处理溢流的方法

1、处理溢流的方法第一节压井有关概念问题:采用一般的循环方法（敞开井口）是无法制止溢流的，因为这时环空 内液柱压力大大小丁地层压力，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。压井的定义：是指发生溢流后，泵入能平衡地层压力的加重钻井液， 并通过 调节节流阀开度大小，始终控制井底压力略大丁地层压力， 排除溢流，重建井眼 与地层系统的压力平衡关系。在重新建立起平衡关系之前，不能让地层流体再流入井内，而此时的井内钻 井液液柱压力乂不足以压稳地层。因此，在压井循环过程中不能使井口完全敞开， 必须适当关闭节流阀，在井

2、口产生一定回压，使井口回压与钻井液液柱压力一起 平衡地层，制止地层流体流入井内。如果全部打开节流阀，井口失去套压，井底 压力便会小丁地层压力，发生新的溢流，甚至造成井喷事故。如果关闭节流阀， 乂会使立管压力、套管压力、井底压力增至过高，造成压漏地层、损坏井口设备 等后果。因此，在整个压井过程中，利用开大或关小节流阀始终保持井底压力略大丁 地层压力。压井原理：压井是以U ”管原理为依据，在压井过程中控制井底压力略大丁地层 压力并保持不变。钻具与井眼所形成的循环系统可视为一个 U ”管，钻具和环空分别为U”管的 两条腿。其基本原理是U”管底部是一个压力平衡点，此处的压力只能有一个值， 这个值只能通

3、过分析连通管的任意一条管的压力而获得。 套管压力与立管压力由 丁 U”管原理的存在使之紧密相关，改变套管压力可以控制井底压力，并影响立 管压力使之产生同样大小的变化。因此，可以用tr形管原理来分析其压力。利用地面节流阀产生的阻力（即 回压）和井内钻井液液柱压力所形成的井底压力来平衡地层压力， 实现压井的基 本原则。当井深和钻井液密度一定时，关井立管压力的大小就能反映地层压力的大 小。因此，人们把关井立管压力作为判断地层压力或井底压力的压力计来使用。 压井方法：由丁关井以后，井下情况各不相同：地层渗透率、地层能量、地层压 力、地层破裂压力、套管下深、井控装置配置、溢流种类、数量、关井时井内是 i

4、否有钻具、有多少钻具、井内钻井液是否喷空、关井井口压力高低、最大允许关 井套压、能否正常循环、是否贮备加重钻井液、配置加重钻井液速度、压井过程 中是否会井漏、是否会发生钻具刺漏或水眼堵塞、 节流阀堵塞等现象，这些情况 每口井不一定完全相同，所以就有多种压井方法。常规压井方法：是指当溢流发生后，能正常实施关井程序并在井底建立循环， 在向井内泵入压井液过程中，通过调节节流阀开度大小始终保持井底压力略大于 地层压力，完成压井作业的方法（遵循 U”管原理）。最常用的常规压井方法有 司钻法、等待加重法、循环加重法，唯一区别就是第一循环周用的钻井液密度不 同。非常规井控方法：不能在压井的全过程中遵循压井基

5、本原则（遵循U”管原理）的压井称为非常规压井。发生溢流、井喷时，若钻柱不在井底、井漏、空井、 泥浆喷空、钻具堵塞等现象时，就不能进行循环，也就无法用常规井控方法压井。 当出现这些非常规现象时，就要用非常规压井方法。每一种压井方法都有其适用条件。井控工作者要熟练掌握各种压井方法的原 理和适用条件，当发生溢流、井喷关井后合理选择压井方法，正确、迅速压井。压井基本原则：压井过程中不能有地层中流体继续进入井眼， 并且还必须把 已进入井眼中的流体要么安全地排出井眼， 要么安全地再压回地层，同时乂不使 控制压力过高，压漏地层或危及地面设备。因此在压井过程中，要始终保持井底 压力略大于地层压力不变。这就是压

6、井的基本原则，也是控制一口井唯一正确的 方法。关井立压和套压：关井立压和套压是我们观察井下压力变化情况的两只眼 睛。关井后，地层压力便作用于井底。井眼环空和钻柱内部存在着钻井液静液柱 压力。井眼环空和钻柱内部的钻井液液柱压在钻柱底部是连通的，地层压力即向上作用于环形空间钻井液液柱，也向上作用于钻柱内部的钻井液液柱， 形成了一 个U”管。关井后的立压平衡着钻柱内钻井液液柱压力小于地层压力的负压差， 关井后的套压平衡着环空中钻井液液柱压力小于地层压力的负压差。关井立压：关井后，地层压力大于钻柱内部钻井液液柱压力的压力， 根据液 体压力传递规律可知，这个压力也被液体传递到整个钻柱内部， 从与钻柱内部

7、连 通的立管压力表上可以观察到这个压力， 这个压力就是关井立管压力，简称关井 立压。关井立压也作用于井底。关井立压 =地层压力-钻柱内静液压力关井套压：关井后地层压力大于环形空间钻井液静液柱压力的压力由井口防 喷器所承受，根据液体压力传递规律可知，这个压力会被液体传递到整个环形空 问，从与环形空间相连的套管压力表上可以观察到这个压力，这个压力就是关井套管压力，简称关井套压。关井套压也作用于井底。关井套管压力=地层压力-环空内静液压力压井循环立管压力：在压井过程中，必须保持井底压力略大于地层压力， 必 须按照这个前提进行适当打开或关小节流阀的操作。但井底压力的数值在地面无 法直接显示出来。在地面

8、我们只能观察到压井循环时的立管压力和套管压力，因此我们只有首先计算出能够保证井底压力略大于地层压力的压井各阶段循环立 管压力或套管压力。然后，在压井各阶段，根据这些数值调节节流阀开度，以达 到井底压力略大于地层压力的目的。 由于套管压力计算过于复杂，因此，我们只 计算压井各个阶段的循环立管压力，调节节流阀开度大小控制循环立管压力按事 先计算的数值变化，从而监控的、维持井底压力略大于地层压力。 一般只确定循 环中两个时刻所需要的立管压力一一初始循环立管压力、终了循环立管压力。初始循环立管压力：我们知道井底压力用改变节流阀或套管压力的办法来控 制，但是井底压力的变化是由立管压力来监控的。 为维持适

9、当的井底压力，我们 必须确定循环中两个时刻所需要的立管压力 一一初始立管压力和最终立管压力。 初始立管压力就是循环开始时所需的压力；也即用原钻井液和选定压井排量循环 时的立管压力。终了循环立管压力：当加重钻井液到达钻头时称为终了循环，终了循环立管 压力就是用加重钻井液和已选定的压井排量循环时的立管压力。压井重钻井液在环空上返时应当维持这个数值。第一次循环出气侵钻井液的过程中， 若钻井液不 加重，立管压力在循环过程中可以维持不变， 井底压力也可以维持不变，这就是 司钻法的主要前提。如果在继续循环过程中，钻井液密度加重了，立管压力就不 能保持不变，钻柱内任何静液压力的增加，都要显示出立管压力响应的

10、减少。向 钻柱内泵送重钻井液时，增加了钻柱内静液压力，只有立管压力相应的减少才能 保持井底压力不变。初始循环立管压力计算：为了使钻井液开始流动，泵首先需要克服关井立管 压力，其次它还需要克服在选定排量下循环系统内摩擦压力损失。因此，初始循环立管压力PTi= Pd+ Pc式中：Pd关井立管压力;P -一原钻井液用压井排量循环时的立管压力。初始循环时的井底压力 =Pd + Pmd +Pla初始循环时的井底压差： P= Pla这就保证了井底压力略大于地层压力的要求终了循环立管压力计算：随着加重钻井液在钻柱内下行，钻柱内的液柱压力 逐渐增加，而关井立压逐渐减小，循环立管压力也随着下降，当重钻井液到达钻

11、 头时，钻柱内的液柱压力与地层压力平衡，关井立压则降为零。钻井液在同一系统内循环时，循环系统的流动阻力与钻井液的密度成正比，因此，终了循环立管压力：终了循环时的井底压力=Pm1d+Pla终了循环时的井底压差 P=Pla,这也就保证了井底压力略大于地层压力的要求。 最终立管压力的持续时间是 从钻柱内旧钻井液被新钻井液顶替完开始，直到新钻井液到达地面。关井后立、套压为零，即Pd=0, Pa=0这种情况说明：井内钻井液密度能平衡地层压力，油气是通过油气侵进入的， 且油气侵不严重。通常是由抽汲、井壁扩散气、钻屑气等使钻井液静液柱压力降 低所致，环空泥浆污染不严重，侵入井内的量小。处理方法：不压井，直接

12、用原浆循环即可。中国石油天然气集团公司石油与 天然气钻井井控规定：保持原钻进时的排量、泵压，以原钻井液敞开井口循环，排除侵污钻井液即可。循环时要密切关注泵压是否有下降现象。若排量未变，出 现泵压下降现象，要立即停泵关井，然后采取措施。第二节处理溢流的基本原则关井后立压为零、套压不为零，即 Pd=0, Pa >0：这种情况说明钻具内的 钻井液液柱压力能平衡地层压力，油气仍是通过油气侵进入的，只是环空内的钻 井液受油气侵污严重。这时必须在防喷器关闭的情况下， 通过节流阀循环，排除 环空内受侵污的钻井液。循环时一定要通过调节节流阀的开启大小， 控制立管压 力不变。如果以选定的压井排量循环，循环

13、立管压力应等于用前述方法求得的P ci值。即Pci=P Ti。循环时要特别注意，不要把受侵污的钻井液再泵入井内。 循环一周后，停泵关井。套管、立管压力均应为零。处理完毕根据实际情况考虑 是否有必要再将钻井液密度适当提高，然后恢复正常钻进或起下钻作业。关键是 控制循环立压力不变。因为循环时，环空气体上升，所受压力减小，体积增加， 引起环空液柱压力下降，使泵压下降。中国石油天然气集团公司石油与天然气钻井井控规定：应在控制回压维持原钻进流量和泵压条件下排除溢流， 恢复井内压力平衡；再用短程起下钻检验，决 定是否调整钻井液密度，然后恢复正常作业。处理方法：可采用工程师法、司钻法、边循环边加重法等常规压

14、井方法压井。第三节压井基本数据计算一 关井立管压力的确定关井立管压力是计算地层压力等数据的重要依据，准确记录能真实反映地层压力的关井立管压力值是很重要的。关井之初，因井底压力小于地层压力， 地层流体继续向井内流动， 表现为关井立管压力逐渐 增加。经一定时间之后，关井立管压力增加到一定值时， 井底压力与地层压力达到平衡，并 趋于稳定，地层流体停止流动，这时在地面记录的关井立管压力才能真实反映地层压力。井底压力由上升到趋于稳定或者说关井立管压力由上升到趋于稳定所需的时间，与地层的渗透性和地层流体的种类等因素有关。一般渗透性好的地层，大约需要1015分钟。渗透性差的地层所需时间则更长。关井后，钻柱中

15、或装有钻具止回阀或未装钻具止回阀。因此，立管压力的求法也相 应有所不同。 关井立管压力的确定1、钻柱中未装钻具止回阀时关井立管压力的求法 钻柱中未装钻具止回阀时，关井立管压力可以直接从立管压力表上读得，但要排除影响立管压力的因素，求得真实的关井立管压力。一般情况下，待关井后 10 15min,井眼周围的地层压力才恢复到原始地层压力，此时读到 的立管压力值才是地层压力与钻柱内泥浆静液柱压力之差。为了更准确地确定关井立管压力，一般是在关井后每2min记录一次关井立压和关井套压，根据所记录的数据，做关井压力一关井时间的关系曲线。借助曲线，找出关井立压值。 关井立管压力的确定 钻柱中装有钻具止回阀时关

16、井立管压力的求法1、带有小孔足以传递压力的回压凡尔与未装回压凡尔的求法相同 钻柱中装有钻具止回阀时关井立管压力的求法2、普通回压凡尔2.1、在已知小排量和对应泵压时的求法（循环法）这种方法的应用条件是事先进行了低泵速测试，知道小排量循环时的泵压。其求算方法如下：缓慢启动泵并适当打开节流阀，循环中使套压等于关井套压值并保持不变；当排量达到预计的排量时，记录此时的循环立管压力PT,停泵后关节流阀关井。因P T= P d+ P c 故P d= P T- P c 式中：P c 低泵速测试中小排量循环时的泵压。2.2、未进行低泵速测试时的求法（憋泵法）这种方法是在关井条件下，用小排量向井内憋注钻井液、顶

17、开钻具止回阀的方式求立管压力。 具体作法是： 缓慢启动泵，用小排量向井内注入钻井液，当钻具止回阀被顶开、 套压由关井套压上升到某一值（0.5- 1MPa）时停泵，同时记录套管和立管压力。考虑到压力传播滞后时间，一般控 制立压不超过关井套压。 P d=P d1 A PA P a=P a1 P a式中：P a关井套压； P a套压增量 ； P a1 停泵时记录的套压； P d1 停泵时记录的立压。 圈闭压力对关井立管压力的影响 井控理论称在立压与套压上记录的超过平衡地层压力的压力值为圈闭压力。圈闭压力通常是由气柱上升而不能膨胀引起的，或关井先于关泵，也会引起圈闭压力。 圈闭压力的存在会使关井立压和

18、关井套压增大。依据这种情况下的立压值计算的地层压力会产生误差。圈闭压力的释放：从节流阀每次放少量泥浆（40-80升），放后关闭节流阀，并观察立管压力变化情况，如果放压后立管压力和套管压力均有下降，说明还有圈闭压力，应继续放压。直至立管压力不再下降时才停止释放压力。这时记录的压力才是真实的关井立管压力和关井套管压力。如果放压后，立管压力没有变化，而套管压力继续上升，说明没有圈闭压力。套管压力的上升是因环空内有地层流体进一步侵入井内所引起的。二 溢流种类的判别发生溢流后，侵入井内的地层流体是单纯的油、气或水？还是它们的混合流体呢？有时是不知道的，需要进行判别。地层流体进入环空后，因其密度小于钻井液

19、的密度，使环空内的液柱压力小于钻柱内的液柱压力，造成关井套管压力大于关井立管压力。如果侵入环空的地层流体数量一定，那么地层流体的密度越小，环空的液柱压力就越小，关井立管压力和套管压力的差值就越大。因此，根据此差值的大小即可判别溢流的种类。具体判别方法根据流体压力梯度判别1、首先计算溢流物在环空中占据的高度hw = V/ Va式中hw 溢流物在环空中占据的高度，m ; V 一钻井液罐增量，m3 ;Va 一溢流物所在位置井眼单位环空容积，m3/m2、先根据关井压力计算地层流体的压力梯度Gw=G m (P a P d) /hw式中：G w地层流体的压力梯度，兆帕 /米；G m钻井液液柱压力梯度，兆帕

20、 /米；hw地层流体在井底环空所占的高度，米；P a关井套压，兆帕；P d关井立压，兆帕。具体判别方法根据流体压力梯度判别3、根据计算出的G w值判别地层流体的种类当G w = 0.0100.012兆帕/米时，溢流物为盐水；G w = 0.00120.0035兆帕/米时，溢流物为天然气；G w = 0.00350.010兆帕/米时，溢流物可能是油或混合流体。具体判别方法根据流体密度判别1、首先计算溢流物在环空中占据的高度hw = V/ Va式中hw 溢流物在环空中占据的高度，m ;V 一钻井液罐增量，m3 ;Va 一溢流物所在位置井眼单位环空容积，m3/m2、先根据关井压力计算地层流体的密度p

21、 w = p m ( P a P d) /0.0098hw式中：p w地层流体的密度，g/cm3;P m钻井液密度，g/cm3;hw地层流体在井底环空所占的高度，米；P a关井套压，兆帕；P d关井立压，兆帕。具体判别方法根据流体压力梯度判别3、根据计算出的p w值判别地层流体的种类如果p w在0.120.36 g/cm3之间，则为天然气溢流。如果p w在0.361.07 g/cm3之间，则为油溢流或混合流体溢流。如果p w在1.071.20 g/cm3之间，则为盐水溢流。用以上方法计算的结果是否准确，主要取决于溢流量计量和井径是否精确。当钻头提离井底较长距离时，就无从判断。三计算地层压力关井

22、后，在地面上可读得关井立管压力和关井套管压力两个压力值。溢流发生时，地层流体进入环形空间，环空的液柱压力减小， 其液柱压力减小值的大小与侵入井内的地层流体的种类和数量有关，由于受井径不规则、 天然气在井内分布的不均匀和井温等客观条件的影响，不可能准确掌握地层流体侵入井内的数量，环空的液柱压力难以准确确定。而钻柱内的钻井液因未受地层流体的污染，钻井液液柱压力不变。当井深和钻井液密度一定时，关井立管压力的大小就能反映地层压力的大小。因此，人们把关井立管压力作为判断地层压力或井底压力的压力计来使用，关井套管压力不能作为计算井底压力的依据。可根据关井立管压力和钻柱内的钻井液液柱压力确定地层压 力，即：

23、P p= P d+ P md= P d+ 0.0098 p mH四计算压井液密度计算压井液密度的公式有二：1、根据地层压力计算P p = 0.0098 p mH+ P dp mk = 102 P p/H + p e2、根据关井立管压力计算p mk = p m + 102 P d/H + p e式中：p mk压井液密度，克/立方厘米；p m原钻井液密度，克/立方厘米；p e钻井液密度附加安全值，克/立方厘米，一般取：油井p e= 0.050.10克/立方厘米，气井p e= 0.070.15克/立方厘米；P d关井立管压力，兆帕。五 计算钻柱内外容积及压井泥浆量钻柱内容积V 1:V 1=兀(D 1

24、2L1+D 22 L 2 + +£)n2L n ) /4钻柱外容积V 2:V2=兀(D h12D p12) L1 + (D h22D p22) L 2+ + (D hn2D pn2) L n ) /4 总容积：V = V 1 +V 2 式中：D 钻具内径，米；D h井径或套管内径，米；D p钻具外径，米；L钻具或井段长度，米。所需压井液量一般取总容积的1.52倍。现场一般根据钻具每米内容积和每米环空容积乘以相应的段长。六加重钻井液所需加重材料的计算1、配置一定量加重钻井液所需加重材料计算p ：sVlWG =P -P S 0G一配置定量新浆所需加重材料的重量；V1 新浆体积；Ps 一重

25、晶石密度；P 需要达到的密度； 1p0 原浆密度；六加重钻井液所需加重材料的计算2、定量钻井液加重所需加重材料计算VG - sV1 i 0 P -PS 1G一定量钻井液加重所需加重材料的重量;V1 原浆体积；P 一s 一重晶石密度；P 需要达到的密度； 1P 、 0 原浆密度；计算注入压井液的时间注满钻柱内容积所需的时间，即压井液由地面到达钻头所需的时间t1:t 1 = V 1/60Q 式中：Q压井时的排量，升/秒，一般为正常钻进排量的1/21/3。注满环空所需的时间，即压井液由钻头到达地面所需的时间t2:t 2= V 2/60Q式中：Q压井时的排量，升/秒，一般为正常钻进排量的1/21/3。

26、八压井循环时的立管总压力压井循环时，要通过立管压力来控制井底压力，要把立管压力作为井底压力计来使用,因此，在压井之前必须计算出循环时的立管总压力。 通过节流阀循环时的示意图Pc:循环时，克服钻柱内、钻头水眼环形空间内流动阻力所产生的循环压力 Pld:克服钻柱内和钻头水眼的压力 Pla:环空流动阻力压力1、初始循环立管总压力初始循环立管总压力是指用加重前的原钻井液和已确定的压井排量循环时的立 管总压力。在压井循环时，为满足井底压力与地层压力平衡以及钻井液流动，立管总压力必须克服关井立管压力和循环系统的流动阻力。故有：P Ti=P d+P ci + P e 式中：P Ti 初始循环立管总压力；P

27、ci钻柱内外及钻头钻头喷嘴处的流动阻力；P e井底附加安全压力，取1.53.5兆帕。其中P ci用于克服循环系统钻井液的流动阻力而消耗了，P d+P e+P md=P P用于平衡地层压力。 八 压井循环时的立管总压力底泵速泵压：要求得P Ti值，必须先求得底泵速泵压P ci值。由于压井时的排量比正常循环时的排量小，所以不能用正常钻进时的Pci值。 确定P ci值的方式，最好用实测法。当钻至高压油气层时，要求井队在每天 的白班用选定的压井排量或不同的小排量进行循环试验，测得相应的立管压力值即Pci值。在压井时就可用来计算P Ti值。 另一种方法是通过循环钻井液直接实测Pci值。具体测法是：缓慢启

28、动泵并打开节流阀，控制套压等于关井套压不变，当排量达到压井排量时，记录立管压力，然后停 泵、关井。所记录的立管压力减去Pd就可认为是P ci值。还可用近似计算公式计算： P ci= ( Q/Q1 ) 2P 1式中：Q1溢流前正常钻进的排量，升 /秒；P 1 Q1所对应的循环泵压，兆帕。2、终了循环立管总压力终了循环立管总压力是指压井液进入环空后，用已选定的压井排量循环时的立管总 压力。P Tf = P d+ P cf+ P e 式中：P Tf终了循环立管总力； P cf用压井液循环时钻柱 内外及钻头喷嘴处的 流动阻力。 钻井液在同一系统内循环时，循环系统的流动阻力与钻井液的密度成正比。因此，我

29、们可以用轻钻井液循环时的流动阻力Pci求得压井液循环时的流动阻力Pcf：P cf / P ci = p mk / p m P cf = p mk P ci / p m 在用压井液循环时，随着压井液在钻柱中下行，钻柱内的液柱压力逐渐增加，关井 立管压力逐渐减小，当压井液达到井底时，钻柱内的压井液液柱压力已能平衡地层压力，关井立管压力则降为零，且压井液已考虑了附加安全当量钻井液密度，压井液液柱压力已有一个P e附加值。故：P Tf = P cf = p mk P ci / p m 八 压井循环时的立管总压力例 已知关井立管压力为 3MPa,原钻井液密度1.25g/cm3，压井液密度为1.35 g/

30、cm3 ,在 溢流发生前测得P ci值为7MPa , P e取1.5MPa。试计算初始循环立管总压力P Ti和终了循 环立管总压力P Tf。解：初始循环立管总压力：P Ti=P d+P ci + P e=3 + 7+ 1.5= 11.5 ( MPa) 终了循环立管总压力：P Tf = P cf = p mk P ci / p m=1.35X 7/1.25 = 7.6 (MPa)九确定井口最大允许套压关井允许的最大套管压力是在不破坏井口设备、套管或地层条件下一口井所能承受的最大压力。一口正确设计的井中，地层通常是最薄弱的，而防喷设备是最强的。尽管如此，对防喷 器的额定工作压力、套管抗内压强度与地

31、层压裂梯度要进行比较。关井允许的最大压力是这三个数值中的最小的一个。九确定井口最大允许套压关井后的最高套压值原则上不能超过下面三个极限中的最小值：井口装置的额定工作压力、套管最小抗内压强度的 80%和地层破裂压力所允许的关井套压值。九确定井口套压最大允许压力根据套管最小抗内压强度计算允许关井套压的公式为：:P a =P t 80% 0.0098 ( p m- 1) h根据裸眼中易漏地层的破裂压力计算允许关井套压的公式为：:P a = P f 0.0098 p m h式中：P a允许的关井套压，兆帕；Pt套管最小抗内压强度，兆帕； P f易漏地层破裂压力，兆帕； p m井内钻井液密度，克/立方厘

32、米；h套管最小强度处或易漏地层处的垂直井深，米。 除不能满足上述关井条件或发生其它意外情况需要降压外， 一般情况下严禁放喷。紧急情况下被迫放喷时，若时间允许，放 喷应请示。 第四节 常规压井方法为了关井后的井口安全，应尽快实施压井作业。常用的常规压井方法有司钻法、工程师法、边循环边加重法三种 司钻法压井司钻法压井又称二次循环法。它是分两步完成第一步(第一循环周)，用原浆循环，排除井内受侵污的钻井液；第二步(第二循环周)，用压井液循环压井。二次循环压井在没有工程师指导下，司钻便能独立进行压井，故习惯称为司钻法。司钻法压井资料收集1、溢流前资料：泵排量、套管数据(下入深度、抗内压强度)、地层破裂压

33、力梯度、最大允许关井套 压、钻具内容积、环空容积、底泵速、及底泵速泵压等2、溢流后资料井深、钻井液密度、关井立压、关井套压等二、数据计算1、求取关井立压、套压2、依据关井立压计算压井液密度3、计算压井液体积4、计算加重材料用量5、计算初始循环立管压力6、计算终了循环立管压力7、计算压井液从地面到钻头的时间8、计算压井液从钻头经环空上返到地面的时间9、计算最大允许套压施工前应进行技术交底、设备安全检查、人员操作岗位落实等工作。施工中安排专人详细记 录立压、套压、钻井液泵入量、钻井液性能等压井参数，对照压井作业单进行压井。四、压井操作 第一步（第一循环周）：基本作法是通过节流阀用原钻井液循环，调节

34、节流阀的开度， 控制立管压力不变，以保持在井底压力不变的条件下，将环空内受侵污的钻井液排至地面。第一步（第一循环周）： 具体步骤及操作方法： 缓慢启动泵并适当打开节流阀，使套压保持关井套压值。 当排量达到选定的压井排量时，保持排量不变循环。调节节流阀使立管压力等于初始循环立管总压力P Ti,并在整个循环周内保持不变。循环中当立管压力超过P Ti时，应适当 开大节流阀降压。反之，应关小节流阀升压。注意：在调节节流阀的开大或关小和立管压力呈下降或上升之间，由于压力传递需要一定的时间，因此存在着操作与压力传递迟滞现象。其迟后时间取决于液柱传递压力的速度和井深，液柱传递压力的速度大约为300米/秒。如

35、在井深3000米的井中，调节节流阀后的压力要经过约20秒钟才能呈现在立管压力表上。在实际施工中，调节节流阀开度的速度应缓慢，精 心操作，就可避免压力猛升猛降，进而消除迟后现象的影响。 环空受侵污的钻井液排空后，应停泵、关节流阀关井。此时关井套管压力应等于关井立管压力。第一步操作过程中，应同时配制压井液。第二步（第二循环周） 基本作法是通过节流阀用压井液循环，调节节流阀的开度， 控制立管压力，以保证在井底压力不变的条件下将压井液替入井内，并在一个循环周内把井压住。 缓慢启动泵，并适当打开节流阀，控制套压等于第一步结束后的关井套压（关井立压）。 当排量达到选定的压井排量时，保持排量不变循环。压井液

36、由井口到达钻头的这段时间内，要通过调节节流阀控制套压等于关井立压加Pe不变。立管压力由初始循环立管总压力PTi降到终了循环立管总压力P Tf。也可按 立管压力控制数据表”控制。 继续循环，压井液进入环空后，调节节流阀，控制立管压力等于终了循环立管总压力P Tf不变，直到压井液返出地面。 压井液返出地面后，停泵、关节流阀关井。检查立管压力和套管压力是否为零，如果都为零，说明井内已建立起新的压力平衡，压井成功。五、压井中立管和套管压力的变化规律压井中控制立管压力的目的是为了达到保持井底压力不变。但是在控制立管压力的过程中，必然会引起套管压力的变化。 掌握立管和套管压力在压井过程中的变化规律，不仅有

37、助于理解压井原理，掌握压井方法，而且对分析判断压井施工情况，保证压井顺利进行是十分必要的。1、立管压力的变化规律在第一循环周（0t 2）内，立管压力保持不变，即PTi=P d+P ci + P e在第二循环周内，压井液由井口到达钻头的时间（t2t 2+ t 1）内，由于钻柱内的压井液不断增多，压井液液柱压力逐渐增大， 关井立管压力则逐渐减小， 立管循环压力也随着下 降。当压井液到达钻头时，压井液液柱压力与地层压力达到平衡，关井立管压力降为零。循环立管总压力则由P Ti逐渐降到P Tfo压井液在环空上返直到返出地面（t2+ t 12 t 2+ t 1）这段时间内，立管压力保持P Tf不变。2、套

38、管压力的变化规律套管压力的变化比较复杂， 在压井过程中，环空的井底压力等于套管压力、 钻井液液柱压力 和溢流液柱或气柱压力之和。 而在压井过程中又要求井底压力不变。 因此，在压井过程中环 空的钻井液液柱高度和溢流物所占的高度发生变化时，必然引起套管压力的变溢流为油、盐水时套管压力的变化：在第一循环周内，溢流物由井底向井口上返的过程中，在（。t0）这段时间内，由于溢流的体积不发生变化，钻井液的体积也不发生变化， 套管压力则保持关井套压值加P e不变。 当溢流物从井口开始返出时， 环空的钻井液液柱压力逐渐增大， 套管压力逐渐减小， 溢流排 完后，停泵关井，关井套管压力就等于关井立管压力。（t 0t

39、 2）段曲线。溢流为油、盐水时套管压力的变化：在第二循环周内，压井液由井口到达钻头的过程中，即（t2t 2+ t 1）的时间内，环空内的液柱压力没有发生变化， 套管压力保持等于关井立管压力值不变。压井液在环空上返的过程中（t 2+ t 12t 2+ t 1）,随着压井液返高的增加，液柱压力逐渐增大，套管压力则 逐渐下降，压井液到井口时，套管压力就降为零。溢流为天然气时套管压力的变化：在第一循环周内，天然气在环空上返，即（。t 0）时间内，天然气受到的上部钻井液液 柱压力逐渐减小，天然气体积就会不断膨胀，环空钻井液液柱压力随之减小，套管压力则逐渐增大。当天然气的顶端到达井口时，套管压力达到最大。

40、天然气从井口排出时（t 0t 2）,环空的钻井液液柱高度增加，套管压力下降，当天然气排完关井后，关井套 管压力就等于关井立管压力。在第二循环周内，套管压力的变化与溢流物为油、盐水时的变化相同。六、注意事项1、在压井循环时，最理想的情况是节流阀应在钻井泵启动后的瞬时打开。这两个动作的配合是比较困难的。如节流阀打开的太快，就会使井底压力降低， 使地层流体进一步侵入井内。如节流阀的开启落后于钻井泵的启动较大， 就会使套压过高而压漏地层。 因此，要求启动泵 和调节节流阀时，必须仔细操作。在打开节流阀时，应尽力维持原关井套压不变，随着泵速的增加逐渐开大节流阀，当泵速达到压井泵速时，使立管压力正好等于初始

41、循环立管压力。2、保持压井排量不变。3、在第一周循环过程中，当天然气顶到达套管鞋（或最薄弱地层）时，套压不能超过最大允许关井套压，否则会压漏套管鞋（薄弱地层）处的裸眼地层，这是，可以开大节流阀，使 套压等于最大允许关井套压，当天然气（气侵钻井液）位于套管鞋或薄弱层之上，就可以恢复立管压力控制计划。泵送钻井液达到裸眼环空的泵冲或时间，整个气侵钻井液才能进入套管，极大地危险才能过去。4、在第一周循环过程中，当天然气顶接近井口时，其体积迅速膨胀，套压迅速升高，这是 正常现象，在这个重要时刻，不要开大节流阀降压，仍应控制立管压力不变。否则会造成井 底压力减小，使地层流体再次侵入井内，导致压井失败。工程

42、师法压井工程师法又称等待加重法或一次循环法：用配制好的压井液循环， 在一个循环周内完成排除溢流和压井的作业。1、配置压井钻井液。2、用压井液将环空中井侵流体顶替到地面，直至重钻井液返出地面。一次循环压井必须在工程师指导下，钻井工人才能进行进行压井，故习惯称为工程师法。一、资料收集1、溢流前资料：泵排量、套管数据（下入深度、抗内压强度）、地层破裂压力梯度、最大允许关井套 压、钻具内容积、环空容积、底泵速、及底泵速泵压等2、溢流后资料井深、钻井液密度、关井立压、关井套压等二、数据计算1、求取关井立压、套压2、依据关井立压计算压井液密度3、计算压井液体积4、计算加重材料用量5、计算初始循环立管压力6

43、、计算终了循环立管压力7、计算压井液从地面到钻头的时间8、计算压井液从钻头经环空上返到地面的时间9、计算最大允许套压四、压井的基本作法仍是通过调节节流阀的开度，控制立管压力，保持井底压力不变的则下，用压井液循环压井。具体步骤及操作方法是：1、缓慢启动泵并适当打开节流阀，使套压等于关井时的套压值。当排量达到选定的压井排 量时，保持排量不变，调节节流阀的开度使立管压力等于初始循环立管总压力。2、压井液由地面到达钻头的这段时间内，通过调节节流阀控制立管压力，使其按照立翟压力控制表”变化，即由初始循环立管总压力降到终了循环立管总压力。3、继续循环，压井液在环空上返，调节节流阀，使立管压力保持终了循环立

44、管总压力不变， 当压井液到达地面后，停泵、关节流阀关井。检查立管压力和套管压力是否为零，若为零说明压井成功。工程师法排除天然气溢流，当压井液到达钻头和溢流顶部到达井口时，各产生一个套压峰值，其中较大者则为最大套压。 在其它条件相同时， 压井液与原钻井液密度差越大，则最大套压值越大，在压井液到达钻头时可能出现最大套压值如图；其它条件相同时，溢流量越大，则最大套压值越大，在溢流顶部到达井口时可能出现最大套压值五、压井中立管和套管压力的变化规律1、立管压力相当于司钻法第二周。2、套管压力变化规律当溢流为油或水时，套压的变化：压井液由地面到达钻头的时间 （0t1）内，套管压力保持关井套压 Pa,见图中

45、曲线所示。 压井液在环空上返，溢流顶部上返到井口的过程中（t1t 0）,由于压井液返高增加，其液柱压立增大，古套压逐渐下降，见图中曲线的虚线。溢流物由井口排出的过程中（t0t S）,随着压井液返高增加，套压迅速下降。见图中曲线的虚线。（t st 1+ t 2）这段时间是排除原钻柱中的轻钻井液，随着压井液返高的增加套压仍是 逐渐下降。当压井液返到地面，套压则降为零。五、压井中立管和套管压力的变化规律1、立管压力相当于司钻法第二周。2、套管压力变化规律当溢流为油或水时，套压的变化：压井液由地面到达钻头的时间（0t1）内，套管压力保持关井套压 Pa,见图中曲线所示。五、压井中立管和套管压力的变化规律

46、2、套管压力变化规律压井液在环空上返，溢流顶部上返到井口的过程中（t1t 0）,由于压井液返高增加，其液柱压立增大，古套压逐渐下降，见图中曲线的虚线252、套管压力变化规律0t S）,随着压井液返高增加，套压迅速下降。见图中曲溢流物由井口排出的过程中（t 线的虚线。（t st 1+ t 2）这段时间是排除原钻柱中的轻钻井液，随着压井液返高的增加套压仍是 逐渐下降。当压井液返到地面，套压则降为零。溢流为天然气时的套压变化：压井液由地面到达钻头的过程中（。t 1）,天然气在环空上升， 体积膨胀，环空液柱高度减少，套压则逐渐升高，见图中曲线的实线。溢流为天然气时的套压变化： 压井液在环空上返，在（t

47、 1t 0）的时间内，随着压井液返高的增加，液柱压力增大，套 压应逐渐下降。与此同时，天然气在环空上升，体积膨胀，又会使液柱压力减小，引起套压 增加。可见，这时套压的变化受到上述两种因素的影响，因此会出现下列情况。如果压井液返高增加使套压下降， 其减小值大于天然气上升膨胀使套压升高的增加值，则套压会呈下降趋势。否则，套压呈现上升趋势。若二者相等时，套压则不变。溢流为天然气时的套压变化：不论出现上述那种情况，当天然气上升接近井口时，由于天然气迅速膨胀，均会使 套压出现迅速升高的趋势。在这时间内，套压的变化规律多数情况是：压井液在环空开始上升时，套压稍有下降，而 后又迅速升高，最后天然气顶部到达井

48、口时，套压上升到最大值。见图中曲线的实线所示。溢流为天然气时的套压变化：（t 0t s）是天然气由井口排除的过程，随着天然气的排除套压迅速下降。见图中曲线的实线。（t st 1+ t 2）是排除原钻柱中轻钻井液的过程，最后压井液返出地面，套压降为 零。见图中曲线。边循环边加重压井法边循环边加重法压井是指发现溢流关井求压后，一边加重钻井液，一边随即把加重的钻井液泵入井内，在一个或多个循环周内完成压井的方法。因此，当井场没有储备的加重钻井液，井下情况又不允许关井等待一段时间将地面的钻井液 加重，则应使用循环加重法。在压井过程中，按一定的密度增量加重泥浆并替入井内，加重泥浆进入井内逐渐提高了钻柱内的

49、静液压力，循环立管压力逐渐减小，直至循环泥浆的密度达到压井泥浆密度，压井泥浆到达钻头后钻柱内的静液柱压力已能平衡地层压力，此时的循环立管压力应为用压井泥浆循环的流动阻力；压井泥浆进入环空后仍要保持循环立管压力不变直至压井结束，这样既可保证井底压力略大于地层压。第五节 非常规井控技术不能在压井全过程中遵循 U ”管原理的压井称为特殊压井。常采用以下几种特殊压井方法： 起下钻中发生溢流（钻具不在井底）后的压井、井内无钻具（空井）的压井、又喷又漏的压 井、井内钻井液喷空的压井。一、起下钻中发生溢流后的压井在起下钻过程中，常常由于抽汲或未及时灌钻井液使井底压力小于地层压力而引起 溢流发生。在起下钻过程

50、中发生溢流后，因钻具不在井底，给压井带来很多困难，必须不同情况采用不同方法进行控制。一、起下钻中发生溢流后的压井在起下钻中，如发现轻微的溢流显示，应立即抢装钻具止回阀，然后迅速下钻并争取下到井底，关井观察。根据情况采取控制回压循环排除溢流，或调整钻井液密度， 然后再用常规压井方法压井。如溢流较严重，则应停止起下钻作业迅速关井。在这种情况下，压井的方法有：1. 暂时压井后下钻的方法发生溢流关井后，由于一般溢流在钻头以下，直接循环无法排除溢流，可采用在钻头以上井段替成压井液暂时把井压住后，开井抢下钻杆的方法。 钻具下到井底后，用司钻法排除溢流即可恢复正常。一、起下钻中发生溢流后的压井具体方法如下：

51、1.1、确定暂时压井液密度接方钻杆确定关井立压P d (如溢流发现及时， 关井立压等于关井套压)，然后确定替压井液 时应控制的钻头处压 力P bo。P bo = P d+ P mo+ P e则：p mk1 = 102 P bo/h = p m + 102 ( P d + P e) /h式中：p mk1第一次压井液密度，克/立方厘米；P mo钻头以上原钻井液柱压力，兆帕；P e井底附加安全压力，一般取 35兆帕；p m 原钻井液密度，克/立方厘米； h钻头所处垂直井深，米。考虑到压井后下钻时间和天然气溢流滑脱对液柱压力的影响，Pe可适当去大一点。2.2、替压井液的压力控制方法替压井液过程中控制钻

52、头处压力为Pmo不变，直到钻头以上全部替成压井液为止，其压井控制方法实质上就是工程师法的具 体应用，只是将 钻头处当成 井底”。施工步骤为： 确定压井排量Q,实 测钻井液流动阻力 ci; 计算立管总压力：PTi = P d+ P ci+ P eP Tf = p mk P ci / p m 压井循环：压井液进入环空前， 保持压井排量不变， 调节节流阀控制套压为关井套压加Pe不变；压井液进入环空后，调节节流阀控制立压为PTf (也可直接由压井液到钻头时的立压确定)不变，直到压井液返至地面，至此替压井液结束，此时关井套压应为零。2.3、井口压力为零后，开井抢下钻杆，力争下到井底，下钻到底后，再用司钻

53、法排除溢流， 即可恢复正常。如下钻途中，发生井涌，则重复上述步骤，再次压井后下钻。2. 等候循环排溢流法：关井后，控制套压在安全允许压力范围内，等候天然气滑脱上升到钻头以上，然后 用司钻法排除溢流，即可恢复正常。天然气滑脱速度：V g= (P a1-P a) /G m天然气滑脱到钻头之上所需时间：t = h m/V g式中：V g 天然气滑脱速度，米/小时；P a关井套压，兆帕；P a1关井1小时的套压，兆帕；G m原钻井液静液压力梯度，兆帕；t天然气从井底滑脱到钻头之上所需时间，小时；h m 钻头离井底距离，米。通常，天然气在井内钻井液中的滑脱上升速速大致为 271361米/小时3. 强行下

54、钻到井底的压井方法强行下钻就是在关井条件下，利用环形防喷器将钻具下至井底的方法。用环形防喷器进行强行下钻，套压不得超过7兆帕，并使用18。斜坡接头钻具，起下钻速度不得大于0.2米/秒。利用此法时，在下钻过程中要控制好环形防喷器的压力，要使密封胶皮有一个轻微的呼吸”动作，钻杆接头要非常缓慢的通过环形防喷器，通过钻杆本体时环形防喷器不能发生泄 漏。下钻前必须先算出每柱钻杆入井应放出的钻井液体积，下钻中要通过节流阀放出钻井液 ,放出钻井液的体积应等于下入钻杆的体积。如果在强行下钻过程中天然气向上运移，放出的钻井液体积还应增加因天然气上升膨胀 而增加的体积。强行下钻到井底后，根据实际情况确定压井方法，

55、然后进行压井。二、井内无钻具的空井压井溢流发生后，井内无钻具或只有少量的钻具，但能实现关井。这种情况通常是由于起钻时发生强烈的抽汲或起钻中未按规定灌够钻井液，使地层流体进入井内，或因进行电测 等空井作业时，钻井液长期静止而被气侵，不能及时除气所造成。 在空井情况下发生溢流后，不能再将钻具下入井内时，应迅速关井，记录关井压力，然后用 以下方法处理：1. 体积法其基本原理是控制一定的井口压力以保持压稳地层的前提下，间歇放出钻井液，让天然气在井内膨胀上升，直至上升到井口。操作方法是：先确定允许的套压升高值，当套压上升到允许的套压值后， 通过节流阀放出一定量的钻井液，然后关井，关井后气体又继续上升，套压再次升高，再放出一定量的钻井液，重复上述操作，直到气体上升到井口为止。气体上升到井口后，通过压井管线以小排量将压井液泵入井内，使套压升高到某一预定值后， 立即停泵。待钻井液沉落后，再释放气体，使套压降低值等于注入钻井液所产生的液柱压力。 重 复上述步骤，直到井内