浅层气钻井讲义

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1、浅层气钻井渤海石油实业公司一、浅层气危害与典型后果11.浅层气定义12.浅层气危害13.浅层气井涌与井喷原因24.浅层气井喷的典型后果2二、国内外研究结论6三、浅层气钻井71.浅层气井涌/井喷常规处理技术及其评述72.浅层气钻井中的几个问题93.浅层气区安全钻进10四、浅层气区安全钻井总结1313一、浅层气危害与典型后果1.浅层气定义浅层气指在浅地层（即从早期钻穿的表层土至导管/表层套管的下入深度）遇到的气，该地层的破裂压力梯度低，不能用普通的关井技术来控制井涌。另一种常见的浅层气井喷，出现在导管或表层套管下的裸眼部分，或在表层套管外面(原因是气窜通过水泥而引起)。2.浅层气危害浅

2、层气属于典型的高压、小体积、位于浅层的气体储层。存在快速沉积的地区，通常会钻遇浅层气。因为浅海有的沉积层沉积速度很快，地层压力来不及释放。这可以用于解释海湾地区及世界其它大陆架地区经常发生浅层气井喷的原因。钻井权威和井控专家们宣称，在所有井控问题中处理浅层气井喷最为困难。浅层气会造成非常危险的情况，因为：l这些小储气层是很局部的，且难于预测，经常是突然出现的。l浅层气的压力能够很快释放，一旦井喷，即使流量小也可以使所有泥浆喷出。l警报信号的反应时间短促，特别危险的是在起钻过程中向井眼内灌泥浆时。l浅层存在着蹩裂地层和起火的危险。浅层气存在的地层一般属于薄弱地层，压力稍大就可能造成井

3、漏。l防喷设备少。通常为了防止蹩裂地层，钻井时只使用分流器。分流器只能疏导井喷，而不能压住井喷。1971~1991年，在美国大陆架共钻进21436口井，开发井占62.6%。作业中共发生87次井喷事故。11次井喷导致了灾难性事故，大部分归咎于浅层气井喷。58口井是在钻至1500m前所发生的，这些都是由于浅层气的高压、未被检测出或控制不当所造成。46次井喷是在探井中，可能归咎于地质信息和钻井数据的缺乏。开发井钻井时井喷率较低，但大部分都是与浅层气有关。尽管在开发井钻井阶段已经有更详细的地质数据，但是在37口开发井井喷事故中的25口井是由于浅层气所造成。这一井喷率更进一步说明了浅层气井喷

4、的危害。到1987年11月为止，在挪威大陆架钻进的567口探井和评价井中有155口井中遇到了浅层气。由于浅层气缘故，许多井发生了井涌，7口井发生了严重井喷。131985年10月6日晚在挪威Haltenbanben的6407/6区块的一座半潜式钻井平台发生了浅层气井喷，井喷发生在12-1/4”领眼钻进过程中。该井安装了海洋隔水管。由于气体流量很大、固相很多导致分流器系统和隔水管失效，气体涌向钻井平台并着火。结果爆炸与大火引起了巨大的灾难，平台很快损毁，死1人。对该井喷的调研表明对分流器系统需要作很大的改进。3.浅层气井涌与井喷原因井涌/井喷发生必须满足两个条件：l井内压力小于地层孔隙

5、压力；l发生井涌/井喷地层的渗透率必须足够高，允许流体流入井眼。钻井液的液柱压力是保证井控的主要方法。在常规钻井作业中，设计泥浆密度总是略大于预期的地层压力。即使设计泥浆密度合适,如果：(1)井眼内未充满泥浆（起钻没及时灌泥浆）；(2)起钻时抽吸；(3)泥浆密度没维护好；(4)循环漏失；(5)钻遇充气或高压地层等都可能造成井涌/井喷。18161623104美国大陆架1971～1991年浅层气井喷原因与持续时间4.浅层气井喷的典型后果浅层气井喷的结果可以分类如下：桥堵；分流系统失效；套管外窜流；造成地表处的碗形塌陷；船只和平台损失等。13(1)桥堵当井筒向裸眼内坍塌，或套管外环隙井喷

6、时地层塌向套管，都称为桥堵。形成桥堵有两种现象：l井喷使得地层压力降低，压力降低导致岩层不稳定，从而坍塌或形成桥堵。l高速的流体把岩块带进井筒，在水平方向上冲蚀喷发层，直至上面的地层由于结构失稳而坍塌。1988年一口井发生浅层气井喷，碎块被喷出井外，而使井深增加了4.5m。据称井筒已经扩大为球形，水平方向的半径约等于增加的井深。1985年我国南海的一口井井喷，井径从17-1/2”扩大到5米。如果一口井发生浅层气井喷，在1-2天内没有形成桥堵，那么该井可能会继续喷一段时间，如几个星期或几个月，有些井甚至会喷上几年。(2)分流系统的失效出现分流系统失效在浅层气井喷中非常频繁。所以应急计

7、划应根据它们可能失效而作好准备，而不应期望它们能够正常地发挥作用。公开的统计表明，使用分流系统时，失效的概率为50-70%。1971～1991年美国大陆架地区分流器的使用与失效分布当前许多作业者和承包商把分流系统主要用作为人员撤离提供充分的时间。他们不打算把人员留在钻井装置上来控制浅层气的井喷。13分流系统失效的原因：1)冲蚀：冲蚀程度主要依赖流体的速度、所含固体的磨蚀性，以及固体对系统部件的冲击角度。降低上述因素中的一个或几个，都能缓和冲蚀的程度。分流系统的直径只有