常规井的非常规压井技术

第十节非常规压井技术一、顶部压井技术当井内起出钻具、喷空、钻具刺漏或钻头水眼被堵塞，钻具无法正常循环时，最为安全有效的井控方法就是使用顶部压井技术。

其处理方法可分为两个过程：容积法排溢流和反循环压井。

1、容积法排溢流其原理是依据井底压力、环空静液压力和井口套压之间的变化关系，控制井底压力略大于地层压力允许天然气在沿井眼滑脱上升过程中适度膨胀，直至井口，再进行顶部压井操作。

在关井期间，井底压力等于环空静液压力与井口套压之和，即。

为了确保整个排溢流和压井期间的井底压力略大于地层压力并将其保持在一定的压差范围内，当气体滑脱上升、井内液柱压力减少时，需将井内液柱压力的减少值加在井口套压上，以补偿井底压力，平衡地层压力。

环空静液压力的减小值为：ΔPm＝0．0098ρm(ΔV/Va) (1-10-1)式中ΔPm――环空静液压力的减小值，MPa；ρm――环空钻井液密度，g/cm3；ΔV――环空钻井液体积减小值（为了让井内气体膨胀而放出的钻井液量，用计量罐计量），m3；Va――环空容积系数（即每米环空容积或环空截面积），m3/m。

环空静液压力的减小值应等于井口套压的增加值，即：ΔP m＝ΔP a(1-10-2)式中ΔP a――井口套压增加值，MPa。

操作程序：①先确定一个大于初始关井套压的允许套压值ΔP al，再给定一个允许套压变化值ΔP a′，例如初始关井套压P a=5Mpa，允许套压值ΔP al=6Mpa，允许套压变化值ΔP a′=0.5Mpa。

节流阀放出钻井液②当关井套压由P a上升至(P a l+ΔP a l′) =(6+0.5)M p a时，从节流阀放出钻井液，使套压下降至P a l，即6M p a，关井，并将放出的钻井液体积ΔV1换算成环空静液压力的减小值，即得套压增加值：ΔP a1＝ΔP m1＝0．0098ρm(ΔV1/V a) (1-10-3)③当关井套压由上升至时，从节流阀放出钻井液，使套压下降至，关井；放了钻井液体积，则套压增加值为：ΔPa2＝ΔPm2＝0．0098ρm(ΔV2/Va) (1-10-4)④当关井套压由上升至时，从节流阀放出钻井液，使套压下降至，关井；放出钻井液体积，则套压增加值为：ΔPa3＝ΔPm3＝0．0098ρm(ΔV3/Va) (1-10-5)⑤按上述方法使气体上升膨胀，排放钻井液，使套压增加一定值以维持井底压力与地层压力的平衡，直至气柱到达井口。

压井方法优选与存在的问题压井是利用井控设备和压井方法向井内注入一定比重和性能的压井液，重新建立井下压力平衡的过程。

选取合适、有效的压井方法关系到压井是否成功的关键，一旦发生井喷失控，将会造成重大损失，甚至巨大社会影响，因此，发生溢流或井涌后编制压井方案,选择最优的压井方法是压井成功的前提。

一、压井方法及优缺点压井方法包括常规压井法和非常规压井法，常规压井法含司钻法、工程师法、边循环边加重法；非常规压井法含平推压井法、置换压井法、低节流压井法、体积控制压井法。

1.常规压井法⑴司钻法压井。

司钻法又称二次循环法，是指当溢流发生时并且完成关井工作后，考虑先利用钻井液循环将溢流排除，然后再结合钻井液压井的方法。

这种方法的优点在于比较容易掌握，并且最关键的是操作时间短。

缺点是设备承压高，风险相对较大。

⑵工程师法压井。

工程师法又称一次循环法，是指当发生溢流时，要实现迅速的关井行为并记录重要的溢流数据，通过计算填写压井施工单，然后利用加重钻井液，保证全部工作的实现在一个循环内完成。

工程师法压井的最大优势是装置所承受的压力小，相对风险小，经济效益高。

缺点是：①精确控制井底压力难，影响因素多，一旦控制不好，容易引起油气侵，造成反复压井。

比如：井眼轨迹、井身质量、泥浆密度与循环压降的精确计算困难，高密度泥浆差距大，另外，地面装置在压井过程中，地层砂子反出堵塞通道，需要反复开大、关小节流阀。

因此，立管压力的控制难度大。

②在压井过程中井底漏失量不好掌握，若漏失严重，压井泥浆不够用，也会造成压井失败。

⑶边循环边加重法压井。

边循环边加重法又称同步法或循环加重法。

是指当溢流关井求得地层压力之后，采用边循环边加重的办法压井。

它的优点是在重浆储备不足，边远地区能够很快的开展压井作业。

但是，这种方法的最大缺点是压力的计算比较复杂，因此在实践中很少采用。

2.非常规法压井⑴平推法压井。

平推法又称压回地层法、挤压法或顶回法，是指从地面管汇向井内注入钻井液将进入井内的地层流体压回地层的压井方法。

非常规压井技术一、置换法1、基本原理在气井泥浆喷空后，裸眼段较长，井内无钻具不能进行循环压井的条件下，可以采用置换法压井。

井口条件是：井口装置可以将井关闭，压井泥浆可以通过压井管汇注入井内。

操作的基本步骤为：向井内注入一定量的泥浆，关井，等待泥浆下沉至井底，然后放气卸掉一定量的井口压力，卸压值等于灌入泥浆所增加的压力值。

即△P ＝0.00981k AaVρ∆ 式中:∆P-释放的套压降低值，MPa;∆V -向井内注入的泥浆量，m 3; Aa-环空容积系数，m 3/m;ρk -压井泥浆密度，g/cm 3。

重复上述方法，间歇泵入泥浆，间歇释放压力就可以使井内液柱压力逐渐增加，井口套压逐渐降低，最后建立起新的压力平衡。

向井内泵入的泥浆量∆V 的计算公式如下：h 22)(4)()(V P P P P P P P P V ka f k f k f k --+-+=∆式中:P k -压井泥浆静液柱压力，MPa; P f -地层破裂压力，MPa; P a -初始井口压力，MPa; V h -井眼总容积，m 3。

2、压井施工步骤（1）控制井口后，根据井口和井下条件计算压井参数。

（2）按计算得到的压井泥浆密度值将泥浆加重，并备足所需的压井泥浆量。

（3）作出压井施工单。

（4）开泵，将排量调整到压井排量，向井内泵入压井泥浆，直至泵入量达到规定量。

（5）停泵，关井，等候井内压井泥浆沉入井底。

（6）打开节流阀，调节井口压力按压井施工单计算的规定逐渐降低至规定的压力值，关闭节流阀。

（7）重复第4步至第6步的操作，按照压井施工单的规定，控制每次的泵入量和井口压力降低值，直至泵入的压井泥浆能平衡地层压力为止。

（8）停止操作，关井，检查井口压力是否为零，如是，则开节流阀检查是否有溢流，如无溢流，再开防喷器检查是否有溢流。

（9）若井确已压住，则将泥浆按规定的附加值加重，恢复正常钻进。

3、绘制压井施工曲线二、直推法气井井喷后，如果井筒内无钻具，钻井液喷空且不能将井关死，则只能采用直推法，将进入井筒内的天然气压回地层。

非常规井控技术前面主要讲解了常规的井控作业。

然而，有些现场发生的问题不能直接用这些传统的“循环出气侵钻井液”的方法解决。

不过，大多数情况不会太大地改变井控的基本步骤。

每一井喷的情形是独特的。

常规井控技术有时不能充分解决问题，因为有些情形下不能进行循环。

例如，钻柱不在井底、井漏、钻柱堵塞或空井等。

当出现这种非常规情形时，就需要用非常规的井控技术。

本章讲述以下四种非常规井控技术：（1）体积控制法；（2）硬顶法，即强行将侵入井内的流体顶回到地层去的方法；（3）钻头不在井底压井法；（4）低节流压力法；（5）顶部压井技术；（6）关井起下钻。

1.1体积控制法这是在不能循环的情况下而要实现井控，即不循环调节井内压力的方法。

其要点是在维持井控时，从系统中放出钻井液以允许气体膨胀和运移。

这种方法的实质仍是“保持井底压力恒定”的技术。

其目的是在不超过任何裸露地层破裂压力或设备压力极限情况下维持井底压力恒定，防止额外地层流体涌入井眼。

在钻柱堵塞时或井内钻井液不能循环时，这种方法特别有用。

如果使用“等待加重法”，在循环建立之前必须使用体积法。

为了说明体积控制技术，先要研究一下气体的具体运移情况。

1.1.1气体的运移气侵物在井底或近井底处进入井眼。

通常气侵物的密度比当时所用钻井液的密度小得多。

密度的差异将使密度较小的流体在密度较大的流体中向上运移。

试想在钻进或起下钻时发生气体井涌的情形：检测到气侵后关井，此时气体通常仍向地面运移，并携带气泡圈闭的压力一起上移。

气泡上移的速度取决于下列因素：（1）环空间隙； （2）井眼中气体与液体的相对密度差；（3）钻井液的稠度；（4）环空中气泡的形状（气泡在环空的一侧上移而钻井液在其对侧下移）。

图5-3气体运移示意图已有一些预测气泡运移速度的数学模型，但这些模型太复杂，在现场难以应用。

为了指导井控作业，可采用根据地面压力反应，预测井内气泡运移速度的近似方法。

此近似方法有一定的假设条件：如果不允许气体膨胀而温度又保持恒定，则气泡内的压力将不会有大的变化。

浅谈二级井控作业中压井方法的选择摘要：对于一般的油气井，地层压力不是太高，溢流性质为地层水、油或少量气。

根据井涌情况和井身状况，只要发现井涌及时，采用常规压井方法即可将溢流循环出井，恢复正常钻进。

然而，对于高压气井，侵入物的压力、体积可能都会高于普通井。

若此时仍然采用常规压井法，可能会使井口最大压力超过地面装置的承压范围，也可能使套管鞋处的压力超过套管鞋所能承受的最大压力。

这时就可以采用置换法、压回法等特殊压井方法以及低套压压井法等非常规压井方法压井。

关键词：井控；压井由于井涌时井队施工人员对地下情况的掌握程度有限，并且在井涌(尤其是遇到来势汹涌的恶性井涌)发生时，现场可用于决策的时间会较少。

这就要求钻井施工人员对发生井涌的征兆了如指掌，熟悉各种井下状况井涌的地面特征，并且对可能存在的潜在风险有所准备。

综合地面装备、井身结构和地下状况等各种因素，才能做到在最短的时间内作出较为合理的压井施工方案。

(一)选择压井方法所要遵循的一般准则压井方法的选择是关系到压井成败的重要因素，因此选择时需确定以下因素：1 根据计算的压井参数和本井的具体条件，如溢流类型、重钻井液和加重剂的储备情况、加重能力、井壁稳定性、井口装置的额定工作压力等选择压井方法；2 溢流被发现的早晚，如果能及时发现溢流，井筒压力失衡程度低，采用一般的或者常规的压井方法就可以重建井筒压力平衡；但如果溢流发现不及时，常规的压井方法也可能就无法使用；3 井内管柱的深度和规范，一些套管下得较浅，地层破裂压力较低的井，可能不适宜用常规的压井方法进行压井；4 循环通道阻塞，如钻头水眼被堵，则常规的压井方法和反循环压井方法可能无法使用，需要另辟蹊径；5 实施压井工艺的井眼及地层特性，在地层侵入物的压力一定的情况下，储层物性差的地层一般要比储层物性好的地层好处理；6 空井溢流关井后，根据溢流的严重程度，可采取强行下钻到底法、置换法、压回法等特殊压井方法分别进行处理；7 天然气溢流不允许长时间关井而不作处理。