钻井工程濮阳职业技术学院第四章油气井压力控制

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1、第四章油气井压力控制第一节井下的各种压力及其平衡第二节溢流及其检测第三节溢流的控制——关井和压井概述油气井压力控制——在石油钻井过程中对井眼内的地层压力进行控制。井控的分类（1）一级井控：利用钻井液密度，建立井内压力平衡。（2）二级井控：发生溢流后，利用井口防喷器憋回压后压井，恢复井内压力平衡。（3）三级井控：井喷后的处理与压力控制。井控的基本要求：1）有效地控制地层压力，防止井喷；2）防止井漏等复杂情况；3）有效地保护油气层第一节井下各种压力及其平衡一、井眼内的各种压力1.地层孔隙压力2.地层破裂压力3.钻井液静液柱压力4.环

2、空循环压降在井底产生的附加压力5.波动压力最大井底压力：抽吸压力：激动压力：6.环空内岩屑重力在井底引起的附加压力7.井底有效压力一、井眼内的各种压力正常钻进时：起钻时：下钻时：最小井底压力：二、井眼—地层系统压力平衡1.基本关系式2.约束条件第一节井下各种压力及其平衡三、平衡与欠平衡压力钻井1.平衡压力钻井（1）概念在有效地控制地层压力和维持井壁稳定的前提下，尽可能降低钻井液密度，使钻井液液柱压力刚好平衡或略大于地层压力，达到解放钻速和保护油气层的目的。这种钻井方法称为平衡压力钻井。（2）技术关键1）地层压力的准确预测2）合理

3、钻井液密度的确定第一节井下各种压力及其平衡2.欠平衡压力钻井（1）概念在井底有效压力低于地层压力的条件下进行钻井作业。在井下，允许地层流体进入井内；在井口，利用专门的井控装置对循环出井的流体进行控制和处理。主要目的是及时发现和有效保护油气层，同时可显著提高钻进速度。（2）关键技术1）地层孔隙压力和坍塌压力的准确预测2）钻井液类型选择和密度等性能的控制3）井口压力的控制及循环出井的流体的处理4）起下钻过程的欠平衡5）井底有效压力的计算与监测6）井壁稳定7）完井三、平衡与欠平衡压力钻井第一节井下各种压力及其平衡第二节溢流及其检测二、

4、溢流的原因一、溢流的概念1.油、气、水侵——油、气、水侵入钻井液，使其性能变坏的过程。2.溢流——当井底压力小于地层压力时，地层流体侵入井内，使井口返出的钻井液量大于泵入量，停泵后钻井液从井口自动外溢的现象。3.井涌——溢流的进一步发展，在循环或者停泵后，钻井液涌出井口的现象。4.井喷——地层流体失去控制地喷出地面。1.地层压力掌握不准，使设计的钻井液密度偏低；2.钻井液密度降低；3.起钻未按规定灌泥浆或井漏，使井内液面降低；4.起钻抽吸作用使井底压力减小；5.停止循环时，环空循环压降消失，使井底压力减小。2.气侵的特点气体的可

5、压缩性，使气侵具有以下特点：（1）侵入井内的气体由井底向井口运移时，体积逐渐膨胀，越接近地面，膨胀越快，体积越大。因此，在地面看起来气侵很严重的钻井液，在井底只有少量气体侵入。（2）气侵后的钻井液在不同深度的密度不同。井口处的密度虽然降低较大，而井底钻井液液柱压力减少并不大。因此在气侵量不大的情况下，只要及时除气，就不会有井喷的危险。三、气侵气侵的途径与方式—岩石孔隙中的气体随钻碎的岩屑进入井内钻井液；—气层中的气体由于浓度差通过泥饼向井内扩散；—当井底压力小于地层压力时，气层中的气体大量流入或渗入井内。第二节溢流及其检测三、气

6、侵2.气侵的特点（3）在气侵后关井的情况下，气体将滑脱上升，在井口积聚。由于井口关闭，气体在上升过程中不可能膨胀，体积没有变化。这样气体仍保持原来的井底压力。这个压力与泥浆柱压力叠加作用于整个井筒，容易导致井漏和地下井喷。因此，气侵后不能长时间关井。30002250150075000.10135.41.2g/cm344.253.161.970.717.835.40.26m30.26m30.26m30.26m30.26m3第二节溢流及其检测1.地层流体侵入的征兆（1）泥浆罐液面升高；（2）钻井液返出量大于泵排量；（3）起钻时灌不进

7、泥浆或泥浆灌入量少于正常值；（4）停止循环时，井口仍有泥浆外溢。（5）钻速突然加快或钻进放空；（6）钻井液性能发生变化；密度降低；粘度上升或下降；气泡、氯根离子、气测烃类含量增加；油花增多，油味、天然气味、硫化氢味增浓；温度升高。（7）泵压上升后下降，悬重减小后增大；四、溢流的检测第二节溢流及其检测四、溢流的检测2.溢流的检测方法（1）钻井液罐液面检测法（2）返出钻井液流量检测法（3）气侵超声波检测技术浮子式液面计挡板流量计第二节溢流及其检测第三节溢流的控制----关井与压井一、井控装置一、井控装置第三节溢流的控制----关井与

8、压井一、井控装置第三节溢流的控制----关井与压井一、井控装置第三节溢流的控制----关井与压井一、井控装置Drillpipecheckvalve第三节溢流的控制----关井与压井1.关井方式及选择二、关井利用井口防喷器将井口关闭，井口防喷器产生的回压与环空泥浆