井控课件

国内外井控技术发展
第一为经验阶段：在50年代以前。勘探领域主要限于陆地，海 洋勘探刚开始，客观环境对井控技术的要求不高，未形成系统 的井控理论，作业有较大的盲目性，甚至把井喷作为发现油气 层的重要途径。 第二为理论化阶段：从60年代到 70年代初。海上石油勘探和开 发已正式开始，特别是近海石油勘探和开发工作发展更是迅猛。 期间，井控技术的文章大量涌现，井控理论自成系统（美国人 高因斯和奥布赖恩的《井控机理及控制》、《防喷手册》、 《防喷指南》、《钻井时的压力检测》等文章及书籍，模拟机 的应用以及培训学校的成立。Shell公司73年以前：每年平均2.5 次井喷，采用该理论之后，73年～83年间只有2口浅井井喷）。 第三为70年代中期到现在：电子技术用于井控作业，特别是用 于预测和检测地层压力及其它一系列的地层参数，实现了近平 衡压力钻井，另外有关钻井井控的国家法令的制定与出台，有 效地防止了井漏和井喷事故的发生。
International Well Control Forum
Shengli Drilling Staff Training Center July 3rd 2001
IWCF国际井控培训中心
主要内容
• • • • • • • • • §1 井控技术概述 §2 溢流原因 预兆与发现 §3 井喷失控的原因 §4 关井程序 §5 压井技术 §6 天然气溢流 §7 钻井工艺所需的井控设备 §8 井控设计 规定 标准 §9 井控管理措施 应急程序
2003.5.23：开钻 2003.12.23 2：29钻至4049.68m 新70型钻机 顶驱 + 螺杆钻具 + MWD 随钻测斜仪 + PDC
03:30：循环
12:00 ：起钻,顶驱轨道偏移,挂吊卡困难.强行起至1948m，灌浆满后修复； 21:51 ：起至195.31m，发现溢流1.1m3（电导聚增），通知司钻后立即下
§1 井控技术概述
一、井控简介 1。定义：油气井压力控制的简称 2。概念：油气显示 溢流(井涌) 井 喷 井喷失控 着火下陷
3。井控分级
1）一级井控技术：
合理的钻井液密度 钻井技术措施
2）二级井控技术：
静液柱压力＜地层压力
井底压力＝静液柱压力＋井口压力
3）三级井控技术：重装井口
恢复控制 三级井控 → 二级井控 → 一级井控(正常作业)
⑴ 钻井液池液面升高； ⑵ 井口钻井液返速增加； ⑶ 停泵后钻井液外溢； ⑷ 钻速突快或放空； ⑸ 循环泵压下降及泵速增加； ⑹ 钻具悬重发生变化； ⑺ 钻井液性能及岩屑形状发生变化。
§2 溢流原因 预兆与发现
• 二、溢流预兆 检测与发现 2。起下钻过程中显示
⑴ 起钻时：钻具起出量大于井内钻井液
1）试验目的 2）地层破裂压力试验程序 3）试验注意事项
1）试验目的 地层破裂压力是合理进行井身结构设计、
制定钻井施工和确定最大关井套压的重要依
据之一。
◆实测套管下沙层的承压能力 ◆实测水泥环的胶结强度
2）地层破裂压力试验程序
（1）试验前安全准备 当钻至套管鞋以下第一层砂岩时，用水泥车或柱塞泵进行 试验，而裸眼长短根据砂岩层的厚度决定；试验前应处理好钻 井液性能，保证试验时钻井液性能均匀、稳定；将上提钻头至 套管鞋内。 （2）地层破裂压力试验 关闭井口（关半封）；试验开始时缓慢启动泵，以小排量 （0.66～1.32 L/s）向井内泵入钻井液，每泵入15 L钻井液，稳 压2min；作漏失试验曲线。曲线中偏离直线之点的压力PL则为 漏失压力。
§2 溢流原因 预兆与发现
一．溢流的原因
1）压力掌握不准确，设计钻井液密度偏低 ⑴新探/区块 ⑵开发区注水 2）井内钻井液高度下降 ⑴起钻时未及时灌满井口 ⑵井漏 3）钻井液密度下降 ⑴混油/泡油 4）起钻抽吸引起的溢流 ⑵气侵
§2 溢流原因 预兆与发现
• 二、溢流预兆 检测与发现 1。正常钻进过程中显示
管理措施（软件）方面（四个“不到位”）
1)井控安全意识不到位 （安全意识较低/技术素质差/存在侥幸心理） 2)井控设计及其执行不到位 （擅自更改设计/先于设计开钻） 3)现场设备安装、使用维护不到位
（案例1：王15-33井井喷失控事故；
案例2： 滨某井井喷失控事故） 4)管理、检查、奖罚不到位
1.1.1井身结构与井控安全的问题 1) 原因：表套下深过浅，上部疏松地层破裂压力过低 设井深为H，表套下深为L；则：溢流关井后 P h ＝P m+ P c
2）录取低泵速压耗的方法
• ①利用实测法求低泵速压耗Pci • ②利用关井立压及初始循环立管总压力求Pci
• ③利用正常钻进时的泵压与排量的关系求Pci Pci＝ Pn÷(Qn /Qci)2
3）计算初始和终了循环立管压力
• ①初始循环立管压力PTi PTi ＝ Pd ＋ Pci (＋OK) • ②终了循环立管压力PTf PTf＝ ( ρk / ρm)Pci (＋OK) 式中ρk—压井液密度，g/cm3 ； ρm—原钻井液密度，g/cm3 ；
§1 井控技术概述
三、1.静液压力Pm Pm ＝ 0.0098ρm Hm
注： 1） Hm 为井内液柱垂直高度（与斜深无关）； 2）在陆上钻井， Hm自转盘平面算起； 3）在海上钻井， Hm自出口管高度算起（与转 盘面的高差为0.6～3.3m）。
§1 井控技术概述
三、 2.地层压力PP 指作用在地层孔隙中流体上的压力
源自文库空
钻头
§1 井控技术概述
二、压力的表示方法 1。用表压值表示：MPa 2。用当量密度单位表示： g/cm3 3。用压力梯度单位表示： MPa/m 4。用压力系数表示：无单位 该地层压力与同井深的淡水静 液压力之比
§1 井控技术概述
三、井眼与地层间的压力平衡关系 包括：静液压力 地层压力 波动压力 井底压力 地层破裂压力等
指重表；
22:32： 向井内注入1.6g/cm3 ,关油罐总闸,停泵、柴油机、发电机； 14:00： 井队人员全部撤离；
24日13:30：井口停喷,两条放喷管线放喷,井口压力28MPa；
24日16:00 ：两条放喷管线同时点火成功火焰喷高50m多 7,井口压力18MPa；
§4 关井程序
灌入量； ⑵ 下钻时：钻具下入量小于井内钻井液 返出量。
§2 溢流原因 预兆与发现
二、溢流预兆 检测与发现
3。空井时溢流的预兆 起完钻时应将井口灌满，并观察 井口有无外溢。若有外溢，则说明发 生了溢流。
§2 溢流原因 预兆与发现
• 三、井控工作中“三早”的内容 ⑴早发现
⑵早关井 ⑶早处理
§3 井喷失控的原因
§4 关井程序
二、关井程序
4。空井时 ⑴发信号； ⑵开放喷阀； ⑶关防喷器（先环型 后闸板）； ⑷关节流阀试关井，再关上游平板阀； ⑸求出关井套压及池增量并报告。
§5 压井技术
一、司钻法（Driller’Method）
二、等候加重法（Wait & Weight Method） 三、边加重边循环法(Circulating & Weight Method)
§5 压井技术
一、司钻法压井技术
1.定义：又称两步控制法或二次循环法
或钻井承包商法。
在发生溢流关井后，先用原密度钻井液
循环排出溢流，再用压井液压井的方法，是
两个循环周完成的。属于井底常压法的一种。
§5 压井技术
一、 2.压井原理：
以“U”型管原理为依据。在排溢流和压井 循 环过程中，利用地面节流管汇产生的井口回压 和井内流体柱压力所产生的井底压力来平衡地 层压力。并始终保持井底压力略大于地层压力 不变。以不变的压井排量向井内打入压井液， 随着压井液液柱压力的增加，节流压力逐渐减 小，待压井液到达井口时，井眼与地层之间就 重建了平衡。
压井数据的处理与准备
1）计算压井钻井液密度的方法 2）录取低泵速压耗的方法 3）计算循环初始和终了立管压力 4）计算最大允许关井套压 5）填写压井施工单
1）计算压井液密度的方法
• ①根据地层压力计算压井液密度： ρk ＝Pp／0.0098H＋(ρe )
• ②根据关井立压计算压井液密度： ρk ＝ρm＋Pd／0.0098H ＋(ρe )
3）试验注意事项
当套管鞋以下第一层为脆性岩层时，只 对其做极限压力试验，而不做破裂压力试验。 因脆性岩层做破裂压力试验时在其开裂前 量很小，一旦被压裂则承压能力会下降。
§1 井控技术概述
• 四、确定钻井液密度 ρ m = ρ p +ρ e
中石油石化对附加当量钻井液密度值规定如下：
•
油井：
ρe＝(0.05～0.10) g/cm3 （或1.5～3.5MPa） • 气井： ρe＝(0.07～0.15) g/cm3 （或3.0～5.0MPa）
§5 压井技术
3.停泵时井眼与地层之间的压力平衡关系
• 一、关井方式：
1。硬关井 2。软关井 3。半软关井
• 二、关井程序
1。正常钻进时 3。起下钻铤时 2。起下钻杆时 4。空井时
§4 关井程序
二、关井程序
1。正常钻进时 ⑴发信号； ⑵停转盘，上提钻具至合适位置； ⑶停泵； ⑷开放喷阀； ⑸关防喷器（先环型 后闸板）； ⑹关节流阀试关井，再关上游平板阀； ⑺录取关井立压、套压及池增量并报告。
§4 关井程序
二、关井程序
2。起下钻杆时 ⑴发信号； ⑵停止起下作业，抢接钻具内防喷工具 ⑶开放喷阀； ⑷关防喷器（先环型 后闸板）； ⑸关节流阀试关井，再关上游平板阀 ； ⑹接方钻杆； ⑺求出关井立压和套压及池增量并报告。
§4 关井程序
二、关井程序
3。起下钻铤时 ⑴发信号； ⑵停止起下铤作业，抢接钻杆； ⑶抢接钻具内防喷工具； ⑷开放喷阀； ⑸关防喷器（先环型 后闸板）； ⑹关节流阀试关井，再关上游平板阀； ⑺接方钻杆，求关井套压及池增量并报告.
§1 井控技术概述
三、4.井底压差ΔP 指井底压力与地层压力之差。 ΔP＝Pb—Pp
当Pb＞＞Pp时，ΔP＞＞ 0，井底为过平衡； 当Pb略＞ Pp时，ΔP＞0，井底为近平衡； 当Pb＝Pp时，ΔP＝0，井底正好平衡； 当Pb＜Pp时，ΔP＜0，井底欠平衡。
§1 井控技术概述
三、5.地层破裂压力Pf 使地层原有的裂缝扩大延伸或 使无裂缝的地层产生裂缝。
前
言
• 在井喷期间若处理方法和措施不当，极 易引起失控着火、井场爆炸及下陷等灾 难性事故，威胁着钻井作业人员和设备、 油气资源的安全，给国家造成重大的经 济损失和不良的社会影响。坚持平衡控 制，既可以减少对油气层的损害，及时 发现、保护和最大程度地解放油气层， 又可以防止井喷失控，实现安全压井， 恢复正常钻井或完井作业。
放钻具至197.31m；
21:55 ：抢接止回阀、顶驱未成功。发生强烈井喷，钻柱内喷高5～10m， 钻具上窜2m，大方瓦飞出转盘。
21:59 ：关FH、Pipe ram，钻柱内液气喷高达二层台以上；
22:01 ： 钻杆上窜碰击顶驱,产生火花,钻具内喷出天然气着火 22:03：关全封,钻杆变形,火熄灭,但井口失控。转盘上以上有14m钻杆倒向
ρh＝ ρ m+102P c/H
∵H≥L，∴ 当H＝L时， ρh最大（即套鞋处最薄弱） 2)案例：呈22-斜101井井喷事故分析与处理
川东罗家16H井井喷特大事故
罗家16H井：川东罗家寨构造上的一口国家重点工程科研项目水平井 地层流体特点：富含H2S（高达151g/m3）、中含C2O(> 10g/m3)
地层压力可分为三类： 正常地层压力：ρP＝1.0～1.07 g/cm3； 异 常 高 压：ρP＞1.07 g/cm3； 异 常 低 压：ρP＜1.0 g/cm3。
§1 井控技术概述
三、3.井底压力Pb 指作用在井底上的各种压力总和。
1）静止循环时： Pb＝Pm＝0.0098ρm Hm 2）钻进时： Pb＝Pm+ Pbp＝0.0098ρm Hm+ Pbp 3）起钻时： Pb＝Pm— Psb— Pdp 4）下钻时： Pb＝Pm+ Psw 5）划眼时： Pb＝Pm+ Psw+ Pbp
油气钻井井 控 技 术
颜 廷 杰
专家交流座谈
胜利石油管理局钻井培训中心
INTERNATIONAL
ASSOCIATION OF DRILLING
CONTRACTORS
Shengli Drilling Staff Training Center Oct 2nd 2000
WellCAP 国际井控培训中心