井控技术(换证)

1、 GREAT WALL DRILLING COMPANY长城钻井公司井控培训中心 罗远儒井控技术井控技术 GREAT WALL DRILLING COMPANY四川仁寿人2005巴基斯坦项目HSE总监20032004，伊朗项目HSE总监2001，2002连续二次赴美国参加IADC井控教 师资格培训，HSE培训、监督培训。19952001，中原油田井控HSE培训中心罗远儒简介 GREAT WALL DRILLING COMPANY 第一章第一章 前言及案例分析前言及案例分析第二章第二章 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第三章 地层压力检测地层压力检测第四章第四章

2、 井控设计井控设计第五章、溢流的原因、预防与检验第五章、溢流的原因、预防与检验第六章第六章 井内气体的膨胀和运移井内气体的膨胀和运移第七章第七章 关井程序关井程序第八章第八章 压井压井主主 要要 内内 容容 GREAT WALL DRILLING COMPANY 第一章第一章 前言及案例分析前言及案例分析 GREAT WALL DRILLING COMPANY 井控动画Safe way试压事故.avi问题：为什么要学习井控？ GREAT WALL DRILLING COMPANY Blowout_0607.wmv GREAT WALL DRILLING COMPANY 灾灾 难难 GREAT

3、WALL DRILLING COMPANYn前言井喷就是事故，井喷失控就是性质严重、损失巨大的灾难性事故。据不完全统计，我国“一五”“八五”期间共发生井喷失控事故271次，着火井81口，烧毁和地层塌陷埋掉钻机61台。仅1978年1995年发生173井次井喷失控事故，导致5人死亡47人受伤，报废井43口，直接经济损失数千万元。据美国1960年1970年十年间因井喷失控造成的直接损失就超过20亿美元。 井控动画Harms of blowout.DAT GREAT WALL DRILLING COMPANY据美国内政部地质调查局统计，1990年2004年3月墨西哥湾地区共发生可记录的井喷事件和事故5

4、9起，其中井喷引起井塌6口，着火5口，钻救援井2口，报废2口，损失巨大。而影响最大损失最大的莫过于2003年“12.23” 重庆开县罗家寨的16H井的井喷失控事故，死亡人数达243人之多，是石油史以来之罕见。因此掌握井控知识，搞好井控工作是我们钻井行业每一个人“遵法守纪”的“义务” GREAT WALL DRILLING COMPANYl固井前防磨套补心刺漏，井喷失控固井前防磨套补心刺漏，井喷失控1月后着火，烧月后着火，烧毁钻机毁钻机(2003， GWDC在乌兹别克斯坦在乌兹别克斯坦 )： 案例案例1 GREAT WALL DRILLING COMPANY177.8mm套管2636m244.5

5、mm套管2178mSKB-12井井/（吐哈（吐哈ZJ45-45164）：）：当地时间当地时间2003年年12月月14日日04:30下完下完7“套管套管,由于道威尔固井公司的由于道威尔固井公司的固井设备和管线全部冻结，井队按监督指固井设备和管线全部冻结，井队按监督指令帮助解冻。令帮助解冻。18:30解冻完。解冻完。20:48开始注水泥。开始注水泥。21:05套管头耐磨套顶丝处发生泄漏。套管头耐磨套顶丝处发生泄漏。21:30发生井喷，井口失去控制。发生井喷，井口失去控制。2004年年1月月16日着火，钻机烧毁。日着火，钻机烧毁。最大井斜88.5 GREAT WALL DRILLING COMPAN

6、Yl原因与教训：原因与教训： 1.防磨套顶丝泄漏；防磨套顶丝泄漏； 2.井漏井漏 ：下套管前后都发生井漏；：下套管前后都发生井漏； 3.固井管线冻结；固井管线冻结； 4.停止循环时间长：下完套管就静止停止循环时间长：下完套管就静止14h； 5.对高产水平井认识不足；对高产水平井认识不足； 6.监督不称职，缺乏经验：出现不正常情况不应该固井；监督不称职，缺乏经验：出现不正常情况不应该固井； 7.监督和井队应确保井下安全。监督和井队应确保井下安全。 GREAT WALL DRILLING COMPANYRG-JB/GW58RG-240/GW60l浅气层井喷浅气层井喷(GWDC,委内瑞拉，委内瑞拉，

7、2003) 案例案例2 GREAT WALL DRILLING COMPANYl RG-JB井井/GW58队、队、RG-240井井/GW60队在队在2003年年1月月2月的不到一个月时间内连续发生两月的不到一个月时间内连续发生两口井浅层气严重井喷，两口井甲方设计中都没有口井浅层气严重井喷，两口井甲方设计中都没有提供浅层气的信息，都没要求安装导流器，而且提供浅层气的信息，都没要求安装导流器，而且都是在用满眼钻具钻完都是在用满眼钻具钻完1005的的12-1/4领眼以后领眼以后的起下钻中先发生井漏，后发生井喷，造成两口的起下钻中先发生井漏，后发生井喷，造成两口井报废。井报废。 GREAT WALL

8、DRILLING COMPANY原因与教训：原因与教训： 1.对物探资料研究不够，没有预告浅层气；对物探资料研究不够，没有预告浅层气； 2.对浅层气的危害认识不足；对浅层气的危害认识不足； 3.设计不合理，没有装导流器；设计不合理，没有装导流器； 4.设计泥浆密度没有考虑浅层气的压力；设计泥浆密度没有考虑浅层气的压力； 5.对漏失造成的后果认识不足，没有采取积极的措施；对漏失造成的后果认识不足，没有采取积极的措施； 6.满眼钻具起下钻速度没有控制，造成激动压力，引起井漏。满眼钻具起下钻速度没有控制，造成激动压力，引起井漏。 GREAT WALL DRILLING COMPANYl伊朗空气钻井替

9、水井喷事故（伊朗空气钻井替水井喷事故（GWDC,2004.09.10) 案例案例3 GREAT WALL DRILLING COMPANYl罗家-16h (重庆开县),2003 案例案例4 井控动画井控动画12-23well luojia 16-H.DAT GREAT WALL DRILLING COMPANYDecember23,2003.lost control while tripping Not keeping hole full. Cant stab full-opened valve,cant close blind ram Formation contains rich H2S

10、243 killed ,1000 injured,90,000 emergency evacuation .6 responsible employee sentenced to jail.Heavy environment pollution GREAT WALL DRILLING COMPANY 5月25日14:30至26日5:30，钻12 .”井眼自2972ft 至4252ft； 26日5:30，打50桶高粘泥浆扫井眼，循环调整泥浆密度并上下活动钻具； 7:00开始起钻，甲方监督在钻台上指挥起钻， 10:15起至1240英尺时发生井涌，井口喷出气体和泥浆混合物高出钻台面约20米，钻台上的

11、印尼籍带班队长通过司钻控制台关闭防喷器，至10:20完成整个关井程序。但当地带班队长误关全封闸板，造成一根钻具挤毁，增加处理难度。l印尼项目印尼项目GW94起钻过程中发生气侵后关井起钻过程中发生气侵后关井时，关井误操作发生井喷时，关井误操作发生井喷(2007年5月26日) 案例案例5 GREAT WALL DRILLING COMPANY中午12:00,在S0BC-149井时，在钻井过程中钻遇一个地质没有预测到的天然气层。发生了井喷失控着火事故。甲方PDVSA负责并承担所有损失。l委内瑞拉井喷着火事故委内瑞拉井喷着火事故GW59(2007年年8月月10日）日） 案例案例6委内瑞拉委内瑞拉GW5

12、9井喷井喷.flv GREAT WALL DRILLING COMPANYlWell A-13 ，墨西哥湾，固井后水泥浆失重引发井喷及着火。(2001). 案例案例7 GREAT WALL DRILLING COMPANY2001年2月28日固完10-3/4”表套3月1日焊接卡瓦式套管套头 1:30发现有天然气泄漏，采取灌海水、泥浆等措施无效， 3:30井喷着火， 3月3日井塌火灭。 GREAT WALL DRILLING COMPANYlA-13井教训：1.水泥初凝时失重，降低了液柱压力；又提前打开了10阀降低了液柱压力。2.开钻前没有召开HSE会议，没有强调浅气层的危害。3.录井显示在70

13、0和1200存在浅气层，油公司没有将情况通知有关单位。4.固井设计没有按浅气层设计水泥浆。 GREAT WALL DRILLING COMPANYl BLOCK 93 C-4ST井：l 8:00导流，9:00管线刺断，9:05着火，9:15井塌 案例案例8 GREAT WALL DRILLING COMPANY干泥浆及水泥块粘附球阀干泥浆及水泥块粘附球阀由HELIS设计和承钻-2001.7.13-7667(接单根）钻具内没有浮阀，从钻具内喷出。 GREAT WALL DRILLING COMPANY监督失踪，井塌报废。救援井代替该井。1.钻具中没有浮阀；2.钻台安全阀关不动，没有每天检查且无备

14、用；3.施工前没有进行培训；4.钻到大段沙层没有循环观察。 GREAT WALL DRILLING COMPANYl国际上井控管理要求国际上井控管理要求p井控培训井控培训IADCIWCF GREAT WALL DRILLING COMPANY井控动画firefly 点火.avip井控设备自动点火装置 GREAT WALL DRILLING COMPANY p监督房门口还 有一个远控台。 GREAT WALL DRILLING COMPANYp 节流压井管汇在钻台前面 GREAT WALL DRILLING COMPANYp空气泡沫欠平衡钻井空气泡沫欠平衡钻井放喷管线接出井口放喷管线接出井口15

15、0m以外。以外。 GREAT WALL DRILLING COMPANY放喷管线放喷管线p在天车上的放喷管线（南美） GREAT WALL DRILLING COMPANYn集团公司海外井控检查情况集团公司海外井控检查团中东非洲组南美组中亚组南亚组苏丹阿曼委内瑞拉厄瓜多尔哈萨克斯坦阿塞拜疆缅甸印尼l检查团分组 GREAT WALL DRILLING COMPANYl成员组成： 集团公司技术与市场部 集团公司国际事业部 集团公司海外石油勘探开发公司 长城钻井公司（4人） GREAT WALL DRILLING COMPANYl检查总体印象 海外勘探开发发展迅猛，成绩喜人！员工在海外吃苦耐劳，不畏

16、艰辛，拼搏奉献，事迹感人!服务单位井控意识及管理普遍好于甲方。井控装备配置普遍高于国内，井控管理平均水平高于国内。 GREAT WALL DRILLING COMPANYl甲方管理井控情况井控设计。甲方自己设计自己审批。井控设计应与井控应急预案结合起来，重点做好泥浆密度设计、重晶石、重泥浆储备。南美的设计力量相当弱，压力系数普遍低，H2S含量不高，井控意识相对弱，有井控预案，但不完善，无应急装备。委内瑞拉在湖上钻井，防污染极为重要。从压井管线处如何接放喷管线，甲方应加强管理。阿曼PDO设计由GWDC做。苏丹3/7区不发设计给井队。 GREAT WALL DRILLING COMPANY管理方面

17、，基本实现了体系联动。GWDC的HSE体系与CNODC的体系协调性好。HSE管理。国外作了大量工作，尤其是在委内瑞拉，HSE工作很好。GWDC和CNODC都将井控纳入HSE管理，加强了井控管理。甲方监督是个人行为，非公司行为，如井场布局、管线装坼由监督个人决定，没有标准。监督的指挥控制能力必须与公司要求一致。 如ZPEB发电机房与远控房只隔1房间，里面放物品，与柴油罐距3m.GWDC也有类似问题。 GREAT WALL DRILLING COMPANYl乙方井控管理情况（苏丹）S 井场布置问题-主防喷管线不平直，出口距房20m（至少50m）.-辅防喷管线普遍不装压井管线。有的辅管线距远控台太近

18、。-油罐紧靠柴油机。（CNPC 要求大于20m.）-远控台距井口有些只有45m,78m.有些修井队就放在井口边上。-远控台操作普遍放在中位，应放在工作位置。-远控台液压油，建议GWDC统一型号，使用10号航空液压油，考虑粘度、抗温能力。 GREAT WALL DRILLING COMPANY有些修井队远控台不接气泵，不装司控台。井队无液面报警装置。在苏丹GWDC和ZPEB无钻机鉴定、维修、井控设备检验。印尼要求半年将BOP拉到车间检查。在苏丹，井控设备的安装、管线固定、点火装置、放喷管线长度基本够，但有些紧固不好，液面报警器依赖录井，有些灌泥浆用尺子量。压力表无法标定，有的压力表用60MPa量

19、程。有些照明不采用低压，仍然用220V.消防沙不够。逃生路线等标记不清楚。风向标应装好。 GREAT WALL DRILLING COMPANY井控理念与国内不一样，国内以班组为主，国外以监督为中心。监督不理解防喷演习频率。结合地区特色，形成自身特色。长井段分支水平井，垂深浅，起钻检查溢流，处理都有自身特色。钻井队普遍比作业队安装、管理好。内防喷工具配备差，有些队几乎没有。应将内喷与外喷同等重视。井队一般是旋塞，应有回压凡尔。阿曼无防喷单根。阿曼的放喷、燃烧管线都很短。委内瑞拉放喷管线在天车上，不接压井管线。l乙方井控管理情况（其他国家） GREAT WALL DRILLING COMPANY

20、关于培训体系。培训不完全是取证。还应包括新员工培训、取换证培训，适应性培训，各自不同特点培训。培训与后勤支持问题较大，尤其是苏丹当地人井控培训。阿曼要求IWCF井控培训证书及H2S培训，试卷拿到英国评分。建议建立南美、中亚、非洲、中东等培训基地。应急控制中心的建立，井队如何应急？人员配置上，管理干部培训问题，应加强工程技术人员的配置，在英语水平上是否可以降低要求？ GREAT WALL DRILLING COMPANY委内瑞拉液气分离器普遍不合格，压井管汇无单流阀。无坐岗记录。液面报警靠录井。浮筒式液面监测仪1M3(1cm)不报警。有些无手动锁紧装置。有些无四通，从套管头接一个管线，从BOP接

21、一个压井。有的远控台手柄不到位。现场记录不全，不规范。建议加强对现场监督/考核评价。阿塞拜疆井控管理比哈萨克斯坦强。去年井喷1次，今年上半年19次井涌。 GREAT WALL DRILLING COMPANY北部扎奇20380m,浅气层，漏涌同层，窗口窄。密度1.4g/cm3,油层0.9-1.1g/cm3.当地雇员不坐岗。冬季保温问题。 GREAT WALL DRILLING COMPANYl建议： 进一步加强井控意识。 各油公司建立施工设计队伍。 结合国际施工特点，建立井控培训机制。 吸收国外先进办法，结合国内规章制度，完善井控管理实施细则和管理办法。 CNODC培养一批相对固定的监督队伍。

22、 建立一支钻井、修井、取芯、固井、井控等专业的专家队伍。 GREAT WALL DRILLING COMPANY 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 GREAT WALL DRILLING COMPANY压力压力 静液压力静液压力压力梯度压力梯度地层压力五、上覆岩石压力地层压力五、上覆岩石压力 破裂压力破裂压力井底压力井底压力压差压差 压力损失压力损失 泵压、液压泵压、液压激动压力和抽吸压力激动压力和抽吸压力井内各种压力井内各种压力 GREAT WALL DRILLING COMPANY一、泥浆液柱压力一、泥浆液柱压力 P静液压力,MPa 泥浆密度,g/

23、cm3 H垂深，m。 P=0.0098 mH浆柱压力计算 GREAT WALL DRILLING COMPANY例：例：上图中，井内钻井液密度为1.2g/cm2，3000m处静液柱压力为多少？ 泥浆液柱压力 P=0.0098mH =0.00981.203000 =35.288MPa 地层孔隙内流体(水)的压力为： p=0.0098h =0.00981.073000 =31.547MPa GREAT WALL DRILLING COMPANY几种情况下的井底静液压力几种情况下的井底静液压力 GREAT WALL DRILLING COMPANY压力的四种表示法压力的四种表示法 (1)用压力的单位

24、表示如:100 kpa 12Mpa (2)用压力梯度表示(3)用流体当量密度表示。(4)用压力系数表示: 即某点压力与该点水柱静压力之比。 GREAT WALL DRILLING COMPANY 例如例如:2000:2000米的压力是米的压力是23.544Mp23.544Mpa a 也可以说压力梯度是也可以说压力梯度是11.77kp11.77kpa a /m, /m, 也可以说当量密度是也可以说当量密度是1.20 g / cm 1.20 g / cm 3 3, , 也可以说压力系数是也可以说压力系数是1.201.20。 GREAT WALL DRILLING COMPANY二、地层压力二、地层

25、压力地层压力：是地下岩石孔隙内流体的压力，也称孔隙压力。 GREAT WALL DRILLING COMPANY 若设正常地层压力时地层水密度为若设正常地层压力时地层水密度为 n n，则地层压力当量密度，则地层压力当量密度 e e ， 当当 e = e = n n时，等于时，等于1.07g/cm31.07g/cm3为压力正常为压力正常; ; 当当 e e n n时，大于时，大于1.07 g/cm31.07 g/cm3为为异常高压异常高压; ; 当当 ee n n时，小于时，小于1.07g/cm31.07g/cm3为为异常低压异常低压。 正常与异常地层压力正常与异常地层压力 GREAT WALL

26、 DRILLING COMPANY异常压力形成的机理异常压力形成的机理F压实作用F构造运动F古压力作用F成岩作用F密度差作用F流体运移作用F热力作用和生化作用F其它原因 GREAT WALL DRILLING COMPANY压实作用是沉积压实产生的。在有渗透通道时，不会产生异常压力；在渗透通道被封闭时，封闭在下部的地层孔隙压力会成为异常高压。 深度 GREAT WALL DRILLING COMPANY降低的孔隙度降低的孔隙度正常压力正常压力异常压力异常压力隔层隔层岩石基质岩石基质压缩区（孔隙度较高）压缩区（孔隙度较高）表面表面深度深度沉积层的压实作用沉积层的压实作用 GREAT WALL D

27、RILLING COMPANY 疏松多孔粘土沉积物在埋藏过程不断被压实，孔隙中的流体被排挤出来，这时孔隙体积也随之减小。在上覆沉积物连续沉积的情况下，如果粘土沉积物孔隙中的流体被排挤出来的速度与上覆沉积物增加的速度相一致，则随粘土埋藏深度增加粘土孔隙度不断减小，直到粘土不再被压实为止。 但是,如果在横向上广泛分布着不渗透的膏岩沉积物或其他低渗透沉积物，在上覆沉积物的压力下，粘土孔隙中的水在上覆沉积物的压力下，粘土孔隙中的水不能充分排出，使粘土成为欠压实的，这些水或就近流入与不能充分排出，使粘土成为欠压实的，这些水或就近流入与之相邻的砂岩孔隙中积蓄起来，就导致了高压异常。之相邻的砂岩孔隙中积蓄起

28、来，就导致了高压异常。 GREAT WALL DRILLING COMPANY 构造运动是地层自身的运动。它引起各地层之间相对位置的变化。由于构造运动，圈闭有地层流体的地层被断层、横向滑动、褶皱或侵入所挤压。促使其体积变小，如果此流体无出路，则意味着同样多的流体要占据较小的体积。因此,压力变高。 GREAT WALL DRILLING COMPANY 构造作用对压力有重要影响。断裂漏失带可形成通道，使油层重新加压形成高异常压力。封闭型的断裂也同样可以促使异常地层压力形成。下图a 表示在未发生断裂以前，位于油藏顶部的井的原始油层压力是由水压头H所决定的。如果发生了封闭性断裂，图b所示，油藏顶部相

29、对上升，埋藏深度变浅，即H1H ，但是，由于断裂是封闭型的，油藏中的流体未遭散失而仍保持其原有的压力值，因此，油藏表现具有高异常压力。 GREAT WALL DRILLING COMPANY 构造运动形成的异常压力构造运动形成的异常压力断层形成的异常断层形成的异常高压高压盐丘体侵入形盐丘体侵入形成的异常高压成的异常高压原始压力型异原始压力型异常高压常高压 GREAT WALL DRILLING COMPANY盐丘作用：盐丘作用：塑性岩层形成的底辟塑性岩层形成的底辟构造，如盐丘、泥火构造，如盐丘、泥火山等均可构成地下流山等均可构成地下流体渗流的物理遮挡面，体渗流的物理遮挡面，它们可以把因构造运它

30、们可以把因构造运动而增加的岩层孔隙动而增加的岩层孔隙流体压力流体压力“封闭封闭”起起来，从而形成高异常来，从而形成高异常地层压力。图为盐丘地层压力。图为盐丘构造，在它的周围为构造，在它的周围为高异常地层压力带。高异常地层压力带。 GREAT WALL DRILLING COMPANY盐穹是由于低剪切强度材料的密度反演造成的。盐层的塑性易于盐层向上“流动”运动会过压实浅层地层，导致更高的地层压力盐穹向上运动向上运动异常压力区异常压力区表面正常压力正常压力 GREAT WALL DRILLING COMPANY表面表面P孔隙孔隙 P上覆岩层上覆岩层 11,100 psi 盐层， 1,000 ft

31、= 1,100 psi 上覆岩层上覆岩层 = 1.0 psi/ft 10,000 ft, POB = 10,000 psi10,000 ft上覆盐层上覆盐层 = 1.1 psi/ft盐岩的特点：不渗透；易溶解并以不同形状再结晶。盐岩的特点：不渗透；易溶解并以不同形状再结晶。因此，在盐丘下面，往往被隔成高压。因此，在盐丘下面，往往被隔成高压。盐层：盐层：-不渗透（页岩半渗透）不渗透（页岩半渗透）-塑性。盐层是塑性的，通过塑性。盐层是塑性的，通过再结晶作用而变形再结晶作用而变形/流动。流动。-盐层下页岩中的水承受整个盐层下页岩中的水承受整个盐层的重量加上盐层上沉积盐层的重量加上盐层上沉积层的重量。

32、层的重量。 将全部上覆岩层应力将全部上覆岩层应力 转移转移到下覆地层。到下覆地层。 GREAT WALL DRILLING COMPANY 3）古压力作用）古压力作用下图所示的原来埋藏较深h1且处于封闭地质条件的地层，由于后来地壳上升，使上覆地层受到剥蚀，原地层的埋藏深度变浅h2 ，因为地层仍然是封闭的，古压力保持不变。所以，对于已经变浅的深度来说，已经为高压异常地层。与上述情况相反，若油藏顶部相对下降，即埋藏深度加大，则h2h1，按h2 静水柱计算所得的压力必然大于实际的压力，因而表现为低异常地层压力。异常低异常低 压压异常高压异常高压 GREAT WALL DRILLING COMPANY

33、 成岩指岩石矿物在地质作用下的化学变化。页岩和灰岩经受结晶结构的变化，可以产生异常高的压力。有异常压力，必有上覆压力密封层。如石膏（caso4 2H2O）将放出水化水而变成无水石膏（caso4 ）它是一种特别不渗透的蒸发岩，从而引起其下部异常高压沉积。 4 4）成岩作用）成岩作用 GREAT WALL DRILLING COMPANY 蒙脱石的脱水作用蒙脱石的脱水作用 粘土沉积物中的蒙脱石含有大量的晶格层间水和吸附水，随着沉积物的增加，粘土埋藏的深度也不断加大，同时地层温度也不断升高。当温度升至蒙脱石的脱水限值时，蒙脱石将释放出大量的晶格层间水和吸附水。如果上述过程是处于封闭的地质条件下，所释

34、放出来的水就在粘土孔隙中积蓄起来，从而增加了孔隙流体的压力，使地层具有高压异常。 GREAT WALL DRILLING COMPANY 化学成岩作用（从化学成岩作用（从蒙脱石到伊利石）蒙脱石到伊利石）B. 成岩作用后成为伊利石A. 成岩作用前的蒙脱石C. 成岩作用和压实后约 3000 - 6000约6000 - 90009000 - 10,000下自由孔隙水可能的体积损失单层粘度水粘土颗粒 GREAT WALL DRILLING COMPANY 当存在于非水平构造中的孔隙流体的密度比本地区正常孔隙流体密度小时,则在构造斜上部，可能会形成异常高压。 GREAT WALL DRILLING CO

35、MPANY例例 如上图 所示，设4000米处为正常压力，水的密度1.02g /cm3,气的密度为0.0959g /cm3，则： 40004000米处的压力米处的压力 P4000=0.00981.02 4000 =39.98Mpa 30003000米处的压力米处的压力 p3000=39.98-0.0098(0.0959)(40003000)=39.04Mpa而不是3000m处的正常压力（0.00981.02 300029.98Mpa ） GREAT WALL DRILLING COMPANY6 6）流体运移作用）流体运移作用从深层油藏向上部较浅层运动的流体可以导致浅层变成异常压力层浅层充压。 G

36、REAT WALL DRILLING COMPANY7）热力作用和生化作用）热力作用和生化作用（1）热力作用：钻探经验表明，异常高压地带总是伴随着异常高温地带出现，温度对压力的影响是不容忽视的。在一个封闭系统中，温度增加将引起岩石和岩石孔隙中流体的膨胀，从而使该系统的压力增大。（2）生化作用：经研究证明，催化反应、放射性衰变、细菌作用等，均可使烃类的微小颗粒裂解为较简单的化合物，从而增大了体积，在封闭的系统中形成高异常地层压力。 GREAT WALL DRILLING COMPANY8 8）其它原因）其它原因地面剥蚀；开发井注水；To surface三、上覆岩层压力三、上覆岩层压力上覆岩层压力

37、上覆岩层压力某深度以上的岩石和其中流体对该深度所形成的压力。地下某一深处的上覆岩层压力地下某一深处的上覆岩层压力指该点以上至地面岩石的重力和岩石孔隙内所含流体的重力之总和施加于该点的压力。 GREAT WALL DRILLING COMPANY 0=M+Pp0上覆岩层压力，MpaPp 地层孔隙压力。MPaM基体岩石重力。 Mpa上覆岩层压力与地层孔隙压力的关系上覆岩层压力与地层孔隙压力的关系 GREAT WALL DRILLING COMPANY四、地层破裂压力四、地层破裂压力地层破裂压力是指某地层破裂压力是指某一深度地层发生破碎一深度地层发生破碎和裂缝时所能承受的和裂缝时所能承受的压力。压力

38、。 GREAT WALL DRILLING COMPANY地层破裂压力试验地层破裂压力试验确定最大使用的泥浆密度。实测地层破裂压力。破压试验目的破压试验目的 GREAT WALL DRILLING COMPANY1井眼准备-钻开套管鞋以下第一个砂层后，循环钻井液，使钻井液密度均匀稳定。1上提钻具，关防喷器。1以小排量,一般以0.8-1.32L / s的排量缓慢向井内灌入钻井液。1记录不同时间的注入量和立管压力。1一直注到井内压力不在升高并有下降(地层已经破裂漏失),停泵,记录数据后,从节流阀泄压。1从直角坐标内做出注入量和立管压力的关系曲线。实验步骤实验步骤 GREAT WALL DRILLI

39、NG COMPANYCementing pumpValvesDrilling mudPressureGaugeBOP closedCmtFractureFormation1.Drill 5m of new formation below casing shoe2. Circulate hole clean andcondition mud in & out3.Pressure test system4.Close BOP5.Raise surface pressure in increments until bleed off, or alternatively continuousl

40、yat slow flow rate until bleed off.Note:Onset of leak off occurs when hydraulic pressure in borehole equals the formation compressive stressDisplacement tankValves GREAT WALL DRILLING COMPANYA - Leak-Off (fracture initiation pressure)B - Shut down pumpC - Initial Shut In PressureD - Minimum Formatio

41、n Stress (Fracture Propagation Pressure)X - Formation Breakdown (not reached)Pressure (psi)Volume (bbl)ABXCDOOOOOOOOOOOOOOOO O O OOPoint “D” is normally taken as Minimum Formation Pressure GREAT WALL DRILLING COMPANY 计算计算地层破裂压力计算地层破裂压力Pf式中 Pf-地层破裂压力，Mpa； PL-漏失压力，Mpa； Hf-套管鞋处垂深，m。 Pf = PL+0.0098 mHf

42、GREAT WALL DRILLING COMPANY计算地层破裂压力梯度计算地层破裂压力梯度Gf fffHpG 计算套管鞋处最大允许关井套压计算套管鞋处最大允许关井套压PcPcPc=(Gf-0.0098 m)Hf GREAT WALL DRILLING COMPANY确定最大允许钻井液密度确定最大允许钻井液密度 mmaxmmax 通常表层套管以下安全附加值Sf=0.06g /cm3,技术套管以下安全附加值Sf=0.12g /cm3,则表层套管以下:mmax=mf -0.06g /cm3,技术套管以下:mmax=mf -0. 12g /cm3。 mmaxPf/0.0098H GREAT WAL

43、L DRILLING COMPANY最大允许关井套压与井内钻井液密度的关系最大允许关井套压与井内钻井液密度的关系51.4地层最大破裂压力（MPa）最大破裂压力当量钻井液密度最大破裂压力当量钻井液密度M表示钻井液密度为1.4最大允许关井套压为5MPa GREAT WALL DRILLING COMPANY例题例题：某井套管鞋以下第一个砂层井深3048米，井内钻井液密度m为1.34g /cm3,破裂压力实验时取得以下实验数据,如下表所示.作漏失曲线,并确定最大允许钻井液密度。泵 入 量 ， L1 592 383 183 974 775 566 36立 管 压 力 ， M P a 0 .3 160

44、.8 791 .6 172 .4 613 .3 054 .1 484 .9 92泵 入 量7 157 958 749 541 0401 0901 170立 管 压 力 M P a5 .8 366 .6 796 .9 617 .1 016 .86 .56 .5 GREAT WALL DRILLING COMPANYpf GREAT WALL DRILLING COMPANY五、压力损失五、压力损失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。 GREAT WALL DRILLING COMPANY六、激动压力和抽吸压力六、激动压力和抽吸压力抽

45、吸压力抽吸压力：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。激动压力激动压力：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。 GREAT WALL DRILLING COMPANY（1）管柱的起下速度；（2）钻井液粘度； （3）钻井液静切力； （4）环行空间的大小； （5）钻井液密度； （6）钻头泥包程度；激动压力和抽吸压力影响因素激动压力和抽吸压力影响因素 GREAT WALL DRILLING COMPANY五、井底压力五、井底压力井底压力是指地面和井内各种压力作用在井底的总压力。井底压力大部分来自钻井液柱静液压力。还有钻井液的环空流动阻力、侵入井内的地层流体

46、的压力、激动压力、抽吸压力、地面回压等。 GREAT WALL DRILLING COMPANY不同钻井作业时的井底压力：不同钻井作业时的井底压力：1.1.静止状态、空井状态：静止状态、空井状态： P Pb=b=P Ph h2.2.正常钻进循环时正常钻进循环时: : Pb=Ph+P环空压耗3.3.用旋转防喷器循环钻井液时用旋转防喷器循环钻井液时: : Pb=Ph+P环空压耗P旋转防喷器的回压旋转防喷器的回压。井控动画井控动画Influx.AVI GREAT WALL DRILLING COMPANY 5. 起钻时起钻时: Pb=Ph-P抽吸压力抽吸压力 6.下钻时下钻时: Pb=Ph+p激动压

47、力激动压力； GREAT WALL DRILLING COMPANY Questions? GREAT WALL DRILLING COMPANY第三章第三章 地层压力检测地层压力检测 GREAT WALL DRILLING COMPANY异常压力检测和定量求值指导和决定着油气勘探、钻井和采油的设计与施工。对钻井来说，它关系到高速、安全、低成本的作业甚至钻井的成败。只有掌握地层压力，地层破裂压力等地层参数才能正确合理的选择钻井液密度，设计合理的井身结构。更有效地开发、保护和利用自然资源。一、压力检测的目的及意义 GREAT WALL DRILLING COMPANY二、检测地层压力的方法检测异

48、常地层压力的原理是依据压实理论：随着深度的增加，压实程随着深度的增加，压实程度增加，孔隙度减小。度增加，孔隙度减小。 GREAT WALL DRILLING COMPANY参考邻井资料参考邻井资料邻井的电测数值能够很准确的反映出各个地层深度 的地层压力数值，这是最好的参考资料，大多数新井钻井过程中的高压层位置都是与邻井电测资料进行对比得到的。 1、 钻井前用传播时间预测地层压力钻井前用传播时间预测地层压力 GREAT WALL DRILLING COMPANY 参考地震资料参考地震资料当地震波到达高压油气层时，由于高压油气当地震波到达高压油气层时，由于高压油气的存在，使地层孔隙度增加，使地震波

49、传播的存在，使地层孔隙度增加，使地震波传播的速度随之下降。的速度随之下降。 GREAT WALL DRILLING COMPANY2、钻进中检测地层压力、钻进中检测地层压力（1）页岩密度法）页岩密度法 （2）dc指数指数法法 GREAT WALL DRILLING COMPANY在钻进中，取页岩井段返出的岩屑，测其密度，做出密度与深度的关系曲线，通过正常压力地层的密度值画出正常趋势线。偏离正常趋势线的点，即压力异常点。开始偏离的部分即为过渡带的顶部。（1）页岩密度法：）页岩密度法：TransitionNormal trend2.22.32.42.52.62.7Shale density (gm

50、/cc)Depth GREAT WALL DRILLING COMPANYa）在页岩井段，每3-5米取一次砂样，钻速 快时可10-20米 取一次，钻速慢时，重要 层位也可每米取一次。同时卡 准迟到时间。b）用清水洗去岩屑上的钻井液。c）用吸水纸将岩屑擦干。岩屑选取岩屑选取 GREAT WALL DRILLING COMPANY正常压力带：正常压力带：井深井深 ，机械钻速，机械钻速 ， 岩屑量岩屑量 , 颗粒小且圆滑。颗粒小且圆滑。异常压力带：异常压力带：井深井深 ，机械钻速，机械钻速 ，岩，岩 屑量屑量 ， 颗粒大，棱角分颗粒大，棱角分 明，多为片状。明，多为片状。现象对比现象对比 GREAT

51、 WALL DRILLING COMPANYa）岩屑内有天然气，使测得的密度下降。b）岩屑混杂。c）操作人员的仔细程度。d）地质年代交界面，不整合面，影响正 常趋势线。e）重矿物在岩屑中的存在会使密度升高。影响岩屑密度的因素影响岩屑密度的因素 GREAT WALL DRILLING COMPANYdc指数法是通过分析钻进动态数据来检测地指数法是通过分析钻进动态数据来检测地层压力的一种压力方法。动态数据中主要是层压力的一种压力方法。动态数据中主要是钻速、大钩载荷、转速、扭矩以及钻井液参钻速、大钩载荷、转速、扭矩以及钻井液参数。数。 （2）dc指数法指数法 GREAT WALL DRILLING

52、COMPANYmnddc DNRd673. 00547. 0loglogDWNTL673.0282.3loglogd指数指数dc指数指数:R-钻速，m/h;W-钻压，t;L-进尺，m;N-转速，r/min;D-钻头直径，mm;T-钻时，min GREAT WALL DRILLING COMPANY 计算dc指数的钻进参数 GREAT WALL DRILLING COMPANY井深井深dc GREAT WALL DRILLING COMPANYExampleR = 20N = 100W = 25,000D = 9-7/8“d” = 1.64 d指数指数 GREAT WALL DRILLING C

53、OMPANY修正的 “dc” 指数Correct “d” value to pore gradient of basin from the mud weight that generates the “d” valueExample: Corrected for8.5 basin gradientBit size: 9-7/8” Drilling parameters: RPM = 150WOB = 40,000 lbsRate of Penetration = 21 ft/hrMud weight = 10.5 ppg Basin gradient = 8.5ppg“d” = Log 21

54、/ (60 150)Log (12 40,000) / (106 9.875)= 2.0“dc” = 8.5 ppg 2.010.5 ppg= 1.62 GREAT WALL DRILLING COMPANYExample 3 - “d” Exponent & Drill Rate plot“d” Rate1.01.52.0Drill rate, ft/hr400 200PorePressMudWt.600062006400660068007000720011.512.012.513.012.512.513.2(East Cameron area, Offshore Louisiana

55、)Dull trends observed in “d” plot from5900 6150 ft and from 6500 6650 ft, but not observed in ROP curveDull trendDull trendDrill-off trendsDrill-off trend observed in “d” plot from6700 ft thru 7200 ft, but not observed in ROP curve (subsequent logs calculated13.0 ppg pore pressure at 7200 ft)Dull &a

56、mp; Drill-off trends were not observed In ROP curve probably due to the verycompressed and insensitive scale used GREAT WALL DRILLING COMPANY3 3、钻进后检测地层压力、钻进后检测地层压力声波时差法：声波时差法：原理：声波测井原理：声波测井记录的纵向声波记录的纵向声波速度是孔隙度和速度是孔隙度和岩性的函数。岩性的函数。 由图可见：在正常压力地层，随井深的增加，地层孔隙度减小，使声波传播速度加快，当声波到达油气层时，传播速度减小。 GREAT WALL DR

57、ILLING COMPANY 不同地层的电阻率不同。正常情况下，随着地层的加深，岩石孔隙度减小，电阻率减小。 利用电阻率评价地层压力利用电阻率评价地层压力 GREAT WALL DRILLING COMPANY结论结论页岩密度页岩密度dc指数指数声波时差声波时差电阻（导）率电阻（导）率正常地层压力地层异常地层压力地层变化趋势参数参数地层压力地层压力 GREAT WALL DRILLING COMPANYExample of Conductivity, Sonic and Shale density plotsDepth 1000 ftConductivity(mmos)100020003000

58、Sonic(sec)100100Shale density2.52.39.59.611.217.516.416.918.019.2ActualMW9-5/8”7-5/8”5” GREAT WALL DRILLING COMPANY第四章第四章 井控设计井控设计 GREAT WALL DRILLING COMPANY井控设计井控设计井场布置井场布置井控装备井控装备压力剖面压力剖面邻井压力动态邻井压力动态井身结构井身结构泥浆设计泥浆设计应急计划应急计划 GREAT WALL DRILLING COMPANY 满足井控安全的钻前工程及合理的井场布局满足井控安全的钻前工程及合理的井场布局应考虑季节风向

59、、道路的走向；应考虑季节风向、道路的走向；井场的方向位置；井场的方向位置；机泵房的方向；机泵房的方向；循环系统的方向；循环系统的方向；值班房的方向；值班房的方向；放喷管线的方向。放喷管线的方向。 GREAT WALL DRILLING COMPANY 压压 力力 剖剖 面面 GREAT WALL DRILLING COMPANY O导管；O表层；O技术套管；O生产套管；O抗硫化氢套管。 套管程序的设计套管程序的设计 GREAT WALL DRILLING COMPANY钻井液设计的四个关键问题钻井液设计的四个关键问题钻井液的选择；估算与检验材料；拟定与维护钻井液性能，以便减少循环与起下钻影响；

60、对硫化氢的预防措施和解决方法。 GREAT WALL DRILLING COMPANY井控设备的选择井控设备的选择固相控制设备固相控制设备监视设备监视设备压力控制设备压力控制设备设备可分为三类：设备可分为三类： GREAT WALL DRILLING COMPANY压力控制设备压力控制设备 GREAT WALL DRILLING COMPANY 监视设备监视设备：泵的冲数器、钻井液液面指示器、流量指示器、气体检测器和起钻检测器。 固控设备固控设备：震动筛、除沙器、除泥器、清洁器、离心机。Return lineFill up lineIndicatorFloatTankPump GREAT WALL DRILLING