精品课程《钻井与完井工程》课件05井控
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钻井与完井工程完整课件超值
01
随着人工智能和机器学习的发展，自动化钻井技术将进一步提
高钻井效率和安全性，降低人工操作风险。
智能完井技术
02
利用传感器、远程监控等技术实现智能完井，实时监测油藏动
态，提高采收率。
新型钻井液与完井液
03
研发更高效、环保的钻井液与完井液，降低对环境的污染，提
高钻井作业的可持续性。
环保要求对行业的影响
作用
用于保护油气层、防止地层坍塌、携 带岩屑、降低摩擦阻力等，同时对油 气层的渗透性和产能有重要影响。
完井工艺流程
钻孔准备
钻孔设计、钻孔定位、钻孔开钻等。
钻孔施工
钻进、取芯、测井等。
完井作业
下套管、注水泥浆、射孔、排液等。
后期处理
试压、检测、维护等。
完井过程中的问题与处理
问题
包括井壁坍塌、地层出砂、油气层污染等。
03
完井工程概述
完井工程定义与特点
完井工程定义
完井工程是石油工业中钻井工程的最后一个阶段，涉及到完 成井筒的钻探和完成油气井的装备，为油气开采和生产做好 准备。
完井工程特点
完井工程具有系统性和复杂性，涉及多个专业领域，包括钻 井、地质、油藏、采油、机械、电子等。同时，完井工程需 要适应各种复杂的地质和工程条件，确保油气井的长期稳定 生产和安全。
钻井与完井工程 完整课件
目录
• 钻井工程概述 • 钻井工艺与技术 • 完井工程概述 • 完井工艺与技术 • 钻井与完井工程案例分析 • 钻井与完井工程未来发展展望
01
钻井工程概述
钻井工程定义与特点
总结词
钻井工程是石油天然气勘探开发中的重要环节，具有高风险、高投入、高技术 含量的特点。
《井控技术》PPT课件
打乱正常生产 生活秩序
•2004年12月2日，滇黔桂石油勘探局第二钻探公司32660钻井 队承钻的中石化南方勘探开发公司的天然气开采井曲2井井喷， 4600名周边群众紧急疏散。
造成人员伤亡
2003年12月23日，川东钻探公司12队,罗家16H井井喷失控，导致硫 化氢大量外泄，造成243人死亡，4000多人受伤。 1998年3月24日，川东钻探6020队,温泉4井放喷期间天然气（含硫） 串到附近煤窑内，致使11名民工死亡，1人烧伤，6人严重中毒。 1992年9月28日，华北石油井下作业公司２０队，赵48井进行试油 时，地层中大量含有硫化氢的气体喷出井口，造成周围居民死亡６ 人，中毒24人。
井喷
井
控
技 术
地层流体无控制地
涌入井筒，喷出地
面的现象称为井喷。
返回
井 控
井喷失控
技
术
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。
返回
二．溢流、井喷的原因
井喷失控的原因
11、地质设计
1吸2钻液满3时现5层未或4流施、、、、6或度、井）段能。处造准溢、后不起钻8备试1间人1水未起不液或发及理压不发9构理未的力、02成确流钻遇7安钻处当、、 、的 压 过 观井减钻 能（ 没 生 时、措井够地 资能现设。不 漏井诱地。装井理。压 有 井 处井空相安不长察压抽及施层 料提井液。灌 失溢计控喷发防井 灌 漏 理液措不身孔 。供井邻装合又井停。1麻章口密1层缺不设。4喷3隙准结及格无口或时注、痹操不、的乏合确压器思，作对危足。想违浅害够性的气
井喷事故案例
井控技术
是指对油、 气井的压力控 制技术。
井 第一章 绪论 第三章 井涌的原因、预防与检测
钻井及完井过程中的井控
钻井及完井过程中的井控第三十一条加强地层比照分析，准时提出牢靠的地层分层预报，在进入油气层前 50m～100m，依据下部井段设计最高钻井液密度值，对裸眼地层进展承压力量检验。
假设发生井漏，应实行堵漏措施提高地层承压力量。
第三十二条钻井作业中应绘制本井推测地层压力当量钻井液密度曲线、设计钻井液密度曲线和实际钻井液密度曲线。
预探井、资料井由综合录井队对砂、泥、页岩地层绘制dc 指数随钻监测地层压力当量钻井液密度曲线。
第三十三条钻开油气层或在主要油气层井段钻进时，钻头应承受大直径喷嘴，便于压井和堵漏。
第三十四条钻开油气层前 50m～100m 及油气层钻进过程中，每只钻头入井钻进前、调整钻井液性能和钻具组合后，应以1/ ～1/正常流量测一次低泵冲循环压力，并作好泵冲3 2数、流量、循环压力记录。
第三十五条油气层钻进作业中发生放空、严峻井漏、钻井液出口流量增大等特别状况应关井检查；觉察钻时明显加快、蹩跳钻、循环泵压特别、悬重变化、初始气侵、气测特别、氯根含量变化、钻井液密度和粘度变化、气泡、气味、油花等状况应停钻观看。
第三十六条坚持用短程起下钻方法检查油气侵和溢流，以下状况需进展短程起下钻：〔一〕钻开油气层后每次起钻前。
〔二〕钻进中曾发生严峻油气侵但未溢流的起钻前。
〔三〕溢流压井后起钻前。
〔四〕调低井内钻井液密度后起钻前。
〔五〕钻开油气层井漏堵漏后起钻前。
〔六〕钻开油气层后需长时间停顿循环进展其他作业〔电测、下套管、下油管、中途测试等〕起钻前。
第三十七条短程起下钻根本作法〔一〕一般状况下试起 15 柱钻具或起至套管鞋，再下入井底循环一周半，假设钻井液无气侵，则可正式起钻；假设后效严峻，不具备起钻条件时，应循环排解受侵污钻井液并适当调整钻井液密度至短程起下钻正常后再起钻。
〔二〕特别状况时〔需长时间停顿循环或井下简单时〕，将钻具起至套管鞋内或安全井段，停泵观看一个起下钻周期加其他空井作业时间，再下入井底循环一周半观看。
井控培训知识ppt课件
井控设备及其使用
详细介绍了井控设备的种类、结构、工作原理和使用方法，包括防 喷器、井口装置、控制系统等。
井控操作规程和应急处置
重点讲解了井控操作规程，包括日常检查、维护保养、操作程序等 ，以及应急处置措施和案例分析。
学员心得体会分享交流
学员们表示通过本次培训，对井控知识有了更深入的了解和认识，掌握了基本的井 控操作技能和应急处置能力。
严格遵守国家和地方安全生产法律法规 ，确保安全生产条件符合规定。
对现场作业人员进行安全教育和培训， 提高员工的安全意识和技能水平。
建立健全现场安全管理制度，包括安全 生产责任制、安全检查制度、事故报告 和处理制度等。
配备齐全的安全设施和装备，如消防器 材、安全防护用品等，并定期进行检查 和维护。
风险评估方法和工具应用
学员们认为本次培训内容丰富、实用性强，对于今后的工作和学习有很大的帮助。
部分学员还分享了自己在工作中遇到的井控问题和解决方案，为大家提供了宝贵的 经验和启示。
未来发展趋势预测
随着石油勘探和开发技术的不断 进步，井控技术将面临更高的要 求和挑战，需要不断创新和发展自动化和远程控制等方面的发 展，提高井控系统的安全性和可
组织人员撤离
按照撤离路线，组织人员安全撤 离。
典型事故案例剖析
案例一
01
某油田井喷事故
事故经过
02
钻井过程中发生井喷，大量流体喷出，造成人员伤亡和设备损
坏。
原因分析
03
地质因素导致异常高压，工程因素中钻井液密度不足，人为因
素中操作失误。
典型事故案例剖析
教训与启示
加强地质预测和工程措施，提高操作人员技能水平和应急处理能 力。
根据地层变化和井内情况，及 时调整钻井液密度、粘度等性 能参数，确保钻井液具有良好
详细介绍了井控设备的种类、结构、工作原理和使用方法，包括防 喷器、井口装置、控制系统等。
井控操作规程和应急处置
重点讲解了井控操作规程，包括日常检查、维护保养、操作程序等 ，以及应急处置措施和案例分析。
学员心得体会分享交流
学员们表示通过本次培训，对井控知识有了更深入的了解和认识，掌握了基本的井 控操作技能和应急处置能力。
严格遵守国家和地方安全生产法律法规 ，确保安全生产条件符合规定。
对现场作业人员进行安全教育和培训， 提高员工的安全意识和技能水平。
建立健全现场安全管理制度，包括安全 生产责任制、安全检查制度、事故报告 和处理制度等。
配备齐全的安全设施和装备，如消防器 材、安全防护用品等，并定期进行检查 和维护。
风险评估方法和工具应用
学员们认为本次培训内容丰富、实用性强，对于今后的工作和学习有很大的帮助。
部分学员还分享了自己在工作中遇到的井控问题和解决方案，为大家提供了宝贵的 经验和启示。
未来发展趋势预测
随着石油勘探和开发技术的不断 进步，井控技术将面临更高的要 求和挑战，需要不断创新和发展自动化和远程控制等方面的发 展，提高井控系统的安全性和可
组织人员撤离
按照撤离路线，组织人员安全撤 离。
典型事故案例剖析
案例一
01
某油田井喷事故
事故经过
02
钻井过程中发生井喷，大量流体喷出，造成人员伤亡和设备损
坏。
原因分析
03
地质因素导致异常高压，工程因素中钻井液密度不足，人为因
素中操作失误。
典型事故案例剖析
教训与启示
加强地质预测和工程措施，提高操作人员技能水平和应急处理能 力。
根据地层变化和井内情况，及 时调整钻井液密度、粘度等性 能参数，确保钻井液具有良好
钻井现场井控管理PPT课件
3
一、关于对井控工作的认识
井 ♦先注后采，注水压力高，原始地层压力破坏，地层压 控 力不定。
形 ♦井身结构限制，处理受限
势 ♦伴生气含量高，有闪爆风险
面 ♦现场井控问题依然大量存在；溢流险情频发，川庆长
临 庆区域70起。
挑 战
♦井喷事故每年发生
♦思想上不够重视
4
一、关于对井控工作的认识
如何管控？ 明确职责 相关制度必须明确井控管理职责
28
四、井控设备的试压、安装、维护
井控装置试压要求及内容
1.对所有的防喷器，节流、压井管汇及 阀件均要逐一试压，节流阀不作密封 试验。 2.防喷器组在井控车间用清水试压。 环形防喷器（封钻杆试压，不试空井 ）、闸板防喷器和节流压井管汇、防 喷管线试压到额定工作压力，并做 1.4-2.1 MPa的低压试验。防喷器组 发给钻井队时，要有井控车间检测报 告，钻井队和井控车间各持一份，超 过检修周期或预计不能在检修周期内 打完一口井的不能发给钻井队使用。
7
一、关于对井控工作的认识
落实要求 某一特定背景下的下发的制度、文件、要求，如：
《中国石油天然气集团公司关于 进一步加强井控工作的实施意见 》（中油字（2006）274号
对集团公司井控管理规定的 补充文件，特别强调高压、高含 硫、高危地区油气井的井控工作
《关于转发集团公司《关于汲取 英国石油公司井喷事故教训 进 一步加强井控管理工作的通知》 的通知（工技处发（2010）6号
《钻井井控装置组合配套安装调试 与维护》（SY/T5964-2006）
29
四、井控设备的试压、安装、维护
3.全套井口装置在现场安装好后，在不超过套管抗内压强度80%前 提下，环形防喷器封闭钻杆试压到额定工作压力的70%；闸板防喷 器、方钻杆旋塞阀、四通、压井管汇、防喷管线和节流管汇(节流 阀前)试压到额定工作压力；………以上各项试压，稳压时间均 ≥10分钟，密封部位无渗漏为合格(允许压降参考值≤0.7MPa)。同 时防喷器应做1.4-2.1MPa的低压试验。 4.防喷器控制系统用液压油按规定压力试压，其余井控装置试压介 质均为清水(冬季加防冻剂，同时试完压后应该清空)。
一、关于对井控工作的认识
井 ♦先注后采，注水压力高，原始地层压力破坏，地层压 控 力不定。
形 ♦井身结构限制，处理受限
势 ♦伴生气含量高，有闪爆风险
面 ♦现场井控问题依然大量存在；溢流险情频发，川庆长
临 庆区域70起。
挑 战
♦井喷事故每年发生
♦思想上不够重视
4
一、关于对井控工作的认识
如何管控？ 明确职责 相关制度必须明确井控管理职责
28
四、井控设备的试压、安装、维护
井控装置试压要求及内容
1.对所有的防喷器，节流、压井管汇及 阀件均要逐一试压，节流阀不作密封 试验。 2.防喷器组在井控车间用清水试压。 环形防喷器（封钻杆试压，不试空井 ）、闸板防喷器和节流压井管汇、防 喷管线试压到额定工作压力，并做 1.4-2.1 MPa的低压试验。防喷器组 发给钻井队时，要有井控车间检测报 告，钻井队和井控车间各持一份，超 过检修周期或预计不能在检修周期内 打完一口井的不能发给钻井队使用。
7
一、关于对井控工作的认识
落实要求 某一特定背景下的下发的制度、文件、要求，如：
《中国石油天然气集团公司关于 进一步加强井控工作的实施意见 》（中油字（2006）274号
对集团公司井控管理规定的 补充文件，特别强调高压、高含 硫、高危地区油气井的井控工作
《关于转发集团公司《关于汲取 英国石油公司井喷事故教训 进 一步加强井控管理工作的通知》 的通知（工技处发（2010）6号
《钻井井控装置组合配套安装调试 与维护》（SY/T5964-2006）
29
四、井控设备的试压、安装、维护
3.全套井口装置在现场安装好后，在不超过套管抗内压强度80%前 提下，环形防喷器封闭钻杆试压到额定工作压力的70%；闸板防喷 器、方钻杆旋塞阀、四通、压井管汇、防喷管线和节流管汇(节流 阀前)试压到额定工作压力；………以上各项试压，稳压时间均 ≥10分钟，密封部位无渗漏为合格(允许压降参考值≤0.7MPa)。同 时防喷器应做1.4-2.1MPa的低压试验。 4.防喷器控制系统用液压油按规定压力试压，其余井控装置试压介 质均为清水(冬季加防冻剂，同时试完压后应该清空)。
钻井与完井工程第一至第四章
二、简单应力 条件下岩石的
强度
主要内容
五、岩石 的抗压入 破碎强度
三、复杂应力条 件下岩石的强度
四、岩石的 弹性
一、岩石的应力—应变曲线 BC段：随着荷载的继续增大，变形和荷载呈非线性关系，裂隙进入不稳定发展状
态，这是破坏的先行阶段。这一段应力-应变曲线的斜率随着应力的增加逐渐减小 到零，曲线向下凹，在岩石中引起不可逆变化。塑性变形阶段。
于破坏面(或剪
切滑动面)的垂
直(法向)压应力
σ
的增加而增大
的。
f C
f tan
库仑剪切强度曲线
1 2
1 3
1 2
1 3
c os2
1 2
1 3
sin 2
三轴应力作用下岩石机械ห้องสมุดไป่ตู้质的变化
一个显著变化是：随着围压的增大，岩石强度极限明显增大，但对
两
于不同的类型的岩石，增大幅度和倍数是不一样的；同时，围压对
直径与最大颗粒尺寸的比值至少营为10：1。因此， 原则上应尽量采用较大直径的试件。建议采用 2.2~2.6厘米直径的试件。
岩石抗拉伸强度
可通过直接和间接抗拉伸强度试验来确定 直接测量：
把岩样加工成拉伸试样，置于材料 拉伸试验机上进行简单应力状态下(或称 单轴抗拉伸状态)的拉伸试验。岩样拉断 时的应力值即为岩石的抗拉伸强度。
用与全尺寸钻头形状相似的微型模拟钻头在一定的钻进参数下与岩石钻 磨，测量给定时间内钻头切削刃的外形磨损，以比较各类岩石的研磨性。
其实质是确定一个转动的金属圆环在岩石表面上相互摩擦时的磨损量， 以此作为度量岩石研磨性的指标。
摩擦磨损法
实验证明，金属环的单位摩擦路程的 磨损不取决于圆盘的转速，而只与载W成 正比，因而可用一个比例常数来表示：
精品课程钻井与完井工程-课件05井控
（1）计算环空流速；
（2）流态判别 幂律流体
Re 1
01
201n0(Dd)nV2nm
K(2n1)n
3n
塑性流体
Re
10(Dd)Vm s[180(0D0sVd)]
幂律流体，当Re(3470-1370n)时，为紊流。
塑性流体，当Re2000时，为紊流。
第二节 井内波动压力预测方法
二、波动压力计算 （3）计算波动压力Psw
Qs
(d2
4
di2)VP
环空平均流速
Qi:进入运动管柱内的液 体流量， m3/s
d:运动管柱的外径，m
di:运动管柱内径，m
V1D d2 h2 ddi22VP(D 4h2Q i d2)
Vp:运动管柱的速度，m/s Dh:井眼直径，m
Qi是一个未知数，需要进行迭代计算
井控——波动压力计算
计算环空流速
波动压力计算例题
解 2.钻头水眼未堵，即运动管柱为开口管。
JJ 1 2 J 2 2 J 3 22 12 2 12 3 2.4 m 1 m 起钻时环空钻井液流速：
V c 0 .6 0 (2.5 1 1 2 .9 8 7 2 1 .8 2 7 2 .1 2 2 4 .124 0 .4)8=1.54m/s
略高于地层压力的条件下，有效地排除溢流的技术 。具体措施包括：
如何用钻井液的液柱压力平衡地层压力？ 当平衡被破坏，又怎样恢复井内压力平衡？
概述
二、井控技术的基本内容
1.研究对象和目的： (1)客观对象:地层 地层压力和地层破裂压力是造成井喷的客观条
件，研究方法是预测。 (2)主观对象:控制方法 如何发现和控制液流 (3)研究目的 a.揭示各种压力关系 b.阐述控制方法
西安石油大学石油工程概论4.钻井与完井资料PPT课件
这项技术的主要特点是对油气层的损害小但此项钻井技术易造成发生事故这就要有高80年代末到90年代初发展了欠平衡压力钻井技术又称有控制的负压钻井是指钻井过程中钻井液液柱压力略小于地层压力允许油气层流体流入井眼并可将其循环到地面进行有效控制有利于油气层保护
Chapter 4 钻井与完井
（3课时）
第一节 钻井方法 第二节 旋转钻井系统的基本构成 第三节 旋转钻井工艺过程 第四节 完井 第五节 特殊钻井技术 第六节 海洋石油钻井
包括钻井工程师、机械工程师和电气工程师等。 ❖ 第三部分人员是管理人员
包括钻井经理、会计、器材管理员和生活管理员等。
48
22
§4.3 旋转钻井工艺过程
一口井从开始到完成，大致要经历准备工作、钻进、固井、其 它作业等工序。
48
23
§4.3 旋转钻井工艺过程
➢定井位 一口井从开始到完成，大致要经历准备工作、钻进、固井、其
➢ 第二次开钻后，改用小于表层套管直径的钻头，往下钻至目的层上 方处再停钻；
➢ 下入第二层套管，称之为技术套管，再注水泥固井。 目的：用以封固易塌层和高压水层，或为保护浅部的油气层等。
➢ 第三次开钻后再改用更小的钻头，一直钻到目的层以下； ➢ 下入第三层套管，称为油层套管，再注水泥固井。
目的：为试油和今后采油气创造条件。 ➢ 最后射孔：利用射孔枪打穿套管和水泥环，为油流入井提供流动通道。
按动力传递方式不同，分为转盘旋转钻井和井下动力钻井 两种。
48
6
（1） 转盘旋转钻井
又称为转盘钻井，其是从顿钻钻井 演变而来的。
地面钻具转动带动井下钻头转动， 钻头转动时就可破碎岩石，破碎了的 岩屑被泥浆泵泵入井内的泥浆循环带 到地面。
连续钻进，速度快，冲击+切削；
Chapter 4 钻井与完井
（3课时）
第一节 钻井方法 第二节 旋转钻井系统的基本构成 第三节 旋转钻井工艺过程 第四节 完井 第五节 特殊钻井技术 第六节 海洋石油钻井
包括钻井工程师、机械工程师和电气工程师等。 ❖ 第三部分人员是管理人员
包括钻井经理、会计、器材管理员和生活管理员等。
48
22
§4.3 旋转钻井工艺过程
一口井从开始到完成，大致要经历准备工作、钻进、固井、其 它作业等工序。
48
23
§4.3 旋转钻井工艺过程
➢定井位 一口井从开始到完成，大致要经历准备工作、钻进、固井、其
➢ 第二次开钻后，改用小于表层套管直径的钻头，往下钻至目的层上 方处再停钻；
➢ 下入第二层套管，称之为技术套管，再注水泥固井。 目的：用以封固易塌层和高压水层，或为保护浅部的油气层等。
➢ 第三次开钻后再改用更小的钻头，一直钻到目的层以下； ➢ 下入第三层套管，称为油层套管，再注水泥固井。
目的：为试油和今后采油气创造条件。 ➢ 最后射孔：利用射孔枪打穿套管和水泥环，为油流入井提供流动通道。
按动力传递方式不同，分为转盘旋转钻井和井下动力钻井 两种。
48
6
（1） 转盘旋转钻井
又称为转盘钻井，其是从顿钻钻井 演变而来的。
地面钻具转动带动井下钻头转动， 钻头转动时就可破碎岩石，破碎了的 岩屑被泥浆泵泵入井内的泥浆循环带 到地面。
连续钻进，速度快，冲击+切削；
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2)源自第二节 井内波动压力预测方法
钻井液粘滞力引起的附加流速
V 粘附力引起的环空流速
与管柱运动速度Vp、流体流变性、流
道几何尺寸有关，即 2
V2 KcVp
紊流Kc=0.5，幂律流体层流时，Kc从下图查得
井控——波动压力计算
考虑流体的粘滞效应，产生一个附加的流速， 附加流速的大小为:
概述
一、油气井压力控制的基本概念(续)
井控技术：主要是及时发现溢流并在保证井底压力
略高于地层压力的条件下，有效地排除溢流的技术 。具体措施包括：
如何用钻井液的液柱压力平衡地层压力？ 当平衡被破坏，又怎样恢复井内压力平衡？
概述
二、井控技术的基本内容
1.研究对象和目的： (1)客观对象:地层 地层压力和地层破裂压力是造成井喷的客观条
0.309Pa s
第二节 井内波动压力预测方法
波动压力计算例题
解 1.钻头水眼全部堵死，即运动管柱为堵口管。 流态判别：钻铤段
Rec
10120010.737 (21.59 17.8)0.737 1.620.737 0.309( 2 0.737 1)0.737
1.50
（2）流态判别 幂律流体
Re
1012001n (D d )nV K ( 2n 1)n
2n m
3n
塑性流体
Re
10(D d )V m
s
[1
0(D d 800sV
)
]
幂律流体，当Re(3470-1370n)时，为紊流。
塑性流体，当Re2000时，为紊流。
Dh d
Psw:波动压力，Pa
V1:钻井液环空流速，m/s
d:运动管柱的外径，m
Dh:井眼直径，m
f:范宁摩阻系数，具体计算见水力 参数设计
ρm:钻井液密度,kg/m3。
第二节 井内波动压力预测方法
二、波动压力计算
环空流速求出后，即可进行波动压力计算，计算步骤为：
（1）计算环空流速；
Qs:堵口管排开液体的流量 ，m3/s
d:运动管柱的外径，m Vp:运动管柱的速度，m/s
V1
d2 Dh2 d 2
VP
V1:环空平均流速，m/s Dh:井眼直径，m
井控——波动压力计算
计算环空流速
开口管（关泵）
Qs
4
(d 2
di2 )VP
环空平均流速
V1
复杂事故。 激动压力是导致产层损害的因素之一。
井控——波动压力计算
波动压力对钻井工程的影响
抽汲减少井眼中压力引起井喷 抽汲导致地层流体进入井眼污
染泥浆 下钻、下套管引起过高的激动
压力而发生井漏 抽汲和压力激动交替变化，使
井壁不稳定
井控——波动压力计算
循环时井底压力
Pbc Pm Pla
(1)以液压防喷器为主的井口装置; (2)以节流器、压井管线为主的井控管汇； (3)以钻具回压凡尔为主的钻具内防喷工具; (4)以监测地层压力为主的仪器; (5)以起钻自动灌泥浆装置为主的平衡压力设备; (6)以强行下钻为主的灭火装置.
5.井控操作规程及法规
概述
三、井控技术发展的三个阶段
1.经验阶段：60年代以前 2.理论化阶段：60年代初至70年代初 3.现代化阶段：70年代中期到现在
，由图查得Kc=0.48。
Vc
0.60
(
21
17 .59 2
.82 17
.82
0.48)
1.60m /
s
钻杆外环空流速
V
0.60(
21
17.82 .592 12.72
0.48) 0.92m / s
钻井液流变参数
n 3.322lg 100 0.737 60
K
0511 60 5110.737
（1）钻头水眼全部堵死，钻头处井壁所受波动压力值 Psw；
（2）钻头水眼未堵，钻头处井壁所受波动压力值Psw 。
第二节 井内波动压力预测方法
波动压力计算例题
解 1.钻头水眼全部堵死，即运动管柱为堵口管。先求环空平均流速
，由环空直径比 钻铤外环空流速
0
177.8 215.90
0.824
3 0.737
=1369
因3470-13700.737=2460，Rec=1369<2460，所以钻铤环空钻井液 为层流。
钻杆段
Rep
10120010.737 (21.59 12.7)0.737 0.9220.737 0.309( 2 0.737 1)0.737
1.50
停止循环
Pla 0 ,Pbc Pm
Pla
Pm
2/10/2020
井控——波动压力计算
波动压力计算方法
稳态波动压力分析：认为流体是不可压缩的，压力 变化与时间无关。
瞬态波动压力分析：认为流体是弹性体，压力变化 与时间有关。
产生波动压力的原因
管柱从静止状态到运动状态，因克服井内钻井液的 静切力引起的井内压力激动。
第五章
钻井过程中压力控制 Well Control
第五章 钻井过程压力控制
概述 第一节 压力控制钻井中的几个概念 第二节 井内波动压力预测方法 第三节 溢流及井喷控制
油井井喷 （美国）
井喷结冰（克拉玛依）
井喷失火
概述
一、油气井压力控制的基本概念
气侵：指井内的天然气以渗漏（透）的形式钻井液中。 井涌：指井口泥浆有外溢的现象。 严重井涌：井涌比较强烈的情况。 井喷：指地层流体无控制入井。 井喷失控：利用封井器也无法控制的井喷。
d2 Dh2
di2 d2
VP
4Qi (Dh2 d 2 )
Qs:开口管排开液体的流 量，m3/s
Qi:进入运动管柱内的液 体流量， m3/s
d:运动管柱的外径，m di:运动管柱内径，m Vp:运动管柱的速度，m/s Dh:井眼直径，m
Qi是一个未知数，需要进行迭代计算
=1289
3 0.737
同理钻杆段也是层流。
第二节 井内波动压力预测方法
波动压力计算例题
解 1.钻头水眼全部堵死，即运动管柱为堵口管。 计算摩阻系数f
钻铤段 fc=24/1369=0.0175 钻杆段 fp=24/1289=0.0186 计算起钻时，钻头处的抽汲压力Psw
Psw
0.196
件，研究方法是预测。 (2)主观对象:控制方法 如何发现和控制液流 (3)研究目的 a.揭示各种压力关系 b.阐述控制方法
概述
二、井控技术的基本内容（续）
2.井控理论：2个原理、1个原则 (1)“U”型管原理：把地层压力、立管压力、套管
压力和井口压力视为一个“U”型管系统。 (2)理想气体方程：把井内气体的体积、压力、
近平衡钻井技术
在钻井时，井内有效液柱压
力略高于地层压力，起钻时
井内有效液柱压力等于地层
压力的钻井技术
PP
PmE
井控——基本概念
与压力有关的钻井方式
欠平衡钻井（UnderBalanced Drilling）
在钻井时，井内有效液柱压 力小于地层压力的钻井技术
过平衡钻井技术（OverBalanced Drilling）
温度用理想气体方程联系起来。 (3)原则:任何时候井底压力大于或略大于地层压
力。
概述
二、井控技术的基本内容（续）
3.井控工艺 (1)初次井控：利用泥浆柱压力平衡地层压力 (2)二次井控：使用适当设备井控控制地层压力（
常规井控技术) (3)三次控制：井喷失控后进行的处理(非常规井控
技术)
概述
4.井控设备：实现对油气井压力控制的手段
井控——波动压力计算
计算环空流速
开口管（关泵，续） 可近似地开口管管内外的流速相等，则：
V1
Qs Aa Ai
d
2
d
2 i
Dh2
d
2
d
2 i
VP
Qs:开口管排开液体的流量 ，m3/s
d:运动管柱的外径，m di:运动管柱内径，m Vp:运动管柱的速度，m/s Dh:井眼直径，m
堵口管（关泵）
V1
d2 ( Dh2 d 2
Kc)VP
开口管（关泵）
V1
(
d2 Dh2
di2 d2
di2
Kc )VP
开（堵）口管（开泵）
V1
d2 ( Dh2 d 2
Kc )VP
4Qp (Dh2 d
2)
井控——波动压力计算
波动压力计算
PSW
2 fV12L
井控——基本概念
井内有效液柱压力
PmE Pm Pco
Pm :钻井液静液柱压力 Pco：环空循环压力，裸眼
和套管内分开计算。
PP
PmE
井控——基本概念
与压力有关的钻井方式
平衡钻井（Balanced Drilling）
在钻井时，井内有效液柱压 力刚好能够平衡地层压力的 钻井技术
在钻井时，井内有效液柱压 力大于地层压力的钻井技术
PP
PmE
井控——波动压力计算
波动压力
激动压力：下放管柱过程中所产生的附加压力。 激动压力会使井内压力增加。
钻井液粘滞力引起的附加流速
V 粘附力引起的环空流速
与管柱运动速度Vp、流体流变性、流
道几何尺寸有关，即 2
V2 KcVp
紊流Kc=0.5，幂律流体层流时，Kc从下图查得
井控——波动压力计算
考虑流体的粘滞效应，产生一个附加的流速， 附加流速的大小为:
概述
一、油气井压力控制的基本概念(续)
井控技术：主要是及时发现溢流并在保证井底压力
略高于地层压力的条件下，有效地排除溢流的技术 。具体措施包括：
如何用钻井液的液柱压力平衡地层压力？ 当平衡被破坏，又怎样恢复井内压力平衡？
概述
二、井控技术的基本内容
1.研究对象和目的： (1)客观对象:地层 地层压力和地层破裂压力是造成井喷的客观条
0.309Pa s
第二节 井内波动压力预测方法
波动压力计算例题
解 1.钻头水眼全部堵死，即运动管柱为堵口管。 流态判别：钻铤段
Rec
10120010.737 (21.59 17.8)0.737 1.620.737 0.309( 2 0.737 1)0.737
1.50
（2）流态判别 幂律流体
Re
1012001n (D d )nV K ( 2n 1)n
2n m
3n
塑性流体
Re
10(D d )V m
s
[1
0(D d 800sV
)
]
幂律流体，当Re(3470-1370n)时，为紊流。
塑性流体，当Re2000时，为紊流。
Dh d
Psw:波动压力，Pa
V1:钻井液环空流速，m/s
d:运动管柱的外径，m
Dh:井眼直径，m
f:范宁摩阻系数，具体计算见水力 参数设计
ρm:钻井液密度,kg/m3。
第二节 井内波动压力预测方法
二、波动压力计算
环空流速求出后，即可进行波动压力计算，计算步骤为：
（1）计算环空流速；
Qs:堵口管排开液体的流量 ，m3/s
d:运动管柱的外径，m Vp:运动管柱的速度，m/s
V1
d2 Dh2 d 2
VP
V1:环空平均流速，m/s Dh:井眼直径，m
井控——波动压力计算
计算环空流速
开口管（关泵）
Qs
4
(d 2
di2 )VP
环空平均流速
V1
复杂事故。 激动压力是导致产层损害的因素之一。
井控——波动压力计算
波动压力对钻井工程的影响
抽汲减少井眼中压力引起井喷 抽汲导致地层流体进入井眼污
染泥浆 下钻、下套管引起过高的激动
压力而发生井漏 抽汲和压力激动交替变化，使
井壁不稳定
井控——波动压力计算
循环时井底压力
Pbc Pm Pla
(1)以液压防喷器为主的井口装置; (2)以节流器、压井管线为主的井控管汇； (3)以钻具回压凡尔为主的钻具内防喷工具; (4)以监测地层压力为主的仪器; (5)以起钻自动灌泥浆装置为主的平衡压力设备; (6)以强行下钻为主的灭火装置.
5.井控操作规程及法规
概述
三、井控技术发展的三个阶段
1.经验阶段：60年代以前 2.理论化阶段：60年代初至70年代初 3.现代化阶段：70年代中期到现在
，由图查得Kc=0.48。
Vc
0.60
(
21
17 .59 2
.82 17
.82
0.48)
1.60m /
s
钻杆外环空流速
V
0.60(
21
17.82 .592 12.72
0.48) 0.92m / s
钻井液流变参数
n 3.322lg 100 0.737 60
K
0511 60 5110.737
（1）钻头水眼全部堵死，钻头处井壁所受波动压力值 Psw；
（2）钻头水眼未堵，钻头处井壁所受波动压力值Psw 。
第二节 井内波动压力预测方法
波动压力计算例题
解 1.钻头水眼全部堵死，即运动管柱为堵口管。先求环空平均流速
，由环空直径比 钻铤外环空流速
0
177.8 215.90
0.824
3 0.737
=1369
因3470-13700.737=2460，Rec=1369<2460，所以钻铤环空钻井液 为层流。
钻杆段
Rep
10120010.737 (21.59 12.7)0.737 0.9220.737 0.309( 2 0.737 1)0.737
1.50
停止循环
Pla 0 ,Pbc Pm
Pla
Pm
2/10/2020
井控——波动压力计算
波动压力计算方法
稳态波动压力分析：认为流体是不可压缩的，压力 变化与时间无关。
瞬态波动压力分析：认为流体是弹性体，压力变化 与时间有关。
产生波动压力的原因
管柱从静止状态到运动状态，因克服井内钻井液的 静切力引起的井内压力激动。
第五章
钻井过程中压力控制 Well Control
第五章 钻井过程压力控制
概述 第一节 压力控制钻井中的几个概念 第二节 井内波动压力预测方法 第三节 溢流及井喷控制
油井井喷 （美国）
井喷结冰（克拉玛依）
井喷失火
概述
一、油气井压力控制的基本概念
气侵：指井内的天然气以渗漏（透）的形式钻井液中。 井涌：指井口泥浆有外溢的现象。 严重井涌：井涌比较强烈的情况。 井喷：指地层流体无控制入井。 井喷失控：利用封井器也无法控制的井喷。
d2 Dh2
di2 d2
VP
4Qi (Dh2 d 2 )
Qs:开口管排开液体的流 量，m3/s
Qi:进入运动管柱内的液 体流量， m3/s
d:运动管柱的外径，m di:运动管柱内径，m Vp:运动管柱的速度，m/s Dh:井眼直径，m
Qi是一个未知数，需要进行迭代计算
=1289
3 0.737
同理钻杆段也是层流。
第二节 井内波动压力预测方法
波动压力计算例题
解 1.钻头水眼全部堵死，即运动管柱为堵口管。 计算摩阻系数f
钻铤段 fc=24/1369=0.0175 钻杆段 fp=24/1289=0.0186 计算起钻时，钻头处的抽汲压力Psw
Psw
0.196
件，研究方法是预测。 (2)主观对象:控制方法 如何发现和控制液流 (3)研究目的 a.揭示各种压力关系 b.阐述控制方法
概述
二、井控技术的基本内容（续）
2.井控理论：2个原理、1个原则 (1)“U”型管原理：把地层压力、立管压力、套管
压力和井口压力视为一个“U”型管系统。 (2)理想气体方程：把井内气体的体积、压力、
近平衡钻井技术
在钻井时，井内有效液柱压
力略高于地层压力，起钻时
井内有效液柱压力等于地层
压力的钻井技术
PP
PmE
井控——基本概念
与压力有关的钻井方式
欠平衡钻井（UnderBalanced Drilling）
在钻井时，井内有效液柱压 力小于地层压力的钻井技术
过平衡钻井技术（OverBalanced Drilling）
温度用理想气体方程联系起来。 (3)原则:任何时候井底压力大于或略大于地层压
力。
概述
二、井控技术的基本内容（续）
3.井控工艺 (1)初次井控：利用泥浆柱压力平衡地层压力 (2)二次井控：使用适当设备井控控制地层压力（
常规井控技术) (3)三次控制：井喷失控后进行的处理(非常规井控
技术)
概述
4.井控设备：实现对油气井压力控制的手段
井控——波动压力计算
计算环空流速
开口管（关泵，续） 可近似地开口管管内外的流速相等，则：
V1
Qs Aa Ai
d
2
d
2 i
Dh2
d
2
d
2 i
VP
Qs:开口管排开液体的流量 ，m3/s
d:运动管柱的外径，m di:运动管柱内径，m Vp:运动管柱的速度，m/s Dh:井眼直径，m
堵口管（关泵）
V1
d2 ( Dh2 d 2
Kc)VP
开口管（关泵）
V1
(
d2 Dh2
di2 d2
di2
Kc )VP
开（堵）口管（开泵）
V1
d2 ( Dh2 d 2
Kc )VP
4Qp (Dh2 d
2)
井控——波动压力计算
波动压力计算
PSW
2 fV12L
井控——基本概念
井内有效液柱压力
PmE Pm Pco
Pm :钻井液静液柱压力 Pco：环空循环压力，裸眼
和套管内分开计算。
PP
PmE
井控——基本概念
与压力有关的钻井方式
平衡钻井（Balanced Drilling）
在钻井时，井内有效液柱压 力刚好能够平衡地层压力的 钻井技术
在钻井时，井内有效液柱压 力大于地层压力的钻井技术
PP
PmE
井控——波动压力计算
波动压力
激动压力：下放管柱过程中所产生的附加压力。 激动压力会使井内压力增加。