常规井控技术与检测方法

(4) 钻井液液柱压力
Ph = 0.0098 mH
H --环空液柱垂直高度，m。 m— 泥浆密度
(5) 井内波动压力
抽吸压力： psb = 0.00981sbH （MPa）
激动压力： psg = 0.00981sgH （MPa） sb--抽吸压力系数，g/cm3。
一般应控制在 sb=0.036～0.08.g/cm3。 sg--激动压力系数，g/cm3。
pp phe pf 或 p he f
• 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；
• pp phe 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。
第二部分 井涌的原因、征兆与监测方法
常规井控技术和检测方法
主要内容：
• 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 -- 恢复压力平衡的方法
第一部分 井眼与地层压力系统
一、井眼与地层压力体系
1、井眼内的各种压力
(1) 上覆岩层压力
P0 = 0.00981*H *[ (1- ) ma + f ]
H — 井深 ，m
— 地层孔隙度 ， %
ma — 地层骨架密度 ， g/cm^3 f — 地层流体密度 ， g/cm^3
(MPa)
上覆岩层压力一般由密度测井或声波测井资料求得。
密度测井： G0 = Hi fm / Hi
g/cm^3
声波测井： fm = T ma -2.11*( T - T ma ) / ( T f+ T )
如深度为4 km 的井，当井 底侵入 1 m3 的气体时，随 气体的上升，其体积的变 化如图所示： 当气体上升到390m处时 其体积等于其上的环空 体积，也就是说，其上部 的泥浆全部被顶出井外。 如果泥浆上返速度为0.8m/s， 当外溢量为4 m3时发现井涌 （气体到达1km处)， 则从发现到喷出，大约只需 7~8分钟时间。
一般应控制在 sg=0.024～0.1 g/cm3。 实际操作过程中，当泥浆密度在1.5g/cm^3,粘度在 50mPa.s 时，如果起钻速度在1.5m/s左右, 则抽吸压 力
(6) 环空循环压降
p a 0 .57m 0 .5 80 p .2 0 Q v 1 .8 3 K p K c
a=pa /（0.00981 H）
（4）气侵关井后，气体将滑脱上升，在井口积聚。但体 积变化并不大。使气体几乎仍保持原来的井底压力。 这个压力与泥浆柱压力叠加作用于整个井筒，容易导 致井漏和地下井喷。
3、气侵情况下的气液两相流的流动特点
气体进入井眼后，井内为气液两相流，由于二者密 度不同，气体将会滑脱上升，在泡状流时，气体的滑 脱速度不大，一般为 150 ~ 300 m/h；在段塞流时的滑 脱速度约为 1800 ~ 3000 m/h。
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，气体侵入钻井液后呈分散状态，井底 泥浆液柱压力的降低是非常有限的。只要及时有效地 除气，就可有效避免井喷。
（3）当井底积聚相当体积的气体形成气柱时，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 量越来越多，使井底压力大大降低，更多的气体将以 更快的速度侵入井内，最终导致井喷。
(2) 地层孔隙压力 pp=0.00981PH (MPa)
P -- 地层孔隙压力的当量泥浆密度，g/cm3。 H -- 井深，m。 (3) 地层破裂压力
pf pp(1 2 Kss)(popp)Srt
0.009 f8D 1
f — 地层破裂压力的当量泥浆密度， g/cm3。
Kss — 构造应力系数
• Srt — 岩石的抗拉强度
a — 环空压降的当量泥浆密度， g/cm3。
(7) 井底有效压力
正常钻进时： phe= ph+ pa
起钻时：
phe= 来自百度文库h - psb
下钻时：
phe= ph+ psg
最大井底压力： phemax = ph + pa+ psg
最小井底压力： phemin= ph - psb
2、井眼与地层压力关系
安全钻井的压力平衡条件：
统计表明，近70%的井涌或井喷发生在起钻（或起 完钻）过程中
二、气侵
1、气侵的途径与方式 • 岩石孔隙中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 入或渗入井内。
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时，体积逐渐膨
在井口开口的情况下，随着气体的不断上升，气体 逐渐膨胀，在一定气侵量时，气体会由泡状流逐渐向 段塞流和环状流发展。
4、井内气体上升时的体积及压力变化
（1）井口开启 根据波耳定律： P1V1 = P2V2 (按等温过程） 可知气体从井底上升到一半高度时，由于气体压力减 小一半，气体体积将会增大一倍。随着气体体积的不 断增大，井底的液柱压力逐渐减小，导致更多的气体 侵入井内，形成恶性循环，最终可能引起井喷。
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的气体。 5、发生井漏时要预防井喷； 6、发现井涌后应及时关井，切不可采用循环观察的方 法来确定井内的情况。 7、在发生井涌时，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。
因此，人们常说井喷会突然发生。
（2）井口关闭 在井口关闭的情况下，
气体在滑脱上升的过程中 保持体积不变，因此其压 力亦保持不变，此情况下， 井口和井底的压力都会逐 渐增加，当气体到达井口时，井口承受的压力为地层压 力，井底的压力为2倍于地层压力。此情况下可能压漏地 层，发生井下井喷。因此，在井内的气体上升过程中， 应逐渐有控制地进行放压，使套压小于允许套压。
井涌（又称为溢流、静侵）： 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、地层流体侵入井内的原因
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、起钻速度过快，引起抽过大，地层流体侵入井内； 5、停止循环时，环空循环压降消失，使井底压力减小。