第四章　钻井过程压力控制（3）.ppt

2020/12/3,压井恢复和重建压力平衡,五、常规井控压井方法,溢流压力平衡被破坏,第三节溢流及井喷控制,第四章钻井过程压力控制,2020/12/3,压井过程循环排出污染泥浆溢流循环替入加重泥浆技术关键不能敞开井口循环,第三节溢流及井喷控制,第四章钻井过程压力控制,2020/12/3,原因采用一般的循环方法（敞井）是无法制止溢流的，因为这时环空内液柱压力大大小于地层压力，打入的重泥浆会随同油气立即溢出或喷出，无法建立起压力平衡。,解决方法必须在井口造成一定的局部阻力来增大环形空间的压力。即井口加回压。,第三节溢流及井喷控制,第四章钻井过程压力控制,2020/12/3,压井原理在控制井口的前提下，使用一定的排量进行循环，调节阻流器开度，对井口施加不同的回压Pa，始终保持回压与环空泥浆柱压力达到平衡地层压力，直到重泥浆充满整个环空为止。,第三节溢流及井喷控制,第四章钻井过程压力控制,2020/12/3,1、压井基本数据的计算,立管压力钻柱井口压力套管压力环空井口压力,,,,,,,,,,Pa,Pd,Pp,第三节溢流及井喷控制,第四章钻井过程压力控制,2020/12/3,（1）求取地层压力如果关井一段时间后井底压力稳定，那么就可由关井立管压力和钻柱内泥浆压力求得地层压力。,注意不能用关井套压来求地层压力，因为，环空中的泥浆被污染，泥浆柱压力计算不准。,第三节溢流及井喷控制,第四章钻井过程压力控制,2020/12/3,确定关井立管压力的方法1未装回压凡尔时关井后，立管压力稳定后，直读。,,,,,,,,,,Pa,Pd,Pp,第三节溢流及井喷控制,第四章钻井过程压力控制,2020/12/3,2装有回压凡尔时方法１关井，记下套压。缓慢地启动泵并继续泵入，，当套压升高时读出此时套压及立管压力，停泵；将立管压力减去升高的套压即为关井立管压力。方法２先确定压井所用泵速下的流动阻力；缓慢地开启阻流器和启动泵，保持套压等于关井套压；使泵速达到压井所用泵速，而调节阻流器保持不变；读出立管压力，从立管压力中减去原先确定的流动阻力，余下的就是关井立管压力。,,,,,,,,,,Pa,Pd,Pp,,,第三节溢流及井喷控制,第四章钻井过程压力控制,2020/12/3,比较关井套压和立管压力的大小差值,可以判断气侵的严重程度Pd＝Pa＝0正常Pd＝Pa0压力平衡破坏，但无溢流Pd＝0；Pa0少量溢流Pd0；Pa0溢流Pd0；Pa0；Pd－Pa0严重溢流比较关井套压和立管压力的大小差值,也可以判断溢流性质,第三节溢流及井喷控制,第四章钻井过程压力控制,2020/12/3,（2）确定压井所需的泥浆密度求出地层压力PP后，即可求得压井所需钻井液密度mk。,,第三节溢流及井喷控制,第四章钻井过程压力控制,2020/12/3,循环泥浆时，有一循环阻力的作用，则立管总压力应为PTPdPc循环过程要求控制作用在地层上的压力不变，且方法是控制立管的总压力不变，（注意，不能用控制套压来控制）。,（3）确定压井循环时的立管总压力,Pc,Pd,第三节溢流及井喷控制,第四章钻井过程压力控制,2020/12/3,Pd,Pcm,Pcmo,,1）压井过程井筒压力平衡方程,控制井底压力不变，必须先求出不同情况下的Pc,Pcmi,,第三节溢流及井喷控制,第四章钻井过程压力控制,管内,管外,2020/12/3,进行泵速试验，记录立管压力。理论上计算一定排量下的Pcm压井循环初始立管总压力PTi,2）计算初始循环压力Pcm,初始循环压力循环原密度泥浆时所需的循环压力,第三节溢流及井喷控制,第四章钻井过程压力控制,2020/12/3,3）求终了循环压力Pcmk当重钻井液在钻柱内逐渐下行，钻柱内静水柱压力增加，原关井立管压力逐渐下降，当重钻井液到达钻头处时，钻柱内静液柱压力已和地层压力相平衡，因此关井立管压力Pd0。压井循环终了立管总压力为,终了循环压力循环加重泥浆到井底时所需的循环压力,第三节溢流及井喷控制,第四章钻井过程压力控制,1、理论法,2、正比原理,不计环空压降,2020/12/3,（4）压井循环时间泥浆从井口到井底的时间,泥浆从井底至井口的时间,Vp、Va分别为钻柱内与环空内每米长的容积,Pd,Pcm,Pcmi,,Pcmo,,第三节溢流及井喷控制,第四章钻井过程压力控制,2020/12/3,2、常规井控压井方法1）关井立管压力为零的压井方法（Pd0）由抽汲作用或气体扩散进入泥浆引起的溢流，且说明井内钻井液柱压力大于或等于地层压力，可不必提高钻井液密度即可建立井筒内压力平衡。（１）套压为零（Pa0）说明环空钻井流体侵污不严重，应开着防喷器恢复循环出被侵污流体，对井口返出流体进行充分除气。,第三节溢流及井喷控制,第四章钻井过程压力控制,2020/12/3,（２）套压不为零（Pa0）只需控制一定回压（通过节流阀）循环排除环空受气或油侵钻井液即可控制溢流。循环排放程序为a、在套压不变情况下，低泵速启动泵，此时立管压力应非常接近前述Pcm。b、控制节流阀开启大小，保持立管压力Pcm不变，由于Pd0，所以循环直至套压降到零，停泵校核，此时套压和立管压力均为零。,第三节溢流及井喷控制,第四章钻井过程压力控制,2020/12/3,2）关井立管压力不为零的压井方法（Pd0）由于溢流关井后，立管压力和套压均不为零，这说明井筒内钻井液柱压力小于地层压力，这种情况要重新恢复和建立地层井筒压力系统平衡，必须提高泥浆密度压井。,第三节溢流及井喷控制,第四章钻井过程压力控制,2020/12/3,关井后在处置程序上有四种可能性同步法立刻开始边加重泥浆边循环压井；司钻法（两步法）先关井循环排出受侵污的泥浆，再加重泥浆，然后压井；工程师法等待加重法继续关井先加重泥浆，再循环压井；边等边加重法先循环排出受侵污的泥浆，然后边加重泥浆边循环压井。,第三节溢流及井喷控制,第四章钻井过程压力控制,2020/12/3,特点第１种时间最短，井口泵压最小，受压时间最短，减少粘卡，最安全，计算最复杂。第２种相对安全，技术上易掌握，需要最长时间，最大程度运用井口设备，以及关井是否适宜。第３种时间较短，井口压力较小，也较安全，关井时间长，对循环不利。用好该方法的关键是迅速加重。第４种处置不但象第１种那样复杂，而且需要长的时间。,第三节溢流及井喷控制,第四章钻井过程压力控制,2020/12/3,（1）两步控制法（司钻法）压井准备工作a.关井b.读出Pd、Pac.计算PP、ρmk、Pcm、Pcmk、PTi、PTf并绘制立管压力PT的变化曲线,第三节溢流及井喷控制,第四章钻井过程压力控制,2020/12/3,第一步用原密度m泥浆在控制井口时,将环空受污染泥浆循环出井.阻流器的调节标准始终使立管总压力保持为初始立管总压力PTiPdPcm。当循环结出时,停泵,这时应该有PdPa,如不等,则未成功。,第三节溢流及井喷控制,第四章钻井过程压力控制,2020/12/3,第二步关井，加重泥浆，在控制井口下,用重泥浆mk循环置换出井筒内m的钻井液.阻流器的调节标准a、重泥浆在钻柱内下行时,Pti～PTf均匀下降;b、重泥浆在环空内上行时,始终使立管总压力保持为终了立管总压力PTf.当重泥浆全部充满井内时,停泵,若PdPa0,则成功.,第三节溢流及井喷控制,第四章钻井过程压力控制,2020/12/3,其它计算工作计算1求井中各空间的容积计算2求循环时间t,t2计算3确定加重剂用量计算4判别地层流体位置计算5作出压井施工单,第三节溢流及井喷控制,第四章钻井过程压力控制,2020/12/3,施工过程,第三节溢流及井喷控制,第四章钻井过程压力控制,2020/12/3,,,,,司钻法压井过程立管压力和套管压力的变化情况,,,,,,,,,,,,,,,,,PTi,PTi,PTf,Pd,Pd,t1,t2,上替泥浆,排泥浆,排轻泥浆,重泥浆进环空,到井口,侵浆排完,重浆到钻头,重浆到井口,Tt1,2T,第一阶段,第二阶段,Pa,第三节溢流及井喷控制,第四章钻井过程压力控制,2020/12/3,（2）等候加重法（工程师法）准备工作a.关井b.读出Pd、Pac.计算PP、ρmk、Pcm、Pcmk、PTi、PTf并绘制立管压力PT的变化曲线,第三节溢流及井喷控制,第四章钻井过程压力控制,2020/12/3,压井a.加重泥浆关井状态b.用选定泵速循环重泥浆压井重泥浆从井口至井底调节阻流器,使立管总压力PT从Pti～PTf忽略气柱摩擦损失重泥浆从井底上行至井口调节阻流器,使立管总压力PT保持PTf不变.c.当重泥浆返出井口,停泵关井,若PdPa0,则成功压井.,第三节溢流及井喷控制,第四章钻井过程压力控制,2020/12/3,第三节溢流及井喷控制,第四章钻井过程压力控制,其它计算工作计算1求井中各空间的容积计算2求循环时间t,t2计算3确定加重剂用量计算4判别地层流体位置计算5作出压井施工单,2020/12/3,施工过程,第三节溢流及井喷控制,第四章钻井过程压力控制,2020/12/3,工程师法压井过程立管压力的变化情况,,,,,,,,,Pd,t,PTi,Pd的变化,Pc的变化,t1,PTf,t2,,第三节溢流及井喷控制,第四章钻井过程压力控制,2020/12/3,例某井井深H2000m，钻头号尺寸215.9mm，钻杆外径114.3mm，内径97.1mm，钻井液密度m1.20g/cm3，244.5mm套管下深1800m，套管鞋处地层破裂压力梯度GF0.0179MPa/m，根据溢流发生之前的记录，泵速30冲/分时，循环压力Pc7.65MPa，钻井泵类型NB-900，缸套直径185mm，泵速30冲/分时排量15.78l/s，最高泵压13MPa，发生溢流关井后10min，立管压力Pd1.67MPa，套管压力Pa2.65MPa，泥浆池内钻井液量增加3.5m3。,第三节溢流及井喷控制,第四章钻井过程压力控制,Va9.468L/m,2020/12/3,解根据以上数据，比较关井立管压力和套压，差值为0.98MPa，而泥浆量增加3.5m3，说明环形空间被侵污得并不严重，溢流发现得正是时候。首先计算压力所需数据（1）地层压力PP,第三节溢流及井喷控制,第四章钻井过程压力控制,2020/12/3,（2）压井所需钻井液密度mk（3）初始立管总压力Pti，选定泵速30冲/min则（4）终了立管压力PTF,第三节溢流及井喷控制,第四章钻井过程压力控制,2020/12/3,（5）重泥浆到达钻头所需时间t由钻井手册查得114.3mm（内径97.1mm）的钻柱每米长的内容积Vd7417l/s，则（6）许可的最大关井套压Pamax,第三节溢流及井喷控制,第四章钻井过程压力控制,考虑最小者,Va9.468L/m,2020/12/3,施工步骤第一步排出受侵污的泥浆（1）缓慢地启动泵，调节阻流器，使套压保持为2.65MPa；（2）当泵速达到30冲/分时，保持泵速不变。此时立管压力应非常接近于9.32MPa；（3）继续保持泵速为30冲/分不变。调节阻流器，使立管压力保持为9.32MPa不变。在这个过程中，套压会升得比较高，这是正常的。记住必须保持立管压力和泵速不变；（4）当环形容量已循环出来时，停泵并立即关闭阻流器。此时套压等于立管压力，应均为1.67MPa。,第三节溢流及井喷控制,第四章钻井过程压力控制,关井立管压力Pd1.67MPa,2020/12/3,第二步压井已将145米3泥浆加重到1.285g/cm3。（1）缓慢地启动泵，调节阻流器，使套压保持为1.67MPa；（2）当泵速达到30冲/分时，保持泵速不变。此时立管压力应非常接近于9.32MPa；（3）开始用重泥浆循环。调节阻流器，当重泥浆在钻柱内由地面下行到达钻头处，立管压力相应地逐渐由9.32MPa降为8.19MPa；（4）当重泥浆在环形空间上行时，保持立管压力为8.19MPa不变。（5）当重泥浆到达地面返出井口时，套压应降至零，从而重建起地层-井眼系统的压力平等。压井至此结束。当天然气释放以后，如果没有发生井漏，泥浆池液面应该恢复到溢流发生以前的水平。,第三节溢流及井喷控制,第四章钻井过程压力控制,立管压力Pd1.67MPa,2倍井筒容积量,2020/12/3,,第三节溢流及井喷控制,第四章钻井过程压力控制,循环压力Pc7.65MPa,压井立管压力,压井套压,2020/12/3,非常规井控指溢流井喷后，由于井口装置失去了对井喷的控制，或者虽然通过井口装置控制了井喷，但却出现了极为复杂的井下或地面情况的井。1、非常规井控类型（1）失控井喷着火井1）有井口装置，但井内无钻具空井2）有井口装置，有钻具但钻具严重损坏3）有井口装置，井内钻具完好4）无井口装置的光套管井（2）失控井喷未着火，与上四种情况相同的井。,六、非常规井控,第三节溢流及井喷控制,第四章钻井过程压力控制,2020/12/3,2、非常规井控的基本处理方法1）制造切合实际的总体方案2）尽一切办法保护井口3）未着火的井防止着火4）清除井口周围的障碍物，充分暴露井口5）灭火（失控着火的井）6）换装井口7）压井,第三节溢流及井喷控制,第四章钻井过程压力控制,2020/12/3,1、防喷器压力级别选择井控装置的选择取决于套管的抗内压强度，套管鞋处裸眼地层破裂压力，钻井、完井，试采等可能出现的最大地面压力，以这三者中的最小值为选择压力级别的依据。2、通径尺寸选择防喷器组合的通径尺寸必须略大于联接套管的外径。3、组合型式选择组合原则安全可靠，具有二道防线控制井口.,七、井控装置选择原则,第三节溢流及井喷控制,第四章钻井过程压力控制,