非常规井控技术
盐227区块非常规井钻井液技术措施
一、钻井液技术施工难点1.平原组、明化镇组地层松软，防坍塌卡钻。
2.二开以后采用清水钻进，将上部井眼打成开放式井眼，为后期施工的防糊工作打好基础，本井段缺失沙一段，进入沙河街组前，把失水控制在设计范围内。
3.沙三段、沙四上部为砂泥互层，易垮塌，大位移水平井，钻进周期较长，这就要求钻井液有足够的润滑性，和较强的抑制性，来保证井壁稳定，防止发生井下复杂与事故。
4.三开裸眼段长，且含有大段砂砾岩，砂泥岩互层，井底温度高。
储层温度138℃，地温梯度3.49℃/100m，要求钻井液具有良好抗温性。
5.水平位移大，水平段长，后期施工摩阻升高、扭矩增大、脱压严重，要求钻井液具有更好的润滑防卡性能。
二、钻井液维护处理措施一开井段： 一开采用配浆开钻，钻进中要不断补充增粘剂，来保证钻井液的粘度和切力，满足大井眼的钻进需求。
完进尺以后起钻通井，下钻到底，加大泵的排量充分循环钻井液，确保井眼畅通，后配土粉+提粘剂进行封井（封全井），确保了下套管和固井的顺利施工。
二开井段:1.钻出表层时采用小排量钻进，适当降低泵排量（推荐排量32 L/s），直到钻铤全部钻出表层，来防止水泥环脱落。
2.钻铤出表层套管后大循环清水钻进，加大排量，适量加入PAM胶液来控制控制粘土分散，上部井眼为开放式井眼，1100m改为双路循环，根据造浆情况1300m左右改为小循环适度造浆，使钻井液具有一定的粘度、切力，有较强的携岩和悬浮能力，进入东营组1400m 左右定性处理，主要使用改性铵盐调整钻井液流型，LV-CMC护胶降低失水，逐步降低API滤失量到设计范围内。
本段地层主要材料配方：6%～8%膨润土+0.5%～1.0%L V-CMC+0.5%PAM+0.5%有机胺+0.2%天然高分子+0.3%超细碳酸钙+2%～3%胶乳沥青+0.5%～1%改性铵盐钻进至距东营底200m处须提高钻井液抑制性，逐步加入有机胺每次加量1%，结合天然高分子降失水剂（或LV-CMC、LV-PAC）降低滤失量， API滤失量控制在5mL以内，钻井液粘度维持在35-40s为对付极易垮塌的沙河街组打下基础.该段泥浆主要配方：（4～6）%膨润土0.3～0.7%PAM+1%有机胺+（0.1～0.5%）铵盐+ (0.5-1.0)%LV-CMC+1%KFT。
中原油田非常规水平井井钻井液技术55页PPT
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。—规水平井井钻井液技术
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。
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。
非常规压井技术
非常规压井技术一、顶部压井技术当井内起出钻具、喷空、钻具刺漏或钻头水眼被堵塞，钻具无法正常循环时，最为安全的处理方法就是使用顶部压井技术。
其处理方法可分为两个过程；容积法排溢流和反循环压井。
1，容积法排溢流其原理是依据井底压力和井口套压之间的变化关系控制井底压力略大于地层压力，允许天然气在沿井眼滑脱上升过程中适度膨胀，直至井口，在进行顶部压井操作。
在关井期间井底压力等于环空静液压力与井口套压之和，即Pb=Pm+Pa。
为了确保整个排溢流和压井期间的井底压力略大于地层压力并将期保持在一定的范围内，当气体滑脱上升、井内液柱压力减小时，需将井内液柱压力的减小值加在井口套压上，以补偿井底压力，平衡地层压力。
环空静液压力的减小值为：△Pm=0.0098ρm△V/Va式中:△Pm——环空静液压力的减小值，MPa；ρm——环空钻井液密度，g/cm3;△V——环空钻井液体积减小值（为了让井内气体膨胀而放出的钻井液量，用计量罐计量），m3；Va——环空容积系数（即每米环空容积或环空截面积），m3/m;环空静液压力的减小值应等于井口套压的增加值，即:△Pm=△Pa式中:△Pa——井口套压增加值，MPa。
操作程序：①先确定一个大于初始关井套压的允许套压值Pa1，再给定一个允许套压变化值△Pa′，例如初始关并套压Pa＝5 MPa，允许套压值Pa1＝6 MPa，允许套压变化值△Pa′＝0.5MPa。
②当关井套压由Pa上升至（Pa1+△Pa′）=（6+0.5）MPa时，从节流阀放出钻井液，使套压下降至Pa1，即6MPa，关井，并将放出的钻井液体积△V1换算成环空静液压力的减小值，即得套压增加值：△Pa1=△Pm1=0.0098ρm△V1/Va③当关井套压由Pa1上升至（Pa1+△Pa′+△Pa1）=（6+0.5+△Pa1）MPa时，从节流阀放出钻井液，使套压下降至（Pa1+△Pa1）,关井；放出钻井液体积△V2，则套压增加值△Pa2为：△Pa2=△Pm2=0.0098ρm△V2/Va④当关井套压由（Pa1+△Pa1）上升至（Pa1+△Pa1+△Pa2+△Pa′）=（6+0.5+△Pa2+△Pa′）时，从节流阀放出钻井液，使套压下降至（Pa1+△Pa1+△Pa2），关井；放出钻井液体积△V3，则套压增加值△Pa3为：△Pa3=△Pm3=0.0098ρm△V3/Va③按上述方法使气体滑脱上升膨胀，排放钻井液，使套压增加一定值以维持井底压力与地层压力的平衡，直至气柱到达井口。
非常规井控技术1
非常规井控技术非常规井控技术是指起下钻、空井发生溢流或钻井液喷空等情况下的井控技术。
一、起下钻中发生溢流起下钻过程中，常常由于抽吸或未及时向井内灌钻井液，使井底压力小于地层压力而引起溢流的发生。
在起下钻过程中发生溢流后，因钻具不在井底，给压井带来困难，必须根据不同情况采用不同方法进行控制。
起下钻过程中，如果发现轻微溢流，抢装回压凡后迅速下钻并争取下到井底。
关井观察。
根据情况采取控制回压循环排溢流，调整钻井密度后再循环压井。
如果溢流较严重，则应停止起下钻作业迅速关井。
这种情况的压井方法有两种：1、不强行下到井底的压井方法这种方法是：关井后通过节流阀控制套压并放出一定的钻井液，让天然气上升到钻头处。
在钻头以上的井段，替如重钻井液压井，压住井后，再下钻到井底循环排溢流，然后在调整钻井液密度，按司钻法第一个循环周压井建立新的压力平衡。
具体操作步骤：（1）起下钻中途发现较严重的溢流后，迅速关井。
（2）计算天然气上升到钻头处的套压值和应放出的钻井液量。
（3）让天然气在井内上升，套压升高，间歇放出一定量的钻井液，控制套压不超过气体上升到钻头处时预计的套压值。
（4）当放出的钻井液量和套压值达到预计的数值后，则应关井，停止再放钻井液。
（5）用重钻井液在钻头以上井段循环压井。
重钻井液到达钻头的过程中，应控制套压不变，立管压力由初始循环立管总压力降到终了循环立管总压力。
重浆进入环空后，立管压力应保持终了循环立管总压力不变，套管压力则逐渐下降，重钻井液返出地面。
套压则降为零。
说明井被压住。
（6）、压住井后，下钻到井底循环，将溢流替出，然后调整钻井液，恢复正常循环。
2、强行下钻到井底的压井方法强行下钻就是在关井条件下，利用万能防喷器将钻具下到井底的方法。
基本操作方法：用万能防喷器进行强行下钻，闸板防喷器作为备用，进行强行操作时，要控制好万能防喷器的压力，要使密封胶皮有一个轻微的呼吸动作，18度钻杆接头要非常缓慢地通过防喷器，通过钻杆本体时防喷器不能发生泄漏。
非常规技术措施
非常规录井技术措施一、钻具管理1）、技术措施：非常规钻井水平段长，钻井周期长，钻具疲劳度高，必然倒换频繁。
为了确保井深的准确和资料质量，钻具的管理尤为重要。
（1）要指定的专人负责钻具管理，做到在井人员钻具清楚。
要求工程每次起下钻提供带签字的书面钻具结构。
钻具到井后进行全面的检查，然后与工程一起进行丈量编号，按照编排顺序用电葫芦拖入大门坡道，按照编号顺序进行连接成立柱摆放在钻杆盒子上，打钻时按照顺序下井，保持下井的顺序与场地顺序以及与钻具的记录三者一致，以防止钻具的顺序倒乱，作到下井的钻具与记录相符。
（2）每次起、下钻要用白漆编立柱号，丈量起钻、以到底根入（方入）校正井深。
（3）倒换钻具时，准确记录钻具倒换情况，做到井下、地面、记录三对口。
（4）针对顶驱钻进，为保证钻具管理的延续性。
在钻具单根损坏时，选择替入长度一样的未入井钻具进行更换，并做好记录。
严格执行管具管理规定，对好的和坏的钻具要标识清楚分区存放，便于管理。
（5）考虑顶驱钻井条件下，每根单根井深如何校正的问题，钻进中可及时通过钻台电话与司钻沟通，对每根单根及时进行井深校正。
（6）钻达完钻方入要立即通知工程提离井底严谨加压循环。
（7）水平井测井一般采用钻具输送其钻具的系统误差与测井的电缆基本一致，地质工程师要及时落实到底井深和技术套管下深，遇疑难问题要及时汇报。
2）、目标完成值：确保井深准确无误，井深系统误差值≤1‰。
二、迟到时间测量1）、技术措施：非常规井定向井段不允许投重指示物，以免堵塞仪器，影响信号。
若使用油基钻井液时，由于气测基值可能较高，电气石出现的峰值易于被气测值所覆盖不易区分，所以迟到时间测量的准确性受到一定影响。
（1）迟到时间的测量要与定向井协商，投放轻指示物的大小、数量要经过定向井同意方可进行。
如果此方法不行，可与定向井协商，在保证测量信号正常采集的情况下，可拿掉筛网投入指示物后再将筛网放入，保证迟到时间的正常测量。
用轻指示物测量迟到时间过程中，由于水平井的井身轨迹存在一定的弯曲率，大部分的钻具在井下紧贴在井壁上，使钻井液在井内形成半壁循环，再加上井斜较大极易于形成岩屑床，在测量迟到时间时适当活动钻具避免岩屑床形成，从而保证轻指示物的正常返出，使测量迟到时间测量正确。
井控工艺——非常规压井
钻 柱 内
井底
环 空 内
H
非常规压井法—平衡点法
压井排量控制 压井液到达钻头前， 可以采用较小的排量， 进入环空开始上返时， 钻 为了尽快建立液柱， 柱 减少气侵，应尽可能 内 开大排量，以设备允 许的最高泵压作为压 井最高泵压，然后据 此泵压确定相应的排 量。
HB
环 空 内
井底
H
非常规压井法—平衡点法
HB
Pcf Pa
H
钻 柱 内 井底
环 空 内
Pamax
PT
A
B
非常规压井法—平衡点法
压力控制 第一阶段：钻井液进入环空后，环空液柱压力 逐渐增加，因而立管压力PT随着钻井液的上返而增高， 钻井液到达HB井深以后，立管压力上升至压井排量下 的整个循环系统的流动阻力Pcf。
Pcf Pa
H
HB
钻 柱 内 井底
当井内钻井液已大部 分喷空，同时井内无钻具 或仅有少量钻具，不能进 行循环压井的天然气井， 但井口装置可以将井关闭， 压井钻井液可以通过压井 管汇注入井内，这种条件 下可以采用置换法压井。 通常情况下，由于起钻抽 汲，钻井液不够或不及时， 电测时井内静止时间过长 导致气侵严重引起的溢流， 经常采用此方法压井。
压力控制 压力控制是压井 施工的关键，根据钻 钻 井液喷空的压力平衡 柱 关系，以钻井液返至 内 HB井深为分界，将压 井过程分为两个阶段。
HB
环 空 内
井底
H
非常规压井法—平衡点法
压力控制
第一阶段：钻井液未返到HB井深以前，液柱 压力低，与环空回压之和不能平衡地层压力，为 尽可能地提高对产层的压力，必须控制套压为最 大允许套压Pamax,并保持不变。
HB
井控技术
H
钻井液柱压力的大小,与钻井液的密度和垂直井深成正比
第二章：井下各种压力
三、地层压力 地层压力：是指作用在地层孔隙内流体上的压力。 也称地层孔隙压力。 pp = 9.8ρH ρ－地层水的密度（g/cm3） H －地层深度 （m） 正常情况下，地下某一深度的地层压力等于地层 流体作用于该处的静液压力，这个压力就是由某深度 以上地层流体静液压力所形成的。
不能控制住地层孔隙压力，因此井内压力失衡，地层流
体侵入井内，出现井涌，地面出现溢流，这时要依靠地
面设备和适当的井控技术排除气侵钻井液，处理掉井涌
，恢复井内压力平衡，使之重新达到初级井控状态。这 是目前培训钻井人员掌握井控技术的重点。
第一章：绪论
（3）、三级井控是指二级井控失败，井涌量大，失去
控制，发生了井喷（地面或地下），这时使用适当的技术
第二章：井下各种压力 六、压差
压差是指井底压力与地层压力之间的差值。 △P= Pb －Pp Pb－井底压力 Pp－地层压力 当井底压力大于地层压力，△P＞0，称为正压差， 通常称为超平衡。当井底压力小于地层压力时，△P ＜0，称为负压差，通常称为欠平衡。
第二章：井下各种压力 七、压力损失
钻井液经地面管汇，沿钻柱向下，通过钻头喷嘴 沿环形空间上返，当钻井液返至地面进入钻井液罐时， 处于大气压的情况下，表压为零。数十兆帕的压力损 失到循环系统中。这个压力损失是由钻井液循环及其 与所碰到的物体发生摩擦所引起的。这些压力损失的 大小取决于钻井液密度、粘度、切力、排量和流通面 积。大部分的压力损失在钻柱内和通过钻头喷嘴时。
目
第一章 第二章 第三章
录
绪 论 井下各种压力 井涌的主要原因、预防与检测
第四章
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非常规井控技术
前面主要讲解了常规的井控作业。
然而，有些现场发生的问题不能直接用这些传统的“循环出气侵钻井液”的方法解决。
不过，大多数情况不会太大地改变井控的基本步骤。
每一井喷的情形是独特的。
常规井控技术有时不能充分解决问题，因为有些情形下不能进行循环。
例如，钻柱不在井底、井漏、钻柱堵塞或空井等。
当出现这种非常规情形时，就需要用非常规的井控技术。
本章讲述以下四种非常规井控技术：
（1）体积控制法；
（2）硬顶法，即强行将侵入井内的流体顶回到地层去的方法；
（3）钻头不在井底压井法；
（4）低节流压力法；
（5）顶部压井技术；
（6）关井起下钻。
1.1体积控制法
这是在不能循环的情况下而要实现井控，即不循环调节井内压力的方法。
其要点是在维持井控时，从系统中放出钻井液以允许气体膨胀和运移。
这种方法的实质仍是“保持井底压力恒定”的技术。
其目的是在不超过任何裸露地层破裂压力或设备压力极限情况下维持井底压力恒定，防止额外地层流体涌入井眼。
在钻柱堵塞时或井内钻井液不能循环时，这种方法特别有用。
如果使用“等待加重法”，在循环建立之前必须使用体积法。
为了说明体积控制技术，先要研究一下气体的具体运移情况。
1.1.1气体的运移
气侵物在井底或近井底处进
入井眼。
通常气侵物的密度比当
时所用钻井液的密度小得多。
密
度的差异将使密度较小的流体在
密度较大的流体中向上运移。
试
想在钻进或起下钻时发生气体井
涌的情形：检测到气侵后关井，
此时气体通常仍向地面运移，并
携带气泡圈闭的压力一起上移。
气泡上移的速度取决于下列因
素：
（1）环空间隙； （2）井眼中气体与液体的相对密度差；
（3）钻井液的稠度；
（4）环空中气泡的形状（气泡在环空的一侧上移而钻井液在其对侧下移）。
图5-3气体运移示意图
已有一些预测气泡运移速度的数学模型，但这些模型太
复杂，在现场难以应用。
为了指导井控作业，可采用根据地
面压力反应，预测井内气泡运移速度的近似方法。
此近似方
法有一定的假设条件：如果不允许气体膨胀而温度又保持恒
定，则气泡内的压力将不会有大的变化。
温度不变的假设在
运移距离较短时是准确的。
因此，对计算地面压力每一微小
增量引起的井内气体运移速度的变化，这一方法也相当准
确。
图5-3表示这一方法的原理。
从图5-3可以看出，气泡在t=t1时刻处在井底，系统压力
处在静态。
一段时间后，t=t2，气泡高度，体积或温度没有大的变
化而向地面方向运移一段距离H m。
因此，从气体定律知，t=t2
时气泡底部的压力与t=t1时刻的压力完全相同。
地面和井底
压力增加量为ΔP。
在t=t2时气泡底部从井眼底部上升到H m
处。
此时井底压力P bh可由下式表示（忽略气柱自重）：
P bh=P+0.0098ρm H m=P+ΔP
5-20
式中:P—地层压力；ΔP—t=t2时刻地面压力P2与t=t1时刻地面压力P1的差，即
ΔP=P2-P1 5-
21
由上式可知:
H m=（P2-P1）/（0.0098ρm）
5-22 式中：H m—气泡运移的高度，m；P1—t=t1时刻的地面压力或初始压力P1=P-0.0098ρm HMPa；P2—t=t2时刻的地面压力或最终压力P2=P-0.0098ρm（H-H m）MPa；ρm———钻井液密度，g/cm3。
用式确定出气体运移高度后，可用下式求出气泡运移的速度：
v g=H m/（t2-t1） 5-
23
式中：v g—气体运移速度，m/h；t1—初始压力读值的时刻，h；t2—最终压力读值的时刻，h。
[例题]气体运移。
已知在01：43由于井涌关井。
初始压力为2.241MPa，在02:25压力增到4.378MPa，井内钻井液密度为1.41g/cm3。
求（1）气泡向上运移的高度；（2）气泡上移的速度。
解:用式5-22计算出运移高度H m=（P2-P1）/（0.0098ρm）=154.5m。
用式5-23式算出运移速度v g=H m/（t2-t1）=221m/h。
由此可见，只要记下压力变化和相应的时刻，就可估计出气泡的运移速度及其相应的位置。
如果在两个压力读数之间放压，该法也应产生准确的结果，因为在计算时只需使用压力的变化。
1.1.2钻柱在井底、钻柱与环空连通的情形
钻柱在井底或近井底时，如果环空和钻杆连通，问题不会十分复杂。
如果井眼流体密度已知，通过钻杆压力便可直接算出井底压力。
这可用来指导压井作业。
这种情况下，通过放掉环空中一定体积钻井液，保持钻杆压力不变，就会使井底压力保持恒定。
然而，保持钻杆压力不变是一件困难的
事情。
一个重要的因素是，不管使用那种控制方法，如果井底压力保持恒定，气泡膨胀的体积将是相同的。
预测出为保持井底压力不变而要放掉的钻井液体积和预计气体到达地面时的环空压力固然重要，但更重要的是必须制定出应急计划以防地层破裂而井漏。
1.1.3钻柱堵塞、离开井底或空井的情形
当钻柱堵塞，即钻柱与环空不连通时，只能通过观察地面环空压力来指导井控。
对要放掉的钻井液的体积
和地面压力进行预测是可能的，也可算出井底压力，把计算值与许可值进行比较。
排放到地面的钻井液体积与
用司钻法循环出井涌
的体积相同。
对现场作
业来说，计算是十分烦琐的。
1.1.4井涌的大小、程度未知
在不知道气侵程度的情况下也可能进行井控。
这一过程要求准确地观察关井环空压力，从井中放掉一定体积的钻井液并准确地测量出放掉流体的体积。
其步骤如下（见图5-4）：
图5-4 放压控制气体运移和井底压力
（1）关井后，记下套压，允许环空压力增加到一预定的值（通常高于初始关井套压0.7MPa-1.4MPa）。
这可给地层空隙压力施加一压力附加值以保证安全。
这一安全附加值是必须的。
因为从井中放出钻井液时难以维持确切的压力。
在放钻井液过程中如有压力波动，该关井压力附加值可防止更多的地层流体进入井眼。
当然，在确定安全增量时一定要考虑到地层的压裂。
如果过平衡太大，可能会引起地层破裂和由此而造成的井漏，最恶劣的情况是可能引起地下井喷。
（2）允许套压额外增加0.35MPa-1MPa（破裂压力将限制该值）。
缓慢地有控制地放掉钻井液并仔细地测量放掉钻井液的体积，从放掉钻井液的量计算出钻井液液柱静压力损失量，计算出井底压力。
如果井底压力过平衡太多，重复放钻井液步骤（小增量地放），直到过平衡在要求的范围内，通常高于预计地层压力0.7MPa-1.4MPa。
注意事项：
A、如果不知道气泡的位置，计算出的钻井液体积可能。