油气井钻井过程中井喷预测机理研究

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1、天然气工业2010年1月油气井钻井过程中井喷预测机理研究梅大成郑巧何志敏张振峰西南石油大学梅大成等．油气井钻井过程中井喷预测机理研究．天然气工业，2010，30(1)：68—70．摘要在油气井钻井作业过程中，井喷前会有各种预兆如：①钻井液返出量增加；②钻井液池中钻井液体积增加；③停泵后钻井液外溢；④循环系统压力上升或下降；⑤钻井时悬重增加或减少；⑥返出的钻井液中有油花气泡等。上述预兆对预防井喷起着至关重要的作用。为此，在分析井喷原因及井喷预测机理的基础上，利用钻压、大钩负荷、转盘转速、返出流量、泵压、钻井液密度、硫化氢浓度等，建立了井喷预测数学模型，提出了井喷事故发生的危险指数，

2、通过对该指数的计算和分析，便可预测井喷事故发生的可能性。实例验证结果表明，该井喷预测模型能为防止井喷的发生提供科学依据。关键词气井钻井溢流井涌井喷井喷预测机理D0I：10．3787／j．issn．1000—0976．2010．O1．019下，但有的地层或个别区域由于注入水能量集中，形成0引言了异常高压。钻井过程中发生溢流和井涌是井喷的先兆。溢流2)钻井液密度低。这是因为：①突然钻遇到高压的严重程度主要取决于地层的孔隙度、渗透率和负压层，地层压力高于钻井液静液柱压力条件下发生的，特差值的大小。地层孔隙度、渗透率越高，负压差值越别是为了获得高的机械钻速、降低钻井成本和保护油大，则溢流

3、就越严重。由于溢流的发生，使环空液柱压气层而是用较低的钻井液密度；②钻开油、气、水层后，力越来越低，势必导致井涌甚至井喷。据统计，在钻井地层内流体侵入井内，造成钻井液密度下降，如果循环过程中溢流发生的几率占45，在起下钻过程溢流发至地面未能及时清除，被污染的钻井液又被注入井内，生的几率占55。将加剧油气侵，使密度进一步降低。3)钻井液漏失，液柱高度降低。①钻遇溶洞、裂缝1井喷原因分析性地层，发生大量漏失，使液面降低；②钻井液液柱压井喷发生的原因很多，其最根本的原因是井内压力超过某些地层的破裂压力，发生漏失，使液面降低。力失去平衡、井内压力小于地层压力。液面降低之后，液柱压力也就自

4、然降低。1．1钻井过程1．2起下钻过程1)地层压力掌握不准，设计的钻井液密度过低。1)起钻时井内未灌满钻井液。起钻过程中，由于没有准确的地层压力资料，地层压力也没有进行及时起出钻柱，如果没有即时灌入钻井液或灌入量不足，使检测，设计的钻井液密度低于地层压力的当量密度，这液面降低，这将减小静液柱压力。一旦钻井液静液柱是在新探区经常碰到的事。即使已经开发的老油气压力低于地层压力，溢流就可能发生。田，由于注水开发，地下的压力系统，已不是原来的压2)过大的抽汲压力。在起钻过程中，由于钻具在力系统，有的开发层地层压力已经降到静水柱压力以井内的向上运动，将引起井内液压降低，所降低的压力基金项目

5、：四川省科技厅应用基础研究项目“井喷预测及智能控制研究”(编号：2OO8JYOl14—1)的部分研究成果。作者简介：梅大成，1965年生，副教授，硕士；1993年毕业于原西南石油学院油气田开发专业；现任石油工程计算机模拟技术四川I省高校重点实验室主任，主要从事计算机实时监测与控制、石油工程模拟与仿真技术的研究工作。地址：(610500)四川I省成都市新都区。电话：(028)83032974，13980965636。E—mail：mdc@swpu．edu．cn第3o卷第1期钻井工程叫抽汲压力。抽汲压力和钻井液性能、环空大小、钻具井液密度时则悬重增加。这些现象都是即将发生强烈结构、起

6、钻速度有直接关系，许多井喷均发生在起钻过井喷的前兆。程，就是抽汲压力起到了促喷的作用。在不同工况下7)钻井时放空或钻入低压层，会发生井漏，当液面井底压力变化见图1。下降到一定程度时，同层或其他层的井底压力小于地层压力时，就转漏为喷。8)钻井液密度降低。出口钻井液密度下降有时表示正发生井涌，钻井液密度减小的某些原因是：①岩屑霄体积减小；②有地层流体侵入，尤其是气体；③充气钻＼：Il‘IlIlIlIl．J『_!l一井液从钻井液池循环入井。岩屑中含气只在接近地面2．．．一3．lllllll¨llllyl⋯时由于气体膨胀，才能使钻井液密度下降，它不会使全。．．。时间／h井钻井液密度下降。

7、-9)返出的钻井液中有油花气泡，这是进入油气层的直接标志(主要征兆)。图1不同工况下的压力变化图根据上述溢流和井涌预兆就可以预测井喷。注：1．环宅钻井液静液柱的主压力；2．下钻；3．钻进；4．调整钻井液；5．起钻3井喷预测机理根据以上分析口。]，以下钻井工程参数与井喷预测2井喷前兆密切相关。这些信号包括：钻压、大钩负荷、转盘转速、地层孔隙压力大于钻井液静液柱压力并引起流体返出流量、泵压、钻井液密度、钻井液池液位和体积，硫从地层中流入井眼产生井涌。地层流体的这种流动如化氢浓度等。果