长庆录井公司录井井控操作手册(2009) - 图文(5)

2019-03-16 17:49

(3)井涌是指溢流进一步发展后,出现钻井液涌出井口的现象

(4)井喷是溢流失去控制,井内压力迅速降低,井内压力失去平衡。其现象是井内大量的钻井液或油、气混合物无控制地喷到地面。应迅速按“关井程序”控制井口,并记录、收集数据,进行压井作业。

油气侵、溢流、井喷三者之间是密切联系的。油气侵是溢流的先兆,溢流是井喷的先兆,井喷是溢流的发展结果。

油气侵发生后,如果不采取排除油气措施,受污染的钻井液再次泵入井内,井内钻井液密度会迅速降低,井内压力失去平衡,导致溢流、井喷的发生。

因此,在钻井过程中,应该重视油气侵、警惕溢流,严格执行有关井控技术规定,及早发现溢流,并迅速正确地处理,防止井喷发生。 4 井控工作的重要性

井控工作是一项系统工程。涉及到勘探、开发、钻井、安全、器材、培训等部门,各部门必须相互配合、密切协作,有组织、有秩序地协调工作,每口井的钻井作业中,从钻前工程,井场布置、开钻到完井的各个环节,井队所有工种、所有岗位都有自己的井控岗位职责,井控是钻井系统全员性的工作。因此,必须人人重视井控,按井控岗位职责的要求,录井人员应做好相应的井控工作,使我们井控工作达到万无一失。 5 井下各种压力的概念及其相互关系

5.1 压力(P):物体单位面积上所受的垂直力。常用的单位是:兆帕、千帕、帕,即1MPa=10Kpa=10Pa。 原工程大气压,1kgf/cm≈0.1MPa

5.2 静液压力(P静):静液压力是由静止液体的重力所产生的力。静液压力的大小取决于液体的密度和垂直高度,而与液体的形状、断面积无关。公式:P静=0.0098ρH,单位:MPa

其中ρ:液体密度,单位:g/cm, H:液体垂直高度,单位:m。 5.3 压力梯度(G):单位深度压力的变化量。单位:Kpa/m

公式:G=P/H

根据压力梯度的范围,地层可分为:

(1)正常压力地层:9.8-10.486 Kpa/m(或压力系数K=1.0-1.07) (2)异常高压地层: >10.486 Kpa/m(或压力系数K>1.07)

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(3)异常低压地层:<9.8 Kpa/m(或压力系数K<1.0

5.4 地层压力(PP):也称地层孔隙压力,指地下岩石孔隙内流体的压力。

5.5 波动压力:指钻具(管柱)在充满液体的井筒内上下运动时,使液体匀速或变速流动,引起井内压力的波动值,包括激动压力和抽汲压力。 (1)抽汲压力(P

):起钻时,钻柱向上运动,井内液体克服自身内部以及与井壁之间的摩

擦力向下流动,使井底压力减小,这个阻力即为抽汲压力。 (2)激动压力(P

):下钻时,钻柱向下运动,井内液体克服自身内部以及与井壁之间的摩

擦力向上流动,使井底压力增大,这个阻力即为激动压力。 (3)波动压力的危害

抽吸压力使井底压力(Pb)降低,当P底<P地时,易发生溢流; 激动压力使井底压力(Pb)增大,当P底>P地时,易先井漏,后井喷。 (4)影响波动压力的因素:

①钻井液密度、粘度、静切力;②井眼与管柱之间的环形空隙; ③起下钻速度;④惯性力;⑤钻头泥包。 (5)实际操作中波动压力的控制措施 ①控制起下钻速度;

②操作要平稳,防止猛刹猛提; ③调节合适的钻井液性能。 ④防止钻头泥包。

5.6 井底压力(Pb):所有作用在环形空间压力的总合,就是井底压力。 不同工况下的井底压力(Pb)分析: (1)静止(空井)状态:

井底压力=环空静液柱压力 即:P底=P静液 (2)钻进(钻井液正常循环)时: 井底压力=环空静液柱压力+环空流动阻力 即:P底=P静液+P环阻 (3)起钻时:

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井底压力=环空静液柱压力+抽汲压力- 起钻灌浆前井筒液面下降减小的压力 即:P底=P静液+P抽-P液低 (4)下钻时:

井底压力=环空静液柱压力 +激动压力 即:P底=P静液+P激

(5)划眼时:井底压力=环空静液柱压力 +激动压力+环空流动阻力 即:P底=P静液+P激+P环阻 (6)节流循环时:

井底压力=环空静液柱压力 +环空流动阻力+节流套压 即:P底=P静液+P环阻+P节流套压

(7)关井时:井底压力=环空静液柱压力+气侵附加压力+井口回压 即:P底=P静液+P井侵附加力+P井口回压

(故:起钻时井底压力最低,最易引起井喷。) 6 溢流发生的主要原因

根本原因:井底压力小于地层压力。 主要原因有以下几点:

(1)对地层压力掌握不准,设计钻井液密度偏低。 A 新探区、新区块;

B 老油区打调整井、更新井或有注水井。 (2)井内钻井液高度下降。 A 井漏;

B 起钻灌浆不及时或没有及时灌满。 (3)井内钻井液密度下降。

A 严重油气侵且处理不正确、不及时。

B 处理过猛:如大量加入水、泡油解卡或加降摩阻剂等。

(4)循环中止时,环空流动阻力消失,使井底压力减小,小于地层压力时发生溢流。 (5)起钻时抽汲压力过大;(统计资料表明,50%以上的井喷是由直接起钻抽汲造成的) 处理措施:

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A短程起下钻:起钻前先起出10-15柱(一档),再下到井底,接方钻杆循环一周,观察返出的钻井液中有无油花、气泡。若有,则调整钻井液密度后充分循环,再起钻。

B特殊情况下:如起钻后检修需长时间停止循环,必须将钻具起到安全井段(地层稳定、不卡、塌、漏的地层)或起到套管鞋以上。过一段时间,再下到井底,循环一周,观察出口钻井液。

C核对灌入量与排出量是否相等; D操作平稳,控制起下钻速度; E调整钻井液性能,井壁稳定。 7 不同工况下发生溢流的显示 7.1 钻进过程中发生溢流的显示 7.1.1 间接显示

(1)钻速突快、蹩跳或放空

A钻遇高压地层时,由于地层孔隙度增加,井底压差减小,钻速加快;

B 钻遇碳酸盐地层时,若裂缝发育或溶洞,不仅钻速突快,而且出现放空或蹩跳现象。 (2)钻具悬重发生变化;(升高或降低)

A悬重增加:地层流体侵入井内使密度↓,浮力↓,悬重↑。 B悬重降低:溢流后地层流体有一个向上的喷势,悬重↓。 (3)循环泵压下降,泵冲增加气测值增加; (4)返出岩屑发生变化:块大、量多、形状不规则。 7.1.2 直接显示

(1)浆池液面升高;(1方报警) A快速升高:高空隙度、高渗透性地层时; B先慢后快:高产层;

C缓慢升高:低空隙、低渗透、低产层。

为了能及时发现溢流,必须安装泥浆池液面指示器、记录仪表和报警装置。 (2)泥浆出口管流速、流量增加;

A若排量不变,地层流体侵入井内,泥浆返出量增多,出口管流速加快; B若为天然气溢流,因气体膨胀,出口管流速会越来越大。

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(3)停泵后钻井液自动外溢; (4)钻井液性能发生变化; A油气侵时,密度降低,粘度升高; B水侵时,密度降低,粘度降低。 7.2 起下钻时发生溢流的显示 7.2.1 起钻

(1)起钻时灌钻井液困难,实际灌入钻井液体积小于起出钻具的体积,或灌不进钻井液。 (2)停止灌钻井液时井口仍有钻井液返出。 7.2.2 下钻

(1)井口返出的钻井液体积大于下入钻具的体积; (2)停止下放钻具后,井口仍有钻井液自动外溢。 7.3.3空井(测斜、电测)时溢流的显示 (1)出口管有钻井液自动返出; (2)钻井液池面升高;

(3)井内液面下降(井漏可能引起溢流、井喷) 8 发现溢流迅速关井的优点

8.1 控制住井口,可以使井控工作处于主动,有利于实现安全压井。 8.2 制止地层流体继续侵入井内。

8.3 可保持井内有较多的钻井液,减少关井和压井时的套压。 8.4可以准确地计算地层压力和压井钻井液密度。

第六部分 硫化氢基本知识

1 概述

H2S是仅次于氰化物的剧毒,易导致人死亡的有毒气体。一旦H2S气井发生井喷失控,将导致灾难性的悲剧。例如:四川重庆高桥镇罗家16号井发生的“12.23”井喷事故,大量H2S气体从井底溢出,造成243人死亡,396人中毒住院,造成3万多附近村民紧急疏散,周围约五公里范围内被封闭。H2S气体不仅严重威胁着人们的生命安全,造成环境恶性污染,同时,它对金属设备、

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