地层流体的侵入与检测
定向井初级试题
定向井水平井试题一、填空（一）、工程类1.根据轨道的不同，定向井可分为和两大类2.定向井三要素是。
3.井身轨迹的计算参数包括。
4.井身轨迹的图示法包括和，和。
5.目前常用的测斜仪分为、和三类。
6.目前公司运用的井眼轨迹计算方法为法。
7.井斜的原因主要包括两个方面因素、，另外还有等因素。
8.二维定向井可分为和，三维定向又可分为和。
9.定向井设计应遵循的原则、、。
10.造斜点的选择应选择在、等复杂情况的地层开始造斜。
11.按照我国钻井行业标准的规定，常规二维定向轨迹有四种类型：、、和。
12.定向井及水平井设计依据的条件有两种，一种是由。
13.动力钻具又称井下马达，包括、、三种。
14.动力钻具造斜工具的形式有三种、、。
15.转盘钻造斜工具包括、和组合。
16.扶正器钻具组合按照增斜能力的大小分为、、三种，按照稳斜能力的大小分为、、三种，按照降斜能力的大小分为、两种。
17.一口定向井的轨迹控制过程可分为三个阶段、、。
18.水平井根据曲率半径的大小分为、、、、。
19. 长半径水平井造斜率、井眼曲率半径、水平段长度。
20. 中半径水平井造斜率井眼曲率半径水平段长度。
21. 中短半径水平井造斜率井眼曲率半径水平段长度。
22. 短半径水平井造斜率井眼曲率半径水平段长度。
23. 超短半径水平井造斜率井眼曲率半径水平段长度24.在钻井过程中，如果钻井液不循环，则井内钻井液静液柱压力作用在井眼不同井深，称为井内，作用到井底的压力称为井底压力。
25.抽液压力和激动压力统称为。
26.地层流体侵入井眼的原因主要有、、、。
27.地层流体侵入井眼征兆：（1）；（2）；（3）；（4）；（5）；（6 ）；（7 ）；（8 ）；（9）；（10）。
28.地层流体侵入井眼的检测方法包括、、。
29.井涌关井方式分类可分为、、。
30.对水平井着陆控制和水平控制的基本要求是：（1）实际着陆点必须不超出；（2）在水平控制中实钻轨道不得穿出。
31.着陆控制是指从直井段末端的开始钻至油层内的的过程。
钻井总习题
一、填空题（每空0.5分，共10 分）1．在三轴应力作用下，岩石的强度随围压的增大而__增大_____；塑性随围压的减小而____减小__ 。
2．牙轮钻头的寿命主要取决于____牙齿的寿命和______轴承的寿命__。
3．钻头的牙齿磨损量是指牙齿的相对磨损高度，牙齿全部磨损时牙齿磨损量为 1 。
4．牙轮钻头复锥的目的是为了使牙轮在滚动时产生滑动。
5．刮刀钻头破碎塑脆性地层时是由碰撞、挤压、剪切三个基本过程组成的。
6．动滤失是指钻井液在井内循环时的滤失过程。
7．按破岩方式划分PDC钻头是一种切削型的钻头。
8．测量和计算井眼轨迹的三个基本参数是井斜角、井斜方位角和井深。
9．工程师法和司钻法压井时所遵循的基本原则是，在压井过程中保持井底的压力不变。
10．根据双向应力椭圆，套管柱在承受轴向拉应力时，其抗外挤强度降低、抗内压强度增大。
11．裸眼完井法分为先期裸眼完井法和后期裸眼完井法。
12．井身结构设计的内容包括套管下入层次及下深的确定、套管—钻头尺寸的配合和环空中水泥上返高度的确定。
二、名词解释（每词2分，共10分）1．压持效应：在钻井过程中，井内始终存在钻井液液柱与地层压力之间的压差，在压差的作用下岩石碎屑难以离开井底，造成钻头重复破碎的现象。
2．上覆岩层压力：指该处以上地层岩石基质和孔隙中液体的总重量所产生的压力。
3．门限钻压：指钻头牙齿刚刚吃入岩石时的钻压，其值的大小主要取决于岩石的性质。
4．水泥稠化时间：指水泥浆从配置开始到其稠度达到其规定值（API规定水泥浆稠度达100BC）所用的时间。
5．工具面：弯接头的轴线是一条折线，折线构成的平面称为弯接头的工具面。
三、简答题（每题5分，共20分）1．简述异常高压地层形成的原因。
答：地层在沉积压实过程中，能否保持压实平衡主要取决于四个因素：（1）上覆岩层沉积速度的大小，（2）地层渗透率的大小，（3）地层孔隙减小的速度，（4）排出孔隙流体的能力。
在地层的沉积过程中，如果沉积速度很快，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和颗粒之间的压力，即无法增加它对上覆岩层的支撑能力。
第4章 井涌主要原因分析、预防及检测
第四章井涌主要原因分析、预防及检测一、地层的非故意溢流在钻井过程中，由于操作或地层等方面的原因，致使地层流体进入井内，从而导致溢流的发生，我们把这种溢流称之为地层的非故意溢流。
溢流发生时，大量的地层流体进入井眼内，以致必须在井口设备承受一定压力的条件下关井。
在正常钻进或起、下钻作业中，溢流可能在下列条件下发生：1、井内环形空间钻井液静液压力小于地层压力；2、溢流发生的地层具有必要的渗透率，允许流体流入井内；我们不能控制地层压力和地层渗透率。
为了维持初级井控状态必须保持井内有适当的钻井液静液压力。
造成钻井液静液压力不够的一种或多种原因都有可能导致地层流体侵入井内。
最普遍的原因是：(1) 井眼未能完全充满钻井液；(2) 起钻引起的抽汲压力；(3) 循环漏失：(4) 钻井液或固井液的密度低；(5) 异常压力地层；(6) 下钻速度过快：(7) 固井之后环空气体的流动。
1、井内未能完全充满钻井液无论什么情况下，只要井内的钻井液液面下降，钻井液的静液压力就减小，当钻井液静液压力下降到低于地层压力时，就会发生溢流。
在起钻过程中，由于钻柱起出，钻拄在井内的体积减少，井内的钻井液液面下降，从而造成钻井液静液压力的减小。
不管在棵眼井中哪一位置，只要钻井液静液压力低于地层压力，溢流就有可能发生。
在起钻过程中，向井内灌钻井液可保持钻井液的静液压力。
灌入井内的钻井液的体积应等于起出钻柱的体积。
如果测得的灌入体积小于计算的钻柱体积，说明地层内的流体可能进入井内，溢流将会发生。
为了减少由于起钻时钻井液没及时灌满而造成的溢流，在起钻中应该做到以下见点：①计算起出钻具的体积(或查表)；②测量灌满井眼所需要的钻井液体积；③定期把灌入钻井液体积与起出钻具的体积进行比较，并记在起、下钻记录上：④若两种体积不符要立即采取措施。
钻具的体积取决于每段钻具的长度、外径与内径。
尽管体积的数值很容易计算，但是由于有钻杆接头的影响，所以钻具体积表还是特别有用的。
井控技术
二、
(1)硬关井适应下列情况
①井口溢流速度不高； ②盐水侵入量越大，井壁越不稳定，应尽可 能采用本方法； ③井口装置能够承受较大压力。
(2)软关井适应下列情况： ①井口溢流速度过高； ②井口装置承压较低； ③地层破裂压力过低。
三 、 半 软 关 井 步 骤
1.钻进中发生溢流
(1)发出信口，停转盘， (2) (3) (4) (5)关节流阀，试关井，如果关节流阀时，井口套压剧 烈上升，不一定马上关闭节流阀，可适当放喷。 (6) (7)认真观察、准确记录立管和套管压力及泥浆池增减 量。
第二节 溢流与环空气液两相流
二、环空气液两相流型分布与流动
实际井眼情况，钻井 液一般为非牛顿流体， 根据进气情况，沿井 眼环空气液两相流型 可以分为四种情况， （a)微小气量 (b)小气侵量 (c)中气侵量 (d)
第二节 溢流与环空气液两相流
垂直井眼环空气液两相流型分布规律 (a)微小气侵量下井眼气体分布规律 整个井眼为泡状流，这种情况在地面可以看到钻 (b)小气侵量下井眼内气体分布规律 在井眼的中下部为泡状流，但在上部为段塞流， 这种情况可以在井口看到一股股的干气，并呈喷 状。它既可以由(a)情况演变而来，也可能由于地
第五节 压井计算与压井方法
压井基本目的
是不让地层中流体继续进入井眼，并且还必须把地 层进入井眼中的流体要么安全地排出井眼，要么 安全地再压回地层。井底常压法是完成上述目的 的方法之一。 要求在压井过程中，井底压力始终略大于地层压力， 并且通过控制节流阀、合适的钻井液密度使井眼 内地层进入的流体循环排出，既不损坏井口装置 及套管，又不压裂地层，压井循环结束后 Nhomakorabea 二 节
溢 流 与 环 空 气 液 两 相 流
油气勘探开发简介
油气田勘探
一、油气水
2、地层水
在多数油藏中均含有水，在油气开采过程中常常随同油气一 起被踩到地面上来，这些水一般不是纯净水，而是有一定矿化 度的水，若地面排放掉，必然也会对环境产生影响。
第一次开钻，用大钻头钻至一定深度，下大尺寸套管，管外注满水泥， 这层套管为表层套管。其作用是封固疏松层、安装井口、承托以下各层套 管的部分重量。
2、技术套管
第二次开钻，用小一点的钻头从表层套管内下入，钻遇复杂地层时， 为保证钻井继续进行下去，下一层套管，管外水泥以封住复杂地层为原则 ，这层套管为技术套管。其作用是封固复杂地层。技术套管的层次是根据 需要而定，可一层、两层、多层，也可能没有。
2、工业勘探阶段
工业勘探以寻找油气田为勘探对象，探明油气田的位置，油 气藏的类型、形态、边界范围，以及储层厚度、孔隙度、渗 透率等参数，含油面积，计算地质储量。主要勘探方法为地 震和钻井。
油气田勘探
八、油气田勘探方法
1、地面地质法 在野外直接观察天然露头和人工露头，了解勘探区域的 地层、构造、油气显示、有利于油气生成和聚集的条件。 2、地球物理法 利用仪器测定地下岩石及其所含油、气、水的的电性、 放射性、声速、密度和磁性等，分析地层、构造和含油气情 况。包括地球物理勘探和地球物理测井两种方法。 常见的物探有重力勘探（含油气的地层密度低，重力负 异常）、地磁勘探（含无磁油气地层磁弱，地磁负异常）、 地震勘探（两种不同地层的界面会产生地震波反射）。常用 的测井有电位、密度、声波等测井方法。
第二 钻进技术
一、影响钻速的主要因素
地层流体入侵过程分析及控制
６ ２
西部 探矿 工程
２ ０ １ ５ 年第 ３ 期
可 大致 归 结 为两 类 ， 一类 是地 层 原 因导致 、 一类 是人 员 操 作 不 当导 致 。但 不 论 是 什 么原 因 ， 最 终 都 是反 映 出 井 内液 柱压 力小 于地 层压力 而 导致井 侵 的发 生 。
２ 地 层流 体入 侵后 的表 征现 象
喷是危害最大的钻井事故， 最可能造成重大的经济损失和人员伤亡。井喷最早期的征兆就是地层流
体入 侵 ， 这种入 侵 地 层 的流 体 包括 油 、 气、 水 。 当这 些流体 入 侵 井 筒后 ， 会 产 生一 系列的反 映 ： 溢流 、 井涌、 井喷 乃 至 井喷 失控 。 因此越 早 发 现地 层 流体 的入 侵 并 及 时采 取措 施 ， 成 功遏 制 井喷 发 生 的 可
能性就越大。通过介绍地层流体入侵的过程和现象， 从而探讨如何去及时发现和控制事故的恶性发
展。
关键 词 ： 塔河油田； 地 层 流体入 侵 ； 溢 流压 井
中图分 类号 ： Ｔ Ｅ ２ １ 文献 标识 码 ： Ａ 文章 编号 ： １ ０ ０ ４ — ５ ７ １ ６ （ ２ Ｏ １ ５ ） ０ ３ — ０ ０ ６ １ — ０ ４
１ ． １ 地 层流 体入 侵 的过 程 地 层 流体 侵 入 井 内 的根 本机 理 是地 层 孔 隙压 力 大
于钻井液柱 的有效压力 ， 造成负压差 ， 在负压差作用下 地 层 流体 就 能 侵入 井 内。 因此 只要 在 渗透 性好 的地 层 中有流体存在 ， 不论其压力高低 ， 只要它的压力 高于钻 井液液柱压力 ， 就有可能产生井侵。由于井侵 的发生 ，
使环空液柱压力越来越低 ， 势 必 导致 地 层 流 体 入 侵 进
地层流体侵入井眼的检测方法
地层流体侵入井眼的检测方法一、地层流体侵入的原因1 ）地层压力掌握不准，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 ）起钻未按规定灌钻井液，或井漏使井内液面降低，导致井底压力降低；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。
二、气侵• 1. 气侵的方式1 ）岩石孔隙中的气体随钻碎的岩屑进入井内钻井液；2 ）气层中的气体由于浓度差通过泥饼向井内扩散；3 ）井底压力小于气层压力时，气体经地层孔隙或裂缝渗入或流入井内。
•2. 气侵的特点1 ）气体密度远远小于钻井液密度，占据同体积的井筒高度会使井底压力大幅降低；2 ）气体刚刚侵入钻井液时呈压缩状态，导致井底钻井液液柱压力的降低有限；3 ）气体由井底向井口运移时体积膨胀，越接近地面膨胀越快，对井底压力影响越大；4 ）及早发现气侵，及时控制气侵，有效排除气侵，对避免井喷十分重要。
•3. 气侵的危害1) 大量气侵在井底积聚形成气柱；2) 长时间停止循环使气侵在井底积聚；3) 气柱滑脱上升或循环上升，环境压力降低，体积膨胀，越接近井口膨胀越快；4) 膨胀的气体替代的钻井液量越多，钻井液密度越低，井底压力降低越多；5) 液柱压力的降低，加剧了井筒压力的失衡，导致更多的气体、更快速地侵入井内；6) 是导致井喷的主要原因之一；7) 高压、高产、高含硫井气侵后来势猛、发展快、危害大。
不同井口压力条件下气体膨胀体积变化未关井条件下：气体滑脱（循环）上升，体积膨胀，占据的环空体积增大，作用在井底的钻井液柱压力减小。
关井条件下：气侵关井后，气体滑脱上升；由井底不断上升直至在井口积聚，但体积变化不大——等压过程；气体几乎仍保持原来的压力（井底压力）气体压力与钻井液柱压力叠加；高压作用于整个井筒导致井漏；形成地下井喷。
三、H2S气体的危害•1.H2S的物理化学性质硫化氢是一种无色、剧毒、强酸性气体。
低浓度的硫化氢气体有臭蛋味。
钻井工程期末试题总结
一、名词解释1.开钻：每改变一次钻头尺寸，开始钻新的井段的工艺。
（P4）2.固井：在已钻成的井眼内下入套管，并向井眼和套管之间的环形空间注入泥浆将套管和地层固结在一起的工艺过程。
（P4）3.完井：钻开生产层，确定完井井底结构，确定完井的井口装置及有关措施。
4.中性点:钻柱上轴向力等于零的点称为钻柱中性点。
5.有效应力：外压与内压与之差。
6. 静液压力：由液柱自身的重力所引起的压力,其大小与液体的密度与液柱的垂直高度或深度有关。
7.上覆岩层压力:地层某处的上覆岩层压力是该处以上的岩石基质和岩石孔隙中流体的总重力所产生的压力。
8.地层压力：指岩石孔隙中的流体所具有的压力，亦称地层孔隙压力。
9.基岩应力：是由岩石颗粒间相互接触支撑的那一部分上覆岩层压力，称为基岩应力10.异常高压：超过正常地层静液压力的地层压力(Pp >Ph)称为异常高压。
11.异常低压：低于正常地层静液压力的地层压力(Pp <Ph)称为异低压12.岩石强度：岩石在一定条件下受外力的作用而达到破坏时的应力称为岩石在这种条件下的强度。
且，抗拉强度＜抗弯强度≤抗剪强度＜抗压强度13.当量密度：某深度地层压力与等高液柱压力等效时相当的液体密度。
单位：g/cm³（百度）14.地层破裂压力：井下一定深度裸露地层，承受流体的压力是有限的。
当液体达到一定数值时会使地层破裂，该液体压力称为地层破裂压力。
(p17)15.岩石硬度：岩石抵抗其他物体表面压入或侵入的能力。
16.井眼周围岩石受力有上覆岩层压力σ3、岩石内孔隙流压力Pp、水平地应力σ1σ2、钻井液液柱压力Ph17.各向压缩效应：增大围压，一方面增大岩石的强度，一方面也增大了岩石的塑性，这两方面统称各向压缩效应。
18.岩石的可钻性是岩石抗破碎的能力。
19.钻头的工作指标钻头进尺、钻头工作寿命、机械钻速、单位进尺成本20、固井：指在已打好的井眼内下入套管，并在套管与井壁之间注水泥。
溢流原因预防及检测
三、下钻工况下溢流的预防 1、控制下钻速度。 、控制下钻速度。 2、防止井漏，并做好堵漏措施。 、防止井漏，并做好堵漏措施。 3、在油气层中下钻时要分段循环， 3、在油气层中下钻时要分段循环， 不可一次将钻具下至井底再循环。 不可一次将钻具下至井底再循环。 四、空井工况下溢流的预防 1、空井时间不要太长。 、空井时间不要太长。 2、认真座岗，并做好记录。 、认真座岗，并做好记录。
）下放停止， 的溢流显示 2）下放停止，接立柱时井 眼仍外溢钻井液. 眼仍外溢钻井液
三、起钻时 的溢流显示
1)灌入井内的钻井液体积 灌入井内的钻井液体积 小于起出钻柱的体积。 小于起出钻柱的体积。 2)停止起钻时，出口管外 停止起钻时， 停止起钻时 溢钻井液。 溢钻井液。 3)钻井液灌不进井内，钻井 钻井液灌不进井内， 钻井液灌不进井内 池液面不减少反而升高。 液 池液面不减少反而升高。
6、钻井液出口流量增加 、 7、钻井液体积增加液面升高、钻井液体积增加液面升高 --是最直观、可靠的信号。 是最直观、 是最直观 可靠的信号。 8、dc指数减小。 、 指数减小 指数减小。 9、转盘转动扭矩增大，起下 、转盘转动扭矩增大， 钻柱阻力增大。 钻柱阻力增大。
1）返出的 钻井液体积大于 ） 二、下钻时 下入钻具的体积. 下入钻具的体积
溢流的原因/预防/ 溢流的原因/预防/及检测
溢流是指地层流体侵入井筒， 溢流是指地层流体侵入井筒， 钻井液自动流出井口的现象。 钻井液自动流出井口的现象。 产生溢流的根本原因是井底 压力小于地层孔隙压力。 压力小于地层孔隙压力。
溢流产生的原因
一、地层压力掌握不准 二、钻井液柱高度的降低
钻井工程
《钻井工程》习题及答案一、判断题1、地层破裂压力梯度通常随地层埋藏深度的增加而增大。
（T ）2、在正常压力层段，d c指数随井深的增加呈逐渐减小的趋势。
（F ）3、铣齿牙轮钻头牙齿的磨损速度随牙齿磨损量的增大而减小。
（T ）4、钻头压降主要用于克服喷嘴对钻井液的流动阻力。
（F ）5、在二维定向井设计轨道上，某点的水平位移和水平投影长度是相等的。
（T ）6、井斜角越大，井眼曲率也就越大。
（F ）7、真方位角（以地球北极为基准）等于磁方位角加上东磁偏角。
（T ）8、造斜工具用于改变井眼斜度，但不能用来改变井眼方位。
（F ）9、地层流体大量侵入井眼，将导致钻井液返出量增加，泥浆罐液面升高。
（T ）10、在轴向拉力的作用下，套管的抗挤强度增大。
（F ）11、紊流顶替水泥浆的效率比层流顶替的效率高。
（T ）12、采用裸眼完井方法可以避免水泥浆对产层的损害。
（T ）13、射孔完井是使用最多的完井方式。
（T ）14、岩心收获率与岩心直径有关，岩心直径大有利于提高岩心收获率。
（F ）15、钻井液的n、k值是宾汉流型的流变参数。
（F ）16、控制钻井液滤失量的最好方法是减小压差。
（T ）17、在相同的泵压水平下，采用大尺寸钻杆，能够降低循环压耗，提高钻头压降。
（T ）18、在钟摆钻具组合中，扶正器的主要作用增大钻柱刚度，提高其抗弯能力。
（F ）19、关井立管压力等于地层压力与钻柱内钻井液液柱压力之差。
（T ）20、用等安全系数发设计套管柱时，不考虑钻井液浮力的减轻作用。
（T ）21．用dc指数法检测地层压力时没有考虑到水力因素的影响。
（T ）22．牙轮钻头的复锥目的是为了使牙轮钻头产生轴向滑动剪切掉齿圈间岩石。
（F ）23．压井时控制井底压力不变的途径是保持立管压力不变。
（F ）24．满眼钻具只能有效地控制井斜角的变化，不能降斜。
（T ）25．钻柱设计中安全系数法是针对钻杆解卡时的安全考虑的。
（F ）26．岩石的抗拉强度小于抗压强度，但大于抗剪强度。
井控技术
5) 井喷失控：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。
综述：
立足于一级井控
井筒内压力平衡
搞好二级井控
溢流 井涌 井喷
杜绝三级井控
井侵
井喷失控
井喷着火
事故发展越来越严重
三、井喷失控的原因
方钻杆上、下旋塞阀； 顶驱液压、手动旋塞； 钻具止回阀；浮阀； 投入式止回阀，箭型 止回阀；等
(1)早发现
溢流被发现的越早越好、越 便于关井控制、越安全。
在发现溢流或预兆不明显经检测 确认有溢流时，应停止一切其它 作业，立即按关井程序关井。 准确录取溢流数据和及时排出溢流 和压井作业。
(2)早关井
一、办证资料
开班须知
1、学员注册登记表
（1）近期同底免冠彩照2张，一张满胶张贴于“照片处”； 另一张少许胶张贴于“登记表”正面与表头平齐。 （2）身份证复印件一张贴于登记表背面。 （3）登记表信息栏中“姓名、身份证号码、工种”三项 不得有误。
2、办证费：20元/人(自理）
上述资料在考试当天上午交与班长。
一级井控的关键点 使用适当钻井液密度 随时保持井筒充满 随时监控现有钻井液总量，重点是起下钻时 随时监测地层压力变化和返出钻井液密度、 体积和流速的变化。
现场一次井控技术的关键
1) 钻井液密度的控制
a) 密度计的定期校验, 误差一般±0.01-0.02左右
b) 测量钻井液密度,应排气后测量,如排气困难(粘,切太高时),
a) 按井段、时间间隔,及时计算：环空压耗值、环空当量密度，
及时调整泥浆泵排量,避免井漏.
b) 钻井过程中,当发现钻速突然变快,岩屑变粗,密度下降或 增加, 钻井液气侵,泵压下降,悬重增加等异常情况时,及时停钻循环
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。
随钻地层压力检测基本概念
随钻地层压力检测基本概念“正常”的地层流体压力大致等于流体液柱中的静水压力。
地层流体压力有的时候比静水压力高，有的时候比静水压力低。
两种“不正常”的压力条件都能引起钻井事故，而工业生产中最为关心的是特殊高压，有的时候称之为地质压力。
一、基本概念1、静水压力(Hydrostatic Pressure)静水压力是指单位液体重量与静液柱垂直高度的乘积。
与液柱的直径与形状无关。
静水压力的计算公式如下：10dH Ph ⨯=式中P h－静水压力，kg/cm2d－钻井液重量，g/cm3H－垂直深度，m2、帕斯卡定律(Pascal’s Law)帕斯卡定律阐述了静止流体中任何一点上各个方向的静水压力大小相等。
通过流体能够传递任何施加的压力，而不随距离的变化而降低。
根据帕斯卡定律，静水压力在液柱中给定的深度上，作用于任何方向上。
3、静水压力梯度（Hydrostatic Pressure Gradient ）静水压力梯度是指每单位深度上静水压力的变化量。
这个值描述了液体中压力的变化，表示为单位深度上所受到的压力。
其计量单位是kgF/cm 2/m 。
录井人员常用体积密度（g/cm3）来描述静水压力梯度，以便于同钻井液密度相对比。
静水压力梯度的计算公式如下：10V h PG P H P H == 式中 H PG －静水压力梯度，kg/cm 2/mP h －静水压力，kgf/cm 2P v －单位体积质量，g/cm 3H －实际垂直深度，m 。
应用体积密度（g/cm 3）时，静水压力梯度H G 的计算公式如下：V h G P LP H ==10 式中 H G －静水压力梯度，g/cm 34、地层孔隙压力（Pore Pressure ）地层孔隙压力是指作用在岩石孔隙中流体上的压力。
关于现场计算，孔隙压力与流体液柱的密度及垂直深度有关。
关于正常压力系统的地层，给定深度的真实孔隙压力等于液柱压力与流体流淌的压力缺失及温度效应的总与。
井控培训
欠平衡压力钻井 发生井喷的失控的原因 井眼与地层压力系统 井涌的原因、征兆与检测方法
关井方式与关井程序
侵入流体性质的判别 压井—恢复井内压力平衡方法
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
原因及教训：
1、对地层认识不清，设计依据的临井没有浅气层，对 浅气层缺乏足够的认识，准备不足，设计密度与实际有 差别；井深结构级配不合理，因为是油井，应用小一级 套管下深些，并安装井口。
2、起钻拔活塞没有及时采取正确的措施，抽吸加剧了地层 流体侵入井筒的速度。 3、起钻虽然在连续灌浆，但没有核对起出钻具体积与灌入 量是否相等，即未落实坐岗观察制度，造成发现溢流不及 时，处理不及时。 （2）井喷时间：1993、2、27 井深：1133M，设计垂深：1340M（斜深1400） 施工单位：原钻井六公司32339队
时间损失93天。直接经济损失1000万元以上。
经验及教训：
1、发现井漏后对井下情况不果断处理失误； 2、堵漏应下光钻杆，但现场错误地决定下原钻具堵漏； 3、起钻中未认真灌钻井液，数量不清； 4、井控关井动作不熟练； 5、放喷管线安装不合标准； 6、天然气中H2S含量高，给处理增大了难度；
7、队伍素质差，职工纪律涣散；
20分钟后井架底座开始下沉，井架倾斜，6日0：45 井架向左前方倒塌，天车砸在发电房上。在这个过程中， 三台12V190柴油机、联动机、钻机、二台钻井液泵、井 架、一台发电机和井场的钻杆、套管全部陷入地下，地 面仅能见到天车人字架。
井喷持续到5：30分，因井壁垮塌停喷。
钻井工程复习题终极版的答案
名词解释1、装置角：在井底平面上，以高边方向线为始边，顺时针旋转到装置方向线所转过的角度。
2、岩心收获率：在取心钻井过程中，实际取出岩心的长度与本次取心钻进进尺的百分比。
3、拉力余量法：在钻柱设计过程中，考虑钻柱被卡时的上提解卡力，钻杆柱的最大允许静拉力应小于其最大安全拉伸力的一定值（拉力余量）的设计方法。
4、压持效应:在钻井过程中，井内存在一定压差，在压差作用下井底的岩石碎屑难以离开井底，造成钻头重复破碎而导致钻进效率下降的现象。
5、窜槽：指在注水泥过程中，由于水泥浆不能将环空中的钻井液完全替走，使环形空间局部出现未被水泥浆封固的现象。
6、门限钻压：指钻头牙齿刚刚吃入岩石时的钻压，其值的大小主要取决于岩石的性质。
7、上覆岩层压力：指该层以上岩石基质和岩石孔隙内流体的总重力造成的压力。
8、先期裸眼完井：钻至油气层上部下套管固井，然后钻开生产层的完井方法。
9、水泥稠化时间：指水泥浆从配置开始到其稠度达到其规定值（API规定水泥浆稠度达100BC）所用的时间。
10、钻柱中和点：指钻柱上轴向力为零的点。
11、岩屑运载比：岩屑在环空的实际上返速度与钻井液在环空上返速度之比。
12、欠平衡压力钻井：指在钻井过程中保持井内钻井液柱压力小于地层压力的钻井技术。
13、岩石可钻性：岩石被钻头破碎的难易性，反映了岩石的抗钻能力。
14、水锁效应：钻井液中的水侵入油层，封锁孔喉，使油流阻力增大的效应。
15、井漏：钻井过程中钻井液或水泥浆漏入地层中的现象。
16、气窜17井斜角：指该点在井眼轴线上的切线与铅垂线之间的夹角。
18、牙齿磨损量：钻头牙齿磨损掉的高度与牙齿原始高度之比。
19、工具面：弯接头的轴线是一条折线，折线构成的平面称为弯接头的工具面。
20、地层破裂压力：在井下一定深度裸露的地层，承受流体压力的能力是有限的，当液体压力达到一定数值时会使地层破裂，这个液体压力叫地层破裂压力。
21、表观粘度：在某一流速梯度下，剪切应力与相应流速梯度的比值。
钻井工程期末试题总结
钻井工程期末试题总结一、名词解释1.开钻：每改变一次钻头尺寸，开始钻新的井段的工艺。
（P4）2.固井：在已钻成的井眼内下入套管，并向井眼和套管之间的环形空间注入泥浆将套管和地层固结在一起的工艺过程。
（P4）3.完井：钻开生产层，确定完井井底结构，确定完井的井口装置及有关措施。
4.中性点:钻柱上轴向力等于零的点称为钻柱中性点。
5.有效应力：外压与内压与之差。
6. 静液压力：由液柱自身的重力所引起的压力,其大小与液体的密度与液柱的垂直高度或深度有关。
7.上覆岩层压力:地层某处的上覆岩层压力是该处以上的岩石基质和岩石孔隙中流体的总重力所产生的压力。
8.地层压力：指岩石孔隙中的流体所具有的压力，亦称地层孔隙压力。
9.基岩应力：是由岩石颗粒间相互接触支撑的那一部分上覆岩层压力，称为基岩应力10.异常高压：超过正常地层静液压力的地层压力(Pp >Ph)称为异常高压。
11.异常低压：低于正常地层静液压力的地层压力(Pp <ph)称为异低压< bdsfid="74" p=""></ph)称为异低压<>12.岩石强度：岩石在一定条件下受外力的作用而达到破坏时的应力称为岩石在这种条件下的强度。
且，抗拉强度＜抗弯强度≤抗剪强度＜抗压强度13.当量密度：某深度地层压力与等高液柱压力等效时相当的液体密度。
单位：g/cm3（百度）14.地层破裂压力：井下一定深度裸露地层，承受流体的压力是有限的。
当液体达到一定数值时会使地层破裂，该液体压力称为地层破裂压力。
(p17)15.岩石硬度：岩石抵抗其他物体表面压入或侵入的能力。
16.井眼周围岩石受力有上覆岩层压力σ3、岩石内孔隙流压力Pp、水平地应力σ1σ2、钻井液液柱压力Ph17.各向压缩效应：增大围压，一方面增大岩石的强度，一方面也增大了岩石的塑性，这两方面统称各向压缩效应。
18.岩石的可钻性是岩石抗破碎的能力。
吐哈油田钻井公司井控培训试卷中级答案1
专业技术人员井控换证考试试卷(A)(考试时间：120分钟)单位：姓名：成绩：井控技术部分:一、应该掌握部分(共80分，70分为及格)(一)判断题(对的在括号内打√，错的打×；每题1分，共20分)(×)l、在含H2S地区钻井，地层流体侵入钻井液是钻井作业中H2S的主要来源。
H2S的含量随地层埋深增加而减少。
(√)2、H2S气体的相对密度为1．176倍，经常在通风条件差、低凹处聚集。
(√)3、溢流是在地层压力大于井底压力时，地层中的流体在压力差的作用下向井眼内流动的现象，负压差值越大。
溢流量越严重。
(√)4、用司钻法压井产生的最大套压值小于等待加重法。
(√)5、溢流量越大，压井施工中所产生的套压峰值越高。
(×)6、因为dc指数随机械钻速增大而下降，那么，其它条件不变的情况下，增加钻压，则机械钻速变快，所以dc指数会降低。
(√)7、欲使地层破裂，必须克服地层压力和基岩应力之和(√)8、dc指数是反映地层压实规律和异常高压的欠压实性。
(×)9、为保证压井中开泵安全，应先开启节流阀后再开泵。
(√)lO、用司钻法压井时，排污干净与否的标准是排污循环结束后关井的Pd=Pa。
（×）11、地层压力越高，地层的压实程度也就越大，岩石的密度增加。
(√)12、重钻井液ρ m l在钻具内下行时，虽然循环总立压在线性下降，但井底压力不变。
(√)13、液压试验可以检查水泥与套管鞋及地层的胶结情况。
( ×) 14、起钻时，是否发生溢流要看循环罐液面是否增加。
(√) 15、钻井液密度变化一次，就得重新计算最大允许套压一次。
(×) 16、当钻头处于井深一半时。
平衡地层压力所需的压井钻井液密度大于强行下钻到井底时所需的压井钻井液密度。
(×)17、钻井液静切力所导致的抽吸压力只发生在钻井液开始流动时。
(×)18、长期关井后，套压上升，为保证安全只得开井放喷。
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。
- 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 )
(6 7) (6 8)
Kmix Kg Kw (1 )
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？
第 13 页
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
第 17 页
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.
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
第1页
第六章 油气井压力控制
第2页
第六章 油气井压力控制
第3页
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
第4页
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：
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。
第 29 页
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
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。
第 27 页
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。
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。
第 12 页
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。
第7页
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。
第 31 页
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
第 32 页
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
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
第5页
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
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。
5、井控操作规程及法规
第 18 页
第六章 油气井压力控制 第二节 地层流体的侵入与检测
第 19 页
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：
第 30 页
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
单位： :kPa,
m p e
：g/cm3.e
Pe 9.81H
pe9.81mH pp pe第 20 页
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。
第 21 页
第 28 页
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 35 页
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。
第 26 页
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
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
第 23 页
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。
第6页
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
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。
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）。
第8页
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
溢流进一步发展，钻井液涌出井口的现象称之为井涌。
第 11 页
§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)
循环时：9.81mH pp pe