1、第五章第五章 油氣井壓力控制油氣井壓力控制井控井控本章主要內(nèi)容：本章主要內(nèi)容：發(fā)生井噴失控的原因發(fā)生井噴失控的原因 井眼與地層壓力系統(tǒng)井眼與地層壓力系統(tǒng) 井涌的原因、征兆與檢測(cè)方法井涌的原因、征兆與檢測(cè)方法 關(guān)井方式與關(guān)井程序關(guān)井方式與關(guān)井程序 侵入流體性質(zhì)的判別侵入流體性質(zhì)的判別 壓井壓井恢復(fù)井內(nèi)壓力平衡的方法恢復(fù)井內(nèi)壓力平衡的方法欠平衡壓力鉆井欠平衡壓力鉆井 19571957年年2 2月月2 2日，蘇聯(lián)專家?guī)椭袊?guó)，所鉆日，蘇聯(lián)專家?guī)椭袊?guó)，所鉆探的重慶巴探的重慶巴9 9井，在鉆井過(guò)程中因井漏起鉆，未井，在鉆井過(guò)程中因井漏起鉆，未灌泥漿，發(fā)生強(qiáng)烈井噴。井內(nèi)灌泥漿，發(fā)生強(qiáng)烈井噴。井內(nèi)216m

2、216m鉆具全部沖出，鉆具全部沖出，與井架撞擊著火，焰高與井架撞擊著火，焰高120120余米。在蘇聯(lián)專家?guī)陀嗝住Ｔ谔K聯(lián)專家?guī)椭虏捎昧丝罩斜缁鸱ǎ群蠊策M(jìn)行助下采用了空中爆炸滅火法，先后共進(jìn)行3 3次爆次爆炸才將大火撲滅。該井是我國(guó)解放后第一口天然炸才將大火撲滅。該井是我國(guó)解放后第一口天然氣井在鉆井過(guò)程中發(fā)生的井噴失控著火井。應(yīng)該氣井在鉆井過(guò)程中發(fā)生的井噴失控著火井。應(yīng)該說(shuō)，從此在我國(guó)石油天然氣勘探行業(yè)引起了對(duì)天說(shuō)，從此在我國(guó)石油天然氣勘探行業(yè)引起了對(duì)天然氣井鉆井井噴、井噴失控和著火事故的重視然氣井鉆井井噴、井噴失控和著火事故的重視 北海北海Piper Alpha平臺(tái)爆炸平臺(tái)爆炸 1988

3、年年7月月6日，北海日，北海Piper Alpha平臺(tái)爆炸震驚了世界海洋平臺(tái)爆炸震驚了世界海洋石油界，這是世界海洋石油工業(yè)最悲慘的一次事故，造成石油界，這是世界海洋石油工業(yè)最悲慘的一次事故，造成167人死亡。人死亡。陸上嚴(yán)重井噴情況陸上嚴(yán)重井噴情況近近1010年（年（1994-20041994-2004）我國(guó)陸上共發(fā)生）我國(guó)陸上共發(fā)生1515口井鉆井嚴(yán)重井口井鉆井嚴(yán)重井噴失控（著火）事故噴失控（著火）事故; ;井噴失控后著火的有井噴失控后著火的有7 7口井，占口井，占47%47%，除大宛齊，除大宛齊105105和和T705T705井以油為主外，其余均是氣井或以氣為主的井，占井以油為主外，其余均

4、是氣井或以氣為主的井，占86%86%；有有6 6口井在起下鉆中發(fā)現(xiàn)溢流，占口井在起下鉆中發(fā)現(xiàn)溢流，占40%40%；有有7 7口井在排除溢流壓井過(guò)程中失控（著火），占口井在排除溢流壓井過(guò)程中失控（著火），占47%;47%;有有2 2口高含口高含H H2 2S S井，占井，占13%13%；鉆井嚴(yán)重井噴失控井基本集中在西部油田鉆井嚴(yán)重井噴失控井基本集中在西部油田; ;海上空間小人集中，井控技術(shù)難度高，如發(fā)生火災(zāi)海上空間小人集中，井控技術(shù)難度高，如發(fā)生火災(zāi)爆炸事故，將發(fā)生重大群體傷害和溢有污染事故。爆炸事故，將發(fā)生重大群體傷害和溢有污染事故。發(fā)生井噴失控的原因發(fā)生井噴失控的原因 起鉆抽吸，起鉆過(guò)程中不

5、及時(shí)灌泥漿；起鉆抽吸，起鉆過(guò)程中不及時(shí)灌泥漿； 起完鉆后空井時(shí)間過(guò)長(zhǎng)；起完鉆后空井時(shí)間過(guò)長(zhǎng)； 未及時(shí)發(fā)現(xiàn)溢流，或發(fā)現(xiàn)溢流后處理措施不當(dāng)；未及時(shí)發(fā)現(xiàn)溢流，或發(fā)現(xiàn)溢流后處理措施不當(dāng)； 井口未安裝防噴器，或承壓能力太低；井口未安裝防噴器，或承壓能力太低； 防噴器及管匯安裝不符合要求；防噴器及管匯安裝不符合要求； 井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理；井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理； 對(duì)淺氣層缺乏足夠的認(rèn)識(shí)；對(duì)淺氣層缺乏足夠的認(rèn)識(shí)； 地層壓力預(yù)測(cè)不準(zhǔn)，泥漿密度偏低；地層壓力預(yù)測(cè)不準(zhǔn)，泥漿密度偏低； 在發(fā)生井漏后，沒(méi)有預(yù)防可能發(fā)生的井噴；在發(fā)生井漏后，沒(méi)有預(yù)防可能發(fā)生的井噴； 思想麻癖，違章操作。思想麻癖，違章操作。井噴后果井噴后果

6、n1、危害最大，造成人員傷亡和油氣井報(bào)廢；、危害最大，造成人員傷亡和油氣井報(bào)廢；n2、帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失；、帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失；n3、傷害油氣層，破壞地下油氣資源；、傷害油氣層，破壞地下油氣資源；n4、造成巨大環(huán)境污染，特別是海洋污染；、造成巨大環(huán)境污染，特別是海洋污染；n5、在國(guó)際國(guó)內(nèi)影響很大；、在國(guó)際國(guó)內(nèi)影響很大；n6、據(jù)統(tǒng)計(jì)，井噴失控后又著火的井占、據(jù)統(tǒng)計(jì)，井噴失控后又著火的井占30%。一、油氣井壓力控制的基本概念一、油氣井壓力控制的基本概念一、井眼內(nèi)的各種壓力一、井眼內(nèi)的各種壓力1.1.地層孔隙壓力地層孔隙壓力 DPpp 31081. 9 Dpff009810=.2.2.地層破裂壓力地

7、層破裂壓力3.3.鉆井液靜液柱壓力鉆井液靜液柱壓力Dpdh 31081.9 4.4.環(huán)空循環(huán)壓降環(huán)空循環(huán)壓降cppvmaKKQp8 .12 .08 .057503.05.5.井內(nèi)波動(dòng)壓力井內(nèi)波動(dòng)壓力抽吸壓力：抽吸壓力： 33/08.0036.01081.9cmgsDsPbbbs ，33/1.0024.01081.9cmgsDsPgggs ，激動(dòng)壓力：激動(dòng)壓力：6 6、鉆井液含巖屑增加的壓力值：、鉆井液含巖屑增加的壓力值： p pr r 井底有效壓力：井底有效壓力：正常鉆進(jìn)時(shí)：正常鉆進(jìn)時(shí)： p phehe= = p ph h+ + p pa a + + p pr r起鉆時(shí)：起鉆時(shí)： p pheh

8、e= = p ph h + + p pr r- - p psb sb 下鉆時(shí)：下鉆時(shí)： p phehe= = p ph h + + p pr r+ +p psg sg 最大井底壓力：最大井底壓力： p phehemax max = = p ph h + + p pr r+ + p pa a+ +p psg sg 最小井底壓力：最小井底壓力： p pheheminmin= = p ph h + pr- - p psbsb 安全鉆井的壓力平衡條件：安全鉆井的壓力平衡條件： p pp p p phe he p pf f p phehe p pp p ， 地層流體侵入井眼；地層流體侵入井眼； p ph

9、ehe= p= pp p ， 平衡壓力平衡壓力鉆井；鉆井；p phehe p pf f ， 壓裂地層，發(fā)生井漏；壓裂地層，發(fā)生井漏； p phehe p pb b p pf f ，過(guò)平衡壓力過(guò)平衡壓力鉆井；鉆井；p phehe p pp p ， 地層流體有控制地進(jìn)入井眼，地層流體有控制地進(jìn)入井眼，欠平衡壓力欠平衡壓力鉆井。鉆井。一、油氣井壓力控制的基本概念一、油氣井壓力控制的基本概念二、井控技術(shù)的基本內(nèi)容二、井控技術(shù)的基本內(nèi)容二、井控技術(shù)的基本內(nèi)容二、井控技術(shù)的基本內(nèi)容三、平衡壓力鉆井三、平衡壓力鉆井(1)(1)、地層井眼系統(tǒng)的壓力平衡關(guān)系、地層井眼系統(tǒng)的壓力平衡關(guān)系(2)、優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 提高

10、鉆速、保護(hù)油氣層、實(shí)現(xiàn)安全鉆進(jìn)。提高鉆速、保護(hù)油氣層、實(shí)現(xiàn)安全鉆進(jìn)。(3)(3)、技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵 地層壓力的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)地層壓力的準(zhǔn)確預(yù)測(cè) 合理鉆井液密度的確定合理鉆井液密度的確定 33pm/15. 007. 00 . 55 . 3/10. 005. 05 . 35 . 1acmgMPaPcmgMPaPMPPPPPpm，氣井：，油井：應(yīng)力，考慮平衡安全的附加或 1. 1. 平衡壓力鉆井平衡壓力鉆井 第二節(jié)第二節(jié) 溢流的發(fā)現(xiàn)溢流的發(fā)現(xiàn)及時(shí)發(fā)現(xiàn)溢及時(shí)發(fā)現(xiàn)溢流并迅速控制井口是關(guān)鍵！流并迅速控制井口是關(guān)鍵！一、地層流體侵入井內(nèi)的原因一、地層流體侵入井內(nèi)的原因 1 1、鉆井液密度低、鉆井液密度低1)1)、

11、地層壓力掌握不準(zhǔn)，使設(shè)計(jì)的鉆井液密度偏低；、地層壓力掌握不準(zhǔn)，使設(shè)計(jì)的鉆井液密度偏低；2)2)、地層流體（油、氣、水）侵入，使鉆井液密度降低；、地層流體（油、氣、水）侵入，使鉆井液密度降低；2 2、 環(huán)空鉆井液液柱降低環(huán)空鉆井液液柱降低起鉆時(shí)補(bǔ)灌鉆井液不足，或井漏使井內(nèi)液面降低；起鉆時(shí)補(bǔ)灌鉆井液不足，或井漏使井內(nèi)液面降低；3 3、起鉆抽汲、起鉆抽汲在鉆井液循環(huán)或靜止情況下，井底壓力大于地層壓力，在鉆井液循環(huán)或靜止情況下，井底壓力大于地層壓力，而提鉆產(chǎn)生抽汲后則井底壓力小于地層壓力而提鉆產(chǎn)生抽汲后則井底壓力小于地層壓力4 4、停止循環(huán)、停止循環(huán)循環(huán)情況下井底壓力大于或等于地層壓力，停止循環(huán)后，循

12、環(huán)情況下井底壓力大于或等于地層壓力，停止循環(huán)后，則井底壓力小于地層壓力。則井底壓力小于地層壓力。 近近70%的井涌或井噴發(fā)生在起鉆（或起完鉆）過(guò)的井涌或井噴發(fā)生在起鉆（或起完鉆）過(guò)程中程中。二、氣侵的特點(diǎn)二、氣侵的特點(diǎn)1 1、氣侵的途徑與方式、氣侵的途徑與方式巖石孔隙中的氣體隨鉆碎的巖屑進(jìn)入井內(nèi)鉆井液；巖石孔隙中的氣體隨鉆碎的巖屑進(jìn)入井內(nèi)鉆井液； 氣層中的氣體由于濃度差通過(guò)泥餅向井內(nèi)擴(kuò)散；氣層中的氣體由于濃度差通過(guò)泥餅向井內(nèi)擴(kuò)散； 當(dāng)井底壓力小于地層壓力時(shí)，氣層中的氣體大量流入或滲當(dāng)井底壓力小于地層壓力時(shí)，氣層中的氣體大量流入或滲入井內(nèi)。入井內(nèi)。 二、氣侵的特點(diǎn)二、氣侵的特點(diǎn)2 2、氣侵的特點(diǎn)

13、及危害、氣侵的特點(diǎn)及危害（1 1）侵入井內(nèi)的氣體由井底向井口運(yùn)移時(shí)，體積逐漸膨脹，越）侵入井內(nèi)的氣體由井底向井口運(yùn)移時(shí)，體積逐漸膨脹，越接近地面，膨脹越快。因此，在地面看起來(lái)氣侵很嚴(yán)重的鉆接近地面，膨脹越快。因此，在地面看起來(lái)氣侵很嚴(yán)重的鉆井液，在井底只有少量氣體侵入。井液，在井底只有少量氣體侵入。（2 2）氣體侵入鉆井液后呈分散狀態(tài)，井底泥漿液柱壓力的降低）氣體侵入鉆井液后呈分散狀態(tài)，井底泥漿液柱壓力的降低是非常有限的。只要及時(shí)有效地除氣，就可有效避免井噴。是非常有限的。只要及時(shí)有效地除氣，就可有效避免井噴。（3 3）當(dāng)井底氣體形成氣柱時(shí)，隨著氣柱的上升（滑脫上升或循）當(dāng)井底氣體形成氣柱時(shí)，

14、隨著氣柱的上升（滑脫上升或循環(huán)上升），在井口未關(guān)閉的情況下，環(huán)境壓力降低，體積膨環(huán)上升），在井口未關(guān)閉的情況下，環(huán)境壓力降低，體積膨脹變大，替代的鉆井液量越來(lái)越多，使井底壓力大大降低，脹變大，替代的鉆井液量越來(lái)越多，使井底壓力大大降低，更多的氣體將以更快的速度侵入井內(nèi)，最終導(dǎo)致井噴。更多的氣體將以更快的速度侵入井內(nèi)，最終導(dǎo)致井噴。 (4) (4) 氣侵關(guān)井后，氣體將滑脫上升，在井口積聚。但體積變化并氣侵關(guān)井后，氣體將滑脫上升，在井口積聚。但體積變化并不大。使氣體幾乎保持原來(lái)的井底壓力。這個(gè)壓力與泥漿柱不大。使氣體幾乎保持原來(lái)的井底壓力。這個(gè)壓力與泥漿柱壓力疊加作用于整個(gè)井筒，容易導(dǎo)致井漏和地下

15、井噴。壓力疊加作用于整個(gè)井筒，容易導(dǎo)致井漏和地下井噴。三、地層流體侵入的檢測(cè)三、地層流體侵入的檢測(cè)溢流的發(fā)現(xiàn)溢流的發(fā)現(xiàn)1 1、地層流體侵入的征兆、地層流體侵入的征兆（1 1）鉆速（鉆時(shí)）加快、蹩跳鉆、鉆進(jìn)放空；）鉆速（鉆時(shí)）加快、蹩跳鉆、鉆進(jìn)放空； （2 2）泥漿池液面升高；）泥漿池液面升高； （3 3）鉆井液返出量增加；）鉆井液返出量增加；（4 4）鉆井液性能發(fā)生變化；）鉆井液性能發(fā)生變化； 溫度升高；溫度升高； 密度降低；密度降低； 泥漿電導(dǎo)率增大或減小泥漿電導(dǎo)率增大或減小； 粘度變化。粘度變化。1 1、地層流體侵入的征兆、地層流體侵入的征兆（5 5）循環(huán)壓力降低）循環(huán)壓力降低地層流體侵入

16、井眼后，使環(huán)空鉆井液密度降低，鉆柱內(nèi)鉆井液液地層流體侵入井眼后，使環(huán)空鉆井液密度降低，鉆柱內(nèi)鉆井液液柱壓力高于環(huán)空液柱壓力，在其壓差的作用下，使泵壓降低，泵柱壓力高于環(huán)空液柱壓力，在其壓差的作用下，使泵壓降低，泵速加快。速加快。（6 6）地面油氣顯示）地面油氣顯示油花增多，油味、天然氣味增濃等。油花增多，油味、天然氣味增濃等。（7 7）大鉤負(fù)荷增大）大鉤負(fù)荷增大地層流體侵入鉆井液后，鉆井液密度降低，浮力減小，懸重增大，地層流體侵入鉆井液后，鉆井液密度降低，浮力減小，懸重增大，泵壓減小。泵壓減小。 （8 8）起鉆時(shí)灌不進(jìn)泥漿或泥漿灌入量少于正常值）起鉆時(shí)灌不進(jìn)泥漿或泥漿灌入量少于正常值（9 9）

17、停止循環(huán)后，井口仍有泥漿外溢。）停止循環(huán)后，井口仍有泥漿外溢。 2 2、地層流體侵入井眼的檢測(cè)方法、地層流體侵入井眼的檢測(cè)方法（1 1）泥漿池液面檢測(cè)）泥漿池液面檢測(cè) 利用泥漿池液面?zhèn)鞲衅鳌＠媚酀{池液面?zhèn)鞲衅鳌＃? 2）鉆井液返出流量檢測(cè)）鉆井液返出流量檢測(cè) 利用泥漿出入口流量計(jì)。利用泥漿出入口流量計(jì)。 超聲波池體積傳感器超聲波池體積傳感器流量傳感器擋板型出口流量傳感器擋板型出口流量傳感器 超聲波測(cè)量計(jì)超聲波測(cè)量計(jì)（3 3）聲波檢測(cè)）聲波檢測(cè)根據(jù)聲波在液體、氣體和氣液兩相流中傳播速度的不同檢測(cè)氣根據(jù)聲波在液體、氣體和氣液兩相流中傳播速度的不同檢測(cè)氣侵的程度。侵的程度。聲波在水中的傳播速度為聲

18、波在水中的傳播速度為1500m/s1500m/s，在空氣中的傳播速度為，在空氣中的傳播速度為 340m/s340m/s，在氣液兩相流中的傳播速度可以低于每秒幾十米。，在氣液兩相流中的傳播速度可以低于每秒幾十米。第三節(jié)第三節(jié) 地層流體侵入控制地層流體侵入控制-關(guān)井與壓井關(guān)井與壓井1 1、阻止地層流體繼續(xù)侵入井眼、阻止地層流體繼續(xù)侵入井眼關(guān)井關(guān)井2 2、用具有合適密度的鉆井液將受污染的鉆井液循環(huán)出井、用具有合適密度的鉆井液將受污染的鉆井液循環(huán)出井眼，重新建立地層與井眼系統(tǒng)的壓力平衡眼，重新建立地層與井眼系統(tǒng)的壓力平衡壓井。壓井。控制溢流主要包括兩個(gè)步驟：控制溢流主要包括兩個(gè)步驟：關(guān)井：關(guān)井： 利用

19、井口防噴器將井口關(guān)閉，井口防噴器產(chǎn)生的回壓與環(huán)空泥利用井口防噴器將井口關(guān)閉，井口防噴器產(chǎn)生的回壓與環(huán)空泥漿液柱壓力之和平衡地層壓力，阻止地層流體的繼續(xù)侵入。漿液柱壓力之和平衡地層壓力，阻止地層流體的繼續(xù)侵入。井口防噴器組合井口防噴器組合第三節(jié)第三節(jié) 地層流體的侵入控制地層流體的侵入控制( (一一) )關(guān)井方式及選擇關(guān)井方式及選擇 1 1、硬關(guān)井、硬關(guān)井 （hard shut-in)hard shut-in)發(fā)生溢流后，在節(jié)流閥關(guān)閉的情況下關(guān)閉防噴器。發(fā)生溢流后，在節(jié)流閥關(guān)閉的情況下關(guān)閉防噴器。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：關(guān)井程序簡(jiǎn)單，時(shí)間短，地層流體侵入量少。關(guān)井程序簡(jiǎn)單，時(shí)間短，地層流體侵入量少。 二、關(guān)

20、井二、關(guān)井 t 適用于井涌速度不高、井口裝置承壓能力高的情況。適用于井涌速度不高、井口裝置承壓能力高的情況。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：產(chǎn)生產(chǎn)生“水擊水擊”，使井口裝置、套管和地層所承受的壓力急劇，使井口裝置、套管和地層所承受的壓力急劇增加，可能超過(guò)井口裝置的額定壓力、套管抗內(nèi)壓強(qiáng)度和地層破裂增加，可能超過(guò)井口裝置的額定壓力、套管抗內(nèi)壓強(qiáng)度和地層破裂壓力。易損壞井口裝置或壓漏薄弱地層。壓力。易損壞井口裝置或壓漏薄弱地層。 2 2、軟關(guān)井、軟關(guān)井soft soft shut-in) shut-in) 發(fā)生溢流后，先打開(kāi)節(jié)發(fā)生溢流后，先打開(kāi)節(jié)流閥，然后關(guān)閉防噴器流閥，然后關(guān)閉防噴器，再關(guān)閉節(jié)流閥。，再關(guān)閉節(jié)流閥。

21、 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：可避免可避免“水擊水擊”現(xiàn)象。現(xiàn)象。 ( (一一) )關(guān)井方式及選擇關(guān)井方式及選擇缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：關(guān)井程序較復(fù)關(guān)井程序較復(fù)雜，時(shí)間長(zhǎng)，地層流雜，時(shí)間長(zhǎng)，地層流體侵入量較大體侵入量較大。適用于井涌速度較高、適用于井涌速度較高、井口裝置承壓能力較井口裝置承壓能力較低、裸眼井段有薄弱低、裸眼井段有薄弱地層的情況。地層的情況。( (二二) )、關(guān)井方式的選擇：、關(guān)井方式的選擇：在溢流速度不高或者井口裝置承壓能力較高的情況下，可使用在溢流速度不高或者井口裝置承壓能力較高的情況下，可使用“硬關(guān)井硬關(guān)井”，否則，應(yīng)選擇，否則，應(yīng)選擇“軟關(guān)井軟關(guān)井”或或“半軟關(guān)井半軟關(guān)井”。 推薦采用推薦采用“半軟

22、關(guān)井半軟關(guān)井”。 3 3、半軟關(guān)井、半軟關(guān)井 發(fā)現(xiàn)井涌后，先適當(dāng)打開(kāi)節(jié)流閥，再關(guān)防噴器。或邊開(kāi)節(jié)流閥邊關(guān)發(fā)現(xiàn)井涌后，先適當(dāng)打開(kāi)節(jié)流閥，再關(guān)防噴器。或邊開(kāi)節(jié)流閥邊關(guān)防噴器。防噴器。 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 適用于井涌速度較高、井口裝置承壓能力較低、裸眼井段有薄弱地層適用于井涌速度較高、井口裝置承壓能力較低、裸眼井段有薄弱地層的情況。的情況。（三）關(guān)井步驟（以半軟關(guān)井為例）（三）關(guān)井步驟（以半軟關(guān)井為例）1 1、鉆進(jìn)時(shí)發(fā)生井涌、鉆進(jìn)時(shí)發(fā)生井涌 （1 1）立即停止鉆進(jìn)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，停轉(zhuǎn)盤、停泵；）立即停止鉆進(jìn)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，停轉(zhuǎn)盤、停泵； （2 2）上提方鉆桿到鉆桿接頭露出轉(zhuǎn)盤面；）上提方鉆桿到鉆桿接頭露出

23、轉(zhuǎn)盤面； （3 3）適當(dāng)打開(kāi)節(jié)流閥；）適當(dāng)打開(kāi)節(jié)流閥； （4 4）關(guān)防噴器）關(guān)防噴器 先關(guān)環(huán)型、再關(guān)閘板；先關(guān)環(huán)型、再關(guān)閘板； （5 5）關(guān)節(jié)流閥，試關(guān)井，注意套壓不能超過(guò)極限套壓；）關(guān)節(jié)流閥，試關(guān)井，注意套壓不能超過(guò)極限套壓； （6 6）及時(shí)向隊(duì)長(zhǎng)和鉆井技術(shù)人員報(bào)告；）及時(shí)向隊(duì)長(zhǎng)和鉆井技術(shù)人員報(bào)告； （7 7）認(rèn)真記錄關(guān)井立壓、關(guān)井套壓和泥漿池增量。）認(rèn)真記錄關(guān)井立壓、關(guān)井套壓和泥漿池增量。 2 2、起下鉆桿中發(fā)生井涌、起下鉆桿中發(fā)生井涌（1 1）發(fā)出報(bào)警信號(hào)并立即停止起下鉆作業(yè)；）發(fā)出報(bào)警信號(hào)并立即停止起下鉆作業(yè)；（2 2）搶接回壓閥（或投鉆具止回閥）；）搶接回壓閥（或投鉆具止回閥）； （

24、3 3）適當(dāng)打開(kāi)節(jié)流閥；）適當(dāng)打開(kāi)節(jié)流閥； （4 4）關(guān)防噴器）關(guān)防噴器 先關(guān)環(huán)型、再關(guān)閘板；先關(guān)環(huán)型、再關(guān)閘板； （5 5）關(guān)節(jié)流閥，試關(guān)井，注意套壓不能超過(guò)極限套壓；）關(guān)節(jié)流閥，試關(guān)井，注意套壓不能超過(guò)極限套壓； （6 6）及時(shí)向隊(duì)長(zhǎng)和技術(shù)人員報(bào)告；）及時(shí)向隊(duì)長(zhǎng)和技術(shù)人員報(bào)告； （7 7）認(rèn)真觀察、準(zhǔn)確記錄關(guān)井立壓、關(guān)井套壓和泥漿池增減量。）認(rèn)真觀察、準(zhǔn)確記錄關(guān)井立壓、關(guān)井套壓和泥漿池增減量。 3 3、起下鉆鋌時(shí)發(fā)生井涌、起下鉆鋌時(shí)發(fā)生井涌 （1 1）發(fā)出報(bào)警信號(hào)，搶接回壓閥（或投鉆具止回閥）；，）發(fā)出報(bào)警信號(hào)，搶接回壓閥（或投鉆具止回閥）；，（2 2）搶接鉆桿；）搶接鉆桿； （3 3）適

25、當(dāng)打開(kāi)節(jié)流閥；）適當(dāng)打開(kāi)節(jié)流閥； （4 4）關(guān)防噴器）關(guān)防噴器 先關(guān)環(huán)型、再關(guān)閘板；先關(guān)環(huán)型、再關(guān)閘板； （5 5）關(guān)節(jié)流閥，試關(guān)井，注意套壓不能超過(guò)極限套壓；）關(guān)節(jié)流閥，試關(guān)井，注意套壓不能超過(guò)極限套壓； （6 6）及時(shí)向隊(duì)長(zhǎng)和技術(shù)人員報(bào)告；）及時(shí)向隊(duì)長(zhǎng)和技術(shù)人員報(bào)告； （7 7）認(rèn)真記錄關(guān)井立壓、關(guān)井套壓和泥漿池增量。）認(rèn)真記錄關(guān)井立壓、關(guān)井套壓和泥漿池增量。4 4、空井時(shí)發(fā)生井涌、空井時(shí)發(fā)生井涌 （1 1）發(fā)出報(bào)警信號(hào)；）發(fā)出報(bào)警信號(hào)；（2 2）適當(dāng)打開(kāi)節(jié)流閥；）適當(dāng)打開(kāi)節(jié)流閥； （3 3）關(guān)防噴器）關(guān)防噴器 先關(guān)環(huán)型先關(guān)環(huán)型防噴器防噴器、再關(guān)全封閘板防噴器；、再關(guān)全封閘板防噴器； （4

26、 4）關(guān)節(jié)流閥，試關(guān)井，注意套壓不能超過(guò)極限套壓；）關(guān)節(jié)流閥，試關(guān)井，注意套壓不能超過(guò)極限套壓； （5 5）打開(kāi)環(huán)型防噴器；）打開(kāi)環(huán)型防噴器； （6 6）及時(shí)向隊(duì)長(zhǎng)和技術(shù)人員報(bào)告；）及時(shí)向隊(duì)長(zhǎng)和技術(shù)人員報(bào)告； （7 7）認(rèn)真記錄關(guān)井立壓、關(guān)井套壓和泥漿池增量。）認(rèn)真記錄關(guān)井立壓、關(guān)井套壓和泥漿池增量。關(guān)井中應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題關(guān)井中應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題 1 1、關(guān)防噴器時(shí)要先關(guān)環(huán)型防噴器，再關(guān)閘板防噴器；、關(guān)防噴器時(shí)要先關(guān)環(huán)型防噴器，再關(guān)閘板防噴器； 2 2、關(guān)節(jié)流閥時(shí)，速度不要太快，注意套壓不要超過(guò)允許值；、關(guān)節(jié)流閥時(shí)，速度不要太快，注意套壓不要超過(guò)允許值； 3 3、關(guān)閘板防噴器時(shí)，應(yīng)使鉆具處于懸吊

27、狀態(tài)，不能坐在轉(zhuǎn)盤上，、關(guān)閘板防噴器時(shí)，應(yīng)使鉆具處于懸吊狀態(tài)，不能坐在轉(zhuǎn)盤上，以防止鉆具不居中而封不住；以防止鉆具不居中而封不住； 4 4、如確實(shí)需要向井內(nèi)下入鉆具，不能在泥漿外溢的情況下敞著、如確實(shí)需要向井內(nèi)下入鉆具，不能在泥漿外溢的情況下敞著井口搶下鉆，而應(yīng)采用上下兩個(gè)閘板防噴器強(qiáng)行下鉆；井口搶下鉆，而應(yīng)采用上下兩個(gè)閘板防噴器強(qiáng)行下鉆； 5 5、當(dāng)關(guān)井套壓大于允許關(guān)井套壓時(shí)，則不能把節(jié)流閥全關(guān)死，、當(dāng)關(guān)井套壓大于允許關(guān)井套壓時(shí)，則不能把節(jié)流閥全關(guān)死，應(yīng)在保持盡可能高的套壓下進(jìn)行節(jié)流循環(huán)。應(yīng)在保持盡可能高的套壓下進(jìn)行節(jié)流循環(huán)。三、壓井三、壓井000981. 0HPmP三、壓井三、壓井 三、壓

28、井三、壓井三、井控壓井方法三、井控壓井方法 PdPaPp三、井控壓井三、井控壓井1、鉆柱中未裝鉆具回壓凡爾時(shí)鉆柱中未裝鉆具回壓凡爾時(shí)關(guān)井立關(guān)井立管壓力的確定和壓井泥漿密度的確定管壓力的確定和壓井泥漿密度的確定關(guān)井等待立管壓力趨于穩(wěn)定關(guān)井等待立管壓力趨于穩(wěn)定后，后，即可分別從即可分別從“立壓表立壓表”和和“套壓表套壓表”上分別讀取關(guān)井立上分別讀取關(guān)井立管壓立值管壓立值P Pd d和關(guān)井套壓值和關(guān)井套壓值P Pa a。關(guān)井立管壓力的確定關(guān)井立管壓力的確定對(duì)于具有良好滲透性的地層，對(duì)于具有良好滲透性的地層，關(guān)井關(guān)井10 10 1515分鐘后地層和井眼分鐘后地層和井眼之間可以建立起平衡；之間可以建立起

29、平衡；對(duì)于致密性地層建立起平衡對(duì)于致密性地層建立起平衡所需的時(shí)間較長(zhǎng)。所需的時(shí)間較長(zhǎng)。壓井所需鉆井液密度的計(jì)算壓井所需鉆井液密度的計(jì)算39.8110pdmdddPPPPD1339.81109.8110pdddPPDPD 33/15. 007. 00 . 55 . 3/10. 005. 05 . 35 . 1cmgMPaPcmgMPaP ，氣井：氣井：，油井：油井：注意注意 不能用不能用 P Pp p=P=Pa a+P+Phaha計(jì)算計(jì)算地層壓力，因環(huán)空鉆井地層壓力，因環(huán)空鉆井液受地層流體污染嚴(yán)重，液受地層流體污染嚴(yán)重，其密度難以確定。其密度難以確定。地層壓力：地層壓力：壓井鉆井液密度：壓井鉆井

30、液密度：2 2、鉆柱內(nèi)裝有回壓凡爾時(shí)關(guān)井立管壓力的確定、鉆柱內(nèi)裝有回壓凡爾時(shí)關(guān)井立管壓力的確定（1 1）、壓井泵速及該泵速下循環(huán)壓力未知情況：）、壓井泵速及該泵速下循環(huán)壓力未知情況： 關(guān)井，等待套壓相對(duì)穩(wěn)定，記錄下套壓關(guān)井，等待套壓相對(duì)穩(wěn)定，記錄下套壓p pa a； 不開(kāi)節(jié)流閥，小排量緩慢啟動(dòng)泵，直到套壓開(kāi)始升高不開(kāi)節(jié)流閥，小排量緩慢啟動(dòng)泵，直到套壓開(kāi)始升高為為p pa a 時(shí)停泵，并記錄下此時(shí)時(shí)停泵，并記錄下此時(shí)立壓立壓p pd d ； 計(jì)算關(guān)井立壓：計(jì)算關(guān)井立壓： p pd d = = p pd d - -（ p pa a - p- pa a） 井底鉆具內(nèi)有回壓凡爾，井底壓力不能直接傳到立

31、壓處。井底鉆具內(nèi)有回壓凡爾，井底壓力不能直接傳到立壓處。已知壓井泵速及該泵速下循環(huán)壓耗已知壓井泵速及該泵速下循環(huán)壓耗ppcici情況情況 ： 關(guān)井，等待套壓相對(duì)穩(wěn)定，記錄下套壓關(guān)井，等待套壓相對(duì)穩(wěn)定，記錄下套壓p pa a； 啟動(dòng)泵，調(diào)節(jié)泵到壓井泵速，以壓井泵速泵入鉆井液，同啟動(dòng)泵，調(diào)節(jié)泵到壓井泵速，以壓井泵速泵入鉆井液，同時(shí)調(diào)節(jié)節(jié)流閥保持套壓不變時(shí)調(diào)節(jié)節(jié)流閥保持套壓不變pa ； 記錄此時(shí)立管壓力記錄此時(shí)立管壓力p pd d ，停泵，關(guān)閉節(jié)流閥；，停泵，關(guān)閉節(jié)流閥； 計(jì)算關(guān)井立管壓力：計(jì)算關(guān)井立管壓力： p pd d= p= pd d - p- pcici 密度計(jì)算同上密度計(jì)算同上2 2、鉆柱

32、內(nèi)裝有回壓凡爾時(shí)關(guān)井立管壓力的確定、鉆柱內(nèi)裝有回壓凡爾時(shí)關(guān)井立管壓力的確定例題講解例題講解MPaHPPmdP2 .2520002 . 100981. 067. 100981. 0例題講解例題講解3/285. 120000009812 .2500981. 0cmgHPPmk四、壓井理論與方法四、壓井理論與方法（一）壓井的概念與原則（一）壓井的概念與原則壓井目的：壓井目的： 恢復(fù)井眼與地層之間的壓力平衡，使井內(nèi)泥漿液柱壓力恢復(fù)井眼與地層之間的壓力平衡，使井內(nèi)泥漿液柱壓力不低于地層孔隙壓力。不低于地層孔隙壓力。 壓井的基本工藝過(guò)程：壓井的基本工藝過(guò)程： 將配制好的具有一定密度的鉆井液，采用合適的泵速

33、和將配制好的具有一定密度的鉆井液，采用合適的泵速和泵壓注入井內(nèi)，替換出井內(nèi)被污染的泥漿。泵壓注入井內(nèi)，替換出井內(nèi)被污染的泥漿。 壓井過(guò)程中應(yīng)遵循的基本原則：壓井過(guò)程中應(yīng)遵循的基本原則：1 1、在整個(gè)壓井過(guò)程中，通過(guò)調(diào)節(jié)節(jié)流閥的開(kāi)啟度始終保持井底、在整個(gè)壓井過(guò)程中，通過(guò)調(diào)節(jié)節(jié)流閥的開(kāi)啟度始終保持井底壓力稍大于地層壓力。壓力稍大于地層壓力。-井底常壓法。井底常壓法。 2 2、壓井過(guò)程中套壓不能超過(guò)以下壓力：、壓井過(guò)程中套壓不能超過(guò)以下壓力： 1 1）井口裝置的額定工作壓力；）井口裝置的額定工作壓力； 2 2）套管抗內(nèi)壓強(qiáng)度的）套管抗內(nèi)壓強(qiáng)度的80%80%； 3 3）套壓與環(huán)空內(nèi)的液柱壓力之和不能超

34、過(guò)地層的最小破裂壓力。）套壓與環(huán)空內(nèi)的液柱壓力之和不能超過(guò)地層的最小破裂壓力。（二）壓井循環(huán)期間基本數(shù)據(jù)的計(jì)算（二）壓井循環(huán)期間基本數(shù)據(jù)的計(jì)算1 1、壓井泵速確定、壓井泵速確定采用低泵速壓井。采用低泵速壓井。 Q Qk k = =（1/3 1/3 1/21/2）Q Q Q Qk k - - 壓井排量，壓井排量，L/sL/s； Q-Q-鉆進(jìn)時(shí)的正常排量，鉆進(jìn)時(shí)的正常排量，L/sL/s。 采用低泵速的主要目的是便于壓井過(guò)程中節(jié)流閥和立壓的控制。采用低泵速的主要目的是便于壓井過(guò)程中節(jié)流閥和立壓的控制。2 2、壓井立管壓力的計(jì)算、壓井立管壓力的計(jì)算為保證壓井過(guò)程中井底壓力不變，隨著重泥漿的不斷為保證壓

35、井過(guò)程中井底壓力不變，隨著重泥漿的不斷入井，立管壓力應(yīng)逐漸降低。入井，立管壓力應(yīng)逐漸降低。 （1 1）壓井過(guò)程中井底壓力的平衡關(guān)系）壓井過(guò)程中井底壓力的平衡關(guān)系 P Pd d + P + Pmdmd + P + Pc c P Pldld = P = Pp p + P + Plala = P = Pa a+P+Pmama+P+Plala循環(huán)時(shí)的立管總壓力：循環(huán)時(shí)的立管總壓力： P PT T = P= Pd d+ + P Pc cP Pc c 循環(huán)總壓耗，循環(huán)總壓耗，MPaMPa； P Pld ld 鉆柱內(nèi)和鉆頭水眼循環(huán)壓耗，鉆柱內(nèi)和鉆頭水眼循環(huán)壓耗，MPaMPa； P Pla la 環(huán)空循環(huán)壓耗

36、，環(huán)空循環(huán)壓耗，MPaMPa。 （1 1）壓井過(guò)程中井底壓力的平衡關(guān)系）壓井過(guò)程中井底壓力的平衡關(guān)系 由壓力平衡關(guān)系可以看出：由壓力平衡關(guān)系可以看出： 只要在壓井過(guò)程中保持等式左側(cè)的值不變就能保持井只要在壓井過(guò)程中保持等式左側(cè)的值不變就能保持井底壓力不變。式中唯一可調(diào)節(jié)和控制的參數(shù)就是循環(huán)時(shí)的底壓力不變。式中唯一可調(diào)節(jié)和控制的參數(shù)就是循環(huán)時(shí)的立管總壓力立管總壓力p pT T 。必須求得。必須求得Pc。由于壓井時(shí)井眼內(nèi)的鉆井液由于壓井時(shí)井眼內(nèi)的鉆井液密度由密度由 d d 變?yōu)樽優(yōu)?d1d1，因此，循環(huán)立管壓力從初始循環(huán)壓力，因此，循環(huán)立管壓力從初始循環(huán)壓力 p pci ci 逐漸變化為壓井結(jié)束時(shí)

37、的終了循環(huán)壓力逐漸變化為壓井結(jié)束時(shí)的終了循環(huán)壓力p pcfcf 。-TmdldpamaPPPPPP（2 2）初始循環(huán)壓力）初始循環(huán)壓力 p pcici 的確定的確定 p pci ci 的確定方法：的確定方法： 早期實(shí)測(cè)法：早期實(shí)測(cè)法： 在即將鉆達(dá)高壓層時(shí)，要求井隊(duì)每天上班一開(kāi)始用選定的壓在即將鉆達(dá)高壓層時(shí)，要求井隊(duì)每天上班一開(kāi)始用選定的壓井排量試循環(huán)，記錄循環(huán)壓力，以此作為壓井循環(huán)壓耗。井排量試循環(huán)，記錄循環(huán)壓力，以此作為壓井循環(huán)壓耗。 循環(huán)測(cè)量法：循環(huán)測(cè)量法： 緩慢開(kāi)啟節(jié)流閥并啟動(dòng)泵，控制套壓保持關(guān)井套壓不變；緩慢開(kāi)啟節(jié)流閥并啟動(dòng)泵，控制套壓保持關(guān)井套壓不變； 調(diào)整泵速使排量達(dá)到壓井排量，保

38、持套壓等于關(guān)井套壓；調(diào)整泵速使排量達(dá)到壓井排量，保持套壓等于關(guān)井套壓； 讀取此時(shí)的立管壓力作為初始循環(huán)壓力。讀取此時(shí)的立管壓力作為初始循環(huán)壓力。（3 3）終了循環(huán)壓力）終了循環(huán)壓力 p pcfcf 的確定的確定 當(dāng)加重后的鉆井液循環(huán)到井底時(shí)，鉆柱內(nèi)的鉆井液柱當(dāng)加重后的鉆井液循環(huán)到井底時(shí)，鉆柱內(nèi)的鉆井液柱壓力已能平衡地層壓力，此時(shí)關(guān)井立管壓力壓力已能平衡地層壓力，此時(shí)關(guān)井立管壓力 p pd d 應(yīng)為應(yīng)為0 0，系，系統(tǒng)循環(huán)壓耗也由于泥漿密度的變化由初始循環(huán)壓耗統(tǒng)循環(huán)壓耗也由于泥漿密度的變化由初始循環(huán)壓耗p pcici變?yōu)樽優(yōu)榻K了循環(huán)壓耗終了循環(huán)壓耗p pcfcf。由于在同一水力系統(tǒng)中循環(huán)壓耗近似

39、正由于在同一水力系統(tǒng)中循環(huán)壓耗近似正比與循環(huán)介質(zhì)的密度，所以有：比與循環(huán)介質(zhì)的密度，所以有： p pTf Tf = = p pcf cf = = ( ( d1d1/ / d d) ) p pcici（4 4） 壓井作業(yè)時(shí)間壓井作業(yè)時(shí)間壓井鉆井液充滿環(huán)空所需的時(shí)間：壓井鉆井液充滿環(huán)空所需的時(shí)間：QDVtdd60QDVtaa60壓井鉆井液從地面到達(dá)鉆頭的時(shí)間：壓井鉆井液從地面到達(dá)鉆頭的時(shí)間： V Vd d-單位長(zhǎng)度鉆柱的容積，單位長(zhǎng)度鉆柱的容積，L/mL/m。 V Va a-單位長(zhǎng)度環(huán)空的容積，單位長(zhǎng)度環(huán)空的容積，L/mL/m。（三）常規(guī)壓井方法（三）常規(guī)壓井方法常規(guī)壓井方法常規(guī)壓井方法: : 適

40、用于鉆頭在井底或接近井底，能正常關(guān)井和循環(huán)，能通過(guò)控適用于鉆頭在井底或接近井底，能正常關(guān)井和循環(huán)，能通過(guò)控制立管壓力保持井底壓力略大于地層壓力的情況。制立管壓力保持井底壓力略大于地層壓力的情況。 （1 1）司鉆法（）司鉆法（二次循環(huán)壓井法二次循環(huán)壓井法） 發(fā)現(xiàn)溢流關(guān)井后，先用原鉆井液循環(huán)一周排除井內(nèi)受污染鉆井發(fā)現(xiàn)溢流關(guān)井后，先用原鉆井液循環(huán)一周排除井內(nèi)受污染鉆井液。然后用配制好的重鉆井液進(jìn)行第二次循環(huán)，建立地層液。然后用配制好的重鉆井液進(jìn)行第二次循環(huán)，建立地層-井眼系井眼系統(tǒng)的壓力平衡。統(tǒng)的壓力平衡。（2 2）工程師法（）工程師法（一次循環(huán)壓井法一次循環(huán)壓井法，等待加重法），等待加重法） 關(guān)井

41、等侯配制壓井重鉆井液，然后開(kāi)啟節(jié)流閥并開(kāi)泵注入壓井關(guān)井等侯配制壓井重鉆井液，然后開(kāi)啟節(jié)流閥并開(kāi)泵注入壓井鉆井液；在一個(gè)循環(huán)周內(nèi)用重泥漿將原來(lái)鉆井液替出，恢復(fù)地層鉆井液；在一個(gè)循環(huán)周內(nèi)用重泥漿將原來(lái)鉆井液替出，恢復(fù)地層-井眼系統(tǒng)的壓力平衡。井眼系統(tǒng)的壓力平衡。（3 3）邊循環(huán)邊加重法）邊循環(huán)邊加重法 有貯備的密度較高的鉆井液，可用重鉆井液循環(huán)壓井。壓有貯備的密度較高的鉆井液，可用重鉆井液循環(huán)壓井。壓井期間，通過(guò)調(diào)節(jié)節(jié)流閥保持井底壓力略大于地層壓力，并維井期間，通過(guò)調(diào)節(jié)節(jié)流閥保持井底壓力略大于地層壓力，并維持不變。由于用來(lái)壓井的重鉆井液密度低于應(yīng)配置的鉆井液密持不變。由于用來(lái)壓井的重鉆井液密度低于

42、應(yīng)配置的鉆井液密度，故在壓井期間，必須按階段加重鉆井液密度。每加重循環(huán)度，故在壓井期間，必須按階段加重鉆井液密度。每加重循環(huán)一次，立壓就下降一次，直至達(dá)到要求。一次，立壓就下降一次，直至達(dá)到要求。三種壓井方法的比較與選擇：三種壓井方法的比較與選擇：關(guān)井等候壓井的時(shí)間：關(guān)井等候壓井的時(shí)間：司鉆法、邊循環(huán)邊加重法司鉆法、邊循環(huán)邊加重法 工程師法工程師法壓井作業(yè)時(shí)間：壓井作業(yè)時(shí)間： 司鉆法司鉆法 邊循環(huán)邊加重法邊循環(huán)邊加重法 工程師法工程師法套壓峰值：套壓峰值： 司鉆法司鉆法 邊循環(huán)邊加重法邊循環(huán)邊加重法 工程師法工程師法作業(yè)難度：作業(yè)難度： 邊循環(huán)邊加重法邊循環(huán)邊加重法 司鉆法、工程師法司鉆法、工

43、程師法工程師法適用于井口裝置承壓及地層破裂壓力較低的情況；工程師法適用于井口裝置承壓及地層破裂壓力較低的情況； 邊循環(huán)邊加重法適用于已儲(chǔ)備了一定的壓井液，且井下有易卡鉆地邊循環(huán)邊加重法適用于已儲(chǔ)備了一定的壓井液，且井下有易卡鉆地 層的情況；層的情況； 司鉆法適用于司鉆法適用于井下易卡鉆的情況。井下易卡鉆的情況。 井控過(guò)程中的錯(cuò)誤做法井控過(guò)程中的錯(cuò)誤做法 1 1、發(fā)現(xiàn)井涌后不立即關(guān)井，采取循環(huán)觀察；、發(fā)現(xiàn)井涌后不立即關(guān)井，采取循環(huán)觀察； 2 2、發(fā)現(xiàn)井涌后把鉆具提到套管鞋內(nèi)；、發(fā)現(xiàn)井涌后把鉆具提到套管鞋內(nèi)； 3 3、起下鉆井涌時(shí)仍企圖起下完鉆；、起下鉆井涌時(shí)仍企圖起下完鉆； 4 4、關(guān)井后長(zhǎng)時(shí)間

44、不進(jìn)行壓井作業(yè)；、關(guān)井后長(zhǎng)時(shí)間不進(jìn)行壓井作業(yè)； 5 5、壓井泥漿密度過(guò)大或過(guò)小；、壓井泥漿密度過(guò)大或過(guò)小； 6 6、企圖敞開(kāi)井口，使泵入速度大于噴出速度。、企圖敞開(kāi)井口，使泵入速度大于噴出速度。目目 錄錄一、欠平衡鉆井技術(shù)分類一、欠平衡鉆井技術(shù)分類二、適合欠平衡鉆井的地層二、適合欠平衡鉆井的地層三、欠平衡鉆井裝備三、欠平衡鉆井裝備四、技術(shù)可行性四、技術(shù)可行性五、欠平衡鉆井流體五、欠平衡鉆井流體六、欠平衡鉆井設(shè)計(jì)六、欠平衡鉆井設(shè)計(jì)油藏欠平衡鉆井（油藏欠平衡鉆井（Underbalanced Drilling,Underbalanced Drilling,UBDUBD） 鉆井過(guò)程中鉆井液的靜水壓頭鉆

45、井過(guò)程中鉆井液的靜水壓頭有意有意設(shè)計(jì)的比儲(chǔ)層壓力低。這可能設(shè)計(jì)的比儲(chǔ)層壓力低。這可能是因?yàn)殂@井液的靜水壓頭本來(lái)就比儲(chǔ)層的壓力低，或者是通過(guò)對(duì)鉆井是因?yàn)殂@井液的靜水壓頭本來(lái)就比儲(chǔ)層的壓力低，或者是通過(guò)對(duì)鉆井液進(jìn)行改造來(lái)滿足這種要求。液進(jìn)行改造來(lái)滿足這種要求。 改造鉆井液可以通過(guò)向鉆井液的液相物質(zhì)中加入天然氣，氮?dú)饣蚋脑煦@井液可以通過(guò)向鉆井液的液相物質(zhì)中加入天然氣，氮?dú)饣蛘呤强諝鈦?lái)實(shí)現(xiàn)。不管這種欠平衡狀態(tài)是本來(lái)就存在還是通過(guò)改造實(shí)者是空氣來(lái)實(shí)現(xiàn)。不管這種欠平衡狀態(tài)是本來(lái)就存在還是通過(guò)改造實(shí)現(xiàn)的，結(jié)果都導(dǎo)致了儲(chǔ)層流體流入井筒中，這些流體必須被循環(huán)到地現(xiàn)的，結(jié)果都導(dǎo)致了儲(chǔ)層流體流入井筒中，這些流體必須

46、被循環(huán)到地面并在地面加以控制。面并在地面加以控制。Underbalanced Drilling（UBD） IADC UBDIADC UBD委員會(huì)定義委員會(huì)定義一、欠平衡鉆井技術(shù)分類一、欠平衡鉆井技術(shù)分類 國(guó)內(nèi)定義國(guó)內(nèi)定義 欠平衡鉆井是指井底壓力低于地層孔隙壓力，使地層欠平衡鉆井是指井底壓力低于地層孔隙壓力，使地層流體有控制地進(jìn)入井筒、循環(huán)到地面的鉆井方式。流體有控制地進(jìn)入井筒、循環(huán)到地面的鉆井方式。P孔隙孔隙 P井底井底 = P液柱液柱 + P環(huán)空循環(huán)壓耗環(huán)空循環(huán)壓耗 + P回壓回壓孔隙孔隙 ECD = 液柱液柱 + 環(huán)空循環(huán)壓耗環(huán)空循環(huán)壓耗 + 回壓回壓技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵: :1 1）地層孔隙

47、壓力和坍塌壓力的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)）地層孔隙壓力和坍塌壓力的準(zhǔn)確預(yù)測(cè) 2 2）鉆井液類型選擇和密度等性能的控制）鉆井液類型選擇和密度等性能的控制3 3）井口壓力的控制及循環(huán)出井的流體的處理）井口壓力的控制及循環(huán)出井的流體的處理 4 4）起下鉆過(guò)程的欠平衡）起下鉆過(guò)程的欠平衡 5 5）井底有效壓力的計(jì)算與監(jiān)測(cè)）井底有效壓力的計(jì)算與監(jiān)測(cè) 6 6）井壁穩(wěn)定）井壁穩(wěn)定 7 7）完井）完井 自然法欠平衡鉆井（自然法欠平衡鉆井（flow drillingflow drilling），一般是在地層壓力系數(shù)），一般是在地層壓力系數(shù)1.101.10時(shí)，時(shí)，采用常規(guī)低密度鉆井液，用降低鉆井液密度來(lái)實(shí)現(xiàn)欠平衡鉆井；采用常規(guī)低

48、密度鉆井液，用降低鉆井液密度來(lái)實(shí)現(xiàn)欠平衡鉆井； 人工誘導(dǎo)法欠平衡鉆井人工誘導(dǎo)法欠平衡鉆井(artificial guide method underbalanced (artificial guide method underbalanced drilling)drilling)，一般是在地層壓力系數(shù)，一般是在地層壓力系數(shù)1.101.10當(dāng)采用常規(guī)鉆井液無(wú)法實(shí)現(xiàn)欠平衡當(dāng)采用常規(guī)鉆井液無(wú)法實(shí)現(xiàn)欠平衡鉆井時(shí)、直接使用低密度流體（氣霧、泡沫、空氣、二氧化碳、天然氣、氮鉆井時(shí)、直接使用低密度流體（氣霧、泡沫、空氣、二氧化碳、天然氣、氮?dú)獾龋┳餮h(huán)介質(zhì)，或往鉆井液基液中注氣等方法，實(shí)現(xiàn)欠平衡鉆井。氣等）

49、作循環(huán)介質(zhì)，或往鉆井液基液中注氣等方法，實(shí)現(xiàn)欠平衡鉆井。 按循環(huán)介質(zhì)分類按循環(huán)介質(zhì)分類氣等）、天然氣、氮?dú)狻煹栏蓺馇菲胶忏@井（空氣霧化欠平衡鉆井泡沫欠平衡鉆井充氣欠平衡鉆井玻璃微珠、塑料微珠）輕質(zhì)材料欠平衡鉆井（人工誘導(dǎo)法欠平衡鉆井油基鉆井液）清水、低密度鉆井液、自然法欠平衡鉆井（如欠平衡鉆井一、欠平衡鉆井技術(shù)分類一、欠平衡鉆井技術(shù)分類一、欠平衡鉆井技術(shù)分類一、欠平衡鉆井技術(shù)分類2 2、分類、分類按鉆井流體類型劃分：按鉆井流體類型劃分：氣體鉆井流體氣體鉆井流體氣液兩相鉆井流體氣液兩相鉆井流體液體鉆井流體液體鉆井流體一、欠平衡鉆井技術(shù)分類一、欠平衡鉆井技術(shù)分類 氣體鉆井流體氣體鉆井流體干空氣鉆

50、井干空氣鉆井天然氣鉆井天然氣鉆井 氮?dú)忏@井氮?dú)忏@井采用氣體作為循環(huán)介質(zhì)采用氣體作為循環(huán)介質(zhì) 用大功率壓風(fēng)機(jī)將壓縮氣體經(jīng)鉆柱打入井內(nèi)，從用大功率壓風(fēng)機(jī)將壓縮氣體經(jīng)鉆柱打入井內(nèi)，從鉆頭噴嘴噴出。高速氣流沖洗井底并攜帶巖屑返鉆頭噴嘴噴出。高速氣流沖洗井底并攜帶巖屑返到井口。井口配置旋轉(zhuǎn)控制頭（旋轉(zhuǎn)防噴器），到井口。井口配置旋轉(zhuǎn)控制頭（旋轉(zhuǎn)防噴器），用以封閉環(huán)形空間，攜帶巖屑的氣流從旋轉(zhuǎn)控制用以封閉環(huán)形空間，攜帶巖屑的氣流從旋轉(zhuǎn)控制頭下面的排放管線排出。頭下面的排放管線排出。,一、欠平衡鉆井技術(shù)分類一、欠平衡鉆井技術(shù)分類氣液兩相鉆井流體氣液兩相鉆井流體霧化鉆井霧化鉆井泡沫鉆井泡沫鉆井充氣鉆井液鉆井，充

51、氣鉆井液鉆井，,一、欠平衡鉆井技術(shù)分類一、欠平衡鉆井技術(shù)分類液體鉆井流體液體鉆井流體低密度液體低密度液體( (柴油、原油、油基泥漿、水包油）柴油、原油、油基泥漿、水包油）溢流鉆井（溢流鉆井（Flow DrillingFlow Drilling ）( (邊噴邊鉆邊噴邊鉆) )一、欠平衡鉆井技術(shù)分類一、欠平衡鉆井技術(shù)分類氣體氣體霧霧泡沫泡沫充氣流體充氣流體二、適合欠平衡鉆井的地層二、適合欠平衡鉆井的地層1 1、欠平衡鉆井優(yōu)點(diǎn)（鉆井）、欠平衡鉆井優(yōu)點(diǎn)（鉆井） 提高機(jī)械鉆速提高機(jī)械鉆速 增加鉆頭壽命增加鉆頭壽命 減少鉆機(jī)作業(yè)時(shí)間減少鉆機(jī)作業(yè)時(shí)間 解決井眼問(wèn)題解決井眼問(wèn)題井漏井漏壓差卡鉆壓差卡鉆敏感性頁(yè)

52、巖敏感性頁(yè)巖 二、適合欠平衡鉆井的地層二、適合欠平衡鉆井的地層2 2、欠平衡鉆井優(yōu)點(diǎn)（油藏）、欠平衡鉆井優(yōu)點(diǎn)（油藏） 減少或消除表皮損害提高生產(chǎn)指數(shù)減少或消除表皮損害提高生產(chǎn)指數(shù) 提高產(chǎn)量提高產(chǎn)量 更早生產(chǎn)更早生產(chǎn) 提高最終采收率提高最終采收率 連續(xù)和實(shí)時(shí)地層評(píng)價(jià)連續(xù)和實(shí)時(shí)地層評(píng)價(jià)660.4mm 103m 444.5mm791m311.2mm3589m215.9mm5861m152.4mm6530m2650 m m7913441m654 m m35894243m龍崗1井二、適合欠平衡鉆井的地層二、適合欠平衡鉆井的地層3 3、欠平衡鉆井的局限和困難、欠平衡鉆井的局限和困難 不十分了解儲(chǔ)層和地質(zhì)情

53、況不十分了解儲(chǔ)層和地質(zhì)情況 井壁不穩(wěn)定井壁不穩(wěn)定 合理的設(shè)計(jì)和作業(yè)合理的設(shè)計(jì)和作業(yè) MWDMWD和導(dǎo)向鉆具的限制和導(dǎo)向鉆具的限制 著火和腐蝕著火和腐蝕二、適合欠平衡鉆井的地層二、適合欠平衡鉆井的地層4 4、適合欠平衡鉆井地層、適合欠平衡鉆井地層好的選擇：好的選擇： 壓力衰竭儲(chǔ)層壓力衰竭儲(chǔ)層 低機(jī)械鉆速的硬地層低機(jī)械鉆速的硬地層 井漏地層井漏地層 敏感性損害地層敏感性損害地層 高滲高孔地層高滲高孔地層 裂縫和溶洞裂縫和溶洞 二、適合欠平衡鉆井的地層二、適合欠平衡鉆井的地層 差的選擇：差的選擇： 高滲高壓高滲高壓 未知儲(chǔ)層或地層未知儲(chǔ)層或地層 高產(chǎn)高產(chǎn) 疏松地層疏松地層 薄弱塑性地層，鹽，膨脹頁(yè)巖

54、薄弱塑性地層，鹽，膨脹頁(yè)巖 有硫化氫有硫化氫 壓力不同的多套儲(chǔ)層壓力不同的多套儲(chǔ)層 欠平衡鉆井與過(guò)平衡鉆井對(duì)比欠平衡鉆井與過(guò)平衡鉆井對(duì)比過(guò)平衡鉆井過(guò)平衡鉆井欠平衡鉆井欠平衡鉆井過(guò)平衡鉆井過(guò)平衡鉆井隱蔽了一些產(chǎn)層隱蔽了一些產(chǎn)層濾液侵入地層濾液侵入地層可能存在循環(huán)漏失可能存在循環(huán)漏失壓差卡鉆壓差卡鉆欠平衡鉆井欠平衡鉆井所有產(chǎn)層都能夠產(chǎn)油所有產(chǎn)層都能夠產(chǎn)油沒(méi)有濾液侵入沒(méi)有濾液侵入沒(méi)有循環(huán)漏失沒(méi)有循環(huán)漏失沒(méi)有壓差卡鉆沒(méi)有壓差卡鉆三、欠平衡鉆井裝備三、欠平衡鉆井裝備三、欠平衡鉆井裝備三、欠平衡鉆井裝備1 1、井口控制設(shè)備、井口控制設(shè)備 旋轉(zhuǎn)控制頭、旋轉(zhuǎn)防噴器旋轉(zhuǎn)控制頭、旋轉(zhuǎn)防噴器IP 10001000

55、psi Operating71002500 psi Operating70001500 psi Operating8000 / 9000500 psi Operating美國(guó)美國(guó)ShafferShaffer公司的公司的PCWDPCWD旋轉(zhuǎn)防噴器旋轉(zhuǎn)防噴器靜壓靜壓:35MPa :35MPa 動(dòng)壓：動(dòng)壓：100rpm 21MPa 100rpm 21MPa 200rpm 14MPa200rpm 14MPa三、欠平衡鉆井裝備三、欠平衡鉆井裝備2 2、地面處理設(shè)備地面處理設(shè)備開(kāi)式：液氣分離開(kāi)式：液氣分離器、撇油罐和自器、撇油罐和自動(dòng)點(diǎn)火裝置動(dòng)點(diǎn)火裝置液氣分離器液氣分離器中國(guó)石油中國(guó)石油空壓機(jī)空壓機(jī)制氮機(jī)

56、制氮機(jī)增壓機(jī)增壓機(jī)Sullair 1150/350(5.2 2.32.3m) 1 1套套氣體鉆井裝備氣體鉆井裝備增壓機(jī)增壓機(jī)(5.04 2.332. 3m) (7.0 2.522.63m)霧化泵霧化泵三、欠平衡鉆井裝備三、欠平衡鉆井裝備閉式：四相分離器閉式：四相分離器三、欠平衡鉆井裝備三、欠平衡鉆井裝備三、欠平衡鉆井裝備三、欠平衡鉆井裝備火炬火炬 及排氣管線及排氣管線6060噸不壓井噸不壓井起下鉆裝置起下鉆裝置1515噸不壓井噸不壓井起下鉆裝置起下鉆裝置引進(jìn)引進(jìn)S-15S-15撬裝式撬裝式不壓井起下裝置不壓井起下裝置 三、欠平衡鉆井裝備三、欠平衡鉆井裝備4、充氮設(shè)備、充氮設(shè)備膜氮：壓縮機(jī)、膜氮

57、：壓縮機(jī)、膜纖維、增壓機(jī)膜纖維、增壓機(jī)三、欠平衡鉆井裝備三、欠平衡鉆井裝備液氮：液氮：液氮儲(chǔ)備罐液氮儲(chǔ)備罐液氮泵液氮泵汽化器汽化器運(yùn)輸液氮車輛運(yùn)輸液氮車輛四、技術(shù)可行性四、技術(shù)可行性一、地質(zhì)適應(yīng)條件一、地質(zhì)適應(yīng)條件u地層壓力（孔隙壓力、破裂壓力和坍塌壓力）地層壓力（孔隙壓力、破裂壓力和坍塌壓力） 、溫度清楚。、溫度清楚。u欠平衡井段為單壓力系統(tǒng)欠平衡井段為單壓力系統(tǒng)u地層巖性、敏感性基本清楚，欠平衡鉆井井段井壁穩(wěn)定。地層巖性、敏感性基本清楚，欠平衡鉆井井段井壁穩(wěn)定。u流體特性、組分、產(chǎn)量基本清楚，地層流體中硫化氫含量應(yīng)低于流體特性、組分、產(chǎn)量基本清楚，地層流體中硫化氫含量應(yīng)低于75mg/m75

58、mg/m3 3 (50ppm)(50ppm)。硫化氫含量高于。硫化氫含量高于50ppm50ppm需要使用密閉循環(huán)系統(tǒng)。需要使用密閉循環(huán)系統(tǒng)。二、井眼條件二、井眼條件 對(duì)主要目的層欠平衡鉆井，套管應(yīng)下至欠平衡鉆井井段頂部；對(duì)于氣體對(duì)主要目的層欠平衡鉆井，套管應(yīng)下至欠平衡鉆井井段頂部；對(duì)于氣體鉆井，上層套管抗外擠強(qiáng)度應(yīng)按全掏空進(jìn)行設(shè)計(jì)，安全系數(shù)大于鉆井，上層套管抗外擠強(qiáng)度應(yīng)按全掏空進(jìn)行設(shè)計(jì)，安全系數(shù)大于1.1251.125；固井質(zhì)；固井質(zhì)量合格，滿足欠平衡鉆井施工要求。量合格，滿足欠平衡鉆井施工要求。欠平衡鉆井的使用條件欠平衡鉆井的使用條件三、三、 裝備條件裝備條件 鉆井裝備及專用裝備、工具、儀器

59、等滿足欠平衡鉆井施工的鉆井裝備及專用裝備、工具、儀器等滿足欠平衡鉆井施工的工藝及安全要求。工藝及安全要求。四、四、 環(huán)境條件環(huán)境條件 應(yīng)滿足實(shí)施欠平衡鉆井的要求（設(shè)備擺放、安全環(huán)保）。應(yīng)滿足實(shí)施欠平衡鉆井的要求（設(shè)備擺放、安全環(huán)保）。五、五、 隊(duì)伍資質(zhì)隊(duì)伍資質(zhì) 欠平衡專業(yè)技術(shù)服務(wù)隊(duì)伍應(yīng)具備相應(yīng)資質(zhì)。欠平衡專業(yè)技術(shù)服務(wù)隊(duì)伍應(yīng)具備相應(yīng)資質(zhì)。五、欠平衡鉆井流體五、欠平衡鉆井流體氣（空氣、天然氣、氮?dú)猓猓諝狻⑻烊粴狻⒌獨(dú)猓╈F霧泡沫泡沫充氣鉆井液（水、油、泥漿）充氣鉆井液（水、油、泥漿）油油水水泥漿泥漿五、欠平衡鉆井流體五、欠平衡鉆井流體對(duì)液相鉆井液要求：對(duì)液相鉆井液要求：使用與儲(chǔ)層巖石、流體配伍的鉆井液使用與儲(chǔ)層巖石、流體配伍的鉆井液防止各種敏感性損害以及潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)、沉防止各種敏感性損害以及潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)、沉淀、結(jié)垢、乳化、水鎖等損害淀、結(jié)垢、乳化、水