钻井工程 第六章 油气井压力控制

《钻井工程 第六章 油气井压力控制》由会员分享，可在线阅读，更多相关《钻井工程 第六章 油气井压力控制（66页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第六章第六章 油气井压力控制油气井压力控制 Chapter 6 Well Control 燕山大学教学课件燕山大学教学课件 钻井工程钻井工程 主讲人：李子丰主讲人：李子丰 第六章第六章 油气井压力控制油气井压力控制 1. 井眼井眼与地层压力系统与地层压力系统 2. 地层地层流体的侵入与检测流体的侵入与检测 3. 压井压井恢复恢复压力压力平衡平衡 的的方法方法 研究的主要问题：研究的主要问题： 井眼内的压力平衡问题。井眼内的压力平衡问题。 主要掌握的内容：主要掌握的内容： 2 第六章第六章 油气井压力控制油气井压力控制 3 第六章第六章 油气井压力控制油气井压力控制 4 第六章第六章 油气井压力

2、控制油气井压力控制 概概 述述 油气井压力控制 在钻井过程中对井筒压力进行控制。在钻井过程中对井筒压力进行控制。 井控的技术内容： 1、地层压力的预测和监测；、地层压力的预测和监测； 2、钻井液密度的控制；、钻井液密度的控制； 3、合理井身结构的设计；、合理井身结构的设计； 4、防喷器装置的配套；、防喷器装置的配套； 5、溢流后的正确处理。、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；、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；、防止井漏、井塌或缩径等复杂情况； 3、有效地保护油气层。、有效地保护油气层。 5 第六章第六章 油气井压力控制油

3、气井压力控制 发生井喷失控的原因发生井喷失控的原因 起钻抽汲，起钻过程中不及时灌泥浆；起钻抽汲，起钻过程中不及时灌泥浆； 起完钻后空井时间过长；起完钻后空井时间过长； 未及时发现溢流，或发现溢流后处理措施未及时发现溢流，或发现溢流后处理措施 不当；不当； 井口未安装防喷器，或承压能力太低；井口未安装防喷器，或承压能力太低； 防喷器及管汇安装不符合要求；防喷器及管汇安装不符合要求； 井身结构设计不合理；井身结构设计不合理； 对浅气层缺乏足够的认识；对浅气层缺乏足够的认识； 地层压力预测不准，泥浆密度偏低；地层压力预测不准，泥浆密度偏低； 在发生井漏后，没有预防可能发生的井喷；在发生井漏后，没有预

4、防可能发生的井喷； 思想麻癖，违章操作。思想麻癖，违章操作。 6 井眼与地层压力系统井眼与地层压力系统 1 地层流体的侵入与检测地层流体的侵入与检测 2 溢流的控制溢流的控制-压井压井 3 第六章第六章 油气井压力控制油气井压力控制 7 第六章第六章 油气井压力控制油气井压力控制 第一节第一节 井眼与地层压力系统井眼与地层压力系统 Section 1 well and formation pressure (1)地层孔隙压力地层孔隙压力 P-地层孔隙压力的当量泥浆密度地层孔隙压力的当量泥浆密度。 D-地层垂深，地层垂深，m。 (2)地层破裂压力地层破裂压力 f-地层破裂压力的当量泥浆密度地层破

5、裂压力的当量泥浆密度。 DgpffgDppp一、井眼与地层压力体系 1、井眼内的各种压力、井眼内的各种压力 8 第六章第六章 油气井压力控制油气井压力控制 第一节第一节 井眼与地层压力井眼与地层压力系统系统 (3)钻井液液柱压力钻井液液柱压力 (4)井内波动压力井内波动压力 抽汲压力：抽汲压力： 激动压力：激动压力： Sb抽汲压力的当量泥浆密度抽汲压力的当量泥浆密度(抽汲压力系数抽汲压力系数)。 一般一般 Sb=3680.kg/m3。 Sg激动压力的当量泥浆密度激动压力的当量泥浆密度(激动压力系数激动压力系数)。 一般一般 Sg=24100 kg/m3。 DgSPbsbDgSPgsgDgpdh

6、一、井眼与地层压力体系 1、井眼内的各种压力、井眼内的各种压力 9 第六章第六章 油气井压力控制油气井压力控制 第一节第一节 井眼与地层压力井眼与地层压力系统系统 (5)环空循环压降环空循环压降 -环空压降的当量泥浆密度环空压降的当量泥浆密度。 gDpaa(6)含岩屑钻井液的压力增加值含岩屑钻井液的压力增加值 (7)井底井底有效压力有效压力 正常钻进时：正常钻进时： 起钻时：起钻时： 下钻时：下钻时： 最大井底压力：最大井底压力： 最小井底压力：最小井底压力： Dgprrrahheppppsbrhheppppsgrhheppppsgrahhemaxpppppsbrhheminppppa一、井眼

7、与地层压力体系 1、井眼内的各种压力、井眼内的各种压力 10 第六章第六章 油气井压力控制油气井压力控制 第一节第一节 井眼与地层压力井眼与地层压力系统系统 安全钻井的压力平衡条件：安全钻井的压力平衡条件： fheppppfhepphepppheppfheppfhepppp一、井眼与地层压力体系 2、井眼与地层压力关系、井眼与地层压力关系 ，地层流体侵入井眼；地层流体侵入井眼； ，平衡压力钻井；平衡压力钻井； ，压裂地层，发生井漏；压裂地层，发生井漏； ，过平衡压力钻井。过平衡压力钻井。 或或 11 平衡平衡压力钻井是指作用于井筒的液柱压力等于地层孔隙压力压力钻井是指作用于井筒的液柱压力等于地

8、层孔隙压力情况下进行的钻进情况下进行的钻进。 在在有效地控制地层压力和维持井壁稳定的前提下有效地控制地层压力和维持井壁稳定的前提下，尽可能降尽可能降低钻井液密度低钻井液密度，使钻井液液柱压力刚好平衡或略大于地层压力使钻井液液柱压力刚好平衡或略大于地层压力，达达到解放钻速和保护油气层的目的到解放钻速和保护油气层的目的。这种钻井方法称为平衡压力钻井这种钻井方法称为平衡压力钻井。 第六章第六章 油气井压力控制油气井压力控制 第一节第一节 井眼与地层压力井眼与地层压力系统系统 p- -考虑平衡安全的附加压力考虑平衡安全的附加压力. . 油井：油井： p = =1 1. .5 5 3 3. .5 5MP

9、aMPa， = =5050 100100 kg/mkg/m3 3； 气井：气井： p = =3 3. .0 05 5. .0 0MPaMPa， = =7070 150150 kg/mkg/m3 3。 ppppmpm二、平衡压力钻井(balanced pressure drilling) 1、平衡压力钻井的概念、平衡压力钻井的概念 2、地层、地层-井眼系统的压力平衡关系井眼系统的压力平衡关系 或或 12 第六章第六章 油气井压力控制油气井压力控制 第一节第一节 井眼与地层压力井眼与地层压力系统系统 精确掌握地层压力；精确掌握地层压力； 设计合理的钻井液密度和井身结构设计合理的钻井液密度和井身结构

10、。 二、平衡压力钻井(balanced pressure drilling) 3、平衡压力钻井的优点平衡压力钻井的优点 4、平衡压力钻井的技术关键、平衡压力钻井的技术关键 提高钻速；提高钻速； 保护油气层；保护油气层； 能实现安全钻进能实现安全钻进。 13 第六章第六章 油气井压力控制油气井压力控制 第一节第一节 井眼与地层压力井眼与地层压力系统系统 (1)概念概念 欠欠平衡压力钻井平衡压力钻井指指作用于井壁的液柱压力略低于地层孔隙压力情作用于井壁的液柱压力略低于地层孔隙压力情况下的钻井况下的钻井。 在在井筒有效压力低于地层压力的条件下进行钻井作业井筒有效压力低于地层压力的条件下进行钻井作业。

11、在井下在井下，允许地层流体进入井内；在井口允许地层流体进入井内；在井口，利用专门的井控装置对循环出井利用专门的井控装置对循环出井的流体进行控制和处理的流体进行控制和处理。这样可及时发现和有效保护油气层这样可及时发现和有效保护油气层，同时同时可显著提高钻进速度可显著提高钻进速度。 (2)欠欠平衡钻井适用的储平衡钻井适用的储层层 高高渗透固结砂岩和碳酸岩油气藏渗透固结砂岩和碳酸岩油气藏; 裂缝性油气藏裂缝性油气藏; 三、欠平衡压力钻井（under balanced drilling ） 1、欠平衡压力钻井概述、欠平衡压力钻井概述 致密性致密性（低孔低渗低孔低渗）油气藏油气藏; 压力衰竭的低压油气藏

12、压力衰竭的低压油气藏。 14 第六章第六章 油气井压力控制油气井压力控制 第一节第一节 井眼与地层压力井眼与地层压力系统系统 用用常规钻井液密度常规钻井液密度，边喷边钻边喷边钻。 人工诱导产生欠人工诱导产生欠平衡条件平衡条件 三、欠平衡压力钻井（under balanced drilling ） 1、欠平衡压力钻井概述、欠平衡压力钻井概述 直接采用低密度钻井液直接采用低密度钻井液，如气如气化的水基或油基钻井液化的水基或油基钻井液，气雾气雾或泡沫钻井液等或泡沫钻井液等。 向钻井液基液中注入非凝气向钻井液基液中注入非凝气，以降低钻井液基液密度以降低钻井液基液密度。 (3)欠欠平衡产生的条件平衡产生

13、的条件 15 第六章第六章 油气井压力控制油气井压力控制 第一节第一节 井眼与地层压力井眼与地层压力系统系统 (4)欠欠平衡压力钻井的平衡压力钻井的井口控制设备井口控制设备 旋转控制头 旋转防喷器 三、欠平衡压力钻井（under balanced drilling ） 1、欠平衡压力钻井概述、欠平衡压力钻井概述 16 第六章第六章 油气井压力控制油气井压力控制 第一节第一节 井眼与地层压力井眼与地层压力系统系统 1）主要设备主要设备-旋转防喷器的质量及可靠性；旋转防喷器的质量及可靠性； 2）地层孔隙压力和坍塌压力的准确预测；地层孔隙压力和坍塌压力的准确预测； 3）井筒有效压力的计算及检测；井筒

14、有效压力的计算及检测； 4）钻井液类型选择和密度等性能的控制；钻井液类型选择和密度等性能的控制； 5）井口压力的控制及循环出井的流体的井口压力的控制及循环出井的流体的处理；处理； 6）起下钻过程的欠平衡；起下钻过程的欠平衡； 7）井壁稳定性保证；井壁稳定性保证； 8）固井和完井固井和完井。 (5)技术技术难点难点 三、欠平衡压力钻井（under balanced drilling ） 1、欠平衡压力钻井概述、欠平衡压力钻井概述 17 第六章第六章 油气井压力控制油气井压力控制 第一节第一节 井眼与地层压力井眼与地层压力系统系统 采用空气作为循环介质；采用空气作为循环介质； 基本工序基本工序：

15、用用大功率压风机将压缩空气经钻柱打入井内大功率压风机将压缩空气经钻柱打入井内，从钻头喷嘴喷出从钻头喷嘴喷出。高高 速气流冲洗井底并携带岩屑返到井口速气流冲洗井底并携带岩屑返到井口。井口配置旋转井口配置旋转控制头控制头(旋转防喷器旋转防喷器)， 用以封闭环形空间用以封闭环形空间，携带岩屑的气流从旋转控制头下面的排放管线排出携带岩屑的气流从旋转控制头下面的排放管线排出。 2、欠平衡压力钻井方式、欠平衡压力钻井方式 (1)空气钻井空气钻井 三、欠平衡压力钻井（under balanced drilling ） 优点：优点： 显著提高机械钻速；保护油气层；解决显著提高机械钻速；保护油气层；解决 井漏问题。井漏问题。 缺点：缺点： 井内产生碳氢化合物时，易着火、爆炸；井内产生碳氢化合物时，易着火、爆炸； 井内进水后携带岩屑困难；井内进水后携带岩屑困难； 钻头和钻具得不到有效冷却和润滑。钻头和钻具得不到有效冷却和润滑。 18 第六章第六章 油气井压力控制油气井压力控制 第一节第一节 井眼与地层压力井眼与地层