常规井控多媒体培训教材(技术)

1、常规井控多媒体培训教材(技术)目 录第一章第一章 绪绪 论论 第二章 井下各种压力的概念及其相互关系 第三章 地层压力检测 第四章 井控设计 第五章 井涌的主要原因、预防与检测 第六章 关井程序 第七章 井内气体的膨胀和运移 第八章 井涌控制原理 第九章 井底常压法压井 第十章 非常规井控技术第十一章 特殊控制与处理第十二章 井控模拟装置与演习第一章第一章 绪绪 论论一、井控及其相关的概念一、井控及其相关的概念 1 1、井控的概念、井控的概念 井控：英文是井控：英文是Well Control,Well Control,有的叫做有的叫做Kick Kick Control,Control,即井涌控

2、制，还有的叫做即井涌控制，还有的叫做Pressure Control, Pressure Control, 即压力控制。即压力控制。 所谓井控就是要采取一定的方法控制住地层孔隙所谓井控就是要采取一定的方法控制住地层孔隙压力，基本上保持井内压力平衡，保证钻井的顺利进压力，基本上保持井内压力平衡，保证钻井的顺利进行。行。 绪 论2 2、井控的三个重要阶段：、井控的三个重要阶段： 人们根据井涌的规模和采取的控制方法不同，人们根据井涌的规模和采取的控制方法不同，把井控作业分为三级，即初级井控、二级井控和三把井控作业分为三级，即初级井控、二级井控和三级井控。级井控。 （1 1）、初级井控（一级井控）是依

3、靠适当的钻）、初级井控（一级井控）是依靠适当的钻井液密度来控制住地层孔隙压力使得没有地层流体井液密度来控制住地层孔隙压力使得没有地层流体侵入井内，井涌量为零，自然也无溢流产生。侵入井内，井涌量为零，自然也无溢流产生。 绪 论 （2 2）、二级井控是指井内正在使用中的钻井）、二级井控是指井内正在使用中的钻井液密度不能控制住地层孔隙压力，因此井内压力液密度不能控制住地层孔隙压力，因此井内压力失衡，地层流体侵入井内，出现井涌，地面出现失衡，地层流体侵入井内，出现井涌，地面出现溢流，这时要依靠地面设备和适当的井控技术排溢流，这时要依靠地面设备和适当的井控技术排除气侵钻井液，处理掉井涌，恢复井内压力平衡

4、除气侵钻井液，处理掉井涌，恢复井内压力平衡，使之重新达到初级井控状态。这是目前培训钻，使之重新达到初级井控状态。这是目前培训钻井人员掌握井控技术的重点。井人员掌握井控技术的重点。 绪 论（3 3）、三级井控是指二级井控失败，井涌量大，失去）、三级井控是指二级井控失败，井涌量大，失去控制，发生了井喷（地面或地下），这时使用适当的控制，发生了井喷（地面或地下），这时使用适当的技术与设备重新恢复对井的控制，达到初级井控状态。技术与设备重新恢复对井的控制，达到初级井控状态。这是平常说的井喷抢险，可能需要灭火、打救援井等这是平常说的井喷抢险，可能需要灭火、打救援井等各种具体技术措施。各种具体技术措施。

5、一般讲，要力求使一口井经常处于初级井控状态，一般讲，要力求使一口井经常处于初级井控状态，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。地做出反应，加以处理，恢复正常钻井作业。 绪 论 2 2、与井控有关的概念、与井控有关的概念 1)1)、井侵（、井侵（InfluxInflux） 当地层孔隙压力大于井底压力时，地层孔隙中的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。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。最常见的井侵为气侵和盐水侵。

6、2 2）、溢流（）、溢流（OverflowOverflow） 当井侵发生后，井口返出的钻井液的量比泵入的当井侵发生后，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。象称之为溢流。 3 3）、井涌（）、井涌（Well KickWell Kick） 溢流进一步发展，钻井液涌出井口的现象称为井溢流进一步发展，钻井液涌出井口的现象称为井涌。涌。 绪 论 4 4）、井喷（）、井喷（Well BlowoutWell Blowout）地层流体（油、气、水）无控制地涌入井筒，喷出地地层流体（油、气、水）无控制地涌入井筒，喷

7、出地面的现象称为井喷。井喷流体自地层经井筒喷出地面面的现象称为井喷。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。叫地上井喷，从井喷地层流入其它低压层叫地下井喷。 5 5）、井喷失控（）、井喷失控（Out of Control BlowoutOut of Control Blowout）井喷发生后，无法用常规方法控制井口而出现敞喷的井喷发生后，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现象称为井喷失控。这是钻井过程中最恶性的钻井事故。故。总之，井侵、溢流、井涌、井喷、井喷失控反映了地总之，井侵、溢流、井涌、井喷、井喷失控反映了

8、地层压力与井底压力失去平衡以后井下和井口所出现的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。各种现象及事故发展变化的不同严重程度。 绪 论二、井喷失控的原因及危害二、井喷失控的原因及危害 分析井喷失控的直接原因，大体可归纳为以下分析井喷失控的直接原因，大体可归纳为以下1414个方面：个方面： 1)1)、起钻抽吸，造成诱喷。、起钻抽吸，造成诱喷。 2)2)、起钻不灌钻井液或没有灌满。、起钻不灌钻井液或没有灌满。 3)3)、不能及时准确地发现溢流。、不能及时准确地发现溢流。 4)4)、发现溢流后处理措施不当。、发现溢流后处理措施不当。 5)5)、井口不安装防

9、喷器。、井口不安装防喷器。 6)6)、井控设备的安装及试压不符合要求。、井控设备的安装及试压不符合要求。 7)7)、井身结构设计不合理。、井身结构设计不合理。 8)8)、对浅气层的危害性缺乏足够的认识。、对浅气层的危害性缺乏足够的认识。 绪 论二、井喷失控的原因及危害二、井喷失控的原因及危害 大量的实例告诉我们，井喷失控是钻井工程中性大量的实例告诉我们，井喷失控是钻井工程中性质严重、损失巨大的灾难性事故，其危害可概括为以质严重、损失巨大的灾难性事故，其危害可概括为以下下5 5个方面：个方面： 1)1)、打乱全面的正常工作秩序，影响全局生产；、打乱全面的正常工作秩序，影响全局生产； 2)2)、使

10、钻井事故复杂化；、使钻井事故复杂化； 3)3)、井喷失控极易引起火灾和地层塌陷，影响周、井喷失控极易引起火灾和地层塌陷，影响周围千家万户的生命安全，造成环境污染，影响农田水围千家万户的生命安全，造成环境污染，影响农田水利、渔场、牧场、林场建设。利、渔场、牧场、林场建设。 4)4)、伤害油气层、破坏地下油气资源。、伤害油气层、破坏地下油气资源。 5)5)、造成机毁人亡和油气井报废，带来巨大的经、造成机毁人亡和油气井报废，带来巨大的经济损失。济损失。绪 论目 录第一章 绪 论 第二章第二章 井下各种压力的概念及其相互关系井下各种压力的概念及其相互关系 第三章 地层压力检测 第四章 井控设计 第五章

11、 井涌的主要原因、预防与检测 第六章 关井程序 第七章 井内气体的膨胀和运移 第八章 井涌控制原理 第九章 井底常压法压井 第十章 非常规井控技术第十一章 特殊控制与处理第十二章 井控模拟装置与演习第二章第二章 井下各种压力的概念及其相互关系井下各种压力的概念及其相互关系 压力是井控的最主要的基本概念之压力是井控的最主要的基本概念之一。大多数井控的概念多包括压力的概一。大多数井控的概念多包括压力的概念，掌握压力和压力之间的关系对掌握念，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。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、压一、压 力力 压力的定义是：单位面积上

12、所施加的力。压力的定义是：单位面积上所施加的力。 第二章 井下各种压力即压力即压力P=F/AP=F/A 这里这里F F代表所施加的力，单位为牛顿代表所施加的力，单位为牛顿记作记作N N；A A为受力面积单位为平方米记为受力面积单位为平方米记作作m m2 2。那么压力。那么压力P P的单位就是的单位就是1N/m21N/m2，简称为帕，符号是简称为帕，符号是PaPa。F一、压一、压 力力 1Pa1Pa是是1 m1 m2 2面积上受到面积上受到1N1N的力。的力。 根 据 需 要 ，有时用千帕（根 据 需 要 ，有时用千帕（ KPaKPa ）或兆帕）或兆帕（MPaMPa），大多数我们接触的是），大多

13、数我们接触的是MPa MPa ，他们的关系，他们的关系是：是： 1KPa=11KPa=1 10103 3 PaPa 1MPa=1 1MPa=1 10103 3 KPaKPa 从压力的概念中我们可见，压力与力和面积从压力的概念中我们可见，压力与力和面积有关。有关。第二章 井下各种压力F一、压一、压 力力 例：已知一圆柱体立放在桌子上，其地直径例：已知一圆柱体立放在桌子上，其地直径100mm100mm，高，高1m1m，重，重5kg5kg，求圆柱体对桌面的压力？，求圆柱体对桌面的压力？解：因为圆柱体放在桌面上，其作用在桌面的力等解：因为圆柱体放在桌面上，其作用在桌面的力等于它的重力，因此根据压力概念

14、：于它的重力，因此根据压力概念： 压力压力= =重力重力/ /底面积底面积 =5=5 (d(d2 2/4)=5 /4)=5 (3.14(3.14 10102 2/4)/4) =5kg =5kg 78.54cm78.54cm2 2=0.064kgf/cm=0.064kgf/cm2 26.246kPa6.246kPa第二章 井下各种压力一、压一、压 力力 英制中，压力的单位是每平方英寸上受英制中，压力的单位是每平方英寸上受多少磅的力，符号是多少磅的力，符号是psipsi，换算关系：，换算关系： 1psi=6.895KPa 1psi=6.895KPa 第二章 井下各种压力二、静液压力二、静液压力 静

15、液压力：由液体自身重量产生的力。 第二章 井下各种压力H HH/2H/2红星处深度为H，绿星处深度为H/2。液体密度为，则：红星静液压力P= 该处向上液柱的重力/该处截面积而该处向上液柱的重力= g g H H 该处截面积因此 红星静液压力P= P= g g H H得出：静液压力P= P= g H=9.8 Hg H=9.8 H是密度与高度的函数第二章 井下各种压力H HH/2H/2二、静液压力二、静液压力 静液压力计算公式为：静液压力计算公式为： p pm m=9.8=9.8m mH H p pm m钻井液静液压力（钻井液静液压力（KPaKPa） m m钻井液密度（钻井液密度（g/cmg/cm

16、3 3） H H垂直井深（垂直井深（m m） 从公式中可以看出从公式中可以看出: :钻井液柱压力的大小钻井液柱压力的大小, ,与钻井与钻井液的密度和垂直井深成正比。液的密度和垂直井深成正比。第二章 井下各种压力二、静液压力二、静液压力 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。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 井下各种压力静液压力示意图静液压力示意图第二章 井下各种压力H 三、压力梯度三、压力梯度 1 1、压力梯度：是指每增加单位垂直深度压力的变、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化量，即每米压力的变化值或每1010米垂直

17、深度压力的米垂直深度压力的变化值。计算公式为：变化值。计算公式为： G=P/H=9.8G=P/H=9.8 G G压力梯度压力梯度 （KPa/mKPa/m） 液体的密度液体的密度 （g/cmg/cm3 3） H H深度（深度（m m ） P P 压力压力 （KPaKPa） 第二章 井下各种压力 三、压力梯度三、压力梯度 2 2、英制表示法：英制中。、英制表示法：英制中。G=0.052ft/sG=0.052ft/s2,2,其静液压力公式为：其静液压力公式为： P= 0.052 P= 0.052 H H 液体的密度液体的密度 （ppgppg） H H液体垂直高度液体垂直高度 （ftft） P P 静

18、液压力静液压力 （psipsi）1g/cm1g/cm3 3=8,33ppg 1m=3.048ft=8,33ppg 1m=3.048ft因此：压力梯度因此：压力梯度 G= G= 0.052 0.052 G G压力梯度压力梯度 （psi/ftpsi/ft） 第二章 井下各种压力 三、压力梯度三、压力梯度 3 3、压力的表示法、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、地层压力四、地层压力地层压力：是指作用在地层孔隙内流体上

19、的压力。也地层压力：是指作用在地层孔隙内流体上的压力。也称地层孔隙压力。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。地层压力梯度：单位深度内地层压力的增加值。 p pp p = 9.8H = 9.8H G Gp p= p= pp p/H=9.8/H=9.8 P P p p地层压力地层压力 （KPaKPa） G Gp p地层压力梯度（地层压力梯度（KPa/mKPa/m） P P h h静液压力静液压力 （KPaKPa ） G Gh h静液压力梯度（静液压力梯度（KPa/mKPa/m） 地层水的密度（地层水的密度（g/cmg/cm3 3） H H 地层深度地层深度 （m m） 正常

20、情况下，地下某一深度的地层压力等于地层正常情况下，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。以上地层流体静液压力所形成的。 第二章 井下各种压力四、地层压力四、地层压力第二章 井下各种压力 地层压力分为三类：正常地层压力、异常高地层压力分为三类：正常地层压力、异常高压、异常低压。压、异常低压。 正常地层压力：正常地层压力：G GP P=10.486KPa/m=10.486KPa/m 异常高压：异常高压： G GP P10.486KPa/m10.486KPa/m 异常低压：异常低压： G

21、 GP P10.486KPa/mhLh； G Gh h为套管鞋处的静液压力梯度；为套管鞋处的静液压力梯度；G GL L为套管鞋以下任意井深处的静液压力梯度；为套管鞋以下任意井深处的静液压力梯度；G Gm m为井内泥浆的静液压力梯度；为井内泥浆的静液压力梯度； P Pa a为井口的套压。为井口的套压。 则则 G Gh h=P=Pa a/h+G/h+Gm m G GL L=P=Pa a/L+G/L+Gm m因为因为 Lh Lh 所以所以 G Gh hGGL L一般情况下认为地层的破裂压力梯度一般情况下认为地层的破裂压力梯度G Gf f是相同的，所以是相同的，所以套管鞋处的地层首先被压漏。套管鞋处的

22、地层首先被压漏。 第八章第八章 井涌控制原理井涌控制原理1 1、根据地层破裂压力确定最大允许关井套压值方法、根据地层破裂压力确定最大允许关井套压值方法一：根据公式求得一：根据公式求得 PPa a=(G=(Gf f-G-Gm m)h)h P Pa a-最大关井允许套压，千帕；最大关井允许套压，千帕； G Gf f-地层破裂压力梯度，千帕地层破裂压力梯度，千帕/ /米；米； G Gm m-泥浆静液压力梯度，千帕泥浆静液压力梯度，千帕/ /米；米； h-h-套管鞋处井深，米。套管鞋处井深，米。 第八章第八章 井涌控制原理井涌控制原理2 2、方法二：根据经验确定、方法二：根据经验确定表层套管：最大关井

23、套压值不能超过套管下深的表层套管：最大关井套压值不能超过套管下深的11.2%(11.2%(千克力千克力/ /厘米厘米2 2) )；技术、油层套管：最大关井套压值不能超过套管下技术、油层套管：最大关井套压值不能超过套管下深的深的18.5%(18.5%(千克力千克力/ /厘米厘米2 2) )。 第八章第八章 井涌控制原理井涌控制原理三、保持井底压力恒定的各步骤举例三、保持井底压力恒定的各步骤举例 一、钻井泵的试运行一、钻井泵的试运行 1 1、确保泵操作者和节流阀操作者之间的配合，在作、确保泵操作者和节流阀操作者之间的配合，在作业中相互做出反映。业中相互做出反映。 2 2、慢慢启动泵，泵应该慢启动或

24、按阶段启动，这个、慢慢启动泵，泵应该慢启动或按阶段启动，这个过程应该持续几秒钟和在泵运行前应该讨论。启动程过程应该持续几秒钟和在泵运行前应该讨论。启动程序是在开泵前迅速打开节流阀。序是在开泵前迅速打开节流阀。三、保持井底压力恒定的各步骤举例三、保持井底压力恒定的各步骤举例 3 3、当启动泵到压井排量时，要保证套压不变。当、当启动泵到压井排量时，要保证套压不变。当启动泵速达到压井排量时，如果允许套压下降，那么启动泵速达到压井排量时，如果允许套压下降，那么井底压力也会下降，这会导致更多流体侵入。如果泵井底压力也会下降，这会导致更多流体侵入。如果泵启动但节流阀没被打开或操作足够快，就会导致圈闭启动但

25、节流阀没被打开或操作足够快，就会导致圈闭压力的产生和设备的损坏，这种情况应该避免。应该压力的产生和设备的损坏，这种情况应该避免。应该注意套压是回压，当泵启动和运行到压井排量时，套注意套压是回压，当泵启动和运行到压井排量时，套压回到它的适当值。压回到它的适当值。第八章第八章 井涌控制原理井涌控制原理三、保持井底压力恒定的各步骤举例三、保持井底压力恒定的各步骤举例 4 4、在泵压表上看到的循环压力叫做初始循环压、在泵压表上看到的循环压力叫做初始循环压力。在用选定的速度循环排污时，这是一个压力组合，力。在用选定的速度循环排污时，这是一个压力组合，数学上它能表示为数学上它能表示为: :初始循环压力初始

26、循环压力= =关井立压关井立压+ +预期泵压。预期泵压。 5 5、维持压井排量，一但选定一定的速率，它就、维持压井排量，一但选定一定的速率，它就不应该被改变，如果泵速改变，接着如初始循环压力，不应该被改变，如果泵速改变，接着如初始循环压力，终了循环压力和压力图表等数值也会改变。终了循环压力和压力图表等数值也会改变。 第八章第八章 井涌控制原理井涌控制原理三、保持井底压力恒定的各步骤举例三、保持井底压力恒定的各步骤举例二、有关压井计算：二、有关压井计算： 1 1、地层压力、地层压力=9.8=9.8 初始钻井液密度初始钻井液密度 垂直井深垂直井深+ +关关井立压井立压 2 2、压井钻井液密度、压井

27、钻井液密度= =初始钻井液密度初始钻井液密度+0.102+0.102 关井关井立管压力立管压力/ /垂直井深垂直井深 3 3、初始循环立管总压力、初始循环立管总压力= =压井排量循环泵压压井排量循环泵压+ +关井关井立压立压 4 4、终了循环立管总压力、终了循环立管总压力= =压井钻井液密度压井钻井液密度 初始钻初始钻井液密度井液密度 原钻井液压井排量循环泵压原钻井液压井排量循环泵压第八章第八章 井涌控制原理井涌控制原理三、保持井底压力恒定的各步骤举例三、保持井底压力恒定的各步骤举例 5 5、总容积、总容积= =管内容积管内容积+ +管外容积管外容积 6 6、重钻井液由地面到达钻头时间、重钻井

28、液由地面到达钻头时间= =管内容积管内容积/ /压井压井排量排量 7 7、重钻井液由井底到地面的时间、重钻井液由井底到地面的时间= =管外容积管外容积/ /压井压井排量排量 8 8、最大允许关井套压、最大允许关井套压= =（地层破裂压力梯度（地层破裂压力梯度初始初始钻井液静液压力梯度）钻井液静液压力梯度） 垂直井深垂直井深 第八章第八章 井涌控制原理井涌控制原理三、保持井底压力恒定的各步骤举例三、保持井底压力恒定的各步骤举例三、司钻压井法三、司钻压井法 用两个循环周用两个循环周, ,第一个循环周用原浆循环第一个循环周用原浆循环( (排污排污),),第二个循环周用重浆循环（压井）。第二个循环周用

29、重浆循环（压井）。1 1、泵出口压力分析、泵出口压力分析初始循环压力初始循环压力= =关井立压关井立压+ +预期泵压预期泵压 终了循环压力终了循环压力= =预期泵压预期泵压 重浆密度重浆密度/ /原浆密度原浆密度 P PTITI初始循环压力初始循环压力 P PTFTF终了循环压力终了循环压力 P Pa a套管压力套管压力 P Pd d立管压力立管压力第八章第八章 井涌控制原理井涌控制原理 天然气溢流 油、盐水侵溢流图7-3-1 司钻法压井立管和套管压力的变化第八章第八章 井涌控制原理井涌控制原理三、保持井底压力恒定的各步骤举例三、保持井底压力恒定的各步骤举例 2 2、步骤、步骤 (1) (1)

30、、发现溢流按正确程序关井。、发现溢流按正确程序关井。 (2) (2)、记录立压、套压、钻井液增量，并检查是、记录立压、套压、钻井液增量，并检查是否有圈闭压力否有圈闭压力, ,若有释放掉。若有释放掉。 (3) (3)、计算加重钻井液密度及有关数据。、计算加重钻井液密度及有关数据。 (4) (4)、开泵，调节排量到压井排量循环，调节节、开泵，调节排量到压井排量循环，调节节流阀，保持套管压力不变，此时泵出口压力应为初始流阀，保持套管压力不变，此时泵出口压力应为初始循环立管总压力。循环立管总压力。 (5) (5)、向井内替入原浆，保持排量为压井排量不、向井内替入原浆，保持排量为压井排量不变，通过节流阀

31、使泵压为初始循环立管总压力，直到变，通过节流阀使泵压为初始循环立管总压力，直到受污染钻井液返出地面排完，停泵关井。受污染钻井液返出地面排完，停泵关井。 第八章第八章 井涌控制原理井涌控制原理三、保持井底压力恒定的各步骤举例三、保持井底压力恒定的各步骤举例 (6)(6)、加重钻井液到压井钻井液密度。、加重钻井液到压井钻井液密度。 (7) (7)、做出压井施工单。、做出压井施工单。 (8) (8)、开泵，调整排量到压井排量，向井内注入、开泵，调整排量到压井排量，向井内注入重钻井液，通过节流阀控制泵压，按施工单规定下降重钻井液，通过节流阀控制泵压，按施工单规定下降到终了循环立管总压力。到终了循环立管

32、总压力。 (9) (9)、重钻井液到钻头时，（立压为零，泵压为、重钻井液到钻头时，（立压为零，泵压为终了循环压力）调节节流阀，保持泵压为终了循环压终了循环压力）调节节流阀，保持泵压为终了循环压力直到压井结束。力直到压井结束。 (10) (10)、停泵、关井，检查立压、套压是否为零，、停泵、关井，检查立压、套压是否为零，如果为零，开节流阀，检查是否有溢流。如无溢流，如果为零，开节流阀，检查是否有溢流。如无溢流，将钻井液按规定的附加值加重，恢复钻进。将钻井液按规定的附加值加重，恢复钻进。 第八章第八章 井涌控制原理井涌控制原理第八章第八章 井涌控制原理井涌控制原理三、保持井底压力恒定的各步骤举例三

33、、保持井底压力恒定的各步骤举例 3 3、司钻法压井过程注意事项、司钻法压井过程注意事项 (1) (1)、调节节流阀时勿过度（压力传递有滞后、调节节流阀时勿过度（压力传递有滞后时间）；时间）； (2) (2)、压井过程中，保持压井排量不变（备用、压井过程中，保持压井排量不变（备用泵）；泵）； (3) (3)、压井结束后，井口压力显示有以下几种、压井结束后，井口压力显示有以下几种情况：情况： 第八章第八章 井涌控制原理井涌控制原理三、保持井底压力恒定的各步骤举例三、保持井底压力恒定的各步骤举例 a a、立压等于套压等于零，说明压井成功；、立压等于套压等于零，说明压井成功； b b、立压等零，套压大

34、于零、立压等零，套压大于零, ,继续打重钻井液继续打重钻井液1-3m1-3m3 3, ,按终了循环压力进行；按终了循环压力进行； c c、 立压不等于零，套压等于零立压不等于零，套压等于零, ,后打入钻井液密后打入钻井液密度不够，继续打入重钻井液；度不够，继续打入重钻井液； d d、立压大于零，套压大于零、立压大于零，套压大于零, ,压井失败，重新压压井失败，重新压井。井。 第八章第八章 井涌控制原理井涌控制原理三、保持井底压力恒定的各步骤举例三、保持井底压力恒定的各步骤举例4 4、压井过程中套压的变化、压井过程中套压的变化 天然气溢流油、盐水侵溢流 图7-3-2 压井过程中套压变化曲线 第八

35、章第八章 井涌控制原理井涌控制原理三、保持井底压力恒定的各步骤举例三、保持井底压力恒定的各步骤举例溢流为油、盐水时，套管压力的变化：溢流为油、盐水时，套管压力的变化： 第一循环周：第一循环周：(0-t(0-t1 1),),溢流由井底到井口上返的过溢流由井底到井口上返的过程中，由于溢流的体积不发生变化，套压值不变；程中，由于溢流的体积不发生变化，套压值不变；(t(t1 1-t-t2 2) )，溢流从井口开始返出，环空液柱压力逐渐增，溢流从井口开始返出，环空液柱压力逐渐增大，溢流排完后，立管压力等于套管压力。大，溢流排完后，立管压力等于套管压力。 第二循环周：第二循环周：(t(t2 2-t-t3

36、3) )，重钻井液由井口到达钻头，重钻井液由井口到达钻头，环空钻井液液柱压力未发生变化，套压保持关井立压环空钻井液液柱压力未发生变化，套压保持关井立压值。值。(t(t3 3-t-t4 4) )，随重钻井液上返高度增加，钻井液液柱，随重钻井液上返高度增加，钻井液液柱压力逐渐增大，套压下降，重浆到井口时套压为零。压力逐渐增大，套压下降，重浆到井口时套压为零。 第八章第八章 井涌控制原理井涌控制原理三、保持井底压力恒定的各步骤举例三、保持井底压力恒定的各步骤举例溢流为天然气时套压变化：溢流为天然气时套压变化： 第一循环周：第一循环周：(0-t(0-t1 1) )：天然气上部受到钻井液液：天然气上部受

37、到钻井液液柱压力逐渐减小，天然气体积不断膨胀，套压逐渐增柱压力逐渐减小，天然气体积不断膨胀，套压逐渐增大，当天然气顶端到达井口时，套压达到最大。大，当天然气顶端到达井口时，套压达到最大。(t(t1 1- -t t2 2) )：环空钻井液高度增加，套压下降，当天然气排完：环空钻井液高度增加，套压下降，当天然气排完后立压等于套压。后立压等于套压。 第二循环周：套压的变化与溢流为油、盐水时的第二循环周：套压的变化与溢流为油、盐水时的变化相同。变化相同。 值得注意的是；在第一循环周时，当天然气顶部值得注意的是；在第一循环周时，当天然气顶部上返至接近井口时，其体积迅速膨胀，套压迅速升高，上返至接近井口时

38、，其体积迅速膨胀，套压迅速升高，这是正常现象，这时不要开大节流阀降压，仍控制立这是正常现象，这时不要开大节流阀降压，仍控制立压不变。否则会造成井底压力减少。使地层流体再次压不变。否则会造成井底压力减少。使地层流体再次进入井内。导致压井失败。进入井内。导致压井失败。 第八章第八章 井涌控制原理井涌控制原理三、保持井底压力恒定的各步骤举例三、保持井底压力恒定的各步骤举例5 5、泥浆池增量的变化：、泥浆池增量的变化： max 增量 V 0 t1 t2 t 图7-3-3 钻井液池增量的变化曲线 第八章第八章 井涌控制原理井涌控制原理三、保持井底压力恒定的各步骤举例三、保持井底压力恒定的各步骤举例 (0

39、-t(0-t1 1) )：天然气上部受到钻井液柱压力逐渐减小，：天然气上部受到钻井液柱压力逐渐减小，天然气体积不断膨胀，溢流量逐渐天然气体积不断膨胀，溢流量逐渐 增多，当天然气顶端到达井口时，溢流量达到最增多，当天然气顶端到达井口时，溢流量达到最大。大。 (t (t1 1-t-t2 2) )：天然气从井口不断排出，环空钻井液柱：天然气从井口不断排出，环空钻井液柱增加，钻井液池增量逐渐减小，直至钻井液池增量为增加，钻井液池增量逐渐减小，直至钻井液池增量为零。零。 第八章第八章 井涌控制原理井涌控制原理三、保持井底压力恒定的各步骤举例三、保持井底压力恒定的各步骤举例6 6、司钻法压井小结、司钻法压

40、井小结 （1 1）、开始循环原钻井液慢慢地使泵达到压井排）、开始循环原钻井液慢慢地使泵达到压井排量，这时使用节流阀维持套压在关井值。量，这时使用节流阀维持套压在关井值。 （2 2）、对比泵压和计算的初始循环压力。如果不）、对比泵压和计算的初始循环压力。如果不相等，重新研究。相等，重新研究。 （3 3）、以压井排量循环出侵入井内的流体，用节）、以压井排量循环出侵入井内的流体，用节流阀保持泵压不变。流阀保持泵压不变。 （4 4）、要么从独立的钻井液池中继续循环，要么）、要么从独立的钻井液池中继续循环，要么同时关泵，打开节流阀预防圈闭压力或其它的流体侵同时关泵，打开节流阀预防圈闭压力或其它的流体侵入

41、（关井立压应等于关井套压）。流体再次进入井内。入（关井立压应等于关井套压）。流体再次进入井内。导致压井失败。导致压井失败。 第八章第八章 井涌控制原理井涌控制原理三、保持井底压力恒定的各步骤举例三、保持井底压力恒定的各步骤举例 （5 5）、加重实际的钻井液系统到计算的压井钻井）、加重实际的钻井液系统到计算的压井钻井液密度。液密度。 （6 6）、以压井排量循环，使钻杆内充满压井钻井）、以压井排量循环，使钻杆内充满压井钻井液，这时使用节流阀保持套压为上次关井值不变。液，这时使用节流阀保持套压为上次关井值不变。 （7 7）、当压井钻井液到达钻头，把控制套压改变）、当压井钻井液到达钻头，把控制套压改变

42、为控制泵压（应等于计算的终了循环压力）。用节流为控制泵压（应等于计算的终了循环压力）。用节流阀保持泵压不变直到井内充满压井钻井液。阀保持泵压不变直到井内充满压井钻井液。 （8 8）、停泵检查溢流量；关节流阀检查压力降。）、停泵检查溢流量；关节流阀检查压力降。 第八章第八章 井涌控制原理井涌控制原理三、保持井底压力恒定的各步骤举例三、保持井底压力恒定的各步骤举例 四、等待加重压井法四、等待加重压井法 等待加重法在最短时间内压井，它保持井眼和地等待加重法在最短时间内压井，它保持井眼和地面压力比其它方法低。它需要比较好的加重材料来加面压力比其它方法低。它需要比较好的加重材料来加重钻井液。在等待加重法

43、中，井涌后关井，记录稳定重钻井液。在等待加重法中，井涌后关井，记录稳定后的压力和井涌大小。在循环钻井液前，增加钻井液后的压力和井涌大小。在循环钻井液前，增加钻井液密度，这就是等待加重法名字的由来。密度，这就是等待加重法名字的由来。 第八章第八章 井涌控制原理井涌控制原理三、保持井底压力恒定的各步骤举例三、保持井底压力恒定的各步骤举例图7-3-4 等待加重压井法立管和套管压力变化曲线 第八章第八章 井涌控制原理井涌控制原理三、保持井底压力恒定的各步骤举例三、保持井底压力恒定的各步骤举例1 1、施工步骤：、施工步骤： (1) (1)、井涌后关井。、井涌后关井。 (2) (2)、记录稳定后的关井立压

44、和关压套压。、记录稳定后的关井立压和关压套压。 (3) (3)、加重钻井液池内钻井液到计算后的压井钻井、加重钻井液池内钻井液到计算后的压井钻井液密度。液密度。 (4) (4)、准备压井施工单。、准备压井施工单。 (5) (5)、加重完钻井液开始压井循环。、加重完钻井液开始压井循环。 第八章第八章 井涌控制原理井涌控制原理三、保持井底压力恒定的各步骤举例三、保持井底压力恒定的各步骤举例 、缓慢启动泵并打开节流阀，使套压等于关井、缓慢启动泵并打开节流阀，使套压等于关井时的套压值。当泵速或排量达到选定泵速或排量时，时的套压值。当泵速或排量达到选定泵速或排量时，并保持其不变，调节节流阀的开启度使立管压

45、力等于并保持其不变，调节节流阀的开启度使立管压力等于初始循环立管总压力。初始循环立管总压力。 、重钻井液由地面到达钻头的这段时间内，通、重钻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，使其按照过调节节流阀控制立管压力，使其按照“立管压力控立管压力控制表制表”变化，由初始循环立管总压力降到终了循环立变化，由初始循环立管总压力降到终了循环立管总压力。管总压力。 、继续循环，重钻井液在环空上返，调节节流、继续循环，重钻井液在环空上返，调节节流阀，使立管压力保持终了循环立管总压力不变，当重阀，使立管压力保持终了循环立管总压力不变，当重钻井液到达地面后，停泵，关节流阀。检查套管和立钻井液

46、到达地面后，停泵，关节流阀。检查套管和立管压力是否为零，若为零说明压井成功。管压力是否为零，若为零说明压井成功。 第八章第八章 井涌控制原理井涌控制原理三、保持井底压力恒定的各步骤举例三、保持井底压力恒定的各步骤举例2 2、压井过程套压变化：、压井过程套压变化： 当溢流为油或水时，套压的变化：当溢流为油或水时，套压的变化： (0-t (0-t1 1):):重浆由地面到钻头，套压不变（曲线重浆由地面到钻头，套压不变（曲线）；）； (t (t1 1-t-t2 2) )重浆在环空上返，重浆返高增加，钻井液重浆在环空上返，重浆返高增加，钻井液柱压力增加，套压下降。（曲线柱压力增加，套压下降。（曲线）；

47、）； (t (t2 2-t-t3 3) )溢流由井口排出的过程，随着重浆返高增溢流由井口排出的过程，随着重浆返高增加，套压迅速下降。（曲线加，套压迅速下降。（曲线）；）； (t (t3 3-t-t4 4) )这段时间是排除原钻柱中的轻钻井液，随这段时间是排除原钻柱中的轻钻井液，随着重浆返高增加，套压下降，当重浆返出地面，套压着重浆返高增加，套压下降，当重浆返出地面，套压为零。（曲线为零。（曲线） 第八章第八章 井涌控制原理井涌控制原理三、保持井底压力恒定的各步骤举例三、保持井底压力恒定的各步骤举例当当溢流为天然气时的套压变化：溢流为天然气时的套压变化： (0-t (0-t1 1):):重浆由地

48、面到钻头，天然气在环空上升，重浆由地面到钻头，天然气在环空上升，体积膨胀，环空钻井液液柱压力减小，套压不断增大体积膨胀，环空钻井液液柱压力减小，套压不断增大（曲线（曲线）；）； (t (t1 1-t-t2 2) )重钻井液在环空上返，重浆返高增加，套重钻井液在环空上返，重浆返高增加，套压下降。同时，天然气在环空上升，体积膨胀，又会压下降。同时，天然气在环空上升，体积膨胀，又会使钻井液液柱压力减小，引起套压增加。套压变化受使钻井液液柱压力减小，引起套压增加。套压变化受上面两个因素的影响，不论出现上述哪种情况，天然上面两个因素的影响，不论出现上述哪种情况，天然气上升到接近井口时，由于天然气迅速膨胀

49、，均会使气上升到接近井口时，由于天然气迅速膨胀，均会使套压出现迅速升高的趋势。（曲线套压出现迅速升高的趋势。（曲线）；）； (t (t2 2-t-t3 3) )是天然气由井口排出的过程，随着天然气是天然气由井口排出的过程，随着天然气的排出，套压迅速下降。（曲线的排出，套压迅速下降。（曲线）；）； (t (t3 3-t-t4 4) )是排除轻钻井液的过程，最后重钻井液返是排除轻钻井液的过程，最后重钻井液返出地面，套压为零（曲线出地面，套压为零（曲线）。）。 第八章第八章 井涌控制原理井涌控制原理三、保持井底压力恒定的各步骤举例三、保持井底压力恒定的各步骤举例 3 3、等待加重法小结、等待加重法小

50、结 （1 1）、加重实际的钻井液系统到计算的压井钻井）、加重实际的钻井液系统到计算的压井钻井液密度。液密度。 （2 2）、计算立压变化。）、计算立压变化。 （3 3）、如果由于气体运移，关井压力增加显著，）、如果由于气体运移，关井压力增加显著，使用容积法从环空排出钻井液，维持立压不变。使用容积法从环空排出钻井液，维持立压不变。 （4 4）、开始循环压井重钻井液慢慢地使泵达到压）、开始循环压井重钻井液慢慢地使泵达到压井排量，这时使用节流阀维持套压在关井值。井排量，这时使用节流阀维持套压在关井值。 第八章第八章 井涌控制原理井涌控制原理三、保持井底压力恒定的各步骤举例三、保持井底压力恒定的各步骤举

51、例 （5 5）、对比泵压和计算的初始循环压力。如果不）、对比泵压和计算的初始循环压力。如果不相等有必要重新研究和计算。相等有必要重新研究和计算。 （6 6）、用压井重钻井液置换钻柱内原钻井液）、用压井重钻井液置换钻柱内原钻井液, ,根根据计算表使用节流阀调整立压。据计算表使用节流阀调整立压。 （7 7）、当压井钻井液到达钻头，循环压力应是计）、当压井钻井液到达钻头，循环压力应是计算的终了循环压力。算的终了循环压力。 （8 8）、当泵速达到压井排量使用节流阀维持终了）、当泵速达到压井排量使用节流阀维持终了循环压力直到井涌被循环出井内，环空充满压井重钻循环压力直到井涌被循环出井内，环空充满压井重钻

52、井液。井液。 （9 9）、停泵检查溢流量，关节流阀检查压力降）、停泵检查溢流量，关节流阀检查压力降。 第八章第八章 井涌控制原理井涌控制原理三、保持井底压力恒定的各步骤举例三、保持井底压力恒定的各步骤举例 五、在井控五、在井控/ /压井作业中安排井控压井作业人员压井作业中安排井控压井作业人员各岗位的职责各岗位的职责 每个与钻井作业有关的人都应当知道自己的每个与钻井作业有关的人都应当知道自己的职责，并且能在防喷中尽到自己的责任。井队成员是职责，并且能在防喷中尽到自己的责任。井队成员是最主要的，因为他们处于第一道防线。钻机的安全置最主要的，因为他们处于第一道防线。钻机的安全置于承包技师与经营者代表

53、（钻井队长）的责任之中，于承包技师与经营者代表（钻井队长）的责任之中，其他人员也有责任。管理负责人、钻井工程师、专业其他人员也有责任。管理负责人、钻井工程师、专业服务公司代表、安全工程师以及各位总裁都有自己的服务公司代表、安全工程师以及各位总裁都有自己的职责，扑灭井喷时都必须尽到各自的职责。职责，扑灭井喷时都必须尽到各自的职责。第八章第八章 井涌控制原理井涌控制原理三、保持井底压力恒定的各步骤举例三、保持井底压力恒定的各步骤举例 与任何职业的提高一样，能力与技术都来自训练与任何职业的提高一样，能力与技术都来自训练与持续的实践。正因为这些因素如此重要，所以法律与持续的实践。正因为这些因素如此重要

54、，所以法律要求工作人员要接受井控与防污染方面相应的训练。要求工作人员要接受井控与防污染方面相应的训练。即使不考虑法律，训练与实际操作对钻井作业的重要即使不考虑法律，训练与实际操作对钻井作业的重要性就象钻机对钻井作业那样重要。性就象钻机对钻井作业那样重要。 第八章第八章 井涌控制原理井涌控制原理三、保持井底压力恒定的各步骤举例三、保持井底压力恒定的各步骤举例 1 1、司钻：操作钻机，关井（或分流）。、司钻：操作钻机，关井（或分流）。 2 2、井架工：接好钻井液漏斗上的拌料泵与重晶石、井架工：接好钻井液漏斗上的拌料泵与重晶石料斗，守在泵房工作。料斗，守在泵房工作。 3 3、机工：检查所有的高压气源

55、，守在准备关闭装、机工：检查所有的高压气源，守在准备关闭装置的岗位上工作。置的岗位上工作。 4 4、钻井液补充罐的人员：启动除气器，到节流管、钻井液补充罐的人员：启动除气器，到节流管汇去。汇去。 5 5、第一钻工：协助钻台上的司钻工作。、第一钻工：协助钻台上的司钻工作。 第八章第八章 井涌控制原理井涌控制原理三、保持井底压力恒定的各步骤举例三、保持井底压力恒定的各步骤举例 6 6、第二钻工：给钻井技师和井队长传递信息，协、第二钻工：给钻井技师和井队长传递信息，协助钻台上的司钻工作。助钻台上的司钻工作。 7 7、钻井液工：在钻井液上水池中加重钻井液，在、钻井液工：在钻井液上水池中加重钻井液，在钻

56、井液池处工作。钻井液池处工作。 8 8、钻井技师：确保所有人员都在正确的岗位上，、钻井技师：确保所有人员都在正确的岗位上，不断的检查所有的岗位。不断的检查所有的岗位。 9 9、钻井队长：在节流控制台，监督整个作业。、钻井队长：在节流控制台，监督整个作业。 第八章第八章 井涌控制原理井涌控制原理 四、井控作业单四、井控作业单一、井控的有关计算一、井控的有关计算 例题：某探井在井深某探井在井深25002500米处发现天然气溢流。已米处发现天然气溢流。已知数据为：测量井深知数据为：测量井深25002500米；垂直井深米；垂直井深25002500米；钻头直米；钻头直径径216216毫米；钻杆直径毫米；

57、钻杆直径127127毫米毫米, ,内径内径109109毫米；技术套管毫米；技术套管外径为外径为244244毫米毫米, ,内径为内径为222222毫米毫米, ,下至井深下至井深15001500米处，地米处，地层破裂压力梯度为层破裂压力梯度为17.6417.64千帕千帕/ /米；钻井液密度为米；钻井液密度为1.31.3克克/ /厘米厘米3 3；关井前测得：泵速为；关井前测得：泵速为3030冲冲/ /分，排量为分，排量为16.416.4升升/ /秒秒时循环泵压为时循环泵压为6.46.4兆帕兆帕 ；关井后记录：关井立管压力为；关井后记录：关井立管压力为2.452.45兆帕兆帕, ,关井套管压力为关井套

58、管压力为3.73.7兆帕兆帕, ,钻井液池增量为钻井液池增量为3 3米米3 3。试计算压井基本数据并填写压井施工单。试计算压井基本数据并填写压井施工单。 第八章第八章 井涌控制原理井涌控制原理 四、井控作业单四、井控作业单一、井控的有关计算、井控的有关计算 解：计算压井所需数据解：计算压井所需数据 1 1、地层压力、地层压力=9.8=9.8 原钻井液密度原钻井液密度 垂直井深垂直井深+ +关井立关井立压压 =9.8=9.8 1.31.3 2500+2450=343002500+2450=34300千帕千帕 =34.3=34.3兆帕兆帕 2 2、压井钻井液密度、压井钻井液密度= =初始钻井液密度

59、初始钻井液密度+0.102+0.102 关井立关井立管压力管压力/ /垂直井深垂直井深 =1.3+0.102=1.3+0.102 2450/2500=1.42450/2500=1.4克克/ /厘米厘米3 3第八章第八章 井涌控制原理井涌控制原理 四、井控作业单四、井控作业单一、井控的有关计算一、井控的有关计算 解：计算压井所需数据计算压井所需数据 3 3、初始循环立管总压力、初始循环立管总压力= =压井排量循环泵压压井排量循环泵压+ +关井立压关井立压 =6.4+2.45=6.4+2.45 =8.85 =8.85兆帕兆帕 4 4、终了循环立管总压力、终了循环立管总压力= =压井钻井液密度压井钻

60、井液密度 初始钻井液初始钻井液密度密度 原钻井液压井排量原钻井液压井排量循环泵压循环泵压= =（1.4/1.31.4/1.3） 6.4=6.896.4=6.89兆帕兆帕 5 5、管内容积、管内容积=0.785=0.785 0.1090.1092 2 2500=23.32500=23.3米米3 3 6 6、管外容积、管外容积=0.785=0.785 （0.2160.2162 2-0.127-0.1272 2） 10001000+（0.2222-0.1272）1500=63米3 第八章第八章 井涌控制原理井涌控制原理 四、井控作业单四、井控作业单一、井控的有关计算一、井控的有关计算 解：计算压井所