第六章_油气井压力控制

（3）注意事项 ）
1、起钻初期一定要控制起钻速度， 、起钻初期一定要控制起钻速度， 2、起钻时注意及时灌浆 、 3、尽可能防止长时间的空井 、 4、在含气量比较大的地区或气田要有高度的警惕性， 、在含气量比较大的地区或气田要有高度的警惕性， 下钻时， 下钻时，可采用分段循环的方法排除侵入井内气 体。 5、发生井漏时要预防井喷 、 6、发现井涌后要及时关井，切不可采用循环观察的方 、发现井涌后要及时关井， 法来确定井内情况。 法来确定井内情况。 7、在发现井涌时，不要开着井口抢下钻，或者企图把 、在发现井涌时，不要开着井口抢下钻， 钻头提到套管鞋内，以免造成井喷。 钻头提到套管鞋内，以免造成井喷。
（3）欠平衡钻井适用的储层： ）欠平衡钻井适用的储层： 1、高渗透固结砂岩和碳酸岩油气藏 、 2、裂缝性油气藏 、 3、致密性（低孔低渗）油气藏 、致密性（低孔低渗） 4、压力衰竭的低压油气藏 、 （4）欠平衡钻井方式（ 欠平衡产生条件） ）欠平衡钻井方式（ 欠平衡产生条件） 1、流钻：常规钻井液密度，边喷边钻 、流钻：常规钻井液密度， 2、气体钻井：人工诱导产生欠平衡， 、气体钻井：人工诱导产生欠平衡， 包括：（ 空气钻井； ：（1） 包括：（ ）空气钻井； （2）雾化钻井； ）雾化钻井； （3）泡沫钻井； ）泡沫钻井； （4）充气钻井。 ）充气钻井。
第二节 溢流的侵入及其检测
一、有关溢流和井喷的概念 溢流（又称为井涌、静侵）： 溢流（又称为井涌、静侵）： 地层流体（ 侵入井内， 地层流体（油、气、水 ）侵入井内，井口返出的钻井液 量大于泵入量，或停泵后钻井液从井口自动外溢的现象。 量大于泵入量，或停泵后钻井液从井口自动外溢的现象。 井喷：地层流体失去控制地喷出地面。 井喷：地层流体失去控制地喷出地面。 二、地层流体侵入井内的原因 地层压力掌握不准， 1、地层压力掌握不准，使设计的钻井液密度偏低 地层流体（ 侵入， 2、地层流体（油、气、水）侵入，使钻井液密度降低 起钻未按规定灌泥浆， 3、起钻未按规定灌泥浆，或井漏井内液面降低 起钻速度过快，引起抽过大， 4、起钻速度过快，引起抽过大，地层流体侵入井内 停止循环时，环空循环压降消失，使井底压力减小。 5、停止循环时，环空循环压降消失，使井底压力减小。 统计表明， 的井涌或井喷发生在起钻（起完钻） 统计表明，近70% 的井涌或井喷发生在起钻（起完钻） 过程中。 过程中。
pb < p p , pb = p p , pb > p f , pb < p p ,
pb = ph + pa pb = ph psb pb = ph + psg pb max = ph + pa + psg pb min = ph psb
p p ≤ pb ≤ p f
地层流体侵入井眼； 地层流体侵入井眼； 平衡压力钻井； 平衡压力钻井； 压裂地层，发生井漏； 压裂地层，发生井漏； 地层流体有控制入井眼， 地层流体有控制入井眼，欠平衡压力钻井
三、气侵的特点
1、气侵的途径与方式 、 岩石孔隙内的气体随钻碎的岩屑进入井内钻井液 气层中的气体由于浓度差通过泥饼向井内扩散
当井底压力小于地层压力时，气层中的气体大量 当井底压力小于地层压力时， 流入或深入井内 2、气侵的特点及危害 （1）侵入井内的气体由井底向井口运移，体积逐渐 ）侵入井内的气体由井底向井口运移， 膨胀，越接近地面，膨胀越快，因此， 膨胀，越接近地面，膨胀越快，因此，在地面看起来气 侵很严重的钻井液，在井底只有少量气体侵入。 侵很严重的钻井液，在井底只有少量气体侵入。 （2）一般情况下，气体侵入钻井液呈分散状态，井 ）一般情况下，气体侵入钻井液呈分散状态， 底泥桨液柱压力的降低是非常有限的， 底泥桨液柱压力的降低是非常有限的，只要及时有效的 除气，就能有效的避免井喷。 除气，就能有效的避免井喷。
p p < p b < p f , 过平衡压力钻井， 过平衡压力钻井，
二、井眼—地层系统压力基本关系 井眼 地层系统压力基本关系
Pb min = Ph Psb = Pp max Ph = Pp + P
ρ d = ρ p + ρ
安全附加压力； 安全附加压力 P—安全附加压力； ρ —安全附加密度； 安全附加密度； 安全附加密度 油井： 油井： P 气井： 气井： = 1.5~3.5 Mpa
H2S属剧毒性气体，对人体有极强的损害和设备有较强 属剧毒性气体， 的腐蚀性，在含 H2S 地层进行施工作业时，为了确保人 来自腐蚀性， 地层进行施工作业时，
（2）H2S 气体的分布 ） 就地下而言， 多存在于碳酸盐岩地层中， 就地下而言， H2S 多存在于碳酸盐岩地层中，特别 是与硫酸岩伴生的的硫酸盐沉积环境中大量、 是与硫酸岩伴生的的硫酸盐沉积环境中大量、普遍的存在 着硫化氢气体。 着硫化氢气体。 世界上含 H2S 气体最高的地区是美国的南德克萨 含量高达98% 98%， 斯气田 ， H2S 含量高达98%，沙特阿拉伯的油气田大多 含有高浓度的硫化氢（10~200PPm） 含有高浓度的硫化氢（10~200PPm） 我国油田硫化氢气体的含量分布如下： 我国油田硫化氢气体的含量分布如下： 华北油田冀中坳陷赵兰庄气田下第三系孔店组碳酸岩 气藏 H S 含量跨度在 10~90% 。
第六章
本章主要内容: 本章主要内容
油气井压力控制
井眼与地层压力系统 欠平衡压力钻井 井涌的原因、 井涌的原因、征兆与检测方法 发生井喷的失控的原因 关井方式与关井程序 侵入流体性质的判别 压井—恢复井内压力平衡方法 压井 恢复井内压力平衡方法
概述
油气井压力控制——在钻井过程中对地层压力进行控制。 在钻井过程中对地层压力进行控制。 油气井压力控制 在钻井过程中对地层压力进行控制 井控的基本要求： 井控的基本要求： 1、有效地控制地层压力，防止井喷。 、有效地控制地层压力，防止井喷。 2、防止井漏、井塌和缩径等复杂情况的发生 、防止井漏、 3、有效的保护油气层 、 井控的技术内容： 井控的技术内容： 1、地层压力的预测和监测 、 2、钻井液密度的控制 、 3、合理井身结构的设计 、 4、防喷器装置的配置 、 5、溢流后的正确处理 、
2、欠平衡压力钻井 、
（1）概念： ）概念： 所谓欠平衡压力钻井， 所谓欠平衡压力钻井，即在钻井过程中允许地层流体进 入井内，循环出井，并在地面得到控制。 入井内，循环出井，并在地面得到控制。 压力的条件下进行钻井作业。 在井底有效压力低于地层 压力的条件下进行钻井作业。 在井下，允许地层流体进入井内，在井口， 在井下，允许地层流体进入井内，在井口，利用专门的井控 装置对循环出的流体进行控制和处理， 装置对循环出的流体进行控制和处理，这样可及时发现和有 效的保护油气层，同时可显著提高钻进速度。 效的保护油气层，同时可显著提高钻进速度。 （2）技术关键： ）技术关键： 1）地层孔隙压力和破裂压力的准确预测 ） 2）钻井液类型选择和密度等性能的控制 ） 3）井口压力控制和循环出井流体的处理 ） 4）起下钻过程的欠平衡 ） 5）井底有效压力的计算与监测 ） 6）井壁稳定 ） 7）完井 ）
（3）当井底气体形成气柱时， ）当井底气体形成气柱时， 上升（ 随着气柱的 上升（滑脱上升或 循环上升）， ），在井口未关闭的情 循环上升），在井口未关闭的情 况下，环境压力降低，体积膨胀 况下，环境压力降低， 变大，替代的钻井液液量越来越 变大， 使井底压力大大降低， 多，使井底压力大大降低，更多 的气体以更快的速度侵入井内， 的气体以更快的速度侵入井内， 最终导致井喷。 最终导致井喷。
2
四川油田川东卧龙河气田，三迭系嘉陵江灰岩气藏 四川油田川东卧龙河气田， 含量9.6~10% H2S含量 新疆塔里木的轮古油田 H2S 含量 含量300~400PPm,以上地 以上地 地区。 区皆属中高含 H2S 地区。 克拉玛依油田在南缘的卡10井、西4 井、东湾 井、安 东湾1井 克拉玛依油田在南缘的卡 井 4井等都出现过 2S 气体，在红山嘴、八区、稠油区 井等都出现过H 气体，在红山嘴、八区、 等区块的油田开发过程中也出现过 2S H 气体。 气体。
起钻抽吸，起钻过程中不及时灌泥浆。 起钻抽吸，起钻过程中不及时灌泥浆。
起完钻后空井时间过长； 起完钻后空井时间过长； 未及时发现溢流，或发现溢流后处理措施不当； 未及时发现溢流，或发现溢流后处理措施不当； 井口未安装防喷器，或承压能力太低； 井口未安装防喷器，或承压能力太低； 防喷器及管汇安装不符合要求 井身结构设计不合理 对浅气层缺乏足够的认识 地层压力预测不准，泥浆密度偏低 地层压力预测不准， 在发生井漏后，没有预防可能发生的井喷 在发生井漏后， 思想麻痹，违章操作。 思想麻痹，违章操作。
（4）在井口关闭的情况下，气体在滑脱上升中保持体 ）在井口关闭的情况下， 积不变，因此，其压力亦保持不变，此情况下， 积不变，因此，其压力亦保持不变，此情况下，井口 和井底压力都会逐渐增加，当气体达到井口时， 和井底压力都会逐渐增加，当气体达到井口时，井口 承受的压力为地层压力，井底的压力为2倍地层压力 倍地层压力， 承受的压力为地层压力，井底的压力为 倍地层压力， 此情况下可能压漏地层，发生井下井喷。 此情况下可能压漏地层，发生井下井喷。 因此，在井内气体上升过程中， 因此，在井内气体上升过程中，应逐渐有效控制 地放压，使套压小于允许套压。 地放压，使套压小于允许套压。
Pp = 9 . 81 * 10 3 ρ p D P f = 9 . 81 * 10 3 ρ f D
Ph = 9 . 81 * 10 3 ρ d D
Pa
井底有效压力： 井底有效压力： 正常钻进时： 正常钻进时： 起钻时： 起钻时： 下钻时： 下钻时： 最大井底压力： 最大井底压力： 最小井底压力： 最小井底压力： 安全钻井的压力平衡条件： 安全钻井的压力平衡条件：
3、 H2S 的危害 、
身和设备的安全， 身和设备的安全，井控要求具有一定的特殊性 。 （1）H2S 的物理化学性质 ） 硫化氢是一种无色、剧毒、强酸性气体。 硫化氢是一种无色、剧毒、强酸性气体。低浓度的硫 化氢有臭蛋味， 化氢有臭蛋味，其相对密度为 1.176 ，硫化氢燃点 250 摄氏 燃烧时呈蓝色火焰，产生有毒的二氧化硫， 度，燃烧时呈蓝色火焰，产生有毒的二氧化硫，硫化氢与 空气混合，浓度达4.3%~46%时就形成一种爆炸性混合物。 时就形成一种爆炸性混合物。 空气混合，浓度达 时就形成一种爆炸性混合物 硫化氢的毒性较一氧化碳大五六倍， 硫化氢的毒性较一氧化碳大五六倍，几乎与氰化物同 样的毒性，是一种剧毒性气体。 样的毒性，是一种剧毒性气体。 正常条件下， 正常条件下，H2S 对人的安全临界浓度是 14 PPm （国外标准 10 PPm ）