻太快，地层流体将被吸入井内。

抽汲是由于钻头上行时活塞效应产生的泥浆性能、井底钻具组合和环空间隙也影响抽汲如果溢流被抽汲入井，必须通过节流关汇循环出来然而，如果溢流纯粹是由于抽吸引起的，泥浆就不必加重有些操作者在起钻前稍微加重泥浆作为一个安全系数帮助阻止抽汲效应，这通常叫做起下安全区，虽然安全系数也是这个意思起下安全区根据井深和井眼状况通常在50~250PSI之间有几个因素增加抽汲的可能性司钻应该了解并在起钻和接单根时采取额外的措施减少抽汲效果这些因素有：l 起钻速度过快l 泥浆粘度切力过高l 钻头泥包l 钻柱堵塞l 泥饼太厚l 环空间隙太小压力激动与抽汲作用相反，压力激动也可以导致溢流如果下钻太快，超过泥浆从钻头周围流动速度，钻头下面的泥浆压力将增加加在地层上的压力将引起地层破裂而导致泥浆漏失从而导致泥浆液面和井底压力下降漏失漏失是钻井常见的问题钻井泥浆密度会超过地层破裂强度而引起地层破裂泥浆流入地层引起液面下降异常地层压力异常地层压力也能引起溢流前面已经说过，异常地层压力可由于断层、盐丘和充压砂层如果钻遇了这些地层就可能发生溢流预测异常压力地层的方法有几种各种各样的录井工具、钻井中的测量技术和钻井参数变化通常用于预测异常压力地层。

第四章 溢流的警示信号油气井压力控制的基本原理并不复杂，当发生溢流的时候，如果遵循油田良好的做法，都不会演化为井喷失控有许多因素影响油井的状态，所以也有许多东西我们可以确切了解并加以控制正常钻进时，泥浆由钻柱内向下到钻头，经环空上返到井口，再经过振动筛回到泥浆池是一个封闭的体积固定的系统如果体积发生任何我们可以探测到的变化，我们必须找出原因记住，计量泥浆体积的任何努力都是不为过的泥浆池液面上升如果泥浆池内泥浆体积增加，增加量可能来自地层或加入了新泥浆如果溢流入井，它推动泥浆上返至泥浆池这就是为什么溢流的大小通常计量为20桶溢流或40桶溢流泥浆池内泥浆体积的增量等于井底溢流的体积在实际操作中，准确确定溢流的体积可能是困难的有些因素如停泵时的泥浆回返使问题变得复杂在租用的钻机上这个问题更突出机组人员必须知道他们钻机的返出量这对不同的泵速是不同的必须从泥浆池的总增量中减去返出的量才是真正的泥浆增量返速增加由于溢流推动泥浆上返，泥浆流动速度开始增加这可以从返出管上观察到流速增加早于泥浆池液面上升能注意到的第一件事情是泥浆流动声音的增加返速增加是一个最重要的信号，发现后应该立即进行溢流检查返速仪必须随时处于可靠工作状态。

对于陆上钻机，返速仪是司钻的主要防线钻进放空当钻头钻入高压层时，司钻会发现钻进更容易钻速在很大程度上取决于地层压力和泥浆液柱之间的压差如果压差过大（泥浆密度超过过多），机械钻速就低；当压差低时，在同样情况下，机械钻速就提高地层压力的增加会减小压差进而提高钻速钻速的突然增加必须要监察原因基本做法是钻进放空2~4英尺必须停钻检查溢流实际上，大多数放空只要一发现就要进行检查钻进放空也有相反的情况――钻速降低PDC钻头在钻遇沙砾岩时将会下降溢流检查要检查溢流，司钻停泵并观察井内泥浆如果泥浆流动，说明溢流已经发生，井正在涌对于水基泥浆来说通常观察2~3分钟对于油基泥浆观察起来就比较困难，即使已经停泵气体溶解于泥浆中只在接近地表时才析出，对油基泥浆也许需要观察30分钟以上如果发现井涌，司钻应尽快关井以减少溢流量井队的队长、监督、钻井代表等应该采取措施确认刹把操作者了解及时关井的意义司钻只能先关上井，然后再打、接水管线、检查阀门泄漏等泵压下降或泵速提高当溢流进入井内后将推动环空泥浆上行，这种额外的帮助意味着泥浆泵不再需要如此努力的工作。