油气井压力控制

基金项目:国家自然科学基金项目(No.50076029)资助。

作者简介:李相方,男,1955年7月生,1981年毕业于石油大学,1992年获博士学位,现为石油大学(北京)教授、博士生导师,主要从事欠平衡钻井与油气井测试、天然气工程研究。

文章编号:0253Ο2697(2002)05Ο0110Ο03关井压力恢复和读取时机分析李相方 庄湘琦(石油大学石油天然气工程学院　北京昌平　102200)摘要:论述了关井后井底压力恢复原理;分析并描述了气体在环空滑脱上升与立压、套压变化的关系。

基于天然气藏渗流力学及达西定律,揭示了气侵溢流关井后立压和套压的恢复特征,给出了不同渗透率的油气藏关井压力读取时机及读取方法,为快速与准确获取地层压力提供了一条有效的途径。

关键词:关井;压力恢复;关井井底压力;关井地层压力;读取方法中图分类号:TE21 文献标识码:A随着我国海洋与西部等油田深层油气藏勘探与开发,近几年井控问题显得比较突出。

众所周知,溢流发生后,准确求取地层压力是安全井控的必要条件,而准确读取关井压力又是准确获取地层压力的必要条件。

几十年来,关于何时读取关井压力一直存在着误区。

从原理上讲,大家承认关井稳定所需时间与溢流种类、储量、地层渗透性及地层欠平衡压差等有关[1～6],但苦于给不出可操作的推荐时机,于是,有一些专家推荐关井10～15min 后读取立压与套压[1～3],另有一些专家推荐关井5～20min 后读取立压与套压[4～6]。

也有一些专家[7～8]提出了在压力恢复至稳定后再读取压力的观点,但这对于低渗透油气藏是难以做到的,同时识别圈闭压力也较困难。

研究表明[9～11],对于不同油气藏,溢流关井稳定所需时间的差别很大。

鉴于目前钻井现场普遍采取关井取压方式,准确读取关井压力对安全井控,尤其是对付高温高压油气藏井控与复杂地质条件下的井控有重要作用。

图1　关井期间流体“U ”型管原理图 Fig 11　U-shape tube theory of shut-in 1　关井后压力恢复原理因气侵是井控的难点,故笔者假设侵入流体为天然气,并且假设钻柱中未装钻具回压凡尔。

井控基本知识1、井控：指对油气井压力的控制；分为初级井控、二级井控、三级井控。

2、初级井控（又称一级井控）：仅用修井液液柱压力就能平衡地层压力的控制；此级井控状态的表现是：没有地层流体侵入井内，井涌量为零，自然也无溢流产生。

3、二级井控：是指仅靠井内修井液液柱压力不能控制住地层压力，井内压力失去平衡，此级井控状态的表现是：地层流体侵入井内，出现井涌，地面出现溢流，此时要依靠关闭地面井控设备建立的回压和井内液柱压力共同平衡地层压力，依靠井控技术排除气侵修井液，处理掉井涌，恢复井内压力平衡，使之重新达到初级井控状态。

4、三级井控：是指二级井控失败后，井涌量大且失去控制而发生的井喷（即：井喷失控），此时，要利用专门的设备和技术重新恢复对井的控制，使其达到二级井控状态，然后再进一步恢复到初级井控状态。

三级井控就是平常说的井喷抢险。

5、井喷失控：井喷发生后，无法用常规方法控制井口而出现敞喷的现象，井喷失控就是井下作业中恶性事故，在实际工作中必须予以杜绝。

6、井侵：井底压力小于地层压力时，地层流体（油、气、水）进入井筒的现象。

7、溢流：当井侵发生后，井口返出的修井液比泵入的量多，停泵后井口修井液有外溢的现象。

8、井涌：溢流进一步发展，钻井液或压井液涌出井口的现象。

9、井喷：地层流体（油、气、水）无控制地进入井内，使井内流体喷出井口。

10、软关井：发现溢流后，先打开放喷阀（套管闸门），然后关闭防喷器，再关节流阀。

11、硬关井：发现溢流后，立即关闭防喷器。

12、井喷失控的危害:①打乱全面的正常生产、工作秩序，影响全局生产。

②极易引起火灾和地层坍塌，造成机毁人亡、油气井报废等严重事故，带来巨大的经济损失。

③使修井事故复杂化。

④严重伤害油气层、破坏地下油气资源。

⑤油气无控制喷出地面进入空中，造成环境污染，影响周围人民的生命财产。

⑥在国际、国内造成不良的社会影响，对企业的生存与发展极为不利。

13、井喷失控的原因：1）井控意识不强，违章操作。

井控应知应会1．井控：油气井压力控制的简称。

2．油气侵：井底压力大于地层压力时，岩屑中的流体（油、气、水）侵入钻井液的现象。

3．溢流：地层压力大于井底压力，地层流体向井内流动，停泵后，井口钻井液自动外溢的现象。

4．井涌：地层流体侵入井内，引起流体增加溢出井口的现象（未超过转盘面）。

5．井喷：地层流体喷过转盘面称为井喷。

6．井喷失控：井喷发生后，无法用常规方法控制井口而出项敞喷的现象。

7．进平衡压力钻井：在井底压力稍大于地层压力情况下，在保持最小井底压力情况下钻进的钻井方法。

8．石油天然气总公司对地层压力当量钻井液密度附加值的规定：油水井为0.05~0.10g/cm；气井为：0.07~0.15g/cm 。

9．什么是赞成的曾压力？异常压力？异常低压？的曾有利梯度在0.0098~0.10486Mpa/m为正常地层压力，地层压力梯度大于0.010486 Mpa/m为异常高压。

压力梯度小于0.0098 Mpa/m为异常低压。

10．井喷多发生在哪种钻井作业中？为什么？起钻时一般每起出几柱钻具需灌一次泥浆？井喷多发生在起钻作业中，起钻时产生抽吸压力回使井底压力降低，起钻时不及时灌满钻井液也会使井底压力降低，故井喷多发生在起钻作业中，起钻时每起钻作业中，起钻时每起出2—3柱钻杆需灌一次泥浆，每起一柱钻铤需灌一次泥浆。

11．常规法压井主要有哪几种方法？各有什么特点？司钻法和工程师法，司钻法压井时间长，套压高，但排溢流及时，计算简单；工程师法压井时间短，套压低，但是需等待加重，计算复杂。

12．钻井液静也压力：井内钻井液柱重量产生的压力。

13．井底压力：地面和井内各种压力作用在井底的总压力。

14．井控的三个阶段：一级控井：以合理的钻井液密度，满足近平衡压力钻井的要求，防止发生溢流实现安全生产的井控工艺。

二级井控：指及早发现溢流，迅速实现对井口的控制，用压井工艺重建井内压力平衡的井控工艺。

三级井空：指井喷失控后，重新恢复对井的控制。

井控基本知识1、井控是指对油气井压力的控制，包括初级井控、二级井控和三级井控三个阶段。

2、初级井控（或称一级井控），仅需通过修井液液柱压力来平衡地层压力。

其特征表现为无地层流体进入井内，井中无涌出物，因而不会产生溢流现象，此阶段井下安全稳定。

3、二级井控定义为仅通过井内修井液液柱压力无法控制地层压力的状况，地层流体进入井内引发井涌，并在地面形成溢流；此时需关闭地面井控设备以建立回压，结合井内液柱压力共同平衡地层压力，采用井控技术处理气侵修井液，消除井涌，恢复井内压力平衡，最终达到初级井控状态。

4、三级井控：是指二级井控失败后，井涌量大且失去控制而发生的井喷（即：井喷失控），此时，要利用专门的设备和技术重新恢复对井的控制，使其达到二级井控状态，然后再进一步恢复到初级井控状态。

三级井控就是平常说的井喷抢险。

5、井喷失控：井喷发生后，无法用常规方法控制井口而出现敞喷的现象，井喷失控就是井下作业中恶性事故，在实际工作中必须予以杜绝。

6、井侵：井底压力小于地层压力时，地层流体（油、气、水）进入井筒的现象。

7、溢流：当井侵发生后，井口返出的修井液比泵入的量多，停泵后井口修井液有外溢的现象。

8、井涌是溢流进一步发展的现象，表现为钻井液或压井液从井口喷出。

9、井喷：地层流体（油、气、水）无控制地进入井内，使井内流体喷出井口。

10、软关井：发现溢流后，先打开放喷阀（套管闸门），然后关闭防喷器，再关节流阀。

11、硬关井：发现溢流后，立即关闭防喷器。

12、井喷失控的危害:①打乱全面的正常生产、工作秩序，影响全局生产。

②极易引起火灾和地层坍塌，造成机毁人亡、油气井报废等严重事故，带来巨大的经济损失。

③使修井事故复杂化。

④严重伤害油气层、破坏地下油气资源。

⑤油气无控制喷出地面进入空中，造成环境污染，影响周围人民的生命财产。

⑥在国际、国内造成不良的社会影响，对企业的生存与发展极为不利。

13、井喷失控的原因：1. 井口未装防喷器；2.无法及时发现溢流或处理不当；3.井控设备安装、试压不合格或存在问题；4.井口老化，出现刺漏；5.空井时间长，无人监控井口和采油树；6.洗井不彻底。