表示地层压力梯度课件.ppt

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1、教师简介,个人简介,培训目标及意义,1,一、培训目标:1.掌握井控理论知识2.熟悉井控设备操二、培训意义：1.对应的岗位序列要求2.培训对象：井架工,井控基本知识,井控基本理论 井喷概念 井喷：指地层流体（油、气和水）无控制地涌入井筒，喷出地面的现象。钻井过程中，井喷是危及海上作业安全的恶性事故，井喷失控是重大恶性事故，井喷失控着火更是灾难性的恶性事故。,井控基本知识,井控基本理论 溢流失控导致井喷或井喷失控，使井下情况复杂，无法进行钻井作业。如果井喷失控着火将会造成船毁人亡、井眼报废、破坏油气资源、污染自然环境等严重后果，给国家和企业带来巨大损失。,井控基本知识,井控基本理论井眼内相关压力概

2、念 地层孔隙压力（地层压力）：是指在地下岩石孔隙内流体（油、气和水）聚集的压力。用符号PP表示，单位用兆帕（MPa）或磅英寸（psi）和公斤厘米（Kgcm）表示。地层压力梯度：单位深度的地层压力变化。用符号GP表示，单位用兆帕米（MPam）或磅英寸英尺（psif t）和公斤厘米米（kgcmm）表示。静液柱压力：是指在静止液体中的任意一点液柱重量产生的压力，它的大小和液柱单位重量及垂直高度有关，而和液柱的横向尺寸及形状无关。用符号Ph表示，单位用MPa或psi和kgcm表示。,井控基本知识,井控基本理论 上覆岩层压力：指覆盖在该地层以上地层岩石和孔隙中流体（油、气或水）的总重量造成的压力。用符号

3、Po表示，单位MPa或ps i或Kgcm。当量钻井液密度 压力可用当量钻井液密度的形式来表示，等于实际钻井液密度与所附加压力钻井液密度之和。式中：We当量钻井液密度，gcm3（lbgal）Wo实际密度，gcm3（lbgal）P附加压力，MPa（psi）H垂直深度，m（f t）C3与采用单位有关的系数。当采用法定计量单位时，C30.0098；当采用括号内的英制单位时，C30.052。,井控基本知识,井控基本理论 井底压力：指井眼底部所受的总压力，包括钻井液柱压力和井口所受压力的总和。地层破裂压力：由于井内液柱压力过高，会使地层产生拉伸破裂或使地层原有裂缝张开而造成井漏。使地层原有裂隙张开或形成新

4、裂隙时的井内静液柱压力，称为地层破裂压力。单位MPa或psi；用符号Pf表示。每单位深度增加的破裂压力值，叫地层破裂压力梯度。地层破裂压力梯度是一个十分重要的地层参数，它对研究地层的稳定性，确定钻井过程中的钻井液密度，保护油气层，确定合理的压井液密度以及正确的井身结构设计都有很大的影响。为了实现优质、快速和安全钻井，必须保持井内流体压力介于地层孔隙压力和地层破裂压力之间。,井控基本知识,井控基本理论 地层坍塌压力：所谓地层坍塌压力是指地层钻开后，井壁围岩产生剪切破坏而向井内产生坍塌或缩径时的井内静液柱压力。单位MPa或psi。异常压力：指与正常压力趋势不相符的任何压力。正常条件下，地下某一深度

5、的地层压力等于地层流体作用于该处的静液柱压力。地层压力梯度在0.00980.0105MPam（或0.4330.465Psift或0.l0.107kgcm2m）之间的为正常地层压力。地层压力梯度大于0.0105MPam（0.465psift）为异常高压。地层压力梯度小于0.0098MPam（0.433psift）的为异常低压。异常高压的上限大约等于上覆岩层的总重量，即相当于压力梯度为0.02262MPam（lpsift）。但在浅处则要稍小些，也有局部地层超过上覆岩层压力梯度达40的所谓“压力桥”,井控基本知识,井控基本理论地层异常压力的预报和监测 钻前预报：包括地震法、重力勘探、磁法勘探、电法勘

6、探等地球物理方法以及利用井底以上的电测资料预报井底以下尚未钻开地层的孔隙压力和对邻井资料的综合分析。随钻监测：（1）根据钻井参数的变化进行监测。其中有根据机械钻速增加、d指数下降、dc指数下降、钻速方程、随钻测井以及扭矩、卡阻增加等现象来判断高压地层的出现。（2）根据钻井液参数的变化来监测。钻井液气侵、出口钻井液密度下降、出口钻井液温度上升、钻井液中氯化物含量增加、钻井液的电阻率下降、钻井液性能的突变、泥浆池液面上升、钻井液总量和钻井液出口管流量增加、钻井液灌不进或灌进量减少等现象都可能是异常高压地层出现的征兆。,井控基本知识,井控基本理论（3）根据页岩岩屑参数的变化来监测。页岩密度下降、页岩

7、岩屑中搬土含量增加、岩屑体积、尺寸和形状有变化等现象可能是异常高压地层出现的征兆。（4）随钻气侵监测。钻后检测：电测井、声波时差测井、中途测试和完井测试等都是最直接的异常高压地层的钻后检测方法。几种具有代表性预报和监测方法的基本原理：,井控基本知识,井控基本理论（l）地震层速度法 这是一种钻前预测方法。地震层速度是一个重要参数，是地震预测地层压力的主要依据。正常情况下，地震层速度随着埋深的增加而增加。岩石埋深增加，压实作用愈强，岩石密度愈大，而孔隙度却下降，地震层速度就会增加。这就是说地震速度与岩石密度成正比，与地层孔隙度成反比。当钻遇高压地层，由于地层压力增高，往往孔隙增大，岩石密度变小，使

8、地震波速度降低。因此如果地震层速度随着深度的增加而明显减低，则有可能是异常高压地层出现的前兆。据此还可根据地震层速度与地层孔隙压力的关系，预测地层孔隙压力。（2）dc指数法 dc指数与机械钻速成反比。而机械钻速与钻井液柱压力和地层孔隙压力的压差有关。正常压力地层，对泥岩和页岩而言，随着井深的增加dc指数也增大。当钻遇压力过渡带或异常高压地层时，压差减小，机械钻速增大，而dc指数明显偏小，根据这种机理，可以监测地层异常压力的出现。,井控基本知识,井控基本理论（3）声波测井法 声波测井法是利用声波时差与地层孔隙度成正比，而孔隙度与地层孔隙压力成正比的关系来检测地层孔隙压力。正常情况下，随着深度的增

9、加，压实作用愈强，孔隙度减小，声波传播速度增大，而声波时差逐渐减小。当钻遇压力过渡带或异常压力地层时，地层孔隙增大，导致声波时差也偏大。因此只要建立起正常地层压力带的地层孔隙压力与声波时差间的关系，就可以计算异常地层压力。声波时差法是利用钻后的电测资料来检测地层孔隙压力的方法之一。单靠某一种方法不能比较准确地检测和预报异常地层的出现，只有将几种方法取得的资料进行综合分析和比较才能较准确预报。,井控基本知识,井控基本理论溢流及其正确控制方法 溢流井喷相关概念（1）油、气侵油、气侵入钻井液，使其性能变坏的过程。（2）溢流井口返出的钻井液量比泵入量大，停泵后井口钻井液 自动外溢的现象。（3）井涌溢流

10、的进一步发展，在循环或停泵后，钻井液涌出 井口的现象。（4）井喷地层流体（油、气或水）无控制地涌入井筒，喷出井口的现象。（5）地下井喷井下高压层的地层流体（油、气或水）把井内某一薄弱地层压破，流体由高压层大量流入被压破的地层内，这种现象叫地下井喷。（6）井喷失控发生井喷后，无法用常规方法控制井口而出现敞喷的现象。,井控基本知识,井控基本理论 地层井眼系统平衡条件 在钻井作业中，某些外力可能会引起液柱压力升降变化，为了保持地层与井眼系统的压力平衡，在现场是使钻井液柱压力略大于地层孔隙压力。建立下列平衡式：PhPp Pe）式中：Ph钻井液静液柱压力（MPa）Pp地层孔隙压力（MPa）Pe平衡安全附

11、加压力（MPa）根据安全钻井，保护油气层和提高机械钻速，防止溢流等因素来决定 Pe值。经验数据，一般规定：油井Pe为1.53.5 MPa（相当附加钻井液密度0.050.10gcm3）气井Pe为35 Mpa（相当附加钻井液密度0.070.15gcm3）,井控基本知识,井控基本理论溢流发生的原因 溢流发生的根本原因是地层与井眼系统压力失去平衡，井内液柱压力小于地层孔隙压力而引起溢流或井喷。其影响因素主要由：地层掌握不准确，钻到异常高压层，事先未预告或者预告不准确，特别是在新探区钻井经常出现这种现象。钻井液柱压力减少。引起液柱压力减小的主要因素有：（l）因井漏，井内液柱高度降低而使液柱压力减小。这种

12、情况往往不易及时发现，要加强观察。（2）起钻时未向井内灌足钻井液。起钻时由于井内钻具起出而使钻井液面下降，如不及时灌足钻井液，就会使液面下降，使井内液柱压力降低可能引起溢流。,井控基本知识,井控基本理论（3）起钻发生抽汲作用。起钻柱时，由于钻井液的粘滞作用产生的使井底减小的瞬时液柱压 力叫抽汲压力。由于起钻太快，钻井液在井内下落的速度小于钻柱上提的速度就产生一种抽汲作用，使井内液柱压力减小而引起溢流。（4）压力激动引起井漏从而使液柱压力减小。钻井作业中，由于某些外力引起井内压力发生升降变化，尤其是钻柱快速向下运动时会对井内产生一个附加压力（激动压力）而使井底压力增加，可能压漏地层，使液柱压力减

13、小引起溢流。（5）井内钻井液密度降低。钻开油气层后，油气水不断侵入井内钻井液，使其密度逐渐降低，造成液柱压力降低。液柱压力降低又使油气水侵入更厉害，以致最后造成溢流或井喷。,井控基本知识,井控基本理论 钻入邻近的油气井。一个平台若钻定向井，如果钻头钻入邻近的油气井内或正在生产的油气井内，就会导致溢流或井喷。这是一种很危险的现象，这种井应严格控制井眼轨迹，正确设计。气侵的特点 地层中的流体，有油气水单独存在的，也有油气水共存的。由于气体的特性，气侵时无论侵入的方式或运移的状态都不同于油侵或水侵。为了有效地进行防喷和压井作业，熟悉和掌握气侵的特点是十分重要的。,井控基本知识,井控基本理论 气侵的途

14、径与方式（1）钻进气层时，随着气层岩石的破碎，岩石孔隙中含有的气体侵入钻井液。钻到大裂缝或溶洞气藏，有可能出现置换性的大量气体突然侵入钻井液。（2）气层中的气体通过钻井液（含泥饼）向井内扩散。（3）当井底压力小于地层压力时，井下处于较大的欠平衡状态，气体由气层以气态或溶解气状态大量地流入或侵入钻井液。气侵对钻井液柱压力的影响 由于气体有压缩和膨胀的特征，气体侵入钻井液后，在井底时因受上部液柱时因受上部液柱的压力，气体体积很小，随着钻井液循环上，气体上升速度越来越大，气体所受液柱压力也会逐渐减小，气体体积就逐渐膨胀增大，特别是气体接近地面时气体膨胀就很快增大。因此，即使返到地面的钻井液气侵很厉害

15、，形成很多气泡，密度降低很多，但钻井液柱压力减少的绝对值仍是很小的。,井控基本知识,井控基本理论 右图所示，即使地面气侵钻井液密度只有原钻井液密度的一半，钻井液柱压力减少值也未超过0.4MPa。但是，在钻井过程中，若不采取有效的除气措施，就会反复将气侵钻井液泵入井内，使钻井液气侵程度更加严重，造成井底压力不断降低，就有出现溢流或井喷的危险。,天然气侵入钻井液后对钻井液的影响,井控基本知识,井控基本理论 气侵的几个特点：（1）气侵的钻井液在不同深度的密度是不同的。（2）气侵钻井液接近地面时其密度才变得很小，所以即使地面钻井液气侵厉害，密度降低很多，但井底钻井液柱压力减少并不大。这时不能再以地面气

16、侵钻井液密度乘以井深来计算液柱压力。（3）由于抽汲或长时间停止循环（如因换钻头、修泵或电测等）井底积聚有相当数量的天然气形成的气柱，上升膨胀时可能导致钻井液外溢。,井控基本知识,井控基本理论（4）钻井液气侵后而井又关闭时，由于密度差的缘故，天然气会滑脱上升，最后积聚在井口。若井筒和井口装置无渗漏，则滑脱上升的天然气不会膨胀，体积不会变化，但上升过程中，井口压力会逐渐增加。当气体升至井口时，钻井液柱上增加了一个与溢流在井底相同的压力同时作用于井筒，而井口则作用有原来溢流在井底时的压力，此时，有可能形成过高的井底压力和井口压力。为了避免出现这种情况，气侵钻井液循环出井时，要允许气体膨胀，释放部分压

17、力，同时不要让井眼长时间关井而不循环。（5）关井时气体上升而不膨胀的情况下，地层压力不等于井口压力加钻井液柱压力，因此，不能用这个压力来计算所需钻井液密度。,井控基本知识,井控基本理论 溢流的判断信号 钻井循环系统是一个封闭系统，系统内任何流体的增加（油、气或水），在地面会有一定的显示或使钻井液的性能变化，或使钻井液数量发生变化，我们把这些显示和变化称为溢流出现的信号。熟悉和正确识别这些信号是井控技术的重要组成部分。（1）钻进中有蹩钻、钻速突然加快或出现放空现象 地层流体要进入井筒，所钻地层要有良好的渗透性，因此钻进中有可能出现蹩跳、钻速加快现象。钻到大裂缝或溶洞则出现放空。上述现象的出现，有

18、可能是钻到油气层，因此要观察，综合分析是否是溢流出现的前兆。,井控基本知识,井控基本理论（2）钻进中泵压下降和泵冲数增加 出现这种信号，应检查出口流量和钻井泵。若系无问题，出口流量增加则是溢流出现。当低密度的地层流体进入环空代替高密度钻井液时，泵压会下降，钻具内的高密度钻井液就有下落的趋势，泵冲数就可能增加。（3）钻井液密度下降 如果钻井液返出时密度下降，可能是由于地层流体侵入钻井液使其密度下降，造成液柱压力降低，最后发生溢流。（4）钻具悬重发生变化 当低密度的地层流体侵入钻井液后，使其密度降低，造成钻井液浮力减少，出现悬重增加的现象。此时要认真观察井内情况，提防出现溢流。,井控基本知识,井控

19、基本理论（5）烃类或氯根含量增高 钻井液中上述成份增加，有可能是油、气或水进入井内，要提高警惕，防止溢流发生。（6）钻井液返出流量突然增加 在泵排量不变的情况下，钻井液返出量突然增加，说明地层流体已进入井内，这是溢流发生的告急信号之一。（7）循环池钻井液量增多 若不是人为增加循环池钻井液量，而钻井液面增加时，则是溢流发生了。因为溢流进入井筒排代了同体积的钻井液到循环池，使循环池液面增高，液量增加，这也是溢流发生的告急信号之一。,井控基本知识,井控基本理论（8）停泵后井内钻井液外溢 若停泵后，井内钻井液忽大忽小外溢，说明溢流已经发生。（由于钻井液比重差而引起的外溢不属此类）这也是溢流告急信号。（

20、9）起钻时井内灌钻井液困难，或者灌入量少，甚至灌不进钻井液 起钻时如果灌入井内的钻井液量小于因起出钻具体积相应减少的测算量，可能是溢流发生。因为地层流体进入井筒，填补了部分起出钻具所占的空间，当进入井筒的流体使全井液柱压力小于地层压力时就会发生溢流。这也是溢流告急信号之一。（10）油气层钻进发生井漏 油气层钻进发生井漏，很快使钻井液柱压力减小，溢流很快就会出现甚至发展成井喷。,井控基本知识,井控基本理论溢流的控制 溢流发生后平台人员应共同遵守的规定：（1）溢流发生后，司钻有权立即关井，在发出溢流信号的同时，按 井控程序正确控制井口。（2）听到溢流信号后，平台高级队长立即通知不在岗人员到指定地点

21、集合待命，并迅速组织当班人员检查井口有无渗漏，了解井口压力变化情况。（3）电报员通知守护船到平台附近待令。（4）发出溢流信号后，严禁任何人在危险区使用火种或进行电气焊工作。（5）设备总监检查电源及各种开关的使用情况，避免触发火灾。,井控基本知识,井控基本理论（6）船长（或平台压载工程师）及时收集海况、天气和 潮汐情况，了解钻井船起伏及甲板载荷变化情况，随时向钻井总监和高级队长汇报。（7）钻井总监根据溢流情况及平台动态，向基地有关部门汇报并保持联系。（8）钻井监督组，根据收集的井口压力数据和其他压井资料，确定压井液密度，制订压井方案，得到上级主管领导的批准后，积极组织压井作业，防止井下情况恶化。

22、,井控基本知识,井控基本理论 关井方式：关井有硬关井和软关井两种方式。所谓硬关井是当发现溢流时，立即关闭防喷器的操作程序，关防喷器前阻流管汇是不通的。所谓软关井是当发现溢流关井时，先打开阻流阀再关防喷器，最后关闭阻流阀的操作程序。硬关井比软关井程序简单，控制井口快。但是硬关井会因为井内喷出流体和钻井液循环速度突然变为零对地层产生一个“液击”现象，给井口装置和地层可能带来不良后果。而较关井可使喷出的流体逐渐被关住而不对地层产生猛烈的“液击”。目前海上平台作业，基本上都按软关井方式制定关井程序。,井控基本知识,井控基本理论 井口未装防喷器或装有防喷器不能关井（特殊情况）时，溢流的处理方法 如果井口

23、未装防喷器或者装有防喷器而套管鞋下得很浅，或者套管鞋处的地层不能承受合理的关井压力，如关井会出现溢流沿井口周围窜出地面的危险。遇到这种情况，不能关井，而要采用分流放喷方法来处理溢流比较安全。分流放喷要在井口安装有转喷器或压力分流器的情况下才能进行。,井控基本知识,井控基本理论 装有防喷器能关井（一般情况）时的关井程序。（1）关井控制井口的原则：发现溢流或井喷时，一般情况下不准放喷，必须进行试关井；最大关井套压，不能超过下面三个极限值中的最小值：A：井口装置的额定工作压力。B：套管柱抗内压强度的80（要考虑套管内外钻井液密度差造成的压力损失对套管抗内压强度的降低）；C：地层破裂压力。溢流时的作业

24、不同，控制井口的程序也应不同。基本上有四种情况：正常钻进、起下钻杆、起下钻铤和无钻具的空井作业。非紧急情况不能关闭剪切或全封闸板防喷器。,井控基本知识,井控基本理论（2）钻进时的关井程序：发出井喷信号，停转盘，将钻具提离井底，使钻杆接头避开所要 关闭的防喷器芯子；停泵；适当打开阻流阀（浮式钻井船打开水下阻流阀）；关井（先关环形防喷器，再关闸板防喷器）；关阻流阀，试关井（浮式钻井船关水下阻流阀）；向钻井监督报告；认真观察，准确记录关井后1015分钟的立管压力、套管压力和循环池钻井液增减量。,井控基本知识,井控基本理论（3）起下钻杆时的关井程序：发出井喷信号，迅速将立柱下到能接方钻杆或顶部驱动中心

25、管的最低位置，并使钻杆接头避开所要关闭的闸板防喷器；抢接回压阀。适当打开阻流阀（浮式钻井船打开水下阻流阀）；关井（先关环形防喷器，再关闸板防喷器）；关阻流阀，试关井（浮式钻井船关水下阻流阀）；报告钻井监督，并尽快接上方钻杆或顶部驱动中心管；认真观察，准确记录关井后1015分钟的立管压力、套管压力和循环池钻井液增减量。,井控基本知识,井控基本理论（4）起下钻铤时的关井程序：发出井喷信号，迅速将钻铤立柱下到最低位置；抢接配合接头和安全防喷阀，在条件允许时，抢下部分钻杆；适当打开阻流阀（浮式钻井船打开水下阻流阀）；关防喷器（关环形防喷器），若下有钻杆再关闸板防喷器；关阻流阀，试关井（浮式钻井船关水下

26、阻流阀）；报告钻井监督，并尽快接上方钻杆或顶部驱动中心管；认真观察，准确记录关井后1015分钟的立管压力、套管压力和循环池钻井液增减量。,井控基本知识,井控基本理论（5）空井时的关井程序：发出井喷信号；适当打开阻流阀（浮式钻井船打开水下阻流阀）；先关环形防喷器，再关全封闸板防喷器；关阻流阀，试关井（浮式钻井船关水下阻流阀）；打开环形防喷器；报告钻井监督；认真观察，准确记录关井后1015分钟的关井压力和循环池钻井液增减量。关防喷器前，若井下情况允许，可先抢下一些钻杆后，再按起下钻杆关井程序控制井口。,井控基本知识,井控基本理论（6）电测时溢流的处理 电测前提：电测时间超过许可的井内静止最长安全时

27、间，不能电测。井内静止最长安全时间，可参考钻穿油气层后所经历的最长起下钻和其他辅助时间来推定。另外电测前要掌握井内静止时油气上窜的速度。电测时应严格监测井内情况。各岗位人员、泥浆录井和泥浆服务等人员要严守岗位，防止井内溢流发生。电测期间井内发生溢流，如果情况允许，应尽快起出电测仪器，强行下钻，循环排除溢流或下入钻杆按有关程序关井。电测时发生严重溢流，不允许超出电测仪器，司钻要立即关环形防喷器，并请示钻井监督和测井监督，是否剪断电缆关闭井口，按空井情况进行井控工作。,井控基本知识,井控基本理论压井方法 恢复和重建井眼一地层系统压力平衡的工作叫压井。即发现溢流关井后，向井内打入能平衡地层压力当量钻

28、井液密度的高密度钻井液，并借助阻流管汇控制一定的井口回压，保持井底压力略大于地层压力，以排除溢流的工作，就是压井工作全过程。关井立管压力为零的压井 关井立管压力为零，说明井内钻井液柱压力能够平衡地层压力。溢流发生的原因是由于抽汲作用或井壁气扩散等因素使钻井液柱压力降低所致。此时有两种情况出现，套管压力为零和套管压力不为零。,井控基本知识,井控基本理论（1）套管压力为零时：这种情况说明环空溢流不严重，溢流体积小，溢流所造成的压力降小于安全附加压力，此时打开防喷器循环就可排除溢流。（2）套管压力不为零时：这种情况表示溢流体积大，处理方法是：打开阻流阀，用选定泵速开泵，然后调节阻流阀使套压等于关井套

29、压，并记下此时立管压力；调节阻流阀，保持立管压力不变，直到溢流体循环排出井口为止；停泵。套压、立管压力均为零时压井工作结束。,井控基本知识,井控基本理论 关井立管压力不为零的压井方法 这种情况表明井内钻井液柱压力小于地层孔隙压力。为防止地层流体侵入井内，必须提高泵入井内的钻井液密度，重建井眼一地层压力系统的平衡关系。压井方法有很多种，归纳起来可分为两类：常规压井方法和特殊压井方法。所谓常规压井方法就是当溢流或井喷发生后，能正常关井，在泵入压井液过程中，能保持井底压力略大于地层压力的原则完成压井作业的方法。如等待加重法、司钻法和边循环边加重法等。所谓特殊压井方法就是溢流或井喷发生后不具备常规压井

30、条件而采用的压井作业方法。如井内无钻具井喷时采用顶部压井法和容积法等。,井控基本知识,井控基本理论（l）几种常规压井方法：等候加重法（又称工程师法或一次循环法）这种方法是发生溢流或井喷后先关井，待压井液加重好后，用一个循环周完成压井作业。具体施工步骤是：A发现溢流后，用正确程序关井；B待井口压力稳定后（约1015分钟）记录关井钻杆压力、关井套管压力和循环池钻井液增量；C计算压井所需压井液密度，并进行配置。D计算有关数据，填写压井工作卡；E按以下程序进行施工：a开泵，泵速开到压井泵速，调节阻流阀，使套压等于关井套压，这时钻杆压力为初始循环压力。b泵入压井液，调节阻流阀，当压井液从地面达到钻头时，

31、钻杆压力从初始循环压力降到最终循环压力。,井控基本知识,井控基本理论 c调节阻流阀，保持钻杆压力不变，一直到压井液从阻流管汇返出地面。d当压井液近出后，停泵，关闭阻流阀。如还有套压，应打开阻流阀继续循环，直到环空返出压井液关阻流阀后无套压为止。e停泵。钻杆压力和套管压力均为零时，打开防喷器，恢复正常循环，压井作业结束。司钻法（又称二次循环法）这种方法通常至少需要循环两周。第一循环周用原来密度的钻井液循环排除环空中的溢流液体和侵污的钻井液。待加重钻井液配好后，第二循环周泵入加重好的钻井液，压井过程中保持井底压力略大于地层压力。,井控基本知识,井控基本理论 压井施工程序：A发生溢流后，停泵用正确的

32、程序关井；B待井口压力稳定后（1015分钟），准确记录关井钻杆压力、套管压力和循环池钻井液增量；C检查钻杆是否有圈闭压力。D用原密度钻井液进行第一周循环，用低泵速循环，调节阻流阀使套管压力等于关井套压。E再调节阻流阀，使钻杆压力不变，泵速维持恒定，一直把溢流流体完全从井口循环出来，环空不再有溢流流体；F停泵关井，记录当时新的套管压力。G根据计算出来的压井液密度，配备好所需压井液；H进行第二循环周压井。开泵，泵入压井液，泵速开到压井泵速，调节阻流阀，保持套压等于新的关井套压不变，一直到加重压井液到达钻头；I这时转变为控制钻杆压力，调节阻流阀，保持钻杆压力不变（最终循环压力），泵速不变，一直到加重

33、压井液排出井口；J停泵，当钻杆压力和套管压力为零时，打开防喷器恢复正常情况，压井作业结束。,井控基本知识,井控基本理论 边加重边循环法 发现溢流正确关井后，取得有关数据，立即边循环边加重压井。压井液密度是按照一定的进度逐步提高，计算出钻杆内钻井液每提高0.01克厘米3时，钻杆压力下降多少，计算出钻井液从地面到达钻头所需泵冲数，初始循环压力以及钻井液从原密度达到压井液密度时的最终循环压力等数据，施工时按这些数据进行控制钻杆压力。当压井液充满钻杆时，钻杆压力降到最终循环压力，然后保持钻杆压力不变，直到环空完全充满压井钻井液，溢流体全部排出井口，压井作业结束。,井控基本知识,井控基本理论 几种常规压

34、井方法比较 等候加重法的优点是循环时间短，环空压力较低。海洋钻井装置中拥有较先进的处理钻井液和加重钻井液设备，具有自动化程度较高的重晶石散装系统，能达到迅速在循环池中加重钻井液的条件，因此在压井时阻流压力不高过套管抗内压强度或套管鞋附近地层破裂压力时，建议使用这种加重压井方法。司钻法虽然压井时作用于套管鞋处地层压力比等候加重法大，但由于这种方法能先期消除侵人井眼中的地层流体，防止了气体滑脱上升，能减少井下钻具被粘卡的危险，并且在取得稳定的钻杆压力和套管压力后，无须进行压井计算就可进行第一循环周。因此在平台重晶石储量不够时，可选用司钻法压井。边加重边循环法的优点是等候时间较少，允许大幅度连续逐步

35、增加钻井液密度。但计算比较复杂，长时间的压力循环，施工比较难控制。只有当储备的高密度钻井液与所需压井液密度相差较大时，要加重调整，且井下情况需及时压井时才采用此法,井控基本知识,井控设备介绍,井控设备介绍井口装置性能要求及防喷器分类 为了满足油气井压力控制要求，井口装置必须具有下述功能：在溢流、井喷发生时，能迅速关闭井的顶部；能控制溢流的释放；能及时泵入压井液使之重建井底压力平衡；在特殊情况下，能容许钻杆的运动；能在钻井过程中准确监测和预报地层压力、地层流体、主要钻井 参数和钻井液参数等。对防喷系统的要求，决定于钻进时的危险性和不同环境下需要保护的程度。海上钻井平台处于一个孤立的海上环境，设备

36、、人员都比较集中，一旦井喷失控，将会带来灾难性的后果，因此要求使用比较先进，可靠性极好的防喷系统。,井控设备介绍,井控设备介绍 井口防喷器的分类 IADC的分类是以井口压力为基准来分的。其分类方法和API推荐的防喷器尺寸见下表：,井控设备介绍,井控设备介绍 井口防喷器部件代码和压力代码 代码 部件名称 代码 部件名称A 环形防喷器 Rd 双闸板防喷器G 旋转头 Rt 三闸板防喷器R 单闸板防喷器 S 钻井四通 M1000psi额定工作压力 API防喷器组描述举例。“5M135/8in SRRA”表示工作压力为5000psi；防喷器芯子为 135/8in，各部件从下往上依次为：钻井四通、单闸极防

37、喷器、单闸板防喷器和环形防喷器。,井控设备介绍,井控设备介绍防喷器介绍 环形防喷器（又称万能防喷器）（l）基本结构如下图。（2）工作原理。关井时，液压推动活塞向上运动，迫使密封胶芯封着管子外围。当加液压使活塞下行运动时让密封胶芯回到原位置，防喷器就打开。（3）工作特点：能够在不同尺寸钻柱的任何部件上关闭。能关闭空井。能关闭试油抽子，测井或射孔的电缆及各种工具。在使用减压调节阀或缓冲储能器控制下，能够上下活动钻具或强行起下钻柱，但不能旋转钻具。,井控设备介绍,井控设备介绍,井控设备介绍,井控设备介绍（4）环形防喷器使用注意事项：关闭空井，只有在紧急情况下使用，否则将加速密封装置的损坏。正常情况下

38、，操作液压为10.5MPS（1500psi）。在关闭防喷器后，强行起下钻控制关闭压力为3.54.2MPa（500600psi）。闸板防喷器 闸板防喷器是能承受高压、可靠性好的主要井控设备，是井控的安全保证，其结构见下图：,井控设备介绍,井控设备介绍,井控设备介绍,井控设备介绍（l）工作原理：把处于收缩位置的两个闸板通过液压控制同时向内推移，使它们卡紧在管柱外面而实现封闭井口。（2）工作特点：安装时不能上下倒置，因闸板芯只能承受向上的压力。芯轴有二次密封作用。闸板密封钻柱的橡胶有自封作用。特殊情况下，闸板关闭后，钻杆接头可坐在闸板上。（3）闸板防喷器的主要功能：闸板防喷器可换装管子闸板芯，全封和

39、剪切阀版芯及可变径闸板芯。防喷器壳体是通用的。目前国内外已广泛采用液压控制的阀极防喷器，这种防喷器的优点是：开关动作迅速，操作轻便省力，使用安全可靠，维修保养容易。其主要功能有：井内有钻柱、油管和套管时，利用管子闸板防喷器封闭相应管子与井眼形成的环形空间，达到封井目的。,井控设备介绍,井控设备介绍 用盲板（全封）防喷器，井中无钻具时，可全封井眼。在特殊情况下可用全封剪切闸板防喷器剪断钻具并达到全封井的目的。可变径芯子闸板防喷器，可以适用于几个不同尺寸的钻具，在整个起钻柱过程中不必经常更换闸板芯，就可以达到封井目的。必要的情况下，管子闸板防喷器可以悬挂钻柱。通过防喷器壳体旁侧出口，可以进行循环和

40、阻流压井作业。（4）闸板防喷器有四种主要闸板结构：盲板（全封闸板）、管子闸板、可变径管 子闸板和剪切盲板。,井控设备介绍,井控设备介绍防喷器控制系统 防喷器控制系统指用于向防喷器各组件提供关闭能量的装置，包括储能器系统和液压控制系统等部分。对防喷器控制系统的要求：在紧急情况下，能迅速方便地操作防喷器。储能器容量至少一次就能关闭所用组合中的全部装置，并且还有合理的储备。操作压力源储液器和主控制面板应安装在离井眼有一定安全距离的位置。要有备用的防喷操作装置。,井控设备介绍,井控设备介绍 储能器 储能器包括贮能罐（球形或圆柱形）、高压油泵、控制器和贮能箱等。储能器是一个带有将气体和所充液体隔离开的活

41、塞或薄膜的高压容器，其工作原理是利用氮气受压缩贮存能量，当要操作防喷器时，打开阀门氮气膨胀，以推动液油完成开关动作。储能器中充装的气体应采用氮气，只能用氮气、不能用氧气。储能器中，应有足够的液体容量，以壳体容积的一半为基础。储能器容积设计一般要考虑两个因素：一个是关闭防喷器组全部液压系统后，储能器内还剩余有50的液体，其压力保持在8.3MPa（1200psi）；另一个因素是关闭井再打开全部液压系统后，还剩余25的液体，其压力仍保持8.3MPa（1200psi）。不同规范的储能器的要求不同。液压油量有151升、303升和454升等。,井控设备介绍,井控设备介绍 储能器压力经常保持18MPa21M

42、Pa（26003000psi）。操作防喷器的关闭压力一般为：闸板防喷器正常为10.5MPa（1500psi），最大为21MPa（3000psi）。环形防喷器正常为4.26.2MPa（600900psi），最大为10.5MPa（1500psi）。泵一储液器机组装置能自动向储液器充灌液体，并保持所希望的压力，以备急用。为了防止现场全部电源切断后出现的复杂情况，井场上应备用附加储能器（一组高压氮气瓶）。它们与防喷器关闭管汇和空气泵相连，其工作能量与各储能器之和相等，确保防喷器组关启作业完成。,井控设备介绍,井控设备介绍储能器机组的有关额定值标准：1、压力表：（1）万能压力表值：1250psi1500

43、psi（2）管汇压力表值：1500psi（3）储能器压力表值：3000psi 2、传感器气源压力表值：15psi 3、氮气瓶氮气压力值：1000+100psi 4、压力开关值：（1）电泵压力 2700psi时开始启动，3000psi时停止。（2）气泵压力 2500psi 时开始启动，2950psi时停止。5、溢流阀：（1）储能器溢流阀：3500psi（3300psi)（2）管汇溢流阀5500psi(5000psi)。,井控设备介绍,井控设备介绍储能器机组的日常保养：日常检查（1）观察各压力表是否正常。（如出现过高或过低，应及时调整）（2）观察各阀件是否正常。（必要时可手动，验证是否灵活）（3）

44、检查油箱液面（较低时适当给以补充）（4）电泵、气泵是否正常工作。（声音，液力部分有无泄漏）（5）检查电泵曲拐和润滑油量。,井控设备介绍,井控设备介绍定月检查：（1）氮气瓶测量氮气压力（储能器压力放为零）（2）三位四通阀的遥控动作试验。（3）电动泵进油滤网清洗。（4）传感器检查保养。（5）油润器，空气滤清器检查保养。（6）机组打压、放压试验（当检查完毕，机组开始打压到额定压力自动停止后，放压到一定压力时观察电、气泵的开始工作，以及停止工作的压力值情况）。（7）黄油咀进行注油。,井控设备介绍,井控设备介绍 阻流管汇压井管汇 阻流管汇是指从井口防喷器下钻井四通与阻流阀组相连接的管线和阻流阀组组合的一套装置。它的主要功能是在井控作业时，控制一定的井口回压来维持稳定的井底压力。压井管汇是指由钻井泵或固井泵到井口钻井四通相连接的高压管线及阀闸组成的装置。它的主要功能是通过管汇循环排出被污染的井内钻井液，在井控作业期间通过压井管汇向井内泵入压井液和反循环压井作业。,