井控工艺与现场操作

延长油田股份有限公司2015.11井控工艺技术与现场操作1目录一、井控及相关术语二、井下各种压力的概念及其相互关系三、井涌的原因及预防四、关井方式与关井程序五、压井原理及方法2一、井控及相关术语1.1井控技术是指油气井的压力控制技术。即采取一定的方法控制地层压力，实现井内压力平衡，保护油气层，提高采收率，延长油井使用寿命。一、井控及相关术语1.2井控基本概念4井侵溢流井涌井喷井喷失控一、井控及相关术语1.2井控基本概念5井控：实施油气井压井控制的简称。溢流：当井底压力小于地层压力时，井口返出的钻井液量大于泵的排量、停泵后井口钻井液自动外溢的现象称之为溢流或井涌。井喷：当井底压力远小于地层压力时，井内流体就会大量喷出，在地面形成较大喷势的现象。井喷失控：井喷发生后，无法用常规方法控制井口和压井而出现井口敞喷的现象。一、井控及相关术语1.3井控分级6一级井控二级井控三级井控一般讲，要力求使一口井处于一级井控状态。同时做好一切应急准备，一旦发生井涌和井喷能迅速地做出反应，加以处理，恢复正常钻井作业。一、井控及相关术语1.3井控分级7一级井控二级井控三级井控一级井控：也称主井控，指以合理的钻井液密度、合理的钻井技术措施，采用近平衡压力钻井技术安全钻穿油气层的井控技术。该方法简单、安全、环保、易于操作。二级井控：溢流或井喷后，按照关井程序及时关井，利用节流循环排出溢流和压井时的井口回压与井内液柱压力之和来平衡地层压力，最终用重浆压井，重建平衡的井控技术。三级井控：井喷失控后，重新恢复对井口控制的井控技术。一、井控及相关术语1.3井控分级8一级井控二级井控三级井控井底压力稍大于地层压力,使地层流体不能侵入到井眼内,实现近平衡压力作业.一级井控的关键在于合理确定压井液密度。当溢流发生后，采用一定的技术和设备，使井恢复到一级井控状态的过程。四个步骤：发现溢流-关井-压井-开井。二级井控失败，井涌量增大，失去了控制，发生了井喷，这时依靠井控技术和井控装备恢复对井的控制，达到初级井控状态。1.4井控设备9一、井控及相关术语一、井控及相关术语1.5井喷失控的危害10一、井控相关术语起钻抽汲，造成诱喷起钻不灌钻井液或没有灌满不能及时准确的发现溢流发现溢流后处理措施不当井口不安装防喷器井控设备的安装及试压不符合《石油与天然气钻井井控技术规定》的要求。1.6井喷失控的原因11一、井控相关术语井身结构设计不合理对浅气层的危害缺乏足够认识设计的钻井液密度偏低空井时间过长，又无人观察井口井漏未能及时处理或处理措施不当相邻注水井不停注或未减压思想麻痹，违规操作压井过程中操作不当1.6井喷失控的原因121.6井喷失控的原因13一、井控相关术语1.6井喷失控的原因14一、井控相关术语151.6井喷失控的原因一、井控及相关术语161.6井喷失控的原因一、井控及相关术语171.6井喷失控的原因一、井控及相关术语一、井控及相关术语一旦井喷失控，其处理方法主要是围绕着怎样使井口装置、井控管汇重新恢复对油气流的控制而进行。一般的处理过程都是将三级井控转化为二级井控，即重装井口，恢复对井口的控制。再将二级井控转化为一级井控，即：只利用合理的压井液密度就能平衡地层压力，恢复正常钻井作业。1.6井控失控处理方法18一、井控及相关术语早发现、早关井、早处理！早发现：溢流被发现的越早越好，越便于关井控制、越安全。国内现场一般将溢流量控制在1~2m3之前发现。早关井：在发现溢流或预兆不明显时，应停止一切其它作业，立即按关井程序关井。早处理：在准确录取溢流数据和填写压井施工单后，就应进行节流循环排除溢流和压井作业。1.7井控工作中的“三早”发现溢流立即关井，疑似溢流关井检查！19一、井控及相关术语1、发现溢流后不立即关井，仍采取循环观察；2、起下管柱溢流时仍侥幸继续作业；3、关井后长时间不进行压井作业；4、压井泥浆密度过大或过小；5、排除天然气溢流时保持循环罐液面不变；6、企图敞开井口，使压井液的泵入速度大于溢流速度；7、关井后闸板刺漏仍不采取措施。1.8井控作业中易出现的错误做法20目录一、井控及相关术语二、井下各种压力的概念及其相互关系三、井涌的原因及预防四、关井方式与关井程序五、压井原理及方法21二、井下各种压力的概念及其相互关系压力静液柱压力压力梯度地层压力上覆岩层压力压力激动和抽汲压力2.1压力的概念及其相互关系22破裂压力井底压力压差压力损失泵压允许最大关井套压二、井下各种压力的概念及其相互关系2.1压力的概念及其相互关系23静液柱压力：/1000Pgh当量流体密度：1000/9.81ePH压力梯度：/GPHg地层压力：地层孔隙压力，地层流体作用于该处的静液柱压力。正常地层压力梯度在9.8~10.5kpa/m。允许最大关井套压：max0.00981afmfPPH二、井下各种压力的概念及其相互关系2.1压力的概念及其相互关系24地破压力指某一深度地层发生破裂和裂缝所能承受的压力。钻井液密度设计下限要保持与地层压力相平衡，实现压力控制，上限不能超过地层破裂压力，以免压漏地层造成井漏。尤其是地层压力差别较大的裸眼井段，如设计不当会造成先漏后喷的事故。工程设计书应明确每层套管固井开钻后，按SY5430《地层破裂压力测定套管鞋试漏法》要求测定套管鞋下第一个3m～5m厚的易漏层的破裂压力。二、井下各种压力的概念及其相互关系2.1地破压力25举例：地面漏失压力2.4MPa，破裂压力梯度：0.018MPa/m，泥浆密度：1.14g/cm3，套管鞋深度350m。求地破压力和最大允许关井套压？泥浆密度g/cm3当量密度MPa1.142.41.202.1941.252.0221.301.850二、井下各种压力的概念及其相互关系静止状态、空井状态2.2不同钻井作业时的井底压力26井底压力=环空静液压力注：钻井液静液柱压力是构成井底压力和维持井内平衡最主要的部分，是实施一级井控的唯一保证。二、井下各种压力的概念及其相互关系正常循环、钻进时井底压力=环空静夜压力+环空压力损失2.2不同钻井作业时的井底压力27注：环空流动阻力使井底压力增加，有利于抑制地层流体向井内的侵入。其数值一般在0.7~1.5MPa。二、井下各种压力的概念及其相互关系下钻时井底压力=环空静夜压力+激动压力2.2不同钻井作业时的井底压力28起钻时井底压力=环空静夜压力-抽汲压力上提钻柱时，由于钻井液粘滞作用由此而减小的井底压力值。下钻或下套管时，由于钻头下行挤压该处钻井液，使钻井液流动受的阻力。二、井下各种压力的概念及其相互关系举例：井深：1925m，泥浆密度：1.10g/cm3，环空压耗：0.3MPa，抽汲压力0.4MPa，激动压力0.7MPa2.2不同钻井作业时的井底压力29作业工况井底压力MPa当量密度g/cm3停泵20.7731.100钻进21.0731.116起钻20.3731.079下钻21.4731.137起钻时（其它情况相同时），井底压力最小，发生溢流井涌的可能性最大，尤其是不及时向井内灌满钻井液的情况最危险。二、井下各种压力的概念及其相互关系在压力的推动下钻井液从钻井泵进入循环系统。由于钻井液循环及其与所碰到的物体发生摩擦所引起的压力降低。泵压或立压。2.3压力损失30目录一、井控及相关术语二、井下各种压力的概念及其相互关系三、井涌的原因及预防四、关井方式与关井程序五、压井原理及方法31三、井涌的原因及预防3.1发生溢流须具备的条件起钻时井内未及时灌满钻井液过大的抽汲压力钻井液密度不够循环漏失地层压力异常其它原因井内环空钻井液静液柱压力小于地层压力溢流地层具有必要的渗透性3.2溢流原因32统计表明，近70%的井涌或井喷发生在起钻（起完钻）过程中。三、井涌的原因及预防3.3溢流征兆间接显示1.蹩跳钻。2.钻时突然加快或放空。3.悬重增加或减少。4.泵压下降或上升。1.钻井液密度下降和粘度上升或下降。2.气泡增多。3.气测烃类含量升高。4.氯根含量增高。5.油味或硫化氢味很浓。6.钻屑中方解石含量增加。7.出口管返出钻井液量增加或减少。8.起钻灌钻井液困难，实际灌入量小于钻具起出体积。9.下钻接单根或停止下放钻具时，出口管钻井液仍然外溢。10.钻井液循环池内未加钻井液而液面升高（井漏则降低）。直接显示严重显示井涌33三、井涌的原因及预防3.4井涌的检测34泥浆池液面检测钻井液循环罐和处理剂胶液罐都应安装液面直读标尺。钻井液循环罐应配备液面监测报警仪。钻井液返出流量检测声波检测利用综合录井仪监测发现溢流显示，应按关井程序关井，发现溢流和控制井口应立足于钻井队的作业班组。即发-停-抢-开-关-关-看。三、井涌的原因及预防3.4井涌的检测35坐岗制度1.表层套管固井后开始“坐岗”。2.“坐岗”人员上岗前应经钻井队技术人员进行培训。3.钻进中由钻井作业班安排专人“坐岗”，地质录井人员按要求对循环罐液面等进行监测；起下钻、其它辅助作业或停钻时，钻井作业班和地质录井人员应同时落实专人“坐岗”。三、井涌的原因及预防3.4井涌的检测36“坐岗”要求：1.钻进作业，应注意观察出口流量、钻时、岩性、气泡、气味、油花，测量循环罐液面、钻井液密度和粘度、气测值、氯根含量等变化情况，每隔15min对循环罐液面作一次观察记录，遇特殊情况应加密观察记录，发现异常情况及时报告司钻。2.起下钻作业，应注意观察停止灌钻井液时和停止下放钻具时出口钻井液是否断流，每起下3柱～5柱钻杆、1柱钻铤记录一次灌入或返出钻井液体积，及时校核单次和累计灌入或返出量与起出或下入钻具体积是否一致，发现异常情况及时报告司钻。3.其它作业，应注意观察出口是否有钻井液外溢或液面是否在井口，关井情况下井口是否起压，发现异常情况及时报告司钻。3.5短程起下钻37坚持用短程起下钻方法检查油气侵和溢流：1.钻开油气层后每次起钻前。2.钻进中曾发生严重油气侵但未溢流的起钻前。3.溢流压井后起钻前。4.调低井内钻井液密度后起钻前。5.钻开油气层井漏堵漏后起钻前。6.钻开油气层后需长时间停止循环进行其它作业（电测、下套管、下油管、中途测试等）起钻前。三、井涌的原因及预防3.5短程起下钻38短程起下钻两种基本作法：1.一般情况下试起15柱钻具或起至套管鞋，再下入井底循环一周半，若钻井液无气侵，则可正式起钻；若后效严重，不具备起钻条件时，应循环排除受侵污钻井液并适当调整钻井液密度至短程起下钻正常后再起钻。2.特殊情况时（需长时间停止循环或井下复杂时），将钻具起至套管鞋内或安全井段，停泵观察一个起下钻周期加其它空井作业时间，再下回井底循环一周半观察。三、井涌的原因及预防3.6起下钻中防止溢流、井喷的主要技术措施391.起钻前循环井内钻井液时间不应少于一周半；短程起下钻后的循环观察时间也应达到一周半以上；进出口密度差不超过0.02g/cm3。2.起钻中严格按规定每起出3柱～5柱钻杆灌满钻井液一次，每起出1柱钻铤灌满钻井液一次；若钻具水眼堵塞，起钻中应每柱灌满钻井液一次或连续灌注。3.钻头在油气层中和油气层顶部以上300m井段内起钻速度不应超过0.5m/s，维持钻井液良好的造壁性和流变性，避免起钻中井内发生严重抽吸。三、井涌的原因及预防3.6起下钻中防止溢流、井喷的主要技术措施404.下钻中应控制钻具下放速度，避免因井下压力激动导致井漏。5.在起下钻过程中，设备检修应安排在下钻至套管鞋进行；若起钻过程中因故不得不检修设备时，检修中应采取相应的防喷措施，检修完后立即下钻到井底循环一周半，正常后再起钻。严禁在空井情况下进行设备检修。三、井涌的原因及预防目录一、井控及相关术语二、井下各种压力的概念及其相互关系三、井涌的原因及预防四、关井方式与关井程序五、压井原理及方法414.1关井方式42阻止地层流体继续侵入井