非常规井控技术

一、钻井液技术施工难点1.平原组、明化镇组地层松软，防坍塌卡钻。

2.二开以后采用清水钻进，将上部井眼打成开放式井眼，为后期施工的防糊工作打好基础，本井段缺失沙一段，进入沙河街组前，把失水控制在设计范围内。

3.沙三段、沙四上部为砂泥互层，易垮塌，大位移水平井，钻进周期较长，这就要求钻井液有足够的润滑性，和较强的抑制性，来保证井壁稳定，防止发生井下复杂与事故。

4.三开裸眼段长，且含有大段砂砾岩，砂泥岩互层，井底温度高。

储层温度138℃，地温梯度3.49℃/100m，要求钻井液具有良好抗温性。

5.水平位移大，水平段长，后期施工摩阻升高、扭矩增大、脱压严重，要求钻井液具有更好的润滑防卡性能。

二、钻井液维护处理措施一开井段： 一开采用配浆开钻，钻进中要不断补充增粘剂，来保证钻井液的粘度和切力，满足大井眼的钻进需求。

完进尺以后起钻通井，下钻到底，加大泵的排量充分循环钻井液，确保井眼畅通，后配土粉+提粘剂进行封井（封全井），确保了下套管和固井的顺利施工。

二开井段:1.钻出表层时采用小排量钻进，适当降低泵排量（推荐排量32 L/s），直到钻铤全部钻出表层，来防止水泥环脱落。

2.钻铤出表层套管后大循环清水钻进，加大排量，适量加入PAM胶液来控制控制粘土分散，上部井眼为开放式井眼，1100m改为双路循环，根据造浆情况1300m左右改为小循环适度造浆，使钻井液具有一定的粘度、切力，有较强的携岩和悬浮能力，进入东营组1400m 左右定性处理，主要使用改性铵盐调整钻井液流型，LV-CMC护胶降低失水，逐步降低API滤失量到设计范围内。

本段地层主要材料配方：6%～8%膨润土+0.5%～1.0%L V-CMC+0.5%PAM+0.5%有机胺+0.2%天然高分子+0.3%超细碳酸钙+2%～3%胶乳沥青+0.5%～1%改性铵盐钻进至距东营底200m处须提高钻井液抑制性，逐步加入有机胺每次加量1%，结合天然高分子降失水剂（或LV-CMC、LV-PAC）降低滤失量， API滤失量控制在5mL以内，钻井液粘度维持在35-40s为对付极易垮塌的沙河街组打下基础.该段泥浆主要配方：（4～6）%膨润土0.3～0.7%PAM+1%有机胺+（0.1～0.5%）铵盐+ (0.5-1.0)%LV-CMC+1%KFT。

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。

非常规井控技术非常规井控技术是指起下钻、空井发生溢流或钻井液喷空等情况下的井控技术。

一、起下钻中发生溢流起下钻过程中，常常由于抽吸或未及时向井内灌钻井液，使井底压力小于地层压力而引起溢流的发生。

在起下钻过程中发生溢流后，因钻具不在井底，给压井带来困难，必须根据不同情况采用不同方法进行控制。

起下钻过程中，如果发现轻微溢流，抢装回压凡后迅速下钻并争取下到井底。

关井观察。

根据情况采取控制回压循环排溢流，调整钻井密度后再循环压井。

如果溢流较严重，则应停止起下钻作业迅速关井。

这种情况的压井方法有两种：1、不强行下到井底的压井方法这种方法是：关井后通过节流阀控制套压并放出一定的钻井液，让天然气上升到钻头处。

在钻头以上的井段，替如重钻井液压井，压住井后，再下钻到井底循环排溢流，然后在调整钻井液密度，按司钻法第一个循环周压井建立新的压力平衡。

具体操作步骤：（1）起下钻中途发现较严重的溢流后，迅速关井。

（2）计算天然气上升到钻头处的套压值和应放出的钻井液量。

（3）让天然气在井内上升，套压升高，间歇放出一定量的钻井液，控制套压不超过气体上升到钻头处时预计的套压值。

（4）当放出的钻井液量和套压值达到预计的数值后，则应关井，停止再放钻井液。

（5）用重钻井液在钻头以上井段循环压井。

重钻井液到达钻头的过程中，应控制套压不变，立管压力由初始循环立管总压力降到终了循环立管总压力。

重浆进入环空后，立管压力应保持终了循环立管总压力不变，套管压力则逐渐下降，重钻井液返出地面。

套压则降为零。

说明井被压住。

（6）、压住井后，下钻到井底循环，将溢流替出，然后调整钻井液，恢复正常循环。

2、强行下钻到井底的压井方法强行下钻就是在关井条件下，利用万能防喷器将钻具下到井底的方法。

基本操作方法：用万能防喷器进行强行下钻，闸板防喷器作为备用，进行强行操作时，要控制好万能防喷器的压力，要使密封胶皮有一个轻微的呼吸动作，18度钻杆接头要非常缓慢地通过防喷器，通过钻杆本体时防喷器不能发生泄漏。

非常规录井技术措施一、钻具管理1）、技术措施：非常规钻井水平段长，钻井周期长，钻具疲劳度高，必然倒换频繁。

为了确保井深的准确和资料质量，钻具的管理尤为重要。

（1）要指定的专人负责钻具管理，做到在井人员钻具清楚。

要求工程每次起下钻提供带签字的书面钻具结构。

钻具到井后进行全面的检查，然后与工程一起进行丈量编号，按照编排顺序用电葫芦拖入大门坡道，按照编号顺序进行连接成立柱摆放在钻杆盒子上，打钻时按照顺序下井，保持下井的顺序与场地顺序以及与钻具的记录三者一致，以防止钻具的顺序倒乱，作到下井的钻具与记录相符。

（2）每次起、下钻要用白漆编立柱号，丈量起钻、以到底根入（方入）校正井深。

（3）倒换钻具时，准确记录钻具倒换情况，做到井下、地面、记录三对口。

（4）针对顶驱钻进，为保证钻具管理的延续性。

在钻具单根损坏时，选择替入长度一样的未入井钻具进行更换，并做好记录。

严格执行管具管理规定，对好的和坏的钻具要标识清楚分区存放，便于管理。

（5）考虑顶驱钻井条件下，每根单根井深如何校正的问题，钻进中可及时通过钻台电话与司钻沟通，对每根单根及时进行井深校正。

（6）钻达完钻方入要立即通知工程提离井底严谨加压循环。

（7）水平井测井一般采用钻具输送其钻具的系统误差与测井的电缆基本一致，地质工程师要及时落实到底井深和技术套管下深，遇疑难问题要及时汇报。

2）、目标完成值：确保井深准确无误，井深系统误差值≤1‰。

二、迟到时间测量1）、技术措施：非常规井定向井段不允许投重指示物，以免堵塞仪器，影响信号。

若使用油基钻井液时，由于气测基值可能较高，电气石出现的峰值易于被气测值所覆盖不易区分，所以迟到时间测量的准确性受到一定影响。

（1）迟到时间的测量要与定向井协商，投放轻指示物的大小、数量要经过定向井同意方可进行。

如果此方法不行，可与定向井协商，在保证测量信号正常采集的情况下，可拿掉筛网投入指示物后再将筛网放入，保证迟到时间的正常测量。

用轻指示物测量迟到时间过程中，由于水平井的井身轨迹存在一定的弯曲率，大部分的钻具在井下紧贴在井壁上，使钻井液在井内形成半壁循环，再加上井斜较大极易于形成岩屑床，在测量迟到时间时适当活动钻具避免岩屑床形成，从而保证轻指示物的正常返出，使测量迟到时间测量正确。

非常规油气井工程技术研究进展1非常规油气井工程技术研究内容1.1“一趟钻”作业关键技术对非常规油气进行开采的井工厂一般使用丛式水平井，是目前主流的一种工程模式。

在建立大规模“井工厂”过程中，对大位移水平井施工技术提出了新要求。

除需要对环保作业的开展形成约束外，还要促进水平井作业能力的提升，保障水平钻井在作业过程中的安全性和高效性。

在不断提高大变形水平井扩展极限预报精度的同时，还要保证其安全控制技术的不断完善，从而促进“一趟钻”等关键技术的创新与进步。

在“一趟钻”工艺中，主要包括一个钻头、一个钻井流体系统和一组导向钻具。

一次入井，就可以在同样大小井口中，连续钻完所有进尺。

该项技术在应用时能够获得理想的施工效果。

1.2页岩气井工程大型化设计研究井工厂作业模式的应用，既满足了安全、环保、降本、增效等需求，也节省了土地资源。

当前，在做好页岩气井工厂大型化设计作业基础上，为适当增加单个井场布井总体数量，需将该项内容作为推进我国页岩气井革命发展的迫切需求。

在促使页岩气丛式水平井朝着大型化发展方向转型时，可以在同一个钻井平台上，随着页岩气储层开发控制作业的开展，适当增加实际的开发控制半径，在上述基础条件作用下，能够有效解决重大科技问题。

作为推进我国页岩气井革命的关键，除需运用大型丛式水平井工程模式外，还需建立完善的技术支撑体系。

在该类创新突破作用下，进一步提出地质与工程一体化设计控制理念。

在创建大型“井工厂”时，需要将大位移钻井技术作为核心。

为有效减少对大位移钻井的约束影响，项目拟研究山地页岩气丛式水平井布井方式，构建定向性钻探扩展极限模型，定量表征丛式水平井规模化程度。

考虑水平井压裂效果，并进行加密，建立合适的防碰绕障轨道，使整体设计模型得到优化和完善。

1.3煤层气田高效钻采技术储藏于煤层中的非传统气体统称为煤层气，亦称“煤矿瓦斯”。

我国煤层气资源丰富，如能实现高效开采，将有助于提高我国天然气自给率，减少煤层瓦斯灾害，保护大气环境。

非常规压井方法非常规压井方法是溢流、井喷井不具备常规压井方法的条件而采用的压井方法，如空井井喷、钻井液喷空的压井等。

1 ．平衡点法平衡点法适用于井内钻井液喷空后的天然气井压井，要求井口条件为防喷器完好并且关闭，钻柱在井底，天然气经过放喷管线放喷。

这种压井方法是一次循环法在特殊情况下压井的具体应用。

此方法的基本原理是：设钻井液喷空后的天然气井在压井过程中，环空存在一“平衡点”。

所谓平衡点，即压井钻井液返至该点时，井口控制的套压与平衡点以下压井钻井液静液柱压力之和能够平衡地层压力。

压井时，当压井钻井液未返至平衡点前，为了尽快在环空建立起液柱压力，压井排量应以在用缸套下的最大泵压求算，保持套压等于最大允许套压；当压井钻井液返至平衡点后，为了减小设备负荷，可采用压井排量循环，控制立管总压力等于终了循环压力，直至压井钻井液返出井口，套压降至零。

平衡点按下式求出：H B = P aB /0.0098 p k式中H B ― 平衡点深度，m ;P aB ― 最大允许控制套压，MPa ;根据上式，压井过程中控制的最大套压等于“平衡点” 以上至井口压井钻井液静液柱压力。

当压井钻井液返至“平衡点”以后，随着液柱压力的增加，控制套压减小直至零，压井钻井液返至井口，井底压力始终维持一常数，且略大于地层压力。

因此，压井钻井液密度的确定尤其要慎重。

2 ．置换法当井内钻井液已大部分喷空，同时井内无钻具或仅有少量钻具，不能进行循环压井，但井口装置可以将井关闭，压井钻井液可以通过压井管汇注人井内，这种条件下可以采用置换法压井。

通常情况下，由于起钻抽极，钻井液不够或灌钻井液不及时，电测时井内静止时间过长导致气侵严重引起的溢流，经常采用此方法压井。

操作方法：①通过压井管线注人一定量的钻井液，允许套压上升某一值（以最大允许值为限）。

②关井一段时间，使泵人的钻井液下落，通过节流阀缓慢释放气体，套压降到某一值后关节流阀。

套压降低值与泵人的钻井液产生的液柱压力相等，即△P a= 0.0098 p k （△V/V h）式中△ P—套压每次降低值，MPa ;△V 一每次泵人钻井液量，m,;△V h ― 井眼单位内容积，m3 / m 。

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。