井底常压法压井计算培训讲学

7MPa
12.6MP
循环时溢流在环空内上升的情况，溢流运移减少液柱压力
2020/8/18
司钻法压井压力控制曲线
PT=Pd+Pc
p
pa
pTi
pa
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Pp+Pta
ta td
t
ta 动画
2.第一周循环时井内压力关系 管柱内：
P泵I+P液柱-P管柱摩阻= P井底 P泵I= P立压+P低泵速
P井底= P地层
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1、关井后 井内压力平衡关系
管柱内：
P立压+P静液柱=P井底 环空内：
P液柱
P套压+P环空液柱=P井底
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P立
压
P套压
P井底
司钻法第一循环井筒压力的变化
3.5MPa
10.5MPa
10.5MPa 10.5MPa
10.5MPa
4.5MPa
4.5MPa
5.95MPa
w20—20/在8/180.36---1.07g/cm3之间为油或混合气体溢流
（2）用密度判断溢流类型
根据（9---1）（9---2）两式确定溢流类型，选 取安全附加当量钻井液密度和安全附加压力。
Pe油井：1.5-3.5MPa 0.05---0.1g/cm3(油井) 气井：3.0-5.0MPa 0.07---0.15g/cm3 (气层)
k
102
(pp H
pe )
k — 压井钻井液密度， g / cm 3。
p p — 地层压力， MPa 。
pe — 安全附加值， MPa 。
H — 产层垂直井深， m。
Pe油井：1.5-3.5MPa 2020/8/1气8 井：3.0-5.0MPa
(3)据关井立管压力计算压井钻井液密度
102 p
k m H d e m — 原钻井液密度， g / cm 3。
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压井施工单
预先记录数据
井号：
日期：
填写人：
井深：
垂直井深
套管尺寸/重量/纲级：
层位：
井眼尺寸：
套管抗内压强度：
钻杆尺寸/重量： 钻杆容积系数：V1
地层破裂压力： Pf
环空容积系数 压井排量
V2 一号泵
循环压力
二号泵
压井排量
循环压力
溢流后关井记录
井深：
垂直井深：
层位：
溢流量：△V
关井立管压力：Pd 压井参数
k — 压井钻井液密度， g / cm 3。 m — 原钻井液密度， g / cm 3。
p p — 地层压力， MPa 。
p — 关井立管压力， MPa 。
pe — 安全附加值， MPa 。 H — 产层垂直井深， m 。
d
e — 安全附加值， g / cm 3。
油井：1.5-3.5MPa 气井：3.0-5.0MPa
第三单元
常规压井
井底常压法压井
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一、压井的基本方法 二、井底常压法压井原理 三、井底常压法压井步骤 四、压井注意事项
2020/8/18
一.压井的基本方法
按
排
污 1.先排污,再循环压井(司钻法)
和 加
2.等待加重,再循环压井(工程师法)
重 3.立刻开始,边循环边加重不关井
的 顺
4.先排污,再边循环边加重(实用法)
0.05---0.1g/cm3(油井) 0.07---0.15g/cm3 (气层)
（4）计算钻柱内容积及加重钻井液量--钻柱内容积V1
钻柱内容积V1
V1
4
D12L1
D22L2
Dn2Ln
V1_钻柱内容积m，3； D—钻具内径， m；
L —钻具长度， m。
经验公式：V=D2/2 (m3/km)
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终了循环立管压力
PTf=Pci × ρK/ρm
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关井后立管压力
井内压力平衡关系
管柱内：
Pd+Pm=Pb 环空内：
P液柱
Pa+Pm=Pb
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P立
压
P套压
P井底
关井立管压力：
pd =Pp-Pm=Pa-Pma 式中
pd—关井立管压力，Mpa Ph—钻柱内钻井液液柱压力，Mpa Pp—地层压力，Mpa Pa—关井套管压力，Mpa Pma—环空受侵钻井液液柱压力，Mpa
w—在1.07---1.20g/cm3之间为盐水。 w—在0.12-0.36g/cm3之间为天然气。
w—在0.36---1.07g/cm3之间为油或混合 气体溢流。
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（2）用压力梯度判断溢流类型
G溢= G作业流体-(p关套- p关油)/hw
G溢-----溢流的压力梯度
G作业流体-----作业流体的压力梯度 p关套-----初始关井套压
关井套管压力 Pa
安全附加当量钻井液密度
压井钻井液密度增量
压井钻井液密度 初始循环总压力 钻杆内充满时间
k pTi
t1
压井排量
Q
终了循环立管总压力
PTf
环空充满时间
t2
(三)司钻压井法压井原理图解压井步骤
地面压力加上液柱压力使井底压 力等于或稍大于地层压力,在保证没 有新的溢流的前提下将压井流体充满 井筒。
（2）用密度判断溢流类型
hw
V Va
w
m
102 ( p a hw
pd )
h w 溢流高度，米；
w 溢流密度，
g / cm 3；
V 钻井液池钻井液增量。
Va—每米环空容积
Pd---关井立压 Pa---关井套压压
w—在1.07---1.20g/cm3之间为盐水。
w—在0.12-0.36g/cm3之间为天然气。
S
加重剂密度4.25 g/cm3
1
压井液密度.
0
原浆密度.
V0------原钻井液容积,立方米 G1------定量钻井液加重时所需加重材料的重量吨
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(7)计算压井循环时的立管总压力
初始循环立管压力 pTi=pd+pci
pTi—初始循环立管压力，Mpa； pd—关井立管压力，Mpa； pci—压井排量循环立管压力(低泵速泵压)，Mpa。
核心：井底常压(P地层=P井底） 特点： 留出时间准备重泥浆
控制简单
缺点： 压井时间较长，井口压力较高
2020/8/18
工程师法 一次循环法。压井过程中 只需要循环一 周钻井液。 配制压井钻井液。 用压井钻井液将环空中井侵流体顶替到 地面，直到重钻井液返出地面。
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三、井底常压法压井步骤 ----司钻压井法
（5）计算注入加重钻井液的时间 ---注满环形空间所需时间
t2
1000V2 60Q
t2 — 注满环空所需时间，
V2 — 环空容积， m 3； Q — 压井排量， L / S。
min ；
压井时，压井排量一般取 钻柱内：Td=Vd/Q 钻进时排量的1/3—1/2。 环空内：Ta=Va/Q
t=t +t 注入加重钻井液的总时间: 2020/8/18
司钻压井法压井步骤
(一)计算压井所需的基本数据 (二)填写压井施工单 (三)司钻压井法压井原理图解压井步骤 (四)司钻压井法压井实例
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(一)计算压井所需的基本数据
（1）地层压力 （2）判断溢流类型
(3)压井钻井液密度 （4）计算容积 （5）注入加重钻井液的时间 （6）重晶石的重量
(7)循环时的立管总压力 (8)最大允许关井套压
Gm—原钻井液压力梯度， Mpa/m（0.0098 m)
Hf—套管鞋处漏层井深，m。
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(二)填写压井施工单
根据计算出的各项压井 数据和关井前后的记录数据， 认真、准确的填写好压井施 工单，作为施工的依据
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压井施工单
预录取数据 关井数据 地层压力 压井液密度 第一循环各项压力(初始循环压力) 第二循环各项压力(终了循环压力) 地面到井口循环时间和冲数 井口到地面循环时间和冲数
p — 关井立管压力， MPa 。
d
e — 安全附加值， g / cm 3。
Pe 0.05---0.1g/cm3(油井) 2020/8/108 .07---0.15g/cm3 (气层)
(3)依据地层压力计 算压井钻井液密度
(3)依据关井立管压力计
算压井钻井液密度
k
102( p p H
pe )
102 p k m H d e
P泵I称为—--初始循环立压
环空内：
P套压+ P套液柱+P套管摩阻= P井底
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ห้องสมุดไป่ตู้
溢流全部循环出井，循环结束时,停泵、关井后：
7MPa
7MPa
p
pTi
1、如果:立压=套压=0
pa
压井结束
2、如果:关井立压=关井套压≠0
开始第二循环周压井
3、如果:关井立压≠关井套压
继续第一循环周
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2020/8/18
压井循环时立管总压力
PT=Pd+△Pcs+Pe
PT—压井循环时立管压力，Mpa Pd—关井立管压力，Mpa △Pcs—循环压耗，Mpa Pe—附加压力，Mpa
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初始循环压力：
pTi=pd+pci
pTi—初始压井循环立管压力，Mpa； pd—关井立管压力，Mpa；
井底常压法压井
工程师压井法 司钻压井法
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司钻法
二次循环法。压井过程中需要循 环两周钻井液。
第一循环周，用原浆将环空中的 井侵气体顶替到地面，同时配制压井 钻井液。
第二循环周，用压井钻井液将原 浆顶替到地面。
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司钻法压井保持井底常压原理
两步循环法
用原浆排出溢流 用重泥浆压井
序
不
同 2020/8/18
几种常规压井方法也各有其优缺点
Ⅰ 在相同条件下就施工时间而言，发现溢流关井后 等候压井的时间，二次循环法（司钻法）和边循环边 加重法较短，而一次循环法（工程师法）较长。但就 总体压井作业时间而言，一次循环法（工程师法）较 短，二次循环法（司钻法）和边循环边加重法较长。
（4）计算钻柱内容积及加重钻井液量--环空容积V2
V2
4
Dh12
Dp12L1Dh22
Dp22L2
V2 —环空容积m， 3。 Dh —井眼直径或套管内 m；径， Dp —钻具外径m， ；
L—钻具或井段m 长。，
2020/8/18
（4）计算钻柱内容积及加重钻井液量--总容积
总容积
V=V1+V2
V—钻具内容积与环空容积之和，m3。 所需加重钻井液量一般取总容积之和的1.5---2倍。 井筒容积的1.5-2倍
Ⅱ 压井过程中出现的套压峰值，二次循环法（司钻 法）较大，边循环边加重法次之，一次循环法（工程 师法）较小。
Ⅲ 压井过程中给地层施加的应力，尤其是给浅部地 层施加的应力峰值，二次循环法（司钻法）较大，边 循环边加重法次之，一次循环法（工程师法）较小。
Ⅳ 几种方法中，边循环边加重法施工难度大。
2020/8/18
2020/8/18
（5）计算注入加重钻井液的时间 ---注满钻柱内容积所需时间
泥浆在井筒内运行时间
t1
1000V1 60Q
t1—注满钻柱内容积所需时间，m in；
V1—钻具内容积，m3； Q — 压井排量，L / S。
t1=
V1
（分）
60Q
钻柱内：Td=Vd/Q 环空内：Ta=Va/Q
2020/8/18
pci—压井排量循环立管压力， (低泵速泵压) Mpa。
2020/8/18
终了循环立管压力
PTf=ρK/ρm×Pci
---钻井液密度
ρK----压井液密度
Pci---低泵速泵压 PTf---终了循环立管压力
2020/8/18
(8)计算最大允许关井套压
pa=（Gf–Gm）Hf
pa——最大允许关井套压，Mpa； Gf—地层破裂压力梯度，Mpa/m；
2020/8/18
(一)计算压井所需的基本数据（1）地层压力Pp
（1）地层压力Pp
钻柱内：
Pp=Pd+0.0098 H
环空内：
Pp=Pa+0.0098 H
Pp---地层压力 Pd---关井立压 Pa---关井套压
---钻井液密度
2020/8/18
H---垂直液柱高度
Pd Pa Pp
(一)计算压井所需的基本数据
12
- k -压井液密度,g/cm3
m--原浆密度， g/cm3
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（6）根据新浆总体积V求重晶石的重量
2020/8/18
S
加重剂密度4.25 g/cm3
1
压井液密度.
0
原浆密度.
G---配制定量新浆所需加重料的重量
（6）根据原钻井液体积V0求重晶石的重量
重晶 石的 重量
G1 SV0(S110)
ta
td
t
ta 动画
3.第二周循环时井内压力关系
管柱内： P泵2+ P油液柱- P管柱摩阻= P井底
环空内：
P套压+ P套液柱+P环空摩阻= P井底
只要保持套压不变,即可保持井底 压力不变。当压井液到达井底时， pTi下降到最低点----终了循环压力PTf
P泵2 = P低泵速×ρ压／ρ原
P泵2即终了循环立压
p关油-----初始关井油压 hw-----溢流段的高度
盐水: 盐水/油/气G溢: 油: 油/气: 气:
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G溢＞0.01 0.00466＜ G溢＜0.0082 0.0058＜ G溢＜0.0082
0.00466＜ G溢＜0.00699 G溢＜0.00466
(3)据地层压力计算压井钻井液密度
P =ρ /ρ ×P Tf 2020/8/18