井底常压法压井(计算)
第九章 井底常压法压井
SV0 ( 1 0 ) G1 S 1
式中
G1---定量钻井液加重时所需加重材料的 重量； v0---原钻井液容积。见例-
例 已知原浆密度0=1.20g/cm3,要加重到1=1.35 g/cm3,欲配制新浆容积V1=191m3。
求（1）重晶石的袋数； （2）重晶石增加的体积。
过最大允许关井套压，否则会压漏套管鞋处的裸眼地层。这
时开大节流阀，使套压值等于最大允许关井套压。
练习题
• 某井在2500米处发现天然气溢流，已知数据：井深2500 米，钻头直径216毫米，钻杆直径为127毫米，内径为109 毫米，技术套管外径为244毫米，内径为222毫米，下至 井深1500米处，地层破裂压力梯度为0.0185MPa/m，使用 泥浆密度为1.20克/厘米3，关井前测得，低泵速为30冲/分、 排量为18升/冲时的循环泵压为3MPa。气侵后关井立压为 2MPa，套压为3MPa,泥浆池增量为3米3 。（经计算：钻 具内容积为23.3米3 ，环空容积为63米3 ） • 求：（1）地层压力 （2）压井泥浆密度 • （3）初始循环压力 （4）终了循环压力 • （5）压井液从井口到井底的时间 • （6）压井液从井底到井口的时间 • （7）最大允许关井套压
司钻压井法操作具体步骤
第一循环周
缓慢启动泵，同时打 开节流阀，使套管压力 保持不变。将泵排量调 整到压井排量。
如果套压小于关井套压则关 小节流阀，如果套压大于关 井套压，则开大节流阀
当排量调整到压井排量时，立管 压力表上呈现的压力便是初始循环 立管压力，在第一循环周向井内注 入原浆时，首先要保持压井排量不 变，然后要调整节流阀使立管压力 始终等于初始循环立管压力不变。
6、压井液从井公升/秒
压井
现象：立管压力和套管压力均要下降，
处理：此时不能用控制地面压力的方法进行压井作 业。
①发现小漏，可适当地减小压井排量，适当地降 低压井钻井液密度，继续施工；
②如发现大漏，可以起钻至适当位置，再循环钻 井液；
如漏，再起，再试循环，一直起到能建立起循 环的井深为止，调整好钻井液性能，再分段下钻循 环，将井压稳；
第二循环周：用重钻井液将环空中的钻井液，顶替到 地面，恢复井内压力平衡。 （2）工程师法压井（又称一次循环法压井，循环一周完成 压井）
用重钻井液将受污染的钻井液顶替出井，恢复井内压 力平衡。
（3）、边循环边加重压井法
溢流量较小使用。（一般不采用此法）
1、只有在下列情况下才被迫使用：
a、未安装井控装置；
2、调整泵排量到压井排量，并保持不变，原浆进行循环， 直到环空受污染的钻井液被排出地面； 要求：在此过程中，调节节流阀保证立管压力为初始 循环立管压力。
3、环空受污染的钻井液被排完后，停泵、关节流阀，观 察关井套管压力是否等于关井立压。
（相等、则排污顺利，配置井眼容积1.5-2倍的重钻井液； 若关井套压>关井立压，则需继续以上工作）
如在下钻的过程中，井涌加剧，在条件许可时，可 利用防喷器在关井的情况 下强行下钻。
强行下钻的方法：
a、利用多效能防喷器，在钻杆接头通过防喷器时，要控 制好防喷器的关闭压力，使密封胶皮有一个轻微的“呼 吸”动作，钻杆接头要非常缓慢地通过防喷器心子，通 过钻杆本体时，防喷器心子不能发生泄漏。
b、交替使用多效能防喷器和管子闸板防喷器 强行下钻，当钻杆接头通过多效能防喷器时， 打开多效能防喷器。关闭管子闸板防喷器；
b、虽安装了井控装置，但表层套管下得太浅，不敢关 井，只能导流放喷。
压井计算公式
井控公式1.静液压力：P=0.00981ρ H MPa ρ-密度g/cm3；H-井深 m。
例:井深3000米，钻井液密度1.3 g/cm3，求：井底静液压力。
解：P=0.00981*1.3*3000=38.26 MPa2,压力梯度： G=P/H=9.81ρ kPa/m =0.0098ρMPa；例：井深3600米处，密度1.5 g/cm3，计算井静液压力梯度。
解：G=0.0098*1.5=0.0147MPa=14.7kPa/m3.最大允许关井套压 Pamax =（ρ破密度－ρm）0.0098H MPa H—地层破裂压力试验层（套管鞋）垂深，m。
Ρm—井密度 g/cm3例;已知密度1.27 g/cm3,套管鞋深度1067米，压力当量密度1.71 g/cm3，求：最大允许关井套压解; Pamax =（1.71－1.27）0.0098*1067=4.6 MPa4.压井时（极限）关井套压 Pamax =（ρ破密度－ρ压）0.0098H MPaΡ压—压井密度 g/cm3 （例题略）5.溢流在环空中占据的高度 hw=ΔV/Va mΔV—钻井液增量(溢流)，m3；Va—溢流所在位置井眼环空容积，m3/m。
6.计算溢流物种类的密度ρw=ρm- (Pa-Pd)/0.0098 hw g/cm3；ρm—当前井泥浆密度，g/cm3；Pa —关井套压，MPa；Pd —关井立压，MPa。
如果ρw在0.12～0.36g/cm3之间，则为天然气溢流。
如果ρw在0.36～1.07g/cm3之间，则为油溢流或混合流体溢流。
如果ρw在1.07～1.20g/cm3之间，则为盐水溢流。
7.地层压力 Pp =Pd＋ρm gHPd —关井立压，MPa。
ρm—钻具钻井液密度，g/cm38.压井密度ρ压=ρm＋Pd/gH9、(1)初始循环压力 =低泵速泵压＋关井立压注：在知道关井套压，不清楚低泵速泵压和关井立压情况下，求初始循环压力方法：（1）缓慢开节流阀开泵，控制套压=关井套压（2）排量达到压井排量时，保持套压=关井套压，此时立管压力=初始循环压力。
井底常压法压井
井底常压法压井
井底常压法压井的原理是通过控制钻井液的泵入量和泵出量，以及钻井液的密度来控制井底油气的压力。
在压井过程中，通过调节钻井液的泵入量和泵出量，使钻井液在井口与井底之间形成一个平衡的压力状态，达到油气井的控制目的。
第一步是计算井底油气的初始压力。
初始压力可以通过钻头进尺法或静态测压法来确定。
钻头进尺法是通过估算钻头处的摩阻压力和重物压力来计算井底油气压力的方法。
静态测压法是通过将钻井液静止一段时间，测量井底液面的高度来计算井底油气压力的方法。
第二步是计算钻井液的泵入量和泵出量。
钻井液的泵入量和泵出量直接影响井底油气控制的效果。
一般情况下，泵入量要大于泵出量，以形成井底的压力差。
泵入量可以通过测量泵入系统流量来确定，而泵出量则需要通过计算流体的排量来确定。
在计算泵入量和泵出量时，需要考虑到井内的流体压力损失。
流体压力损失受到管道、油管、钻杆、泵等因素的影响。
根据流体流动的特点，可以使用流体流量计算公式来计算泵入量和泵出量。
井底常压法压井的应用范围广泛，适用于各种类型的油气井，尤其是高渗透、高井壁强度和高地层压力的油气井。
通过采用井底常压法压井，可以有效地控制井底油气的压力，防止井喷事故的发生，确保钻井作业的安全和顺利进行。
综上所述，井底常压法压井是一种常用的方法用于控制井底油气的压力。
通过计算井底油气的初始压力和钻井液的泵入量和泵出量，可以实现井底压力和井口压力的平衡，确保钻井作业的安全和有效进行。
井底常压
法压井广泛应用于油气勘探开发领域，对于提高油气井的利用率和生产效益具有重要意义。
井底常压法压井计算
井底常压法压井计算井底常压法是一种常用于地下水井压力测试的方法。
该方法通过在井底设置一个恒定的开口，使井底压力维持在大气压下，从而测量井底的涌出水量。
井底常压法压井计算主要涉及到井水涌出速度的计算和相关参数的估算。
下面将详细介绍井底常压法压井的计算步骤。
第一步：确定井底开口尺寸和形状井底开口的尺寸和形状是井底常压法压井计算的一项重要参数。
常见的井底开口形状有方形和圆形两种，其中方形开口常用于岩溶地区，圆形开口常用于非岩溶地区。
开口尺寸的确定需要根据具体情况和井筒直径进行估算。
第二步：确定井筒截面积井筒截面积是井底常压法压井中的另一个重要参数。
可以通过测量井筒的直径或通过井筒内壁的质量进行计算。
井筒截面积的估算可以通过测量井筒直径并按照圆形或方形计算公式进行计算。
第三步：确定井底涌出速度井底涌出速度是井底常压法压井中的关键参数。
该值可以通过实际施工时的观测或通过理论推算进行估算。
井底涌出速度的估算可以基于井底开口尺寸、井筒截面积、地下水位情况等进行计算。
第四步：计算井底涌出水量井底涌出水量是井底常压法压井中需要计算的另一个重要参数。
该值可以通过井底涌出速度和井筒截面积进行计算。
井底涌出水量的计算公式为：井底涌出水量=井底涌出速度×井筒截面积。
第五步：计算井底压力井底压力是井底常压法压井中需要计算的最终结果。
该值可以通过井底涌出水量和井筒截面积进行计算。
井底压力的计算公式为：井底压力=井底涌出水量÷井筒截面积。
最后，需要注意的是，井底常压法压井计算涉及到一些估算和近似，实际施工中可能存在一定的误差。
因此，在进行井底常压法压井计算时，需要根据具体情况和实际观测数据进行调整和修正，以获得更精确的结果。
学习任务一井底常压法压井技术
定量泥浆加重计算
已知原浆密度0=1.20g/cm3,原浆容积V0 =191m3，把此浆加 重到1=1.35 g/cm3。 求：(1)需重晶石多少袋; (2)加重后泥浆总体积。 解：(1)重晶石的重量 根据公式:
S V0 ( 1 0 ) G1 S 1
=4.25191(1.35–1.2)/(4.25–1.35)=41.987t =41.9870.05=840袋
每袋重晶石50Kg,重晶石袋数为：392250=799袋 （2）重晶石的体积33.922/4.25=7.982m3
2）定量泥浆加重时所需加重材料的计算
SV0 ( 1 0 ) G1 S 1
式中： G1---定量泥浆加重时所需加重材料的重量； v0---原钻井液容积。见例题
例：已知钻井液密度1.22g/cm3,节流压力7.584MPa, 环空压力损失(1067米)0.379MPa。 求：在1067m处的当量钻井液密度。 解：附加压力=7.585+0.379=7.964 钻井液密度增量=7.964/1.067/9.81=0.761 当量钻井液密度=1.22+0.761=1.98g/cm3
钻井液密度与压力的计算
已知：压力=43.00MPa,井深=3200m. 求：(1)压力梯度 (2)当量钻井液密度.
解：(1)压力梯度=43MPa / 3200=13.445KPa / m (2)当量钻井液密度=13.445KPa /9.8=I.37
当量钻井液密度
当量钻井液密度=环空钻井液密度+钻井液密度增量 钻井液密度增量=附加压力深度9.81 通常情况下,附加压力包括环空压力损失与井 涌控制压力。
4、 起下钻钻井液安全增量
为了减少抽吸带来的液柱压力下降,应当增加一个起下钻 安全增量,通常是: 0.05---0.1g/cm3(油井) 0.07---0.15g/cm3 (气层)
常用压井计算公式
常用压井计算公式1、地层压力P PP P=P d+0.0098γH （地层压力=关井立管压力+静液柱压力）P d：关井立管压力，MPa。
γ：钻柱内未受侵泥浆密度，g/cm3.H:井深，m.2、压井泥浆密度γ1γ1= P P/(0.0098*H) (g/cm3) （=地层压力/gh或Δγ= P d/(0.0098*H) (g/cm3)γ1：压井泥浆密度。
Δγ：平衡溢流时所需的泥浆密度增值。
3、加重材料用量WW=V1*γ0(γ1-γ)/(γ0-γ1) (吨)γ0：加重材料比重，石灰石2.42g/cm3，重晶石4.2 g/cm3V1：原浆体积，m34、不同密度下关井允许最大套压值计算P2=P-0.0098γ2H=P1-0.0098(γ2-γ)H (MPa)P=0.0098γH+P1 (MPa)P:套管鞋或井漏堵漏处承压试验时该处所承受的最大压力P1:关井试压时套压值，MPa。
γ:试压时泥浆密度，g/cm3.γ2:溢流关井时的泥浆密度，g/cm3.5、低泵冲试验或计算求取P CI。
使用排量大约为正常钻进的1/3--1/2排量循环，测得其泵压值；其对应的泵压值大约为正常钻进时的1/9—1/4泵压(Q∝P2)。
最大允许关井套压计算公式公式1P = [(Pt×H/1000)-Pj]×80% 单位：（MPa）Pj（泥浆静液柱压力）=0.00981×H×R ——单位：（MPa）试中（1）P：最大允许关井套压（MPa）（2）H：计算时的垂直井深（m）（3）80%：计算保险系数（无单位）（4）R：下次钻进时最高钻井液密度（g/cm3）地层破裂压力梯度（Pt）单位：（KPa/ m）Pt（地层破裂压力梯度）=[(P1/H1+ P2/H2……Pn/Hn)/n] ×1000试中（1）P1、P2……Pn：地层破裂压力（MPa）（2）H：P压力所对应的井深（m）（3）n：所取P的点数公式2P = (Pt- Pj) H试中P：最大允许关井套压（KPa）Pt：地层破裂压力梯度（KPa/m）Pj：泥浆静液柱压力梯度（KPa/m）H：套管鞋处井深（m）公式3（经验公式）1、表层套管：P =表层套管下入深度*0.112单位：（kg/cm2）2、技术、油层套管：P =套管下入深度*0.185单位：（kg/cm2）一、最大允许的关井套压=地层破裂压力—静液柱压力二、最大允许关井套压=（地层破裂压力梯度—静液柱压力梯度）*套管下深三、最大允许关井套压=（地层破裂压力当量密度—钻井液密度）*0.00981*套管下深6、压井初始循环压力P TiP Ti=P d+P Ci (MPa)P Ci:低泵冲循环时的泵压，MPa。
压井计算公式 压井方法 工程师法
附件6：常用压井计算公式常用压井计算公式1、地层压力P PP P=P d+0.0098γHP d：关井立管压力，MPa。
γ：钻柱内未受侵钻井液密度，g/cm3.H:井深，M.2、压井泥浆密度γ1γ1= P P/(0.0098*H) 或γ1=γ+Δγ(g/cm3)Δγ= P d/(0.0098*H) (g/cm3)γ1：压井泥浆密度。
Δγ：平衡溢流时所需的泥浆密度增值。
实际压井泥浆密度要附加一个值，油井附加0.05-0.10 g/cm3，气井附加0.07-0.15 g/cm3，最终确定的实际压井密度不能大于表层角或井漏处地层破裂当量密度。
3、加重材料用量WW=V1*γ0(γ1-γ)/(γ0-γ1) (吨)γ0：加重材料比重，石灰石2.42g/cm3，重晶石4.2g/cm3V1：原浆体积，M34、不同密度下关井允许最大套压值计算P2=P-0.0098γ2H=P1-0.0098(γ2-γ)H (MPa)P=0.0098γH+P1(MPa)P:套管角或井漏堵漏处承压试验时所该处承受的最大压力P1:关井试压时套压值，MPa。
γ:试压时钻井液密度，g/cm3.γ2:溢流关井时的钻井液密度，g/cm3.5、低泵冲试验或计算求取P CI。
使用排量大约为正常钻进的1/3--1/2排量循环，测得其泵压值；其对应的泵压值大约为正常钻进时的1/9—1/4泵压(P∝Q2)。
6、压井初始循环压力P TiP Ti=P d+P Ci(MPa)P Ci:低泵冲循环时的泵压，MPa。
7、压井终了循环压力P TfP Tf=γ1*P Ci/γ (MPa)8、加重钻井液到达钻头所需的时间TT=V d H1/(60*Q) (分)V d：钻杆内容积，升/米。
H1：钻头所在井深，米。
Q：压井时的排量，升/秒。
9、加重钻井液从钻头处到充满环空(到达井口)所需时间T1T1=V a H1/(60*Q) (分)V a：环空容积，升/米。
10、压井后钻进所需的钻井液密度γ2γ2=γ1+γe(g/cm3)γe：附加钻井液密度，g/cm311、钻进中所需的加重泥浆量V一般加重泥浆量按井筒容积的2倍计算。
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一.压井的基本方法
按
排
污 1.先排污,再循环压井(司钻法)
和 加
2.等待加重,再循环压井(工程师法)
重 3.立刻开始,边循环边加重不关井
的 顺
4.先排污,再边循环边加重(实用法)
序
不
同
二、井底常压法压井原理：
基本原理是：实施压井过程中，始终保持 井底压力与地层压力的平衡,不使新的地层流体 进入井内。同时又不使控制压力过高，危机地 层与设备。
V 钻井液池钻井液增量。
Va—每米环空容积
Pd---关井立压 Pa---关井套压压
w—在1.07---1.20g/cm3之间为盐水。
w—在0.12-0.36g/cm3之间为天然气。
w—在0.36---1.07g/cm3之间为油或混合气体溢流
（2）用密度判断溢流类型
根据（9---1）（9---2）两式确定溢流类型，选 取安全附加当量钻井液密度和安全附加压力。
常用的正循环压井方法包括二次循环法（司 钻法）、一次循环法（工程师法）和边循环边 加重法，也称为井底常压法或常规压井方法。
所谓常规压井方法，就是溢流、井喷发生 后，能正常关井，在泵入压井液过程中始终遵 循井底压力略大于地层压力的原则完成压井作 业的方法 .
几种常规压井方法也各有其优缺点
Ⅰ 在相同条件下就施工时间而言，发现溢流关井后 等候压井的时间，二次循环法（司钻法）和边循环边 加重法较短，而一次循环法（工程师法）较长。但就 总体压井作业时间而言，一次循环法（工程师法）较 短，二次循环法（司钻法）和边循环边加重法较长。
0.00466＜ G溢＜0.00699 G溢＜0.00466
(3)据地层压力计算压井钻井液密度
k
102
(pp H
pe )
k — 压井钻井液密度， g / cm 3。
p p — 地层压力， MPa 。
pe — 安全附加值， MPa 。
H — 产层垂直井深， m 。
Pe油井：1.5-3.5MPa 气井：3.0-5.0MPa
L —钻具长度， m。
经验公式：V=D2/2 (m3/km)
（4）计算钻柱内容积及加重钻井液量--环空容积V2
Pe油井：1.5-3.5MPa 0.05---0.1g/cm3(油井) 气井：3.0-5.0MPa 0.07---0.15g/cm3 (气层)
w—在1.07---1.20g/cm3之间为盐水。 w—在0.12-0.36g/cm3之间为天然气。
w—在0.36---1.07g/cm3之间为油或混合 气体溢流。
工程师压井法 司钻压井法
司钻法
二次循环法。压井过程中需要循 环两周钻井液。
第一循环周，用原浆将环空中的 井侵气体顶替到地面，同时配制压井 钻井液。
第二循环周，用压井钻井液将原 浆顶替到地面。
司钻法压井保持井底常压原理
两步循环法
用原浆排出溢流 用重泥浆压井
核心：井底常压(P地层=P井底） 特点： 留出时间准备重泥浆
控制简单
缺点： 压井时间较长，井口压力较高
工程师法 一次循环法。压井过程中 只需要循环一 周钻井液。
配制压井钻井液。 用压井钻井液将环空中井侵流体顶替到 地面，直到重钻井液返出地面。
三、井底常压法压井步骤 ----司钻压井法
司钻压井法压井步骤
(一)计算压井所需的基本数据 (二)填写压井施工单 (三)司钻压井法压井原理图解压井步骤 (四)司钻压井法压井实例
Pp=Pa+0.0098 H
Pp---地层压力 Pd---关井立压 Pa---关井套压
---钻井液密度 H---垂直液柱高度
Pd Pa Pp
(一)计算压井所需的基本数据
（2）用密度判断溢流类型
hw
V Va
w
m
102
( pa hw
h w 溢流高度，米；
pd )
w 溢流密度，
g / cm 3 ；
Ⅱ 压井过程中出现的套压峰值，二次循环法（司钻 法）较大，边循环边加重法次之，一次循环法（工程 师法）较小。
Ⅲ 压井过程中给地层施加的应力，尤其是给浅部地 层施加的应力峰值，二次循环法（司钻法）较大，边 循环边加重法次之，一次循环法（工程师法）较小。
Ⅳ 几种方法中，边循环边加重法施工难度大。
井底常压法压井
（2）用压力梯度判断溢流类型
G溢= G作业流体-(p关套- p关油)/hw
G溢-----溢流的压力梯度
G作业流体-----作业流体的压力梯度 p关套-----初始关井套压
p关油-----初始关井油压 hw-----溢流段的高度
盐水: 盐水/油/气G溢: 油: 油/气: 气:
G溢＞0.01 0.00466＜ G溢＜0.0082 0.0058＜ G溢＜0.0082
(3)据关井立管压力计算压井钻井液密度
102 p
k m H d e m — 原钻井液密度， g / cm 3。
p — 关井立管压力， MPa 。
d
e — 安全附加值， g / cm 3。
Pe 0.05---0.1g/cm3(油井) 0.07---0.15g/cm3 (气层)
(3)依据地层压力计 算压井钻井液密度
(一)计算压井所需的基本数据
（1）地层压力 （2）判断溢流类型
(3)压井钻井液密度 （4）计算容积 （5）注入加重钻井液的时间 （6）重晶石的重量
(7)循环时的立管总压力 (8)最大允许关井套压
(一)计算压井所需的基本数据（1）地层压力Pp
（1）地层压力Pp
钻柱内：
Pp=Pd+0.0098 H
环空内：
(3)依据关井立管压力计
算压井钻井液密度
k
102
(pp H
pe )
102 p k m H d e
k — 压井钻井液密度， g / cm 3。 m — 原钻井液密度， g / cm 3。
p p — 地层压力， MPa 。
p — 关井立管压力， MPa 。
p e — 安全附加值， MPa 。 H — 产层垂直井深， m 。
d
e — 安全附加值， g / cm 3。
油井：1.5-3.5MPa 气井：3.0-5.0MPa
0.05---0.1g/cm3(油井) 0.07---0.15g/cm3 (气层)
（4）计算钻柱内容积及加重钻井液量--钻柱内容积V1
钻柱内容积V1
V1
4
D12Hale Waihona Puke 1D22L2Dn2Ln
V1_钻柱内容积m ，3； D —钻具内径， m；