溢流的原因预防及显示

关于溢流的原因预防及显示第一页，共三十二页，编辑于2023年，星期二1、掌握溢流产生的原因2、掌握各种工况下溢流的显示3、了解及时处理溢流的优点和未及时处理的后果教学目标

第二页，共三十二页，编辑于2023年，星期二一、溢流产生的原因分析及预防

二、溢流的检测

教学内容及要点

第三页，共三十二页，编辑于2023年，星期二1、掌握溢流产生的原因

2、掌握各种工况下溢流的显示

难点

1、掌握各种工况下溢流的显示重点重点难点第四页，共三十二页，编辑于2023年，星期二第三部分：溢流的原因、预防与

显示第五页，共三十二页，编辑于2023年，星期二一、溢流原因分析及预防

发生溢流时，地层流体大量进入井眼，为了保证井眼的安全，必须立即停止正常作业，采取关井的办法来控制地层流体的流动。在正常钻进或起下钻作业中，地层流体向井眼内流动必须具备下面两个条件：（1）井底压力小于地层流体压力；（2）地层具有允许流体流动的条件。第六页，共三十二页，编辑于2023年，星期二一、溢流原因分析及预防

溢流的根本原因----井底压力小于地层压力

当井底压力比地层流体压力小时，就存在着负压差值，这种负压差值在遇到高孔隙度、高渗透率或裂缝连通性好的地层，就可能发生溢流。其中最主要的原因是：（1）起钻时井内未灌满钻井液；（2）井眼漏失；（3）钻井液密度低；（4）抽汲；（5）地层压力异常。第七页，共三十二页，编辑于2023年，星期二一、溢流原因分析及预防

起钻前应检查井底压力能否平衡地层压力，判断是否会发生抽汲溢流。检查方法如下：(一）短程起下钻法短程起下钻有两种基本作法：（1）一般情况下试起10柱～15柱钻具，再下入井底循环一周以上，观察并测量返出的钻井液，若钻井液无油气侵，或根据油气上窜时间判断，若满足起钻要求，则可正式起钻；否则，应循环排除油气侵，并适当提高钻井液密度，以达到起钻过程中不发生溢流的目的；（2）特殊情况时（需长时间停止循环或井下复杂时），将钻具起至套管鞋内或安全井段，停泵检查一个起下钻周期或需停泵工作时间，若井口无外溢，则再下入井底循环一周以上，正常后起钻。第八页，共三十二页，编辑于2023年，星期二一、溢流原因分析及预防

起钻前应检查井底压力能否平衡地层压力，判断是否会发生抽汲溢流。检查方法如下：（二）核对灌入井内的钻井液量在整个起钻过程中，均要坚持座岗观察核对钻井液灌入量与起出钻具体积之间的关系。如果灌入井内的钻井液小于起出钻具的排替量时，则说明由于抽汲发生了溢流。这时应立即关井检查，排除溢流。第九页，共三十二页，编辑于2023年，星期二二、溢流显示

有溢流必定有溢流的显示，在钻井现场可观察到一些由井下反映到地面的信号，识别这些信号对及时发现溢流十分重要。有些显示并不能确切证明是溢流，但它却可警告可能发生了溢流。现根据一些现象信号对监测溢流的重要性和可靠性，分为告警信号（间接显示）和告急信号（直接显示）两类。第十页，共三十二页，编辑于2023年，星期二二、溢流显示1、告警信号（间接显示）1）钻速突然加快或放空当钻遇高压地层或过渡带时，地层孔隙度增大，井底压差减小，钻速会突然加快。钻遇裂缝发育底层或溶洞时，往往会发生蹩跳钻或放空现象。但地层岩性变化时钻速也会突然加快，所以，钻速突然加快或放空只是一种告警信号（间接显示），是可能发生溢流的征兆，并不能肯定一定会发生溢流。一般情况下，钻时比正常钻时快1/3时，即为钻速突快。钻遇到钻速突快地层，进尺不能超过1m，录井人员应及时通知司钻停钻观察，如放空到底后，停钻上提钻柱，检测是否发生溢流。第十一页，共三十二页，编辑于2023年，星期二二、溢流显示2）泵压下降，泵速增加井内发生溢流后，若侵入流体密度小于钻井液密度，钻柱内液柱压力就会大于环空液柱压力，而产生了一个压差，由于压差的作用方向与流动阻力的方向相反，这就使钻柱内的钻井液会自动流向环形空间，故泵压下降。钻井泵故障，钻具刺漏也会使泵压下降，泵速增加，所以也只是一种告警信号（间接显示）。3）钻具悬重发生变化地层流体进入井内，使环空钻井液平均密度变化，钻具所受浮力也变化，从而引起悬重变化。但指重表故障、断钻具时，悬重也会发生变化。所以也只是一种告警信号（间接显示）。第十二页，共三十二页，编辑于2023年，星期二二、溢流显示4）钻井液性能发生变化油或气侵入井内，会使钻井液密度下降，粘度升高；地层水侵入井内，会使钻井液密度和粘度都下降。钻井液中还有油花、气泡、油味或硫化氢味等。但这些变化只能说明地层流体侵入钻井液中，对压力平衡关系影响不大。所以也只是一种告警信号（间接显示）。5）气测烃类含量升高或氯根含量增高在钻井过程中，气测烃类含量升高，说明有油气进入井内，如氯根含量增高，可能是地层水进入井筒。但这些变化只能说明地层流体侵入钻井液中，对压力平衡关系影响不大。所以也只是一种告警信号（间接显示）。第十三页，共三十二页，编辑于2023年，星期二二、溢流显示

6）dc指数减小正常情况下，随着井深的增加，dc指数越来越大。如果dc指数减小，预示着地层压力正在增加或静液压力正在减少，处于量变过程。所以也只是一种告警信号（间接显示）。7）岩屑尺寸加大(岩屑快大无规则）随着压差减少，大块页岩将开始坍塌，这些坍塌造成的岩屑比正常岩屑大一些，多呈长条状，带棱角。但也预示着地层压力正在增加或静液压力正在减少，处于量变过程，何况有时钻井液性能变坏等因素也会引起坍塌。所以也只是一种告警信号（间接显示）。第十四页，共三十二页，编辑于2023年，星期二二、溢流显示

2、告急信号（直接显示）1）出口管线内钻井液流速增加，返出量增加在排量不变的情况下，地层流体进入井内后，钻井液返出量增多，出口管的钻井液流速加快，若为天然气溢流，天然气随钻井液上返并不断膨胀，钻井液出口管流速也越来越大。2）停泵后井口钻井液外溢在负压差的作用下，井内钻井液将自动外溢。第十五页，共三十二页，编辑于2023年，星期二二、溢流显示3）钻井液罐液面上升在钻井过程中，由于地层流体侵入井内，变成了钻井液循环系统的一部分，当整个循环系统的容积不变时，钻井液池内的钻井液体积就会增加，使钻井液池液面升高。钻井液气侵后，钻井液池液面升高速度逐渐加快。当天然气接近地面时，钻井液池液面有较明显的升高。井喷会很快来临，我们应该在钻井液池液面缓慢升高时，就应该判断出溢流的存在。循环池液面会逐渐升高。这是发现溢流的一个可靠信号。对于不同地层，地层流体进入井内的情况有所不同，循环池液面升高的速度也不同。第十六页，共三十二页，编辑于2023年，星期二二、溢流显示4）起钻时灌入的钻井液量小于起出钻具体积起钻时，井内钻井液液面会随起出钻具而相应的下降。如果经计量发现应灌入量减小，说明地层流体也进入井筒，填补了部分起出钻具的空间，当进入井内的流体使全井液柱压力小于地层压力时就会出现溢流。5）下钻时返出的钻井液体积大于下入钻具的体积进入井内的气体，在井眼深部时体积增加较小，或受钻井液性能等因素的影响，滑脱上升速度较慢，因此起钻时可能并未注意到它的影响。下钻时，气体有可能逐渐上升到井眼上部，其体积膨胀得越来越快，导致下钻时返出的钻井液体积大于下入钻具的体积第十七页，共三十二页，编辑于2023年，星期二二、溢流显示

对溢流显示的监测应贯穿在井的整个施工过程中。切记，判断溢流一个最明显的信号是：停泵的情况下井口钻井液自动外溢。在实际作业中，对于溢流的各种显示，我们不能局限于上述所介绍的内容，我们还要根据现场具体的、实际的情况观察其它方面的显示，以便及早、及时发现溢流。如起钻上提钻具时，井筒液面不下降、钻井液随钻具上行而外溢，起钻灌钻井液前井筒液面始终不下降、起钻作业中钻具水眼未睹塞但始终喷钻井液，钻杆内液面下降很快或始终看不到液面，下钻时下放钻具停止后，出口管仍有钻井液外溢，或下钻过程中井口不返钻井液，快速钻进大段井段后，循环罐液面不下降、空井状态下未灌钻井液前，井口液面始终不下降等现象。第十八页，共三十二页，编辑于2023年，星期二三、溢流的及早发现与处理

尽可能早地发现溢流显示，并迅速实现控制井口，是做好井控工作的关键环节。1、及早发现溢流的重要性a）及时发现溢流并迅速控制井口是防止井喷的关键b）及早发现溢流可减少关井和压井作业的复杂情况溢流发现的越早，关井时进入井筒的地层流体越少，关井套压和压井最高套压就越低，越不易在关井和压井过程中发生复杂情况，有利于关井及压井安全，使二次井控处于主动。进入井筒的地层流体越少，对钻井液性能破坏越小，井壁越不易失稳，压井作业越简单。所以及早发现溢流，直接关系到排除溢流、恢复和重建井内压力平衡时能否处于主动。c）防止有毒气体的释放d）防止造成更大的污染第十九页，共三十二页，编辑于2023年，星期二三、溢流的及早发现与处理及时发现溢流及时正确关井的优点：（1）保持井内有足够高的液柱.（2）能最大限度防止井喷事故的发生.（3）溢流量小，关井套压低，有利压井作业。

(4)关井越早，地层流体进入井筒越少，所求关井立压值较准确，确定的压井液密度合理，压井成功率越高。

(5)能最大限度的防止井喷事故的复杂化。第二十页，共三十二页，编辑于2023年，星期二2、及早发现溢流的基本措施1）严格执行坐岗制度2）做好地层压力监测工作，特别是在探井的钻井过程中3）做好起下钻作业时的溢流监测工作4）钻进过程中要密切观察参数的变化第二十一页，共三十二页，编辑于2023年，星期二互动交流

通过交流互动，了解学员对以上教学内容的掌握程度，对普遍问题、重点难点问题需加以强化，进行“再次教学”。第二十二页，共三十二页，编辑于2023年，星期二小结1、溢流的根本原因----井底压力小于地层压力2、主要的原因是：（1）起钻时井内未灌满钻井液；（2）井眼漏失；（3）钻井液密度低；（4）抽汲；（5）地层压力异常。3、溢流的间接显示与直接显示告警信号（间接显示）（1）钻速突然加快或放空（2）泵压下降，泵速增加（3）钻具悬重发生变化（4）钻井液性能发生变化（5）气测烃类含量升高或氯根含量增高（6）dc指数减小（7）岩屑尺寸加大（快大无规则）第二十三页，共三十二页，编辑于2023年，星期二小结

告急信号（直接显示）（1）出口管线内钻井液流速增加（2）停泵后井口钻井液外溢（3）钻井液罐液面上升（4）起钻时灌入的钻井液量小于起出钻具体积（5）下钻时返出的钻井液体积大于下入钻具的体积4、及时发现溢流及时正确关井的优点：（1）保持井内有足够高的液柱.（2）能最大限度防止井喷事故的发生.（3）溢流量小，关井套压低，有利压井作业。

(4)关井越早，地层流体进入井筒越少，所求压力较准确，确定的压井液密度合理，压井成功率越高。第二十四页，共三十二页，编辑于2023年，星期二练习题一、单项选择题（每题4个选项，只有1个是正确的，将正确的选项号填入括号内）1、钻井中造成溢流的根本原因是（）。A、井底压力大于地层压力 B、井底压力小于地层压力C、井底压力等于地层压力 D、井底压力小于地层破裂压力2、起钻时，从井内每起出（）柱钻铤必须向井内灌一次钻井液。A、1 B、2 C、3 D、43、起钻时发生溢流的显示是：灌入井内的钻井液量（）从井内起出钻具的体积。A、大于 B、小于 C、等于 D、不确定4、发生溢流后要求及时关井的目的是（）。A、防止井塌 B、防止卡钻 C、防止井漏 D、保持井内有尽可能多的液柱压力第二十五页，共三十二页，编辑于2023年，星期二练习题一、单项选择题（每题4个选项，只有1个是正确的，将正确的选项号填入括号内）5、发生溢流后正确的做法是（）。A、迅速关井 B、循环观察 C、及时请示 D、等待命令6、发生溢流硬关井时，容易产生（）现象。A、坍塌 B、卡钻 C、憋泵 D、水击7、下尾管时发生溢流，通常的处理方法与（）时发生溢流一样。A、起下钻杆 B、起下钻铤 C、空井 D、钻进8、地层所能承受的关井压力，取决于地层破裂压力梯度、井深以及（）。A、井眼尺寸 B、井内液柱压力 C、地层渗透率 D、地层流体种类9、根据套管抗内压强度确定关井套压时需要考虑一定的安全系数，即一般要求关井套压不能超过套管抗内压强度的（）。A、80% B、85% C、90% D、95%第二十六页，共三十二页，编辑于2023年，星期二练习题一、单项选择题（每题4个选项，只有1个是正确的，将正确的选项号填入括号内）10、检查或消除圈闭压力的方法是，通过节流管汇，从环空放出（）升钻井液来实现的。A、1～2 B、5～10 C、10～20 D、40～8011、发生溢流关井后，一般情况下，要等（）分钟才能读取稳定的立管压力值。A、1～2 B、3～5 C、10～15 D、60～9012、关井程序中，如未安装司钻控制台，由（）通过远程控制台关防喷器。A、司钻 B、副司钻 C、井架工 D、场地工第二十七页，共三十二页，编辑于2023年，星期二练习题二、多项选择题（每题4个选项，将正确的选项号填入括号内）1、井涌的主要原因有（）。A