井控技术(牛)

钻井井控技术目录第一章绪论 (1)一、井控及其相关概念 (1)二、导致井喷失控的主要因素及原因 (1)三、井喷失控的危害 (4)第二章井下各种压力的概念及其相互关系 (5)一、压力 (5)二、静液压力 (5)三、地层压力 (5)四、地层破裂压力 (6)五、环空流动阻力（环空压耗） (6)六、激动压力和抽吸压力 (7)七、井底压力 (7)八、安全附加值 (8)九、压差 (8)十、圈闭压力 (8)第三章地层压力试验 (10)一、地层破裂压力试验 (10)二、地层承压能力试验 (11)第四章溢流的发现、显示与预防 (12)一、溢流显示 (12)二、溢流的及早发现 (12)三、溢流的预防 (15)第五章关井程序 (18)一、及时关井的优点 (18)二、关井方法 (18)三、关井程序 (18)四、关井立管压力的确定 (24)五、关井套压的控制 (25)六、关井时应注意的问题 (25)第六章压井方法 (27)一、常规压井方法 (27)二、压井基本数据计算 (27)三、填写压井施工单 (31)四、压井操作步骤 (32)五、关井立压为零时的压井方法 (34)六、常规压井方法的基本原则 (34)七、非常规压井方法 (35)八、井控作业中易出现的错误做法 (36)第一章绪论一、井控及其相关概念1、井控的概念井控，是采取一定的方法控制地层孔隙压力。

简单地说，即油气井的压力控制。

根据井涌的规模和采取的控制方法的不同，把井控作业分为三个阶段：一次井控，是依靠井内适当的钻井液密度来控制地层孔隙压力，使得没有地层流体进入井内，井涌量为零。

二次井控，井内正在使用的钻井液密度不能平衡地层压力，地层流体流入井内，地面出现溢流，这时依靠地面设备和适当的井控技术来排除油气侵钻井液，使井重新恢复压力平衡。

二次井控是目前井控技术培训的重点内容。

施工现场的井控工作也主要是围绕二次井控的内容开展的，其核心就是要及时发现溢流，然后及时正确地关井。

三次井控，是指二次井控失败，井涌量增大，失去控制，发生了井喷（地面或地下）。

这时要使用适当的技术和设备重新恢复对井的控制，达到一次井控状态。

2、与井控有关的概念1）井侵（Influx）地层孔隙中的流体（油、气、水）侵入井内的现象称之为井侵。

2）溢流（Overflow）井口返出的钻井液量大于泵入量，停泵后井口钻井液自动外溢的现象称之为溢流。

3）井涌（Well Kick）溢流进一步发展，钻井液涌出井口的现象称之为井涌。

4）井喷（Well Blowout, 或Blowout）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。

井喷流体自地层经井筒喷出地面称为地上井喷；地下井喷是指井下高压层的地层流体把井内某一薄弱层压破，流体由高压层大量流入被压破的地层的现象。

5）井喷失控（Out of Control for Blowout）井喷发生后，无法用常规方法控制井口而出现敞喷的现象称为井喷失控。

井喷失控是钻井工程中性质严重、损失巨大的灾难性事故。

我们学习井控知识目的就是要杜绝井喷失控的发生。

二、导致井喷失控的主要因素及原因综观发生井喷失控的实例，分析导致井喷失控的主要因素，大致可归纳为以下几个方面。

1、人的因素1）井控安全意识差，思想麻痹、侥幸心理；2）井控应知应会和操作水平低；3）风险识别和应急能力差；4）不熟悉或不执行井控实施细则；5）不执行或未制定井控技术措施；6）关井时出现误操作；7）未按规定对设备进行试压、维护、保养；2、物的因素1）防喷器闸板芯子刺坏；2）井口连接法兰钢圈或四通闸门刺坏；3）司钻控制台、远程控制台及手动锁紧装置失灵；4）节流、压井管汇本体或其闸阀、节流阀刺坏；5）高压防喷管汇本体或其连接法兰钢圈刺坏；6）内防喷工具失灵；3、工艺的因素1）设计的井身结构不合理；2）选择使用的井控装置压力级别低；3）设计与实际相比，钻井液密度偏低；4）制定的井控技术措施缺乏针对性；5）设计使用的钻具组合不利于防漏、喷；6）处理溢流、井涌的方法不当；7）地质设计中没有提供准确的地层压力；4、管理的因素1）井控操作证制度不落实；2）井控装备试压、检修与巡检制度不落实；3）打开油气层前的申报与审批制度不落实；4）干部24小时值班制度不落实；5）坐岗制度不落实；6）防喷演习制度不落实；7）井控工作监督检查制度不落实；8）井控例会制度不落实；9）井喷事故逐级汇报制度不落实；5、地质环境的因素1）地下有浅层气或油（水）顶气或高压油气水层；2）裸眼段低压易漏失层和高压油气水层并存；3）施工井周围有注水井且未停注和泄压；4）承钻无任何实钻资料可参考的区域探井；5）浅部钻穿生产的油气或注水井；6）超高温、高含硫井的施工作业；钻井作业中，导致溢流、井喷及井喷失控发生的常见的原因有：1）起钻抽吸，造成诱喷；2）起钻不灌钻井液或没有灌满；3）不能及时准确地发现溢流；4）发现溢流后处理措施不当；5）井口不安装防喷器；6）井控设备的安装及试压不符合钻井井控要求：①放喷管线、钻井液回收管线、内控管线各部位的连接不是法兰丝扣连接，而是现场低质量的焊接。

②连接管线的尺寸、壁厚、钢级不合要求；弯头不是专用的铸钢件，弯头小于120°。

③放喷管线不用水泥基墩固定，或固定间隔太远。

④放喷管线没有接出井场，管线长度不够。

⑤防喷器及节流管汇各部件没有按规定的标准试压，各部件的阀门出现问题最多，有的打不开，有的关不上，有的刺漏。

⑥防喷器不安装手动锁紧杆；不安装灌钻井液管线，而是把压井管线当作灌钻井液管线使用。

⑦井口套管接箍上面的双公升高短节丝扣不规范，造成刺漏。

⑧防喷器与井口安装不正，关井时闸板关不严，造成刺漏。

⑨防喷器橡胶件老化，不能承受额定压力；控制系统储能器至防喷器的液压油管线安装不规范，漏油。

⑩控制系统摆放位置不符合要求等。

7）井身结构设计不合理。

表层套管下深浅，当钻至遇有异常压力地层而关井时，在表层套管鞋处蹩漏，无法实施有效关井；8）对浅气层的危害性缺乏足够的认识。

许多人认为浅气层井浅，最多几百米深，地层压力低，不会发生事故。

而实际上，井越浅，平衡地层压力的钻井液柱压力也越小，一旦失去平衡，浅层的油气上窜速度很快，时间很短就能到达井口，很容易让人措手不及，来不及采取措施关井。

而且浅气层发生井涌、井喷，多是在没有下技术套管的井，即使关上井，很容易在上部浅层或表层套管鞋处蹩漏。

所以，浅气层的危害性必须引起人们的重视，要从井身结构和一次控制上下功夫；9）地质设计未能提供准确的地层孔隙压力资料，导致钻井液密度偏低，使液柱压力低于地层孔隙压力；10）空井时间过长，又无人观察井口。

空井时间过长一般都是由于起完钻后修理设备或是等技术措施。

由于长时间不循环钻井液，造成气体有足够的时间向上滑脱运移。

当气体运移到井口时迅速膨胀，引发井喷，往往造成井喷失控；11）钻遇漏失层段发生井漏未能及时处理或处理措施不当。

发生井漏以后，钻井液液柱压力降低，当液柱压力低于地层孔隙压力时就会发生井侵、井涌乃至井喷；12）相邻注水井不停注或未泄压。

这种情况多发生在老油田，老油区打调整井，由于油田经过多年的开发注水，地层压力已不是原始的地层压力，尤其是遇到高压封闭区块，它的压力往往大大高于原始的地层压力；13）钻井液中混油过量或混油（润滑剂）不均匀，造成钻井液密度偏低；14）思想麻痹，违章操作。

由于思想麻痹、违章操作而导致的井喷失控也占有一定的比例，解决这个问题主要从严格管理和技术培训两个方面入手，做好基础工作。

三、井喷失控的危害1、打乱全面的正常工作秩序，影响全局生产；2、使钻井事故复杂化；3、井喷失控极易造成环境污染，影响井场周围居民的生命安全，影响农田、水利、渔场、牧场、林场建设；4、伤害油气层、破坏地下油气资源；5、造成机毁人亡和油气井报废，带来巨大的经济损失；6、涉及面广，在国际、国内造成不良的社会影响。

第二章井下各种压力的概念及其相互关系一、压力1、压力的定义压力是指物体单位面积上所受的垂直力。

2、压力的单位1）压力的国际标准制单位是帕斯卡，简称帕，符号是Pa。

1帕就是1 m2面积上受到1N的垂直力时形成的压力，即1Pa = 1 N/m2现场常使用千帕（KPa）和兆帕（MPa）两个单位，即1Pa=1N/m21kPa=1×103Pa1Mpa=1×106Pa2）英制中，压力的单位是每平方英寸面积上受多少磅的力，符号是psi，1psi即1平方英寸面积上受到1磅的垂直力。

psi与kPa换算关系是：1psi=6.895kPa二、静液压力1、静液压力的定义静液压力是由静止液体的重力产生的压力。

其大小取决于液体的密度和液体的垂直高度，与液体的断面形状无关。

2、静液压力的计算P=ρgH式中：P—静液压力，MPaρ—液体密度，g/cm3g—重力加速度，9.8m/s2H—液柱的垂直高度，km三、地层压力1、地层压力的定义地层压力是指地下岩石孔隙内流体的压力，也称孔隙压力。

1）压力梯度的定义压力梯度指的是每增加单位垂直深度压力的变化量，即每米井深压力的变化值。

2）压力梯度的计算G=P/H=ρg式中：G—压力梯度，KPa/mP—静液压力，KPaH—液柱的垂直高度，mρ—液体密度，g/cm3g—重力加速度，9.8 m/s22、地层压力的分类1）正常地层压力：在各种沉积物中，正常地层压力等于从地表到地下某处连续地层水的静液柱压力。

其值的大小与沉积环境有关，取决于孔隙内流体的密度。

水和盐水是两种常见的地层流体，若地层流体为淡水，其密度是1g/cm3，形成的压力梯度为9.8KPa/m，若地层流体为盐水，其密度随含盐量的不同而变化，一般为1.07g/cm3，形成的压力梯度为10.5KPa/m。

按习惯，把压力梯度在9.8～10.5KPa/m之间的地层称为为正常压力地层。

2）异常高压：地层压力梯度大于正常压力梯度时，称为异常高压。

地层压力正常或者接近正常，则地层流体必须一直与地面连通。

这种通道常常被封闭层或隔层截断。

在这种情况下，隔层下部的地层流体必须支撑上部岩层。

岩石重于地层流体，地层压力可能超过静液压力，形成异常高压地层。

3）异常低压：地层压力梯度小于正常压力梯度时称为异常低压。

这种情况多发生于衰竭产层和大孔隙的老地层。

四、地层破裂压力地层破裂压力是指某一深度的地层发生破碎或裂缝时所能承受的压力。

破裂压力一般随井深增加而增大。

在钻井时，钻井液柱压力的下限要保持与地层压力相平衡，既不污染油气层，又能提高钻速，实现压力控制。

而其上限则不能超过地层的破裂压力，以避免压裂地层造成井漏。

五、环空流动阻力（环空压耗）在钻井过程中，当开泵循环钻井液，钻井液在环空上返时，由于井径不规则且钻井液具有一定的粘度、切力等因素，从而对钻井液向上流动产生一定的流动阻力，这个流动阻力就是环空流动阻力，或称环空压耗。