第六章油气井压力控制[1]
合集下载
油气井压力控制课件
解决方案
采用先进的压力控制技术和算法，如 PID控制、模糊控制等，提高压力控 制的精度和响应速度。
压力控制安全风险与防范措施
安全风险
油气井压力控制不善可能导致井喷、 管线破裂等安全事故。
防范措施
加强压力监测和预警系统建设，制定 应急预案，定期进行安全培训和演练 ，提高员工安全意识和应对能力。
06 油气井压力控制 案例分析
压力传递原理在油气井压力控制中具 有指导意义，它可以帮助我们了解地 层中压力的传递规律，从而更好地进 行压力控制。
压力波动原理
压力波动原理是指油气井中的压力会随着生产的变化而波 动。
压力波动原理在油气井压力控制中具有指导意义，它可以 帮助我们了解油气井中的压力变化规律，从而更好地进行 压力控制。
03 油气井压力控制 设备与工具
提高采收率
降低生产成本
有效的压力控制可以减少不必要的增 产措施和修井作业，从而降低生产成 本。
通过合理的压力控制，可以优化采油 采气工艺，提高油气井的采收率。
压力控制的方法与技术
01
02
03
04
节流阀控制
通过调节节流阀的开度来控制 油气井的压力。
压井作业
通过压井液调整油气井的压力 ，保持压力稳定。
案例一：某油田的压力控制实践
总结词：成功应用
详细描述：某油田通过实施压力控制技术，有效降低了油气井的套压，提高了采 收率和产能。该案例中，油田采用了合适的井口压力控制设备，优化了生产参数 ，确保了压力控制的稳定性和可靠性。
案例二：某气田的压力控制优化方案
总结词：技术升级
详细描述：某气田面临压力控制方面的挑战，通过技术升级和改进，优化了压力控制方案。该案例中 ，气田采用了先进的压力控制技术和设备，提高了压力控制的精度和稳定性，从而提高了气田的产量 和效益。
采用先进的压力控制技术和算法，如 PID控制、模糊控制等，提高压力控 制的精度和响应速度。
压力控制安全风险与防范措施
安全风险
油气井压力控制不善可能导致井喷、 管线破裂等安全事故。
防范措施
加强压力监测和预警系统建设，制定 应急预案，定期进行安全培训和演练 ，提高员工安全意识和应对能力。
06 油气井压力控制 案例分析
压力传递原理在油气井压力控制中具 有指导意义，它可以帮助我们了解地 层中压力的传递规律，从而更好地进 行压力控制。
压力波动原理
压力波动原理是指油气井中的压力会随着生产的变化而波 动。
压力波动原理在油气井压力控制中具有指导意义，它可以 帮助我们了解油气井中的压力变化规律，从而更好地进行 压力控制。
03 油气井压力控制 设备与工具
提高采收率
降低生产成本
有效的压力控制可以减少不必要的增 产措施和修井作业，从而降低生产成 本。
通过合理的压力控制，可以优化采油 采气工艺，提高油气井的采收率。
压力控制的方法与技术
01
02
03
04
节流阀控制
通过调节节流阀的开度来控制 油气井的压力。
压井作业
通过压井液调整油气井的压力 ，保持压力稳定。
案例一：某油田的压力控制实践
总结词：成功应用
详细描述：某油田通过实施压力控制技术，有效降低了油气井的套压，提高了采 收率和产能。该案例中，油田采用了合适的井口压力控制设备，优化了生产参数 ，确保了压力控制的稳定性和可靠性。
案例二：某气田的压力控制优化方案
总结词：技术升级
详细描述：某气田面临压力控制方面的挑战，通过技术升级和改进，优化了压力控制方案。该案例中 ，气田采用了先进的压力控制技术和设备，提高了压力控制的精度和稳定性，从而提高了气田的产量 和效益。
钻井工程理论与技术 第六章 油气井压力控制
（2）钻井液返出流量检测 利用泥浆出入口流量计
（3）声波检测 声波在水中的传播速度为 1500m/s，在空气中的传播 速度为340m/s，在气液两相流中的传播速度可以低 于每秒几十米。
（4）利用综合录井仪实施监测
（5）泵压上升或下降，悬重减小或增大 钻遇高压气层时，井底压力突然升高，导致悬重减 小，泵压升高； 地层流体侵入钻井液后，钻井液密度降低，浮力减 小，悬重增大，泵压减小。
（二） 、关井程序（关井步骤）
1、钻进时发生井涌 （1）立即停止钻进，发出报警信号，停转盘、 上提方钻杆到钻杆接头露出转盘面； （2）停泵； （3）适当打开节流阀； （4）关防喷器—先关环形、再关闸板； （5）关截流阀，试关井，注意套压不能超过极限套压； （6）及时向对长和技术人员报告； （7）认真记录关井的立压、关井套压和泥浆池增量。
气井： P = 3.5~5.0 Mpa
= 0.05~ 0.1
= 0.07~0.15
三、平衡与欠平衡压力钻井
1、平衡压力钻井 （1）概念：
在有效的控制地层压力和维持井壁稳定的前提下， 尽可能降低钻井液密度，使钻井液液柱压力刚好等于 或略大于地层压力，达到解放钻速和保护油气层的目 的，这种钻井方法称为平衡压力钻井。
（2）技术关键： 1）地层孔隙压力和破裂压力的准确预测 2）钻井液类型选择和密度等性能的控制 3）井口压力控制和循环出井流体的处理 4）起下钻过程的欠平衡 5）井底有效压力的计算与监测 6）井壁稳定 7）完井
（3）欠平衡钻井适用的储层： 1、高渗透固结砂岩和碳酸岩油气藏 2、裂缝性油气藏 3、致密性（低孔低渗）油气藏 4、压力衰竭的低压油气藏
（2）一般情况下，气体侵入钻井液呈分散状态，井 底泥桨液柱压力的降低是非常有限的，只要及时有效的 除气，就能有效的避免井喷。
（3）声波检测 声波在水中的传播速度为 1500m/s，在空气中的传播 速度为340m/s，在气液两相流中的传播速度可以低 于每秒几十米。
（4）利用综合录井仪实施监测
（5）泵压上升或下降，悬重减小或增大 钻遇高压气层时，井底压力突然升高，导致悬重减 小，泵压升高； 地层流体侵入钻井液后，钻井液密度降低，浮力减 小，悬重增大，泵压减小。
（二） 、关井程序（关井步骤）
1、钻进时发生井涌 （1）立即停止钻进，发出报警信号，停转盘、 上提方钻杆到钻杆接头露出转盘面； （2）停泵； （3）适当打开节流阀； （4）关防喷器—先关环形、再关闸板； （5）关截流阀，试关井，注意套压不能超过极限套压； （6）及时向对长和技术人员报告； （7）认真记录关井的立压、关井套压和泥浆池增量。
气井： P = 3.5~5.0 Mpa
= 0.05~ 0.1
= 0.07~0.15
三、平衡与欠平衡压力钻井
1、平衡压力钻井 （1）概念：
在有效的控制地层压力和维持井壁稳定的前提下， 尽可能降低钻井液密度，使钻井液液柱压力刚好等于 或略大于地层压力，达到解放钻速和保护油气层的目 的，这种钻井方法称为平衡压力钻井。
（2）技术关键： 1）地层孔隙压力和破裂压力的准确预测 2）钻井液类型选择和密度等性能的控制 3）井口压力控制和循环出井流体的处理 4）起下钻过程的欠平衡 5）井底有效压力的计算与监测 6）井壁稳定 7）完井
（3）欠平衡钻井适用的储层： 1、高渗透固结砂岩和碳酸岩油气藏 2、裂缝性油气藏 3、致密性（低孔低渗）油气藏 4、压力衰竭的低压油气藏
（2）一般情况下，气体侵入钻井液呈分散状态，井 底泥桨液柱压力的降低是非常有限的，只要及时有效的 除气，就能有效的避免井喷。
油气井压力控制
Po
2013-8-3
第一节 地层压力体系及其预测
(三)、地层压力 PP 地层压力是指作用在岩石孔 隙流体（油气水）上的压力， 也叫地层孔隙压力。 地下压力和应力的关系：
P Pp 0
Po
正常地层压力范围：当量泥浆 密度在1－1.07之间 一般分布规律：由上而下逐渐 增大,用当量泥浆密度表示时，为 地层的盐水密度。
Gh
H Ph=Po+Pm
2013-8-3
Gh=P0/H+Gm
第一节 地层压力体系及其预测
三、地层压力与地层破裂压力的预测方法
(一).地层压力检测 1. 钻前预报：地震过程预测 2. 钻井过程中检测
钻井方法──钻速法、d指数法、正常钻速法 页岩方法──页岩密度、页岩因素、页岩的量、大小、色等 泥浆方法──井温、泥浆含气量、CL含量、泥浆电阻
地层压力不准 油、水、天然气进入泥浆，不能及时 排除，不断增加。
2013-8-3
第三节
地层－井眼系统的压力平衡和平衡破坏
（四）井内压力激动－－抽汲 压力激动的概念：静止时井 内的泥浆柱压力是一定的，而在 钻井各项作业的操作过程中，某 些外力会引起井内压力变化，即 称压力激动。
2013-8-3
一、地层－井眼系统的压力平衡体系 二、失去平衡的原因 三、气侵
2013-8-3
第三节
地层－井眼系统的压力平衡和平衡破坏
一、地层－井眼系统的压力平衡体系 钻井过程应保持的平衡： Gp<ECD<Gf 或 Pp<Pm<Pf
如果： Pm>Pf 发生井漏 Pm<Pp 地层中的油、 气、水流入井内
2013-8-3
(3) 地下水位很低
《钻井工程理论与技术》课后题答案
第一章 钻井的工程地质条件2.简述地层沉积欠压实产生异常高压的机理。
答：异常高压的形成是多种因素综合作用的结果，对于沉积岩地层的异常高压，目前世界上公认的成因是由于沉积物快速沉降，压实不均匀造成的。
在稳定沉积过程中，若保持平衡的任意条件受到影响，正常的沉积平衡就破坏。
如沉积速度很快，岩石颗粒没有足够的时间去排列，孔隙内流体的排出受到限制，基岩无法增加它的颗粒与颗粒之间的压力，即无法增加它对上覆岩层的支撑能力。
由于上覆岩层继续沉积，负荷增加，而下面基岩的支撑能力没增加，孔隙中的流体必然开始部分地支撑本来应的岩石颗粒所支撑的那部分上覆岩层压力，从而导致了异常高压。
3.简述在正常压实的地层中岩石的密度、强度、孔隙度、声波时差和d c 指数随井深变化的规律。
答：在正常压实的地层中岩石的密度随井深的增加而增加；强度随井深的增加而增加；孔隙度随井深的增加而减小；声波时差随井深的增加而减小；d c 指数随井深的增加而增大。
5.某井井深2000m ，地层压力25MPa ，求地层压力当量密度。
解： ()()0.00981250.009812000 1.276h h P H ρ==⨯=(g/cm 3)答：地层压力当量密度是1.276 g/cm 36.某井垂深2500m ，井内钻井液密度为1.18 g/cm 3，若地层压力为27.5MPa ，求井底压差。
解：()27.52500 1.180.0098127.5 1.44b h P P P gh MPa ρ∆=-=-=⨯⨯-=答：井底压差是1.44MPa 。
7.某井井深3200m ，产层压力为23.1MPa ，求产层的地层压力梯度。
解： ()23.132000.0072/h h G P H MPa m ===答：产层的地层压力梯度0.0072MPa/m 。
9.岩石硬度与抗压强度有何区别？答：岩石硬度是岩石表面的局部抵抗外力压入的能力，抗压强度则是岩石整体抗压的能力。
10.岩石的塑性系数是怎么样定义的吗？简述脆性、塑脆性和塑性岩石在压入破碎时的特性。
第六章油气井压力控制
求取地层孔隙压力的方法：
Pp=Psp+Phi=Psp+0.00981dD (Mpa)
注意: 不能用Pp=Pa+Pha计算地层压力，因环空钻井液受地层流体污 染严重，其密度难以确定。 关井立管压力的求取，需根据不同情况采取不同的方法才能 求准。 根据U形管原理，可以理解关井后的套压Pa比立压Psp要高。
2、地层流体侵入井眼的检测方法 （1）泥浆池液面检测
利用泥浆池液面传感器。 （2）钻井液返出流量检测
利用泥浆出口流量计。
（3）声波气侵早期检测 根据声波在液体、气体和气液两相流中传播速度的不同检测 气侵的程度。 声波在水中的传播速度为1500m/s，在空气中的传播速度为 340m/s，在气液两相流中的传播速度可以低于每秒几十米。
三、地层流体侵入的检测
1、地层流体侵入的征兆 （1）钻速加快、蹩跳钻、钻进放空； （2）泥浆池液面升高； （3）钻井液返出量多于泵排量；
（4）钻井液性能发生变化； 密度降低； 粘度上升或下降； 气泡、氯根离子、气测烃类含量增加； 油花增多，油味、天然气味、硫化氢味增浓； 温度升高。
（5）泵压上升或下降，悬重减小或增大； 钻遇高压层时，井底压力突然升高，导致悬重减小，泵 压升高；地层流体侵入钻井液后，钻井液密度降低，浮力减 小，悬重增大，泵压减小。 （6）起钻时灌不进泥浆或泥浆灌入量少于正常值； （7）停止循环时，井口仍有泥浆外溢。
第二节 地层流体的侵入与检测
溢流：地层流体（油、气、水）侵入井内，井口返出的钻井液 量大于泵入量，或停泵后钻井液从井口自动外溢的现象。
一、地层流体侵入的原因
1、地层压力掌握不准，使设计的钻井液密度偏低； 2、地层流体（油、气、水）侵入，使钻井液密度降低； 3、起钻未按规定灌泥浆，或井漏使井内液面降低； 4、起钻抽吸作用使井底压力减小； 5、停止循环时，环空循环压降消失，使井底压力减小。
Pp=Psp+Phi=Psp+0.00981dD (Mpa)
注意: 不能用Pp=Pa+Pha计算地层压力，因环空钻井液受地层流体污 染严重，其密度难以确定。 关井立管压力的求取，需根据不同情况采取不同的方法才能 求准。 根据U形管原理，可以理解关井后的套压Pa比立压Psp要高。
2、地层流体侵入井眼的检测方法 （1）泥浆池液面检测
利用泥浆池液面传感器。 （2）钻井液返出流量检测
利用泥浆出口流量计。
（3）声波气侵早期检测 根据声波在液体、气体和气液两相流中传播速度的不同检测 气侵的程度。 声波在水中的传播速度为1500m/s，在空气中的传播速度为 340m/s，在气液两相流中的传播速度可以低于每秒几十米。
三、地层流体侵入的检测
1、地层流体侵入的征兆 （1）钻速加快、蹩跳钻、钻进放空； （2）泥浆池液面升高； （3）钻井液返出量多于泵排量；
（4）钻井液性能发生变化； 密度降低； 粘度上升或下降； 气泡、氯根离子、气测烃类含量增加； 油花增多，油味、天然气味、硫化氢味增浓； 温度升高。
（5）泵压上升或下降，悬重减小或增大； 钻遇高压层时，井底压力突然升高，导致悬重减小，泵 压升高；地层流体侵入钻井液后，钻井液密度降低，浮力减 小，悬重增大，泵压减小。 （6）起钻时灌不进泥浆或泥浆灌入量少于正常值； （7）停止循环时，井口仍有泥浆外溢。
第二节 地层流体的侵入与检测
溢流：地层流体（油、气、水）侵入井内，井口返出的钻井液 量大于泵入量，或停泵后钻井液从井口自动外溢的现象。
一、地层流体侵入的原因
1、地层压力掌握不准，使设计的钻井液密度偏低； 2、地层流体（油、气、水）侵入，使钻井液密度降低； 3、起钻未按规定灌泥浆，或井漏使井内液面降低； 4、起钻抽吸作用使井底压力减小； 5、停止循环时，环空循环压降消失，使井底压力减小。
第六章 油气井压力控制
第六章 油气井压力控制
第一节 井下的各种压力及其平衡
第二节 溢流及其检测 第三节 溢流的控制——关井和压井
概 述
油气井压力控制 —— 在石油钻井过程中对井眼内的地层压力进行控制。
井控的分类 （1）一级井控：利用钻井液，建立井内压力平衡。 （2）二级井控：发生溢流后，利用井口防喷器憋回压后压井，恢复井内 压力平衡。 （3）三级井控：井喷后的处理与压力控制。
Pb min Ph ΔPr ΔPsb Pp Ph PP ΔPsb
d p Sb
第一节 井下各种压力及其平衡
三、平衡与欠平衡压力钻井
2. 欠平衡压力钻井
（1）概念 在井底有效压力低于地层压力的条件下进行钻井作业。在井下，允许 地层流体进入井内；在井口，利用专门的井控装置对循环出井的流体进行 控制和处理。主要目的是及时发现和有效保护油气层，同时可显著提高钻 进速度。 （2）关键技术 1）地层孔隙压力和坍塌压力的准确预测 2）钻井液类型选择和密度等性能的控制 3）井口压力的控制及循环出井的流体的处理 4）起下钻过程的欠平衡 5）井底有效压力的计算与监测 6）井壁稳定 7）完井
（1）钻进中发生溢流 （2）起下钻杆时发生溢流 （3）起下钻铤时发生溢流 （4）空井发生溢流
关井”。推荐采用“半软关井”。
第三节 溢流的控制----关井与压井
三、关井立管压力的测定
1. “U”形管原理—井控基本原理
□ 关井情况下井内的压力平衡关系：
PPUMP
PS
P
Psp Phi Pp Pa Pha
S b 0.06 ~ 0.08 g / cm 3
2. 约束条件
Pb max Ph Pr Psg Pf Ph Pf Psg Pf ..........................(6 2a)
第一节 井下的各种压力及其平衡
第二节 溢流及其检测 第三节 溢流的控制——关井和压井
概 述
油气井压力控制 —— 在石油钻井过程中对井眼内的地层压力进行控制。
井控的分类 （1）一级井控：利用钻井液，建立井内压力平衡。 （2）二级井控：发生溢流后，利用井口防喷器憋回压后压井，恢复井内 压力平衡。 （3）三级井控：井喷后的处理与压力控制。
Pb min Ph ΔPr ΔPsb Pp Ph PP ΔPsb
d p Sb
第一节 井下各种压力及其平衡
三、平衡与欠平衡压力钻井
2. 欠平衡压力钻井
（1）概念 在井底有效压力低于地层压力的条件下进行钻井作业。在井下，允许 地层流体进入井内；在井口，利用专门的井控装置对循环出井的流体进行 控制和处理。主要目的是及时发现和有效保护油气层，同时可显著提高钻 进速度。 （2）关键技术 1）地层孔隙压力和坍塌压力的准确预测 2）钻井液类型选择和密度等性能的控制 3）井口压力的控制及循环出井的流体的处理 4）起下钻过程的欠平衡 5）井底有效压力的计算与监测 6）井壁稳定 7）完井
（1）钻进中发生溢流 （2）起下钻杆时发生溢流 （3）起下钻铤时发生溢流 （4）空井发生溢流
关井”。推荐采用“半软关井”。
第三节 溢流的控制----关井与压井
三、关井立管压力的测定
1. “U”形管原理—井控基本原理
□ 关井情况下井内的压力平衡关系：
PPUMP
PS
P
Psp Phi Pp Pa Pha
S b 0.06 ~ 0.08 g / cm 3
2. 约束条件
Pb max Ph Pr Psg Pf Ph Pf Psg Pf ..........................(6 2a)
油气井压力控制
11.1地层压力、破裂压力及坍塌压力
• 一、地层压力的有关概念
(the Concept of Formation Pressure) 1、静液压力:渗透性地层中液体液柱重量引起 的静液柱压力
Ph g H
式中 Ph——深Ｈ处的静液压力，Pa； ρ——液体密度，kg/ m3 ； 地层水密度：1.3×103～1.07×103 原油密度：0.88×103 泥浆密度：1.04×103～2.35×103 水泥浆密度：1.8×103～1.9×103 H——液柱垂直高度，m。
（1）地震资料（地震层速度法）
（2）钻井资料 (dc指数法) （3）测井资料 （声波时差法）
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
二、地层破裂压力(Formation Fracture Pressure)
•
1、定义：使地层受压破裂的最低压
力（1.6～2.4 07g/cm3 ）
•
2、因素：埋藏深度，地质年代，覆 盖压力，地层压力，岩石性质，岩石应 力状态，岩石压实程度
受侵，钻井液静止不流动
Ｐ钻＝0； Ｐ套＝0；
Ｐ底＝Ｐ钻静＝Ｐ环静＝9.81Ｈρ ；
Ｐ鞋＝9.81Ｈ’ρ ；
（2）标准循环状态
—— 未钻入油、气、水高压层，钻 井液未受侵，井口敞开 Ｐ钻＝Ｐ循＝Ｐ泵＝Ｐ立管；
Ｐ套＝0；
Ｐ底＝Ｐ环静＋Ｐ环循；
Ｐ鞋＝Ｐ鞋静＋Ｐ鞋循；
（3）大排量循环状态
钻入高压油、气层，环空一段钻井液受侵，
二、失去压力平衡的原因
（一）压力组成
1、洗井液液柱静压力 2、抽吸压力（拔活塞） 影响因素：上提速度 ↑ 、钻井液粘度 和切力↑、钻头泥包↑→抽吸压力↑
3、激动压力
（1）下钻激动压力 因素：下钻速度↑、钻井液粘度和切力↑、 井径↓→激动压力↑ （2）开泵激动压力 因素：钻井液流变性，静止时间，钻具、 井眼几何尺寸，温度、压力。
• 一、地层压力的有关概念
(the Concept of Formation Pressure) 1、静液压力:渗透性地层中液体液柱重量引起 的静液柱压力
Ph g H
式中 Ph——深Ｈ处的静液压力，Pa； ρ——液体密度，kg/ m3 ； 地层水密度：1.3×103～1.07×103 原油密度：0.88×103 泥浆密度：1.04×103～2.35×103 水泥浆密度：1.8×103～1.9×103 H——液柱垂直高度，m。
（1）地震资料（地震层速度法）
（2）钻井资料 (dc指数法) （3）测井资料 （声波时差法）
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
二、地层破裂压力(Formation Fracture Pressure)
•
1、定义：使地层受压破裂的最低压
力（1.6～2.4 07g/cm3 ）
•
2、因素：埋藏深度，地质年代，覆 盖压力，地层压力，岩石性质，岩石应 力状态，岩石压实程度
受侵，钻井液静止不流动
Ｐ钻＝0； Ｐ套＝0；
Ｐ底＝Ｐ钻静＝Ｐ环静＝9.81Ｈρ ；
Ｐ鞋＝9.81Ｈ’ρ ；
（2）标准循环状态
—— 未钻入油、气、水高压层，钻 井液未受侵，井口敞开 Ｐ钻＝Ｐ循＝Ｐ泵＝Ｐ立管；
Ｐ套＝0；
Ｐ底＝Ｐ环静＋Ｐ环循；
Ｐ鞋＝Ｐ鞋静＋Ｐ鞋循；
（3）大排量循环状态
钻入高压油、气层，环空一段钻井液受侵，
二、失去压力平衡的原因
（一）压力组成
1、洗井液液柱静压力 2、抽吸压力（拔活塞） 影响因素：上提速度 ↑ 、钻井液粘度 和切力↑、钻头泥包↑→抽吸压力↑
3、激动压力
（1）下钻激动压力 因素：下钻速度↑、钻井液粘度和切力↑、 井径↓→激动压力↑ （2）开泵激动压力 因素：钻井液流变性，静止时间，钻具、 井眼几何尺寸，温度、压力。
油气井压力控制
“12.23”事故发生前，井控相关标准制定时的主要出发点是规范油气井钻井 作业中的井控工作，保护作业人员的人身安全和避免油气资源及钻井设备受损 失，但对井场周边的公共设施及居民等的安全关注较少，以为危险很少有机会 或不太可能降临在井场周边群众的头上。
0.8 d
Q 0.2 1.8
Lp
pv
( dh d p )3 ( dh d p )1.8
Lc ( dh dc )3 ( dh dc )1.8
9.81103 a D
三、钻井工程设计方法－油气井压力控制
5. 波动压力
抽吸压力： Psb 9.81103 sb D，sb 0.036 ~ 0.08g / cm3
（四）重钻井液及加重剂储备
高压井储备的重钻井液密度比在用钻井液高0.2g/cm3以上，重钻井液 储备量不少于井简容积，加重剂储备量应能满足提高在用钻井液密度 0.3g/cm3以上的需要。
三、钻井工程设计方法－油气井压力控制
井控设计
（五）井控设计应用的标准
行业标准《钻井井控技术规程》是石油天然气钻井井控技术的主体标准，其 支撑标准主要有SY/T5964—2005《钻井井控装置组合配套、安装调试与维护》、 SY/T5087—2005《含硫化氢油气井安全钻井推荐作法》等。
行业标准SY/T6426—2005《钻井井控技术规程》经近两年的修订，终于在 2005年3月19日由国家发改委正式批准发布，本标准推迟发布的原因主要是罗家 16H井灾难性的含硫天然气井喷事故后，涉及油气井钻井井控标准中与井控安全相 关的一些参数和技术措施，经标准起草人和石油天然气行业的专家反复论证、酌 商、达成较统一的认识后才得以敲定。这些参数和技术措施既关系到井控安全， 也关系到生产成本和责任的落实，因而非常敏感、难以定夺，比如油气井井口距 周边公共设施和人口密集性、高危险性场所的距离、含硫天然气的界定、含硫油 气井应急撤离措施、油气层钻井作业时钻柱中是否安装止回阀等等。
0.8 d
Q 0.2 1.8
Lp
pv
( dh d p )3 ( dh d p )1.8
Lc ( dh dc )3 ( dh dc )1.8
9.81103 a D
三、钻井工程设计方法－油气井压力控制
5. 波动压力
抽吸压力： Psb 9.81103 sb D，sb 0.036 ~ 0.08g / cm3
（四）重钻井液及加重剂储备
高压井储备的重钻井液密度比在用钻井液高0.2g/cm3以上，重钻井液 储备量不少于井简容积，加重剂储备量应能满足提高在用钻井液密度 0.3g/cm3以上的需要。
三、钻井工程设计方法－油气井压力控制
井控设计
（五）井控设计应用的标准
行业标准《钻井井控技术规程》是石油天然气钻井井控技术的主体标准，其 支撑标准主要有SY/T5964—2005《钻井井控装置组合配套、安装调试与维护》、 SY/T5087—2005《含硫化氢油气井安全钻井推荐作法》等。
行业标准SY/T6426—2005《钻井井控技术规程》经近两年的修订，终于在 2005年3月19日由国家发改委正式批准发布，本标准推迟发布的原因主要是罗家 16H井灾难性的含硫天然气井喷事故后，涉及油气井钻井井控标准中与井控安全相 关的一些参数和技术措施，经标准起草人和石油天然气行业的专家反复论证、酌 商、达成较统一的认识后才得以敲定。这些参数和技术措施既关系到井控安全， 也关系到生产成本和责任的落实，因而非常敏感、难以定夺，比如油气井井口距 周边公共设施和人口密集性、高危险性场所的距离、含硫天然气的界定、含硫油 气井应急撤离措施、油气层钻井作业时钻柱中是否安装止回阀等等。
油气井压力控制课件
目的
通过地面压力控制，可以防止地层流体过度开采，保持地层压力的平衡，提高油气井的产 量和效率。
基本原理
地面压力控制通过改变地层压力来影响地下流体的流动，从而控制油气井的产量。当地面 压力高于地层压力时，地层流体受到压迫，形成向上的流动；反之，当地面压力低于地层 压力时，地层流体受到的压迫减少，形成向下的流动。
持平衡。
节流阀控制法
通过在油管或套管上安 装节流阀来控制油气井 的产液量，从而控制井
底压力。
采油速度控制法
通过控制采油速度，即 单位时间内采出的油量 ，来控制井底压力。
油气井压力控制技术的发展
早期手动控制
早期油气井压力控制主要依靠手动控制的节流阀和采油速度，难以实现精细控制。
现代电子控制
现代电子技术的发展使得油气井压力控制更加精确和自动化，可以通过电子控制系统实时监测和 控制油气井的压力。
地面压力控制方法
压井法
通过向井筒内注入液体，增加地 面压力，以控制地层流体的流动
。
采油法பைடு நூலகம்
通过采油设备将地层流体采出地 面，降低地面压力，以控制地层
流体的流动。
注水法
通过向地层内注入水，增加地层 压力，以控制地层流体的流动。
气举法
通过向井筒内注入气体，增加地 面压力，以控制地层流体的流动
。
地面压力控制设备与工具
测井法
通过测量地层电阻、声波 等参数，结合地层岩性、 物性等资料，估算地层压 力。
地层压力评估流程
01
资料收集
收集油气井的钻井
、测井、试油等资
02
料。
初步判断
根据收集的资料， 对地层压力进行初
步判断。
04
结果校验
通过地面压力控制，可以防止地层流体过度开采，保持地层压力的平衡，提高油气井的产 量和效率。
基本原理
地面压力控制通过改变地层压力来影响地下流体的流动，从而控制油气井的产量。当地面 压力高于地层压力时，地层流体受到压迫，形成向上的流动；反之，当地面压力低于地层 压力时，地层流体受到的压迫减少，形成向下的流动。
持平衡。
节流阀控制法
通过在油管或套管上安 装节流阀来控制油气井 的产液量，从而控制井
底压力。
采油速度控制法
通过控制采油速度，即 单位时间内采出的油量 ，来控制井底压力。
油气井压力控制技术的发展
早期手动控制
早期油气井压力控制主要依靠手动控制的节流阀和采油速度，难以实现精细控制。
现代电子控制
现代电子技术的发展使得油气井压力控制更加精确和自动化，可以通过电子控制系统实时监测和 控制油气井的压力。
地面压力控制方法
压井法
通过向井筒内注入液体，增加地 面压力，以控制地层流体的流动
。
采油法பைடு நூலகம்
通过采油设备将地层流体采出地 面，降低地面压力，以控制地层
流体的流动。
注水法
通过向地层内注入水，增加地层 压力，以控制地层流体的流动。
气举法
通过向井筒内注入气体，增加地 面压力，以控制地层流体的流动
。
地面压力控制设备与工具
测井法
通过测量地层电阻、声波 等参数，结合地层岩性、 物性等资料，估算地层压 力。
地层压力评估流程
01
资料收集
收集油气井的钻井
、测井、试油等资
02
料。
初步判断
根据收集的资料， 对地层压力进行初
步判断。
04
结果校验
油气井压力控制(PPT 66张)
pb ph pa p b p h p sb p b p h p sg p b max p h p a p sg p b min p h p sb
p p p b p f
下钻时：
最大井底压力： 最小井底压力： 安全钻井的压力平衡条件：
p p p p p
章油气井压力控制
本章主要内容:
井眼与地层压力系统
欠平衡压力钻井
井涌的原因、征兆与检测方法
概述
油气井压力控制——在钻井过程中对地层压力进行控制。 井控的基本要求： 1、有效地控制地层压力，防止井喷。 2、防止井漏、井塌和缩径等复杂情况的发生 3、有效的保护油气层 井控的技术内容： 1、地层压力的预测和监测
d p
P—安全附加压力；
—安全附加密度；
油井： P = 1.5~3.5 Mpa
= 0.05~ 0.1
= 0.07~0.15
气井：
P
= 3.5~5.0 Mpa
三、平衡与欠平衡压力钻井
1、平衡压力钻井 （1）概念： 在有效的控制地层压力和维持井壁稳定的前提下， 尽可能降低钻井液密度，使钻井液液柱压力刚好等于 或略大于地层压力，达到解放钻速和保护油气层的目 的，这种钻井方法称为平衡压力钻井。 （2）技术关键：
三、气侵的特点
1、气侵的途径与方式 • 岩石孔隙内的气体随钻碎的岩屑进入井内钻井液
• 气层中的气体由于浓度差通过泥饼向井内扩散
• 当井底压力小于地层压力时，气层中的气体大量 流入或深入井内 2、气侵的特点及危害 （1）侵入井内的气体由井底向井口运移，体积逐渐 膨胀，越接近地面，膨胀越快，因此，在地面看起来气 侵很严重的钻井液，在井底只有少量气体侵入。 （2）一般情况下，气体侵入钻井液呈分散状态，井 底泥桨液柱压力的降低是非常有限的，只要及时有效的 除气，就能有效的避免井喷。
钻井工程6油气井压力控制
安全钻井的压力平衡条件： pp phe pf
phe pp ， 地层流体侵入井眼；
phe= pp ，
平衡压力钻井；
phe pf ， 压裂地层，发生井漏；
phe pb pf ，过平衡压力钻井；
phe pp ， 地层流体有控制地进入井眼，欠平衡压力钻井。
一、油气井压力控制的基本概念
井控技术：主要是及时发现溢流并在保证井底压力略高于地 层压力的条件下，有效地排除溢流（即是说，怎样用泥浆柱 压力平衡地层压力；当平衡被破坏，又怎样恢复平衡）。包 括井控工艺和井控装置技术。 溢流：井下关系失去平衡，表现为地层压力大于井底压力时 ，地层流体进入井筒的现象。 井涌：是井喷的一种轻微表现形式，指井内钻井液涌出喇叭 口或转盘面上的情形，是溢流发展到一定程度的表现形式。 井喷： 地层流体（油、气、水）无控制的流入井筒并喷出地 面，通常指井内流体喷至转盘面以上一定高度或通过放喷管 线放喷的情形。或从高压层无控制的流入低压层的现象。
第三节 地层流体侵入控制----关井与压井
控制溢流主要包括两个步骤：
1、阻止地层流体继续侵入井眼——关井 2、用具有合适密度的钻井液将受污染的钻井液循环出井 眼，重新建立地层与井眼系统的压力平衡——压井。
关井：
利用井口防喷器将井口关闭，井口防喷器产生的回压与环空泥 浆液柱压力之和平衡地层压力，阻止地层流体的继续侵入。
在溢流速度不高或者井口装置承压能力较高的情况下，可使用 “硬关井”，否则，应选择“软关井”或“半软关井”。 推荐采用“半软关井”。
（三）关井步骤（以半软关井为例）
1、钻进时发生井涌
（1）立即停止钻进，发出报警信号，停转盘、停泵； （2）上提方钻杆到钻杆接头露出转盘面； （3）适当打开节流阀； （4）关防喷器— 先关环型、再关闸板； （5）关节流阀，试关井，注意套压不能超过极限套压； （6）及时向队长和钻井技术人员报告； （7）认真记录关井立压、关井套压和泥浆池增量。
钻井工程_管志川_绪论
2、科学技术发展的影响
电子信息技术、计算机技术的迅猛发展带动了钻井技术 的发展，电子计算机技术在钻井工程中的应用使钻井工程 走向智能化有了可能。典型的技术有：数据的实时采集 （地面的综合录井仪、井下MWD、LWD、FEWD）、数 据的远程传输、导向钻井等。
四、石油工业的发展前景
根据第三次石油资源评价初步结果，目前全国石油资源 量为1072.7亿吨，其中海洋石油资源量为246亿吨；已探明储 量225.6亿吨，天然气资源量为54.54万亿立方米，其中海洋 为15.79万亿立方米。
18.9
11.4
伊拉克
15.5
9.5
科威特
14
8.4
阿联酋
13
8.1
卡塔尔
2
1.3
其他中东国家
<3
<1.5
中东合计
101.2
61.5
利比亚
5.4
3.4
尼日利亚
4.9
3
阿尔及利亚
1.5
1
安哥拉
1.2
0.7
其他非洲国家
1.6
1.01
非洲合计
15.5
9.7
中国
2.2
1.3
印度
0.8
0.5
印度尼西亚
0.6
0.4
其他亚太地区国家
1.8
1.1
亚太地区合计
5.4
3.4
油气勘探和开发目标： 增加储量，增加产量，提高效益，降低成本。 增加储量： 扩大勘探领域：海洋、沙漠、戈壁、深部地层。
各种钻井新技术正是在这种形势的要求下而相继产生。
典型的钻井新技术有：
水平井、大位移井、欠平衡压力钻井、小井眼井、超深井、 分支井、多底井、导向钻井等。
油气井压力的控制
根据钻速与转速、钻压及钻头直径之间的关系， 并考虑保持d的数值与英制单位时相同，则可得
第五章 第一节 地层压力及其预测
因为0.0547vpe/n的值总 是小于1，所以lg （0.0547vpe/n）的绝对 值与vpe成反比。因此， d指数与vpe成反比。
在正常压力条件下，随着深度加大，vpe下降，d指 数增大，且d与D之间呈一条正常趋势线。在压力过渡 带和异常高压地层，由于地层欠压实和井底压差减小， vpe加大，d指数下降，通过其与正常趋势线偏离值的大
这种方法一般用在钻井施工前的初步预测。
第五章 第一节 地层压力及其预测
(2) 声波测井法
1)
声波传播速度主要是孔隙度和岩性的函数。
如果岩性为泥页岩时，则声波测井主要反映孔隙度的变
化。
在正常压力地层中，
随深度增大，地层压实
程度增强，孔隙度下降，
则声波传播速度加快， 传播时间减少。深度D 与传播时间Δtn的对数 之间呈一条正常趋势线。
正常压力段深度De的 σe易于求出：
第五章 第一节 地层压力及其预测
由于深度Da处的σa=σe，则a点处的地层压力计算式为
Δto，C——正常压实趋势线的截距和斜率 (3)
电阻率测井法的预测原理：在正常压力地层中，随 深度增大，地层压实程度加大，孔隙度减小，导电流体 也减少，页岩电阻率加大。在一定的地区，页岩电阻率 (对数)与井深之间存在一条正常趋势线；在异常压力地 层中，由于地层欠压实，孔隙度增大，地层流体多，地 温高，页岩电阻率向着低于正常电阻率的一侧偏离正常
第五章 第一节 地层压力及其预测
d指数法的前提之一是保持钻井液密度不变，但这 在生产中难以达到，尤其在进入压力过渡带后，为了安 全起见，需增加钻井液密度，这样，d指数便随之升高， 影响了它的正常显示。为了消除此影响，于是提出了修 正的d指数，即dc指数法，表达式为
第五章 第一节 地层压力及其预测
因为0.0547vpe/n的值总 是小于1，所以lg （0.0547vpe/n）的绝对 值与vpe成反比。因此， d指数与vpe成反比。
在正常压力条件下，随着深度加大，vpe下降，d指 数增大，且d与D之间呈一条正常趋势线。在压力过渡 带和异常高压地层，由于地层欠压实和井底压差减小， vpe加大，d指数下降，通过其与正常趋势线偏离值的大
这种方法一般用在钻井施工前的初步预测。
第五章 第一节 地层压力及其预测
(2) 声波测井法
1)
声波传播速度主要是孔隙度和岩性的函数。
如果岩性为泥页岩时，则声波测井主要反映孔隙度的变
化。
在正常压力地层中，
随深度增大，地层压实
程度增强，孔隙度下降，
则声波传播速度加快， 传播时间减少。深度D 与传播时间Δtn的对数 之间呈一条正常趋势线。
正常压力段深度De的 σe易于求出：
第五章 第一节 地层压力及其预测
由于深度Da处的σa=σe，则a点处的地层压力计算式为
Δto，C——正常压实趋势线的截距和斜率 (3)
电阻率测井法的预测原理：在正常压力地层中，随 深度增大，地层压实程度加大，孔隙度减小，导电流体 也减少，页岩电阻率加大。在一定的地区，页岩电阻率 (对数)与井深之间存在一条正常趋势线；在异常压力地 层中，由于地层欠压实，孔隙度增大，地层流体多，地 温高，页岩电阻率向着低于正常电阻率的一侧偏离正常
第五章 第一节 地层压力及其预测
d指数法的前提之一是保持钻井液密度不变，但这 在生产中难以达到，尤其在进入压力过渡带后，为了安 全起见，需增加钻井液密度，这样，d指数便随之升高， 影响了它的正常显示。为了消除此影响，于是提出了修 正的d指数，即dc指数法，表达式为
钻井工程复习题
※<习题一>第一章思考题与习题1．简述地下各种压力的基本概念及上覆岩层压力、地层空隙压力和基岩应力三者之间的关系。
2．简述地层沉积欠压实产生异常高压的机理。
3．简述在正常压实的地层中岩石的密度、强度、空隙度、声波时差和dc指数随井深变化的规律。
4．解释地层破裂压力的概念，怎样根据液压实验曲线确定地层破裂压力。
5．某井井深2000m，地层压力25MPa，求地层压力当量密度。
6．某井垂深2500m，井内钻井液密度为1.18g/cm3，若地层压力为27.5MPa，求井底压差。
7．某井井深3200m，产层压力为23.1MPa，求产层的地层压力梯度。
8．某井钻至2500m，钻进时所用的钻头直径为215mm，钻压160kN，钻速110r/min，机械钻速7.3m/h，钻井液密度1.28g/cm3，正常条件下钻井液密度为1.07g/cm3，求d和dc指数。
9．岩石的硬度与抗压强度有何区别？10．岩石的塑性系数是怎样定义的？简述脆性、塑脆性和塑性岩石在压入破碎时的特征。
11．岩石在平行层理和垂直层理方向上的强度有何不同？岩石的这种性质叫什么？12．岩石受围压作用时，其强度和塑脆性是怎样变化的？13．影响岩石强度的因素有哪些？14．什么是岩石的可钻性？我国石油部门采用什么方法评价岩石的可钻性？将地层按可钻性分为几级？15．井底和井眼周围地层岩石受哪些力？16．水平地应力是怎样产生的？它与上覆岩层压力的关系是怎样的？17．什么叫有效应力、有效上覆岩层压力、各向压缩效应？※<习题二>第二章钻进工具1．评价钻头性能的指标有那几项？2．石油钻井钻头可分为哪几类？哪类钻头用量最大？3．简述刮刀钻头破岩原理。
4．刮刀钻头其刀翼结构角有哪几个？有什么影响？如何取值？5．铣齿牙轮钻头和镶齿牙轮钻头有哪些不同？6．牙轮钻头有哪几副轴承？按结构不同可分为几类？滑动轴承有什么特点？7．牙轮钻头的储油润滑密封系统包括几部分？其作用是什么？8．牙轮的超顶、移轴和复锥各产生哪个方向的滑动？9．牙轮的布置方案有哪几种？10．牙轮钻头在井底工作时有哪几种运动形式？11．简述牙轮钻头破岩原理12．国产三牙轮钻头有哪几个系列？试解释HP5的含义。
油气井压力控制共38页PPT
油气井压力控制
56、极端的法规，就是极端的不公。 ——西 塞罗 57、法律一旦成为人们的需要，人们 就不再 配享受 自由了 。—— 毕达哥 拉斯 58、法律规定的惩罚不是为了私人的 利益， 而是为 了公共 的利益 ；一部 分靠有 害的强 制，一 部分靠 榜样的 效力。 ——格 老秀斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话 ，那么 法律作 为一件 无用之 物自己 就会消 灭。— —洛克
ENDBiblioteka 60、人民的幸福是至高无个的法。— —西塞 罗
16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃
56、极端的法规，就是极端的不公。 ——西 塞罗 57、法律一旦成为人们的需要，人们 就不再 配享受 自由了 。—— 毕达哥 拉斯 58、法律规定的惩罚不是为了私人的 利益， 而是为 了公共 的利益 ；一部 分靠有 害的强 制，一 部分靠 榜样的 效力。 ——格 老秀斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话 ，那么 法律作 为一件 无用之 物自己 就会消 灭。— —洛克
ENDBiblioteka 60、人民的幸福是至高无个的法。— —西塞 罗
16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃
4学时--- 第六章 油气井压力控制
气体钻井技术优势
——红台215井
国内第一口采用氮气钻井钻过油气层，测试日产天然气6-8万方， 日产油50m3，平均机械钻速13m/h同比提高8倍以上。 红台构造首次发现工业油流，由此打破了吐哈红台区块单井日产 油量不足1吨的沉闷局面，取得了油气当量日产110 方的显著增产 效果。
50
50
常规钻井
25
油井 气井
P 1.5 ~ 3.5MPa P 3.0 ~ 5.0MPa
当量密度 当量密度
0.05 ~ 0.1g / cm3 0.07 ~ 0.15g / cm3
井控——基本概念
• 与压力有关的钻井方式
–欠平衡钻井（Under-Balanced Drilling）
• 在钻井时，井内有效液柱压力小于地层压力的钻井技术
气体钻井技术
气体钻井概念
指用纯气体作为循环介质进行钻井的工艺技
术。气体介质种类可能是空气、氮气、天然气柴
油机尾气等。
广义的气体钻井概念还包括雾化钻井、泡沫 钻井和充气泥浆钻井。 a.纯气体钻井：气体体积为混合物体积的100％；
34
气体钻井技术分类
b.雾化钻井
指在空气钻井过程中有地层水进入井眼并影响了空气钻 井携岩，采用加大气体流量和加入化学药剂的方式，将水进 行雾化，实现正常钻进的钻井方式。
30
（一）欠平衡压力钻井方式 1.空气钻井
设备：大功率压缩机，井口防喷器，旋转控
制头及有关仪表 适用：干燥、低渗透地层，硬质胶结长页岩 井段；水敏性低压地层；硬石灰
岩层；
硬石膏层；易漏失层；严重缺水 优点：钻速越快，损害越小，无井漏，保护油气层。 缺点：易着火，携带岩屑困难
2.雾化钻井
水、轻质钻井液+发泡剂 3.泡沫钻井 气相：天然气、空气、氮气、二氧化碳 液相：水基、醇基、烃基 发泡剂 4.充气钻井 钻井液必须易充气，易脱气，气液不分层 5.边喷边钻
第6章油气井压力控制
1、关井方式
（1）硬关井
发现溢流后，在节流阀未打开的情况下关闭防喷器。 关井时间短，可以尽快阻止地层流体侵入。
易产生水击、易损坏井口装置或压漏薄弱地层；
适用于井涌速度不高、井口装置承压能力高的情况。
16
（2）软关井
发现并涌后，先打开节流阀，再关闭防喷器，然后再关闭 节流阀。 关井时间长，地层流体侵入量多。 适用于井涌速度较高、井口装置承压能力较低、裸眼井段 有薄弱地层的情况。
出后形成雾状流体，冲洗井底和携带岩屑。
主要优点：不易着火和爆炸；有少量地层水进入井眼也能 有效携带岩屑。
（3）泡沫钻井
主要特点：采用稳定泡沫作为循环介质进行钻井。稳定泡
沫由气体（氮气或co2）、液体和表面活性剂配制。
主要优点：密度低，粘度和切力高，携岩能力强。来自8（4）充气钻井
主要特点：在钻井液中掺入气体，从而降低钻井液密度。充气 钻井液密度可控制在0.45 ～1.20g/cm3范围内。 主要优点：密度可调范围大；能消除空气钻井可能引起的井下 爆炸；较一次性的泡沫钻井经济；可用于易出水地层。
23
循环法：
关井后等待套压相对稳定，记录下套压pa； 启动泵，以压井泵速泵入钻井液，同时调节节流阀 保持套压不变，记录此时立管压力psp´； 停泵，关闭节流阀；
计算关井立管压力： psp= psp´- pci
适用于已知压井泵速和相应循环压耗pci的情况。
24
3、关井套压的最大允许值
14
第三节
溢流的控制----压井
控制溢流主要包括两个步骤：
阻止地层流体继续侵入井眼----关井；
用具有合适密度的钻井液将受污染的钻井液循
环出井眼，重新建立地层与井眼系统的压力平 衡----压井。
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第六章油气井压力控制[1]
2、起下钻杆时发生井涌
（1）发出警报信号并立即停止起下钻作业； （2）抢接回压阀（或投钻具止回阀）； （3）适当打开节流阀； （4）关防喷器—先关环形、再关闸板； （5）关节流阀，试关井，注意套压不能超过极限套压； （6）及时向对长和技术人员报告； （7）认真记录关井的立压、关井套压和泥浆池增量。
第六章油气井压力控制[1]
3、起下钻铤时发生井涌
（1）发出警报信号，抢接回压阀（或投钻具止回阀）； （2）抢接钻杆； （3）适当打开节流阀； （4）关防喷器—先关环形、再关闸板； （5）关节流阀，试关井，注意套压不能超过极限套压； （6）及时向对长和技术人员报告； （7）认真记录关井的立压、关井套压和泥浆池增量。
第六章油气井压力控制[1]
• 起钻抽吸，起钻过程中不及时灌泥浆。 • 起完钻后空井时间过长； • 未及时发现溢流，或发现溢流后处理措施不当； • 井口未安装防喷器，或承压能力太低； • 防喷器及管汇安装不符合要求 • 井身结构设计不合理 • 对浅气层缺乏足够的认识 • 地层压力预测不准，泥浆密度偏低 • 在发生井漏后，没有预防可能发生的井喷 • 思想麻痹，违章操作。
气藏
含量跨度在 10~90% 。
第六章油气井压力控制[1]
• 四川油田川东卧龙河气田，三迭系嘉陵江灰岩气藏
含量9.6~10%
• 新疆塔里木的轮古油田 含量300~400PPm,以上地 区皆属中高含 地区。
• 克拉玛依油田在南缘的卡10井、西4 井、东湾1井、安
4井等都出现过 气体，在红山嘴、八区、稠油区
（2） 气体的分布
就地下而言，
多存在于碳酸盐岩地层中，特别
是与硫酸岩伴生的的硫酸盐沉积环境中大量、普遍的存在
着硫化氢气体。
世界上含
气体最高的地区是美国的南德克萨
斯气田 ，
含量高达98%，沙特阿拉伯的油气田大多
含有高浓度的硫化氢（10~200PPm）
我国油田硫化氢气体的含量分布如下：
• 华北油田冀中坳陷赵兰庄气田下第三系孔店组碳酸岩
第六章油气井压力控制[1]
（三）地层渗透率大小的判断
等区块的油田开发过程中也出现过
气体。
第六章油气井压力控制[1]
（3）注意事项
1、起钻初期一定要控制起钻速度， 2、起钻时注意及时灌浆 3、尽可能防止长时间的空井 4、在含气量比较大的地区或气田要有高度的警惕性，
下钻时，可采用分段循环的方法排除侵入井内气 体。 5、发生井漏时要预防井喷 6、发现井涌后要及时关井，切不可采用循环观察的方 法来确定井内情况。 7、在发现井涌时，不要开着井口抢下钻，或者企图把 钻头提到套管鞋内，以免造成井喷。
第六章油气井压力控制[1]
4、空井时发生井涌
（1）发出警报信号； （2）适当打开节流阀； （3）关防喷器—先关环形、再关闸板； （4）关节流阀，试关井，注意套压不能超过极限套压； （5）打开环型防喷器； （6）及时向对长和技术人员报告； （7）认真记录关井的立压、关井套压和泥浆池增量。
第六章油气井压力控制[1]
关井中应注意的几个问题：
1、关防喷器时要先关环型防喷器，再关闸板防喷器； 2、关节流阀时，速度不要太快，注意套压不要超过极 限允许值； 3、关闸板防喷器时，应使钻具处于悬吊状态，不能坐 在转盘上，以防止钻具不居中而封不住； 4、如确实需要向井内下入钻具，不能在泥浆外溢的情 况下敞着井口抢下钻，而应采用上下两个闸板防喷器强行下 钻。 5、当关井套压大于允许关井套压时，则不能把节流阀 全关死，应在保持尽可能高的套压下进行节流循环。
第六章油气井压力控制[1]
四、地层流体侵入的检测
1、地层流体侵入的征兆 （1）钻速（钻时）加快、憋跳钻、钻进放空 （2）泥浆池液面升高 （3）钻井液返出量多于泵入量 （4）钻井液性能发生变化 —密度降低 —粘度上升或下降 —气泡、氯根离子、气测羟类含量增加 —油花增多，油味、天然气味、硫化氢味增浓 —温度升高 —泥浆电导率增大或减小
第六章油气井压力控制[1]
2、欠平衡压力钻井
（1）概念：
所谓欠平衡压力钻井，即在钻井过程中允许地层流体进 入井内，循环出井，并在地面得到控制。
在井底有效压力低于地层 压力的条件下进行钻井作业。
在井下，允许地层流体进入井内，在井口，利用专门的井控 装置对循环出的流体进行控制和处理，这样可及时发现和有 效的保护油气层，同时可显著提高钻进速度。
安全钻井的压力平衡条件： 地层流体侵入井眼； 平衡压力钻井； 压裂地层，发生井漏； 过平衡压力钻井， 地层流体有控制入井第眼六章，油气欠井压平力控衡制[1]压力钻井
二、井眼—地层系统压力基本关系
—安全附加压力；
—安全附加密度；
油井：
= 1.5~3.5 Mpa
气井：
= 3.5~5.0 Mpa
= 0.05~ 0.1 = 0.07~0.15
第六章油气井压力控制[1]
（5）泵压上升或下降，悬重减小或增大 钻遇高压气层时，井底压力突然升高，导致悬重减
小，泵压升高； 地层流体侵入钻井液后，钻井液密度降低，浮力减
小，悬重增大，泵压减小。 （6）起钻时灌不进泥浆或灌入量小于正常值 （7）停止循环后，井口仍有泥浆外溢
第六章油气井压力控制[1]
2、地层流体侵入井眼的检测方法
第六章油气井压力控制[1]
三、平衡与欠平衡压力钻井
1、平衡压力钻井 （1）概念：
在有效的控制地层压力和维持井壁稳定的前提下， 尽可能降低钻井液密度，使钻井液液柱压力刚好等于 或略大于地层压力，达到解放钻速和保护油气层的目 的，这种钻井方法称为平衡压力钻井。
（2）技术关键： 地层压力的准确预测 合理钻井液密度的确定
（2）一般情况下，气体侵入钻井液呈分散状态，井 底泥桨液柱压力的降低是非常有限的，只要及时有效的 除气，就能有效的避免井ຫໍສະໝຸດ 。第六章油气井压力控制[1]
（3）当井底气体形成气柱时， 随着气柱的 上升（滑脱上升或 循环上升），在井口未关闭的情 况下，环境压力降低，体积膨胀 变大，替代的钻井液液量越来越 多，使井底压力大大降低，更多 的气体以更快的速度侵入井内， 最终导致井喷。
（2）技术关键：
1）地层孔隙压力和破裂压力的准确预测
2）钻井液类型选择和密度等性能的控制
3）井口压力控制和循环出井流体的处理
4）起下钻过程的欠平衡
5）井底有效压力的计算与监测
6）井壁稳定
7）完井
第六章油气井压力控制[1]
（3）欠平衡钻井适用的储层： 1、高渗透固结砂岩和碳酸岩油气藏 2、裂缝性油气藏 3、致密性（低孔低渗）油气藏 4、压力衰竭的低压油气藏
第六章油气井压力控制[1]
第六章油气井压力控制[1]
第一节 井眼—地层系统的压力平衡 一、井眼内的各种压力
1、 地层孔隙压力 2、地层破裂压力 3、钻井液静液柱压力 4、环空循环压降 5、井内波动压力
抽吸压力： 激动压力：
第六章油气井压力控制[1]
井底有效压力： 正常钻进时： 起钻时： 下钻时： 最大井底压力： 最小井底压力：
（4）欠平衡钻井方式（ 欠平衡产生条件） 1、流钻：常规钻井液密度，边喷边钻 2、气体钻井：人工诱导产生欠平衡， 包括：（1）空气钻井； （2）雾化钻井； （3）泡沫钻井； （4）充气钻井。
第六章油气井压力控制[1]
第六章油气井压力控制[1]
第六章油气井压力控制[1]
第二节 溢流的侵入及其检测
关井方式的选择：在溢流速度不高或者井口装置承压能
力较高的情况下，可使用“硬关井”，否则，应选择“软 关井”或“半软关井”。
推荐使用半软关井。
第六章油气井压力控制[1]
（二） 、关井程序（关井步骤）
1、钻进时发生井涌 （1）立即停止钻进，发出报警信号，停转盘、 上提方钻杆到钻杆接头露出转盘面； （2）停泵； （3）适当打开节流阀； （4）关防喷器—先关环形、再关闸板； （5）关截流阀，试关井，注意套压不能超过极限套压； （6）及时向对长和技术人员报告； （7）认真记录关井的立压、关井套压和泥浆池增量。
第六章油气井压力控制[1]
一、关井程序
利用井口防喷器将井口关闭，井口防喷器产生的回压 与环空泥桨液柱压力之和平衡地层压力，防止地层流体的 继续侵入。 （一）、关井方式及选择 1 、硬关井
发生溢流后，在节流阀关闭的情况下关闭防喷器。 优点：关井程序简单，时间短，地层流体侵入量小。
缺点：产生“水击”，使井口装置、套管和地层所承受的 压力急剧增加，可能超过井口装置的额定压力、套管抗内 压强度和地层破裂压力。
第六章油气井压力控制[1]
（4）在井口关闭的情况下，气体在滑脱上升中保持体 积不变，因此，其压力亦保持不变，此情况下，井口 和井底压力都会逐渐增加，当气体达到井口时，井口 承受的压力为地层压力，井底的压力为2倍地层压力， 此情况下可能压漏地层，发生井下井喷。
因此，在井内气体上升过程中，应逐渐有效控制 地放压，使套压小于允许套压。
度，燃烧时呈蓝色火焰，产生有毒的二氧化硫，硫化氢与
空气混合，浓度达4.3%~46%时就形成一种爆炸性混合物。
硫化氢的毒性较一氧化碳大五六倍，几乎与氰化物同
样的毒性，是一种剧毒性气体。
正常条件下， 对人的安全临界浓度是 14 PPm （国外标准 10 PPm ）
第六章油气井压力控制[1]
第六章油气井压力控制[1]
过程中。
第六章油气井压力控制[1]
三、气侵的特点
1、气侵的途径与方式 • 岩石孔隙内的气体随钻碎的岩屑进入井内钻井液 • 气层中的气体由于浓度差通过泥饼向井内扩散 • 当井底压力小于地层压力时，气层中的气体大量
流入或深入井内
2、气侵的特点及危害 （1）侵入井内的气体由井底向井口运移，体积逐渐
膨胀，越接近地面，膨胀越快，因此，在地面看起来气 侵很严重的钻井液，在井底只有少量气体侵入。
2、起下钻杆时发生井涌
（1）发出警报信号并立即停止起下钻作业； （2）抢接回压阀（或投钻具止回阀）； （3）适当打开节流阀； （4）关防喷器—先关环形、再关闸板； （5）关节流阀，试关井，注意套压不能超过极限套压； （6）及时向对长和技术人员报告； （7）认真记录关井的立压、关井套压和泥浆池增量。
第六章油气井压力控制[1]
3、起下钻铤时发生井涌
（1）发出警报信号，抢接回压阀（或投钻具止回阀）； （2）抢接钻杆； （3）适当打开节流阀； （4）关防喷器—先关环形、再关闸板； （5）关节流阀，试关井，注意套压不能超过极限套压； （6）及时向对长和技术人员报告； （7）认真记录关井的立压、关井套压和泥浆池增量。
第六章油气井压力控制[1]
• 起钻抽吸，起钻过程中不及时灌泥浆。 • 起完钻后空井时间过长； • 未及时发现溢流，或发现溢流后处理措施不当； • 井口未安装防喷器，或承压能力太低； • 防喷器及管汇安装不符合要求 • 井身结构设计不合理 • 对浅气层缺乏足够的认识 • 地层压力预测不准，泥浆密度偏低 • 在发生井漏后，没有预防可能发生的井喷 • 思想麻痹，违章操作。
气藏
含量跨度在 10~90% 。
第六章油气井压力控制[1]
• 四川油田川东卧龙河气田，三迭系嘉陵江灰岩气藏
含量9.6~10%
• 新疆塔里木的轮古油田 含量300~400PPm,以上地 区皆属中高含 地区。
• 克拉玛依油田在南缘的卡10井、西4 井、东湾1井、安
4井等都出现过 气体，在红山嘴、八区、稠油区
（2） 气体的分布
就地下而言，
多存在于碳酸盐岩地层中，特别
是与硫酸岩伴生的的硫酸盐沉积环境中大量、普遍的存在
着硫化氢气体。
世界上含
气体最高的地区是美国的南德克萨
斯气田 ，
含量高达98%，沙特阿拉伯的油气田大多
含有高浓度的硫化氢（10~200PPm）
我国油田硫化氢气体的含量分布如下：
• 华北油田冀中坳陷赵兰庄气田下第三系孔店组碳酸岩
第六章油气井压力控制[1]
（三）地层渗透率大小的判断
等区块的油田开发过程中也出现过
气体。
第六章油气井压力控制[1]
（3）注意事项
1、起钻初期一定要控制起钻速度， 2、起钻时注意及时灌浆 3、尽可能防止长时间的空井 4、在含气量比较大的地区或气田要有高度的警惕性，
下钻时，可采用分段循环的方法排除侵入井内气 体。 5、发生井漏时要预防井喷 6、发现井涌后要及时关井，切不可采用循环观察的方 法来确定井内情况。 7、在发现井涌时，不要开着井口抢下钻，或者企图把 钻头提到套管鞋内，以免造成井喷。
第六章油气井压力控制[1]
4、空井时发生井涌
（1）发出警报信号； （2）适当打开节流阀； （3）关防喷器—先关环形、再关闸板； （4）关节流阀，试关井，注意套压不能超过极限套压； （5）打开环型防喷器； （6）及时向对长和技术人员报告； （7）认真记录关井的立压、关井套压和泥浆池增量。
第六章油气井压力控制[1]
关井中应注意的几个问题：
1、关防喷器时要先关环型防喷器，再关闸板防喷器； 2、关节流阀时，速度不要太快，注意套压不要超过极 限允许值； 3、关闸板防喷器时，应使钻具处于悬吊状态，不能坐 在转盘上，以防止钻具不居中而封不住； 4、如确实需要向井内下入钻具，不能在泥浆外溢的情 况下敞着井口抢下钻，而应采用上下两个闸板防喷器强行下 钻。 5、当关井套压大于允许关井套压时，则不能把节流阀 全关死，应在保持尽可能高的套压下进行节流循环。
第六章油气井压力控制[1]
四、地层流体侵入的检测
1、地层流体侵入的征兆 （1）钻速（钻时）加快、憋跳钻、钻进放空 （2）泥浆池液面升高 （3）钻井液返出量多于泵入量 （4）钻井液性能发生变化 —密度降低 —粘度上升或下降 —气泡、氯根离子、气测羟类含量增加 —油花增多，油味、天然气味、硫化氢味增浓 —温度升高 —泥浆电导率增大或减小
第六章油气井压力控制[1]
2、欠平衡压力钻井
（1）概念：
所谓欠平衡压力钻井，即在钻井过程中允许地层流体进 入井内，循环出井，并在地面得到控制。
在井底有效压力低于地层 压力的条件下进行钻井作业。
在井下，允许地层流体进入井内，在井口，利用专门的井控 装置对循环出的流体进行控制和处理，这样可及时发现和有 效的保护油气层，同时可显著提高钻进速度。
安全钻井的压力平衡条件： 地层流体侵入井眼； 平衡压力钻井； 压裂地层，发生井漏； 过平衡压力钻井， 地层流体有控制入井第眼六章，油气欠井压平力控衡制[1]压力钻井
二、井眼—地层系统压力基本关系
—安全附加压力；
—安全附加密度；
油井：
= 1.5~3.5 Mpa
气井：
= 3.5~5.0 Mpa
= 0.05~ 0.1 = 0.07~0.15
第六章油气井压力控制[1]
（5）泵压上升或下降，悬重减小或增大 钻遇高压气层时，井底压力突然升高，导致悬重减
小，泵压升高； 地层流体侵入钻井液后，钻井液密度降低，浮力减
小，悬重增大，泵压减小。 （6）起钻时灌不进泥浆或灌入量小于正常值 （7）停止循环后，井口仍有泥浆外溢
第六章油气井压力控制[1]
2、地层流体侵入井眼的检测方法
第六章油气井压力控制[1]
三、平衡与欠平衡压力钻井
1、平衡压力钻井 （1）概念：
在有效的控制地层压力和维持井壁稳定的前提下， 尽可能降低钻井液密度，使钻井液液柱压力刚好等于 或略大于地层压力，达到解放钻速和保护油气层的目 的，这种钻井方法称为平衡压力钻井。
（2）技术关键： 地层压力的准确预测 合理钻井液密度的确定
（2）一般情况下，气体侵入钻井液呈分散状态，井 底泥桨液柱压力的降低是非常有限的，只要及时有效的 除气，就能有效的避免井ຫໍສະໝຸດ 。第六章油气井压力控制[1]
（3）当井底气体形成气柱时， 随着气柱的 上升（滑脱上升或 循环上升），在井口未关闭的情 况下，环境压力降低，体积膨胀 变大，替代的钻井液液量越来越 多，使井底压力大大降低，更多 的气体以更快的速度侵入井内， 最终导致井喷。
（2）技术关键：
1）地层孔隙压力和破裂压力的准确预测
2）钻井液类型选择和密度等性能的控制
3）井口压力控制和循环出井流体的处理
4）起下钻过程的欠平衡
5）井底有效压力的计算与监测
6）井壁稳定
7）完井
第六章油气井压力控制[1]
（3）欠平衡钻井适用的储层： 1、高渗透固结砂岩和碳酸岩油气藏 2、裂缝性油气藏 3、致密性（低孔低渗）油气藏 4、压力衰竭的低压油气藏
第六章油气井压力控制[1]
第六章油气井压力控制[1]
第一节 井眼—地层系统的压力平衡 一、井眼内的各种压力
1、 地层孔隙压力 2、地层破裂压力 3、钻井液静液柱压力 4、环空循环压降 5、井内波动压力
抽吸压力： 激动压力：
第六章油气井压力控制[1]
井底有效压力： 正常钻进时： 起钻时： 下钻时： 最大井底压力： 最小井底压力：
（4）欠平衡钻井方式（ 欠平衡产生条件） 1、流钻：常规钻井液密度，边喷边钻 2、气体钻井：人工诱导产生欠平衡， 包括：（1）空气钻井； （2）雾化钻井； （3）泡沫钻井； （4）充气钻井。
第六章油气井压力控制[1]
第六章油气井压力控制[1]
第六章油气井压力控制[1]
第二节 溢流的侵入及其检测
关井方式的选择：在溢流速度不高或者井口装置承压能
力较高的情况下，可使用“硬关井”，否则，应选择“软 关井”或“半软关井”。
推荐使用半软关井。
第六章油气井压力控制[1]
（二） 、关井程序（关井步骤）
1、钻进时发生井涌 （1）立即停止钻进，发出报警信号，停转盘、 上提方钻杆到钻杆接头露出转盘面； （2）停泵； （3）适当打开节流阀； （4）关防喷器—先关环形、再关闸板； （5）关截流阀，试关井，注意套压不能超过极限套压； （6）及时向对长和技术人员报告； （7）认真记录关井的立压、关井套压和泥浆池增量。
第六章油气井压力控制[1]
一、关井程序
利用井口防喷器将井口关闭，井口防喷器产生的回压 与环空泥桨液柱压力之和平衡地层压力，防止地层流体的 继续侵入。 （一）、关井方式及选择 1 、硬关井
发生溢流后，在节流阀关闭的情况下关闭防喷器。 优点：关井程序简单，时间短，地层流体侵入量小。
缺点：产生“水击”，使井口装置、套管和地层所承受的 压力急剧增加，可能超过井口装置的额定压力、套管抗内 压强度和地层破裂压力。
第六章油气井压力控制[1]
（4）在井口关闭的情况下，气体在滑脱上升中保持体 积不变，因此，其压力亦保持不变，此情况下，井口 和井底压力都会逐渐增加，当气体达到井口时，井口 承受的压力为地层压力，井底的压力为2倍地层压力， 此情况下可能压漏地层，发生井下井喷。
因此，在井内气体上升过程中，应逐渐有效控制 地放压，使套压小于允许套压。
度，燃烧时呈蓝色火焰，产生有毒的二氧化硫，硫化氢与
空气混合，浓度达4.3%~46%时就形成一种爆炸性混合物。
硫化氢的毒性较一氧化碳大五六倍，几乎与氰化物同
样的毒性，是一种剧毒性气体。
正常条件下， 对人的安全临界浓度是 14 PPm （国外标准 10 PPm ）
第六章油气井压力控制[1]
第六章油气井压力控制[1]
过程中。
第六章油气井压力控制[1]
三、气侵的特点
1、气侵的途径与方式 • 岩石孔隙内的气体随钻碎的岩屑进入井内钻井液 • 气层中的气体由于浓度差通过泥饼向井内扩散 • 当井底压力小于地层压力时，气层中的气体大量
流入或深入井内
2、气侵的特点及危害 （1）侵入井内的气体由井底向井口运移，体积逐渐
膨胀，越接近地面，膨胀越快，因此，在地面看起来气 侵很严重的钻井液，在井底只有少量气体侵入。