井控培训及案例分析

用压力系数表示：该地层压力与同井深的淡水静
液压力之比，无单位，在数值上等于其当量密度 值，如地层压力为1.4。我国现场人员常说某井深 处的压力系数是多少，实际仍是当量密度，只不 过去掉了密度量纲，只言其数量罢了。
井控中压力的表示方法
用当量密度单位（g/cm3）表示：具有相当密度 的流体在该点形成的静液柱压力 。如：地层压力 为1.4 g/cm3 ；地层破裂压力为1.6 g/cm3 。某 点压力等于具有相当密度的流体在该点所形成的 液柱压力。 ρe=P/（9.81H）=G/9.81 式中ρe——钻井液当量密度，g/cm3。 如2000m处的压力为23.544MPa，则 ρe=23.544MPa/(9.81×2000m)=1.20g/cm3 这个压力表示方法，与压力梯度类似，也可以在对 比不同深度压力时消除深度带来的不便。
循环法录取立压


关井，等待套压相对稳定，记下套压； 启动泵，迅速打开并调节节流阀以保持套压不 变。调节泵到压井泵速。 记录此时泵压，停泵，关节流阀关上游平板阀。 关井立压就等于泵压减去该泵速下循环压力。
检查与释放圈闭压力


通过调节节流阀释放钻井液，每次放40—80L。 然后观察立压变化。 如果立压每次均降低，则可继续每次放40— 80L。如果立压降低幅值明显减少，则可停止 释放。
压井排量/泵速的选择及原因
压井排量/泵速一般选正常钻进排量/泵速的 1/2----1/3。 原因： （1）正常循环压力加上关井立压有可能超过 泵的额定工作压力。 （2）大排量高压泵所需要的功率有可能超过 泵的输入功率. (3)大量流体流经阻流器有可能堵塞阻流器， 从而压漏地层.

溢流性质的确定
关井
发现溢流后，果断迅速地关井，具有以下优点。 （1）控制住井口，可使井控工作处于主动，有 利于实现安全压井。 （2）制止地层流体再继续进入井内。 （3）使井内有较多的钻井液，可以减小关井和 压井时的套管压力值。 （4）可以较准确地确定地层压力和压井钻井液 密度。
关井的基本要求

关井要及时果断 井内有钻具不能关全封 关井不能压裂地层
井控、井喷及相关定义
井喷：地层流体（油、气、 水）无控制地涌入井筒， 喷出地面的现象。 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。
井控的分级
根据井涌的规模和采取的控制方法的不同，我们 把井控工作分为三级：初级（一级）井控、二级 井控、三级井控
一级井控是指以合适的钻井液密度、合理的钻井

压力 压力地单位是帕，符号是Pa，1Pa是1m2面积上受到1N 的力时形成的压力。即 1Pa=1N/m2 根据需要，有时用千帕（kPa）或兆帕（MPa） 1 kPa=1×103 Pa 1 MPa=1×106 Pa 它与过去常用的工程大气压的换算关系是 1 MPa=10.194kgf/cm2 或 1kgf/cm2=98.067kPa 粗略计算时，可认为1kgf/cm2=100kPa=0.1 Mpa，其误 差约为2%。 英制中，压力的单位是每平方英寸面积上受多少磅的力， 符号是psi，换算关系是 1 psi=6.895kPa
工程技术研究所： 3、负责井控工艺技术管理；参与井控工作大检查；
主要内容
一、井控相关知识 二、井喷失控的危害 三、井喷失控的原因 四、应急预案的编写 五、典型井喷失控事故案例
井控、井喷及相关定义
井控：油气井压力控制的简称。
溢流：在井内液柱压力小于对应深度处的地层孔 隙压力时，井口返出的液体量大于泵入的液体 量或停泵后井口液体仍自动外溢的现象。

ρw＝ρm－10.2（pa-pd）／hw hw＝泥浆池增量ΔV／溢流井段每米容积Va 1.07～1.20盐水，0.12～0.36气体，0.36～ 1.07油或油水混合物
井底压力之间关系
Pd Pmd Pp Pa Pቤተ መጻሕፍቲ ባይዱa

式中： pd关井立管压力，bar； pmd钻柱内静液柱压力，bar； pp地层压力， bar ； pa关井套压， bar ； pma环空内气液混合静液柱压力， bar 。
软关井适用情况

井口溢流速度过高； 井口装置承压较低； 地层破裂压力过低。
硬关井


所谓硬关井就是指在关闭防喷器时，节流管汇 处于关闭状态的关井方法。 它的突出优点就是动作少、关井快，能在最短 的时间内关闭井口。
硬关井适用情况


井口溢流速度不高； 由于盐水侵入量越大，井壁越不稳定，故尽可 能采用本方法； 井口装置能够承受较大压力。
关井条件下的压力平衡

节流循环时： 关井立压＋低泵速泵压＋钻具内静液柱压 力－钻具、水眼处压耗＝地层压力＋环空 压耗＝套压＋环空静液压力＋环空压耗
通常由于环空压耗不会大于15bar而且环空压耗有 助于平衡地层压力所以计算时经常将其舍去。
压井时应达到的要求


始终保持井底压力大于或等于地层压力，并保 持井底压力不变。 严格按井控要求和措施施工。 保证不压漏地层。 保护油气层。
早关井：在发现溢流或预兆不明显怀疑有溢流 时，应停止一切其它作业，立即按关井程序关 井。 早处理：在准确录取溢流数据和填写压井施工 单后，就应进行节流循环排出溢流和压井作业。


井控中压力的表示方法

用表压单位（MPa）表示：如地层压力为35 MPa。 用压力梯度单位（MPa/m）表示：如地层压力为 0.014 MPa/m。其好处或方便之处是在对比不同深 度地层中的压力时，可以消除深度的影响。
井控知识培训及事故 案例分析
江试安[2010]7号 关于印发《江汉石油管理局井下测试公司岗位安全 生产责任制》的通知 第二条 公司经理和书记，分公司（经理部）、项 目部经理和书记，基层队队长和指导员，机（班） 组长等党政正职是管辖范围内安全生产第一责任人 ，其他领导、职能部门科室长（主任）和员工，在 各自工作范围内对实现安全生产负责。
钻进过程中关井程序（软关井）




发信号 停转盘、停泵上提钻具 开节流管汇侧的液动平板阀或手动平板阀 关封井器 关节流阀试关井 ，在套压允许条件下关节 流阀上游平板阀，打开环形防喷器 录取关井立压、套压和钻井液增量 及时向 队长或技术员以及甲方监督汇报。
不循环法录取立压


关井，等待套压相对稳定，记下套压； 缓慢启动泵，直到套压开始升高，停泵，记下 此时立压和套压； 关井立压就等于停泵时立压减去套压升高值。
硬关井


开平板阀 关预定防喷器 上报 每分钟读取立压、套压
修正关井程序


关防喷器 开平板阀 上报 每分钟读取立压、套压
软关井



开平板阀 关防喷器 关节流阀 确定套压不超过预定值 每分钟读取立压、套压
分流程序



发信号 停转盘停泵 上提方钻杆 打开放喷管线关分流器 开泵尽可能高速向井内泵入液体 熄灭所有明火和断掉电子系统。
关井方法

软关井 硬关井 修正关井
软关井或半软关井


所谓软关井或半软关井就是指先开通节流管汇 （节流阀全开或半开以下统称软关井），再关 防喷器，最后关节流管汇的关井方法。 软关井最大的优点在于能够防止液流通道突然 关闭，使液流的速度急剧变化，引起系统中液 体动能的突然变化产生“水击效应” 。
理想压力表
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为更好理解上述原理， 我们假设可以在循环 系统的关键位置装上 压力表。 1、地层处 2、井底处 3、最薄弱地层处 4、套管处 5、立管处
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3
2
“U”形管原理
关井条件下的压力平衡


钻柱内：地层压力pp＝井底压力pb＝关井立压 pd＋0.098×钻井液密度ρm×垂深H 环空内：地层压力pp＝井底压力pb＝关井套压 pa＋0.098×钻井液密度ρm×（垂深H－溢流 高度hw）＋0.098×溢流密度ρw×溢流高度hw
井控作业的分级


二级井控：溢流或井喷后按照关井程序 及时关井，利用节流循环给井口施加一 定回压与井内液柱压力共同来平衡地层 压力，最终用重浆压井、重建平衡的井 控技术。 三级井控：井喷失控后，重新恢复对井 口的控制的井控技术。
二级井控技术

发现溢流后应及时按照关井程序关井。
根据情况适当活动钻具。 起下钻中途发现溢流要具体分析，具体对待不 能一概而论。 关井后压井工作应以最快的速度进行，不能长 期关井不压井。 要用合适密度的压井液。
小结


关井需要迅速果断的行动。 关井以后关井套压不允许超过最大允许关井套 压。 钻头离井底越近，对压井作业越有利。 井涌量越小进行井控越容易。
井涌控制原理


迅速关井是井控的第一步，但是安全关井 对井眼的控制是暂时的。在溢流物没有被 循环出井眼之前一级井控是不可能实现对 井眼的控制的。 常规压井方法都要用到以下两种原理： 井底常压法原理 U型管原理
技术措施，采用进平衡压力钻井技术安全钻穿油
气层的井控技术，又称主井控。
一级井控技术



要有合理的井身结构。 要有比较精确的地层预报。 要有可靠的井控装置。 要进行地层压力检测。 在钻井过程中采用合适的钻井液密度。 要做地层破裂压力强度实验和裸眼承压能力试 验。
一级井控技术



确保各次固井质量，保证套管鞋处承压能力符 合要求。 打开油气层后，任何时候都不允许降低井内液 柱压力。 打开油气层后起钻前要调整好钻井液性能，初 次起钻要搞短起下；在油气层以及油气层以上 300米范围内要控制起钻速度不超过0.5m/s。
静液压力 静液压力是由静止液柱的重量产生的压力，其 大小只取决于液体密度和液柱垂直高度。
p=gρH
p——静液压力，kPa;
g——重力加速度，9.81m/s2;
ρ——液体密度，g/cm3； H——液柱高度，m。
压力梯度 压力梯度指的是每增加单位垂直深度压力的变 化量，即每米井深压力的变化值或每10m垂深压 力的变化值。其计算公式为：
二级井控的两个重要考虑

1、使作用在地层上的井底压力高于地层压力， 防止新的地层流体继续侵入井内。 2、在超平衡地层压力时不能使井口压力过高， 防止压漏地层或憋坏设备。
任何基于上述考虑的压井技术都可以称为井底 常压法。

井底常压原理


常规压井技术的基本指导思想是在整个压 井施工的过程中使井底压力与地层压力之 间差值保持恒定，既不使新的地层流体侵 入井内，又不使控制压力过高而危及地层 和设备。 常用的压井方法如司钻法、工程师法、循 环加重法等都属于井底常压法。它们之间 的区别就在于第一循环周所用的钻井液密 度不同。
天然气上升对井内压力的影响
开 井 条 件 下
关 井 条 件 下
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一级井控技术


减少空井时间，起钻后必须立即下钻。 提高人员素质，相关人员必须经过井控培训， 持证上岗。 落实人员24小时坐岗制度，保证及时发现溢流 并及时采取有效措施。
一级井控技术



钻开油气层前要储备足够的重泥浆和加重材料。 钻井全过程中要保证所有井控设备经常处于待 命状态 。 下套管应换与套管尺寸相应的半封闸板 ，必 要按规定及时灌满管内钻井液。 与开发单位联系好关闭邻近注水井及抽油井的 关闭事宜。
G=p/H=gρ
式中 G——压力梯度，kPa/m； p——压力，kPa或 MPa； H——深度，m或 km。 用这个压力梯度的定义，静液压力公式也可以 写成： 静液压力=9.81×钻井液密度×垂直深度
井控相关计算公式.doc
溢流：通常是指当地层压力大于井内压力时，地层 中的流体进入井内并推动井内钻井液外溢的现象。 这种现象也称井涌。失去控制的溢流则称为井喷。 溢流发生的原因 1、对地层压力掌握不准确 2、井内钻井液柱高度下降 （1）起下钻时灌入的钻井液量不够。 （2）井漏引起井内钻井液柱高度下降。 3、钻井液密度下降 4、起钻时产生抽吸压力 （1）核对灌入井内的钻井液量 （2）短起下钻法


二级井控技术

调整好接头位置防止关井时把闸板关在钻杆接 头上。
不允许将全封或剪切闸板的控制手柄锁住。


储能器应保持经常保持待命状态，确保随时能 用。 应随着井口压力的升高而及时调节关井压力 。
钻杆内没有接入安全阀或方钻杆前不能关闭环 空。

井控工作中“三早”

早发现：溢流被发现的越早越好、越便于关井 控制、越安全。