井控技术与管理(定向井班)

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井喷的危害
5、造成巨大的经济损失。
BP公司在墨西哥湾的井喷事故，使得英国石油公司可能因此 事件损失高达600多亿美元。事故导致佛州19.5万人失去工作， 该州经济损失109亿美元。
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井控技术
一、井喷的危害
二、溢流的原因
三、溢流的监测
四、溢流的控制
五、水平井井控
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溢流的原因
（一）压力的基本概念
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井喷的危害
3、危及人身安全，造成人员伤亡；
钻井平台发生爆炸着火事故后，造成11人死亡，17人受伤。
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井喷的危害
4、严重污染环境；
漏油造成墨西哥湾大面积海域严重 污染，数万只海鸟，数千只海龟等动 物死亡，将有10种动物面临生存威胁， 3种珍稀动物面临灭顶之灾。
受污染水域的生态环境需要至少5 年时间才能恢复。
（1）井底压力小于地层压力；
（2）地层具有必要的渗透性（连通性），允 许流体的流动。
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溢流的原因
（三）引起溢流的原因
地层渗透性是人为不能控制的，因此发生溢 流最本质的原因就是井底压力小于地层压力导致 的。 所以要维持一口井处于一次井控状态，必须 要保证适当的井底压力。任何一个或多个引起井 底压力降低的因素，都有可能最终导致溢流或井 涌的发生。
及时发现溢流，并采取正确的操作迅速控制 井口，是防止发生井喷的关键。
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溢流的监测
（二）各工况下发生溢流的征兆
在钻井的不同作业中，溢流显示是不同的、 现分别介绍如下： 1、下钻时溢流的征兆
2、钻进时溢流的征兆 3、起钻时溢流的征兆 4、空井时溢流的征兆
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溢流的监测
Vd
1、下钻时溢流的征兆
（1）返出的钻井液体积大于下入钻 具的体积
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溢流的原因
2）异常高压 地层压力梯 度大于正常压力梯度时，称为 异常高压。
3）异常低压 地层压力梯 度小于正常压力梯度时称为异 常低压。这种情况多发生于衰 竭产层和大孔隙的老地层。
异常低压
异常高压
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溢流的原因
（二）产生溢流的条件
在正常钻进或起下钻作业中，地层流体向 井眼内流动必须具备下面两个条件：
Mud tank
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溢流的监测
（3）停泵后出口管钻井液 的外溢
在钻进过程中，因接单根、 检修设备等工作而停止循环后， 如果出口管仍然不停地外溢钻 井液，则说明地层流体正在侵 入井内，应立即关井。
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溢流的监测
在开泵钻进时，如果怀疑可能有溢流现象， 可以停钻、停泵，并检查出口管是否有向外溢流 钻井液现象，停泵会导致井底压力降低，溢流更 容易发生。如果停泵5～15min后没有溢流现象， 则表明没有发生井侵；如果有溢流现象，就应立 即关井。
因此，在每起出3柱钻杆或1柱钻铤 时必须向井内灌满钻井液。
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溢流的原因
（2）过大的抽汲压力；
抽汲会降低井底压力，同 时也会将地层流体吸入井内， 假如地层流体被吸入井内，井 内的静液压力也会减小。如果 静液压力减小到一定程度，就 会溢流。
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溢流的原因
（3）钻井液密度低；
P＜P
P≥P
P＞P
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溢流的原因
所以做好溢流的监测是做好井控工作，防 止发生井喷事故的关键。
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井控技术
一、井喷的危害
二、溢流的原因
三、溢流的监测
四、溢流的控制
五、水平井井控
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溢流的监测
（一）溢流的百度文库要显示
在钻井各种工况中，当发生气侵或者油水侵 后，侵入井内的油气水便推动井内钻井液从井口 向外溢出，我们可以在地面以上发现从井内溢出 的钻井液液流的各种显示即溢流显示。
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井喷的危害
根据控制方法之不同，井控作业分为三次， 即一次井控、二次井控和三次井控。 一次井控：我们在进行钻井施工时，首先 要配制合适密度的钻井液，确保井内钻井液 液柱压力能够平衡甚至略大于地层压力，保 证井口敞开时安全施工。
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井喷的危害
二次井控：由于某些原因使井底压力小于地层压力 时，发生了溢流，可以利用地面设备和适当的井控技术 来控制溢流，并恢复井内压力的平衡，达到初级井控的 状态。 三次井控：二次井控失败，失去了对地层流体的控 制，发生了井喷。这时使用适当的技术与设备重新恢复 对井的控制，达到一次井控状态。这就是井喷抢险。
静液柱压力的大小与液体的密度和垂直 高度有关，与井径的大小无关。
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溢流的原因
施工过程中，钻井液的液柱压力尽可能平衡地层压
力。
钻井液密度并不是越高越好。钻井液密度太高会减 缓钻速；钻井液密度过高会使地层出现裂缝，造成井漏；
无论何时井内钻井液密度的降低和钻井液液 柱高度的降低，都会使整个井内的静液压力降低。
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井喷的危害
（二）井喷失控的危害
井喷失控及其着火是钻井工程中后果最为严重、损 失最为巨大、影响最为深远的灾难性事故。井喷失控的 危害主要有：
1、油气资源受到损失和破坏； 2、钻井设备被损坏或烧毁； 3、危及人身安全，造成人员伤亡； 4、严重污染环境； 5、造成巨大的经济损失。
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井喷的危害
1、油气资源受到损失和破坏；
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溢流的原因
在不同作业情况下，井底压力是不一样的。 一般情况下，在起钻时，由于环空压耗的消失及 抽汲压力的影响，井底压力最小。 为确保起钻时的井控安全，所用钻井液密度 应以地层压力为基准，再增加一个安全附加值， 来抵消抽汲压力对井底压力的影响。
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溢流的原因
不同工况时的井底压力
1）静止状态:井底压力PP = 静液压力P
全国技术能手 北京奥运会火炬手
井控技术
一、井喷的危害
二、溢流的原因
三、溢流的监测
四、溢流的控制
五、水平井井控
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井喷的危害 （一）井控技术的简介
井控，即油、气井压力控制，是指采取 一定的方法控制住地层孔隙压力，基本上保 持井内压力平衡，保证钻井顺利进行的技术。
一定的方法指： （1）合理的钻井液密度； （2）符合要求的井口防喷器。
BP公司在墨西哥湾的井喷爆炸着火事故发生后，每天有3.56万桶（5600-9500立方米）的原油源源不断的流入大海。事发 的85天中，共造成超过400万桶（636000立方米）原油的泄漏。
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井喷的危害
2、钻井设备被损坏或烧毁；
“深水地平线（Deepwater Horizon）”钻井平台发生井喷爆炸着火，钻井平台 在燃烧36小时后，沉入墨西哥湾1544米的海底，该平台造价6亿多美元。
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溢流的原因
安全附加值：
要基本上保持井内压力平衡需要达到以下等示：
P井底-P地层=ΔP
ΔP即是安全附加值： 对于油井取1.5～3.5MPa (密度0.05~0.10g/cm3) ； 对于气井取3.0～5.0MPa (密度0.07~0.15g/cm3) 。
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溢流的原因
2、地层压力
地层压力指地层岩石内的流体压力。
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溢流的控制
（一）关井的方法
关井的方法有两种：一种是在关闭防喷器 时节流阀是打开状态，然后在防喷器关闭后再关 闭节流阀。此种关井方法叫“软关井”。而另一 种是在完全关闭节流阀前提下关闭防喷器。此种 关井方法叫“硬关井”。
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溢流的监测
（4）钻井液的变化
a、井内返出的钻井液中有油迹、气泡。
b、钻井液密度下降。 c、钻井液粘度的变化。 油侵会使粘度下降，气侵会使粘度上升，大量 的盐水侵使钻井液粘度大大增加，会使钻井液变稠，
流动困难。
当发现有上述显示后，应停泵检查溢流情况。
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溢流的监测
（5）发生井漏
井漏时，井口钻井液液面
一般情况下试起10～15柱钻具或新
钻开油气层顶部以上300m，再下入井底 循环观察1-2个循环周，测定油气侵及 油气上窜速度。
OIL & GAS
?
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井控技术
一、井喷的危害
二、溢流的原因
三、溢流的监测
四、溢流的控制
五、水平井井控
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溢流的控制
预防井喷的第一步是尽早关井。关井可 以防止更多的地层流体（气体）进入井内。 地层流体进入井眼的时间越长，关井压力越 高，情况会越危险。完全关井后，不会再有 更多的流体进入井内。有控制地进行循环， 可以除去进入井内的流体。通过提高钻井液 密度提高静液压力后，可以重新开始正常的 操作。
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溢流的监测
钻进时由井架工和钻井液工坐岗，起下钻和 其它作业时由场地工和钻井液工坐岗。坐岗从进 入油气层前100米起至固完井止。探井及可能有 浅气层的井，应全井段都要坐岗。
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溢流的监测
（1）钻进时溢流的检测方法
应每15分钟记录一次钻井液密度、粘度与钻井液 增减量，观察钻井液槽面显示。两小时测量并记录一 次钻井液全套性能。发现溢流，及时报警。
（2）钻井液池液面升高； （3）井口液面下降。
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溢流的监测
（三）溢流的及早发现
1、通过设备设施及早发现
（1）液位计
（2）返出钻井液流量检测法
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溢流的监测
（3）起下钻时使用专用的灌浆计量罐
（4）录井气测仪器
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溢流的监测
2、通过岗位人员及早发现
为落实此项工作，应该是专人、专岗来坐岗， 无论是钻进、起下钻还是空井筒，均由此人负责 这项工作，这样责任才能落实到人，而且坐岗人 员应经过坐岗培训，知道座岗的目的、任务和完 成任务应做的工作。
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溢流的原因
引起溢流最常见的原因是：
（1）起钻时井内未灌满钻井液；
（2）过大的抽汲压力；
（3）钻井液密度低；
（4）井眼漏失；
（5）地层压力异常。
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溢流的原因
（1）起钻时井内未灌满钻井液；
起出钻柱会使钻井液液面降低。液 面的下降会引起井内静液压力的减少。 如果静液压力降至一定程度，溢流就 可能发生。
V d ＜ Vm
Vm
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溢流的监测
1、下钻时溢流的征兆
（2）下放停止接立柱时井眼仍外溢 钻井液
下钻中途，进行停止观察，是发现溢流 最直观、最有效地方法。
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溢流的监测
2、钻进时溢流的征兆
（1）出口管钻井液流速的变化
（2）泥浆罐内钻井液液面升高
在钻井过程中，由于地层流体侵入井内，变成了 钻井液循环系统的一部分，当整个循环系统的容积不 变时，钻井液池内的钻井液体积就会增加，使钻井液 池液面升高。
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溢流的监测
Vd
（2）起钻时溢流的检测方法
测量并记录灌入钻井液量与起
出的钻具体积是否相符，发现溢流， 及时报警。
Vd
Vm
Vm
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溢流的监测
Vd
（3）下钻时溢流的检测方法
测量并记录钻井液返出量是否与
下入钻具的排代体积相符，发现溢流， 及时报警。
Vd
Vm
Vm
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溢流的监测
10～15柱
（4）短程起下钻检测溢流的方法
（4）井眼漏失；
钻井液密度过高 下钻的压力激动 钻井液粘度过高环空压耗过大 地层异常低压或有天然裂缝溶洞
井漏
溢流
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溢流的原因
（5）地层压力异常。
钻到没有预测到的异常高压 地层时，会因井底压力不能平 衡地层压力，地层流体溢入井 内，发生溢流甚至井喷。
P＜P
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溢流的原因
钻井液密度偏低，是造成溢流的最常见原 因。但最终导致井喷的事故，多发生在起钻时， 在起钻时发生溢流和井喷，特别是在钻具都起 出井眼后发生的井喷是很难控制的。
按地层压力压力梯度大小的不同可将地层压 力分类为： 异常低压地层 正常压力地层 异常高压地层
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溢流的原因
1）正常地层 等于 从地表到地下某处连续 地层水的静液柱压力。 水和盐水是常见的地层 流体，通常把压力梯度 在9.8～10.5kPa/m之 间的地层，称为正常压 力地层。
1*9.8=9.8 1.07*9.8=10.5
2）循环时:井底压力PP =静液压力P+环空压耗P环
正常情况下，环空压耗不会超过1.4MPa；
3）起钻时:井底压力PP =静液压力P -抽吸压力P抽
一般抽汲压力相当于降低了钻井液密度0.03～0.13g/cm3 ；
4）下钻时:井底压力PP =静液压力P+激动压力P激 5）关井时:井底压力PP =静液压力P+地面回压Pd
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溢流的原因
1、井底压力
井底压力就是指地面和井内各种压力作用在井底 压力总合。
在钻井施工的各种作业中，始终有压力作用于井 底和井壁上，压力主要来自于钻井液的静液压力。 另外在循环钻井液时还会存在环空压耗；在起钻 （或大幅度猛提钻具）过程中会出现抽汲压力；在下 钻（或大幅度猛放钻具）过程中会出现激动压力等。
井控技术与管理
WELL CONTROL
渤海钻探职工教育培训中心 2014年
张 勇
石油钻井工高级技师 中石油技能专家 全国石油石化行业职业技能竞赛钻井工第二名 中石油井控教师业务技能大赛第一名 天津市五四青年奖章 天津市十大杰出青年岗位能手 天津市工业系统优秀技能标兵 中石油十大杰出青年
全国青年岗位能手
就会下降，使井底压力降低，
当井底压力低于地层压力时，
就会发生溢流。
P＞ P
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溢流的监测
Vd
3、起钻时溢流的征兆
（1）灌入井内的钻井液体积小于起 出钻柱的体积；
Vd ＞ Vm
Vm
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溢流的监测
3、起钻时溢流的征兆
（2）停止起钻时，出口管外 溢钻井液；
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溢流的监测
4、空井时的溢流征兆
（1）出口管外溢钻井液；