常规压井——司钻法.
司钻法压井机理
司钻法压井当发生溢流关井后，关井立压和套压的显示有以下几种情况。
A、关井立压和套压均为零。
这种情况说明井内泥浆静液压力能平衡地层压力。
泥浆受油、气侵不严重，采用开着封井器循环除气的方法处理即可。
B、关井立压为零，套压不为零。
这说明泥浆静液压力仍能平衡地层压力，只是环空泥浆受侵污严重。
这时必须关闭封井器，通过节流阀循环，排除环空受侵污的泥浆。
循环时要通过调节节流阀的开启大小，控制立压不变。
关井立压不为零。
表明井内泥浆静液压力不能平衡地层压力。
必须提高泥浆密度进行压井。
压井时一般采用小排量压井。
主要原因是用小排量循环压井，泵压较低，可以减小循环设备和管汇的负荷。
有利于提高这些设备在压井作业中的可靠性，保证压井作业顺利进行。
否则，采用大排量压井，会使泵压增高，设备负荷增大甚至超过工作能力造成事故。
同时也易压漏地层，影响压井作业顺利进行。
因此在一般情况下，压井排量采用正常钻进时的排量的1/2-1/3。
常用的压井方法有司钻法和工程师法两种。
下面介绍司钻法压井。
司钻法又称两步法，司钻法压井分两步完成。
第一步（第一循环周），循环排除井内受侵污的泥浆。
第二步（第二循环周），用重泥浆循环压井。
压井的具体步骤是：1、计算压井所需的基本数据在压井施工前，必须迅速、准确的计算出压井所需的基本数据。
2、填写压井施工单3、压井第一步（第一循环周）基本做法是通过节流阀用原浆循环调节节流阀的开启程度，控制立压不变，以保持在井底压力不变的条件下，将环空内受侵污的泥浆排至地面。
具体步骤及操作方法：（1）缓慢启动泵并打开节流阀，使套压保持关井套压。
（2）当排量达到选定的压井排量时，保持排量不变循环。
调节节流阀使立压等于初始循环立管总压力Pt1，并在整个循环周内保持不变。
如立压超过Pt1时，应适当开大节流阀，反之，则应关小节流阀。
应该注意：在调节节流阀的开大或关小和立压呈现上升或下降之间，由于压力传递需要一定的时间，因此存在着迟滞现象。
常规压井法
•注满环形空间所需时间
1000V1 t1V1 1000 1000 V1 t1 60 Q t1 60Q
60Q
t2
1000V2 t2 1000V2 60Q
60Q
t 2 — 注满环空所需时间， min ； t1 注满钻柱内容积所需时 间， min ； t1 注满钻柱内容积所需时 间， min ； — — 3； 3； 3 V — 环空容积， m V 钻具内容积， m 2 V11 钻具内容积， m ； — — Q— —压井排量， 压井排量， LL /S Q — 压井排量， L / S。 Q /。 S。
1）判断溢流类型
hw V Va
102( p a p d ) w m hw
w 溢流密度，g / cm 3；
pa、 pd为关井套压和关井立压
hw 溢流高度，米；
Va—每确定溢流类型，选取安全附加当量钻井液密度和 安全附加压力。 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。
压井时，压井排量一般取钻进时排量的1/3—1/2。
5）计算压井循环时的立管总压力
•初始压井立管压力
ps=pd+po
ps—初始压井循环立 管压力， MPa； pd—关井立管压力， MPa； po—压井排量循环立 管压力， MPa；
•终了循环立管压力 1 PF p0 9.81( k 1 ) H 0
一、常规压井法的优点
• 常规压井法是最常用的压井方法，也是控 制井涌最合适的方法，在油田有广泛的应 用。它突出优点表现在： • 1.它是一个通用的方法，隋时使用。 • 2.能处理发生井涌时遇到的各种复杂情况。 • 3.简单而易使用。 • 4.包括了其它方法忽略的一些情况。 • 5.实用已被实践所证明。
常规压井技术
四、压井案例分析
例2:
常 规 压 井 技 术
某井用152mm钻头，密度1.15g/cm3的泥 浆钻进至井深1205米发现液面上涨1.5方，关井 后测得立压1MPa，套压2.1MPa，决定用密度
1.35g/cm3泥浆压井，压井过程中发现无法控
制立压，立压比计算高4MPa，开大节流阀至全 开，立压不降。 分析原因应如何对该井进行处理。
例
二、压井基本数据计算
2、地层压力及压井钻井液密度 常 计算地层压力 Ｐ ＝0.0098ρ Ｈ＋Ｐ p m d 规 计算压井液密度 ρ ＝102Ｐ /H＋ρ mk p e 压 式中 ρmk——压井液密度，g/cm3 井 ρm——原钻井液密度， g/cm3 ； 技 ρe——钻井液密度附加安全值，g/cm3 3 一般取：油井ρ ＝ 0.05 ～ 0.10 g/cm 术 e
Ｌ2 ＋…＋（Ｄhn2—Ｄpn2）Ｌn ）]/4
总容积：Ｖ＝Ｖ1＋Ｖ2
二、压井基本数据计算
3、钻柱内外容积及压井泥浆量 常 规 压 井 技 术
式中：Ｄ——钻具内径，m； Ｄh——井径或套管内径，m； Ｄp——钻具外径，m； Ｌ——钻具或井段长度，m。 所需压井液量一般取总容积的1.5～2 倍。
例
二、压井基本数据计算
建立起新的压力平衡，压井成功。
三、常用压井方法
1、司钻法压井 常 规 压 井 技 术
第二步（第二循环周）：
步骤8：开井检查溢流，如果井口有流体流出，重复 压井程序。如果井口没有流体流出，调整钻井液密度 性能。
三、常用压井方法
1、司钻法压井 常 规 压 井 技 术
压井中立管和套管压力的变化规律
三、常用压井方法
常 规 压 井 技 术
（１）初始循环总立压PTi 压井液刚开始泵入钻柱时的立管压力。 PTi=Pd+Pci 式中：Pd－关井立压 Pci－原浆在压井排量下的循环压耗
压井方法优选与存在的问题
压井方法优选与存在的问题压井是利用井控设备和压井方法向井内注入一定比重和性能的压井液，重新建立井下压力平衡的过程。
选取合适、有效的压井方法关系到压井是否成功的关键，一旦发生井喷失控，将会造成重大损失，甚至巨大社会影响，因此，发生溢流或井涌后编制压井方案,选择最优的压井方法是压井成功的前提。
一、压井方法及优缺点压井方法包括常规压井法和非常规压井法，常规压井法含司钻法、工程师法、边循环边加重法；非常规压井法含平推压井法、置换压井法、低节流压井法、体积控制压井法。
1.常规压井法⑴司钻法压井。
司钻法又称二次循环法，是指当溢流发生时并且完成关井工作后，考虑先利用钻井液循环将溢流排除，然后再结合钻井液压井的方法。
这种方法的优点在于比较容易掌握，并且最关键的是操作时间短。
缺点是设备承压高，风险相对较大。
⑵工程师法压井。
工程师法又称一次循环法，是指当发生溢流时，要实现迅速的关井行为并记录重要的溢流数据，通过计算填写压井施工单，然后利用加重钻井液，保证全部工作的实现在一个循环内完成。
工程师法压井的最大优势是装置所承受的压力小，相对风险小，经济效益高。
缺点是：①精确控制井底压力难，影响因素多，一旦控制不好，容易引起油气侵，造成反复压井。
比如：井眼轨迹、井身质量、泥浆密度与循环压降的精确计算困难，高密度泥浆差距大，另外，地面装置在压井过程中，地层砂子反出堵塞通道，需要反复开大、关小节流阀。
因此，立管压力的控制难度大。
②在压井过程中井底漏失量不好掌握，若漏失严重，压井泥浆不够用，也会造成压井失败。
⑶边循环边加重法压井。
边循环边加重法又称同步法或循环加重法。
是指当溢流关井求得地层压力之后，采用边循环边加重的办法压井。
它的优点是在重浆储备不足，边远地区能够很快的开展压井作业。
但是，这种方法的最大缺点是压力的计算比较复杂，因此在实践中很少采用。
2.非常规法压井⑴平推法压井。
平推法又称压回地层法、挤压法或顶回法，是指从地面管汇向井内注入钻井液将进入井内的地层流体压回地层的压井方法。
四种常规压井方法
四种常规压井方法四种常规压井方法1、边加重钻井液边循环压井法。
这种处置方法可以在最短的时间防喷制住溢流，使井控装置承受的压力最小、承压时间最短，可以减少钻具粘卡等井下事故，因此是最安全的，但这种处置方法计算较复杂，需要进行许多的计算。
2、继续关井，先加重钻井液，再循环压井（等待加重法或工程师法）法。
该处置可以在一个循环周完成，所需时间最短，井口压力较小，也较安全，压井多采用这种方法，但是关井时间长，对循环不利，因此该方法效果的好坏关键取决于是否能迅速加重钻井液。
以不变的泵速循环注入加重钻井液；在加重钻井液到达钻头的过程中，调节节流阀使立压由初始循环值下降到终了循环值（加重钻井液低泵冲泵压），使套压值保持不变；当加重钻井液到达钻头后向环空上返过程中，立压值保持不变，套压值逐渐下降，当加重钻井液到达井口时，套压降为零，重建起地层——井眼压力平衡，压井结束。
3、先循环排出受侵污的钻井液，关井、加重钻井液，再循环压井（两步控制法或司钻法）法。
这种处置相对来说是安全的，技术上也比较容易掌握，但需要最长的时间和最大程度的应用井口装置。
钻井液在第一个循环周内未加重，因此立压不变（或初始与终了循环压力相等），同时第一循环周结束，关闭节流阀时，套压应该等于立压。
4、先循环排出受侵污的4、先循环排出受侵污的钻井液，然后边加重钻井液边循环压井法。
这种处置方法既复杂又需要时间更长附件1-13井压井施工单年月日设计人：审批人：工程师法压井步骤1、在关井套压小于最大允许关井套压值的情况下，继续关井，先加重泥浆，再循环压井（工程师法）。
组织一切力量迅速加重配浆是关键。
2、以进入目的层后最后一次低泵冲试验的泵冲及排量，循环注入加重泥浆；在加重泥浆到达钻头的过程中，调节节流阀使立压由初始循环值下降到终了循环值（加重泥浆低泵冲泵压），使套压值保持不变。
3、当加重泥浆到达钻头后向环空上返过程中，调节节流阀使立压值保持不变，此时套压值逐渐下降，当加重泥浆到达井口时，套压降为零，重建起地层——井眼压力平衡，压井结束。
学习任务三 司钻法压井
L2
• 总容积
V=V1+V2
V1——钻柱内容积(m3); V2 ——环空容积(m3);
D ——钻具内径(m);
Dh ——井眼直径或套管内径(m);
DP ——钻具外径(m); L ——钻具或井段长(m);
所需加重钻井液（或压井液）量一般取总容积之和的1.5---2倍。
4）计算注入加重钻井液的时间
p — 关井立管压力，MPa。
d
e — 安全附加值，g / cm3。
3）计算钻柱内、外容积及加重钻井液量
• 钻V柱1 内 容4 积DV121L1 D2 2 L2 Dn 2 Ln
• 环空容积
V2 4
Dh12
D
2 p1
L1
Dh2 2 D p2 2
V2 — 环空容积，m3；
QQ——压压井 井排 排量量，，LL/ S/ 。 S。
Q — 压井排量，L / S。
压井时，压井排量一般取钻进时排量的1/3—1/2。
5）计算压井循环时的立管总压力
•初始压井立管压力
ps=pd+po
ps—初始压井循环立 管压力， MPa ；
pd—关井立管压力 ， MPa；
po—压井排量循环 立管压力， MPa；
•终了循环立管压力
PF
1 0
p0
9.81(k
1)H
PF---最终立管压力Mpa； 1---最新钻井液密度g/cm3
。
0---原钻井液密度g/cm3。 k---压井浆密度 g/cm3。 P0---原低泵速泵压。 H---井深，km。
6) 计算最大允许关井套压
• 将钻井液密度按规定附加值增大，可以边循环边加重， 直至整个井内的钻井液密度符合近平衡钻井的要求后再恢 复正常的钻进。
常规压井
第九节常规压井压井是发现溢流关井后，泵入能平衡地层压力的重钻井液，并始终控制井底压力略大于地层孔隙压力，以排除溢流，重建井眼与地层系统的压力平衡关系。
压井过程中，控制井底压力略大于地层压力是借助节流管汇上的节流阀控制一定的回压来实现的。
一、压井原理压井是以“Ｕ“形管原理为依据，在压井施工过程中，保持井底压力为一恒定值，即略大于地层压力。
1、“Ｕ形管原理钻具与井眼所建立的循环系统可视为一个“Ｕ形管，钻具和环形空间分别为“Ｕ形管的连通管。
“Ｕ形管的基本原理是“Ｕ形和的底部为一个压力平衡点，此处的压力只能有一个值，这个值可以通过分析连通管的任意一条管的压力而获得。
以“Ｕ形管原理可以分析井内的各种压力平衡关系。
⑴静止状态井底压力＝钻柱水眼内静液柱压力＝环空静液桩压力⑵静止关井条件井底压力＝关井管压力＋钻柱水眼内静液柱压力＝关井套管压力＋环空静液柱压力⑶动态条件井底压力＝环空静液柱压力＋环空和节流管线压力损失＝套管压力2、井底常压原理了解了“Ｕ形管原理后，对压井过程中的井底常压原理的理解和井底压力的控制就容易得多了。
二次井控有两个重要的条件：一是要使井底压力高于地层压力，否则地层内的各种流体就会更多地流入井内。
若对流入井内的流要完全失去控制，就会发生井喷。
二是在超平衡地层压力时决不能使井口压力过高，回压过大，将破坏地层、套管或防喷设备。
也就是说，既要把溢流控制住，不使其发展成井喷，又不能把地层压破导致井漏或地下井喷。
基于以上考虑，惟一正确的方法是使井底压力保持为一个恒定值。
其基本原理是在初稿压井过程中始终保持井底压力与地层压力相平衡。
任何基于以上考虑的技术都属于井控的井底常压法。
最常用的压蝇方法有司钻法、等待加重法、循环法、循环加重法。
二、最大允许关井套压和关井立压的确定1、最大允许关井套压的确定中华人民共和国石油天然气行业标准钻井井控技术规范规定：任何情况下关井，其最大允许关井套压不得超过井口装置额定工作压力、套管抗内压强度的和薄弱地层破裂压力所允许关井套压三者中的最小值；一般情况下，地层通常是最薄弱的。
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。
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二次井控技术内容要点
2.2、关井——发现溢流的显示后，必须在3～5分 钟时间内控制井口（关井）。 关井方法、关井程序、井控设备操作。 2.3、天然气溢流的特点 ⑴天然气侵入井内后对钻井液液柱压力的影响。 ⑵井下聚集有气柱时对井底压力的影响。 ⑶关井后天然气对井内压力的影响。 ⑷关井后天然气上升的处理方法 2.4、压井工艺——常规压井、非常规压井
司钻法压井基本程序
1、溢流前资料收集
钻井液密度 套管尺寸：内径、外径，抗内压强度。
深度
最小地层破裂压力所在深度处 环空容积 钻杆尺寸、内容积
钻铤尺寸 井眼尺寸
司钻法压井基本程序
1、溢流前资料收集 低泵冲数据
2、溢流后资料收集
司钻法压井基本程序
3、压井所需基本数据计算 3.1、关井立管压力的确定 关井立管压力是计算地层压力等数据的重 要依据，准确记录能真实反映地层压力的关井 立管压力值是很重要的。 “U”形管原理
常规压井法
采用一般的 循环方法（敞 开井口）是无 法制止溢流的 ，因为这时环 空内液柱压力 大大小于地层 压力，打入的 重泥浆会随同 油气立即溢出 或喷出，无法 建立起压力平 衡。
常规压井法
最常用的 常规压井方法 有司钻法、等 待加重法（工 程师法）、循 环加重法，压 井原理基本相 同，唯一区别 就是第一循环 周用的钻井液 密度不同。
Pa
Pp
司钻法压井基本程序
3、压井所需基本数据计算 3.2、溢流种类的判别
根据“U”形管原理 3 ： Pd 9.8110 m hw
Pd Pa
Pa 9.8110 w hw
Hale Waihona Puke 3HPa Pd w m 9.8110 3 hw
V V va ， V -泥浆罐钻井液增量 hw h va ， V w
Pp
司钻法压井基本程序
3、压井所需基本数据计算 3.1、关井立管压力的确定 ⑵钻柱中装回压凡尔时测定管井立管压力 ⅱ不循环法 这种方法用于用于未知压井泵速和该泵速下的循 环压耗 （Pc） 的情况。。 具体做法： 1）关井后待套压相对稳定，记录套压值Ｐa ； 2）在完全关井的情况下，缓慢启动泵，直到套压升 高少许ΔＰa （ 0.5—1MPa ）停泵， 记录此时的立 管压力Ｐd1 和套压Ｐa1 。 3）求取关井立压： Ｐd＝Ｐd1－ ΔＰa ΔＰa＝Ｐa1－Ｐa
张汉珊
主要内容
一、二次井控概念 二、二次井控技术内容 1、溢流的发现 2、关井 3、天然气溢流的特点 4、压井 三、司钻法压井 1、司钻法压井概念 2、司钻法压井基本程序
二次井控技术内容要点
1、二次井控概念 2、二次井控技术内容 2.1、溢流的发现——地层流体进入井内会给钻 井参数（悬重、泵压）、泥浆性能（液密度和粘 度、氯根含量）、钻时、出口泥浆（流量、流势、 气泡、气味、油花、循环池液面）、气测值等方 面带来一些变化，这些变化称为溢流的显示。通 过落实“坐岗”制度，认真观察和监测这些显示， 就能及时发现溢流。
H
钻 井 液
hw
溢流
司钻法压井基本程序
3、压井所需基本数据计算 3.3、计算压井液密度
计算压井液密度的公式有二 1、根据地层压力计算 ＰP＝0.0098ρmＨ＋Ｐd ρmk＝102Ｐp/H＋ρe 2、根据关井立管压力计算 ρmk＝ρm＋102Ｐd/H＋ρe 式中：ρmk——压井液密度，克/立方厘米； ρm——原钻井液密度，克/立方厘米； ρe——钻井液密度附加安全值，克/立方厘米， Ｐd——关井立管压力，兆帕。 一般取：油井ρe＝0.05～0.10 克/立方厘米， 气井ρe＝0.07～0.15克/立方厘米；
常规压井法
压井方法比较与选择
● 司钻法的优点是不必等候压井计算和加重，关井时间最短，可防 止气体滑脱上升。缺点是压井作业时间最长，套压峰值最大。建议在重 晶石储量不够时使用此法。
◆ 工程师法的优点是压井作业时间最短，套压峰值最低。缺点是 关井时间最长。在具备能迅速加重钻井液的条件下，推荐采用此法。 ■ 边循环边加重法的优点是关井时间较工程师法短，允许大幅度连 续逐步增加钻井液密度。缺点是计算比较复杂，压井循环时间较工程师 法长，套压峰值高于工程师法。只有当储备的高密度钻井液与所需钻井 液密度相差较大时，且井下情况需及时压井时，才采用此法。 ①关井等候压井的时间：司钻法、边循环边加重法 工程师法 ②压井作业时间： 司钻法 边循环边加重法 工程师法 ③套压峰值： 司钻法 边循环边加重法 工程师法 ④作业难度： 边循环边加重法 司钻法、工程师法
hw
钻 井 液
溢流
司钻法压井基本程序
3、压井所需基本数据计算 3.2、溢流种类的判别
当ρw=0.12～0.36 g/cm3之间，则为 天然气溢流。 ρw=0.36～1.07 g/cm3之间，则为油 溢流或混合流体溢流。 ρw=1.07～1.20 g/cm3之间，则为盐 水溢流。 用以上方法计算的结果是否准确， 主要取决于溢流量计量和井径是否精确。 当钻头提离井底较长距离时，就无从判 断。 判断侵入井内的地层流体到底是液 体还是气体，从而可以预测在压井过程 中可能出现的套压。 Pd Pa
溢流关井后，钻柱、环空、 地层压力系统有如下关系：
Pd Pmd Pp Pa Pma
司钻法压井基本程序
3、压井所需基本数据计算 3.1、关井立管压力的确定 ⑴钻柱中未装回压凡尔时测定 关井立关压力关井立管压力直接从立 管压力表上读取。
Pd Pa
10~15 min
Pp
司钻法压井基本程序
常规压井法
1、常规压井概念 常规压井方法是指当溢流发生后，能正 常实施关井程序并在井底建立循环，在向井 内泵如压井液的过程中，始终保持井底压力 略大于地层压力，完成压井作业的方法。 常规压井方法必须遵守的基本原则： 压井全过程中始终保持井底压力略大于 地层压力。 因此，压井操作过程中要按压井计算需 要控制的立管总压力实时调节节流阀的开启 程度来控制井口回压。
3、压井所需基本数据计算 PT=Pd+Pc 3.1、关井立管压力的确定 ⑵钻柱中装回压凡尔时测定管井立管压力 Pa ⅰ循环法 这种方法用于已知压井泵速和该泵速下循环压耗 （Pc）的情况。 具体做法： 1）关井后待套压相对稳定后，记录套压 Pa ； 2）缓慢启动泵，以压井泵速泵入钻井液，同时调 节节流阀保持套压不变，记录此时的立管压力 PT ； 3）求取关井立管压力： ＰT＝Ｐd＋Ｐc Ｐd＝ＰT－Ｐc