钻井井控技术讲稿(一)

式中：ρe——地层压力当量压井液密度，g/cm3。
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井筒压力有关计算


用地层压力系数来表示地层压力 当用地层压力当量压井液密度表示地层压力时， 人们在叙述时要说某地区正常地层压力为 1.07g ／cm3。为了叙述方便起见，人们往往把单位去掉， 而说某地层压力为1.07，这就是地层压力系数。 地层压力系数是指某地层深度的地层压力与该深 度处的淡水静液柱压力之比。地层压力系数无单 位，其数值等于平衡该地层压力所需压井液密度 的数值。
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井控技术概述
井喷失控 井喷发生后，无法用常规方法控制井口和 压井而出现井口敞喷的现象称之为井喷失 控。 井喷失火 井喷后失去控制的地层流体在地面遇到火 源着火的现象称为井喷失火。

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井控技术概述



井控的三个阶段 一级井控是指以合理的钻井液密度，满足 近平衡压力钻井的要求，防止发生溢流， 实现安全钻井的井控工艺。 二级井控是指及早发现溢流，迅速实现对 井口的控制，用压井工艺重建井内压力平 衡的井控工艺。 三级井控是指井喷失控后，重新恢复对井 的控制。
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井筒压力有关计算
地层压力的表示方法 用压力Pp的具体数值表示。如：地层深度

为1000m时地层压力为10.486MPa。

用地层压力梯度Gp表示。正常地层压力与
地层深度成正比，地层深度增加几倍，正常地层 压力随着增加几倍；同样，地层深度减小，地层 压力也随着减小。它们扩大、减小的规律是：地 层压力和地层深度的比值总是一定的。
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井筒压力有关计算

基岩应力（岩石的骨架应力） 基岩应力是指岩石颗粒与颗粒之间的压力。 地层压力、基岩应力及上覆岩层压力三者之间的关系
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井控技术概述

井控技术是实现近平衡压力钻井的必要条件
大量事实使人们认识到，只有实施
近平衡压力钻井和采用先进的井控 技术，才是发现和保护油气层的唯 一正确途径，才是提高钻井速度、 提高钻井效益、实现安全钻井的重 要途径。
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压 井 工 艺
二 级 井 控 的 技 术 措 施
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井控技术概述




长庆局井控工作的特点 地貌特点 陕甘宁盆地，地域辽阔，地貌复杂，北面是沙漠或 沼泽，南面是黄土高原，水源缺乏，一旦发生井喷， 所需大量水难以满足。 地下特点 气层埋深一般在 3200～3800m左右，个别井在4000m 以上；目的层有压力较高的上古生界砂岩孔隙层、 灰岩裂缝层和压力较低的下古生界灰岩裂缝、孔洞 发育层，两层在同一裸眼打开，钻井液密度控制范 围要求严格。

井筒压力有关计算
压力的单位 1Pa=1N/m2
1MPa=1000
1kPa=1000 Pa
kPa 1MPa=10.194kg/cm2 1psi=6.895kPa
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1kg/cm2 =98.067kPa
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井筒压力有关计算

静液压力 静液压力的定义

静液压力定义在静止液体中的任意点 液体所产生的压力，用符号表示。静 液压力是由液体自身重量产生的，静 液压力的大小取决于液体的密度和液 体的垂直高度，而与液体的断面形状 无关。
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井筒压力有关计算

静液压力计算
式中： Ph—— 静液压力， MPa；g——重力加速度， 9.8m/s2；ρ——液体密度， g/cm3；H——液体的 垂直高度m。 在陆上井中，H为井深，起始点自转盘转台平面算 起；液体密度为钻井液密度，用ρm表示，单位为 g/cm3. 钻井液密度数值与钻井液比重数值一样大。
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井筒压力有关计算

地层压力梯度是单位地层深度地层压力的变化量。 其计算公式为：
G= Pp /H
又因为：
Pp=Ph=0.0098ρH所以：
G=
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0.0098ρH
/
H
=
0.0098ρ
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层压力，MPa；H—地层深度，m。
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式中： G— 地层压力梯度， MPa/m； Pp— 地
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井控技术概述
井身结构简化 同一直径钻头要钻经多层不同压力地 层，裸眼段长，一旦发生井喷失控， 易导致既喷又漏、井壁跨塌、卡钻等 多种复杂事故的发生，且表层较浅， 关井允许套压低，给井底常压法压井 带来困难。

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井控技术概述
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井筒压力有关计算
上覆岩层压力
上覆岩层压力定义
任意深度岩层上覆岩层的 压力是指上覆岩层的岩石骨架 及孔隙中流体的总重量所产生 的压力，用Po表示，单位MPa。
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井筒压力有关计算

上覆岩层压力计算公式
Po=0.0098H[(1-φ)ρr+φρ] 式中： Pp—— 上覆岩石压力， MPa；H—— 所求地 层的垂直度，m；φ——岩石的孔隙度%；ρr—— 岩石的密度，g/cm3；ρ——岩石孔隙中流体的密 度，g/cm3。 从上式中可知，如果地层埋藏的深度越深（ H 越 大），岩石的密度ρr越大，孔隙度φ越小，则上 覆岩层压力越大。




井队分散，远离指挥基地 一旦发生井喷，物资供应及井控干部很难及时到 达现场。要求井队独立作战能力强。 产层的产能和压力特点：属低压、低渗、中低产、 低孔隙度气田，易造成钻井人员大意。 同一层位处于相近的压力系统 地层压力当量密度受到上覆岩层厚度的影响，气 田南北地层压力系数差异较大。北部易出浅层水， 南部易发生漏失，给钻井液密度控制和压井作业 都带来一定困难。
Ph=ρgH=0.0098ρH


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井筒压力有关计算

静液压力梯度 静液压力梯度定义
静液压力梯度定义为单位垂直高度静液压力的 变化. 静液压力梯度表达式
Gh=Ph/H=0.0098ρ
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式中： Gh—— 静液压梯度， MPa/m 其他符号同前。
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井控技术概述

井控在钻井中的重要性 过去曾存在的两种错误认识和做法 一是用超重钻井液把油气层压死来防止井喷。由于过去 井控设备简陋，不能有效地关井。特别是高压油气井、 为了防止井喷，使用超重钻井液钻井。只要不井喷， 就片面地认为井控工作做好了，至于是否污染油气层、 枪毙油气层，则考虑甚少。 二是用井喷的方法发现油气层。使用低于油气层压力的 低密度钻井液钻井，试图用井喷发现油气藏。虽然其 主观愿望很好，但其结果却相反。井喷后，不仅不能 进行正常的钻井作业，而且井喷后的压井作业，不可 避免的对油气层造成严重损害。
井筒压力有关计算
对于某地区来说，由于地层水密 度 ρ是一定的，所以某地区的正常 地层压力梯度是一个固定不变的值。 正常地层压力梯度能够较直观地表 示某地区的正常地层压力。在异常 压力地层，同样可以用异常地层压 力梯度来表示异常压力地层。
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井筒压力有关计算

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井控技术概述



井控的概念 井控 井控是油气井压力控制的简称。 油气侵 油气侵是指在井底压力大于地层压力的情况下，岩屑 中的油、气或地层气经扩散作用侵入钻井液的现象。 溢流 地层压力大于井底压力时，地层中的流体在压差的作 用下向井内流动，使井内的液体增加，停泵后井口钻 井液自动外溢的现象，这种现象称为溢流或井涌。
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井控技术概述

井控工作中“三早”的内容：早发现、早关 井和早处理。 早发现：溢流被发现得越早越便于关井控制， 越安全。国内现场一般将溢流量控制在 12m3 之前发现。这是安全、顺利关井的前提。 早关并：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，就应节流循环排出溢流和进行压井作 业。
井筒压力有关计算
钻井液液柱压力梯度
式中： Gm——钻井液液柱压梯度，
Gm=Pm/H =0.0098ρm
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MPa/m；其他符号同前
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井筒压力有关计算
地层压力 地层压力定义

地层压力是指作用在地层
孔隙流体上的压力，用 Pp 表示。
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பைடு நூலகம்
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长庆气田主要层位压力系数 苏格里气田
盒8 盒9 山1 盒4 山2 盒8/山 山2 盒8 马家沟 石盒子： 石盒子
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榆林气田
乌审旗气田
靖边气田
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神木地区气田
0.851～0.889 0.782～0.912 0.692～0.935 0.792 1.001～1.028 1：0.840 0.752～0.957 0.798 0.821～0.970 0.799～0.993 0.830～1.015
钻井井控技术
概述
一级井控
二级井控
长 庆 井 控 特 点
井 喷 危 害
井 控 概 念
井 控 的 重 要 性
井 眼 内 各 种 压 力 的 计 算
钻 井 液 密 度 的 确 定
溢 流 发 生 的 原 因
一 级 井 控 的 技 术 措 施
溢 流 的 及 时 发 现 与 关 井
天 然 气 溢 流 的 特 点
用地层压力当量钻井液密度ρe表示地层压力 地层压力梯度消除了地层深度的影响，如果同时消除 地层深度和重力加速度的影响，那么，地层压力便可 直接用地层压力当量压井液密度来表示，地层压力当 量压井液密度就是平衡地层压力所需的压井液密度：
ρe= Pp /(gH) 又因为 Pp=0.0098ρH ρe= 0.0098ρH /(0.0098H )=ρ
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井控技术概述



井喷失控的危害性可概括为以下八个方面： 打乱全局的正常工作程序，影响全局生产； 使钻井事故复杂化； 极易引起火灾； 影响周围群众的生命安全； 污染周围环境，影响农田=水利和鱼牧业等； 伤害油气层，破坏地下油气资源； 涉及面广，造成不良的社会影响； 严重时造成机毁人亡和油气井报案，经济损失巨大。
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井控技术概述

井喷的危害 在钻井作业中，一旦发生井喷，就会使井 下情况更加复杂化，不仅无法正常钻井， 而且油气井也有可能造成火灾等重大事故。 被迫进行的压井作业，对油气层将造成不 同程度的损害。井喷失控后，将使油气资 源受到严重破坏，油气井报废，自然环境 受到污染。所以，井喷失控是钻井工程中 性质严重、损失巨大的灾难性事故。
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井控技术概述



井喷 溢流喷出地面的现象称为井喷。井喷分为地面 井喷和地下井喷两种。 地下井喷 地层流体侵入井内后从井下流入到其它地层的 现象。地下井喷是无法控制的，地下井喷后的 流体可沿地层缝隙向上推进，经井场周围的松 软地表向外喷出，遇到火源后使井场会变成一 片火海。
井筒压力有关计算

正常地层压力等于从地表到地下该地层处的静 液压力。即
Pp=Ph=0.0098ρH
地层压力梯度
Gp=Gh=0.0098ρ
Pp—— 地层压力， MPa；Gp—— 地层压力梯度， MPa/m；ρ—— 地 层 水 密 度 ， （ 一 般 为 1 ～ 1.07g/cm3）；H——地层垂直深度m。
井控技术
概述 井筒压力有关计算 一级井控方法
二级井控方法
防喷演习
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井筒压力有关计算

地层压力及地层破裂压力 地层压力 压力概念 压力定义 压力也称压强，其定义是单位面积上所受的力。 压力表达式
P=F/A
式中： P —— 压力， N/m2； A—— 面积， m2；F— N。 19 作用在面积上的力， 2015年7月11日 长庆培训中心