第八章 井内气体的膨胀和运移

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第八章井内气体的膨胀和运移气体是可压缩的流体，其体积取决于其上所加的压力。压力增加，体积减少；压力降低，体积增加.天然气的压力与体积变化情况是当压力增加一倍，其体积减少一半，反之，当压力减少一半，其体积增加一倍。 气体的压缩、膨胀特性造成静液压力和井眼压力的变化，必须了解这个变化和预计这个变化，以便控制气侵。气体比钻井液的密度低得多，为0.000603g/cm3,因此，钻井液中的气体总有一个向上运移的趋势。不管是否关井，气体运移总是可能发生的。 一、井内气体的膨胀气侵后，在气泡上升过程中，气泡上面的钻井液液柱高度越来越小。气体所受的液柱压力也越来越小，这就引起气体体积逐渐膨胀。越向上升气体体积膨胀越大。当气体接近地面时气体体积膨胀到最大。见图7--1气泡在井内上升的特点1、钻井液气侵 气体侵入井内的特点：1）气泡向上运移；2）气泡向上运移时因所受压力越来越小，所以体积膨胀。 1）气泡侵入钻井液后，环空钻井液密度自下而上逐渐变小，所以不能用井口所测泥浆密度加重。2）钻浅气层时，气侵使井底压力的降低程度比深井大。3）侵入井内的气体在井的深部时对井底压力影响很小，可以忽略不记。气体侵入井内的注意事项： 气体塞侵和天然气侵一样，具有向上运移和体积膨胀两个特性。气柱上升到井深的一半，气柱所受的钻井液液柱压力就减小一半，气体体积就增加一倍。当气柱再向上运移一半,气体体积又增加一倍。每上升到余下路程的一半，气柱体积就增加一倍。气柱接近地面时，气柱体积增加到最大，如图7--2所示。2、气体塞（气柱） 117 气体侵入井内，从井底到井口气体体积、压力和井底压力的变化过程说明；（1）气体在井内上升时体积一直在膨胀，但增加量较小，直到靠近地面时才迅速增加，这时钻井液池液面才增加比较明显；（2）气体膨胀上升对井底压力的影响很小，只是到靠近地面时，井底压力才能有明显降低。1.气体2.井底压力3.气体所受压力 起钻过程中，少量气侵不易被发现，随着钻具起出，气体不断运移，经过一段时间后，气体上升膨胀到一定程度，表现出极微弱的溢流或间歇井喷。最终，气体膨胀将会降低静液柱压力，导致地层内的流体大量侵入井内。二、开井时的气体运移 三、关井时的气体运移在井口封闭的情况下，气体就不能膨胀。所以气体就保持压力不变而向上移动。结果是气体保持原有的地层压力向上运移。造成井底压力、套管鞋处的压力和井口压力不断上升，最终气体运移到封闭的井口时，井口压力等于原井底压力，而井底压力为原井底压力的2倍。压力如图7--5所示。 图7--5 关井后，已经发生的气侵可能还在运移。在地面的显示是，关井立管压力和套管压力等量增加。如不采取措施，套管压力上升到超过最大允许值，引起地层破裂，造成地下井喷。此时要打开节流阀释放钻井液，允许气体膨胀，以降低套管鞋处压力。 1、钻井液气侵后，不能用——的钻井液密度计算环空井底压力。2、气泡在井内会逐渐滑脱——，其体积逐渐——。3、浅气层的气侵使井底压力减小的速度和程度比深井----。4、关井后，气柱在井内滑脱上升，其本身压力---，会引起井口压力---。井底压力---。思考题：一、填空：二、问答题：气体侵入井内时，注意哪些事项？