负压钻井技术

1、负压钻井技术一、负压钻井的定义： 负压钻井也叫欠平衡钻井，是针对常规的近 平衡钻井来讲的，通俗说液柱压力小于地层压力就叫负压钻井，这是石 油钻井的一个进步。负压钻井指的是在钻进过程中保持负压，而在起下钻保持平衡或过平衡。技术优点：1. 及时发现油气层；2. 可以实现边漏边钻或边喷边钻；3. 减轻对地层的伤害，保护油气层4. 提高机械钻速 。二、设备组成 旋转防喷器、液动平板阀、撇油罐、储油罐、污水泵、点火管线、 单流阀、防毒面具、 H2S 监测仪等。三、旋转防喷器的工作原理 上下胶芯实现对钻杆的密封，相对于钻具是静止，不能发生相对转 动，可以滑动，轴承转动，这就是旋转防喷器和万能防喷器的区别。

2、四、负压设计及钻具组合负压值一般为 1.5Mpa ，本地区的地层压力为 1.09 1.10 左右，这 样设计的泥浆密度为 1.03, 接立柱或停泵时，负压值约为 3.4Mpa 。 钻井组合：钻头钻铤单流阀加重钻杆钻杆立柱。五、负压钻井水力参数1、负压值确定确定原则： 仅在钻进和接单根时在井底维护一定的负压值， 起钻时， 井底压力处与平衡状态。2、水力参数确定A、 根据多相流体力学特征参数B、根据本地区钻井经验与地层发育情况从而避免或减少井漏时井 底必须维护一定的负压值；C、根据钻井液的密度设计及负压值钻进过程中不通过节流阀施加 回压时，井底负压 0.51MPa,接单根时井底负压在 2.53MP

3、a,立压约 14MPa,环空压耗 2MPa。六、负压钻井对井控的要求1、井口设备的组合与试压井口名称试压介质试压值MPa稳压时间Min允许压降MPa套管头清水按部颁标准3000.5钻井四通清水按部颁标准3000.5双闸板清水按部颁标准3000.5旋转防喷器清水动态10/静态1510/3000.52、负压钻井对井控的安装要求A、负压钻进前必须校正天车、转盘、井口，三者中心线偏差小于 10mm并按要求安装好旋转防喷器、防喷器及液气分离器与欠平衡装置等。B、 配备一定数量的斜坡钻具（一般350m）和起钻工具。C、 旋转防喷器动态试压，一般在转盘转速在2060rpm时试15MP&D、现场要求制定一整套

4、安全措施七、负压钻井技术措施1 泥浆循环路线钻进时如无溢流发生泥浆循环路线：泥浆泵一方钻杆一钻头一环控f防喷器侧口f振 动筛f 1#循环罐（除砂器、除泥器）4#循环罐f泥浆泵。负压钻进循环路线：泥浆泵f方钻杆f钻头f环空f节流管汇（按水力计算结果控制回压）f液压分离器f撇油罐f2#循环罐（除砂器、除泥器、常规除气器）f3#循环罐f泥浆泵。2泥浆处 理要求A. 井口回压控制平稳的重要保证是维护稳定的入口泥浆密度。要使 用好 油气 分离 设备及 时除 去产 出物 ，维护 入口 泥浆 密度 和产出 物 的 动态平衡。B向泥浆罐中加或从泥浆罐中排放液体，都要准确记录相应的数 据。3正常钻 进时井口回压

5、控制要求应严格 按水 力参 数计算 结果 ，平 稳操 作节流 阀控 制井口回 压，回 压的控 制原 则是 调节节 流阀 使力 压等 于正常 溢流 量时 的立 压。当 回压 超过旋转 防喷 器耐 动压 的 70%时或 井内 出气 严重， 液气 分离 器压 力超 过其额定 压力的 50%时必须起 钻到 套管 内关 井，调 整泥 浆密 度， 泥浆 密度的调整原则是开泵循环时保证井底有0.5MPa 负压值， 当井口回压降至安全压力时再继续钻进。4钻进中 接单根操作程序接单根前如钻速很高应充分洗井， 卸方钻杆前应先打开回压水阀， 如 没有 泥浆 流出 方可卸 方钻 杆、 接单 根，否 则单 流阀 可能

6、失效， 如 失 效见下面的应急措施。A. 打完单根循环10分钟上提，坐斜坡钻杆专用吊卡，停泵，关闭节流阀。B. 打开回水管线，无泥浆流出后方可卸扣，否则应投球使投入式 止回阀开始工作，或利用备用的下旋塞接入钻具中。C接单根。D. 用大钳上口后，如有毛刺，要对接头表面进行修整。E. 上提方钻杆。F. 打开节流阀（全开），开泵，调节控制回压到正常控制值。G. 钻进。5.起钻操 作程序起 钻前 应仔 细检 查防喷 器组 ，液 控压 力打足 ，在 防喷 器组 正常可 靠情况下方可起钻。A. 流阀，使井底处于平衡状态，充分洗井两周，使返出泥浆密度 与入口泥浆密度一致，确保无油气物质。B. 打开回水管线，

7、无泥浆流出后方可卸扣，否则按钻进时回压凡 尔失效后的处理程序中的起钻方法执行。C. 维护井口套压不变，经压井管线、钻井四通及节流阀连续灌泥 浆。D. 起出的斜坡钻杆要和常规钻杆分开排放，以便起下钻溢流时强 行下钻使用。E. 起出斜坡钻杆时，检查接头是否有毛刺，如有要用砂轮打掉。F. 起钻进入套管200m。G. 接方钻杆。H. 调节节流阀，在用 低泵速经钻杆注入：套压（2.5 3MPa）X 102/（重浆密度-井浆密度）X 0.02 （套管内容积）方的重泥浆的同时使 井口套压逐 渐为零，井 底达到平 衡状态。观 察井 口套 压， 如为零 可进 行起下钻作业，不然根据套压值 再注入一定量的重泥浆。

8、I .旋转防喷器J .全开节流阀，经压井管线、钻井四通及节流阀连续灌泥浆。K.每起钻10柱，灌满泥浆后停止起钻与灌浆，观察井口是否溢 流。如果溢流，根据起钻时出现溢流的处理程序执行。L. 起钻操作要平稳，防止抽吸。并注意指重表吨位的变化M.起出钻头后，灌满钻井液、关上全封防喷器、节流阀 6 下钻操 作程序A. 打开全封防喷器。B下钻过程中，控制下速每柱不超过20s，每500m向钻杆内灌一次泥浆。C. 每下入10柱钻杆，停下观察井口，如出现溢流，根据下钻时 出现溢流的处理程序执行。D. 下钻到井底后，关闭旋转防喷器。E. 开泵洗井前，先灌满钻杆，然后转动转盘，破坏泥浆静切力。F. 全开节流阀，在

9、压井排量下，用钻进时的钻井液洗井约3/4周 后 ，再 用正 常排 量洗井 ，把 重盐 水替 出。可 能会 有严 重的 后效出 现， 应精心控制节流阀。G. 钻进前，调零钻压表。钻压表的调零方法：在有回压的情况下， 下放钻具时对零，以消除旋转密封头的影响。7起钻时 发生井涌的处理程序如 果起 钻时 井眼 总是满 的、 灌不 进泥 浆、灌 入量 少于 起出 钻具体 积、灌满后 2 3 分钟井内还外流泥浆、以及泥浆池液面没有减少都表 明 出现 了井 涌。 井涌发 生时 首先 应关 闭半封 防喷 器， 求出 套管压 力 ， 然 后根 据井 涌时 的不同 情况 ，依 据尽 快制止 溢流 的基 本要 求采

10、取 如 下 措施：（注：1.井浆密度=钻井泥浆密度X该泥浆起钻时所占井筒体积百分数+重泥浆密度X重泥浆所占井筒体积百分数。2.假定井队仅有 400m斜坡钻杆。 ）如 果溢 流被 及时 的发现 ，侵 入物 还聚 集在井 底可 采用 平推 法及时 将井压住，具体方法如 下：接方钻杆一关下旋塞一关半封闸板防 喷器 -经反循环压井管线顶入同溢流量同量的钻井泥浆一继续起钻。否则按如下方案执行：A. 如果钻头位置套压X120/ （重浆密度-井浆密度）1. 低泵速用反循环压井法注入：套压X 120/ （重浆密度-井浆密度）X 0.013 （环空截面积）方的重泥浆+套压X 120/ （重浆密度-井浆密度）X

11、0.00386 （钻杆内截面积）方的钻井泥浆的同时使井口套压逐 渐为零，井底达到近平衡状态。全开节流阀，用正循环法从钻杆注入：套压X 120/ （重浆密度-井浆密度）X 0.00386 （钻杆内截面积）方重 泥浆。2. 观察 2-3 分钟后如果仍有泥浆溢出则重复步骤A.1, 正常后可进行常规起钻作业。B. 如果钻头位置套压X120/ （重浆密度-井浆密度），同时套压X 120/ （重浆密度-井浆密度）-钻头位置w 400（斜坡钻杆长）1 .调整旋转防喷器的工作压力使其在正常压力工作状态。B. 2.控制节流阀使回压不变的情况下下入：套压X 120/ （重浆 密度-井浆密度）-钻头位置 m的斜坡钻

12、杆。3执行 A.1 A.2 。C. 如果钻头位置套压X120/ （重浆密度-井浆密度），同时套压X 120/ （重浆密度 - 井浆密度） - 钻头位置 400（ 斜坡钻杆长 ）1 调整旋转防喷器的工作压力使其在正常压力工作状态。2 .控制节流阀在回压不变的情况下下入：套压X120/ （重浆密度- 井浆密 度） - 钻 头位置 -400m 的常 规钻 杆（ 过钻杆 接头 时严 格控 制速 度）后，下入 400m 斜坡钻杆。8下钻时 发生井涌的处理程序下钻时 极易 发生 井涌，因为起钻 的抽 吸作用 ，再 加上长时 间未循环泥浆 进入 井筒 的油气 滑脱上升，造 成井涌。所 以下 钻过程中应严格监

13、 视井 口。 每下 入一部 分钻具后停下 ，观察井口 是否 溢流时检察是 否溢 流的 比较 切实 可行的 方法。溢流发 生时首先应 关旋 转防喷器，求 出套管压力，准备强行下钻。下钻时发生井涌重泥浆段注入的位置是钻头处而不是井口。A. 如果钻头位置套压X102/ （重浆密度-井浆密度）1 注入：套压X 102/ （重浆密度-井浆密度）X 0.013 （环空截 面 积）方的重泥浆+套压X钻头位置X 0.00386 （钻杆内容积）方的钻井 泥浆的同时，控制节流阀使回压递减到零。2打开旋转防喷器，继续下钻。B 如果套压X 102/ （重浆密度-井浆密度）钻头位置，同时套压X 102/ （重浆密度-井

14、浆密度）W钻头位置+400（斜坡钻杆长）1. 关闭旋转防喷器，控制节流阀使回压不变的情况下入套压X 102/ （重浆密度 - 井浆密度） - 钻头位置的斜坡钻杆。2. 执行步骤 A.1A.2 。3. 打开旋转防喷器，提出斜坡钻杆。4. 按正常钻具结构继续下钻。C. 如果套压X 102/ （重浆密度-井浆密度）钻头位置+400（斜坡 钻杆长 ）1 .关闭旋转防喷器，控制节流阀使回压不变的情况下入：套压X 102/ （重浆密度 - 井浆密度） - 钻头位置 -400m 的常规钻杆。2 .继续下入 400m的斜坡钻杆。3.执行步骤 B.2B.4 。9.空井时 发生井涌的处理程序A.如果井涌严重，迅速

15、关闭全封闸板防喷器1 .将第一柱钻铤下在全封闸板防喷器之上，关闭旋转防喷器。2 .如果关井压力X钻铤横截面积第一柱钻铤重量2. 1 全开节流阀，调节旋转防喷器的控制压力使其密封芯子在微 漏的情况下下入第一柱钻铤。2 . 2下入其它钻铤，直到钻铤重量关井压力X钻铤横截面积。3关闭节流阀。4打开旋转防喷器5其余执行下钻时发生井涌的处理程序。B 如果井涌不严重1直接下入第一柱钻铤。2关闭节流阀。3其余执行下钻时发生井涌的处理程序。10钻进 时出 现井 涌的 处理 程 序当 负压 钻井 时出 现井涌 ，一 般是 井口 回压控 制不 当， 也有 可能是 钻 遇大 裂缝 、大 溶洞时 钻井 液与 地层 流

16、体发 生置 换作 用所 致。应 根 据 漏失的严重程度采用不同的处理方法。A. 发生井漏时，如果井口有回压1降低井口回压或使井口回压降为零，如果地面处理设备能及时 处理产生出油 气。2. 用低泵速开泵洗井。3. 如能建立循环并且井口有一定的回压，则在近一步降低回压的情况下 将泵 速提 到正常 值。 如果 漏失 消失则 在此 回压 值下 进行正 常的 钻井作业，否则执行步骤B。B. 发生漏失且回压为零1. 全开节流阀，降低泥浆密度 0.02 ，低速开泵试图建立循环。2. 如果 仍不能 建立循 环，重 复执 行 B.1. 直到泥 浆密度 达到 1.0 （清水） ，如能建立循环则在此泥浆密度进行正常

17、的钻井作业，否则执 行步骤 C。C. 如使用清水洗井仍不能建立循环，可进行边漏边钻1. 如果边漏边钻时井内产出物不多，回压在设计值之内。1. 1 用清水钻进，控制钻井速度，防止卡钻。1. 2 接单根前，充分洗井，防止卡钻。2. 如果边漏边钻时井内产出物较多，回压超过设计值。2 1 停止钻进、停泵、关节流阀。2 . 2通过压井管线向环空注入（回压-设计回压）X 102/ （重浆密度-井浆密度）X 0.013 （环空截面积）方的重泥浆帽2 3 调节节流阀到设计值，继续钻进。24 钻进一段时间后，如果回压 又超过设计值，重 复执行步骤 2.1-2.3 。11 下钻 时出 现井 漏的 处理 程 序下

18、钻时 井漏 ，一 般是下 钻速 度过 快或 中途洗 井开 泵太 猛所 致，由 于井漏 后很 可能 发生井 喷事 故， 所以 ，必 须对井 漏作 相应 处理后 方可 继续下钻。A. 如果漏速不严重1 全开节流阀， 通过反循环压井管线连续不断的向环空灌轻泥浆。2 控制速度，继续下钻。3 每下入 10 柱钻具，停下观察是否有溢流发生，并有专人观察 泥浆池液面。4如果出现溢流，按下钻时发生溢流的处理程序执行。B. 如果溢流不严重1 全开节流阀，通过反循环压井管线连续不断的向环空灌轻泥浆 或清水。2 加快下钻速度，继续下钻。3余下执行步骤A.3-A.4 。C. 下到井底后，开泵前先转动转盘，空转一段时间以破坏泥浆切 力。D. 再缓慢上提钻具的同时低速开泵。E. 如果仍然井漏，按钻进时发生井漏的处理程序执行。12钻进 中回 压凡 尔失 效后 的应急处 理程 序 如果井内有有线随钻仪器的电缆第一方案：压井起钻。第二方案：每次接单根都要向钻柱内注入回压X102/ （重浆密度-井浆密度）X（5”钻杆内截面积）方的重泥浆后，再接单根。如果没