侧钻井井控技术

溢流检测
在常规井中应用的各种井涌报警信号在 侧钻施工井中也同样适用。在常规井中，两 个最重要的报警信号是施工液池液面上升和 施工液返速增加。在低强度的井涌中，施工 液池液面上升常常更加敏感，这是由于地层 压力和渗透率低。而在强烈的井涌中，施工 液返速增加则常常 是较敏感的因素。
溢流检测


应特别注意漏失问题，无论来自任何一个井筒都是 十分危险的，这可能产生如下严重后果：一个井筒 发生漏失，而另一个井筒发生溢流。这种情况往往 具有较强的隐蔽性，施工液池增量和施工液返速都 不能反映出来。针对这种复杂问题，应严密地监视 正常漏失速度和施工液液面，及时发现异常情况。 一旦发生井涌，应判断溢流是来自动态井还是 静态井。在很多情况下，要根据作业条件和油藏特 性进行判断。但在某些情况下，往往不能直接做出 类似的判断。
压井措施


为使压井作业操作简单，与标准压井方法相比，使用比 重较高的压井液密度，一种选择方案就是基于侧钻施工 井接口处的深度来计算压井液的密度，见式 10。 ρ交压=ρm+Pd/（0.0098Hbh） 式中：ρ交压——侧钻施工井筒交会处所需压井液密度， g／cm3。 使用这一比重的压井液，当压井液返回地面时， 地面的套压和立管压力为零，这样就可将钻柱下入到静 态井中

井涌的预防



在井涌防治工作中，适合于常规井的各种技术基本都可以应 用于侧钻施工井中。有关文献对这方面的研究比较多。但是， 由于侧钻施工井的井斜角比较大而井眼尺寸相对较小，就应 考虑额外的预防措施。 （1）在侧钻施工井中，如果进入油层的井段比较长并且 井眼倾角大，那么就有发生强烈井涌的潜在危险。 （2）在侧钻施工井筒中，由于井眼尺寸较小而井眼斜度 较大，当量循环密度相对较高。一旦循环停止，井底压力降 就比较大。因此，当循环停止时，检查井眼流动情况是很重 要的，以保证在无当量循环密度的条件下井眼的稳定性。 （3）由于侧钻施工井的井眼直径小，当起出钻柱时，抽 汲压力也比较高。因此，当进行起钻作业时，应控制起出速度， 并保证施工液的流变性适合这种作业。
压井措施
为完成压井作业，采用以下压井步骤： （1）由式10计算第一次的压井液比重， 应用合适的压井图表确定泵压程序。 （2）进行循环压井作业，使全井施工液 密度达到第一次压井密度值，当压井液到达 地面时，地面立管压力和套管压力皆为零。 如果地面压力不为零，则重复步骤1和2。

压井措施

（3）将钻往起出动态井，谨慎地下入静态井 中，当钻柱下放到溢流处时，发生流体替换， 这将再次诱导地面压力。所以，应密切监视井 的情况，并且时刻准备进行关井或循环。一旦 循环出钻头以上的溢流，就可打开防喷器，并 继续下钻，在钻头到达井底之前，不断重复这 一过程。
压井措施
一旦检测到井涌并进行关井时，必须考虑合适的措施 进行压井。 在常规井中，总是考虑使用标准的压井方法 （如等待加重法、司钻法）。对于侧钻施工井．如 果井涌发生在动态井筒，和常现井相同，可使用标 准的压井方法。在关井和压井过程中，应该考虑对 静态井筒的附加影响。 如果侵入流体来自静态井筒，或是不能确定来 自哪一个井筒，应对标准的压井方法进行修正。
薄弱的套管开窗接头
根据接头的破坏强度，可确定不发
生破坏的允许溢流体积。最糟糕的 情况就是当套管开窗接头位于防喷 器以下时，溢流的顶部到达井口。 这会导致井筒的溢流体积最大，而 加给接头的压力最大。


关井措施
（3）关井时，地面钻柱压力和套管
压力等于零，并不意味着不发生井 涌。如果这种现象与施工液池液面 上升同时发生，可能表明井涌依然 发生在水平段，这也许是由于在起 下钻过程中抽汲或不适当的充填施 工液引起的。
关井措施

（4）如果井涌发生在高井斜段或水平段，常 规的依据施工液液面、关井钻杆压力、关井 套管压力确定溢流密度／类型（气／水／油） 的方法就不适用了。没有适用于油田的简单 的方法。然而，如果发生气侵，气侵到达水 平段以上时，由于气体膨胀，可通过套压连 续上升检测到。这由关井或施工液循环时气 体运移产生。
井控计算
由式3确定最终的最大允许环空压力（取
Pamax1和Pamax2的极小值），以在后文中计 算井涌容限。
Pamax＝min（Pamax1,Pamax2）
式中：min——取最小值。
井控计算
2、确定井涌容限 在动态井中，假设发生井涌，通过式4和式5计算最 大允许气柱高度Hmax1。 Hmax1=（Pamx-Pover ）/（0.0098ρ1-Gi） 4 式中：Hmax1——动态井中最大允许气柱高度，m； Pover——压井井段压差，MPa；Gi——侵入气体的 静液柱压力梯度，MPa／m。
侧钻施工井压井决策树
用初始钻井液 循环一周（司钻法） 否 井口发生溢流， SIDDP、SICP有显示 判断溢流 来自哪一支 是 溢流是否 源于动态井 是 否 应用标准压井 技术完成压井作业 否 动态井中循环钻井液， 钻井液密度至首次设计值， 使SIPDDP和SICP应为零 压井液比重是否 达到地层压力梯度 根据SIDDP和主井筒与 侧钻井筒交会处的TVD 确定首次压井的压井液密度 是 重新循环钻井液， 比重超过破裂压力梯度 向动态井循环钻 井液至第一循环 压井液密度

在设计中，井涌容限是确定套管下入深度的重要因素， 并且在施工作业中，它也是必须监测的重要参数。 应用一定的方法，可计算允许的最大地层流体侵入量， 在此范围内，可进行关井作业，并循环出被污染的施工液， 而在裸眼中的地层薄弱点不会破裂漏失。
井控计算
在单井筒中，这种常规的井控方法对直井、 斜井和水平井都适用。在侧钻施工中，如果 各侧钻施工井筒之间水力封隔程度强，这种 方法同样适用。否则，如果各侧钻施工井筒 之间封隔不好，则需进行如下改进： （1）根据各侧钻施工井筒中最薄弱的地 层，计算最大允许环空表面压力； （2）必须考虑到可能来自每个侧钻施工 井筒的井涌。
溢流检测



当溢流位于侧钻施工井筒交会点以下时，如果进行 关井作业，从以下信号可判断从静态井的井涌； （1）立管压力与套管压力相等或相近（动态井 不是水平的）。 （2）溢流到达侧钻施工井筒交点前，套管压力 和立管压力都增加。 根据以上信号，结合施工液池增量和施工液返 速，就可判断溢流在哪一个井筒中发生。要做到及 时判断溢流的发生，在施工各个作业过程中，必须 认真监测各个参数。
压井措施
（4）当钻柱到达发生溢流的静态井的井底时， 应关井，根据式11计算第二压井密度，进行循 环作业。 ρ压= Pp-2/（9.8×10-3×H2-bh） （5）下钻至原始动态井筒，将上述施工液密 度附加一安全系数，循环压井。至此压井作业 完成。

压井措施

应特别指出的是，进行第一次压井作业时，井筒 要承受较高的压力。所以应随时检查以保证油层 在任何薄弱点都不会破坏，进行第一次循环的施 工密度应降到最大程度的安全值。这样，当第一 次压井液从动态井筒返至地面时，地面压力不为 零，在最后的作业中应采取特殊的技术措施。如 图l所示，为这些关井措施的流程图。

井控计算

为了分析方便，结合双侧钻施工井筒水平井，计算井控作业 中的井涌余量，主要包括以下步骤： 1．确定最大环空表面压力 由式1计算动态井（井内有钻柱）的最大允许环空表面压力 Pamax1。


Pamax1=Pf1-0.0098ρm1H1-wp-Ps
(1)

式中： Pamax1——动态井地面最大允许环空压力，MPa； Pf1——动态井筒破裂／漏失压力，MPa；ρm1——动态井施 工液的初始密度，g／cm3；H1-wp——动态井棵眼井中薄弱层 段垂深，m；Ps——地面安全压力，MPa。
关井措施



（5）关井时，如果井斜角小于90°，环空中的自由 气体常常向上运移。运移速度取决于施工液的流变 性、井斜角和井眼尺寸。施工液屈服应力和凝胶强 度的增加会降低气体的运移速度。 （6）运移速度不能依据套管压力来计算，这样会估 计不足。 （7）在以下条件下气体不运移：井斜角等于90°或 大于这个角度、气体溶解于油基施工液中，由于施 工液存在静切力／屈服点而使气体以小气泡的形式 混合于施工液中
内容
侧钻施工井井控的一般方法 井控计算 井涌的预防 溢流检测 关井措施 压井措施 薄弱的套管开窗接头 欠平衡条件下微环空侧钻施 工井施工
井控计算

在侧钻施工井中，适合于单井筒的常规井控方法不再完全 适用，必须应用特殊的预防手段和措施。 侧钻施工井井控的一般方法
井控计算
溢流检测


从动态井筒发生溢流、往往具有以下特点： （1）机械钻速增加（钻进放空）。 （2）如果动态井筒不是水平的，关井套压比关 井立管压力高，这个信号在溢流早期地层流体还未 到达两侧钻施工井筒交会处时才有效。 （3）在关井时，如果使用容积法控制气体的运 移，关井立管压力相对稳定，而关井套管压力升高， 和前述原理相同，只有在溢流早期，当侵入流体在 交会点以下时才有效。
关井措施
许多文献对关井措施已作了探讨。但是由 于侧钻施工井常常是高斜度或水平的，对一些附加 内容应予以强调。 （l）一旦检测到溢流的发生．为使井涌余量降 低到最低程度，要以最快的速度进行关井作业。研 究表明，与快速关井相联系的水击效应是微不足道 的。 （2）如果井涌发生在高井斜角的水平段，关井 地面钻杆压力接近或等于地面套管压力。这是由于 环空净液压力下降很少或根本没有下降。
井控计算

对于静态井（井眼内无钻柱），应考虑动态井和静态井中施工液密度 的差别，由式2计算出静态井中的最大环空表面压力Pamax2。
Pamax2=Pf2-0.0098[ρm1HJP+ρm2H2-wp]
式中 ：Pamax2——静态井地面最大允许环空压力， MPa； ρm2——静态井泥浆的初始密度，g／cm3； Pf2——静态井破裂／漏失压力，MPa； HJP——侧钻施工井筒交会点处垂直深度，m； H2-wp——静态井裸眼薄弱点处的垂直深度、m。