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目录第一章绪论第二章井下各种压力的概念及其相互关系地层压力检测第三章井涌的主要原因、预防与检测第四章岗位职责第五章关井方法及关井程序第六章关井立管压力的确定第七章特殊作业工况下的关井程序第八章井底常压法压井一、井控及其相关的概念1、井控的概念井控：即井涌控制或压力控制。井控技术：是指对油、气井压力的控制技术。第一章绪论第一章绪论2、井控的三个阶段（1）一级井控：是指依靠适当的钻井液密度来控制住地层压力，防止溢流或井涌的发生。（2）二级井控：是指已有一定数量的地层流体进入井内，利用井上现有的井控设备和适当的井控技术排除溢流，重建井内的压力平衡。（3）三级井控：对井喷及井喷失控的处理。2、与井控有关的概念（1）井侵当地层孔隙压力大于井底压力时，地层孔隙中的流体（油、气、水）将侵入井内，通常称之为井侵。最常见的井侵为气侵和盐水侵。（2）溢流当井侵发生后，井口返出的钻井液的量比泵入的钻井液的量多，停泵后井口钻井液自动外溢，这种现象称之为溢流。第一章绪论（3）井涌溢流进一步发展，钻井液涌出井口的现象称为井涌。（4）井喷地层流体（油、气、水）无控制地涌入井筒，喷出地面的现象称为井喷。井喷流体自地层经井筒喷出地面叫地上井喷，从井喷地层流入其它低压层叫地下井喷。第一章绪论（5）井喷失控井喷发生后，无法用常规方法控制井口而出现敞喷的现象称为井喷失控。这是钻井过程中最恶性的钻井事故。总之，井侵、溢流、井涌、井喷、井喷失控反映了地层压力与井底压力失去平衡以后井下和井口所出现的各种现象及事故发展变化的不同严重程度。第一章绪论二、井喷失控的原因及危害井喷失控的原因：（1）起钻抽吸，造成诱喷。（2）起钻不灌钻井液或没有灌满。（3）不能及时准确地发现溢流。（4）发现溢流后处理措施不当。（5）井口不安装防喷器。第一章绪论（6）井控设备的安装及试压不符合要求。（7）井身结构设计不合理。（8）对浅气层的危害性缺乏足够的认识。（9）地质设计未能提供准确的地层孔隙压力资料，造成使用的钻井液密度低于地层孔隙压力。（10）空井时间过长，又无人观察井口。第一章绪论（11）钻遇漏失层段发生井漏未能及时处理或处理措施不当。（12）相邻注水井不停注或未减压。（13）钻井液中混油过量或混油不均匀。（14）思想麻痹，违章操作。第一章绪论井喷失控的危害（1）打乱全面的正常工作秩序，影响全局生产。（2）使钻井事故复杂化。（3）井喷失控极易引起火灾和地层塌陷，造成环境污染。（4）伤害油气层、破坏地下油气资源。（5）造成机毁人亡和油气井报废，带来巨大的经济损失。（6）不良的社会影响。第一章绪论压力是井控的最主要的基本概念之一。掌握压力和压力之间的关系对掌握井控技术和防止井喷是十分重要的。第二章井下各种压力一、压力定义：单位面积上所施加的力。可见，压力与力和面积有关。压力的单位是帕，符号是Pa。1Pa是1m2面积上受到1N的力时形成的压力。即1Pa=1N/m2第二章井下各种压力F根据需要，有时用千帕（KPa）或兆帕（MPa）1KPa=1×103Pa1MPa=1×103KPa压力的换算：1kg/cm2=98.067KPa1psi=6.895KPa第二章井下各种压力二、静液压力1、静液压力：由液体自身重量产生的力。下图表示出了钻井液静液压力和地层孔隙流体的静液压力。第二章井下各种压力2、静液压力计算公式为：p=9.8ρHp－液体的静液压力（KPa）ρ－液体密度（g/cm3）H－垂直深度（高度）（m）从公式中可以看出:液柱压力的大小,与液体的密度和垂直深度成正比。第二章井下各种压力3、钻井液静液压力计算公式为：pm=9.8ρmHpm－钻井液静液压力（KPa）ρm－钻井液密度（g/cm3）H－垂直井深（m）第二章井下各种压力静液压力示意图第二章井下各种压力H三、压力梯度1、压力梯度：是指每增加单位垂直深度压力的变化量，即每米压力的变化值或每10米垂直深度压力的变化值。第二章井下各种压力计算公式为：G=P/H=9.8ρG－压力梯度（KPa/m）ρ－液体的密度（g/cm3）H－深度（m）P－压力（KPa）第二章井下各种压力2、英制表示法：G=0.052ft/s2,其静液压力公式为：P=0.052ρHρ－液体的密度（ppg）H－液体垂直高度（ft）P－静液压力（psi）1g/cm3=8,33ppg1m=3.048ft因此：压力梯度G=0.052ρG－压力梯度（psi/ft）第二章井下各种压力例题：已知钻井液的密度为1.24g/cm3,深度为3353m。求压力梯度和静液压力。解：Gm=9.8ρm=9.8×1.24=12.16kPa/mPm=GmH=12.16×3353=40787kPa=40.787MPa第二章井下各种压力3、压力的表示法（1）用压力的单位表示；（2）用压力梯度表示；（3）用流体当量密度表示；某点的压力等于具有相当密度的流体在该点所形成的液柱压力。（4）用压力系数表示。某点的压力与该点的水柱静压力之比。第二章井下各种压力四、地层压力地层压力：是指作用在地层孔隙内流体上的压力。也称地层孔隙压力。地层压力梯度：单位深度内地层压力的增加值。pp=9.8ρHGp=pp/H=9.8ρ第二章井下各种压力Pp－地层压力（KPa）Gp－地层压力梯度（KPa/m）Ph－静液压力（KPa）Gh－静液压力梯度（KPa/m）ρ－地层水的密度（g/cm3）H－地层深度（m）正常情况下，地下某一深度的地层压力等于地层流体作用于该处的静液压力，这个压力就是由某深度以上地层流体静液压力所形成的。第二章井下各种压力第二章井下各种压力地层压力分为三类：正常地层压力、异常高压、异常低压。正常地层压力：GP=10.486KPa/m异常高压：GP10.486KPa/m异常低压：GP10.486KPa/m当量泥浆密度：平衡地层压力所需的泥浆密度。第二章井下各种压力[例题]某地区较为普遍的地层水密度为1.07g/cm3，求地层垂直深度分别为1000m，2000m，3000m的正常地层压力为多少?解：P1=0.0098ρH=0.0098×1.07×1000=10.486(MPa)；P2=0.0098ρH=0.0098×1.07×2000=20.972(MPa)；P3=0.0098ρH=0.0098×1.07×3000=31.458(MPa)。答：地层垂直深度分别为1000m，2000m，3000m的正常地层压力分别为10.486MPa；20.972MPa和31.458MPa。第二章井下各种压力[例题]某地区3500m以上为正常地层压力，测得地层深度为2500m处的地层压力为26.215MPa，求该地区的正常地层压力梯度。解：G=P/H=26.215/2500=0.0105(MPa/m)。答：该地区的正常地层压力梯度为0.0105MPa/m。[例题]某地区地层水密度为1.05g/cm3,求该地区正常地层压力梯度。解：G=0.0098ρ=0.0098×1.05=0.0103(MPa/m)。答：该地区正常地层压力梯度0.0103MPa/m。五、上覆岩层压力第二章井下各种压力上覆岩层压力是某深度以上的岩石和其中流体对该深度所形成的压力，地下岩石的平均密度大约为2.16～2,64g/cm3于是平均上覆岩层压力梯度约为22.62KPa/m地表孔隙基岩应力上覆岩层压力孔隙压力六、破裂压力第二章井下各种压力1、地层破裂压力：指某一深度地层发生破裂或裂缝时所能承受的压力值。2、地层破裂压力梯度：每单位深度增加的地层破裂压力值。第二章井下各种压力Gf=Pf/H式中：Gf--地层破裂压力梯度，千帕/米；Pf--地层破裂压力，千帕；H----井深，米。第二章井下各种压力3、地层破裂压力检测1）目的：（1）检查注水泥作业的质量。每层套管注完水泥并钻掉水泥塞后，再钻一米新井眼，进行液压试验，检查套管鞋处水泥封固质量。（2）实测地层破裂压力梯度。钻至套管鞋以下第一个砂岩层，进行液压试验，测定砂岩层的破裂压力梯度。第二章井下各种压力2）液压试验的步骤（1）循环调整泥浆性能，上提钻头至套管鞋以上，关闭封井器。（2）缓慢启动泵，以1升/秒左右的排量向井内注入泥浆，最好用水泥车。（3）准确记录不同时间的注入量和立管压力。并作图。（4）从图上确定各压力值。漏失压力PL，破裂压力PR，传播压力Pr0。第二章井下各种压力（5）确定地层破裂压力梯度。根据PL值计算破裂压力梯度Gf=9.8ρm+PL/H（6）确定最大允许泥浆密度ρmmax=ρm+0.102PL/H式中：ρm——泥浆密度，克/厘米3;H——测试层的井深，米；PL——漏失压力，千帕；Gf——破裂压力梯度，千帕/米。液压试验曲线地面（立管）压力，兆帕01603204806408009601120泵入量，升ρm=1.15克/厘米3Q=48升/分PRPL3.44Pr04.824.132.061.370.692.755.51液压试验曲线第二章井下各种压力3）实际允许泥浆密度的确定考虑安全附加压力，实际允许的最大泥浆密度应比计算的ρmmax小。通常为：表层套管以下：[ρm]=ρmmax-0.06克/厘米3;技术套管以下：[ρm]=ρmmax-0.12克/厘米3。第二章井下各种压力4）液压试验的注意事项：（1）试验压力不应超过地面设备和套管的承压能力。否则可提高试验用的泥浆密度；（2）不能在钻进几天后才进行试验；（3）只适用于砂、页岩为主的地层，不适用于石灰岩、白云岩等地层。第二章井下各种压力5）根据公式求得最大允许关井套压[Pa]=(Gf-Gm)h[Pa]--最大关井允许套压，千帕；Gf---地层破裂压力梯度，千帕/米；Gm--泥浆静液压力梯度，千帕/米；h---套管鞋处井深，米。七、井底压力第二章井下各种压力所有作用在环形空间的压力总和，就是井底压力。这个压力随作业不同而变化：①静止时：井底压力＝环形空间静液压力②钻进时：井底压力＝环形空间静液压力＋环形空间压力损失③起钻时：井底压力＝环形空间静液压力—抽汲压力④下钻时：井底压力＝环形空间静液压力＋激动压力第二章井下各种压力⑤循环排出溢流时：井底压力＝环形空间静液压力＋环形空间压力损失＋节流器阻力⑥关井时：井底压力＝环形空间静液压力＋井口回压＋气侵附加压力⑦用旋转防喷器循环钻井液时：井底压力＝环形空间静液压力＋环形空间压力损失＋旋转防喷器的回压⑧空井时：井底压力=环形空间静液压力第二章井下各种压力八、压差第二章井下各种压力压差是指井底压力与地层压力之间的差值。△P=Pb－PpPb－井底压力Pp－地层压力当井底压力大于地层压力，△P＞0，称为正压差，通常称为超平衡。当井底压力小于地层压力时，△P＜0，称为负压差，通常称为欠平衡。九、压力损失第二章井下各种压力压力损失是由钻井液循环及其与所碰到的物体发生摩擦所引起的。其大小取决于钻井液密度、粘度、排量和流通面积。大部分的压力损失在钻柱内和通过钻头喷嘴时，如图所示。第二章井下各种压力第二章井下各种压力压力还消耗在循环系统的其他部分。在任何时候，流体通过管汇、管嘴或者是节流阀都要产生压力损失。排出气侵时，使用节流阀维持套管或环形空间内的回压，就是一个很好的例子，如图所示。十、抽汲压力和激动压力在钻进过程中，钻具在充满钻井液井眼内上、下运动时，会促使井内的钻井液流动。而钻井液在井眼内流动必然会产生流动阻力，从而使井内压力发生变化。第二章井下各种压力当钻柱向上运动时，井内钻井液向下流动，使井底压力减小。由此而减小的压力值称为“抽汲压力”。当钻柱向下运动时，井内钻井液向上流动，使井底压力增加，由此而增加的压力值称为“激动压力”。第二章井下各种压力激动压力和抽吸压力统称为“波动压力”这两个压力受下列因素的影响：1、管柱的起下速度；2、钻井液粘度；3、钻井液静切力；4、井眼和管子之间的环形空隙；5、钻井液密度；6、环形节流。第二章井下各种压力第三章井涌的主要原因、预防与检测一、井涌主要原因分析及预防在正常钻进或起下钻作业中，井涌可能在下列条件下发生：（1）井内环形空间钻井液静液压力小于地层压力；（2）井涌地层具有必要的渗透率，允