地层流体的侵入与检测

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溢流进一步发展,钻井液涌出井口的现象称之为井涌。
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§6-1 井眼与地层压力系统
油气井压力控制的基本概念
4)井喷(Well Blowout) 地层流体(油、气、水)无控制地涌入井筒,喷出地面的现
象称为井喷,井喷流体自地层经井筒喷出地面叫地上井喷,从 井喷地层流入其它低压层叫地下井喷。 5)井喷失控(Out Of Control for Blowout)
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第六章 油气井压力控制
井控技术的基本内容
3、井控工艺 (1)初次井控:利用泥浆柱压力平衡地层压力 (2)二次井控:使用适当设备井控控制地层压力(常规井控技术) (3)三次控制:井喷失控后进行的处理(非常规井控技术)
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第六章 油气井压力控制
三级井控作业: 初级井控(一级井控)是依靠适当的钻井液密度来控制住地层孔
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第六章 油气井压力控制
井控技术的基本内容
4、井控设备:实现对油气井压力控制的手段 (1)以液压防喷器为主的井口装置; (2)以节流器、压井管线为主的井控管汇; (3)以钻具回压凡尔为主的钻具内防喷工具; (4)以监测地层压力为主的仪器; (5)以起钻自动灌泥浆装置为主的平衡压力设备; (6)以强行下钻为主的灭火装置.
单位: :kPa,
m p e
:g/cm3.e

Pe 9.81H
pe

9.81mH pp pe
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第二节 地层流体的侵入与检测
平衡破坏后的最大后果:
井喷
由此提出了井控概念,即要控制溢 流,防止井喷,以下讨论环空压力低于地 层压力,导致井内压力失去平衡的原因。
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快从钻杆中间的泥浆孔冲了出来; 顶驱抢接在钻杆上,都被强大的压力冲开。 在闻到硫化氢的臭鸡蛋味道后,在场的员工撤退。
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第六章 油气井压力控制
事故的处理: 在12月24日下午16点决定打开了两根放喷管,点燃硫化氢气体
以降低井口的压力。 12月27日压井时,从上午9点正式开始,到9点26分熄火,36分
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第二节 地层流体的侵入与检测
三、地层流体侵入检测
(一)地层流体侵人井眼征兆
1.钻时加快
2.钻井液池液面增高
3.钻井液返出流量增加
4.返出钻井液温度增高
5.返出钻井液密度变低
6.返出钻井液电导率变化
7.返出钻井液粘度变化
8.循环压力下降
9.地面油气显示
10.大钩负荷(HookLoad)增大
川东北气矿井喷事故简介:
事故发生时间:2003.12.23 事故发生地点:四川重庆开县 油气田名称:川东北气矿 井号:罗家16H井
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第六章 油气井压力控制
事故发生经过: 12月23日事故发生时起钻已经剩下6柱18根钻铤,泥浆溢流
──井涌──井喷; 开动防喷器,关掉了钻柱与井眼之间的环形空间,但是泥浆很
具体措施包括:如何用钻井液的液柱压力平衡地层压力?
当平衡被破坏,又怎样恢复井内压力平衡?
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第六章 油气井压力控制
井控技术的基本内容
1.研究对象和目的: (1)客观对象:地层 地层压力和地层破裂压力是造成井喷的客观条件,研究方法
是预测。 (2)主观对象:控制方法 如何发现和控制液流 (3)研究目的 a.揭示各种压力关系 b.阐述控制方法
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第二节 地层流体的侵入与检测
三、地层流体侵入检测
3.声波气侵早期检测方法 (1)声波在气液两相流中传播理论 声波在气液两相流中传播的速度模型:
v2
p
(1 )w
1 v
K mix mix mix g w (1 )
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
(6 7) (6 8)
Kmix Kg Kw (1 )
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第六章 油气井压力控制
井控技术的基本内容
2、井控理论:2个原理、1个原则 (1)“U”型管原理:把地层压力、立管压力、套管压力和井口压 力视为一个“U”型管系统。 (2)理想气体方程:把井内气体的体积、压力、温度用理想气 体方程联系起来。 (3)原则:任何时候井底压力大于或略大于地层压力。
第二节 地层流体的侵入与检测
一、地层流体侵入井眼__地层流体的分类
(一)地层流体的分类
地层流体包括油、气、水。 气:可为天然气、二氧化碳或硫化氢等; 水:可为淡水或盐水等。
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第二节 地层流体的侵入与检测
一、地层流体侵入井眼__地层流体侵入原因
(二)地层流体侵入原因
1、钻井液密度低 2、环空钻井液液柱降低 3、起钻抽汲 4、停止循环

gd
(
w w
g ) 2

上式中前一项为混合流速,后一顶为气体相对液体速度。 用以计算气泡到井口所用时间。
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第二节 地层流体的侵入与检测
二、气侵情况下环空中气液两相流的流型分布与流动特点
2.以钻井液为液相的气体上升速度 气体在钻井液中的上升速度,在不同的井深、不同的流型、不同
井喷发生后,无法用常规方法控制井口而出现敞喷的现象 称为井喷失控。这是钻井过程中最恶性的钻井事故。
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第六章 油气井压力控制
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,有效地排除溢流的技术。英文是Well Control,有的叫 做Kick Control,即井涌控制,还有的叫做Pressure Control,即压 力控制。
开始灌浆,10分钟后就获得初步成功。 因为硫化氢有强大的腐蚀性,从钻杆冲出时使钻杆金属脆化。
脆化后的钻杆在防喷器强大的压力下被自动压扁,随后切断掉 入井中。这时候井喷得以被控制。
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第六章 油气井压力控制
事故后果: 243人因硫化氢中毒死亡 2142人因硫化氢中毒住院治疗 65000人被紧急疏散安置 直接经济损失达6432.31万元。
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§6-1 井眼与地层压力系统
油气井压力控制的基本概念
1)井侵(Influx) 当地层孔隙压力大于井底压力时,地层孔隙中的流体称之
为井侵。最常见的井侵为气侵和盐水侵。 2)溢流(Overflow)
当井侵发生后,井口返出的钻井液的量比泵入的钻井液的 量多,停泵后井口钻井液自动外溢,这种现象称之为溢流。 3)井涌(Well kick)
高压高渗地层地层流体侵入量大;高压、且比较发育的裂 缝性地层及溶洞,其气体侵入量会更大。
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第二节 地层流体的侵入与检测
二、气侵情况下环空中气液两相流的流型分布与流动特点
(一)气侵情况下环空气液两相流流型分布
1.钻采过程中的井筒 气液两相流动
一般情况下,当“截面 含气率”大于20%时,即 认为由泡状流开始向段塞 流过渡。
的温度压力下是明显不同的。 从泡状流过渡到段塞流,非牛顿流体为液相的含气率比牛顿流体为 液相的低得多,以非牛顿流体为液相的垂直环空气液两相流中,当 含气率达7%(或低于7%)时即可由泡状流向段塞流过渡; 环空流中的多相流比管流中的多相流过渡时需要的含气率少; 对于泡状流,非牛顿流体为液相的气泡比牛顿流体为液相的小。 对于同样的含气量,以钻井液为液相的气体上升速度比以水为液相 的气体上升速度快。国外有的学者研究认为,气体在钻井液中的滑 脱速度约0.5m/s。
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第六章 油气井压力控制
主要内容: 第一节 井眼与地层压力系统 第二节 地层流体的侵入与检测 第三节 地层流体侵入控制
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第六章 油气井压力控制
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第六章 油气井压力控制
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第六章 油气井压力控制
油井井喷 (美国) 井喷结冰(克拉玛依)
井喷失火
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第六章 油气井压力控制
井控的目的和任务以及重要性 实例简介:
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第二节 地层流体的侵入与检测
三、地层流体侵入检测
(二)地层流体侵人井眼的检测方法
1、钻井液池液面检测法 液面上升,锤下降,
浮标上升 适用于地层流体侵入
速度低的情况。 低速可检测,高速延迟 比较滞后
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第二节 地层流体的侵入与检测
三、地层流体侵入检测 2.返出钻井液流量检测方法 流量变大,挡板动, 电位器动,改变电阻值 适用于地层流体侵入 速度高的情况。 比较滞后
第六章 油气井压力控制
事故的责任处理: 经国务院批复,由监察部直接查办的中石油川东钻探公司
“12·23”事故的定性为特大井喷事故。 马富才辞去中国石油天然气集团公司总经理职务的请求;另外,
中共中央已批准马富才引咎辞去中共中国石油天然气集团公司 党组书记职务 六名被告重大责任事故罪罪名成立,分别被判处三至六年的有 期徒刑,一人缓刑。 165人受到党纪政纪处分。
隙压力。 二级井控是指依靠井内正在使用中的钻井液密度不能控制住地
层孔隙压力,要依靠地面设备和适当的井控技术排除气侵钻井液, 处理掉井涌,恢复井内压力平衡,使之重新达到初级井控状态。
三级井控是指二级井控失败,井涌量大,终于失去控制,发生 了井喷(地面或地下),这时使用适当的技术与设备重新恢复对井的 控制,达到初级井控状态。井喷抢险(灭火、打救援井等)。
5、井控操作规程及法规
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第六章 油气井压力控制 第二节 地层流体的侵入与检测
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第二节 地层流体的侵入与检测
地层-井眼系统的压力平衡 为了能正常钻井,一般情况下,应建立如下井内压力平衡关系:
式中, —附p加m安全压pp力,一pe般为500-3000KPa
用钻井液pe 当量密度表示:
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第六章 油气井压力控制
事故原因: 1、泥浆液的密度不够(造成压力失衡),在起钻前,钻井液循环时
间严重不够; 2、在起钻过程中,违章操作,钻井液灌注不符合规定; 3、顶驱没有及时抢接或抢接失败(导致井喷无法控制),违章卸掉
钻柱上的回压阀; 4、没有及时点火(致使硫化氢飘逸,大量人员伤亡)。
第9页
(6 9)
1 v2

2
vg2

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vw2

(1

)

g2 vg2


v2 2
ww
g wvg2vw2

(6 10)
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第二节 地层流体的侵入与检测
三、地层流体侵入检测 (2)声波气侵早期检测技术 鉴于声波在气液两相流中传播速度明显低于在纯钻井液中的速度, 则可以利用声波法早期检测气侵。 目前钻井液不循环情况尚无有效的声波发生器,因此该状态下不能 检测气侵。
失去压力平衡的原因
9.81mH pp pe
(三)钻井液密度降低:
这常常是钻开油气层后,油气水不断侵入钻井液所造成的。
油、水、天然气进入钻井液,地面未能及时排除侵入钻 井液的地层流体,导致井内钻井液密度降低,而钻井液密度 降低又使油气水更容易侵入。
(四)抽吸压力导致井底压力降低
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截面含气率:所以在环空的截面上,气体所占的面积与环空横截 面积之比。
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第二节 地层流体的侵入与检测
一、地层流体侵入井眼__不同状态下地层流体侵入量
(三)不同状态下地层流体侵入量
3、关井情况下地层流体的侵入 关井后,随着地层流体侵入,井口立压与套压增加,相应
井底压力也增加,地层流体侵入量减少。 4、不同地层情况下的地层流体的侵入
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第二节 地层流体的侵入与检测
二、气侵情况下环空中气液两相流的流型分布与流动特点
(二)气体在环空中的上升速度
1.以水为液相的气体上升速度模型
对于泡状流型:
vg

Qg
Qw A

1.53

g
(w

2 w
g
)
1
4
对于段塞流型
1
vg
1.2
Qg
Qw A

0.35
第二节 地层流体的侵入与检测
失去压力平衡的原因
9.81mH pp pe
地层压力掌握得不确切
这是在新探区经常会遇到的情况,参 照邻井资料定地层压力,加强随钻地层 压力监测。
钻井液液柱高度H降低
(1) 起钻过程中未灌及时灌钻井液;
(2)井漏没有及时发现。
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第二节 地层流体的侵入与检测
循环时:9.81mH pp pe
不循环时: 9.81mH pp
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第二节 地层流体的侵入与检测
一、地层流体侵入井眼__不同状态下地层流体侵入量
(三)不同状态下地层流体侵入量
1.井底压力与地层压力之差对地层流体侵入的影响 负压差越大,则地层流体侵入量越大。
2.钻井液循环与不循环情况下地层流体的侵入 循环时的井底有效压力大于不循环时的井底压力,流 体侵入量较少。 侵入的流体很快被循环上升的钻井液所携带,在环空 横截面上,流体所占的面积较小。
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