常規(guī)壓井方法

關于常規(guī)壓井方法第一頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一瑪雅預言大師一邊吃東西一邊在發(fā)表對未來的預言，旁邊的門徒在虔誠地記錄。日歷翻到2012年12月21日時，大師突然吃到好辣的東西，頭上冒汗，臉色大變：“操，是介末！日！”門徒悲傷地記了下來：2012.12.21，世界末日第二頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一節(jié)目預告壓井相關原理及要求壓井計算壓井操作過程（司鉆法和工程師法）第三頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一壓井原理壓井是以U型管原理為依據，利用地面節(jié)流閥產生的阻力（回壓）和井內鉆井液柱壓力所形成的井底壓力來平衡地層壓力。在壓井過程中，始終保持井底壓力略大于地層壓力，并保持不變。以不變的壓井排量向井內打入加重鉆井液，隨著加重鉆井液的增加，節(jié)流壓力逐漸減小，待加重鉆井液返出井口時，節(jié)流壓力降為零，井重新建立了平衡。第四頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一壓井時應達到的要求(1)壓井時井底壓力必須略大于地層壓力，并保持井底壓力不變，使地層流體在重建平衡的過程中，不能重新進入井內。(2)壓井過程中，嚴格按井控要求和措施施工，不能造成井噴事故(3)壓井時，不能使井眼受壓力過大，掌握用小排量和合適的節(jié)流閥開度，要保證不壓漏地層，避免出現(xiàn)井下復雜情況或地下井噴。(4)要保護油氣層，防止損害油氣層的生產能力（扯淡）。第五頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一壓井時，需要確定與計算項目

1、判斷溢流類型（計算與確定）

2、錄取關井立管壓力（壓井前，不同情況下的正確確定）

3、地層壓力（計算）

4、壓井液密度（計算）

5、加重鉆井液量（鉆柱內容積、環(huán)空容積）（計算）

6、壓井時間（鉆柱內容積、環(huán)空容積）（計算）

7、壓井循環(huán)時的立管壓力（初始循環(huán)立管總壓力，終了循環(huán)總壓力）（計算）

8、最大允許關井套壓（計算）

9、填寫壓井施工單（計算與填寫）

10、繪制出立管、套管壓力控制進度曲線（利用計算數據繪制）第六頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一二、壓井基本數據計算1、判斷溢流類型關井狀態(tài)下壓力平衡關系：在鉆具內部：Pb=Pd+0.0098ρmH在環(huán)空：Pb=Pa+0.0098ρm（H-hw）+0.0098ρwhw

合并：ρw=ρm-102（Pa-

Pd）/Hw

hw＝ΔV/VaΔV為溢流量LVa為環(huán)空的容積系數Lρm—原鉆井液密度，單位：g/cm3；Pa—關井套管壓力，單位：MPa；Pd—關井立管壓力，單位：MPa；ΔV—鉆井液池鉆井液增量，單位：m3；Va—溢流所在環(huán)空截面積，單位：m3/m；hw－地層流體在環(huán)空所占高度，單位：m。第七頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一根據ρw計算公式可確定溢流種類。當溢流密度：在0.12--0.36g/cm3之間，則為天然氣溢流。0.36--1.07g/cm3之間，則為油溢流或混合流體。

1.07--1.20g/cm3之間，則為鹽水溢流。第八頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一2、計算壓井鉆井液密度式中ρm1--壓井鉆井液密度g/cm3ρm--原鉆井液密度g/cm3

Pd--關井立管壓力MPaρe--安全附加量g/cm3H—發(fā)生溢流時的井深m；對于油井來說ρe＝0.05---0.10g/cm3對于氣井來說ρe＝0.07---0.15g/cm3Hρm1＝ρm＋102Pd＋ρe第九頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一3、計算鉆柱內外容積及加重鉆井液量1)鉆柱內容積V1式中：V1--鉆柱內容積，m3；

D--鉆具內徑，m；

L--鉆具長度，mV1=π

4（D12L1+D22L2+...+Dn2Ln）第十頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一(2)環(huán)空容積式中：V2--環(huán)空容積，m3；

Dh--井眼直徑或套管內徑，m；

Dp--鉆具外徑，m；

L--鉆具或井段長，m。V2=π

4

[（Dh12-Dp12)L1+（Dh22-Dp22)L2+。。。+（Dhn2-Dpn2)Ln]第十一頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一4、總容積V=V1+V2

所需加重鉆井液量一般取總容積的1.5-2倍5、計算注入加重鉆井液的時間(1)計算注滿鉆柱內容積所需時間式中：t1--注滿鉆柱內容積所需時間minV1--鉆具內容積m3Q--壓井排量L/St1=1000V160Q第十二頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一(2)注滿環(huán)形空間所需時間式中：t2--注滿環(huán)形空間所需時間minV2--環(huán)形容積m3Q--壓井排量L/St2=1000V260Q第十三頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一定壓井循環(huán)排量：為什么壓井排量一般取鉆井時排量的1/3--1/2？

Q壓井排量=（1/2~1/3）Q正常排量1）正常循環(huán)壓力加上關井立管壓力也許會超過泵的額定工作壓力；2）大排量高泵壓所需的功率，也許要超過泵的輸出功率3）大量流體流經阻流器可以引起過高的套管壓力，如果壓井循環(huán)時，阻流器堵塞，將導致地層破裂。第十四頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一6、計算壓井循環(huán)時的立管總壓力(1)初始壓井循環(huán)立管總壓力PTi=Pd+Pci

式中:PTi--初始壓井循環(huán)立管總壓力MPa

Pd--關井立管壓力MPa

Pci--壓井排量循環(huán)立管總壓力MPa第十五頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一怎樣求Pci？

要求井隊在鉆進到可能的高壓地層井段之前，每天早班選擇好壓井排量進行循環(huán)測試，把測試的立管壓力及所用排量記到班報表上，以備查用（低泵沖實驗）。Q壓井排量下的循環(huán)立管壓力Pci

第十六頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一如果未完成以上工作，可以這樣求PciA、緩慢開泵，同時打開節(jié)流閥及上游的平板閥，使泵排量逐漸達到壓井排量＝（1/2~1/3）Q正常排量并保持不變，調節(jié)節(jié)流閥，使套壓等于關井套壓；B、記錄此時的立管壓力就是近似的PTi則：Pci=PTi-Pd第十七頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一怎樣求Pd？錄取關井立管壓力1、關井后的井內壓力達到平衡需要一定的時間。井眼周圍地層壓力恢復到原始地層壓力需要一定時間，它表明了時間對關井立管壓力的影響，待地層壓力恢復到原始地層壓力時，井內壓力達到平衡，這時錄取關井立管壓力。2、圈閉壓力。圈閉壓力是指從關井立管壓力表及關井套管壓力表記錄到的超過平衡地層壓力的關井壓力值。產生圈閉壓力的原因：一是關井先于停泵，圈閉了一部分泵的能量；二是氣體在關井狀態(tài)下滑脫上升增加的壓力，形成圈閉壓力。氣體滑脫上升是形成圈閉壓力的主要原因。第十八頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一消除關井圈閉壓力的方法：消除圈閉壓力的方法是，通過節(jié)流管匯，從環(huán)空放出少量鉆井液，每次放出40～80L，然后關節(jié)流閥及其上游的平板閥，觀察關井立管壓力變化。如果立管壓力與套管壓力均有下降，說明存在圈閉壓力。應再次打開節(jié)流閥及下游的平板閥放出40～80L鉆井液，然后關井。如果立管壓力仍有下降，重復上述操作，直到立管壓力停止下降為止。這時記錄的立管壓力才是真實的關井立管壓力。如果放出鉆井液后，立管壓力沒有變化，而套壓有所增加，說明沒有圈閉壓力。套壓升高是由于環(huán)空靜液壓力減小所致。注：放壓立管滯后顯示，壓力傳遞270~300米/秒，如3000米井深，節(jié)流閥動作后，套壓立即變化，需20秒才傳到立管。第十九頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一鉆柱中裝有回壓凡爾時測定關井立管壓力1、不循環(huán)法在未知壓井泵速和該泵速下的循環(huán)壓力時，采用以下方法測定關井立管壓力：⑴、緩慢啟動泵，向鉆具內注入少量鉆井液，并觀察立壓及套壓的變化；⑵、當套壓超過關井套壓0.5～1MPa時，停泵，說明鉆桿回壓閥被頂開，記錄這時的立管壓力及套管壓力。則：△Pa＝Pa1－Pa式中△Pa——套壓升高值，MPa；

Pa1——停泵時記錄的套壓值，MPa；

Pa——關井套壓，MPa。Pd=Pd1－△Pa

△Pa＝（0.5－1）MPa

式中Pd——關井立管壓力，MPa；

Pd1——停泵時記錄的立管壓力，MPa。第二十頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一鉆柱中裝有回壓凡爾時測定關井立管壓力2、循環(huán)法在知道壓井排量和該排量下的循環(huán)壓力時，采用：⑴、緩慢啟動泵，迅速打開節(jié)流閥及下游平板閥，通過調節(jié)節(jié)流閥使套壓等于關井套壓（不一定等，關鍵是控制開泵速度，不能太猛）；⑵、當排量達到選定的壓井排量時，保持不變，通過調節(jié)節(jié)流閥，使套壓恰好等于關井套壓，這時記錄循環(huán)立管壓力，停泵，關節(jié)流閥及下游的平板閥。

c、計算關井立管壓力Pd＝PT－Pci（如果套壓不等于關井套壓，則還需要扣除套壓增加值）Pd————關井立管壓力，MPa；PT————測量的立管壓力，MPa；Pci————壓井排量循環(huán)時的立管壓力，MPa。Pci及壓井排量從預先記錄的資料中查出。第二十一頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一如何準確讀取關井立壓？最理想的狀況：當地層壓力與井底壓力達到平衡的瞬間，氣柱在井底還未上升，無圈閉壓力，無回壓閥，錄取Pd一般情況關井后10-15分鐘后讀?。ㄈQ于地層滲透性）如果存在回壓閥，則過段時間后再求取關井立壓值。第二十二頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一(2)終了循環(huán)立管總壓力PTf=ρm1ρmPciρm1—壓井鉆井液密度，單位：g/cm3；ρm—原鉆井液密度，單位：g/cm3PCi—壓力排量循環(huán)立管總壓力，單位：MPa。第二十三頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一6、計算最大允許關井套壓Pa=(Gf—Gm)×HfPa—最大允許關井套壓，單位：MPa；Gf—地層破裂壓力梯度，單位：MPa/m；Gm—原鉆井液壓力梯度，單位：MPa/m；Hf—套管鞋處漏層井深，單位：m。第二十四頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一二、壓井步驟(1)計算壓井所需數據：依據壓井基本數據和計算公式，計算壓井所需數據。(2)填寫壓井施工單：將算得的各項數據填入壓井施工單。（3）繪出立管壓力控制進度，作為壓井施工的依據。第二十五頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一1、什么叫司鉆法壓井？司鉆法壓井是發(fā)生溢流關井后，先用原密度鉆井液循環(huán)排出溢流，再用加重鉆井液壓井的方法，用兩個循環(huán)周完成壓井。第二十六頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一司鉆法壓井第一步，用原鉆井液循環(huán)排出溢流A、緩慢開泵，迅速打開節(jié)流閥及上游的平板閥，調節(jié)節(jié)流閥使套管壓力保持關井套管壓力不變，一直保持到達到壓井排量。B、排量逐漸達到選定的壓井排量，并保持不變，再調節(jié)節(jié)流閥使立管壓力等于初始循環(huán)立管總壓力PTi；并在整個循環(huán)周保持不變。C、溢流排完，停泵關井，則應Pd=Pa，在排溢流過程中，應配制加重鉆井液，準備壓井。第二十七頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一第二步，用加重鉆井液壓井，重建井內壓力平衡A、緩慢開泵，迅速打開節(jié)流閥及下游的平板閥，調節(jié)節(jié)流閥，保持關井套壓不變。B、排量逐漸達到壓井排量并保持不變，在加重鉆井液從井口到鉆頭這段時間內，調節(jié)節(jié)流閥，控制套壓等于關井套壓不變(Pa=Pd)，立管總壓力由PTi逐漸下降到終了循環(huán)立管總壓力PTf。第二十八頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一C、加重鉆井液出鉆頭返至環(huán)空，調節(jié)節(jié)流閥，控制立管壓力等于終了循環(huán)立管總壓力PTf，并保持不變，直到加重鉆井液返出地面，停泵關節(jié)流閥及下游平板閥，此時若Pd=0，Pa=0，則壓井成功。重鉆井液替換原鉆井液－第二循環(huán)周1、排量從0達到壓井排量－調節(jié)節(jié)流閥－保持關井套壓不變；2、在壓井排量下－調節(jié)節(jié)流閥－保持關井套壓不變，PTi自動下降到PTf3、保持PTf不變－－調節(jié)節(jié)流閥－加重鉆井液返出地面－－Pd=Pa＝0第二十九頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一3、司鉆法壓井例題：某井為一探井，鉆至井深3200m發(fā)生溢流，關井后測得數據如下：測量井深3200m，垂直井深3200m，鉆頭直徑Dh=215.9mm，鉆桿直徑Dp=127mm，內徑D=108.6mm，技術套管外徑244.5mm，內徑244mm，下深2400m，本井無鉆鋌，原鉆井液密度ρm=1.25g/cm3，溢流前用排量10L/s循環(huán)時，Pci=3.8MPa，鉆井泵3NB—1000泵，缸套直徑φ170mm，允許泵壓16.8MPa，套管鞋處地層破裂壓力梯度Gf=0.0169MPa/m。溢流關井10min井內壓力趨于平衡測得：關井立壓Pd=5MPa；關井套壓Pa=6.5MPa；鉆井液增量△V=2.5m3已知條件實測數據第三十頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一解（1）計算壓井所需數據1）確定溢流類型，選取安全附加量本井發(fā)生的是氣體溢流。取ρe=0.10g/cm3Va=π4（Dh2-dp2)L=0.785*(2.1592-1.272)*10=23.93LHw=ΔVVa=250023.93=104.47m102（Pa–Pd）Hwρ

w=ρm-102×（6.5–5）104.47

=1.25

-=0.21g/cm3第三十一頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一2)計算壓井鉆井液密度3)、計算鉆柱內容積、環(huán)空容積及加重鉆井液量V2=0.785[(2.242-1.272)*24000+(2.1592-1.272)*8000]=83288L=83.288m3V=V1+V2=29.626+83.288=112.914m3按1.5V加重鉆井液，應把169.371m3鉆井液加重到1.51g/cm3準備壓井。Hρm1＝ρm＋102Pd＋ρe3200＝1.25＋102*5＋0.10=1.51g/cm3V1=0.785*1.0862*32000=29626L=29.626m3第三十二頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一4)、計算注入加重鉆井液的時間A、計算注滿鉆柱內容積所需時間B、注滿環(huán)形空間所需時間t1=1000V160Q=1000*29.62660*10=49.4mint2=1000V260Q=1000*83.28860*10=138.8min第三十三頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一5)、計算壓井時的立管總壓力Pti=Pd+Pci=5+3.8=8.8MPa6)、計算最大允許關井套壓[Pa]=(Gf-Gm)Hf=(0.0169-0.0098*1.25)*2400=11.16MPaPTf=ρm1ρmPci=1.511.25*3.8=4.59MPa第三十四頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一預先記錄數據井號：日期：填寫人：井深：3200m垂直井深：3200m套管盡寸/重量/鋼級：φ244.5mm/0。634KN/m/P--100層位：井眼盡寸：215.9mm套管抗內壓強度的80%：47.95MPa鉆桿尺寸：127mm地層破裂壓力：0.0169MPa/m鉆桿容積系數：9.25L/S井口裝置額定工作壓力：34MPa環(huán)空容積系數：23.93L/S原鉆井液密度：1.25g/cm3一號泵二號泵壓井排量Q循環(huán)壓力Pci壓井排量Q循環(huán)壓力Pci10L/s3.8MPa10L/s3.8MPa溢流后記錄數據井深：3200m垂直井深：3200m層位：溢流量：△V：2.5m3關井立管壓力：Pd：5MPa關井套管壓力：Pa：6.5MPa壓井參數計算安全附加當量鉆井液密度：0.10g/cm3壓井鉆井液密度增量△ρ：0壓井鉆井液密度ρm1：1.51g/cm3壓井排量Q：10L/s初始循環(huán)立管總壓力PTi：8.8MPa終了循環(huán)立管總壓力PTf：4.59MPa鉆桿循環(huán)時間t1：49.4min環(huán)空循環(huán)時間t2：138.8min第三十五頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一（3）繪出立管壓力控制進度表壓井鉆井液從地面到鉆頭立管循環(huán)總壓力變化壓井方法司鉆法循環(huán)時間138.8停泵關井9.8819.7629.6439.5249.4138.8立管壓力8.857.9587.1166.2745.4324.594.594987658.8PTMPa8.88.87.9585.4324.597.1166.2744.59第三十六頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一第三十七頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一模擬壓井過程井下情況紅線處是控制節(jié)流閥維持不變壓力第三十八頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一（4）壓井施工第一步，用原鉆井液循環(huán)排出溢流1）緩慢開泵，迅速打開節(jié)流閥及上游的平板閥，調節(jié)節(jié)流閥使套管壓力保持關井套壓6.5MPa不變；2）泵排量逐漸達到壓井排量10L/s，保持不變，此時立管壓力非常接近8.8MPa；3）繼續(xù)保持壓井排量10L/s不變，調節(jié)節(jié)流閥，使立管壓力始終保持8.8MPa不變，直到把溢流排完；4）泵入鉆井液138.8min，溢流全部排完，停泵、關節(jié)流閥及下游的平板閥，則Pa=Pd=5MPa；第三十九頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期一第二步：將169m3鉆井液加重到1.51g/cm3后，向井內打入加重鉆井液，排出原鉆井液，重建井內壓力平衡1）緩慢開泵，迅速打開節(jié)流閥及上游的平板閥，調節(jié)節(jié)流閥使套管壓力保持5MPa不