鉆井工程_濮陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院_第四章油氣井壓力控制.ppt

1、第四章概述了油氣井壓力控制、第一節(jié)井下各種壓力及其平衡檢測第二節(jié)溢流和第三節(jié)溢流的控制關(guān)井和壓力井在鉆井過程中對井眼內(nèi)地層壓力的控制。 井控分類(1)一級井控：利用鉆井液密度，建立井內(nèi)壓力平衡。 (2)二級井控制：發(fā)生溢流后，用井口防噴器停止壓力后，壓縮井，恢復(fù)井內(nèi)的壓力平衡。 (3)三級井控制：噴井后的處理和壓力控制。 控井的基本要求：1)有效控制地層壓力，防止噴井；2 )防止漏井等復(fù)雜情況；3 )有效保護(hù)油氣層，第一節(jié)井下各種壓力及其平衡，一是井眼內(nèi)各種壓力，一是地層孔隙壓力，二是地層破裂壓力，三是鉆井液的4 .環(huán)空循環(huán)壓力降在井底產(chǎn)生的附加壓力，5 .波動壓力為最大井底壓力一，井眼內(nèi)的各

2、種壓力在正常鉆井時：鉆井時：最小井底壓力：二，井眼地層系統(tǒng)壓力平衡，1 .基本關(guān)系式，2 .約束條件，第一節(jié)井下各種壓力及其平衡(2)技術(shù)關(guān)鍵；(1)地層壓力的準(zhǔn)確預(yù)測；(2)合理確定鉆井液密度，第一節(jié)井下各種壓力及其平衡；(2)不平衡的壓力鉆井；(1)概念是在井底有效壓力低于地層壓力的條件下進(jìn)行鉆井作業(yè)。 在井下，允許地層流體進(jìn)入井內(nèi)的井口，用專用的井控制裝置控制處理循環(huán)井的流體。 主要目的是及時發(fā)現(xiàn)油氣層，有效保護(hù)，同時提高鉆井速度。 (2)關(guān)鍵技術(shù)1 )地層的細(xì)孔壓力和崩塌壓力的正確預(yù)測2 )鉆井液類型的選擇和密度等性能的控制3 )井口壓力的控制和在井中循環(huán)的流體的處理4 )鉆井過程的不

3、平衡5 )井底的有效壓力的修正和監(jiān)測6 )井壁的穩(wěn)定7 )完全井，三，零散第一節(jié)井下2 .溢流井底壓力小于地層壓力時，地層流體侵入井內(nèi)，來自井口的鉆井液量比泵入量大，泵停止后鉆井液自動從井口溢出的現(xiàn)象。 3、井涌溢流進(jìn)一步發(fā)展、循環(huán)或停泵后，鉆井液涌出井口的現(xiàn)象。 4 .井噴地層流體無法控制地噴出地面。 1、地層壓力把握不準(zhǔn)確，降低修訂的鉆井液密度2 .降低鉆井液密度3 .鉆井按規(guī)定泥漿或井漏，不降低井內(nèi)液面4 .發(fā)揮鉆孔吸引作用減少井底壓力5 .停止循環(huán)，環(huán)空循環(huán)的電壓下降消失2、氣體侵入特征氣體的壓縮性使氣體侵入具有以下特征： (1)侵入井內(nèi)的氣體從井底向井口移動時，體積逐漸膨脹，越接近地

4、面膨脹越快，體積越大。 因此，看起來氣體侵入地面的鉆井液，只有很少的氣體侵入井底。 (2)瓦斯侵入后的鉆井液的密度因深度而異。 井口密度下降較大，但井底鉆井液柱壓力減少不大。 因此，在瓦斯侵入量少的情況下，只要及時排出瓦斯就沒有井噴的危險(xiǎn)。三、氣體侵入、氣體侵入的途徑和方式巖石空隙中的氣體由于鉆孔碎屑進(jìn)入井內(nèi)的鉆井液，氣體層中的氣體由于濃度差通過蛋糕擴(kuò)散到井內(nèi)，當(dāng)井底壓力小于地層壓力時，氣體層中的氣體大量流入或滲透到井內(nèi)。第二節(jié)溢流及其檢測、三、瓦斯侵入、二、瓦斯侵入的特點(diǎn)(3)瓦斯侵入后關(guān)井時，瓦斯滑動并積聚在井口。 由于井口關(guān)閉，氣體在上升中不能膨脹，體積不變。 這種氣體仍然保持原來的井底

5、壓力。 這種壓力與泥漿柱的壓力重疊作用于井筒整體，容易引起井漏和地下井噴。 因此，瓦斯侵入后不能長時間關(guān)井。第二節(jié)溢流及其檢驗(yàn)，1 .地層流體侵入的征象(1)泥漿罐液面上升(2)鉆井液的溢流量大于泵排出量(3)鉆井時無法注入泥漿或泥漿的注入量少于正常值(4)即使停止循環(huán)，井口也滿是泥。 (5)鉆孔速度突然加快或變空(6)鉆井液性能變化密度下降粘度上升或下降氣泡、氯離子、氣測烴類含量增加油花增多，油味、天然氣味、硫化氫味增濃的溫度上升。 (7)泵壓上升則下降，外伸減少則增大，4、溢出檢測、2節(jié)溢出及其檢測、4、溢出檢測、2、溢出檢測方法(1)鉆井液罐液面檢測法(2)鉆井液流量檢測法(3) 折流板

6、流量修正，2節(jié)溢出第3節(jié)溢出的控制-關(guān)井和壓力井，一、井控制裝置，第3節(jié)溢出的控制-關(guān)井和壓力井，一、井控制裝置，第3節(jié)溢出的控制-關(guān)井和壓力井，一、井控制，(1)硬斷井優(yōu)點(diǎn)：關(guān)井程序簡單，時間短，地層流體侵入量少。 缺點(diǎn)：發(fā)生“水擊”，使井口裝置、套管和地層受到的壓力急劇增加，可能超過井口裝置的額定壓力、套管的耐內(nèi)壓強(qiáng)度和地層破裂壓力。 (2)軟關(guān)井溢流后，先打開節(jié)流閥，再關(guān)閉防噴器，然后再關(guān)閉節(jié)流閥。 優(yōu)點(diǎn)：可以避免“水擊”現(xiàn)象。 缺點(diǎn)：關(guān)井程序復(fù)雜，時間長，地層流體入侵量大。 第3節(jié)溢流的控制-關(guān)井和壓力井，(3)半軟關(guān)井溢流后，適度打開節(jié)流閥，然后關(guān)閉防噴器，再關(guān)閉節(jié)流閥。 其特征在于

7、“硬斷井”和“軟斷井”之間。 1 .關(guān)井方式和選擇，二、關(guān)井、關(guān)井方式的選擇：溢出速度不高或者井口裝置的受壓能力高時，可以使用“硬關(guān)井”。 否則，請選擇“軟關(guān)井”或“半軟關(guān)井”。 推薦采用“半軟關(guān)井”。 2、關(guān)井程序(“四七”操作程序)、(1)挖掘中發(fā)生溢出(2)下挖掘桿時發(fā)生溢出(3)發(fā)生挖掘沖壓時發(fā)生溢出(4)空井溢出，第三節(jié)溢出的控制第三節(jié)溢流的控制關(guān)井和壓力井、圍壓的概念：記錄的立壓、圍壓中，超過平衡地層壓力所需壓力的部分的壓力值，即產(chǎn)生圍壓的原因：關(guān)井或氣體在停止泵前滑動。釋放圍壓的方法：每次打開節(jié)流閥，一點(diǎn)點(diǎn)放出鉆井液(4080升)，觀察立管壓力的變化。 如果立管壓力沒有變化或稍微

8、變高，就表示沒有包圍壓力，此時記錄的立管壓力為關(guān)井立管壓力。 立管壓力降低時，持續(xù)排放挖掘液，直到立管壓力不再降低。 此時，封閉壓力被釋放，讀取的立管壓力成為真正的關(guān)井立管壓力。 三、關(guān)井立管壓力的測定、2 .鉆柱上未安裝背壓鈴時測定關(guān)井立管壓力、第三節(jié)溢流的控制-關(guān)井和壓井、3 .鉆柱上安裝背壓鈴時測定管井立管壓力、(1) 循環(huán)法用于已知的壓井泵速及其泵速的具體方法：1)關(guān)井后，套壓相對穩(wěn)定后，記錄套壓；2 )緩慢啟動泵，以壓井泵速度泵入鉆井液，同時調(diào)節(jié)節(jié)流閥，使套壓相對穩(wěn)定記錄當(dāng)時的立管壓力3 )求出關(guān)井立管壓力：三、關(guān)井立管壓力的測定、第三節(jié)溢流的控制-關(guān)井和壓力井、三、關(guān)井立管壓力的測

9、定、三.對鉆柱施加壓力時測定管井立管壓力；(2)不循環(huán)法這種方法具體的做法： 1 記錄夾套壓力值2 )在完全關(guān)閉井的狀態(tài)下，緩慢地使泵動作，直到夾套壓力稍微上升()，記錄此時的立管壓力和夾套壓力。 3 )求關(guān)井立壓：第三節(jié)注意到溢流控制-關(guān)井和壓井，四、壓井鉆井液密度糾正，Pp=Pa Pha不能糾正地層壓力，環(huán)空鉆井液被地層流體污染，其密度難以確定。第三節(jié)溢流控制-關(guān)井與壓井、五、溢流類型判別、“u”形管原理：-泥漿罐鉆井液增量、氣油水、第三節(jié)溢流控制-。 通過循環(huán)，排除溢出，重建井眼地層系統(tǒng)的壓力平衡。 2、壓井原則1 )在壓井過程中，始終保持井底壓力略大于地層壓力。 2 )套壓不得超過井口

10、裝置的額定工作壓力和套耐內(nèi)壓強(qiáng)度的80%，套壓和環(huán)空內(nèi)鉆井液柱壓力之和不得超過裸眼地層的最小破裂壓力。 (1)壓井的概念和原則，第三節(jié)溢流的控制關(guān)井和壓井，1 .壓井排量，壓井采用低排量，通常采用正常排量的三分之一到二分之一的：主要原因是： (1)降低循環(huán)壓力。 (2)使壓井鉆井液的泵入速度和加重速度同步。 (二)壓井修正算，六，壓井理論和方法，第三節(jié)溢出的控制關(guān)井和壓井，2 .壓井作業(yè)時間，(1)壓井鉆井液從地面到達(dá)鉆頭的時間(分鐘)，(2)壓井鉆井液充滿的每單位長度的環(huán)空容積，L/m。 (二)壓井糾正、六、壓井理論和方法、第三節(jié)溢出控制關(guān)井和壓井、(二)壓井糾正、三、壓井立管壓力、六、壓井

11、理論和方法、壓井鉆井時的立管壓力(一)初期循環(huán)立管壓力、初期循環(huán)立管壓力方法2 :發(fā)生溢流關(guān)井，求出關(guān)井套壓后進(jìn)行循環(huán)實(shí)測。 具體而言，1 )啟動泵，調(diào)整節(jié)流閥，使套壓與閉井套壓相等2 )在維持套壓的同時調(diào)整泵速達(dá)到壓力井排出量時，立管壓力為。第三節(jié)溢流的控制關(guān)井和壓井是初始循環(huán)壓力，即密度的原鉆井液循環(huán)時的壓損。 (2)完成循環(huán)立管壓力，井鉆井液到達(dá)井底時的立管壓力。 當(dāng)循環(huán)壓力消耗與流體密度成比例時，存在終止循環(huán)壓力，即密度的壓力井液循環(huán)時的壓力消耗。 (二)壓井糾正，3 .壓井立管壓力，6，壓井理論和方法，第三節(jié)溢出控制關(guān)井和壓井，(三)壓井方法，司鉆法(二次循環(huán)法) :控制立管壓力的第

12、一循環(huán)周期，被原密度的鉆井液循環(huán)、污染工程師法(一次循環(huán)法、等待加重法) :關(guān)井等待井液加重后，一周內(nèi)完成壓井作業(yè)。 在循環(huán)法：關(guān)井取得相關(guān)數(shù)據(jù)后，立即在循環(huán)的同時加權(quán)壓力井。 六、壓井理論與方法，第三節(jié)溢流的控制關(guān)井與壓井，(三)壓井方法1 .司鉆法壓井，(1)壓井程序的第一周期：六、壓井理論與方法，1，2第三節(jié)溢流的控制關(guān)井與壓井，1 .司鉆法壓井，(2)立壓第三節(jié)溢流控制關(guān)井和壓井，(3)壓井方法，1 .司鉆法壓井2 .工程師法壓井，(3)壓井方法，6，壓井理論和方法，第三節(jié)溢流控制關(guān)井和壓井，3 .邊緣循環(huán)加重法，(1) 發(fā)生溢流關(guān)井取得相關(guān)數(shù)據(jù)后，立即保持套管壓力，調(diào)整泵速達(dá)到壓力井

13、排放量。 此時，立管壓力等于或接近初期循環(huán)立管壓力。 2 )循環(huán)加重鉆井液，逐步提高鉆井液密度。 每次密度上升(0.01g/cm3)，循環(huán)到達(dá)鉆孔，循環(huán)立管壓力下降：3)鉆井液密度上升，到達(dá)鉆孔后立管壓力下降，然后維持立管壓力直到密度高的壓井液到達(dá)井口，壓井結(jié)束。 (三)壓井方法，六，壓井理論和方法，第三節(jié)溢流控制-關(guān)井和壓井，(二)立管壓力變化規(guī)律缺點(diǎn)是壓井工作時間最長，套管壓力峰值最大。 如果重晶石儲量不足，建議使用此方法。 工程法的優(yōu)點(diǎn)是壓井作業(yè)時間最短，套壓峰值最低。 缺點(diǎn)是關(guān)井的時間最長。 具備能夠迅速加重鉆井液的條件時，推薦使用該方法。 邊緣循環(huán)邊緣加權(quán)法的優(yōu)點(diǎn)是關(guān)井時間比工程師法短，能夠大幅度連續(xù)增加鉆井液密度。 缺點(diǎn)是糾正算法比較復(fù)雜，壓井循環(huán)時間長于工程法，套壓峰值高于工程法。 只有在儲存的高密