中国石油大学(北京)油气井工程考研复习总结：第6章油气井压力控制
中国石油大学(北京)油矿地质学第六章油气藏流体
流体密度差： 越大，则浮力越大， 分异程度越强， 过渡段越薄， 含油饱和度越高 表面张力：越大，则毛管力越大，不利于油水分异。 润湿角： 随岩石亲水程度降低，含水饱和度降低； 亲油油藏的过渡段很小，可忽略不计。
油底
水顶
过渡段厚度影响因素：
取决于油水分异程度 油层渗透性及均匀程度 油水密度差 润湿性 构造倾角 油藏形成时间
水洗 效率
微观 残余油
剩余油分布控制因素
构造起伏 构造 断层 层间非均质 平面非均质 层内非均质 微观非均质性
剩 余 油 分 布 主 控 因 素
非 均 匀 驱 油
油 藏 非 均 质
储层
流体
开 采 非 均 匀
层系组合 井网部署 注采 状况 射孔位置 注采对应 注采强度
剩余油分布模式 一、未动用或基本未动用的剩余油层
00 36
3 60 0
36 50
3 65 0
GS67
GS14-16
GS14-15 GS16-14 GS16-16 GS94
00 35
GS63-2
36 50
3 60 0
GS19
3 55
GS18-16 GS18-18
0
36 00
GS18-20
00 36
GS20-18
3 60 0
3650
284000 282000
水动力油藏的 油水界面 为倾斜面。
垂向油水过渡段
实际的油水界面不是一个整齐的、油水截然分开的界面。
产油段：只产油、不产水。水的相对渗透率为零。
油水过渡段：油水同产。
含水产油带 含油产水带
油底
产水段：只产水、不产油。
油气井压力控制课件
采用先进的压力控制技术和算法，如 PID控制、模糊控制等，提高压力控 制的精度和响应速度。
压力控制安全风险与防范措施
安全风险
油气井压力控制不善可能导致井喷、 管线破裂等安全事故。
防范措施
加强压力监测和预警系统建设，制定 应急预案，定期进行安全培训和演练 ，提高员工安全意识和应对能力。
06 油气井压力控制 案例分析
压力传递原理在油气井压力控制中具 有指导意义，它可以帮助我们了解地 层中压力的传递规律，从而更好地进 行压力控制。
压力波动原理
压力波动原理是指油气井中的压力会随着生产的变化而波 动。
压力波动原理在油气井压力控制中具有指导意义，它可以 帮助我们了解油气井中的压力变化规律，从而更好地进行 压力控制。
03 油气井压力控制 设备与工具
提高采收率
降低生产成本
有效的压力控制可以减少不必要的增 产措施和修井作业，从而降低生产成 本。
通过合理的压力控制，可以优化采油 采气工艺，提高油气井的采收率。
压力控制的方法与技术
01
02
03
04
节流阀控制
通过调节节流阀的开度来控制 油气井的压力。
压井作业
通过压井液调整油气井的压力 ，保持压力稳定。
案例一：某油田的压力控制实践
总结词：成功应用
详细描述：某油田通过实施压力控制技术，有效降低了油气井的套压，提高了采 收率和产能。该案例中，油田采用了合适的井口压力控制设备，优化了生产参数 ，确保了压力控制的稳定性和可靠性。
案例二：某气田的压力控制优化方案
总结词：技术升级
详细描述：某气田面临压力控制方面的挑战，通过技术升级和改进，优化了压力控制方案。该案例中 ，气田采用了先进的压力控制技术和设备，提高了压力控制的精度和稳定性，从而提高了气田的产量 和效益。
油气田开发综合2(中国石油大学)采油工程复习总结课件
Pe P总
P总 P生 P井筒 P嘴 P管线
3.节点系统分析法：应用系统工程原理，把整个油井生 产系统分成若干子系统，研究各子系统间的相互关系及 其对整个系统工作的影响，为系统优化运行及参数调控 提供依据。
4.临界流动：流体的流速达到压力波在流体介质中的传播速
度即声波速度时的流动状态。 5.试作出油层—油管—油嘴流动协调曲线，并说明作图步骤。
第三章 小结
1.游梁式抽油装置主要由抽油机、抽油泵、抽油杆组成。 2.抽油机主要由游梁-连杆-曲柄机构、减速箱、动力设 备和辅助装置
3.抽油泵分为管式泵和杆式泵，主要由工作筒(外筒和衬 套)、柱塞、游动阀(排出阀)和固定阀(吸入阀)组成。
4.泵吸入的条件：泵内压力(吸入压力)低于沉没压力。 5.泵排出的条件：泵内压力(排出压力)高于柱塞以上的液 柱压力。
Pv max
Ef r V a
V—初变形期末抽油杆柱下端(柱塞)对悬点的相对运动速度
E—钢的弹性模量 a—应力波在抽油杆柱中的传播速度
11.悬点摩擦载荷：包括杆管、柱塞与衬套、杆液、管液摩 擦载荷及液体通过游动阀的摩擦力 。 悬点最大、最小载荷：
A点加速度:
WA
简化为曲柄滑块机构时悬点运动规律
a A点位移： S A r (1 cos sin ) 2 b dV a A点加速度: WA A 2 r (cos cos 2 ) dt b
2
r cos t dt b
A
8.抽油机悬点载荷：静载荷、动载荷、摩擦载荷。 9.悬点静载荷：包括抽油杆柱载荷；作用在柱塞上的液柱 载荷；沉没压力对悬点载荷的影响；井口回压对悬点载荷
9.表皮效应:由于钻井、完井、作业或采取增产措施，使井底 附近地层的渗透率变差或变好，引起附加流动压力的效应。
井控考试考点总结（很实用）
井控考试考点总结（很实用）第一篇：井控考试考点总结(很实用)1、井控设备是实施油气井压力控制技术所需的专用设备、管汇、专用工具、仪器和仪表等。
2、井控设备功能：及时发现溢流，关闭井口密封管内和环空压力，井内流体可控制排放，允许向管内或环空泵压井液或钻井液，必要时可强行下钻具或起出钻具，操作灵活安全。
3、防喷器特点：关井动作迅速，操作方便，密封安全可靠，现场维修方便。
4、液压防喷器最大工作压力是防喷器安装在井口投入工作时所能承受的最大井口压力。
（分为14、21、35、70、105、140MPa六级）5、液压防喷器公称通径是防喷器上下垂直通孔直径。
常用9（230mm）、11（280）、13.625（346）、21.25（540mm）寸。
6、井口装置包括：各开次所配液压防喷器及其控制装置、四通、转换法兰、双法兰短节、转换短节、套管头等；7、三高及超深井至少配环形、单、双、四通、剪切闸板；35Mpa---70MPa配环形、两个单或一个双、四通；8、环形防喷器的用途：井内有钻具、油管或套管时，能用一种胶芯密封各种不同尺寸的环形空间；井内无钻具时能全封闭井口；钻井、取芯、测井时溢流时能封闭方钻干、取芯工具、电缆及钢丝绳等与井筒形成的环形空间；蓄能器控制下强行取下钻具。
9、环形防喷器原理：关闭时高压油进入活塞下部关闭腔，推动活塞上行，活塞推胶芯由于顶盖限制，向中心挤压，胶芯支撑筋互相靠拢直至抱紧钻具或全封闭井口，达到封井目的。
打开时，操作换向阀换向，高压油进入活塞上部开启腔，推动活塞下行，关闭腔的高压油泄压，胶芯本身弹性力下复位，从而井口打开。
10、锥形胶芯类环形防喷器壳体与顶盖连接方式为：螺栓连接和瓜块连接。
11、环形防喷器的使用：a软关井b进行不压井起下钻作业c环形防喷器关闭时可以上下活动钻具不许旋转和悬挂钻具d严禁打开环形来泄压但可以少量的渗漏e环形关井油压不超过10.5MPa。
12、闸板防喷器功能：井内有钻具时，可用与钻具尺寸相应的半封闸板封闭井口环形空间；井内无钻具时全封闸板能全封井口；需讲井内钻具剪断并全封井口时，可用剪切闸板剪切井内钻具全封井口；某些闸板允许承重可悬挂钻具；壳体有侧孔可节流泄压；可长期封井。
油气井压力控制
• 一、地层压力的有关概念
(the Concept of Formation Pressure) 1、静液压力:渗透性地层中液体液柱重量引起 的静液柱压力
Ph g H
式中 Ph——深Ｈ处的静液压力，Pa； ρ——液体密度，kg/ m3 ； 地层水密度：1.3×103～1.07×103 原油密度：0.88×103 泥浆密度：1.04×103～2.35×103 水泥浆密度：1.8×103～1.9×103 H——液柱垂直高度，m。
（1）地震资料（地震层速度法）
（2）钻井资料 (dc指数法) （3）测井资料 （声波时差法）
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
二、地层破裂压力(Formation Fracture Pressure)
•
1、定义：使地层受压破裂的最低压
力（1.6～2.4 07g/cm3 ）
•
2、因素：埋藏深度，地质年代，覆 盖压力，地层压力，岩石性质，岩石应 力状态，岩石压实程度
受侵，钻井液静止不流动
Ｐ钻＝0； Ｐ套＝0；
Ｐ底＝Ｐ钻静＝Ｐ环静＝9.81Ｈρ ；
Ｐ鞋＝9.81Ｈ’ρ ；
（2）标准循环状态
—— 未钻入油、气、水高压层，钻 井液未受侵，井口敞开 Ｐ钻＝Ｐ循＝Ｐ泵＝Ｐ立管；
Ｐ套＝0；
Ｐ底＝Ｐ环静＋Ｐ环循；
Ｐ鞋＝Ｐ鞋静＋Ｐ鞋循；
（3）大排量循环状态
钻入高压油、气层，环空一段钻井液受侵，
二、失去压力平衡的原因
（一）压力组成
1、洗井液液柱静压力 2、抽吸压力（拔活塞） 影响因素：上提速度 ↑ 、钻井液粘度 和切力↑、钻头泥包↑→抽吸压力↑
3、激动压力
（1）下钻激动压力 因素：下钻速度↑、钻井液粘度和切力↑、 井径↓→激动压力↑ （2）开泵激动压力 因素：钻井液流变性，静止时间，钻具、 井眼几何尺寸，温度、压力。
油气井压力控制
0.8 d
Q 0.2 1.8
Lp
pv
( dh d p )3 ( dh d p )1.8
Lc ( dh dc )3 ( dh dc )1.8
9.81103 a D
三、钻井工程设计方法－油气井压力控制
5. 波动压力
抽吸压力： Psb 9.81103 sb D，sb 0.036 ~ 0.08g / cm3
（四）重钻井液及加重剂储备
高压井储备的重钻井液密度比在用钻井液高0.2g/cm3以上，重钻井液 储备量不少于井简容积，加重剂储备量应能满足提高在用钻井液密度 0.3g/cm3以上的需要。
三、钻井工程设计方法－油气井压力控制
井控设计
（五）井控设计应用的标准
行业标准《钻井井控技术规程》是石油天然气钻井井控技术的主体标准，其 支撑标准主要有SY/T5964—2005《钻井井控装置组合配套、安装调试与维护》、 SY/T5087—2005《含硫化氢油气井安全钻井推荐作法》等。
行业标准SY/T6426—2005《钻井井控技术规程》经近两年的修订，终于在 2005年3月19日由国家发改委正式批准发布，本标准推迟发布的原因主要是罗家 16H井灾难性的含硫天然气井喷事故后，涉及油气井钻井井控标准中与井控安全相 关的一些参数和技术措施，经标准起草人和石油天然气行业的专家反复论证、酌 商、达成较统一的认识后才得以敲定。这些参数和技术措施既关系到井控安全， 也关系到生产成本和责任的落实，因而非常敏感、难以定夺，比如油气井井口距 周边公共设施和人口密集性、高危险性场所的距离、含硫天然气的界定、含硫油 气井应急撤离措施、油气层钻井作业时钻柱中是否安装止回阀等等。
第六章 油气井压力控制
PT Pp Phi PL Psp Pld Pla
循环 阻力
PL —— 总循环压耗 Pld —— 钻柱内循环压耗 Pla —— 环空内循环压耗 Pa —— 循环时的套压
第三节 溢流的控制----关井与压井
三、压井钻井液密度计算
（一） “U”形管原理
第一节 井眼—地层系统的压力平衡
一、井眼内的各种压力
5. 波动压力 抽吸压力： Ps b
9.81 103 sb D，sb 0.036 ~ 0.08 g / cm 3
激动压力： Ps g 9.81 103 s g D，s g 0.024 ~ 0.1 g / cm 3 6. 岩屑重力引起的附加压力
3 3000 0.26m 35.4
0.101
17.8 0.26m3 0.26m3 0.26m3
35.4 0.26m3
44.2
53.1
61.9
70.7
第二节 溢流及其检测
四、溢流的检测
1. 地层流体侵入的征兆
（1）泥浆罐液面升高； （2）钻井液返出量大于泵排量； （3）起钻时灌不进泥浆或泥浆灌入量少于正常值； （4）停止循环时，井口仍有泥浆外溢。 （5）钻速突然加快或钻进放空； （6）钻井液性能发生变化； – 密度降低； – 粘度上升或下降； – 气泡、氯根离子、气测烃类含量增加； – 油花增多，油味、天然气味、硫化氢味增浓； – 温度升高。 （7）泵压上升后下降，悬重减小后增大；
1. 关井方式及选择
（1）硬关井 发生溢流后，在节流阀关闭的情况下关闭防喷器。 优点：关井程序简单，时间短，地层流体侵入量少。 缺点：产生“水击”，使井口装置、套管和地层所承受的压力急剧增加， 可能超过井口装置的额定压力、套管抗内压强度和地层破裂压力。
油气井压力控制 关井压力恢复和读取时机分析
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。
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第六章油气井压力控制
井底压力：在钻井过程中，如果钻井液不循环，则井内钻井液静液柱压力作用在井眼不同位置，称为井内静液柱压力，作用在井底的压力称为井底压力。
l d h h p ρ0098.0=汲取压力：
激动压力：
1、平衡压力钻井（99）：在有效的控制地层压力和维持井壁稳定的前提下，尽可能降低钻井液密度，使钻井液液柱压力刚好等于或略大于地层压力，达到解放钻速和保护油气层的目的。
2、欠平衡压力钻井（04、05、08）：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。
⑴流钻：常规钻井液密度，边喷边钻。
⑵气体钻井：人工诱导产生欠平衡，包括空气钻井；雾化钻井；泡沫钻井；充气钻井。
3、过平衡压力钻井：当p he p p >>时，钻井方式为过平衡压力钻井。
4、地层流体侵入原因（99）
⑴钻井液密度低；⑵环空钻井液液柱降低；
⑶超钻汲取；⑷停止循环。
地层流体侵入的征兆：
①钻时加快，②钻井液池液面增高，③钻井液返出流量增加，④返出钻井液密度降低，⑤返出钻井液温度升高，⑥返出钻井液电导率变化，⑦返出钻井液粘度变化，
⑧循环压力下降，⑨地面压力显示，⑩大钩负荷增加。
地层流体侵入井眼的检测：
⑴钻井液池液面检测法，⑵返出钻井液流量检测方法，⑶声波气侵早期检测方法。
5、溢流（99、01）：又称井涌、静侵，指地层流体（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。
井喷：地层流体失去控制地喷出地面。
井漏：钻井过程中钻井液或水泥浆漏入地层中的现象。
6、关井方式的分类：
⑴硬关井：发生溢流后，在节流阀关闭的情况下关闭防喷器。
优点：关井程序简单，时间短，地层流体侵入量小。
缺点：产生“水击”，使井口装置、套管和地层所承受的压力急剧增加。
适应情况：①井口井涌速度不高；②盐水侵入量大，井壁越不稳定，故尽可能采用版方法；③井口装置能承受较大压力。
⑵软关井（08）：发生溢流后，先打开节流阀，然后关闭防喷器，再关闭节流阀。
优点：可避免“水击”现象。
缺点：关井程序较复杂，时间长，地层流体侵入量大。
⑶半软关井（10）：发现井涌后，先适当打开节流阀，再关井防喷器，或边开节流阀边关防喷器。
特点：适用于井涌速度较高、井口装置承压能力较低、裸眼井段有薄弱地层的情况。
适应情况：①井口井涌速度较高；②井口装置承压较低。
7、压井：当出现井漏或者井喷事故时，向井内泵入高密度钻井液以恢复和重建井内压力平衡的作业。
压井目的：恢复井眼与地层间的压力平衡，使井内泥浆液柱压力不低于地层孔隙压力。
压井原则：保持井底常压，在压井过程中，井底压力稍大于地层压力并使井底压力保持不变。
8、常规压井方法及适用性：
⑴二次循环压井（司钻法）：第一循环周用原钻井液循环排出井内受污染钻井液；待压井钻井液配置好后，开始第二循环周，压井钻井液泵入井内。
⑵一次循环压井（工程师法）：井涌关井后，计算压井液密度，然后继续关井，按所计算的压井钻井液密度配置钻井液；待配置完压井钻井液后，再进行循环压井。
⑶边循环边加重法
⑷特殊：置换法，压回法，强行下钻到井底循环压井法，体积法压井，关井前将钻柱下放到井底，顶部压井法，关井后带压下钻，动力压井法。
9、压井循环过程中，一般采用低泵速压井的原因
⑴井队人员配制重钻井液需要一定时间；
⑵如果气侵量大，在大排量循环时，气体循环上升到井口时，气体膨胀流量过大，处理困难；
⑶避免节流阀堵塞产生大的压力波动。