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1、井控技术培训,长庆培训中心 2018/9/10,杜春文,是指对油、气井的压力控制技术。,井控技术,第一章 绪论、各种压力的概念及其相互关系,第二章 地层压力检测,第三章 井涌的原因、预防与检测,第四章 井控设计,第五章 关井程序,第六章 井内气体的膨胀和运移,一、 井控及其相关的概念,二、 溢流、失控的原因,三、 井喷失控的危害,思考题,第一节 绪 论,5、井侵,1、井控,2、一级井控,3、二级井控,4、三级井控,一、井控及相关概念,6、溢流,7、井涌,8、井喷,9、井喷失控,井控,井控即压力控制。就是要采取一定的方法控制住地层孔隙压力，基本上保持井内压力平衡。,一级井控 (初级井控),一级井
2、控是采用合适的钻井液密度和技术措施使井底压力稍大于地层压力的钻井过程。,二级井控,二级井控：由于某些原因使井底压力小于地层压力时，发生了溢流，但可以利用井口控制设备，按照一定的操作程序来控制溢流，并建立新的井内压力平衡，恢复正常循环的工作过程。,三级井控,二级井控失败，井涌量增大，失去了控制，发生了井喷，这时依靠井控技术和井控设备恢复对井的控制，达到初级井控状态，叫做三级井控。,长庆油田井控指导思想、原则 及工作重点,指导思想：以人为本、安全第一、预防为主。原则：立足一次井控，杜绝二次井控 。工作重点：天然气井、超前注水开发区块的油井、地层压力梯度大于0.95MPa/100m和气油比大于100
3、m3/t井的作业。,当地层孔隙压力大于井底压力时，地层孔隙中的流体(油、气、水）将侵入井内，通常称为井侵。,井侵,当井侵发生后，井口返出的钻井液的量比泵入的钻井液量多，停泵后钻井液自动外溢，这种现象称之为溢流。,溢流,溢流进一步发展，钻井液涌出井口的现象叫井涌。,井涌,井喷,地层流体无控制地涌入井筒，喷出地面的现象称为井喷。,井喷发生后，无法用常规方法控制井口而出现敞喷的现象称为井喷失控。,井喷失控,溢流井喷的原因,二溢流、井喷的原因,1、起钻抽吸造成诱喷,2、起钻不灌钻井液或没有灌满,3、不能及时准确地发现溢流,4、发现溢流后处理措施不当,5、钻遇漏失层段发生井漏未能及时处理或处理 措施不当
4、,6、钻井液中混油过量或混油不均匀,7、井口不安装防喷器,8、井控设备的安装及试压不合格,9、井身结构设计不合理,10、空井时间过长又无人观察井口,11、地质设计未能提供准确的地层孔隙压力资料,12、相邻注水井不停或未减压,13、对浅气层的危害性缺乏足够的认识,14、思想麻痹，违章操作,井喷失控的危害,2、井喷失控极易引起火灾和地层坍塌,影响周围千家万户的生命安全,造成环境污染。,4、造成机毁人亡和油气井报废,带来巨大的经济损失。,5、涉及面广,在国际、国内造成不良的社会影响。,3、损害油气层，破坏地下油气资源。,1、打乱全面的正常工作秩序,影响全局生产。,2004年12月2日，滇黔桂石油勘探
5、局第二钻探公司32660钻井队承钻的中石化南方勘探开发公司的天然气开采井曲2井井喷，4600名周边群众紧急疏散。,打乱正常生产生活秩序,2003年12月23日22时左右，川东北气矿罗家16H井发生天然气井喷，大量硫化氢气体喷涌而出，沿着高桥镇、正坝镇、麻柳乡的峡谷地带迅速蔓延。27日上午11时，川东北气矿16H井喷成功实施压井封堵。事故造成243人死亡、10175人不同程度中毒，10万群众被紧急疏散。,造成人员伤亡,1998年3月22日17时，四川温泉4井钻井至1869 m左右时，发生溢流显示，关井后在准备压井泥浆及堵漏过程中，天然气通过煤矿采动裂隙于3月23日凌晨5时40分左右，自然窜入井场
6、附近的四川省开江翰田坝煤矿和乡镇小煤矿，导致在乡镇小煤矿内作业的矿工死亡11人，中毒13人，烧伤1人的特大事故。,1992年9月28日，华北石油井下作业公司队， 赵48井进行试油时，地层中大量含有硫化氢的气体喷 出井口，造成周围居民死亡人，中毒24人。,1990年10月11日，大港油田王15-33井井喷，大火烧了38天，井架倒塌油井报废报废。,2003年2月18日，大港油田滩海工程公司承钻的中472井在 起钻过程中发生井喷失控，40分钟后井架朝大门方向倒塌。井架、绞车及大量钻具工具报废。,酿成火灾,1983年 2月,伊朗一油井和伊拉克一油井发生井喷，对野生动物的打击是惨重的，据世界野生动物基金
7、报道，波斯湾的儒艮到1983年7月几乎全部死亡。1979年6月3日，墨西哥石油公司的伊斯托克1号平台，突然发生严重井喷，原油以每天4080t的流量向海面喷射。直到1980年3月24日井喷才完全停止历时296天。流失原油4536万t,这次井喷造成10毫米厚的原油顺潮北流，涌向墨西哥和美国海岸。黑油带长480公里，宽40公里，覆盖1.9万平方公里的海面，使这一带的海洋环境受到严重污染。,造成环境污染,1983年2月,伊朗海岸外的瑙鲁滋油田发生井喷，每天7000桶(111.7万升)原油 白白地流入海里；,四川长原大气田长1井井喷日喷气量超过1千万方,累计损失天然气达4.6亿方致使该井所在气田几乎失去
8、开采价值。,使油气资源受到严重破坏,造成油气井报废经济损失惨重,1990年10月11日，大港油田王15-33井井喷，井架倒塌井眼报废。,1996年，中原油田文13-120井井喷，损失158.8mm钻铤2根，因井喷造成技术套管变形，致使该井报废，直接经济损失163万元。 2003年，四川油田罗家16H井井喷直接经济损失6000多万元。,三、井喷 井喷失控及危害,1995年，四川油田渡1井井喷，时间损失6100小时，直接经济损失1000万元以上。 1996年，塔里木油田大宛齐105井井喷，时间损失50小时，直接经济损失43万元。 1996年，长庆油田W24-23井，井喷着火，时间损失168小时，直
9、接经济损失45.73万元。,造成巨大经济损失,性质严重，损失巨大的灾难性事故,井喷井喷失控及危害,据不完全统计近20年（1985-2004），国内陆地发生井喷失控事故56起，造成直接经济损失23561万元，直接时间损失41854小时，死亡266人，受伤4047人。,对井控工作的正确认识,两种错误认识：1、使用重钻井液钻井2、过分使用欠平衡钻井,做好井控工作的对策,（1）各级领导的高度重视； （2）提高全员的井控意识；推行“积极井控”理念 “积极井控”就是思想到位、装备到位、措施到位、执行到位、主动关井、积极控制，就是主动应用井控装置，提前采取井控措施，活用井控技术，消除井控风险，既能保证井控安
10、全，又能解放机械钻速，及时发现和保护油气层。在现场工作中落实“积极井控”理念，一是要破除担心误操作和粘卡钻具等错误观念，坚持“发现溢流立即关井、疑似溢流关井检查、预测溢流关井循环”的关井原则，及时主动关井。二是进入目的层和钻开浅气层后，在起钻前、下钻中途、下钻到底、短起下钻以及气测异常时，提前关封井器、通过节流管汇和泥浆回收管线循环。三是积极利用录井资料，尽早发现井筒流体性质变化和压力异常，减少井控遭遇战。,严格管理 一是建立井喷事故责任追究制 ；二是井筒作业各单位及所属工程项目部、前指都要配备井控专职管理人员，以加强各级井控安全工作的监管能力。认真执行钻开油气层前准备工作的检查验收制度、岗位
11、责任制度,（4）措施正确 主要指及时发现溢流和发现溢流显示后按正确的关井程序实行有效控制并及时组织压井作业，尽快地恢复正常的钻井工作 （5）装备配套,思考题,1、压力 7、 破裂压力 2、静液压力 8、 井底压力 3、压力梯度 9、 压力损失 4、地层压力 10、 压差 5、上覆岩层压力 11、 泵压 6、压力激动和抽吸压力 12、 液压思考题,第二节 井下各种压力 的概念及其相互关系,1、压力的概念,2、压力单位的换算,一、压力, 压力是指物体单位面积上所受 的垂直力。,压力的单位是Mpa、Kpa、 pa，帕符号是 pa. 1pa 是1m2面积上受到1N的力时形成的压力。,1、压力的概念,1
12、pa=1N / m2 1kPa=1103pa 1MPa=1106pa 与工程大气压的换算关系 1MPa=10.194kgf / cm2 1kgf / cm2=98.067kPa,2、压力单位的换算,与英制单位的关系 1psi=6.895KPa 1MPa=10bar,？,静液压力是在单位面积上由静止液体重力产生的压力。,二、静液压力,液体压强公式的推导,表示形式为： p=gHp静液压力 kPa g重力加速度 m/s2 液体密度 g/cm3 H液柱高度 m,英制表示法： g=0.052ft/s2,静液压力公式为 P=0.052 H p-静液压力psi; -液体密度Ppg; H-流体高度ft.,Pp
13、g与g/cm3的换算关系: 1g/cm3=8.33 Ppg ft与m的换算关系: 1m=3.048ft,放在水平桌面的某容器内装有500mL的水，容器质量忽略不计，水面高h1为8cm，容器高h2为10cm，容器底面积为50cm2。求：水对容器底的压力和压强、容器对水平桌面的压强（g取10N/kg）,解：由p=水gh可知，水对容器底产生的压强为p水= 水gh1=1.0103kg/m310N/kg 0.08m=8102Pa水对容器底的压力为F水=p水S=8102Pa50 10-4m2=4N. 则容器对桌面的压强为： p容=F/S=G水/S=103Pa,如图，容器中盛有一定量的水容器底部A、B、C三
14、点压强PA、PB、PC的大小关系是,为什么大坝设计成上窄下宽,?,有两根完全相同的玻璃试管A和B，A管内装水，B管内装酒精，两管内液体的上表面在同一水平线上，如图所示，若A管底部所受水的压强为p1，B管底部所受酒精的压强为p2，则( c ) Ap1=p2 Bp1p2 Cp1p2 D无法判断,例：如图2-1所示，井内钻井液密度 为1.2g/cm3，3000m处静液柱压力为多少？,2-2几种情况下的井底静液压力,结论：,钻井液静液柱压力的影响因素,钻井液密度的变化液柱高度的变化,钻井液密度的变化,钻速越快，岩屑越多，钻井液密度增加越快，钻井液液柱压力增加越快 向钻井液中加入重晶石粉或固体处理剂 发
15、生油气水侵 钻井液中加水或雨水进入钻井液池或罐 钻井液中加入絮凝剂，固相颗粒在钻井液罐中发生沉淀，并被相关设备排出,液柱高度的变化,井 深 对井深需要特别注意。若钻的是一口方向井，井深必须是垂直井深，而不是测量井深井内钻柱的起出井 漏1 地层本身存在裂缝2 地层被压裂,三、压力梯度,1. 压力梯度,2. 压力的四种表示法,是每增加单位垂直深度压力的变化量(单位深度或单位高度流体形成的压力)。,计算公式为:G=p / H=g 式中 G压力梯度，kPa /m；p压力， kPa 或MPa；H深度，m 或 km。,1. 压力梯度,用压力梯度的定义，静液压力公式也可以写成:p=G Xh 例：已知钻井液密度为1. 24g /cm3 ,深度为3353m，求压力梯度和井底静液压力解:G=gxh=9.81x1.24=12.164kpa/mPGxh=12.164x3353=40.787MPa,例如:2000米的压力是23.544MPa也可以说压力梯度是11.77kPa /m, 也可以说当量密度是1.20 g / cm 3,也可以说压力系数是1.20。,2. 压力的四种表示法,四、地层压力,地层压力：是地下岩石孔隙内流体的压力， 也称孔隙压力。,
