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1、油气井压力控制：在石油钻井过程中对井眼内的地层压力进 行控制。井控的技术内容：（1）地层压力的预测和监测（2）钻井液密度的控制（3）合理井身结构的设计（4）防喷器装置的配套（5）溢流后的正确处理井控的基本要求：（1）有效地控制地层压力，防止井喷；（2）防止井漏、井塌或缩径等复杂情况；（3）有效地保护油气层 三、钻井工程设计方法油气井压力控制一、井眼内的各种压力1. 地层孔隙压力2. 地层破裂压力3. 钻井液静液柱压力4. 环空循环压降三、钻井工程设计方法油气井压力控制5. 波动压力 抽吸压力：激动压力：6. 岩屑重力引起的附加压力 7. 井底有效压力 正常钻进时： 起钻时：下钻时：最大井底压力
2、：最小井底压力：三、钻井工程设计方法油气井压力控制二、井眼地层系统压力基本关系1. 基本关系式2. 约束条件3max/048. 0024. 0cmgsssPPPPPPPPPPffgfdfsgfhfsgrahb=-D-+D+D+=rr井控对钻井工程设计的要求：溢流和井喷可能发生在钻井工程中的各个过程。因此在钻井工程设计中必须全面考虑抑制溢流和井喷的发生，而一旦发生溢流和井喷，又要有能控彻井内流体的手段，以恢复钻井工程的正常进行。因此在钻井工程设计中应注意以下问题。钻井工程设计方法油气井压力控制井控设计（一）井身结构和套管柱强度设计井身结构和套管柱强度设计必须满足井控技术要求，具体为：应避免同一裸
3、眼井段有两个以上不同压力梯度的产层；套管鞋处裸露地层应不会被钻进下部地层时的钻井液被压裂，也不会因溢流关井或进行压井作业而被压裂。超高压油气井宜采用先期完井法，这样可减小复杂情况的出现并有利于井控作业。在含硫化氢地区的套管设计中，套管材质选择不仅要考虑强度还要考虑抗硫化氢腐蚀的能力，如国产D40和API中的H-40；K-55；J-55，C-75；L-80；C-90等套管钢级能适用于含硫化氢油气井。国产D55；D75等钢级不宜在含硫化氢油气井中使用；API中的N-80；C-95；P-110；Q-125等钢级只能在井温高于93的含硫化氢油气井中使用。井控设计三、钻井工程设计方法油气井压力控制（二）
4、钻井液密度由地层压力，在已开发区还应参照地层动态压力数据，并根据钻井液 流变性能，并内波动压力值和选取适当的安全附加值分段设计钻井液密度。（三）油气水显示提示根据邻井油气水显示层位、井深、地层流体类型、地层压力、钻井液性 能、钻进参数变化、溢流或并漏数据、测试资料等提示设计井各层段油气水 显示情况。 （四）重钻井液及加重剂储备高压井储备的重钻井液密度比在用钻井液高0.2g/cm3以上，重钻井液 储备量不少于井简容积，加重剂储备量应能满足提高在用钻井液密度 0.3g/cm3以上的需要。井控设计三、钻井工程设计方法油气井压力控制（五）井控设计应用的标准行业标准钻井井控技术规程是石油天然气钻井井控技
5、术的主体标准，其支撑标准主要有SY/T59642005钻井井控装置组合配套、安装调试与维护、SY/T50872005含硫化氢油气井安全钻井推荐作法等。行业标准SY/T64262005钻井井控技术规程经近两年的修订，终于在2005年3月19日由国家发改委正式批准发布，本标准推迟发布的原因主要是罗家16H井灾难性的含硫天然气井喷事故后，涉及油气井钻井井控标准中与井控安全相关的一些参数和技术措施，经标准起草人和石油天然气行业的专家反复论证、酌商、达成较统一的认识后才得以敲定。这些参数和技术措施既关系到井控安全，也关系到生产成本和责任的落实，因而非常敏感、难以定夺，比如油气井井口距周边公共设施和人口密
6、集性、高危险性场所的距离、含硫天然气的界定、含硫油气井应急撤离措施、油气层钻井作业时钻柱中是否安装止回阀等等。井控设计三、钻井工程设计方法油气井压力控制3.钻井井控设计3.1油气井井口距高压线及其它永久性设施不小于75m；距民宅不小于100m；距铁路、高速公路不小于200m；距学校、医院和大型油库等人口密集性、高危性场所不小于500m。含硫油气井应急撤离措施参见SY/T 5087有关规定。3.2对井场周围一定范围内的居民住宅、学校、厂矿（包括开采地下资源的矿业单位）、国防设施、高压电线和水资源情况以及风向变化等进行勘察和调查，并在地质设计中标注说明。特别需标注清楚诸如煤矿等采掘矿井坑道的分布、
7、走向、长度和离地表深度。 “12.23”事故发生前，井控相关标准制定时的主要出发点是规范油气井钻井作业中的井控工作，保护作业人员的人身安全和避免油气资源及钻井设备受损失，但对井场周边的公共设施及居民等的安全关注较少，以为危险很少有机会或不太可能降临在井场周边群众的头上。井控设计三、钻井工程设计方法油气井压力控制这两条的内容完善了1999年版本的不足，上述条款中油气井井口距公共设施和人口密集性、高危场所的距离经“钻井安全标准紧急清理工作会议”提出，由“行业标准清理审查会”的代表审定（2004年3月）。具体距离是综合考虑SY/T5272常规钻井安全技术规程、SY/T5466钻前工程技术条件、SY/
8、T5958井场布置原则和技术要求等标准修定而成。油气井井口距铁路、高速公路不少于200m;距学校、医院和大型油库等人口密集性、高危场所不小于500m；距高压线及其它永久性设施不小于75m。在钻井作业期间，应撤离距油气井井口100m范围内的居民；对含硫油气井（20mg/m3）、高压油气井和区域探井，在钻开油气层前2天到完井期间，应撤离距油气井井口500m范围内的居民。此条规定是一般性、通用性的技术条件，对特殊情况应进行专项安全风险评估，并采取或增加相应的安全保障措施，然后调整技术条件。井控设计三、钻井工程设计方法油气井压力控制本条主要强调三点：1、地质设计中应提供本构造邻近井（若是探井就提供邻近
9、构造邻近井）的地层孔隙压力和地层破裂压力资料，油、气、水显示和复杂情况提示。2、裂缝性碳酸盐岩地层既是同构造、同一层位，由于裂缝发育程度的不同，地层破裂压力并不象均质地层（如砂岩、泥页岩地层）那样随井深而增加，因而无规律可言，所以不要求作破裂压力曲线。3、重视浅气层资料。若是探井，尤其要重视浅气层的井控工作，否则，就会造成失控的恶果。如某油气田某参1井，表层套管（339.7mm）下深304.9m，井口装有液压防喷器，但未配远控台。3.3 根据物探资料及本构造邻近井和邻构造的钻探情况，提供本井全井段地层孔隙压力和地层破裂压力剖面（裂缝性碳酸盐岩地层可不作地层破裂压力曲线，但应提供邻近已钻井地层承
10、压检验资料）、浅气层资料、油气水显示和复杂情况。井控设计三、钻井工程设计方法油气井压力控制1994年6月钻至井深595.34m，钻时明显加快、气测异常、总烃含量上升，循环观察5周，气测值恢复正常。后根据地质设计要求起钻准备取心，刚起出一立柱坐于转盘准备卸扣时发生井涌，至转盘面上0.51米，1分钟后喷至二层台上。因未装远程台，只能用手动锁紧杆关井，而手动锁紧杆和活塞杆连接十字头锁销被扭断，致使关井失败，造成井喷失控。约4个半小时后钻杆在转盘处被刺断，防喷器底法兰与四通也被带砂气流刺穿，后因未经许可擅入井场的运输车排气管排出的火花引发爆炸起火。钻遇埋藏较浅的异常压力地层发生溢流，若控制不当，溢流转
11、化为井喷时间短；由于表层套管下深也浅，钻井液密度较低，发生溢流后关井往往关井套压值较高；在等候处理期间，有可能因套压持续上升（天然气滑脱上升速度快）而导致地层漏失，甚至发生地下井喷。若因套压上升而被迫放喷，又可能造成井壁跨塌而卡钻。井控设计三、钻井工程设计方法油气井压力控制3.4根据地质提供的资料，钻井液密度设计以各裸眼井段中的最高地层孔隙压力当量钻井液密度值为基准，另加一个安全附加值：a）油井、水井为0.05g/cm3 0.10g/cm3或控制井底压差1.5MPa 3.5MPa；b）气井为0.07g/cm3 0.15g/cm3或控制井底压差3.0MPa 5.0MPa。具体选择安全附加值时，应
12、根据实际情况考虑下列影响因素：地层孔隙压力预测精度；油层、气层、水层的埋藏深度；地层油气中硫化氢的含量；地应力和地层破裂压力；井控装置配套情况。井控设计三、钻井工程设计方法油气井压力控制具体选择钻井液安全附加密度值和安全附加压力值时，所考虑的影响因素中，“地层油气中硫化氢的含量”在SY/T5087中作了明确规定：“钻开高含硫地层的设计钻井液密度，其安全附加密度在规定的范围内或附加井底压力在规定的范围内应取上限值。”其目的就是不让硫化氢溢流进入井筒，尽量减少硫化氢对套管、钻杆、钻井液以及返出地面后对作业人员造成伤害。井控设计三、钻井工程设计方法油气井压力控制3.5根据地层孔隙压力梯度、地层破裂压
13、力梯度、岩性剖面及保护油气层的需要，设计合理的井身结构和套管程序，并满足如下要求：a）探井、超深井、复杂井的井身结构应充分估计不可预测因素，留有一层备用套管；b）在地下矿产采掘区钻井，井筒与采掘坑道、矿井通道之间的距离不少于100m，套管下深应封住开采层并超过开采段100m；c）套管下深要考虑下部钻井最高钻井液密度和溢流关井时的井口安全关井余量；d）含硫化氢、二氧化碳等有害气体和高压气井的油层套管、有害气体含量较高的复杂井技术套管，其材质和螺纹应符合相应的技术要求。井控设计三、钻井工程设计方法油气井压力控制含CO2的油气井中，H2S分压超过含硫油气井的划分标准时应按含H2S的油气井对待。设计合
14、理的井身结构和套管程序考虑的因素很多。如考虑工程、地质、试采对套管层次和下入深度的需要；考虑工艺技术的可行性（如固井技术）；考虑能否加快钻井速度，提高工程质量，降低钻井成本，来获取合理的经济效益等等，这里所列的要求仅仅是从井控的需要提出的，即：1、考虑探井、超深井和复杂井需封隔钻进过程中出现的跨塌层、盐水层、石膏层、煤层、漏层和地层压力梯度相差悬殊的地层等因素，需在设计时留有再下一层套管的余地。2、井筒与地下采矿坑道和矿井之间的距离不少于100m，且套管下深应封隔开采层段并超过其100m，避免在钻进中或因溢流关井或压井时发生地下井喷，致使高压含硫油气进入地下采掘矿井和坑道。3、套管下深需考虑最
15、大允许关井套压。井控设计三、钻井工程设计方法油气井压力控制3.6每层套管固井开钻后，按SY 5430要求测定套管鞋下第一个3m 5m厚的易漏层的破裂压力。若套管鞋以下3 5m为均质地层（泥页岩、砂岩地层等）应作破裂压力试验；若为脆性岩层（如灰岩地层），因作破裂压力试验时其开裂前变形量很小，很难在地层漏失时停止破裂压力试验，因而往往将地层压裂、使其承压能力下降。所以脆性岩层只作极限压力试验，极限压力根据下部地层钻井将采用的最大钻井液密度及溢流发生后关井和压井时，对该地层承压能力的要求决定。井控设计三、钻井工程设计方法油气井压力控制3.7井控装置配套：a）防喷器压力等级应与裸眼井段中最高地层压力相
16、匹配，并根据不同的井下情况选用各次开钻防喷器的尺寸系列和组合形式.b）节流管汇的压力等级和组合形式应与全井防喷器最高压力等级相匹配.1、标准中提出的液压防喷器、节流管汇和压井管汇中的各种压力等级下的组合形式为基本组合形式，各油田可根据油田的具体情况，增加组合形式并在各油田井控实施细则中明确。2、钻井必须装防喷器。若因地质情况允许不装防喷器，应由生产经营单位（中石油为油气田分公司）所委托的设计部门和钻井作业方共同提出论证报告，并经生产经营单位井控第一负责人签字批准。3、含硫油气田所用井控装置的材料（金属和非金属）应具备抗硫性能。金属材料应符合NACE MR0175（或SY/T0599天然气地面设施抗硫化物应力开裂金属材料的要求）材料要求。非金属材料应能承受指定的压力、温度和硫化氢环境，同时考虑化学元素或其它钻井液条件的影响。三、钻井工程设计方法油气井压力控制4、含硫油气井、区域探井
