溢流的征兆与检测培训教材

溢流的征兆与检测培训教材1.1溢流时的征兆在钻井各种作业中，当发生气侵或者油水侵后，侵入井内的油气水便推动井内钻井液从井口向外溢出，我们可以在地面以上发现从井内溢出的钻井液液流的各种显示即溢流显示。通过这些溢流显示，就可以使我们正确判断井侵情况。及时发现溢流，并采取正确的操作迅速控制井口，是防止发生井喷的关键。钻井人员要能够识别溢流的各种显示，及时发现溢流，并能在各自的岗位上采取正确的行动，迅速控制井口，这是钻井队每个工人的重要职责。在钻井的不同作业中，溢流显示是不同的、现分别介绍如下。1.1.1下钻时溢流的征兆（1）返出的钻井液体积大于下入钻具的体积正常情况下，每一根钻柱下入井眼内，都会有相当该钻柱体积的钻井液向外返出，如果返出的钻井液体积大于下入钻柱的体积，就证明有一定数量的流体侵入井内；从井口返出的钻井液可以流到钻井液罐，钻井液池中，我们可以通过钻井液罐返出钻井液体积大于下入钻具体积的增量来判断井侵情况。（2）下放停止接立柱时井眼仍外溢钻井液如果下放停止，带负荷吊卡坐在转盘面上时，井口仍向外溢出钻井液，就说明井底发生了井侵。随着井侵的增加和气体的上升，溢流量会越来越大，有时还会发生井眼不停地外溢钻井液的现象。下钻中下放停止观察溢流是最直观、最有效地方法。因此，下钻中应有专人观察下放停止时的溢流状况，下放停止后，一般需要观察10～15min。（3）井口不返钻井液井口液面下降如果下钻速度太快，就会产生较大的激动压力，而造成井漏，使钻井液外溢量减小。井漏严重时，井口液面会下降，使井内钻井液柱高度降低，井底压力减小，当井底压力小于地层压力时，就会发生井涌。井漏是井涌的前兆，当发现井漏后，必须立即采取措施制止井漏，防止井涌的发生。1.1.2钻进时溢流的征兆※间接显示（1）机械钻速增加。机械钻速主要取决于井底压力(大部分是静液压力)与地层压力的差值。在地层压力增加而井底压力维持不变的条件下，压差是会减少的。在这种情况下，可以得到较高的机械钻速。机械钻速的迅速增加是一种钻速突变。钻速突变表明钻头已钻到地层压力超过井内压力的地层。如怀疑钻到异常压力，应停钻检查井的流量情况。如果在停泵时井内流体继续流出，说明井涌在发展。在危急情况下，即使没有流体流出也应当自上而下地进行循环。这样可调整好钻井液性能，以保证井内没有地层流体进入。地层岩性改变时可以同样发现机械钻速的显著变化。有时，机械钻速剧烈下降。这同样是一种钻速突变，而且应当立即进行检查。（2）dc指数值减小。（3）页岩密度减小。（4）岩屑尺寸加大，多为长条带棱角形状，岩屑数量增多。这是由于井底压差减小，页岩坍塌与岩石容易破碎，钻速增快的结果。（5）转盘转动扭矩增大，起下钻柱阻力增大。如果钻井液不能悬浮并清除大量尺寸较大的坍塌岩屑，这些岩屑就会下沉到井底，并在井底形成积聚，这就会增大转盘转动时的扭矩和起下钻柱时的阻力。（6）蹩跳钻，放空，悬重增加。在裂缝地层中钻进时，由于钻头忽而接触岩石，忽而又不接触岩石和井底不平等原因引起了钻具的蹩跳。当钻至溶洞时，钻头会突然放空，引起悬重突然增加。（7）循环泵压下降，泵冲数增加。天然气侵入井内后，随钻井液上返并不断膨胀，环空中的钻井液量将逐渐减少，使环空内的钻井液液柱压力小于钻柱内的钻井液液柱压力，这就使钻柱内的钻井液会自动地流向环形空间，从而降低了钻井泵的负荷，使泵压逐渐下降；地层流体侵入井内后，环空中的钻井液密度下降，流动阻力下降。也会引起泵压下降。当循环泵压逐渐下降时，如果不关小带泵柴油机的油门，钻井液泵的冲数就会缓慢增加。井下钻具被刺坏，形成钻井液流动短路时，也会使泵压下降，冲数增加。在判断是否溢流的间接显示时，要排除这一点。在钻进过程中，当发现上述间接显示时，就说明可能钻至高压油气层，并可能会发生溢流，这时，应停泵10～15min，观察井口是否有溢流现象，若有溢流现象，要迅速关井，若无溢流现象，可以停止钻进，循环至少一个迟到时间，认真观察返出的钻井液中有否油气显示，若有油气显示，要适当调整钻井液密度。（8）当钻至渗透性较大的地层时，就会发生井漏，井漏时，井口钻井液液面就会下降，使井底压力降底，当井底压力低于地层压力时，就会发生溢流。当发生井漏时，应立即停止循环，间歇定时定量反灌钻井液，维持一定液面，保持井内压力平衡，然后堵漏，再根据井内情况重建平衡或先期完井。※直接显示（1）出口管钻井液流速的变化在排量不变的情况下，地层流体侵入井内后，钻井液返出量增多。另外，若为天然气井侵，钻井液出口管流速会越来越大。应该用装在钻井液出口处的流速测量仪表及时监测钻井液返出流速的变化情况。钻井液出口流速增加是溢流的第一个显示，当发现钻井液出口流速增加时应立即停钻、停泵，并认真观察钻井液静止时井口是否有外溢现象，如果有外溢，则应立即关井。在浅气层的钻井中，如果发生了气侵，首先是出口流速的增加，钻井液池液面升高的显示要滞后于流速变化很长时间，这是由于钻井液需流到钻井液池里后钻井液液面才会升高，这对于迅速控制溢流是不允许的。钻井液流速测量仪表是实现井控制的第一个重要工具，应保证其灵敏可靠。（2）钻井液池钻井液液面的变化在钻井过程中，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，可以利用钻井液流速增加和停止循环钻井液井口仍向外溢流来确证溢流的存在。如果存在溢流，则应立即关井。钻井的其他作业也可以使钻井液池液面发生变化，例如：a、向钻井液中加入钻井液添加剂，特别是重晶石和水。b、钻井液罐的钻井液放进钻井液池。c、钻井液固控设备的启动与停止。d、钻井液除气设备的启动与停止。在判断是否有溢流时，应排除上述原因。（3）停泵后出口管钻井液的外溢在钻进过程中，因接单根、检修设备等工作而停泵后，如果出口管仍然不停地外溢钻井液，则说明地层流体正在侵入井内，应立即关井。在开泵钻进时，如果怀疑可能有溢流现象，可以停钻、停泵，并检查出口管是否有向外溢流钻井液现象，停泵会导致井底压力降低，溢流更容易发生。如果停泵5～15min后没有溢流现象，则表明没有发生井侵；如果有溢流现象，就应立即关井。在停泵以后，观察出口管是否有钻井液外溢现象时，应排除下述情况：a、因钻柱内钻井液比环空钻井液重所产生的钻井液外溢现象。起钻之前，向井内打入一段重钻井液塞以后，这种现象很明显。b、停泵以后，有时钻井液会继续流出一段时间，这是由于随钻井液被泵入井内的少量空气上升膨胀的结果，如果一点空气也未泵入井中则没有上述现象。c、停泵以后，水基钻井液继续流动的时间很短，油基钻井液比水基钻井液继续流动的时间长一些，但不会不停地外溢钻井液(一般不超过3min)。其原因有可能是油基钻井液比水基钻井液的可压缩性大。（4）钻井液的变化a、井内返出的钻井液中有油滴、油迹、气泡、硫化氢味。烃类含量增多、氯离子含量增高。井侵量大时，地面显示比较明显，可以发现有一缕缕黑色油迹，一堆堆泡沫或者是钻井液变稠；而井侵量小时，就不易发现，只有借助仪器才能测量出油、气、水的存在。用气测仪器测出烃类增加时就证明钻井液中有油侵，用氯根测量仪器测量出氯根含量增加时就证明钻井液中有盐水侵。硫化氢气体侵入井内并随钻井液返至地面时，人们会闻到很刺鼻的硫化氢味。b、钻井液密度下降。当钻井液中侵入油气水后，钻井液密度均会下降，气侵使钻井液密度下降得多，油侵使钻井液密度下降得较少，水侵使钻井液密度下降得最少。c、钻井液粘度的变化。油侵会使粘度下降，气侵会使粘度上升，少量的盐水使钻井液粘度变化很小，较大量的盐水侵使钻井液粘度大大增加，会使钻井液变稠，流动困难。当发现钻井液中有上述显示后，应停泵检查溢流情况。1.1.3起钻时的溢流征兆（1）灌入井内的钻井液体积小于起出钻柱的体积如果地层流体侵入井内，地层流体就会占据一部分井眼空间，而使灌钻井液量减小。（2）停止起钻时，出口管外溢钻井液管外溢钻井液表明井侵流体能够很快地将钻井液排至井口，并推动钻井液向外溢出，这时可能马上就要井涌，应立即关井。（3）钻井液灌不进井内，钻井液池液面不减少或者升高在起钻时，由于钻柱不断地从井眼起出而不断地向井眼灌入钻井液，钻井液池的钻井液量应逐渐减少，如果井口总是充满钻井液，使钻井液灌不进井内，钻井液池内的钻井液体积也不减少，或者起钻中钻井液池液面升高，这就说明地层流体已大量侵入井内，应立即关井。（4）井漏如果在起钻时发生灌入井内的钻井液体积大于起出钻柱体积的现象，就说明发生了井漏，应采取堵漏措施，防止下漏上喷。1.1.4空井时的溢流征兆（1）出口管外溢钻井液（2）钻井液池液面升高（3）井口液面下降在空井时，如果发现井口液面逐渐下降，就应立即实施堵漏措施，防止发生井喷。1.2溢流的检测与判断方法1.2.1溢流检测的方法与原理图3－3液位计1、泥浆池液面检测法（液位计指示）从理论上讲，当地层流体侵入井眼后，泥浆池液面将会增高。对于油水侵入情况，如果忽略其在环空中压缩性，地层油水侵入多少，在泥浆池应增加多少。但对气侵情况，由于其压缩性，必须等气体上升到井眼中上部有明显膨胀时，泥浆池液面才有较明显变化。目前，泥浆池液面检测是地层流体侵入检测的主要方法。图3－3液位计测量精度偏低。但由于其简单结实，现场应用较广。2、返出钻井液流量检测法图3－4流量测量仪返出钻井液流量用返出钻井液流量测量仪表来测定（如图3－4）。当环空钻井液返出量增加时，档板将上浮，带动电位器旋转，从而改变其电阻值。依据电阻值大小，则可测得档板在钻井液返出管线中的位置，也即测得钻井液在返出管线中的充满度，从而测得钻井液流量大小。一般情况下，利用测量返出钻井液流量比测量泥浆池液面发现溢流快。相比之下，如果地层流体侵入速度低，钻井液返出量变化较小时，根据泥浆池液面增加具有累加作用原理，测量泥浆池液面比本方法可以更有效地发现溢流图3-5声波的传播速度3、声波法溢流检测基本理论在常温常压下，声波在水中的传播速度约为1500m／s，在空气中传播速度约为340m／s。而在空气—水气液两相流中传播速度可以低达每秒几十米。据此可以比现有其它方法检测快得多。如图3-5所示，在一定范围内对三种方法进行了比较，表明后者的先进性。1.2.2溢流监测操作指导书1、溢流检测的岗位与职责钻进时由井架