井控及井控设备分册.doc

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1、第三章井控及井控设备第一节概述井喷很长时间以来一直是钻井作业中的一个严重的问题。根据井涌的早期显示，采取合理的措施，井喷是可以避免的。石油工业正在环境敏感的海洋和相对陌生的地质构造钻更深的井。为了避免发生井喷，要求钻井作业人员能够识别潜在井喷的前期预兆，设计有效的压井方案，能够采取正确的行动实施井控。一、井控有关的各种概念1、压力压力与力和面积有关。力的最简单概念是物体的重量，从技术上说，压力就是单位面积上所受的力。对固体来说，压力产生的原因是固体受重力下拉所致。井控中的很多压力是由液体和气体产生的。其概念是一样的。不同的是液体和气体在已知点上的压力在各个方向均相等

2、。2、静液压力处于静止状态下的井内液体在一定深度所具有的压力。其大小与液体(或流体)的密度(重量)及垂直深度呈正比关系，而与液体的横断面积无关，即与井眼尺寸无关。静液压力＝压力梯度×深度3、压力梯度压力梯度即流体静液柱压力随深度增加的量。也就是说静液柱每加深1公尺或1英尺压力的增加量。压力梯度＝压力÷深度井内任何深度的静液柱压力等于液体的压力梯度乘垂直深度。4、地层压力地层压力也叫地层孔隙压力。是指储藏在某一深度地层岩石孔隙或裂缝中的油、气、水等流体具有的压力。它的大小来源于与本层相连通的其他含水层，或本层的静液压力，或者是上覆地层压力，或是三种压力来源的综合。一般

3、地层埋藏越深压力越大。正常地层压力是相当于淡水或盐水的静液柱压力。其值在1.0-1.07公斤/分米3之间。高于这个值的地层压力称为高地层压力或异常高地层压力，其数值可从1.07直到2.35公斤/分米3。低于正常值的地层压力称为低压或异常低压。其值在1.O公斤/分米3以下。这种情况多出现在枯竭产层和孔隙、裂缝较大的老地层。1、上覆地层压力上覆地层压力指覆盖在目的层以上的岩石及其孔隙中流体形成的总压力。根据试验测定最大可达2.16-2.64公斤/分米，相当于英制的18～22磅/加仑。于是平均上覆地层压力梯度大约是lPSI/英尺。公制为0.231公斤/平方公分/米。2、地

4、层破裂压力地层破裂压力指地层发生破裂时承受的压力。井内压力过大会将地层压破泥浆漏入地层。地层破裂压力可通过地漏试验测出。3、井底压力井底压力指所有作用于环形空间或套管侧面的压力总合。该压力随作业不同而变化。静止状态时：井底压力＝环形空间静液压力。正常循环时：井底压力＝环形空间静液压力＋环形空间压力损耗。用旋转防喷器循环泥浆时：井底压力＝环空静液压力＋环空压力损耗＋旋转防喷器的回压。循环出气涌时：井底压力＝环形空间静液压力＋环形空间压力损失＋阻流管汇压力。4、压差压差是井底压力和地层压力之间的差值。如果井底压力大，其压差为正，否则为负。正值压差称超平衡。地层压力超过井

5、底压力称为欠平衡。5、压力损失压力损失指泥浆从泥浆泵开始经高压管线、水龙头、方钻杆、钻柱、钻头再从环形空间返回地面的全过程中因克服流动阻力所消耗的压力。1、泵压泵压。是克服井内循环系统中摩擦损失所需的压力。正常情况下，摩擦损失发生在地面管汇、钻柱、钻头水眼和环形空间。环形空间与钻柱之间压力不平衡，也将影响泵压。当出现气侵时，一定的气侵控制压力要使泵压增高。气侵控制压力包括阻流嘴和阻流管线的压力损失。2、激动压力和抽汲压力抽汲压力发生在起钻时，其结果是降低有效的井底压力。因此是负值。激动压力产生于下钻和下套管时，其结果是增大井底有效压力,因此是正值。影响激动压力与抽汲

6、压力的因素有：管柱的起、下速度；泥浆粘度，切力、比重；井眼和管柱之间的环空间隙；类似钻头泥包等的环形节流。二、井控基本程序按照程序井控分为三级。即一级井控，二级井控和三级井控。1、一级井控也叫初级井控做好初级井控可以防止各种井涌。如果能防止井涌，就不会发生井喷。所谓初级井控，就是利用井内钻井液实现压井的方法。只要钻井液液柱压力大于地层孔隙压力，地层内的流体就不会侵入井内。2、二级井控一级井控失效，并不意味井失去控制。只要对井涌控制得当，就可把侵入井内的流体完全循环出去直到井涌被控制住恢复到初级井控状态称为二级井控。换句话说，当泥浆液柱压力控制不住井涌时必须进行二级井

7、控。二级井控就是利用防喷设备和重泥浆压井，一般程序是第一步关井，第二步测出井底压力，第三步采取合适的方法压井。具体关井程序见后续章节。3、三级井控三级井控是在发生井喷后，正确使用设备与技术重新恢复对井的控制。井喷可能是地面井喷或地下井喷。第二节异常压力监测正常地层压力的定义为压力梯度近似等于盐水的静液柱压力梯度10.5kpa/m(0.465psi/ft)。异常高压指那些比正常地层压力高得多的地层压力，压力梯度范围为大于10.5kpa/m(0.465psi/ft)。目前异常地层压力的预报和监测方法大致有以下几种：一、钻前预报：包括地震法、重力勘探、磁法勘探、电法勘