ρm试——试验所用钻井液密度，s／cm； PL——地层漏失时的井口压力，MPa； Hf——裸眼段中点井深，m。
安全注意事项：在直井与定向井中对同一地层做的液压试验所取得到的数据不能互用。当套管鞋以下第一层为脆性岩层时，只对其做极限压力试验，而不做破裂压力试验。因脆性岩层做破裂压力试验时在其开裂前变形量很小，一旦被压裂则承压能力会下降。极限试验压力要根据下部地层钻井将采用的最大钻井液密度及溢流发生后关井和压井时，对该地层承压能力的要求决定。试验方法与破裂压力试验一样，但只试到极限压力为止。
4．波动压力
(1)波动压力的定义
由于井内钻具或流体上下运动而引起井底压力增加或减少的压力值。它是激动压力和抽吸压力的总称。激动压力是指当钻柱向下运动时，井内钻井液向上流动，使井底压力增加，由此而增加的压力值称为激动压力。抽吸压力是指当钻柱向上运动时，井内钻井液向下流动，使井底压力减少，由此而减少的压力值称为抽吸压力。 (2)波动压力对钻井安全的影响
由于钻井液具有一定的粘度和切力，当快速提升钻柱(尤其是出现缩径、钻头泥包)时，都将引起过大的抽吸压力。当抽吸压力达到一定值时就会引起井喷和井眼垮塌，因此应引起足够重视。当下钻速度过快时，同样会引起过大的激动压力，造成井漏，影响井眼安全。 (3)引起波动压力的主要因素
钻井液静切力：钻井液静止时间越长，其网状结构强度越大，静切力就越大，钻井液从静止状态到流动状态所克服的流动阻力就越大，因此井内钻柱上下运动时就会造成过大的波动压力。
起下钻速度：起钻时，钻具底部产生负压，使井底压力减少。下钻时，钻具底部排挤钻井液向上流动，使井底压力增加。
惯性力：在起下钻具或接单根等作业中，钻柱的运动有加速和减速的过程，由此而产生惯性力，使井内压力产生波动。惯性力越大，波动压力就越大。 (4)减小波动压力对井眼影响的措施
严格控制起下钻速度，防止过快，尤其是钻头在井底附近时，更应高度重视；起下钻具时，严禁猛提猛刹，防止产生过大的惯性力和波动压力；应调整好钻井液性能，防止因切力、粘度过大产生较大的波动压力；应保持井眼畅通，防止缩径、泥包等引起严重抽吸。
5．井底压力Pb
井底压力是指作用在井底上的各种压力总和。 在不同钻井作业工况中的井底压力： (1)井内钻井液处于静止(停止循环)状态时
Pb=Pm=0．0098ρmHm (2—9)
式中 Ph——井底压力，MPa；
Pm——钻井液静液柱压力，MPa。
注：钻井液静液柱压力是构成井底压力和维持井内平衡最主要的部分；是实施一级井控的唯一保证。 (2)钻进时
Pb=Pm+Pbp=0．0098ρmHm+Pbp (2—10)
式中 Pbp——循环时的环空流动阻力，MPa。
注：环空流动阻力是井底压力增加，有利于抑制地层流体向井内的侵入。其数值一般在0．7～1．5MPa。 (3)起钻时
3
Pb=Pm—Psb—Pdp (2—11)
式中 Psb——抽吸压力，MPa；
Pdp——未及时灌满井口而产生的静液压力减少值，MPa。
安全提示：(1)起钻时应及时灌浆，现场每起3～5柱钻杆或一柱钻铤就应灌满一次。目前国外已配备自动灌浆监测报警系统，在起钻时能实时检测校核起出量与泵入量，异常时及时报警。(2)只有起钻作业时，井底压力会小于静液柱压力，所以起钻时应格外谨慎，以防抽吸。在近平衡中，规定的安全余量就考虑了Psb和Pdp的影响。在设计钻井液密度时，应以起钻工况时的井底压力为准。 (4)下钻时
Pb=Pm+Psw (2—12)
式中 Psw——激动压力，MPa。 (5)划眼时
Pb=Pm+Psw+Pbp (2—13)
6．井底压差△P
井底压差是井底压力与地层压力之差。
△p=Pb—Pp (2－14)
式中 △P——井底压差，MPa。
当Pb>>Pp时，△P>>0，井底为过平衡；
当Pb稍大于Pp时，△p稍大于0，井底为近平衡； 当Pb=Pp时，△P=0，井底压力与地层压力相平衡； 当Pb 8．浅层气的特点及安全处理措施 浅层气自身特点决定了对其钻探的难度，在国内、国外不乏由于钻遇浅层气后采取措施不当而殃成巨祸的事例。因此，正确实施浅层气钻探技术是非常必要的。 (1)浅层气的成因：一般情况下，快速沉积的大多数地区，普遍存在浅层气。由于沉积速度快，地层压力来不及释放。如海湾地区和大陆架地区常有浅层气存在。 (2)浅层气特点：位于浅层、体积小、压力大、能量瞬间释放、危险系数大。 (3)浅层气钻探难度：由于其体积小难以预测，且层位浅，常常突然出现；压力高，一旦井喷，能使井眼迅速卸载，使所有的钻井液喷出，继而失去一次井控的机会；层位浅，使报警信号反应的时间短，天然气可能在几乎没有报警的情况下达到地面；表层一般是薄弱地层，若发生井喷，不能强行关井，易憋裂地层，使之失去控制，造成井喷、爆炸起火、烧毁钻机；浅井段钻进时，井口的控制装置较少；施工人员对浅层气危险性认识不足也是引起事故的重要因素之一。 (4)浅层气位置的预测：利用高分辨率地震数据可以对浅层气进行预测。目前，具备了对 900m以内的浅沉积层进行预测的技术和新的地球物理设备。高分辨率的电火花地震勘探和亮点分析技术可以有效的预测浅层气；电力机动浅剖面仪能分析出120m以内有关活动的和非活动的储气层的资料；水柱气泡检测仪可以发现气体渗漏，气体渗漏是浅层含气的直接显示；无泡电火花测量仪可以进行沉积速度分析，并能对300m以内的活动与非活动的气体储层进行分辨。 进行钻井设计之前，必须对相关的资料进行认真论证，弄清是否有浅层气存在，钻井设计必须有浅层气的专门论述。 (5)浅层气钻井前的安全准备措施有： 2钻前安全技术交底：组织相关人员认真了解浅层气的危险性，掌握钻探浅层气的工艺技术，提高人员的防范意识。明确各岗位的职责，加强监控，尽可能早的发现显示。 2压井钻井液的准备：开钻前配好压井钻井液，密度比正常钻进时高0．12g／cm3，体积为井眼容积的5～6倍。 2井口设备的安全配备：φ762导管+变径升高短节+φ540分流三通(14MPa)+φ540单闸板(14MPa)+φ540环型防喷器(14MPa)。 2地面分流设备安全分流三通的水平出口与φ273分流管相连，之间安装气动平板阀，分流管长度不得小于30m，且朝向下风方向，分流管口外开挖100～200m3的土坑，分流管尽可能笔直，每2m一个固定锚。 2试压：井口装置一律试压至规定压力。 2安全报警装置的准备：安装钻井参数检测仪，并检测其可靠程度，特别是钻井液流量传感器，必须灵敏可靠。 (6)浅层气钻井工艺步骤 一般情况下，套管或导管在软地层下深度小于450～600m或硬地层下人深度小于300m时，不能关井，只能分流放喷。 ①φ216领眼钻穿表层：对预测有浅层气的地区，首先用216钻头钻完设计井深，泄流面积小，喷出物体积也较少，利用压井作业。 ②电测φ216裸眼，确认浅层气是否存在。 ③对表层段，按所需尺寸进行扩眼，而后进行下套管作业。 控制浅层气主要集中在φ216领眼钻进过程中。司钻必须密切注意井口钻井液返出流量的变化情况，特别是在起钻过程中，要准确计量灌入的钻井液是否与起出的钻具体积相等，一旦发现有显示，立即按如下程序进行操作，以确保安全： 由于钻井液的密度不是通过准确计算得到的，压井似乎存在某种程度的盲目性，但是这种努力会有助于限制由于气体紊流卸载而造成的井眼扩大。可以根据泵入加重钻井液后的放喷情况，确定是对压井钻井液继续加重，或是考虑打重晶石塞或水泥塞，或是等待可能发生的井内桥塞或衰竭停顿。上述方法是国外众多油公司经过长期的生产实践总结出来的行之有效的成功经验，完全能够控制浅层气，而不至于发生井喷，不能盲目关井，避免压力过高使地层破裂，井口失去控制。 9．钻开油气层的安全技术措施 钻开油气层的技术措施是维护井底压力平衡，尽早发现溢流显示为重点而制定的，主要内 容如下： (1)加强地层对比，及时提出地质预报，尤其是异常高压地层上部盖层的预报要力求准确。 (2)采用dc指数、气测资料等对异常地层压力进行随钻监测，综合分析对比资料数据，以提高地层压力监测的精度。 (3)在进入预计的油气水层前，调整钻井液性能，调整好后再继续钻进，以免因调整钻井液性能而掩盖溢流的某些显示。 (4)根据井场井控设备的配套情况、井控技术水平、井身结构、地层几地层流体特点等，规定最大允许溢流量，一般不超过2～3m3。 (5)钻开油气层后进行起下钻作业时，必须进行短程起下钻。从井底到油气层上200m的起钻速度要严加控制。按规定及时灌满钻井液并进行校核灌注量、作好记录起完钻要及时下钻，检修设备时应将钻具下到套管鞋处。 (6)钻开油气层后避免在井场使用电气焊。若必须使用，须申请批准，并采取相应的安全防火措施。 (7)电测前井内情况必须正常。电测期间须准备一根装有钻具安全阀或钻具回压阀的钻杆，以备井内异常时强行下人，控制井口。钻开油气层后因发生卡钻须泡油、混油或因其他原因要调整钻井液密度时，其液柱压力不能小于地层压力。 (8)若发生井喷而井口无法控制时，应立即关闭柴油机及井场、钻台和机房处的全部照明灯，打开探照灯，灭绝火源组织警戒，尽快由注水管线向井口注水防火。 (9)井眼要畅通，防止拔活塞造成抽吸井喷。开泵要平稳，排量由小逐渐增大，防止蹩漏地层。 (10)若打开油气层过中发生井漏，应立即停止循环，间歇定时定量反灌钻井液以降低漏速，维持一定液面，保持井眼与地层压力之间的平衡，然后实施堵漏作业，再根据井内情况重建平衡或先期完井。 (11)为了井眼安全，防止大段井涌或蹩泵蹩漏地层，下钻时应分段下钻并开泵破乳循环。严禁一次下钻到底，尤其是长期未循环的深井。 (三)二级井控技术 当一级井控失效后，井内的液柱压力小于地层压力，井底处于欠平衡状态，这时通过关井，控制节流阀的开度，实现节流循环，在井口造成一定的回压，利用该回压和井内剩余的液柱压力之和来平衡地层压力，抑制地层流体向井内的侵入，同时将井内的地层流体排除并用重浆压井，重建井眼与地层之间的平衡关系，恢复正常钻井作业的井控技术。 1．溢流的原因 井底压力小于地层压力是导致溢流的根本原因，而引起井底压力小于地层压力的原因则是多方面的。 (1)压力掌握不准确，设计钻井液密度偏低 ①新探区、新区块地层压力不熟悉 3 例如某井，在井深3000m打开油气层，钻井液密度1．25g／cm。由于地层压力当量密度大于在用钻井液密度1．25g／cm3，而发生天然气井喷。 ②开发区注水造成地层压力升高(或过高) 例如某井，用1．20g／cm3的钻井液密度打开当量密度为1．35g／cm3的地层压力，结果在2300m发生井喷。 (2)井内钻井液高度下降 ①起钻时未及时灌满井口 例如某井，在起钻时没有及时灌入钻井液，发生气侵，结果引起井喷着火。 ②井漏引起井内钻井液液柱高度下降 井漏后，井内静液柱压力下降，若井内静液柱压力产生的井底压力不足以平衡地层压力时，则易引起溢流或井喷。所以发生井漏时要及时防喷。 (3)钻井液密度下降 ①钻开高压油气层时，油气侵入钻井液而引起钻井液密度下降。 ②在处理井下事故时，向井内打入原油、柴油或其他解卡剂，而引起井内静液柱压力下降。 ③打大斜度定向井或水平井时，为降低钻具与井壁之间的摩阻，向井内混油或降摩阻剂，而引起井内静液柱压力下降。 (4)起钻抽吸引起的溢流 由于井眼不畅、环空间隙过小、钻井液性能变差(如粘度、切力过大)、起钻速度过大、起钻前静止循环时间过长或井内安全附加量偏小等原因，造成过大的抽吸压力，使井底压力小于地层压力，从而产生溢流。起钻前应检查井底压力是否能平衡地层压力，是否发生抽吸溢流。其检查措施有： ①短程起下钻法：在正式起钻之前，先从井内起出5～10柱钻杆，然后再下入井内，开泵循环至少一个迟到时间，观察测量返出的钻井液。如发现钻井液中有油或气，则说明发生了抽吸溢流，这时不能继续起钻作业，应做节流循环观察或适当提高钻井液密度，直到起钻不再发生抽吸溢流为止。 ②核对灌入井内的钻井液量 3．溢流的安全预防措施 (1)准确掌握地层压力，根据压力预测曲线、监测资料及安全附加值确定新探区或新区块钻井的钻井液密度； (2)根据邻井及注采动态压力资料确定开发区钻井的钻井液密度。注水井附近钻井安全措施有： ①注水井停注泄压。当井距较近时应提前停注，泄压为零。 ②注水井不能停注泄压时，应根据周围注水井压力按压力坡降法折算成钻井液当量密度，加在钻开该油气层的钻井液上。 (3)掌握该区块的浅气层情况，防止浅气层造成井喷； (4)确定合理的井身结构，避免一口井的裸眼井段有超过两个不同压力梯度的地层； (5)混油或泡油时，应事前核对井底压力与地层压力之间是否平衡。若不平衡则应先加重再向井内混油或泡油；