井控及井控設備分冊.doc

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1、第三章井控及井控設備第一節(jié)概述井噴很長時間以來一直是鉆井作業(yè)中的一個嚴重的問題。根據(jù)井涌的早期顯示，采取合理的措施，井噴是可以避免的。石油工業(yè)正在環(huán)境敏感的海洋和相對陌生的地質構造鉆更深的井。為了避免發(fā)生井噴，要求鉆井作業(yè)人員能夠識別潛在井噴的前期預兆，設計有效的壓井方案，能夠采取正確的行動實施井控。一、井控有關的各種概念1、壓力壓力與力和面積有關。力的最簡單概念是物體的重量，從技術上說，壓力就是單位面積上所受的力。對固體來說，壓力產生的原因是固體受重力下拉所致。井控中的很多壓力是由液體和氣體產生的。其概念是一樣的。不同的是液體和氣體在已知點上的壓力在各個方向均相等

2、。2、靜液壓力處于靜止狀態(tài)下的井內液體在一定深度所具有的壓力。其大小與液體(或流體)的密度(重量)及垂直深度呈正比關系，而與液體的橫斷面積無關，即與井眼尺寸無關。靜液壓力＝壓力梯度×深度3、壓力梯度壓力梯度即流體靜液柱壓力隨深度增加的量。也就是說靜液柱每加深1公尺或1英尺壓力的增加量。壓力梯度＝壓力÷深度井內任何深度的靜液柱壓力等于液體的壓力梯度乘垂直深度。4、地層壓力地層壓力也叫地層孔隙壓力。是指儲藏在某一深度地層巖石孔隙或裂縫中的油、氣、水等流體具有的壓力。它的大小來源于與本層相連通的其他含水層，或本層的靜液壓力，或者是上覆地層壓力，或是三種壓力來源的綜合。一般

3、地層埋藏越深壓力越大。正常地層壓力是相當于淡水或鹽水的靜液柱壓力。其值在1.0-1.07公斤/分米3之間。高于這個值的地層壓力稱為高地層壓力或異常高地層壓力，其數(shù)值可從1.07直到2.35公斤/分米3。低于正常值的地層壓力稱為低壓或異常低壓。其值在1.O公斤/分米3以下。這種情況多出現(xiàn)在枯竭產層和孔隙、裂縫較大的老地層。1、上覆地層壓力上覆地層壓力指覆蓋在目的層以上的巖石及其孔隙中流體形成的總壓力。根據(jù)試驗測定最大可達2.16-2.64公斤/分米，相當于英制的18～22磅/加侖。于是平均上覆地層壓力梯度大約是lPSI/英尺。公制為0.231公斤/平方公分/米。2、地

4、層破裂壓力地層破裂壓力指地層發(fā)生破裂時承受的壓力。井內壓力過大會將地層壓破泥漿漏入地層。地層破裂壓力可通過地漏試驗測出。3、井底壓力井底壓力指所有作用于環(huán)形空間或套管側面的壓力總合。該壓力隨作業(yè)不同而變化。靜止狀態(tài)時：井底壓力＝環(huán)形空間靜液壓力。正常循環(huán)時：井底壓力＝環(huán)形空間靜液壓力＋環(huán)形空間壓力損耗。用旋轉防噴器循環(huán)泥漿時：井底壓力＝環(huán)空靜液壓力＋環(huán)空壓力損耗＋旋轉防噴器的回壓。循環(huán)出氣涌時：井底壓力＝環(huán)形空間靜液壓力＋環(huán)形空間壓力損失＋阻流管匯壓力。4、壓差壓差是井底壓力和地層壓力之間的差值。如果井底壓力大，其壓差為正，否則為負。正值壓差稱超平衡。地層壓力超過井

5、底壓力稱為欠平衡。5、壓力損失壓力損失指泥漿從泥漿泵開始經高壓管線、水龍頭、方鉆桿、鉆柱、鉆頭再從環(huán)形空間返回地面的全過程中因克服流動阻力所消耗的壓力。1、泵壓泵壓。是克服井內循環(huán)系統(tǒng)中摩擦損失所需的壓力。正常情況下，摩擦損失發(fā)生在地面管匯、鉆柱、鉆頭水眼和環(huán)形空間。環(huán)形空間與鉆柱之間壓力不平衡，也將影響泵壓。當出現(xiàn)氣侵時，一定的氣侵控制壓力要使泵壓增高。氣侵控制壓力包括阻流嘴和阻流管線的壓力損失。2、激動壓力和抽汲壓力抽汲壓力發(fā)生在起鉆時，其結果是降低有效的井底壓力。因此是負值。激動壓力產生于下鉆和下套管時，其結果是增大井底有效壓力,因此是正值。影響激動壓力與抽汲

6、壓力的因素有：管柱的起、下速度；泥漿粘度，切力、比重；井眼和管柱之間的環(huán)空間隙；類似鉆頭泥包等的環(huán)形節(jié)流。二、井控基本程序按照程序井控分為三級。即一級井控，二級井控和三級井控。1、一級井控也叫初級井控做好初級井控可以防止各種井涌。如果能防止井涌，就不會發(fā)生井噴。所謂初級井控，就是利用井內鉆井液實現(xiàn)壓井的方法。只要鉆井液液柱壓力大于地層孔隙壓力，地層內的流體就不會侵入井內。2、二級井控一級井控失效，并不意味井失去控制。只要對井涌控制得當，就可把侵入井內的流體完全循環(huán)出去直到井涌被控制住恢復到初級井控狀態(tài)稱為二級井控。換句話說，當泥漿液柱壓力控制不住井涌時必須進行二級井

7、控。二級井控就是利用防噴設備和重泥漿壓井，一般程序是第一步關井，第二步測出井底壓力，第三步采取合適的方法壓井。具體關井程序見后續(xù)章節(jié)。3、三級井控三級井控是在發(fā)生井噴后，正確使用設備與技術重新恢復對井的控制。井噴可能是地面井噴或地下井噴。第二節(jié)異常壓力監(jiān)測正常地層壓力的定義為壓力梯度近似等于鹽水的靜液柱壓力梯度10.5kpa/m(0.465psi/ft)。異常高壓指那些比正常地層壓力高得多的地層壓力，壓力梯度范圍為大于10.5kpa/m(0.465psi/ft)。目前異常地層壓力的預報和監(jiān)測方法大致有以下幾種：一、鉆前預報：包括地震法、重力勘探、磁法勘探、電法勘