壓井原理與數(shù)據(jù)計算

任務3.4

壓井一．壓井的基本原理與要求二．壓井數(shù)據(jù)計算任務3.4

壓井壓井的概念當發(fā)現(xiàn)溢流或井噴關井后，向井內(nèi)注入高密度鉆，替出低密度鉆，以恢復和重建井內(nèi)壓力平衡的作業(yè)稱為壓井。壓井的目的是預防井噴。通常采用的壓井方法是增大井內(nèi)鉆

柱的壓力，即將高密度泥漿注入井內(nèi)，使井內(nèi)泥漿液柱的壓力稍大于地層壓力。壓井要做到“壓而不死，活而不噴”。壓井作業(yè)井場壓井作業(yè)過程中涉及到的幾種壓力1.地層壓力與井底壓力（pp與pb）立管壓力與套管壓力（ps與pa）循環(huán)壓力（即流動阻力或流動壓力pc

）循環(huán)壓力的表現(xiàn)形式：系統(tǒng)的循環(huán)壓力可在立壓表或泵壓表上讀出，環(huán)空的循環(huán)壓力作用于井底。初始循環(huán)壓力與終了循環(huán)壓力的區(qū)別（前者是低密度或被污染的泥漿循環(huán)壓力，后者是高密度泥漿循環(huán)壓力。）一、壓井的基本原理與要求1．壓井的基本原理壓井的基本原理是U形管連通器原理。鉆柱相當于U形管的一端，環(huán)空相當于U形管的另一端，其底部相當于井底。根據(jù)U形管內(nèi)的壓力平衡原理，關井后壓力平衡關系在壓井循環(huán)初期，立管初始循環(huán)總壓力等于循環(huán)壓力與關井時的立管壓力之和；井底壓力等于套壓、環(huán)空內(nèi)液柱壓力及環(huán)空循環(huán)壓力三者之和。

p井底

p套壓p立壓

p內(nèi)液柱

p環(huán)液柱

p環(huán)空液柱

p環(huán)空循環(huán)

p套壓p井底p初pp循壓力壓初循立總當溢流發(fā)生時，由于地層流體侵入環(huán)空內(nèi)，使環(huán)空內(nèi)的鉆密度降低，其液柱壓力小于鉆柱內(nèi)的液柱壓力。在關井以后，套壓大于立管壓力。幾種情況：套壓等于立壓且等于零（pa

=ps

=0）套壓大于立壓，立壓等于零（pa＞ps

=0）3.套壓等于立壓且大于零（pa

=ps

＞0）4.套壓大于立壓且均大于零（pa＞ps

＞0）試說明產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因（提示：地層流體侵入情況及鉆

密度大?。?．壓井的基本要求①壓井時的井底壓力必須等于或稍大于地層壓力，使地層流體在壓井過程中和壓井結(jié)束后不再進入井內(nèi)。②在壓井過程中，不能對溢流失控而造成井噴事故。③壓井時不能使井筒受壓過大，要保證不壓漏地層，避免出現(xiàn)井下復雜情況或

井噴。④要保護好油氣層，防止損害油氣層的生產(chǎn)能力。3.

壓井的基本原則在壓井過程中，始終保持鉆柱內(nèi)的壓力與環(huán)空的壓力平衡，而且兩者對井底的壓力等于地層壓力。地面壓力+井內(nèi)液柱壓力=井底壓力=地層壓力在實際壓井作業(yè)中，常規(guī)壓井應遵循在整個作業(yè)過程中，始終控制井底壓力略大于地層壓力的原則，以防止地層流體進入井內(nèi)。二、關井后立管壓力的確定方法（1）鉆柱內(nèi)未裝回壓閥的

管壓力對于滲透性較好的地層，在關井10至15

min后，通過測

管壓力確定其值；對于滲透性較差的地層，在關井后需更長時間才能確定立管壓力。在實際工程中，從關井時就開始記錄數(shù)據(jù)，直到數(shù)據(jù)穩(wěn)定時才停止記錄，從而確定

管壓力。（2）鉆柱中裝有回壓凡爾的

管壓力①當已知壓井排量和相應的循環(huán)泵壓時管壓力式中p循環(huán)是用壓井排量進行循環(huán)時的壓力，事先測得。②當未知壓井排量和相應的循環(huán)泵壓時，需開泵測算管壓力

p循環(huán)p立壓

p立循總開泵測算

管壓力的方法：緩慢啟動泥漿泵，向井內(nèi)注入鉆，觀察記錄立管和套管壓力的變化值。當回壓凡爾被頂開時，套壓由關井套壓上升到某一值時停泵，同時記錄停泵時的立管壓力（此時，井底壓力傳至立管壓力表）和套管壓力。p套pp12立2立壓確定立管壓力時要注意圈閉壓力可能引起的誤差圈閉壓力的產(chǎn)生通常是由于關井時，泵還未停穩(wěn)或氣體在環(huán)空上升造成關井壓力升高。為得到真實準確的

管壓力，必須檢查和消除圈閉壓力。方法：通過節(jié)流閥，從套管內(nèi)放出少量鉆

（40~80升)，然后關閉節(jié)流閥，并觀察關井壓力的變化情況，如果立壓與套壓均有下降，說明有圈閉壓力，應再繼續(xù)放壓。直到立壓停止下降為止，這時記錄的立壓值才是真實的關井立管壓力值。若放壓后，立管壓力沒有變化，而套壓有所增高，說明沒有圈閉壓力，升高的套壓是由于環(huán)空鉆井力降低所引起的。確定侵入井內(nèi)的地層流體的種類（油、氣或水）根據(jù) 管壓力和關井套管壓力算出地層流體的壓力梯度根據(jù)壓力梯度值的大小，判斷侵入井內(nèi)的流體種類。當

Gw

=10.486～11.76時為鹽水溢流；當Gw

=1.176～3.528時為天然氣溢流；池面增當Gw

=3.528～10.486時可能是油或混合流體。（以上方法計算的結(jié)果是否準確，主要取決于鉆高量和井徑是否精確。）w

pa

psGw

Gmh侵入井內(nèi)的地層流體在環(huán)空內(nèi)的高度計算方法：式中

△V

—

泥漿池中的泥漿體積增量；Aa—鉆柱與井壁之間的環(huán)空橫截面積。awA

Vh2 2

4柱井Aa

A環(huán)

D

D三、壓井數(shù)據(jù)計算計算壓井用的鉆密度地層壓力=

管壓力+井內(nèi)原泥漿液柱壓力或計算壓井所需的加重鉆的體積的量一般應是鉆為了保證壓井后能正常鉆進，加重鉆柱內(nèi)和環(huán)空總?cè)莘e的1.5至2倍。

p地gHgH

p立加重222V

V1

V2

nnidi1hi

dpoiL

Li

4

i1dpii計算用加重鉆

壓井所需的時間壓井循環(huán)一周所需時間和已確定的壓井排量計算壓井循環(huán)時的立管總壓力（1）初始循環(huán)立管總壓力初始循環(huán)立管總壓力是指用原鉆循環(huán)時的立管總壓力。初循立總

壓初始循環(huán)壓力是壓井排量下鉆

的流動阻力；初始循環(huán)立管總壓力在鉆井現(xiàn)場可通過實測法近似得出。內(nèi)

環(huán)t

V

V

Qp初pp循壓力和已確定的壓井排（2）終了循環(huán)立管總壓力終了循環(huán)立管總壓力是指用加重鉆量循環(huán)時的立管總壓力。1循環(huán)時的壓力降p終循壓力。p初循壓力根據(jù)下式可計算出加重鉆p終循立總

p終循壓力循環(huán)系統(tǒng)的壓力降與鉆

的密度成正比，p終循壓力

212初循壓力p終循立總

p終循壓力

p計算最大允許關井套壓最大允許關井套壓是發(fā)現(xiàn)溢流關井后，不致壓漏地層或不損壞井口裝置及套管的關井套管壓力。最大允許關井套壓的控制：保證地層不被壓裂（套管鞋處）保證井口裝置不被高壓損壞保證井內(nèi)套管不被高壓損壞注意：關井后，眼井段地層所受的壓力，等于關井套壓與環(huán)空鉆壓力之和。在眼井段內(nèi)，若地層所受的壓力梯度大于某處地層的破裂壓力梯度時，該地層首先被壓裂而發(fā)生漏失。在壓井過程中要預防壓漏地層。：

眼井段容易被壓漏的位置若地層破裂壓力梯度為常數(shù)時，則可見，套管鞋處是最容易被壓漏的部位。若地層破裂壓力梯度不為常數(shù)，則地層破裂壓力梯度較小的地層容易被壓漏。hG

f

pa

m

gGf確定壓井排量在一般情況下，壓井排量采用正常鉆進時排量的1/2～1/3。一般采用小排量