溢流的征兆與檢測(cè)培訓(xùn)教材

溢流的征兆與檢測(cè)培訓(xùn)教材1.1溢流時(shí)的征兆在鉆井各種作業(yè)中，當(dāng)發(fā)生氣侵或者油水侵后，侵入井內(nèi)的油氣水便推動(dòng)井內(nèi)鉆井液從井口向外溢出，我們可以在地面以上發(fā)現(xiàn)從井內(nèi)溢出的鉆井液液流的各種顯示即溢流顯示。通過(guò)這些溢流顯示，就可以使我們正確判斷井侵情況。及時(shí)發(fā)現(xiàn)溢流，并采取正確的操作迅速控制井口，是防止發(fā)生井噴的關(guān)鍵。鉆井人員要能夠識(shí)別溢流的各種顯示，及時(shí)發(fā)現(xiàn)溢流，并能在各自的崗位上采取正確的行動(dòng)，迅速控制井口，這是鉆井隊(duì)每個(gè)工人的重要職責(zé)。在鉆井的不同作業(yè)中，溢流顯示是不同的、現(xiàn)分別介紹如下。1.1.1下鉆時(shí)溢流的征兆（1）返出的鉆井液體積大于下入鉆具的體積正常情況下，每一根鉆柱下入井眼內(nèi)，都會(huì)有相當(dāng)該鉆柱體積的鉆井液向外返出，如果返出的鉆井液體積大于下入鉆柱的體積，就證明有一定數(shù)量的流體侵入井內(nèi)；從井口返出的鉆井液可以流到鉆井液罐，鉆井液池中，我們可以通過(guò)鉆井液罐返出鉆井液體積大于下入鉆具體積的增量來(lái)判斷井侵情況。（2）下放停止接立柱時(shí)井眼仍外溢鉆井液如果下放停止，帶負(fù)荷吊卡坐在轉(zhuǎn)盤面上時(shí)，井口仍向外溢出鉆井液，就說(shuō)明井底發(fā)生了井侵。隨著井侵的增加和氣體的上升，溢流量會(huì)越來(lái)越大，有時(shí)還會(huì)發(fā)生井眼不停地外溢鉆井液的現(xiàn)象。下鉆中下放停止觀察溢流是最直觀、最有效地方法。因此，下鉆中應(yīng)有專人觀察下放停止時(shí)的溢流狀況，下放停止后，一般需要觀察10～15min。（3）井口不返鉆井液井口液面下降如果下鉆速度太快，就會(huì)產(chǎn)生較大的激動(dòng)壓力，而造成井漏，使鉆井液外溢量減小。井漏嚴(yán)重時(shí)，井口液面會(huì)下降，使井內(nèi)鉆井液柱高度降低，井底壓力減小，當(dāng)井底壓力小于地層壓力時(shí)，就會(huì)發(fā)生井涌。井漏是井涌的前兆，當(dāng)發(fā)現(xiàn)井漏后，必須立即采取措施制止井漏，防止井涌的發(fā)生。1.1.2鉆進(jìn)時(shí)溢流的征兆※間接顯示（1）機(jī)械鉆速增加。機(jī)械鉆速主要取決于井底壓力(大部分是靜液壓力)與地層壓力的差值。在地層壓力增加而井底壓力維持不變的條件下，壓差是會(huì)減少的。在這種情況下，可以得到較高的機(jī)械鉆速。機(jī)械鉆速的迅速增加是一種鉆速突變。鉆速突變表明鉆頭已鉆到地層壓力超過(guò)井內(nèi)壓力的地層。如懷疑鉆到異常壓力，應(yīng)停鉆檢查井的流量情況。如果在停泵時(shí)井內(nèi)流體繼續(xù)流出，說(shuō)明井涌在發(fā)展。在危急情況下，即使沒(méi)有流體流出也應(yīng)當(dāng)自上而下地進(jìn)行循環(huán)。這樣可調(diào)整好鉆井液性能，以保證井內(nèi)沒(méi)有地層流體進(jìn)入。地層巖性改變時(shí)可以同樣發(fā)現(xiàn)機(jī)械鉆速的顯著變化。有時(shí)，機(jī)械鉆速劇烈下降。這同樣是一種鉆速突變，而且應(yīng)當(dāng)立即進(jìn)行檢查。（2）dc指數(shù)值減小。（3）頁(yè)巖密度減小。（4）巖屑尺寸加大，多為長(zhǎng)條帶棱角形狀，巖屑數(shù)量增多。這是由于井底壓差減小，頁(yè)巖坍塌與巖石容易破碎，鉆速增快的結(jié)果。（5）轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩增大，起下鉆柱阻力增大。如果鉆井液不能懸浮并清除大量尺寸較大的坍塌巖屑，這些巖屑就會(huì)下沉到井底，并在井底形成積聚，這就會(huì)增大轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的扭矩和起下鉆柱時(shí)的阻力。（6）蹩跳鉆，放空，懸重增加。在裂縫地層中鉆進(jìn)時(shí)，由于鉆頭忽而接觸巖石，忽而又不接觸巖石和井底不平等原因引起了鉆具的蹩跳。當(dāng)鉆至溶洞時(shí)，鉆頭會(huì)突然放空，引起懸重突然增加。（7）循環(huán)泵壓下降，泵沖數(shù)增加。天然氣侵入井內(nèi)后，隨鉆井液上返并不斷膨脹，環(huán)空中的鉆井液量將逐漸減少，使環(huán)空內(nèi)的鉆井液液柱壓力小于鉆柱內(nèi)的鉆井液液柱壓力，這就使鉆柱內(nèi)的鉆井液會(huì)自動(dòng)地流向環(huán)形空間，從而降低了鉆井泵的負(fù)荷，使泵壓逐漸下降；地層流體侵入井內(nèi)后，環(huán)空中的鉆井液密度下降，流動(dòng)阻力下降。也會(huì)引起泵壓下降。當(dāng)循環(huán)泵壓逐漸下降時(shí)，如果不關(guān)小帶泵柴油機(jī)的油門，鉆井液泵的沖數(shù)就會(huì)緩慢增加。井下鉆具被刺壞，形成鉆井液流動(dòng)短路時(shí)，也會(huì)使泵壓下降，沖數(shù)增加。在判斷是否溢流的間接顯示時(shí)，要排除這一點(diǎn)。在鉆進(jìn)過(guò)程中，當(dāng)發(fā)現(xiàn)上述間接顯示時(shí)，就說(shuō)明可能鉆至高壓油氣層，并可能會(huì)發(fā)生溢流，這時(shí)，應(yīng)停泵10～15min，觀察井口是否有溢流現(xiàn)象，若有溢流現(xiàn)象，要迅速關(guān)井，若無(wú)溢流現(xiàn)象，可以停止鉆進(jìn)，循環(huán)至少一個(gè)遲到時(shí)間，認(rèn)真觀察返出的鉆井液中有否油氣顯示，若有油氣顯示，要適當(dāng)調(diào)整鉆井液密度。（8）當(dāng)鉆至滲透性較大的地層時(shí)，就會(huì)發(fā)生井漏，井漏時(shí)，井口鉆井液液面就會(huì)下降，使井底壓力降底，當(dāng)井底壓力低于地層壓力時(shí)，就會(huì)發(fā)生溢流。當(dāng)發(fā)生井漏時(shí)，應(yīng)立即停止循環(huán)，間歇定時(shí)定量反灌鉆井液，維持一定液面，保持井內(nèi)壓力平衡，然后堵漏，再根據(jù)井內(nèi)情況重建平衡或先期完井?！苯语@示（1）出口管鉆井液流速的變化在排量不變的情況下，地層流體侵入井內(nèi)后，鉆井液返出量增多。另外，若為天然氣井侵，鉆井液出口管流速會(huì)越來(lái)越大。應(yīng)該用裝在鉆井液出口處的流速測(cè)量?jī)x表及時(shí)監(jiān)測(cè)鉆井液返出流速的變化情況。鉆井液出口流速增加是溢流的第一個(gè)顯示，當(dāng)發(fā)現(xiàn)鉆井液出口流速增加時(shí)應(yīng)立即停鉆、停泵，并認(rèn)真觀察鉆井液靜止時(shí)井口是否有外溢現(xiàn)象，如果有外溢，則應(yīng)立即關(guān)井。在淺氣層的鉆井中，如果發(fā)生了氣侵，首先是出口流速的增加，鉆井液池液面升高的顯示要滯后于流速變化很長(zhǎng)時(shí)間，這是由于鉆井液需流到鉆井液池里后鉆井液液面才會(huì)升高，這對(duì)于迅速控制溢流是不允許的。鉆井液流速測(cè)量?jī)x表是實(shí)現(xiàn)井控制的第一個(gè)重要工具，應(yīng)保證其靈敏可靠。（2）鉆井液池鉆井液液面的變化在鉆井過(guò)程中，由于地層流體侵入井內(nèi)，變成了鉆井液循環(huán)系統(tǒng)的一部分，當(dāng)整個(gè)循環(huán)系統(tǒng)的容積不變時(shí)，鉆井液池內(nèi)的鉆井液體積就會(huì)增加，使鉆井液池液面升高。鉆井液氣侵后，鉆井液池液面升高速度逐漸加快。當(dāng)天然氣接近地面時(shí)，鉆井液池液面有較明顯的升高。井噴會(huì)很快來(lái)臨，我們應(yīng)該在鉆井液池液面緩慢升高時(shí)，就應(yīng)該判斷出溢流的存在，可以利用鉆井液流速增加和停止循環(huán)鉆井液井口仍向外溢流來(lái)確證溢流的存在。如果存在溢流，則應(yīng)立即關(guān)井。鉆井的其他作業(yè)也可以使鉆井液池液面發(fā)生變化，例如：a、向鉆井液中加入鉆井液添加劑，特別是重晶石和水。b、鉆井液罐的鉆井液放進(jìn)鉆井液池。c、鉆井液固控設(shè)備的啟動(dòng)與停止。d、鉆井液除氣設(shè)備的啟動(dòng)與停止。在判斷是否有溢流時(shí)，應(yīng)排除上述原因。（3）停泵后出口管鉆井液的外溢在鉆進(jìn)過(guò)程中，因接單根、檢修設(shè)備等工作而停泵后，如果出口管仍然不停地外溢鉆井液，則說(shuō)明地層流體正在侵入井內(nèi)，應(yīng)立即關(guān)井。在開泵鉆進(jìn)時(shí)，如果懷疑可能有溢流現(xiàn)象，可以停鉆、停泵，并檢查出口管是否有向外溢流鉆井液現(xiàn)象，停泵會(huì)導(dǎo)致井底壓力降低，溢流更容易發(fā)生。如果停泵5～15min后沒(méi)有溢流現(xiàn)象，則表明沒(méi)有發(fā)生井侵；如果有溢流現(xiàn)象，就應(yīng)立即關(guān)井。在停泵以后，觀察出口管是否有鉆井液外溢現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)排除下述情況：a、因鉆柱內(nèi)鉆井液比環(huán)空鉆井液重所產(chǎn)生的鉆井液外溢現(xiàn)象。起鉆之前，向井內(nèi)打入一段重鉆井液塞以后，這種現(xiàn)象很明顯。b、停泵以后，有時(shí)鉆井液會(huì)繼續(xù)流出一段時(shí)間，這是由于隨鉆井液被泵入井內(nèi)的少量空氣上升膨脹的結(jié)果，如果一點(diǎn)空氣也未泵入井中則沒(méi)有上述現(xiàn)象。c、停泵以后，水基鉆井液繼續(xù)流動(dòng)的時(shí)間很短，油基鉆井液比水基鉆井液繼續(xù)流動(dòng)的時(shí)間長(zhǎng)一些，但不會(huì)不停地外溢鉆井液(一般不超過(guò)3min)。其原因有可能是油基鉆井液比水基鉆井液的可壓縮性大。（4）鉆井液的變化a、井內(nèi)返出的鉆井液中有油滴、油跡、氣泡、硫化氫味。烴類含量增多、氯離子含量增高。井侵量大時(shí)，地面顯示比較明顯，可以發(fā)現(xiàn)有一縷縷黑色油跡，一堆堆泡沫或者是鉆井液變稠；而井侵量小時(shí)，就不易發(fā)現(xiàn)，只有借助儀器才能測(cè)量出油、氣、水的存在。用氣測(cè)儀器測(cè)出烴類增加時(shí)就證明鉆井液中有油侵，用氯根測(cè)量?jī)x器測(cè)量出氯根含量增加時(shí)就證明鉆井液中有鹽水侵。硫化氫氣體侵入井內(nèi)并隨鉆井液返至地面時(shí)，人們會(huì)聞到很刺鼻的硫化氫味。b、鉆井液密度下降。當(dāng)鉆井液中侵入油氣水后，鉆井液密度均會(huì)下降，氣侵使鉆井液密度下降得多，油侵使鉆井液密度下降得較少，水侵使鉆井液密度下降得最少。c、鉆井液粘度的變化。油侵會(huì)使粘度下降，氣侵會(huì)使粘度上升，少量的鹽水使鉆井液粘度變化很小，較大量的鹽水侵使鉆井液粘度大大增加，會(huì)使鉆井液變稠，流動(dòng)困難。當(dāng)發(fā)現(xiàn)鉆井液中有上述顯示后，應(yīng)停泵檢查溢流情況。1.1.3起鉆時(shí)的溢流征兆（1）灌入井內(nèi)的鉆井液體積小于起出鉆柱的體積如果地層流體侵入井內(nèi)，地層流體就會(huì)占據(jù)一部分井眼空間，而使灌鉆井液量減小。（2）停止起鉆時(shí)，出口管外溢鉆井液管外溢鉆井液表明井侵流體能夠很快地將鉆井液排至井口，并推動(dòng)鉆井液向外溢出，這時(shí)可能馬上就要井涌，應(yīng)立即關(guān)井。（3）鉆井液灌不進(jìn)井內(nèi)，鉆井液池液面不減少或者升高在起鉆時(shí)，由于鉆柱不斷地從井眼起出而不斷地向井眼灌入鉆井液，鉆井液池的鉆井液量應(yīng)逐漸減少，如果井口總是充滿鉆井液，使鉆井液灌不進(jìn)井內(nèi)，鉆井液池內(nèi)的鉆井液體積也不減少，或者起鉆中鉆井液池液面升高，這就說(shuō)明地層流體已大量侵入井內(nèi)，應(yīng)立即關(guān)井。（4）井漏如果在起鉆時(shí)發(fā)生灌入井內(nèi)的鉆井液體積大于起出鉆柱體積的現(xiàn)象，就說(shuō)明發(fā)生了井漏，應(yīng)采取堵漏措施，防止下漏上噴。1.1.4空井時(shí)的溢流征兆（1）出口管外溢鉆井液（2）鉆井液池液面升高（3）井口液面下降在空井時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)井口液面逐漸下降，就應(yīng)立即實(shí)施堵漏措施，防止發(fā)生井噴。1.2溢流的檢測(cè)與判斷方法1.2.1溢流檢測(cè)的方法與原理圖3－3液位計(jì)1、泥漿池液面檢測(cè)法（液位計(jì)指示）從理論上講，當(dāng)?shù)貙恿黧w侵入井眼后，泥漿池液面將會(huì)增高。對(duì)于油水侵入情況，如果忽略其在環(huán)空中壓縮性，地層油水侵入多少，在泥漿池應(yīng)增加多少。但對(duì)氣侵情況，由于其壓縮性，必須等氣體上升到井眼中上部有明顯膨脹時(shí)，泥漿池液面才有較明顯變化。目前，泥漿池液面檢測(cè)是地層流體侵入檢測(cè)的主要方法。圖3－3液位計(jì)測(cè)量精度偏低。但由于其簡(jiǎn)單結(jié)實(shí)，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用較廣。2、返出鉆井液流量檢測(cè)法圖3－4流量測(cè)量?jī)x返出鉆井液流量用返出鉆井液流量測(cè)量?jī)x表來(lái)測(cè)定（如圖3－4）。當(dāng)環(huán)空鉆井液返出量增加時(shí)，檔板將上浮，帶動(dòng)電位器旋轉(zhuǎn)，從而改變其電阻值。依據(jù)電阻值大小，則可測(cè)得檔板在鉆井液返出管線中的位置，也即測(cè)得鉆井液在返出管線中的充滿度，從而測(cè)得鉆井液流量大小。一般情況下，利用測(cè)量返出鉆井液流量比測(cè)量泥漿池液面發(fā)現(xiàn)溢流快。相比之下，如果地層流體侵入速度低，鉆井液返出量變化較小時(shí)，根據(jù)泥漿池液面增加具有累加作用原理，測(cè)量泥漿池液面比本方法可以更有效地發(fā)現(xiàn)溢流圖3-5聲波的傳播速度3、聲波法溢流檢測(cè)基本理論在常溫常壓下，聲波在水中的傳播速度約為1500m／s，在空氣中傳播速度約為340m／s。而在空氣—水氣液兩相流中傳播速度可以低達(dá)每秒幾十米。據(jù)此可以比現(xiàn)有其它方法檢測(cè)快得多。如圖3-5所示，在一定范圍內(nèi)對(duì)三種方法進(jìn)行了比較，表明后者的先進(jìn)性。1.2.2溢流監(jiān)測(cè)操作指導(dǎo)書1、溢流檢測(cè)的崗位與職責(zé)鉆進(jìn)時(shí)由井架