井下作业井控技术培训.ppt
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1、,井下作业井控技术(井下作业)一、井下作业井控工作的提出。在修井过程中,不管油气水井压力高低,都存在井喷的可能性。如发生井喷失控甚至着火,将会造成极大的损失。井喷不仅造成设备毁坏,危及人身安全,浪费宝贵的油、气资源,还会破坏油气田。在井喷抢险中,不仅使人力,物力,财力等大量浪费,而且会造成严重的环境污染。,井喷事故是修井作业的大敌,井控技术就显得尤为重要。2001年集团公司的13个油田共计出现255次井涌及井喷,这些险情一旦处理不好就会导致井喷失控及着火事故。为了加强井控工作,根据集团公司领导的指示,市场管理部、勘探与生产分公司联合下发了关于进行钻井和井下作业专业井控工作检查的通知,并会同石油
2、工程技术承包商协会钻井和井下作业分会一起,于2001年11月9日至12月9日对各个油田的井控工作进行了检查。这是集团公司重组后的第一次钻井井控检查。也是,中国井下作业专业有史以来的第一次井控检查,在井下作业专业第一次把井控工作做为一项相对独立的技术管理工作。井下作业包括油气水井大修、小修、压裂、试油、测试等作业,其中井控技术主要针对油气水井大修和小修作业中的井控技术。,一、井控的基本概念1、井控的概念:井控英文是Pressure Control 即压力控制,就是指采取一定的方法控制住地层孔隙压力,基本上保持井内压力平衡,保证钻井或井下作业顺利进行。井控是油田勘探、开发工作中必须要考虑的问题。特
3、别是钻井、井下作业、试油、测井等专业,更要重视这个问题。井控工作搞好了对准确录取各种地质资料、保护油气层、提高采收率、延长油气井的使用寿命都会起到非常重要的作用。,2、井控的分类:目前,根据井涌的规模和采取的控制方法不同,把井控作业分为三级,即初级井控、二级井控、三级井控。(1)初级井控:是依靠适当的修井液或井内液体来控制住地层孔隙压力,使得没有地层流体侵入井内,井涌量为零,井口无溢流。,(2)二级井控:是指依靠井内的修井液或井内液体不能控制地层孔隙压力,造成井内压力失衡,地层中的流体侵入井内,出现井涌,井口出现溢流,这时需要依靠地面设备重新恢复井内压力平衡。(3)三级井控:是指二级井控失败,
4、井口溢流量增大,井涌失去控制,发生井喷,此时要采用适当的技术和设备重新恢复对井的控制。,3、修井:一切处理井下故障保证油气井正常生产,以及维护油气井所采取的一切措施手段,统称为修井。(1)大修:处理套管、复杂井下事故打捞,严重的解卡事故处理,以及为了某种特殊目的所进行的特殊作业。(大修修井)。(2)小修:使石油井处于良好状况正常生产的一切修理工作和简单故障处理等,统称为石油井维修修井。,4、修井工作的重要意义:A从利用地下资源,发掘能源的角度来看,修井工作必不可少。修井作业不仅使得开发井能够正常生产,而且通过采取增产增注措施能从地下采出更多的石油与天然气。B对石油井出现的故障或事故及时进行修理
5、恢复生产对于提高油井利用率与减少生产费用是有好处的。C从油田发展和修井工作量逐年增加的情况来看,只钻新井不重视修井是不行的。(了解),5、修井方法:A、起下作业修井。B、液体循环洗井作业。C、旋转钻凿作业。D、套管修理。E、补孔及改采油层。F、井下爆炸。G、油层强制改造作业及增产措施。,6、与井控有关的概念(1)井侵:当地层孔隙压力大于井底压力时,地层孔隙中的流体(油、气、水)将侵入井内,称之为井侵。(2)溢流:当井侵发生后,井口返出的修井液或压井液的量比泵入的要多,停泵后井口自动地不断往外溢,这种现象称之为溢流。(3)井涌:溢流进一步发展,修井液或压井液涌出井口的现象称之为井涌。,(4)井喷
6、:地层流体(油、气、水)无控制地涌入井筒,喷出地面的现象称为井喷。(5)井喷失控:井喷发生后,无法用常规的方法控制井口而出现敞喷的现象称为井喷失控。总之,井侵、溢流、井涌、井喷、井喷失控反映了地层压力与井底压力失去平衡后所出现的各种现象及事故发展变化的不同严重程度。,7、井下各种压力概念及相互关系 压力是井控的最主要的基本概念之一。了解压力的概念及各种压力之间的关系对于掌握井控技术和防止井喷是非常重要的。(1)压力:所谓压力是指物体单位面积上所受的垂直力。压力的单位是帕,符号是Pa。1Pa是1m2面积上受到1N(牛顿)的力时形成的压力,即1Pa1N/m2 根据需要,有时用千帕(kPa)或兆帕(
7、MPa)。1 kPa=1103Pa;1 Mpa=1 106Pa,(2)静液压力:静液压力由静止液体重力所产生的压力。静液压力是液柱密度和垂直高度的函数,其大小取决于液柱密度和垂直高度。(3)压力梯度:为了讨论问题和应用的方便,油田上普遍使用压力梯度的概念。压力梯度指的是每增加单位垂直深度压力的变化量,即每米垂深压力的变化值或每10米垂深压力的变化值。其计算公式为:GP/Hg,式中 G压力梯度,kPa/m P压力,kPa或M Pa H深度,m或km g重力加速度,9.8m/s2 液体密度,kg/m3(4)地层压力:地层压力是地下岩石孔隙内流体的压力,也称孔隙压力。,(5)上覆岩层压力:上覆岩层压
8、力是某深度以上的岩石和其中流体对该深度所形成的压力。平均上覆岩层压力梯度大约为22.625 kPa/m(6)破裂压力:地层破裂压力是指某一深度地层发生破碎和裂缝时所能承受的压力。地层破裂压力梯度一般为14.720.6 kPa/m,(7)井底压力:所有作用在环形空间的压力总和,就是井底压力。(8)井底压差:是井底压力和地层压力之间的差值。二、溢流的原因:井底压力小于地层孔隙压力是溢流产生的根本原因。,1、修井液密度不够。a、对地层压力掌握不准。b、开发区注水。2、起钻时不灌或不认真灌修井液。a、为避免起钻喷液而不灌或少灌修井液.b、无人坐岗观察井口或修井液面,不检查核对起出管柱体积与灌入修井液体
9、积是否相等。3、过大的抽汲压力。a、所下管柱结构及工具与井眼配备不适当,导致环空间隙太小。b、起管柱,尤其在油气层井段起管柱速度过快。c、修井液性能差,特别是在高粘、高切情况下。4、井漏。5、人为因素。,三、井喷的预防 井下作业的井控工作不同于钻井井控工作,在井下作业施工过程中既要保证作业施工人员安全和施工顺利进行,又要避免采用大密度修井液修井造成油气层伤害,这就需要从全员的井控意识上和井控工作具体实施上进行落实。重点要以防喷为主,制喷为辅的工作思路搞好井控工作。,1、井喷预防:预防井喷是井下作业必须做好的工作,井喷有其自身的规律性,预防井喷、杜绝井喷在井下作业中是完全能够做到的,预防井喷应从
10、以下几方面做起:选择密度适当、性能稳定的修井液,使修井液柱压力略高于地层压力。一般附加值为1.5 MPa。选用正确的压井方式和方法,循环压井中,泵车应保持足够的排量,并且应当一气呵成。高压气井在压井前应用清水洗井、脱气,当压井液进入管鞋部位时,出口闸门应进行控制,使进出口排量相一致。坚持边起管柱边灌压井液。起管柱过程中应始终保持液面在井口。起管柱不灌压井液,或者起完管柱后再灌压井液,或者起出相当一部分管柱后再灌压井液的作法,都可能造成井喷事故。,作业井井口按规定安装相应压力级别防喷器,一旦井喷立即关防喷器。提前做好抢装井口的准备工作,垫环、井口螺栓、井口扳手、悬挂器、总闸门、榔头等应提前准备好
11、,放置在井口附近明显位置。井喷是有前兆的,井喷前,井口往往有逐步加大的油气味,井口先出液体溢流,随后溢流加大形成井涌,井涌后则是井喷。只要提前有所准备,完全可以在井喷前将井口闸门座好,不致发生井喷事故。,四、压井工艺 所谓压井,是将具有一定性能和数量的液体泵入井内,并是其液柱压力相对平衡于地层压力的过程,叫做压井。显然,压井目的是把井暂时压住,使油气层内的油气在施工作业过程中不能喷出,以便施工作业正常进行。压井的原理就是利用井筒内的液柱压力来平衡地层压力,使地层中的油、气、水能暂时停止流动。,(一)压井液的选择压井液是指在完井、试油、增产措施或修井作业中,对生产层进行压井、洗井、侧钻、射孔等控
12、制油层压力操作时所用的液体,通常称压井液。压井液的基本功用是从井底将井内脏物带到地面和控制地层压力(不喷、不漏)。,压井效果的好坏取决于压井液柱压力与油气层压力的对比关系和压井液本身的性质。要想压住井,压井液的密度不能太小但也不能过大。压井过程不能过猛,否则压井液会注入油层,污染油层,甚至把油层压死。因此,正确选择压井液是保证压井质量的重要环节。选择压井液的原则是,要使所选取的压井液在井筒内的液柱压力,对油气层压而不死,压而不喷,压而不漏。,1、压井液密度选择法由压井的原理可知,井内的压井液柱在井底油层部位形成的井底压力至少应与油层静压(或地层压力)相平衡。因此,未压井时,在关井达到静止的情况
13、下,其油气层静压等于液柱压力与井口压力之和。即P油层=P液柱+P井口,P液井内液柱压力为了使油井敞口作业时不发生井喷。P井口=0 故有P油层=P液柱P液柱=液gH=P油层 在实际工作中,为了安全起见,其压井液柱压力应略大于油层静压的,于是压井液的密度可由下式确定:P液柱=液gH=(1.051.10)P油层 即液=(1.051.10)P油层/gH,P油层油层静液柱压力,液压井液的密度,kg/m3H油层中部深度,mK考虑平衡较稳定的安全系数,通常取1.051.10总之,压井时应根据该井的具体情况和本油田开发的要求,通过压井液密度计算,求出压井液密度,然后用此密度对照常用压井液密度表,以选定合适的压
14、井液压井.所准备的压井液体积应大于井筒容积的1.5倍.,例:已知某油田油层静压力为116.5105 Pa,油层中部深度为1000m,问压井时压井液密度为多少?解:液=KP油层10H=(1.10116.5 100000)(10 1000)=1281.5kg/m3故根据以上压井液密度的要求,可选择泥浆或高密度无固相压井液来压井。,(二)主要压井液泥浆简介在井下作业施工中,修井泥浆是常用的压井液之一,如高压油气井的注水泥塞、堵层、试油、测试、找窜、封窜等。1、泥浆的组成和用途大多数泥浆由水、粘土、化学处理剂及一些惰性物质组成。,泥浆用途:(1)携带和悬浮钻屑、沉砂、铁屑,防止它们下沉卡住管柱;(2)
15、能在较大范围内调节其粘度、密度,建立与地层压力相平衡的液柱压力,可防止井喷、井漏及减少对油层的损害;(3)用修井液压井试油能准确测定产液水性。(了解),2、泥浆的性能(1)、修井液粘度修井液粘度是指修井液在流动时,由于内部摩擦而引起的阻力。现场常用漏斗粘度计测定修井液粘度(2)、修井液密度 现场常用测量修井液密度的仪器是修井液密度计。(3)、修井液失水量和泥饼泥浆在井内受压差的作用,部分水渗入地层,这种现象叫做泥浆的失水(或滤失)。滤失的多少叫泥浆的失水量(或滤失量),(4)、含砂量含砂量是指修井液中不能通过200目筛子(或直径大于0.074毫米)的砂子所占修井液的体积百分数。,3、低固相和无
16、固相压井液(1)、定义:压井液中,无固相含量的压井液称为无固相压井液,如清水或盐水等;固相含量低于5%的压井液称之为低固相压井液。(2)、低固相和无固相压井液的优点:,1)压井液中固相含量很低,甚至无固相含量,在压井过程中不会造成固体颗粒堵塞油层。2)压井液的密度和粘度在加入适量添加剂后,能在较大范围内调配,因此,在一定范围内能适应不同压力系数的地层。,((三)压井方式的选择目前,现场上常用的压井方法有循环法、灌注法和挤注法三种。1、循环法:循环法是目前油田应用最广泛的方法。将配好的压井液用泵泵入井内进行循环,使油层中液体不能溢出,而将井筒中的原油用压井液替出来,使原来被油气水充满的井筒改为用
17、压井液所充填。压井液液柱的重量在井底产生回压,使油层中的油气不能进入井筒,从而将井压住。,(1)反循环法:开始压井时,压井液从套管和油管环形空间打入,然后压井液将油管中的液体替出,构成从油套管空间到油管的反循环通道,而将井压住。(2)正循环法:压井液先从油管打入,然后经过油管鞋进入油管与套管的环形空间返至地面,从而构成了从油管到油套环形空间的正循环通道,将井压住,这种方法叫正循环压井。,2、灌注法:灌注法就是往井筒内灌注一段压井液,把井压住。灌注法多用于井底压力不高、修井工作难度不大、工作量小、修井时间短的简单修井作业。,3、挤注法:挤注法是在既不能用循环法,又不能用灌注法压井的情况下采用的。
18、如井下砂堵、蜡堵或因某事故不能进行循环的高压井等。其方法是压井时井口只有压井液进口而没有出口,在地面用高压将压井液挤入井内,把井筒内的油、气、水挤回地层,以达到压井的目的。,挤注法不同于灌注法,它是利用高压泵往井内打入压井液,而而且将井内的油、气、水挤回地层。它也不同于循环法,在压井时只有进口没有出口。这种压井方法的缺点是:在用高压将井筒内油(气、水)挤回地层的同时,也有可能将井内的脏物(如沙、泥等)压入油气层,造成油气层孔道堵塞,对油层不利.,井内无管柱时采取挤注法。(四)影响压井成败的因素 影响压井成败的因素很多,在现场施工中往往由于施工中的某个方面出现问题就会造成压井失败或伤害产层。因此
19、,了解掌握这些影响压井的因素,对于压井施工是一个重要的环节。影响压井成败因素主要有以下几个方面。,压井液性能的影响:在用盐水或泥浆压井过程中,井内和地层内各种条件都在不断地对压井液进行着作用,在改变压井液的性质,直接影响到压井的成功率。设备性能影响:,压井时所用的泵注设备必须完好,如果泵注设备不好用,泵吸不上水或排量不足,使压井液不能连续注入到井内,会造成压井的失败。上水不足的原因可能是上水管线被压井液中的脏物堵塞或冬季施工中管线结冰所致。泵排量小主要原因是泵的性能达不到或泵本身状况造成的。压井时间过长设备疲劳发生故障,也是造成压井失败的原因。因此,在进行压井作业前要认真检查施工所需的设备,避
20、免在施工中出现上述现象.,施工的因素:施工的因素主要有三个方面:第一、井况不明。如井口压力、井下结蜡严重、井喷出物成份、油气比、与周围井连通情况等掌握不清,在压井过程中发生预料不到的问题,造成措手不及,致使压井失败。,第二、施工准备不充分。施工过程前没有备足压井液,出现问题后没有补充的压井液,致使压井失败。压井前对管线没有检查,施工中管线发生破裂导致施工失败。液灌车不足,施工中出现等罐现象等都会造成压井失败。,第三、技术措施不当。如在压井过程中井口阀门控制不当,影响施工进行。出口阀门过大,结果压井液大量无效流失,不仅造成浪费,而且使压井不能成功。出口阀门过小。则在压井过程中势必使大量压井液挤入
21、地层造成伤害,后患无穷。施工中不根据井内管柱的多少、直径的大小等选择相应的压井方式等都会影响到压井的成功率。因为油层压力很高,井筒内充满高压液体。当打开井口进行井下作业时,井内的高压液体必然以较大的速度和排量源源喷出。,为了保证井下安全,使井下作业顺利进行,一般在放喷出口安装喷嘴,以控制喷率(单位时间的喷水量)。这就相当于高压密闭容器打开一个小孔,根据水力学射流原理,密器内的高压液体必然以较大的速度和排量源源不断地喷出。随着喷吐时间和喷出量的增加,密器内的压力不断下降,喷势及喷出量也不断降低。注水井喷水降压就是应用这个原理,使井口压力降为零。降压之后,虽然地层内仍处于高压,敞开井口作业也不至于
22、发生井喷。用此方法代替压井既保护了油层不受损害,也达到了顺利安全作业的目的。,49、电容规格(技术参数)主要是指()。A导体截面积B最大电流C电容量D功率及阻值,50、电感线圈主要是利用通电线圈产生()与其他元件相互配合使用的电气元件。A电源感应B磁场感应C电压D电阻,51、电感线圈的技术参数通常是指()。A感应面积B最大电流值C电流互感比D功率及阻值,53、不是变压器技术参数的是()A额定容量B相数C额定频率D额定电阻,54、某单相变压器,原、副线圈匝数比为1:10,则输入与输出的()不变。A电流B电压C频率D相位,55、某变压器铭牌型号为SJL-560/10,其中560表示()。A输入电压
23、B输出电压C额定容量D额定电流,56、在三相四线制供电电路中,线电压等于相压的()倍。A3BC2D,57、通常所说的220V单相交流电,其最大瞬时电压为()。A220 VB220VC156VD380V,58、线电压为380V的三相异步电动机,若使用Y型接法,则相电压为()。A380VB38 VC220VD22 V,59、某抽油机的三相异步电动机技术参数铭牌标有Y280M-6数据,则电机转数是()。A740r/minB980r/minC1000r/minD1200r/min,60、抽油机运行时,电动机温度一般不得超过()。A40B60C80D85,61、电工常用得必备绝缘保护用具有()。A绝缘手
24、套和电工钳B绝缘手套和验电器C绝缘手套和绝缘棒D绝缘手套和熔断管,62、不是电工常用得必备绝缘保护用具的是()。A电工钳B绝缘手套C绝缘棒D绝缘垫,63、高压零克棒是()必备用的。A换点灯B换电机C换大理石熔断器D高压熔断器,64、有关电流表用途的叙述,其中用来()是不正确的A测量电机电流B测量电路电流C测量电路电阻D测量电灯电流,65、有关电流表的分类叙述,其中()是正确的。A电流表分为高压和低压电流表B电流表分为直流和交流电流表C电流表分为直流和交流电阻表D电流表分为大功率和小功率电流表,66、有关电压表用途的叙述,其中()是不正确的。A测量电源电压B测量电路电流C测量电路电压D测量电机电
25、压,67、有关电压表的分类叙述,其中()是不正确的。A微伏表B毫伏表C伏特表D千伏表,68、有关电压表的分类叙述,其中()是不正确的。A有交流、直流之分B交流、直流可相互代替C直流表有正负极之分D交流表没有正负极之分,69、有关钳型电流表组成的叙述,其中()是正确的。A主要由一只电流互感器和一只电磁式电流表组成B由一只电流互感器和一只电磁式电压表组成;C由一只电压互感器和一只电磁式电压表组成;D由一只电流互感器和二只电磁式电流表组成,70、钳型电流表互感器的一次线圈()。A为通电导线B为被测导线C与电流表相连接D与二次电流表相连接,71、油田开发方案简单地说就是()。A开发设计和投产B开发设计
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