钻井井控教材

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1、钻井井控培训教材钻井井控培训教材2021/3/111 自二十世纪初开始，由于钻井技术的不断成熟，自二十世纪初开始，由于钻井技术的不断成熟，世界石油、天然气勘探开发活动日益活跃，勘探领域世界石油、天然气勘探开发活动日益活跃，勘探领域从陆上到海上，从浅部地层到深部地层，从老区到新从陆上到海上，从浅部地层到深部地层，从老区到新区迅速延伸。在这个钻井数量不断增加，勘探领域逐区迅速延伸。在这个钻井数量不断增加，勘探领域逐渐扩大的过程中，井喷失控日益成为威胁钻井安全的渐扩大的过程中，井喷失控日益成为威胁钻井安全的关键因素。关键因素。 2021/3/112 世界上第一例公开报道的井喷失控发生在世界上第一例公

2、开报道的井喷失控发生在1901年年1月月10日，日，美国德克萨斯州东南部的博蒙特，一口油井在起钻过程中发美国德克萨斯州东南部的博蒙特，一口油井在起钻过程中发生井喷，巨大的压力把井内还未起出的生井喷，巨大的压力把井内还未起出的700英尺钻具冲出井口，英尺钻具冲出井口，油气柱喷高达油气柱喷高达100英尺，最终喷出原油英尺，最终喷出原油50万桶并引发着火。我万桶并引发着火。我国解放后发生的比较严重的天然气井的井喷失控是在国解放后发生的比较严重的天然气井的井喷失控是在1957年年2月月2日，重庆巴日，重庆巴9井，起钻未灌钻井液引发强烈井喷，井内井，起钻未灌钻井液引发强烈井喷，井内216m钻具全部冲出，

3、与井架撞击着火，火焰高达钻具全部冲出，与井架撞击着火，火焰高达120余米，余米，先后经过先后经过3次空中爆炸才将大火扑灭。次空中爆炸才将大火扑灭。2021/3/113实践证明，单纯靠经验来处理井控问题已无法避免和减少因实践证明，单纯靠经验来处理井控问题已无法避免和减少因井喷和井喷失控造成的巨大损失。因此，油气井的压力控制井喷和井喷失控造成的巨大损失。因此，油气井的压力控制引起人们的极大关注，随着现代钻井工艺技术的不断发展，引起人们的极大关注，随着现代钻井工艺技术的不断发展，逐渐形成了较系统的井控理论和压力控制技术。逐渐形成了较系统的井控理论和压力控制技术。2021/3/114返回井控，就是采用

4、一定的方法井控，就是采用一定的方法井控，就是采用一定的方法井控，就是采用一定的方法平衡地层孔隙压力，即油气井的平衡地层孔隙压力，即油气井的平衡地层孔隙压力，即油气井的平衡地层孔隙压力，即油气井的压力控制。压力控制。压力控制。压力控制。在钻井过程中，通过在钻井过程中，通过维持足够的井筒内的压力以平衡维持足够的井筒内的压力以平衡或控制地层压力，防止地层流体或控制地层压力，防止地层流体进入井内，保证钻井作业安全顺进入井内，保证钻井作业安全顺利地实施。利地实施。井控技术井控技术2021/3/115一次井控一次井控 l 是井内采用适当的钻是井内采用适当的钻井液密度来控制地层孔隙井液密度来控制地层孔隙压力

5、，使得没有地层流体压力，使得没有地层流体进入井内，溢流量为零。进入井内，溢流量为零。返回2021/3/116二次井控二次井控 l 井内使用的钻井液密度井内使用的钻井液密度不能平衡地层压力，地层不能平衡地层压力，地层流体流入井内，地面出现流体流入井内，地面出现溢流，这时要依靠地面设溢流，这时要依靠地面设备和适当的井控技术来处备和适当的井控技术来处理和排除地层流体的侵入，理和排除地层流体的侵入，使井重新恢复压力平衡。使井重新恢复压力平衡。返回2021/3/117 三次井控三次井控 l 是指二次井控失败，溢流是指二次井控失败，溢流量持续增大，发生了地面或量持续增大，发生了地面或地下井喷，且失去了控制

6、。地下井喷，且失去了控制。这时要使用适当的技术和设这时要使用适当的技术和设备重新恢复对井的控制，达备重新恢复对井的控制，达到一次井控状态。到一次井控状态。2021/3/118井侵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，通常称之为井侵。2021/3/119 井口返出的钻井液量井口返出的钻井液量大于泵入量，或停泵后井大于泵入量，或停泵后井口钻井液自动外溢，这种口钻井液自动外溢，这种现象称之为溢流。现象称之为溢流。溢流溢流返回图图2-5 井内循环压力损失井内循环压力损失2021/3/1110溢流进一步发展，钻井液涌出井口的现象称之为井涌。溢流进一步发展，钻井液涌出井口

7、的现象称之为井涌。井涌井涌返回2021/3/11111）决定溢流严重程度的主要因素（1）地层允许流体流动的条件地层的渗透率、孔隙度以及裂缝的大小和连通情况是决定地层流体流动条件好坏的主要因素。地层的渗透率说明地层流体的流动能力；地层的孔隙度及裂缝大小表明地层容纳流体的空间的量。高渗透率和孔隙度或裂缝大，连通好的地层发生严重溢流的可能性比较大。3、与溢流有关的概念2021/3/1112（2）钻井液液柱压力与地层压力的差值若钻井液液柱压力比地层压力小得很多，就存在较大的负压差。这种负压差，再遇到高渗透率、高孔隙度或裂缝大、连通好的地层，就可能发生严重溢流。2021/3/1113 2）溢流的分类）溢

8、流的分类 （1）根据流入井筒的地层流体种类分，常见的）根据流入井筒的地层流体种类分，常见的溢流流体有：天然气、石油、盐水、硫化氢、二氧溢流流体有：天然气、石油、盐水、硫化氢、二氧化碳。若气体进入井内，就称为气体溢流，若是化碳。若气体进入井内，就称为气体溢流，若是2m3气体进入井内，则称气体进入井内，则称2m3气体溢流。气体溢流。 （2）根据井控技术要求，排除溢流所需的钻井）根据井控技术要求，排除溢流所需的钻井液密度增量来分，如排除溢流所需的钻井液密度增液密度增量来分，如排除溢流所需的钻井液密度增量为量为0.1g/cm3，则称为，则称为0.1g/cm3的溢流。的溢流。2021/3/1114 据不

9、完全统计，据不完全统计，19491988年间，我国累计发生井年间，我国累计发生井喷失控喷失控230口，其中井喷失控后又着火的井口，其中井喷失控后又着火的井78口，占井口，占井喷失控井的喷失控井的34%，因井喷失控着火和井喷后地层塌陷，因井喷失控着火和井喷后地层塌陷损坏钻机损坏钻机59台。其中台。其中19781988年的年的11年间发生井喷年间发生井喷失控井失控井133口，因井喷失控导致死亡口，因井喷失控导致死亡5人，伤人，伤41人。人。1994年年2004年发生年发生16次严重井喷失控事故，尤其是次严重井喷失控事故，尤其是罗家罗家16H井，因喷出大量井，因喷出大量H2S气体造成附近居民大量伤气

10、体造成附近居民大量伤亡和转移，在社会上造成了严重影响。亡和转移，在社会上造成了严重影响。2021/3/1115 综观各油气田发生井喷失控的实例，分析井综观各油气田发生井喷失控的实例，分析井喷失控的直接原因，大致可归纳为以下几个方面。喷失控的直接原因，大致可归纳为以下几个方面。 1、地质设计与工程设计缺陷。、地质设计与工程设计缺陷。 1）地质设计缺陷）地质设计缺陷 （1）地质设计未提供三个压力剖面，特别是）地质设计未提供三个压力剖面，特别是准确的地层压力资料。准确的地层压力资料。 （2）地质设计未提供施工井周边注水井的压力、）地质设计未提供施工井周边注水井的压力、注水量等资料。注水量等资料。 （

11、3）地质设计未提示施工井所在区块（地区）地质设计未提示施工井所在区块（地区）浅气层和过去所钻井发生井喷事故的资料。浅气层和过去所钻井发生井喷事故的资料。 （4）地质设计未提供施工井周边的情况，居民、）地质设计未提供施工井周边的情况，居民、道路、河流等资料。道路、河流等资料。2021/3/1116 2）工程设计缺陷）工程设计缺陷 （1）井身结构设计不合理。表层套管下的深度）井身结构设计不合理。表层套管下的深度不够，当钻遇异常压力地层关井时，在表层套管鞋处不够，当钻遇异常压力地层关井时，在表层套管鞋处蹩漏，钻井液窜至地表，无法实施有效关井；有的井蹩漏，钻井液窜至地表，无法实施有效关井；有的井设计不

12、下技套，长裸眼钻进，同一裸眼段同时存在漏、设计不下技套，长裸眼钻进，同一裸眼段同时存在漏、喷层，更增加了井控工作的难度。喷层，更增加了井控工作的难度。 （2）钻井液密度设计不合适。）钻井液密度设计不合适。2021/3/1117（3）防喷装置设计不合适。防喷装置的压力）防喷装置设计不合适。防喷装置的压力等级要与地层压力相匹配；在深井、高压井、高含等级要与地层压力相匹配；在深井、高压井、高含硫井等复杂井要配备环形防喷器、单闸板防喷器和硫井等复杂井要配备环形防喷器、单闸板防喷器和双闸板防喷器，并要配备剪切闸板；储能器的控制双闸板防喷器，并要配备剪切闸板；储能器的控制能力要与井口防喷器相匹配；内防喷工

13、具、井控管能力要与井口防喷器相匹配；内防喷工具、井控管汇、辅助井控装备的选择与安装不合适等。汇、辅助井控装备的选择与安装不合适等。 （4）加重料储备及加重能力不能满足井控要求。）加重料储备及加重能力不能满足井控要求。 （5）井控技术措施针对性、可操作性差。）井控技术措施针对性、可操作性差。2021/3/1118 2、井控装置安装、使用及维护不符合要求。、井控装置安装、使用及维护不符合要求。 1）井口不安装防喷器。井口不安装防喷器主要是认识）井口不安装防喷器。井口不安装防喷器主要是认识上的片面性：其一，认为地层压力系数低，不会发生井喷，上的片面性：其一，认为地层压力系数低，不会发生井喷，用不着安

14、装防喷器；其二，井控装备配套数量不足，现有的用不着安装防喷器；其二，井控装备配套数量不足，现有的防喷器只能保证重点探井和特殊工艺井；其三，认为几百米防喷器只能保证重点探井和特殊工艺井；其三，认为几百米的浅井几天就打完了，用不着安装防喷器；其四，由于前三的浅井几天就打完了，用不着安装防喷器；其四，由于前三种情况，加之实行口井大承包后，片面追求节省钻井成本，种情况，加之实行口井大承包后，片面追求节省钻井成本，想尽量少地投入钻井设备，少占用设备折旧。想尽量少地投入钻井设备，少占用设备折旧。2021/3/1119 2）井控设备的安装及试压不符合石油与天然气钻井井）井控设备的安装及试压不符合石油与天然气

15、钻井井控技术规定的要求。比如：控技术规定的要求。比如： (1)内控管线要使用专用管线并采用标准法兰连接，而现场内控管线要使用专用管线并采用标准法兰连接，而现场有部分为低质量的焊接。有部分为低质量的焊接。 (2)连接管线的尺寸、壁厚、钢级不合要求；弯头不是专连接管线的尺寸、壁厚、钢级不合要求；弯头不是专用的铸钢件，弯头小于用的铸钢件，弯头小于120。 (3)放喷管线不用基墩固定，或固定间隔太远。放喷管线不用基墩固定，或固定间隔太远。 (4)放喷管线没有接出井场，管线长度不够。放喷管线没有接出井场，管线长度不够。 (5)防喷器、节流管汇及各部件、液控管线等没有按规定防喷器、节流管汇及各部件、液控管

16、线等没有按规定的标准进行试压，各部件的阀门出现问题最多，有的打不开，的标准进行试压，各部件的阀门出现问题最多，有的打不开，有的关不上，有的刺漏。有的关不上，有的刺漏。2021/3/1120 （6）防喷器不安装手动操纵杆；不安装专用钻井液灌）防喷器不安装手动操纵杆；不安装专用钻井液灌注管线，而是把压井管线当作灌钻井液管线使用。注管线，而是把压井管线当作灌钻井液管线使用。 （7）井口安装不水平，关井时闸板关不严，造成刺漏。）井口安装不水平，关井时闸板关不严，造成刺漏。 （8）深井阶段，关井时先将吊卡座在转盘，后关井，）深井阶段，关井时先将吊卡座在转盘，后关井，使得钻具不能居中，闸板关不严，造成刺漏

17、。使得钻具不能居中，闸板关不严，造成刺漏。 （9）防喷器橡胶件老化，不能承受额定压力；控制）防喷器橡胶件老化，不能承受额定压力；控制系统储能器至防喷器的液压油管线安装不规范，漏油等。系统储能器至防喷器的液压油管线安装不规范，漏油等。 （10）控制系统摆放位置不符合要求或未按要求进行）控制系统摆放位置不符合要求或未按要求进行试压。试压。 （11）不按要求安装除气器、液气分离器，或液气分）不按要求安装除气器、液气分离器，或液气分离器排气管线内径不符合要求，不是法兰连接。离器排气管线内径不符合要求，不是法兰连接。 （12）钻井液回收管线现场焊接、固定不牢靠、弯角）钻井液回收管线现场焊接、固定不牢靠、

18、弯角过多等。过多等。2021/3/1121 3）井口套管接箍上面的双公短节丝扣不符合要求，不）井口套管接箍上面的双公短节丝扣不符合要求，不试压。试压。 4）钻具内防喷工具未安装或失效。）钻具内防喷工具未安装或失效。 钻进过程中发生井喷，钻具内防喷工具不能有效关闭钻进过程中发生井喷，钻具内防喷工具不能有效关闭并实现密封，或由于钻井液的冲蚀引起密封失效，导致钻具并实现密封，或由于钻井液的冲蚀引起密封失效，导致钻具内失控。内失控。 起下钻过程中发生井喷，来不及安装旋塞等内防喷工起下钻过程中发生井喷，来不及安装旋塞等内防喷工具；或因井内流体从钻具水眼高速喷出，导致旋塞不能正常具；或因井内流体从钻具水眼

19、高速喷出，导致旋塞不能正常关闭。关闭。当内防喷工具无法安装或无法关闭时，若防喷器组合中有当内防喷工具无法安装或无法关闭时，若防喷器组合中有剪切闸板，可以剪断钻具，全封井口。但这样会显著增加地剪切闸板，可以剪断钻具，全封井口。但这样会显著增加地面控制井喷的难度，甚至失去地面控制的机会；即使成功的面控制井喷的难度，甚至失去地面控制的机会；即使成功的控制了井喷后，也需要花费很多的时间来处理落井钻具。控制了井喷后，也需要花费很多的时间来处理落井钻具。2021/3/1122 3、井控技术措施不完善、未落实。、井控技术措施不完善、未落实。 1）对浅气层的危害性缺乏足够的认识，无针对性的技术）对浅气层的危害

20、性缺乏足够的认识，无针对性的技术措施或未落实。例如，不做表层套管鞋处的地层破裂压力；不措施或未落实。例如，不做表层套管鞋处的地层破裂压力；不做低泵冲试验；钻完浅气层不求上窜速度；循环时无人观察井做低泵冲试验；钻完浅气层不求上窜速度；循环时无人观察井口返出量、油气显示情况；不及时调整钻井液密度；发现异常口返出量、油气显示情况；不及时调整钻井液密度；发现异常情况后不关井，反复检查判断溢流；节流放喷时井口压力过高，情况后不关井，反复检查判断溢流；节流放喷时井口压力过高，大于地层破裂压力；压井钻井液密度过高等。大于地层破裂压力；压井钻井液密度过高等。 2）未采取措施预防抽汲压力。例如，原地大幅度反复活

21、）未采取措施预防抽汲压力。例如，原地大幅度反复活动钻具；开泵循环时未观察油气显示、返出量；未关井直接循动钻具；开泵循环时未观察油气显示、返出量；未关井直接循环观察；钻头泥包未解除强行起钻。环观察；钻头泥包未解除强行起钻。 3）起钻不灌钻井液或没有及时灌满。）起钻不灌钻井液或没有及时灌满。2021/3/1123 4）空井时间过长，又无人观察井口。空井时间过长一般）空井时间过长，又无人观察井口。空井时间过长一般都是由于起完钻后修理设备或是等技术措施。由于长时间不循都是由于起完钻后修理设备或是等技术措施。由于长时间不循环钻井液，造成气体有足够的时间向上滑脱运移。当气体运移环钻井液，造成气体有足够的时

22、间向上滑脱运移。当气体运移到井口时迅速膨胀，引发井喷，往往造成井喷失控。到井口时迅速膨胀，引发井喷，往往造成井喷失控。 5）相邻注水井不停注或未减压。在注水开发区，由于油）相邻注水井不停注或未减压。在注水开发区，由于油田经过多年的开发注水，地层压力已不是原始的地层压力，尤田经过多年的开发注水，地层压力已不是原始的地层压力，尤其是遇到高压封闭区块，其压力往往大大高于原始的地层压力。其是遇到高压封闭区块，其压力往往大大高于原始的地层压力。如果不按要求停掉相邻的注水井，或是停注但未泄压，很容易如果不按要求停掉相邻的注水井，或是停注但未泄压，很容易引发井侵、井涌，甚至井喷。引发井侵、井涌，甚至井喷。2

23、021/3/1124 6）钻井液中混油过量或混油不均匀，造成井内液柱压力）钻井液中混油过量或混油不均匀，造成井内液柱压力低于地层孔隙压力。低于地层孔隙压力。 这种情况多发生在深井、水平井，由于钻井工艺的需这种情况多发生在深井、水平井，由于钻井工艺的需要，往往要在钻井液中混入一定比例的原油。在混油过程中，要，往往要在钻井液中混入一定比例的原油。在混油过程中，混油不均匀，或是总量过多，都会造成井筒压力失去平衡。混油不均匀，或是总量过多，都会造成井筒压力失去平衡。 当卡钻发生后，由于需要泡原油、柴油、煤油解卡，当卡钻发生后，由于需要泡原油、柴油、煤油解卡，从而破坏了井筒内的压力平衡，此时如果不注意二

24、次井控，常从而破坏了井筒内的压力平衡，此时如果不注意二次井控，常常会造成井涌、井喷，酿成更重大的事故。常会造成井涌、井喷，酿成更重大的事故。 7）钻遇漏失层段发生井漏未能及时处理或处理措施不当。）钻遇漏失层段发生井漏未能及时处理或处理措施不当。发生井漏以后，要及时堵漏提高井眼承压能力，否则，会导致发生井漏以后，要及时堵漏提高井眼承压能力，否则，会导致钻井液液柱压力降低，当液柱压力低于未漏地层孔隙压力时就钻井液液柱压力降低，当液柱压力低于未漏地层孔隙压力时就会发生井侵、井涌乃至井喷。会发生井侵、井涌乃至井喷。2021/3/11254、未及时关井，关井后复杂情况处置失误。、未及时关井，关井后复杂情

25、况处置失误。1）未能及时准确地发现溢流。）未能及时准确地发现溢流。2）未能及时关井。未能及时关井的原因包括：）未能及时关井。未能及时关井的原因包括：发现溢流后想进一步观察溢流速度或溢流性质；发现溢流后想进一步观察溢流速度或溢流性质；担心发生卡钻，抢起钻具至套管鞋或安全井段；担心发生卡钻，抢起钻具至套管鞋或安全井段；担心压井困难，抢下钻具；担心压井困难，抢下钻具；反复核实溢流的真伪；反复核实溢流的真伪；与相关方无事前明确规定，现场协商决断难，延误时间；与相关方无事前明确规定，现场协商决断难，延误时间；分工不合理，操作不熟练；分工不合理，操作不熟练；井控装置出现故障；井控装置出现故障；错误认为可以

26、边循环边加重等。错误认为可以边循环边加重等。3）未及时组织压井，井口回压过高导致井口失控或地下）未及时组织压井，井口回压过高导致井口失控或地下井喷，或因硫化氢腐蚀引起钻具断裂导致井口失控。井喷，或因硫化氢腐蚀引起钻具断裂导致井口失控。4）压井方法选择不当，排除溢流措施不当。）压井方法选择不当，排除溢流措施不当。2021/3/1126 5、思想麻痹，存在侥幸心理，作业过程中违章操作。、思想麻痹，存在侥幸心理，作业过程中违章操作。 由于思想上不重视井控工作，未严格执行设计，或在一些由于思想上不重视井控工作，未严格执行设计，或在一些大型施工前未制订详细的井控措施或措施不当，针对性不强，大型施工前未制

27、订详细的井控措施或措施不当，针对性不强，从而导致的井喷失控也占有一定的比例。因此，要从严格管理、从而导致的井喷失控也占有一定的比例。因此，要从严格管理、技术培训和规范岗位操作等方面入手，做好基础工作。技术培训和规范岗位操作等方面入手，做好基础工作。大量的实例告诉我们，井喷失控是钻井工程中性质严重、损大量的实例告诉我们，井喷失控是钻井工程中性质严重、损失巨大的灾难性事故，其危害可概括为以下失巨大的灾难性事故，其危害可概括为以下6个方面：个方面： （1）打乱全面的正常工作秩序，影响全局生产；）打乱全面的正常工作秩序，影响全局生产； （2）井喷失控极易造成环境污染，影响井场周围居民的）井喷失控极易造

28、成环境污染，影响井场周围居民的生命安全，影响农田水利、渔场、牧场、林场建设；生命安全，影响农田水利、渔场、牧场、林场建设； （3）伤害油气层、破坏地下油气资源；）伤害油气层、破坏地下油气资源； （4）造成机毁人亡和油气井报废，带来巨大的经济损失；）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）涉及面广，在国际、国内造成不良的社会影响。2021/3/1127三、如何做好井控工作l井控不仅是井眼压力控制，还包括环境保护，次生事故的预防和职工群众的安全，因此，井控工作既是技术工作，也是管理工作和一项系统工程，包括井控设计、井控装置、钻开油气层前的准备

29、工作、钻开油气层和井控作业、防火防爆防硫化氢的安全措施、井喷失控的处理、井控技术培训和井控管理制度等方面。做好井控工作，要注意以下几个问题：2021/3/1128 1、提高井控工作认识，强化全员井控意识。、提高井控工作认识，强化全员井控意识。 要充分认识井喷失控是钻井工程中后果最为严重、损失最要充分认识井喷失控是钻井工程中后果最为严重、损失最为巨大、影响最为深远的灾难性事故。井控工作是油气田安全为巨大、影响最为深远的灾难性事故。井控工作是油气田安全生产的重中之重，事关地区安定和社会和谐，影响企业健康发生产的重中之重，事关地区安定和社会和谐，影响企业健康发展。因此，各级领导必须在思想上统一认识，

30、高度重视井控工展。因此，各级领导必须在思想上统一认识，高度重视井控工作，同时加强基层队伍建设，着力培养作，同时加强基层队伍建设，着力培养“班自为战、队自为战班自为战、队自为战”的技术能力的同时，采取多种形式，加强全员井控安全意识的技术能力的同时，采取多种形式，加强全员井控安全意识教育和管理人员社会责任教育，充分调动人人参与井控安全管教育和管理人员社会责任教育，充分调动人人参与井控安全管理的主观能动性，积极培养企业安全文化，使职工自觉把各项理的主观能动性，积极培养企业安全文化，使职工自觉把各项井控规章制度落实到实际工作中。井控规章制度落实到实际工作中。2021/3/1129 2、完善井控管理网络

31、，强化井控监管体系。、完善井控管理网络，强化井控监管体系。 为了进一步加强井控管理工作，强化井控管理工作的系为了进一步加强井控管理工作，强化井控管理工作的系统性和科学性，要继续完善井控管理网络建设，明确主管领统性和科学性，要继续完善井控管理网络建设，明确主管领导是本单位井控安全第一责任人，设立井控管理办公室，由导是本单位井控安全第一责任人，设立井控管理办公室，由专职人员进行井控工作的系统化管理，并对各项井控规定、专职人员进行井控工作的系统化管理，并对各项井控规定、规程和标准的执行负有监督、检查和执行责任。确保井控工规程和标准的执行负有监督、检查和执行责任。确保井控工作的每个环节有人管，每个岗位

32、尽责任。进一步强化井控安作的每个环节有人管，每个岗位尽责任。进一步强化井控安全监督网络建设，成立监督中心或全监督网络建设，成立监督中心或HSE监督站，配备足够的监督站，配备足够的监督人员，强化监督制度，实行异体监督。采取全天候甲方监督人员，强化监督制度，实行异体监督。采取全天候甲方监察、集中巡视、对重点井派驻工作组、在基层队派驻监察、集中巡视、对重点井派驻工作组、在基层队派驻HSE监督等多种形式强化监督效果。监督等多种形式强化监督效果。2021/3/1130 3、加强制度体系建设，实现规范化管理。、加强制度体系建设，实现规范化管理。 国家发展和改革委员会发布实施的石油天然气行业标准是国家发展和

33、改革委员会发布实施的石油天然气行业标准是基础性标准；集团公司颁发的钻井和井下作业井控管理规定是基础性标准；集团公司颁发的钻井和井下作业井控管理规定是在国家标准基础上的提高和延伸；各油田要依据国家标准、集在国家标准基础上的提高和延伸；各油田要依据国家标准、集团公司相关规定和本油田具体情况进一步制定适合本油田的、团公司相关规定和本油田具体情况进一步制定适合本油田的、具有较强操作性的实施细则，并在集团公司备案，集团公司则具有较强操作性的实施细则，并在集团公司备案，集团公司则要审核各油田的实施细则。要审核各油田的实施细则。 监管部门要积极采用国际先进的技术标准，坚持制订和完监管部门要积极采用国际先进的

34、技术标准，坚持制订和完善防井喷失控的规章制度。施工单位要认真贯彻落实相关的法善防井喷失控的规章制度。施工单位要认真贯彻落实相关的法律、法规和标准，严格执行钻井和井下作业各项井控规定和规律、法规和标准，严格执行钻井和井下作业各项井控规定和规程。根据新的国家标准和行业标准重新审定本程。根据新的国家标准和行业标准重新审定本企业的勘探开企业的勘探开发技术规范和相关标准，从技术上遏制井喷失控。发技术规范和相关标准，从技术上遏制井喷失控。2021/3/1131 4、提高井控工作针对性，逐级削减井控风险。、提高井控工作针对性，逐级削减井控风险。 对不同区域、不同井型进行风险评估，根据井控风险级对不同区域、不

35、同井型进行风险评估，根据井控风险级别区别管理，针对不同风险的井，采用不同的标准。要细化、别区别管理，针对不同风险的井，采用不同的标准。要细化、量化井控设计、装备配套和技术措施，提高井控设计、装备和量化井控设计、装备配套和技术措施，提高井控设计、装备和措施的针对性、实用性和可操作性，削减井控风险。对于井控措施的针对性、实用性和可操作性，削减井控风险。对于井控风险高的井要强化设计源头的井控管理，设计要严格依据有关风险高的井要强化设计源头的井控管理，设计要严格依据有关规定和标准，不能为效益而丧失安全，不能为速度而放弃井控，规定和标准，不能为效益而丧失安全，不能为速度而放弃井控，严禁以降低成本为由，冒

36、着井喷失控的风险简化井身结构，降严禁以降低成本为由，冒着井喷失控的风险简化井身结构，降低配套标准。加强施工过程中的井控管理工作，加大井控检查低配套标准。加强施工过程中的井控管理工作，加大井控检查和巡查力度，消除隐患，确保井控安全。和巡查力度，消除隐患，确保井控安全。2021/3/1132 5、根治隐患，强化施工现场的井控管理和技术支持。、根治隐患，强化施工现场的井控管理和技术支持。 要严格执行井控问题整改要严格执行井控问题整改“销项制销项制”，要对井控检查存，要对井控检查存在的问题采取在的问题采取“回头看回头看”的办法，在下次检查时首先检查上次的办法，在下次检查时首先检查上次检查存在问题的整改

37、。对重复出现的问题要具体分析，查找深检查存在问题的整改。对重复出现的问题要具体分析，查找深层次原因，及时制定整改方案，明确责任人，彻底整改落实。层次原因，及时制定整改方案，明确责任人，彻底整改落实。同时，要加强基层建设，提高基层执行力，巩固销项制成果，同时，要加强基层建设，提高基层执行力，巩固销项制成果，夯实井控安全基础。通过常抓不懈，持续改进，使井控工作达夯实井控安全基础。通过常抓不懈，持续改进，使井控工作达到系统无缺陷、设备无故障、管理无漏洞、岗位无违章，实现到系统无缺陷、设备无故障、管理无漏洞、岗位无违章，实现井控本质安全。井控本质安全。2021/3/1133 将井控工作贯穿于钻井、地质

38、、测井、录井、修井等作业的将井控工作贯穿于钻井、地质、测井、录井、修井等作业的设计和施工全过程，建立和执行严格的技术管理制度和施工设设计和施工全过程，建立和执行严格的技术管理制度和施工设计审批程序，对井控风险大的施工环节事先要制订详细的井控计审批程序，对井控风险大的施工环节事先要制订详细的井控技术措施并实行严格的技术论证和审批程序。重大技术措施、技术措施并实行严格的技术论证和审批程序。重大技术措施、关键技术或工艺环节实施之前，建设方应对施工单位的准备工关键技术或工艺环节实施之前，建设方应对施工单位的准备工作进行检查和验收；在实施过程中，施工队伍的上级主管部门作进行检查和验收；在实施过程中，施工

39、队伍的上级主管部门和技术支持部门应有技术人员在场进行指导和监督。施工队伍和技术支持部门应有技术人员在场进行指导和监督。施工队伍坚持干部坚持干部24小时值班制度，采取切实可行的措施，强化对现场小时值班制度，采取切实可行的措施，强化对现场的技术支撑和管理。的技术支撑和管理。2021/3/1134 6、进一步完善井控应急体系，强化应急管理工作。、进一步完善井控应急体系，强化应急管理工作。 高度重视井控应急工作，坚持高度重视井控应急工作，坚持“预防为主、减少危预防为主、减少危害害”的方针，建立简单明了、科学合理、适用现场的应急的方针，建立简单明了、科学合理、适用现场的应急预案。要强化应急体系中相关方的

40、融合性，实现互动，紧预案。要强化应急体系中相关方的融合性，实现互动，紧密配合，各负其责。要强化预案的演练，让每个相关人熟密配合，各负其责。要强化预案的演练，让每个相关人熟悉预案，达到遇喷不慌，应急自如。建立区域性井喷失控悉预案，达到遇喷不慌，应急自如。建立区域性井喷失控事故应急救援中心，融入到集团公司总的应急体系中，为事故应急救援中心，融入到集团公司总的应急体系中，为井控应急处置奠定基础。井控应急处置奠定基础。2021/3/1135 7、要进一步重视井控装备的投入，满足井控安、要进一步重视井控装备的投入，满足井控安全需求。全需求。 装备是实现本质安全的基础，没有最基础的投入，装备是实现本质安全

41、的基础，没有最基础的投入，本质安全就没有物质保证。必须通过积极采用先进的本质安全就没有物质保证。必须通过积极采用先进的安全装备，形成有安全保障的生产能力。因此，施工安全装备，形成有安全保障的生产能力。因此，施工单位还需要进一步加大投入，加强井控装备的更新配单位还需要进一步加大投入，加强井控装备的更新配套，切实满足井控需求。套，切实满足井控需求。2021/3/1136 8、加强人员培训，提高井控操作技能。、加强人员培训，提高井控操作技能。 加强人员培训，首先要加强培训的针对性。从事钻井和加强人员培训，首先要加强培训的针对性。从事钻井和井下作业设计、管理、指挥、操作的各岗位、各层次人员，均井下作业

42、设计、管理、指挥、操作的各岗位、各层次人员，均应参加相应的培训。未经相关专业知识培训和操作技能培训的应参加相应的培训。未经相关专业知识培训和操作技能培训的人员或培训后未取得合格证的人员，均不得上岗工作。其次，人员或培训后未取得合格证的人员，均不得上岗工作。其次，要强化井控培训的全面性。从事钻井和井下作业设计、指挥、要强化井控培训的全面性。从事钻井和井下作业设计、指挥、管理（监督）和操作的各层次、各岗位人员应参加井控培训，管理（监督）和操作的各层次、各岗位人员应参加井控培训，包括在现场从事录井、测井、固井、定向井等服务的人员也应包括在现场从事录井、测井、固井、定向井等服务的人员也应参加相应的井控

43、知识和技能培训，做到持证上岗。参加相应的井控知识和技能培训，做到持证上岗。2021/3/1137 9、加大对井控仪器、井控装置的研发力度，提高质量。、加大对井控仪器、井控装置的研发力度，提高质量。 在井控仪器、井控装置方面，不但要引进、制造，而且在井控仪器、井控装置方面，不但要引进、制造，而且要加大研发力度，提高产品质量。把适应现场实际的质量更高要加大研发力度，提高产品质量。把适应现场实际的质量更高的井控仪器、井控装置的研发，作为科技发展研究的一项内容，的井控仪器、井控装置的研发，作为科技发展研究的一项内容，促进井控仪器、井控装置质量水平的提高。同时，要对井控仪促进井控仪器、井控装置质量水平的

44、提高。同时，要对井控仪器、井控装置的生产厂家实行市场准入制度，由各油田相关专器、井控装置的生产厂家实行市场准入制度，由各油田相关专家组成市场准入审核组，根据各厂家产品在现场的实际使用情家组成市场准入审核组，根据各厂家产品在现场的实际使用情况，进行产品的市场准入审核，促使各厂家提高产品质量。况，进行产品的市场准入审核，促使各厂家提高产品质量。2021/3/1138 复习思考题复习思考题1、井控、一次井控、二次井控的定义。、井控、一次井控、二次井控的定义。2、溢流、井喷、井喷失控的定义。、溢流、井喷、井喷失控的定义。3、简述井喷失控的危害。、简述井喷失控的危害。2021/3/1139第二章 井下各

45、种压力概念及相互关系 一、静液压力一、静液压力 1、静液压力和静液压力梯度的定义、静液压力和静液压力梯度的定义 静液压力是由静止液体的重力产生的压力。静液压力是由静止液体的重力产生的压力。其大小取决其大小取决于液体的密度和液体的垂直高度，与液柱的横向尺寸及形状无于液体的密度和液体的垂直高度，与液柱的横向尺寸及形状无关。关。静液压力梯度是指每增加单位垂直深度静液压力的变化量静液压力梯度是指每增加单位垂直深度静液压力的变化量。静液压力梯度受液体密度的影响和含盐浓度、气体的浓度以及静液压力梯度受液体密度的影响和含盐浓度、气体的浓度以及温度梯度的影响。含盐浓度高会使静液压力梯度增大，溶解气温度梯度的影

46、响。含盐浓度高会使静液压力梯度增大，溶解气体量增加和温度增高则会使静液压力梯度减小。体量增加和温度增高则会使静液压力梯度减小。2021/3/1140 2、静液压力的计算、静液压力的计算 P=gH 式中：式中：P-静液压力，静液压力，MPa -液体密度，液体密度，g/cm3 g-重力加速度，重力加速度，0.00981 H-液柱的垂直高度，液柱的垂直高度，m 在陆上钻井作业中，在陆上钻井作业中，H为井眼的垂直深度，起始点自转盘为井眼的垂直深度，起始点自转盘面算起，液体的密度为钻井液的密度。面算起，液体的密度为钻井液的密度。 例例1 某井钻至井深某井钻至井深3000米处，所用钻井液密米处，所用钻井液

47、密1.3g/cm3，求，求井底处的静液压力。井底处的静液压力。 解：解：P=gH=1.30.009813000=38.26MPa2021/3/1141例：如图所示，井内钻井液密度为1.2g/cm3，3000m处静液柱压力为多少？解解 p= 0.00981 H =0.009811.203000 =35. 288MPa 地层孔隙内流体地层孔隙内流体(水水)的的 压力为：压力为： p= 0.00981 H =0.009811.073000 =31.547MPa2021/3/11423、静液压力梯度的计算、静液压力梯度的计算根据压力梯度的定义可知，其计算公式为：根据压力梯度的定义可知，其计算公式为：

48、G=P/H=g 式中：式中：G压力梯度，压力梯度，kPa/m（MPa/m） P静液压力，静液压力，kPa（MPa） H液柱的垂直高度，液柱的垂直高度，m 液体密度，液体密度，g/cm3 g重力加速度，重力加速度，9.81（0.00981） 用压力梯度的定义，静液压力的公式也可以写成：用压力梯度的定义，静液压力的公式也可以写成：静液压力静液压力=压力梯度压力梯度垂深垂深 （P=GH） 例例2 某井钻至井深某井钻至井深3600米处，所用钻井液密度为米处，所用钻井液密度为1.5g/cm3，计算井内静液压力梯度。计算井内静液压力梯度。 解：解：G=g=1.59.81=14.7kPa/m2021/3/1

49、143二、当量钻井液密度l1、当量钻井液密度的定义l当量钻井液密度是指将井内某一位置所受各种压力之和（静液压力、回压、环空压力损失等）折算成钻井液密度，称为这一点的当量钻井液密度。l把地层压力、地层破裂压力、循环压力折算成钻井液密度，分别称为地层压力当量钻井液密度、地层破裂压力当量钻井液密度、循环压力当量钻井液密度。2021/3/11442、当量钻井液密度的计算式中：P压力，MPa例3井深2800m，钻井液密度1.24g/cm3，下钻时存在一个1.76MPa的激动压力作用于井底，计算井底压力及当量钻井液密度。解：井底压力P=1.240.0098128001.76=35.82MPa2021/3/

50、1145地层压力：是地下地层压力：是地下岩石孔隙内流体的岩石孔隙内流体的压力，压力， 也称孔隙也称孔隙压力。压力。五、地层压力五、地层压力2021/3/1146例如例如:2000米的压力是米的压力是23.544MPa 也可以说压力梯度是也可以说压力梯度是0.01177MPa /m, 也可以说当量密度是也可以说当量密度是1.20 g / cm 3, 也可以说压力系数是也可以说压力系数是1.20。 (1) 用压力的单位表示用压力的单位表示 如如:5MPa 12MPa (2) 用压力梯度表示。用压力梯度表示。(3) 用流体当量密度表示。用流体当量密度表示。(4) 用压力系数表示用压力系数表示: 即某

51、点即某点压力与该点水柱静压力之比。压力与该点水柱静压力之比。2.四种压力的表示法四种压力的表示法返回2021/3/1147 3、地层压力的分类、地层压力的分类 1）正常地层压力）正常地层压力 在各种沉积物中，正常地层压力等于在各种沉积物中，正常地层压力等于从地表到地下某处连续地层水的静液柱压力。其值的大小与沉从地表到地下某处连续地层水的静液柱压力。其值的大小与沉积环境有关，一类是淡水和淡盐水盆地，淡水密度是积环境有关，一类是淡水和淡盐水盆地，淡水密度是1g/cm3，形成的压力梯度为形成的压力梯度为9.8kPa/m，而另一类是盐水盆地，其密度随，而另一类是盐水盆地，其密度随含盐量的不同而变化，一

52、般为含盐量的不同而变化，一般为1.07g/cm3，形成的压力梯度为，形成的压力梯度为10.5kPa/m，这相当于总含盐量为，这相当于总含盐量为80 g/L的盐水柱在的盐水柱在25时的压时的压力梯度。按习惯，把压力梯度在力梯度。按习惯，把压力梯度在9.8kPa/m10.5kPa/m之间的之间的地层称为为正常压力地层。地层称为为正常压力地层。2021/3/1148 2）异常高压）异常高压 地层压力梯度大于正常压力梯度时，称为地层压力梯度大于正常压力梯度时，称为异常高压。地层压力正常或者接近正常，则地层流体必须一直异常高压。地层压力正常或者接近正常，则地层流体必须一直与地面连通。这种通道常常被封闭层

53、或隔层截断。在这种情况与地面连通。这种通道常常被封闭层或隔层截断。在这种情况下，隔层下部的地层流体必须支撑上部岩层。岩石重于地层流下，隔层下部的地层流体必须支撑上部岩层。岩石重于地层流体，所以地层压力可能超过静液压力，形成异常高压地层。体，所以地层压力可能超过静液压力，形成异常高压地层。 3）异常低压）异常低压 地层压力梯度小于正常压力梯度时称为异地层压力梯度小于正常压力梯度时称为异常低压。这种情况多发生于衰竭产层和大孔隙的老地层。常低压。这种情况多发生于衰竭产层和大孔隙的老地层。2021/3/1149四、上覆岩层压力图21 P0，和Pp之间的关系上覆岩层压力是指某深度以上的上覆岩层压力是指某

54、深度以上的地层岩石基质和孔隙中流体的总重量地层岩石基质和孔隙中流体的总重量对该深度所形成的压力。地下岩石平对该深度所形成的压力。地下岩石平均密度大约为均密度大约为2.162.64g/cm3，于是，于是平均上覆岩层压力梯度大约为平均上覆岩层压力梯度大约为22.62kPa/m。上覆岩层压力与地层压力的关系上覆岩层压力与地层压力的关系是是P0 =+ Pp式中：式中：P0上覆岩层压力，上覆岩层压力，MPa；岩石颗粒应力，岩石颗粒应力，MPa；Pp地层压力，地层压力，MPa。2021/3/1150 上覆岩层的重力是由岩石基质（骨架）和岩石孔隙中的流体上覆岩层的重力是由岩石基质（骨架）和岩石孔隙中的流体共

55、同承担的，当骨架应力降低时，孔隙压力就增大；孔隙压力共同承担的，当骨架应力降低时，孔隙压力就增大；孔隙压力等于上覆岩层压力时，骨架应力等于零，而骨架应力等于零时等于上覆岩层压力时，骨架应力等于零，而骨架应力等于零时可能会产生重力滑移。骨架应力是造成地层沉积压实的动力，可能会产生重力滑移。骨架应力是造成地层沉积压实的动力，因此只要异常高压带中的基岩应力存在，压实过程就会进行因此只要异常高压带中的基岩应力存在，压实过程就会进行（尽管速率很慢）。上覆岩层压力、地层压力和骨架应力之间（尽管速率很慢）。上覆岩层压力、地层压力和骨架应力之间的关系如图所示。的关系如图所示。2021/3/1151五、地层破裂

56、压力 1、地层破裂压力的定义、地层破裂压力的定义 地层破裂压力是指某一深度的地层发生破碎或裂缝时所能地层破裂压力是指某一深度的地层发生破碎或裂缝时所能承受的压力。承受的压力。破裂压力一般随井深增加而增大。破裂压力一般随井深增加而增大。 在钻井时，钻井液柱压力的下限要保持与地层压力相平衡，在钻井时，钻井液柱压力的下限要保持与地层压力相平衡，既不污染油气层，又能提高钻速，实现压力控制。而其上限则既不污染油气层，又能提高钻速，实现压力控制。而其上限则不能超过地层的破裂压力，以避免压裂地层造成井漏。不能超过地层的破裂压力，以避免压裂地层造成井漏。2021/3/1152 2、地层破裂压力的预测方法、地层

57、破裂压力的预测方法 对于做好一口井的井控工作，预先了解地层破裂压力随井对于做好一口井的井控工作，预先了解地层破裂压力随井深的变化规律同预测地层压力同样重要。在钻井作业前，预测深的变化规律同预测地层压力同样重要。在钻井作业前，预测地层破裂压力主要是根据经验公式，如马修斯地层破裂压力主要是根据经验公式，如马修斯凯利凯利（MathewsKelly）法、休伯特）法、休伯特威利斯（威利斯（HubbertWillis）法、伊顿（法、伊顿（Eaton）法、）法、Anderson模型、模型、Stephen模型及黄荣樽模型及黄荣樽教授提出的预测模型。黄荣樽教授提出的预测模型是应用岩石教授提出的预测模型。黄荣樽教

58、授提出的预测模型是应用岩石动、静弹性参数相关关系预测地层破裂压力，通过分析井壁岩动、静弹性参数相关关系预测地层破裂压力，通过分析井壁岩石的应力和破裂条件，得出如下地层破裂压力预测模式：石的应力和破裂条件，得出如下地层破裂压力预测模式：2021/3/1153式中式中pf 地层破裂压力，地层破裂压力，MPa； 1，2地质应力系数，在一个断块内部为一常数；地质应力系数，在一个断块内部为一常数； ES，s分别为静杨氏模量（分别为静杨氏模量（MPa）和静泊松比；）和静泊松比； p0上覆岩层压力，上覆岩层压力，MPa； 孔隙流体压力对有效应力的贡献系数；孔隙流体压力对有效应力的贡献系数； pP地层孔隙压力

59、，地层孔隙压力，MPa； St岩石的抗拉强度，岩石的抗拉强度，MPa。 公式中的各参数可借助电测资料、地层破裂压力试验和对公式中的各参数可借助电测资料、地层破裂压力试验和对破裂段岩芯的室内试验等方法获得，具体的确定方法在这里不破裂段岩芯的室内试验等方法获得，具体的确定方法在这里不再详细论述。再详细论述。2021/3/1154 3、地层破裂压力当量密度、地层破裂压力当量密度 地层破裂压力的大小，可以用地层破裂压力当量密度来表示。在做地地层破裂压力的大小，可以用地层破裂压力当量密度来表示。在做地层破裂压力试验时，在套管鞋以上钻井液的静液压力和地面回压的共同作层破裂压力试验时，在套管鞋以上钻井液的静

60、液压力和地面回压的共同作用下，使地层发生破裂而漏失，所以地层破裂压力当量密度可以按以下公用下，使地层发生破裂而漏失，所以地层破裂压力当量密度可以按以下公式进行计算：式进行计算：式中：式中：e地层破裂压力当量钻井液密度，地层破裂压力当量钻井液密度，g/cm3； P地面回压，地面回压，MPa； m井内钻井液密度，井内钻井液密度，g/cm3。例例5 某井套管鞋井深某井套管鞋井深2000米，破裂压力试验时所用泥浆密度为米，破裂压力试验时所用泥浆密度为1.15g/cm3，套压为，套压为18MPa时地层破裂。求地层破裂压力当量密度？时地层破裂。求地层破裂压力当量密度？解：=2.06g/cm32021/3/

61、1155六、地层坍塌压力六、地层坍塌压力地层坍塌压力是指井眼形成后井壁周围的岩石应力集中，地层坍塌压力是指井眼形成后井壁周围的岩石应力集中，当井壁围岩所受的切向应力和径向应力的差达到一定数值后当井壁围岩所受的切向应力和径向应力的差达到一定数值后，将形成剪切破坏，造成井眼坍塌，此时的钻井液液柱压力即将形成剪切破坏，造成井眼坍塌，此时的钻井液液柱压力即为地层坍塌压力。其计算公式如下：为地层坍塌压力。其计算公式如下：式中：式中：BP为地层坍塌压力，为地层坍塌压力，MPa； H、p为水平最大、最小主应力，为水平最大、最小主应力，MPa； K=tan-1(/4 4/2), 为内摩擦角，一般取为内摩擦角，

62、一般取/6； 岩石粘聚力，岩石粘聚力，MPa； aBiot弹性系数，无量纲；弹性系数，无量纲； Pp地层的孔隙压力，地层的孔隙压力，MPa; 应力非线性修正系数，无量纲。应力非线性修正系数，无量纲。2021/3/1156 对于塑性地层，岩石的剪切破坏表现为井眼缩径；对于对于塑性地层，岩石的剪切破坏表现为井眼缩径；对于硬脆性地层，岩石的剪切破坏表现为井壁坍塌、井径扩大。因硬脆性地层，岩石的剪切破坏表现为井壁坍塌、井径扩大。因此，井径的变化体现了井壁坍塌压力的大小，从而可以确定出此，井径的变化体现了井壁坍塌压力的大小，从而可以确定出地层的坍塌压力。地层的坍塌压力。 地层坍塌压力的大小与岩石本身特性

63、及其所处的应力状地层坍塌压力的大小与岩石本身特性及其所处的应力状态等因素有关。钻井过程中，采用物理支撑的原理，配制合理态等因素有关。钻井过程中，采用物理支撑的原理，配制合理的钻井液密度以平衡地层坍塌压力，防止地层失稳。的钻井液密度以平衡地层坍塌压力，防止地层失稳。2021/3/1157 七、地层漏失压力七、地层漏失压力 地层漏失压力是指某一深度的地层产生钻井液漏失时地层漏失压力是指某一深度的地层产生钻井液漏失时的压力。的压力。 对于正常压力的高渗透性砂岩、裂缝性地层以及断层对于正常压力的高渗透性砂岩、裂缝性地层以及断层破碎带、不整合面等处，往往地层漏失压力比破裂压力小得破碎带、不整合面等处，往

64、往地层漏失压力比破裂压力小得多，而且对钻井安全作业危害很大。多，而且对钻井安全作业危害很大。 地层漏失压力的检测方法请见第三章。地层漏失压力的检测方法请见第三章。2021/3/1158图图2-5 井内循环压力损失井内循环压力损失返回在钻井过程中，钻井液沿环空向上流动时所产生的压力损失称为环空压耗。在钻井过程中，钻井液沿环空向上流动时所产生的压力损失称为环空压耗。在钻井泵克服这个流动阻力推动钻井液向上流动时，井壁和井底也承受了该在钻井泵克服这个流动阻力推动钻井液向上流动时，井壁和井底也承受了该流动阻力，因此，井底压力增加。当停泵钻井液停止循环时，流动阻力消失，流动阻力，因此，井底压力增加。当停泵

65、钻井液停止循环时，流动阻力消失，井底压力又恢复为静液压力。钻井液在环空中上返速度越大、井越深、井眼井底压力又恢复为静液压力。钻井液在环空中上返速度越大、井越深、井眼越不规则、环空间隙越小，且钻井液密度、切力越高，则环空流动阻力越大；越不规则、环空间隙越小，且钻井液密度、切力越高，则环空流动阻力越大；反之，则环空流动阻力越小。反之，则环空流动阻力越小。2021/3/1160 九、激动压力和抽汲压力九、激动压力和抽汲压力 1、抽汲压力、抽汲压力 抽汲压力发生在井内提钻时，由于抽汲压力发生在井内提钻时，由于钻柱上提，会引起钻井液向下流动，钻柱上提，会引起钻井液向下流动，以填充钻柱下端因上升而空出来的

66、井以填充钻柱下端因上升而空出来的井眼空间。这部分钻井液流动时受到流眼空间。这部分钻井液流动时受到流动阻力的影响，使得井内钻井液不能动阻力的影响，使得井内钻井液不能及时充满这部分井眼空间，这样，在及时充满这部分井眼空间，这样，在钻头下方形成一抽汲空间，其结果是钻头下方形成一抽汲空间，其结果是降低了有效的井底压力。降低了有效的井底压力。 2021/3/11612、激动压力、激动压力 激动压力产生于下钻和下套管激动压力产生于下钻和下套管时，因为钻柱下行，挤压其下方时，因为钻柱下行，挤压其下方的钻井液，使其产生向上的流动。的钻井液，使其产生向上的流动。由于钻井液向上流动时要克服流由于钻井液向上流动时要

67、克服流动阻力的影响，结果导致井壁与动阻力的影响，结果导致井壁与井底也承受了该流动阻力，使得井底也承受了该流动阻力，使得井底压力增加。井底压力增加。2021/3/11623、影响因素、影响因素激动压力和抽汲压力主要受以下因素影响：激动压力和抽汲压力主要受以下因素影响：1）管柱结构、尺寸以及管柱在井内的实际长度；）管柱结构、尺寸以及管柱在井内的实际长度；2）井身结构与井眼直径；）井身结构与井眼直径；3）起下钻速度；）起下钻速度；4）钻井液密度、粘度、静切力；）钻井液密度、粘度、静切力；5）钻头或扶正器泥包程度。）钻头或扶正器泥包程度。因此，在起下钻和下套管时，要控制起下速度，不要过快，因此，在起下

68、钻和下套管时，要控制起下速度，不要过快，在钻开高压油气层和钻井液性能不好时，更应注意。在钻开高压油气层和钻井液性能不好时，更应注意。2021/3/1163 十、井底压力十、井底压力 在钻井作业中，始终有压力作用于井底，主要来自于钻在钻井作业中，始终有压力作用于井底，主要来自于钻井液的静液压力。同时，将钻井液沿环空向上泵送时所消耗井液的静液压力。同时，将钻井液沿环空向上泵送时所消耗的泵压也作用于井底，即循环钻井液时的环空压耗。其它还的泵压也作用于井底，即循环钻井液时的环空压耗。其它还有侵入井内的地层流体的压力、激动压力、抽汲压力、地面有侵入井内的地层流体的压力、激动压力、抽汲压力、地面回压等。回

69、压等。井底压力就是指地面和井内各种压力作用在井底的井底压力就是指地面和井内各种压力作用在井底的总压力。总压力。在不同作业情况下，井底压力是不一样的。在不同作业情况下，井底压力是不一样的。静止状态，井底压力静止状态，井底压力=静液压力静液压力 静止状态下，井底压力主要由钻井液的静液压力构成，静止状态下，井底压力主要由钻井液的静液压力构成，钻井液的静液压力主要受钻井液密度和井内液柱高度的影响。钻井液的静液压力主要受钻井液密度和井内液柱高度的影响。油气活跃的井，要注意井内流体长期静止时，地层中气体的油气活跃的井，要注意井内流体长期静止时，地层中气体的扩散效应对井内流体密度影响，最终有可能影响井底压力

70、。扩散效应对井内流体密度影响，最终有可能影响井底压力。另外，静止状态下，要监测井口液面，防止液柱高度下降影另外，静止状态下，要监测井口液面，防止液柱高度下降影响井底压力。响井底压力。2021/3/1164 正常循环时，井底压力正常循环时，井底压力=静液压力环空压耗静液压力环空压耗 井内流体循环时，环空压耗会使井底压力增加，过大的井内流体循环时，环空压耗会使井底压力增加，过大的循环压耗可能漏失；一旦停止循环，循环压耗突然消失会使井循环压耗可能漏失；一旦停止循环，循环压耗突然消失会使井底压力下降，同样影响井内的压力平衡。底压力下降，同样影响井内的压力平衡。 节流循环时，井底压力节流循环时，井底压力

71、=静液压力环空压力损失节流静液压力环空压力损失节流阀回压阀回压 节流循环除气或压井循环时，通过调节节流阀的不同开节流循环除气或压井循环时，通过调节节流阀的不同开关程度，形成一定的井口回压，保持井底压力平衡地层压力。关程度，形成一定的井口回压，保持井底压力平衡地层压力。提钻时，井底压力提钻时，井底压力=静液压力抽汲压力静液压力抽汲压力2021/3/1165由于抽汲压力的影响，提钻时的井底压力会下降，导致由于抽汲压力的影响，提钻时的井底压力会下降，导致很多井在正常钻进时井底压力能够平衡地层压力，而提钻时发很多井在正常钻进时井底压力能够平衡地层压力，而提钻时发生溢流。因此，提钻时要事先判断并注意减小

72、抽汲压力的影响。生溢流。因此，提钻时要事先判断并注意减小抽汲压力的影响。下钻时，井底压力下钻时，井底压力=静液压力激动压力静液压力激动压力 由于激动压力的产生，使得下钻时的井底压力增大，虽由于激动压力的产生，使得下钻时的井底压力增大，虽不至于直接引发井控问题，但过大的激动压力可能导致漏失，不至于直接引发井控问题，但过大的激动压力可能导致漏失，致使静液压力下降，从而引发井控问题。所以，下钻时同样要致使静液压力下降，从而引发井控问题。所以，下钻时同样要做好井控工作。做好井控工作。 关井时，井底压力关井时，井底压力=静液压力地面回压静液压力地面回压 发生溢流后需及时关井，形成足够的地面回压，使井底发

73、生溢流后需及时关井，形成足够的地面回压，使井底压力重新能够重新平衡地层压力。地面回压作用于井口设备和压力重新能够重新平衡地层压力。地面回压作用于井口设备和整个井筒，因此要求井口设备具有足够的承压能力和密封性，整个井筒，因此要求井口设备具有足够的承压能力和密封性，地面回压过高会破坏井筒的完好性，所以关井地面回压并不是地面回压过高会破坏井筒的完好性，所以关井地面回压并不是越大越好。越大越好。2021/3/1166十一、安全附加值十一、安全附加值 在近平衡压力钻进中，钻井液密度的确定，以地层压力在近平衡压力钻进中，钻井液密度的确定，以地层压力为基准，再增加一个安全附加值，以保证作业安全。因为在起为基

74、准，再增加一个安全附加值，以保证作业安全。因为在起钻时，由于抽汲压力的影响会使井底压力降低，而降低上提钻钻时，由于抽汲压力的影响会使井底压力降低，而降低上提钻柱的速度等措施只能减小抽汲压力，但不能消除抽汲压力。因柱的速度等措施只能减小抽汲压力，但不能消除抽汲压力。因此，需要给钻井液密度附加一安全值来抵消抽汲压力等因素对此，需要给钻井液密度附加一安全值来抵消抽汲压力等因素对井底压力的影响。附加方式主要有两种：井底压力的影响。附加方式主要有两种： 一是按密度附加，其安全附加值为：一是按密度附加，其安全附加值为： 油水井：油水井：0.050.10g/cm3 气井：气井：0.070.15g/cm3 二

75、是按压力附加，其安全附加值为：二是按压力附加，其安全附加值为： 油水井：油水井：1.53.5MPa 气井：气井：3.05.0MPa 具体选择安全附加值时，应根据实际情况综合考虑地层具体选择安全附加值时，应根据实际情况综合考虑地层压力预测精度、地层的埋藏深度、地层流体中硫化氢的含量、压力预测精度、地层的埋藏深度、地层流体中硫化氢的含量、地应力和地层破裂压力、井控装置配套情况等因素，在规定范地应力和地层破裂压力、井控装置配套情况等因素，在规定范围内合理选择。围内合理选择。2021/3/1167 十二、压差十二、压差 井底压力与地层压力之差称为压差。井底压力与地层压力之差称为压差。按此方法可将井按此

76、方法可将井眼压力状况分为过平衡、欠平衡和平衡三种情况。过平衡（又眼压力状况分为过平衡、欠平衡和平衡三种情况。过平衡（又称正压差），是指井底压力大于地层压力；欠平衡（又称负压称正压差），是指井底压力大于地层压力；欠平衡（又称负压差），是指井底压力小于地层压力；平衡，是井底压力等于地差），是指井底压力小于地层压力；平衡，是井底压力等于地层压力的情况。通常所说的近平衡压力钻井是指压差值在规定层压力的情况。通常所说的近平衡压力钻井是指压差值在规定范围内的过平衡压力钻井。范围内的过平衡压力钻井。 钻井液对油气层的伤害，不能单纯以钻井液密度的高低钻井液对油气层的伤害，不能单纯以钻井液密度的高低来衡量，而应

77、以压差的大小和钻井液滤液的化学成分是否与油来衡量，而应以压差的大小和钻井液滤液的化学成分是否与油气层匹配来鉴别。气层匹配来鉴别。2021/3/1168 复习思考题复习思考题 1、已知某井钻至井深、已知某井钻至井深3000米处，所用钻井液密度为米处，所用钻井液密度为1.5g/cm3，求井底处的静液压力。，求井底处的静液压力。 2、已知井深、已知井深1000米处的地层压力为米处的地层压力为12MPa，试用地层压，试用地层压力的另外三种表示方法描述该地层压力的大小。力的另外三种表示方法描述该地层压力的大小。 3、地层压力、地层破裂压力的定义。、地层压力、地层破裂压力的定义。 4、激动压力、抽汲压力的

78、影响因素有哪些？、激动压力、抽汲压力的影响因素有哪些？ 5、钻井液密度确定为何要考虑安全附加值？其附加方式、钻井液密度确定为何要考虑安全附加值？其附加方式和数值有哪些要求？和数值有哪些要求？ 6、在钻进、起钻、下钻、静止等几种常见的工况中，井、在钻进、起钻、下钻、静止等几种常见的工况中，井底压力最小的工况是哪一种？在该工况下该如何做好井控工底压力最小的工况是哪一种？在该工况下该如何做好井控工作作？2021/3/1169 二、异常地层压力的形成机理二、异常地层压力的形成机理 在地层的某些地区，地层压力因地质方面的原因而增高，在地层的某些地区，地层压力因地质方面的原因而增高，在含油气的地下圈闭或构

79、造中，也存在着相同的情况。一般形在含油气的地下圈闭或构造中，也存在着相同的情况。一般形成异常高压地层应具备以下条件：成异常高压地层应具备以下条件： （1）有相应的地层流体储存空间；）有相应的地层流体储存空间； （2）有低渗透或不渗透的圈闭层；）有低渗透或不渗透的圈闭层； （3）有相应的上覆岩层压力。）有相应的上覆岩层压力。 圈闭层的作用是阻隔地层流体与外界连通，使流体能量圈闭层的作用是阻隔地层流体与外界连通，使流体能量得不到释放而保持高的压力状态。垂直方向上圈闭层指大段的得不到释放而保持高的压力状态。垂直方向上圈闭层指大段的致密页岩、盐岩、硬石膏、石膏、白云岩等地层；水平方向的致密页岩、盐岩、

80、硬石膏、石膏、白云岩等地层；水平方向的圈闭限制则常见有断层、折皱、盐丘、尖灭等地质构造。异常圈闭限制则常见有断层、折皱、盐丘、尖灭等地质构造。异常高压的成因是多方面的，主要有以下几种：高压的成因是多方面的，主要有以下几种：2021/3/1170 随着埋藏深度的增加和温度的增加，孔随着埋藏深度的增加和温度的增加，孔隙水膨胀，而孔隙空间随地静载荷的增加而隙水膨胀，而孔隙空间随地静载荷的增加而缩小。因此，只有足够的渗透通道才能使地缩小。因此，只有足够的渗透通道才能使地层水迅速排出，保持正常的地层压力（静液层水迅速排出，保持正常的地层压力（静液压力）。如果沉积速度过快，沉积速度大于压力）。如果沉积速度

81、过快，沉积速度大于孔隙中流体的排除速度，有部分流体来不及孔隙中流体的排除速度，有部分流体来不及排除被圈闭起来，阻碍了岩石的正常压实，排除被圈闭起来，阻碍了岩石的正常压实，在沉积层内出现欠压实。同时，被圈闭的流在沉积层内出现欠压实。同时，被圈闭的流体，还要承受部分上覆岩层的重量，使孔隙体，还要承受部分上覆岩层的重量，使孔隙中流体受压增加，从而形成异常高压。中流体受压增加，从而形成异常高压。1、压实作用、压实作用返回2021/3/1171 构造运动是地层自身的运动。构造运动是地层自身的运动。它引起各地层之间相对位置的变化。它引起各地层之间相对位置的变化。由于构造运动，圈闭有地层流体的由于构造运动，

82、圈闭有地层流体的地层被断层、横向滑动、褶皱或侵地层被断层、横向滑动、褶皱或侵入所挤压。促使其体积变小，如果入所挤压。促使其体积变小，如果此流体无出路，则意味着同样多的此流体无出路，则意味着同样多的流体要占据较小的体积。因此流体要占据较小的体积。因此,压压力变高。如图所示。力变高。如图所示。2、构造运动、构造运动继续断层形成的异常高断层形成的异常高压压2021/3/1172 成岩指岩石矿物在地质作用下的化学变成岩指岩石矿物在地质作用下的化学变化。页岩和灰岩经受结晶结构的变化，可化。页岩和灰岩经受结晶结构的变化，可以产生异常高的压力。在大段泥岩沉积中，以产生异常高的压力。在大段泥岩沉积中，夹有砂岩

83、透镜体时，在压实作用下泥岩中夹有砂岩透镜体时，在压实作用下泥岩中的流体进入砂岩而形成异常高压。如图所的流体进入砂岩而形成异常高压。如图所示。示。3、粘土成岩作用、粘土成岩作用继续2021/3/1173返回2021/3/1174 当存在于非水平构造中的孔隙流体的当存在于非水平构造中的孔隙流体的密度，比本地区正常孔隙流体密度小时密度，比本地区正常孔隙流体密度小时,则在构造斜上部，可能会形成异常高压。则在构造斜上部，可能会形成异常高压。 4、密度差的作用、密度差的作用2021/3/1175如图所示，设如图所示，设4000米处为正常压力，米处为正常压力，水的密度水的密度1.02g /cm3,气的密度为

84、气的密度为0.0959g /cm3,则则4000米处的压力。米处的压力。P4000=0.00981 1.02 4000 =40MPa则则3000米处的压力米处的压力p3000=40-0.009810.0959（4000-3000) =39.08MPa3000米处的正常地层压力米处的正常地层压力P3000=0.009811.023000=30MPa例例返回2021/3/1176从深层油藏向上部较浅层运动的流体可从深层油藏向上部较浅层运动的流体可以导致浅层变成异常压力层。这种情况以导致浅层变成异常压力层。这种情况叫做浅层充压。叫做浅层充压。 如图如图5、流体运移作用、流体运移作用返回井井控控技技术

85、术2021/3/11776、水热增压作用、水热增压作用密闭容器中的液体，其压力会随着温度的声高而增大。研究表密闭容器中的液体，其压力会随着温度的声高而增大。研究表明，密闭容器中的水，温度每升高明，密闭容器中的水，温度每升高1，压力将升高大约，压力将升高大约1.564MPa。在一个孔隙流体能正常排出的压实平衡的地层，可视。在一个孔隙流体能正常排出的压实平衡的地层，可视为一个为一个“开启开启”系统，地温的增加，不会导致孔隙中流体压力的系统，地温的增加，不会导致孔隙中流体压力的升高。但如果地层是一个封闭系统，地温的增加将产生异常高压。升高。但如果地层是一个封闭系统，地温的增加将产生异常高压。水热增压

86、作用的大小取决于地温梯度。沉积层系中，地温梯度介水热增压作用的大小取决于地温梯度。沉积层系中，地温梯度介于于0.551.37/30m范围内，这样对绝对范围内，这样对绝对“封闭封闭”地层，由于水地层，由于水热增压作用而产生的压力梯度可以达到热增压作用而产生的压力梯度可以达到0.028 80.072MPa/m，这，这个值要比纯上覆地层负荷而引起压力梯度个值要比纯上覆地层负荷而引起压力梯度0.0226MPa/m要高得多。要高得多。0.072MPa/m，这个值要比纯上覆地层负荷而引起压力梯度0.0226MPa/m要高得多。2021/3/1178 7、盐丘与盐层、盐丘与盐层 盐岩有两个特点（盐岩有两个特

87、点（1）不渗透；（）不渗透；（2）易溶解并以不同形状）易溶解并以不同形状再结晶。因此，在盐丘下面，往往被隔成高压。如果是盐丘，则再结晶。因此，在盐丘下面，往往被隔成高压。如果是盐丘，则它向周围地层施加压力，同构造运动一样，促使盐丘附近地层变它向周围地层施加压力，同构造运动一样，促使盐丘附近地层变为异常高压。为异常高压。 盐丘体侵入形成盐丘体侵入形成的异常高压的异常高压 此外，还有一些引起异常高压此外，还有一些引起异常高压的其它成因。异常高压地层也往的其它成因。异常高压地层也往往是几种因素交织在一起而形成往是几种因素交织在一起而形成的，但压实作用是引起异常高压的，但压实作用是引起异常高压最根本、

88、最主要的机理。最根本、最主要的机理。2021/3/1179 三、检测地层压力的方法三、检测地层压力的方法 检测异常地层压力直接关系到钻井作业的成败。为了实检测异常地层压力直接关系到钻井作业的成败。为了实现钻井的安全、优质、高速、低耗，必须有一个科学、针对性现钻井的安全、优质、高速、低耗，必须有一个科学、针对性强、可操作的地质工程设计。设计的制定，需要对所钻井钻遇强、可操作的地质工程设计。设计的制定，需要对所钻井钻遇到地层的压力进行预报。多年来国内外对此做了大量的研究工到地层的压力进行预报。多年来国内外对此做了大量的研究工作，形成了各种检测预报异常高压的技术，见到了明显的效益，作，形成了各种检测

89、预报异常高压的技术，见到了明显的效益，既提高了钻井速度，世界范围内井喷事故也大为减少。根据钻既提高了钻井速度，世界范围内井喷事故也大为减少。根据钻井工作的不同阶段，检测预报异常高压的方法可分为钻前分析、井工作的不同阶段，检测预报异常高压的方法可分为钻前分析、预测法；钻进期间的检测；钻后的测试与分析。预测法；钻进期间的检测；钻后的测试与分析。 在本书中我们将主要介绍与钻井工艺密切相关而又实用在本书中我们将主要介绍与钻井工艺密切相关而又实用的几种方法。的几种方法。2021/3/1180 1、钻井前采用地震资料预测地层、钻井前采用地震资料预测地层压力压力 地震资料中，地震波每米传播时间地震资料中，地

90、震波每米传播时间可用来预测地层压力。在正常压力地层，可用来预测地层压力。在正常压力地层，随着岩石埋藏深度的增加，上覆岩层压力随着岩石埋藏深度的增加，上覆岩层压力逐渐增加，地层孔隙度逐渐减小，这就使逐渐增加，地层孔隙度逐渐减小，这就使地震波的传播速度随岩石埋藏深度的增加地震波的传播速度随岩石埋藏深度的增加而成正比的增加，而传播时间随之减小。而成正比的增加，而传播时间随之减小。当地震波到达高压油气层时，由于高压油当地震波到达高压油气层时，由于高压油气的存在，地震波在流体中的传播速度低气的存在，地震波在流体中的传播速度低于在岩石固体骨架中的传播速度，另外，于在岩石固体骨架中的传播速度，另外，由于异常

91、高压地层孔隙度大，这些因素都由于异常高压地层孔隙度大，这些因素都会导致地震波传播的速度下降，传播时间会导致地震波传播的速度下降，传播时间随之增大。如图所示随之增大。如图所示图34传播时间与深度的关系2021/3/1181 因此，如果地震波传播时间随深度的增加而明显增加，因此，如果地震波传播时间随深度的增加而明显增加，便有可能是异常高压地层的显示。可以根据地震波在不便有可能是异常高压地层的显示。可以根据地震波在不同深度地层中的传播时间，在半对数坐标纸上绘出传播同深度地层中的传播时间，在半对数坐标纸上绘出传播时间对深度的关系曲线，然后用等效深度法或根据经验时间对深度的关系曲线，然后用等效深度法或根

92、据经验公式计算地层压力的大小。公式计算地层压力的大小。下面简单介绍等效深度法。2021/3/1182下面简单介绍等效深度法。下面简单介绍等效深度法。由于地震波的传播速度反映了泥页岩的压实程度，若地层具由于地震波的传播速度反映了泥页岩的压实程度，若地层具有相等的地震波传播速度，则可视其骨架应力相等。由于上覆有相等的地震波传播速度，则可视其骨架应力相等。由于上覆地层压力总是等于骨架应力地层压力总是等于骨架应力和地层压力和地层压力Pp之和，所以利用传播之和，所以利用传播时间相等，骨架应力相等原理，通过找出异常地层压力下井深时间相等，骨架应力相等原理，通过找出异常地层压力下井深H的传播时间与正常地层压

93、力下传播时间相等的井深的传播时间与正常地层压力下传播时间相等的井深He，求出，求出异常高压地层的地层压力。异常高压地层的地层压力。 Pp= HG0He（G0-Gn）式中式中 Pp所求深度的地层压力，所求深度的地层压力，MPa； H所求地层压力点的深度，所求地层压力点的深度，m； G0上覆岩层压力梯度，上覆岩层压力梯度，MPa/m； Gn等效深度处的正常地层压力梯度，等效深度处的正常地层压力梯度，MPa/m； He 等效深度，等效深度，m。2021/3/1183 2、钻进中检测地层压力、钻进中检测地层压力 在钻井过程中要通过随钻压力监测判断地层压力的变化，在钻井过程中要通过随钻压力监测判断地层压

94、力的变化，随钻压力监测主要包括机械钻速法，随钻压力监测主要包括机械钻速法，d指数法及指数法及dc指数法，标指数法，标准化（正常化）钻速法，页岩密度法和准化（正常化）钻速法，页岩密度法和C指数法等。这些方法指数法等。这些方法中，中，dc指数法较为简便易行，应用也最广泛。但是指数法较为简便易行，应用也最广泛。但是dc指数法只指数法只适用于泥页岩地层。适用于泥页岩地层。 由于异常高压地层形成的地质条件复杂，要准确评价一由于异常高压地层形成的地质条件复杂，要准确评价一个地区的地层压力，只应用一种方法是不够的，应利用包括地个地区的地层压力，只应用一种方法是不够的，应利用包括地震和测井资料在内的多种方法进

95、行科学的分析和解释。震和测井资料在内的多种方法进行科学的分析和解释。 下面就机械钻速法、页岩密度法和下面就机械钻速法、页岩密度法和dc指数法做简单的介指数法做简单的介绍。绍。2021/3/11841）机械钻速法）机械钻速法 钻进时的机械钻速与钻压、转速、钻头类型及尺寸、水力钻进时的机械钻速与钻压、转速、钻头类型及尺寸、水力因素、钻井液性能、地层岩性等诸多因素有关。在保持其它因因素、钻井液性能、地层岩性等诸多因素有关。在保持其它因素不变的条件下，则影响机械钻速的是钻井液液柱压力与地层素不变的条件下，则影响机械钻速的是钻井液液柱压力与地层孔隙压力之间的压差，如果钻井液密度不变，地层压力升高，孔隙压

96、力之间的压差，如果钻井液密度不变，地层压力升高，机械钻速会升高。进入高压过渡带，机械钻速会明显加快，这机械钻速会升高。进入高压过渡带，机械钻速会明显加快，这是因为压力过渡带岩石压实程度较正常情况下随井深增加而增是因为压力过渡带岩石压实程度较正常情况下随井深增加而增大的情况小，岩石孔隙度增大有利于钻进，钻井液液柱压力与大的情况小，岩石孔隙度增大有利于钻进，钻井液液柱压力与地层压力接近平衡，压持效应小，同时，压力过渡带地层压力地层压力接近平衡，压持效应小，同时，压力过渡带地层压力升高，有助于岩石颗粒脱离母体，这些都有利于钻速的提高。升高，有助于岩石颗粒脱离母体，这些都有利于钻速的提高。 但是在钻进

97、过程中要保持其它因素不变是不实际的。同时，但是在钻进过程中要保持其它因素不变是不实际的。同时，钻遇压力过渡带，随机械钻速的增加而伴随其它现象，如高压钻遇压力过渡带，随机械钻速的增加而伴随其它现象，如高压层压力释放而引起的页岩坍塌，返出岩屑增加，阻卡频繁等，层压力释放而引起的页岩坍塌，返出岩屑增加，阻卡频繁等，这有助于判断是否进入了压力过渡带，但这个方法不易准确预这有助于判断是否进入了压力过渡带，但这个方法不易准确预报异常底层压力，更无法对地层压力做定量计算。报异常底层压力，更无法对地层压力做定量计算。2021/3/11852）页岩密度法）页岩密度法泥页岩的压实规律，在正常情况下，孔隙度泥页岩的

98、压实规律，在正常情况下，孔隙度随井深增加而呈指数函数关系减少，即页岩随井深增加而呈指数函数关系减少，即页岩密度随井深增加而增大，如钻遇压力过渡带密度随井深增加而增大，如钻遇压力过渡带或异常高压层段，由于欠压实的结果，孔隙或异常高压层段，由于欠压实的结果，孔隙度要比正常条件下大，密度的这种变化可用度要比正常条件下大，密度的这种变化可用来检测异常高压。钻进中，从振动筛处捞取来检测异常高压。钻进中，从振动筛处捞取泥页岩井段返出的岩屑，测量其密度，做出泥页岩井段返出的岩屑，测量其密度，做出密度与深度的关系曲线，压力异常值越高，密度与深度的关系曲线，压力异常值越高，与正常值趋势线偏离越大，开始偏离点即为

99、与正常值趋势线偏离越大，开始偏离点即为压力过渡带顶部深度。如图所示。压力过渡带顶部深度。如图所示。图35页岩密度随深度的变化2021/3/1186 岩屑的选取岩屑的选取 岩屑选取的可靠性直接影响岩屑密度的准确度。在页岩井岩屑选取的可靠性直接影响岩屑密度的准确度。在页岩井段，每段，每35米取一次砂样，钻速快时可米取一次砂样，钻速快时可10米或米或20米取一次，钻米取一次，钻速慢时重要层位也可每米取一次。选取岩屑时注意记准迟到时速慢时重要层位也可每米取一次。选取岩屑时注意记准迟到时间，除去掉块和磨圆的岩屑。用清水洗去岩屑上的钻井液，用间，除去掉块和磨圆的岩屑。用清水洗去岩屑上的钻井液，用吸水纸将岩

100、屑擦干（或烘干，取一致的干度）。吸水纸将岩屑擦干（或烘干，取一致的干度）。 岩石密度的称量方法岩石密度的称量方法 钻井液密度计称量。将适量岩屑放入密度计的量杯中，钻井液密度计称量。将适量岩屑放入密度计的量杯中，使加盖后数值等于使加盖后数值等于1g/cm3；再加淡水充满量杯，加盖后称得杯；再加淡水充满量杯，加盖后称得杯内的密度值内的密度值T；利用下式计算页岩密度；利用下式计算页岩密度sh值。值。式中式中sh页岩密度，页岩密度，gcm3； T页岩与淡水混合物的密度，页岩与淡水混合物的密度，gcm3。密度液法。把岩屑放入标准密度液内，看其在液柱内停留密度液法。把岩屑放入标准密度液内，看其在液柱内停留

101、的位置，直接读出密度大小。的位置，直接读出密度大小。2021/3/1187 页岩密度法的作图页岩密度法的作图 将将sh值按相应的深度画到坐标纸上，纵坐标是井深；横值按相应的深度画到坐标纸上，纵坐标是井深；横坐标是坐标是sh值。根据上部正常压力井段的页岩密度数据做出正常值。根据上部正常压力井段的页岩密度数据做出正常压实趋势线并延长。画正常压实趋势线时应尽量使密度数据点压实趋势线并延长。画正常压实趋势线时应尽量使密度数据点分布在趋势线的两侧，以利准确求值。分布在趋势线的两侧，以利准确求值。 用透明标准图版求出测点的地层压力用透明标准图版求出测点的地层压力 把透明的标准图版覆盖在把透明的标准图版覆盖

102、在Hsh图上，使标准图版的正常图上，使标准图版的正常地层压力当量密度线与地层压力当量密度线与Hsh图上的正常密度趋势线重合，则图上的正常密度趋势线重合，则偏离正常趋势线的点落在透明版的某线上或两线间。版上所表偏离正常趋势线的点落在透明版的某线上或两线间。版上所表示的密度值即该地层的地层压力当量密度值。示的密度值即该地层的地层压力当量密度值。2021/3/1188 3）dc指数法指数法 正常地层在其上覆岩层压力的作用下，随埋藏深度的增正常地层在其上覆岩层压力的作用下，随埋藏深度的增加，泥岩页岩的压实程度相应地增加，地层孔隙度减小，钻进加，泥岩页岩的压实程度相应地增加，地层孔隙度减小，钻进时的机械

103、钻速降低。而当钻遇到异常高压层时，由于高压地层时的机械钻速降低。而当钻遇到异常高压层时，由于高压地层欠压实，孔隙度增大，因此，机械钻速相应地升高。利用这一欠压实，孔隙度增大，因此，机械钻速相应地升高。利用这一规律可及时地发现异常高压地层，并根据钻速升高的多少来评规律可及时地发现异常高压地层，并根据钻速升高的多少来评价地层压力的高低，这就是最初的机械钻速法。价地层压力的高低，这就是最初的机械钻速法。dc指数法是在指数法是在机械钻速法的基础上建立起来的。机械钻速法的基础上建立起来的。2021/3/1189钻速方程为：钻速方程为：Vm = KNe（W/D）d式中式中 Vm 机械钻速，机械钻速，m/h

104、； K 岩石可钻性系数；岩石可钻性系数； N 转速，转速，rpm； e 转速指数；转速指数； W 钻压，钻压，kN； D 钻头直径，钻头直径，mm； d 钻压指数，即钻压指数，即d指数。指数。2021/3/1190 假设钻井条件（水力因素、钻头类型）和地层岩性不假设钻井条件（水力因素、钻头类型）和地层岩性不变（均为泥岩页岩），则变（均为泥岩页岩），则K值保持常量不变，取值保持常量不变，取K=1。又。又因泥岩页岩均属软地层，转速因泥岩页岩均属软地层，转速N与机械钻速与机械钻速Vm呈线性关呈线性关系，即系，即e=1。 将上述钻速方程整理、取对数，得将上述钻速方程整理、取对数，得d指数表达式。指数表

105、达式。式中T钻时，min/m。2021/3/1191 d指数法的前提之一是保持钻井液密度不变，这在实际施工中难以达指数法的前提之一是保持钻井液密度不变，这在实际施工中难以达到，尤其在进入压力过渡带以后，为了安全起见，需提高钻井液密度，到，尤其在进入压力过渡带以后，为了安全起见，需提高钻井液密度，这样，这样，d指数随之升高，影响了它的正常显示。为了消除此影响，提出了指数随之升高，影响了它的正常显示。为了消除此影响，提出了修正的修正的d指数，即指数，即dc指数。指数。式中式中n正常压力层段地层水密度（一般取正常压力层段地层水密度（一般取1.01.07）g/cm3；m在用钻井液密度，在用钻井液密度，

106、g/cm3。在正常地在正常地层压层压力情况下，随着井深的增加，机械力情况下，随着井深的增加，机械钻钻速速Vm逐逐渐渐降低，降低，dc指数指数变变大，在大，在dc指数指数录录井井图图上表上表现为现为随井深的增加，随井深的增加，dc指数逐指数逐渐渐增大的增大的趋趋势势；当；当进进入异常高入异常高压压地地层时层时，井底，井底压压差减小，机差减小，机械钻速增加，相应的械钻速增加，相应的dc指指数就会减小，在数就会减小，在dc指数录井图上表现为向左偏离了正常趋势。如图所示。指数录井图上表现为向左偏离了正常趋势。如图所示。这就是这就是dc指数检测异常高压地层的原理。指数检测异常高压地层的原理。2021/3

107、/1192图36机械钻速，dc指数与井深关系图图36机械钻速，dc指数与井深关系图图36机械钻速，dc指数与井深关系图机械钻速，dc指数与井深关系图2021/3/1193具体作法是：具体作法是： （1）按一定深度取点，一般）按一定深度取点，一般1.53m取一点，如果钻速取一点，如果钻速高可高可510m，重点井段，重点井段1m取一点，同时记录每对应点的钻速、取一点，同时记录每对应点的钻速、钻压、转速、地层水和钻井液密度。钻压、转速、地层水和钻井液密度。 在数据选取、处理时，必须作到合理、准确地采集相应在数据选取、处理时，必须作到合理、准确地采集相应的各种数据参数，并去除非泥页岩、水力参数变化大、

108、井底的各种数据参数，并去除非泥页岩、水力参数变化大、井底不净、吊打及取芯等影响计算精度的井段，以保证不净、吊打及取芯等影响计算精度的井段，以保证dc指数的指数的准确性、有效性、指导性。准确性、有效性、指导性。2021/3/1194 （2）计算）计算dc指数。指数。 （3）将）将dc值按相应的深度画到半对数坐标纸上，纵坐标值按相应的深度画到半对数坐标纸上，纵坐标是井深，等刻度；横坐标是是井深，等刻度；横坐标是dc值，对数刻度。值，对数刻度。 （4）从正常压力井段延长做出正常趋势线。可以按几何）从正常压力井段延长做出正常趋势线。可以按几何关系写出其直线方程，也可以根据数理统计分析理论回归出其关系写

109、出其直线方程，也可以根据数理统计分析理论回归出其直线方程。直线方程。2021/3/1195AM诺玛纳公式：式中式中地层压力当量密度，地层压力当量密度，g/cm3； dcn正常趋势线的正常趋势线的dc值；值； dc实际得到的实际得到的dc值；值； n地区正常地层压力当量密度，地区正常地层压力当量密度，g/cm3。 作出作出dcH图和正常趋势线后，可直接观察到异常高压出图和正常趋势线后，可直接观察到异常高压出现的层位和该井段现的层位和该井段dc指数偏离值。指数偏离值。dc指数偏离正常趋势线越指数偏离正常趋势线越远，说明地层压力越高。目前根据远，说明地层压力越高。目前根据dc指数偏离值估算地层压指数

110、偏离值估算地层压力的方法有力的方法有AM诺玛纳公式、等效深度法、伊顿法、康诺玛纳公式、等效深度法、伊顿法、康布法等。其中布法等。其中AM诺玛纳公式简便实用，准确度较好，诺玛纳公式简便实用，准确度较好，应用广泛。现简单介绍如下。应用广泛。现简单介绍如下。2021/3/11963、钻井后检测地层压力、钻井后检测地层压力 钻井后主要是分析测井资料或直钻井后主要是分析测井资料或直接测试求地层压力。直接用于评价地接测试求地层压力。直接用于评价地层压力的测井方法包括声波测井、电层压力的测井方法包括声波测井、电阻率测井、密度测井等，其中应用最阻率测井、密度测井等，其中应用最多的是声波测井。多的是声波测井。1

111、）声波法）声波法 声波测井记录的纵向声波速度是声波测井记录的纵向声波速度是岩石孔隙度和岩性的函数。在某种特岩石孔隙度和岩性的函数。在某种特定的岩石中测井，则声波测井曲线基定的岩石中测井，则声波测井曲线基本上反映孔隙度的变化。在正常压实本上反映孔隙度的变化。在正常压实条件下，泥岩孔隙度随井深增加而减条件下，泥岩孔隙度随井深增加而减小。因此，声波时差也随井深增加而小。因此，声波时差也随井深增加而减小。减小。井深与声波时差关系井深与声波时差关系2021/3/1197 如图所示井深如图所示井深时差关系，在半对数坐标纸上，正常压时差关系，在半对数坐标纸上，正常压力井段为一直线力井段为一直线正常趋势线。在

112、该线的左边，是低压区，正常趋势线。在该线的左边，是低压区，右边是高压区。深度右边是高压区。深度3000米处开始出现异常高压显示，该处米处开始出现异常高压显示，该处即所谓的异常高压过渡带。声波时差检测地层压力步骤如下：即所谓的异常高压过渡带。声波时差检测地层压力步骤如下： （1）在标准声波时差测井资料上选择泥质含量大于）在标准声波时差测井资料上选择泥质含量大于80%的泥页岩层段，以的泥页岩层段，以5m为间隔点读出井深相对应的声波时差值。为间隔点读出井深相对应的声波时差值。 （2）建立正常压实趋势线及正常压实趋势线方程。）建立正常压实趋势线及正常压实趋势线方程。 （3）将测井曲线上的声波时差值代入

113、趋势线方程，求出）将测井曲线上的声波时差值代入趋势线方程，求出等效深度。等效深度。 （4）根据等效深度法计算地层压力。）根据等效深度法计算地层压力。2021/3/1198 2）利用电阻（导）率评价地层压力）利用电阻（导）率评价地层压力 有多种电阻率测井方法，其中感应测井是较普遍用于评价有多种电阻率测井方法，其中感应测井是较普遍用于评价地层压力的一种电阻率测井方法。地层压力的一种电阻率测井方法。 感应测井记录地层的电导率，单位为西门子，电导率的倒感应测井记录地层的电导率，单位为西门子，电导率的倒数是电阻率，单位为欧姆数是电阻率，单位为欧姆米。感应测井的简单原理是，发射米。感应测井的简单原理是，发

114、射线圈发射高频交流电进入地层。高频交流电在地层中产生的磁线圈发射高频交流电进入地层。高频交流电在地层中产生的磁场形成涡流，接收线圈接收并记录涡流产生的二次磁场。仪器场形成涡流，接收线圈接收并记录涡流产生的二次磁场。仪器记录结果主要与地层电导率成正比。在地层水性质相对稳定的记录结果主要与地层电导率成正比。在地层水性质相对稳定的层段，岩性己知，地层电导率取决于地层孔隙度，因此，对正层段，岩性己知，地层电导率取决于地层孔隙度，因此，对正常压实的地层，随着埋深增加，泥岩孔隙度减小，电导率也逐常压实的地层，随着埋深增加，泥岩孔隙度减小，电导率也逐渐减小。在异常高压带，泥岩电导率则增高而偏离正常变化趋渐减

115、小。在异常高压带，泥岩电导率则增高而偏离正常变化趋势。势。2021/3/1199图38泥岩导电率与井深关系在半对数坐标上，以对数横坐标为泥岩电导率在半对数坐标上，以对数横坐标为泥岩电导率Csh刻度，纵坐标为深度刻度，纵坐标为深度H，作出，作出Csh-H关系点图。关系点图。在正常压力井段，地层电阻率与深度关系数据点在正常压力井段，地层电阻率与深度关系数据点存在一正常趋势。它与沉积构造特征，地层沉积存在一正常趋势。它与沉积构造特征，地层沉积年代及泥岩性质等有关。如图图年代及泥岩性质等有关。如图图38所示为某地所示为某地区的两口井，可以看出，区的两口井，可以看出，Csh和和H的正常趋势线的正常趋势线

116、明显呈线性关系。在明显呈线性关系。在A井，显然全井段均为正常井，显然全井段均为正常压力。在压力。在B井，约井，约2440m深度以上是正常压力，深度以上是正常压力，在该深度以下层段，泥岩电导率偏离正常压实趋在该深度以下层段，泥岩电导率偏离正常压实趋势，电导率急剧增高，是异常高压地层。势，电导率急剧增高，是异常高压地层。由于感应测井等电阻率测井方法测得的地层电由于感应测井等电阻率测井方法测得的地层电导率（或电阻率）受地层水含盐量及泥岩矿物成导率（或电阻率）受地层水含盐量及泥岩矿物成分变化的影响很大，这些不利因素影响了感应测分变化的影响很大，这些不利因素影响了感应测井方法定量计算地层压力的广泛应用。

117、井方法定量计算地层压力的广泛应用。2021/3/11100 四、地层强度试验四、地层强度试验 在钻井作业中，应使用合理的钻井液密度，形成略高于地在钻井作业中，应使用合理的钻井液密度，形成略高于地层压力的液柱压力，以防止地层流体进入井内造成井涌或井喷。层压力的液柱压力，以防止地层流体进入井内造成井涌或井喷。同时，钻井液液柱压力又不能超过地层破裂压力。因此，在准同时，钻井液液柱压力又不能超过地层破裂压力。因此，在准确预测地层压力的同时，还要了解地层承压能力。确预测地层压力的同时，还要了解地层承压能力。 在钻井施工中，通常通过地层强度试验了解地层承压能力在钻井施工中，通常通过地层强度试验了解地层承压

118、能力的大小，地层强度试验的目的主要有两个：一是了解套管鞋处的大小，地层强度试验的目的主要有两个：一是了解套管鞋处地层破裂压力值；二是钻开高压油气层前了解上部裸眼地层的地层破裂压力值；二是钻开高压油气层前了解上部裸眼地层的承压能力。试验的方法主要有三种，即地层破裂压力试验、地承压能力。试验的方法主要有三种，即地层破裂压力试验、地层漏失压力试验、地层承压能力试验。层漏失压力试验、地层承压能力试验。2021/3/11101 1、地层破裂压力试验、地层破裂压力试验 地层破裂压力试验是为了确定套管鞋处地层的破裂压力，地层破裂压力试验是为了确定套管鞋处地层的破裂压力，新区第一口探井、有浅气层分布的探井或生

119、产井，必须进行地新区第一口探井、有浅气层分布的探井或生产井，必须进行地层破裂压力试验。试验方法如下：层破裂压力试验。试验方法如下： （1）关闭环形空间。）关闭环形空间。 （2）用水泥车以低速（）用水泥车以低速（0.81.32L/s）缓慢地启动泵向井内）缓慢地启动泵向井内注入钻井液。注入钻井液。 （3）记录各个时间的泵入量和相应的井口压力。）记录各个时间的泵入量和相应的井口压力。 （4）作出以井口压力与泵入量为坐标的试验曲线，如泵速）作出以井口压力与泵入量为坐标的试验曲线，如泵速不变，也可作出井口压力和泵入时间的关系曲线。不变，也可作出井口压力和泵入时间的关系曲线。2021/3/11102 进行

120、地层破裂压力试验时，要注意确定以下几个压力值：进行地层破裂压力试验时，要注意确定以下几个压力值： （1）漏失压力（）漏失压力（Pl）：试验曲线偏离直线的点。此时井内）：试验曲线偏离直线的点。此时井内钻井液开始向地层少量漏失。习惯上以此值作为确定井控作业钻井液开始向地层少量漏失。习惯上以此值作为确定井控作业的关井压力依据。如图所示。的关井压力依据。如图所示。破裂压力试验曲线极限压力试验曲线2021/3/11103 （2）破裂压力（）破裂压力（Pf）：试验曲线的最高点。反映了井内压）：试验曲线的最高点。反映了井内压力克服地层的强度使其破裂，形成裂缝，钻井液向裂缝中漏失，力克服地层的强度使其破裂，形

121、成裂缝，钻井液向裂缝中漏失，其后压力将下降。其后压力将下降。 （3）延伸压力（）延伸压力（Ppro）：压力趋于平缓的点。它使裂缝向）：压力趋于平缓的点。它使裂缝向远处扩展延伸。远处扩展延伸。 （4）瞬时停泵压力（）瞬时停泵压力（Ps）：当裂缝延伸到离开井壁压力集）：当裂缝延伸到离开井壁压力集中区，即中区，即6倍井眼半径以远时（估计从破裂点起约历时倍井眼半径以远时（估计从破裂点起约历时1分钟左分钟左右），进行瞬时停泵。记录下停泵时的压力右），进行瞬时停泵。记录下停泵时的压力Ps，此时裂缝仍开，此时裂缝仍开启，启，Ps应与垂直于裂缝的最小地应力值相平衡。此后，由于停应与垂直于裂缝的最小地应力值相平

122、衡。此后，由于停泵时间的延长，钻井液向裂缝两壁渗滤，液压下降。由于地应泵时间的延长，钻井液向裂缝两壁渗滤，液压下降。由于地应力的作用，裂缝将闭合。力的作用，裂缝将闭合。 （5）裂缝重张压力（）裂缝重张压力（Pr）：瞬时停泵后重新启动泵，使闭）：瞬时停泵后重新启动泵，使闭合的裂缝重新张开。由于张开闭合裂缝时不再需要克服岩石的合的裂缝重新张开。由于张开闭合裂缝时不再需要克服岩石的抗拉强度，因此可以认为地层的抗拉强度等于破裂压力与重张抗拉强度，因此可以认为地层的抗拉强度等于破裂压力与重张压力之差。压力之差。2021/3/11104上述记录的压力值为井口压力。为了计算地层实际的漏上述记录的压力值为井口

123、压力。为了计算地层实际的漏失压力或破裂压力还需加上井内钻井液的静液压力。失压力或破裂压力还需加上井内钻井液的静液压力。另外，在直井与定向井中对同一地层所做的破裂压力试另外，在直井与定向井中对同一地层所做的破裂压力试验所得到的数据不能互换使用。当套管鞋以下第一层为脆验所得到的数据不能互换使用。当套管鞋以下第一层为脆性岩层时，如砾岩、裂缝发育的灰岩等，只对其做极限压性岩层时，如砾岩、裂缝发育的灰岩等，只对其做极限压力试验，而不作破裂压力试验，因为脆性岩层做破裂压力力试验，而不作破裂压力试验，因为脆性岩层做破裂压力试验时在其开裂前变形很小，一旦被压裂则承压能力会显试验时在其开裂前变形很小，一旦被压裂

124、则承压能力会显著下降。极限压力试验要根据下部地层钻进将采用的最大著下降。极限压力试验要根据下部地层钻进将采用的最大钻井液密度及溢流关井和压井时，对该地层承压能力的要钻井液密度及溢流关井和压井时，对该地层承压能力的要求决定。试验方法同破裂压力试验一样，但只试到极限压求决定。试验方法同破裂压力试验一样，但只试到极限压力为止。如图力为止。如图310所示。所示。2021/3/11105 2、地层漏失压力试验、地层漏失压力试验 有些井只需进行地层漏失压力试验即可满足井控要求。试验方法同破有些井只需进行地层漏失压力试验即可满足井控要求。试验方法同破裂压力试验类似。裂压力试验类似。 当钻至套管鞋以下第一个砂

125、岩层时（或出套管鞋当钻至套管鞋以下第一个砂岩层时（或出套管鞋35米），用水泥车米），用水泥车进行试验。试验前确保井内钻井液性能均匀稳定，上提钻头至套管鞋内并关进行试验。试验前确保井内钻井液性能均匀稳定，上提钻头至套管鞋内并关闭防喷器。试验时缓慢启动泵，以小排量（闭防喷器。试验时缓慢启动泵，以小排量（0.81.32L/s）向井内注入钻井液，）向井内注入钻井液，每泵入每泵入80升钻井液（或压力上升升钻井液（或压力上升0.7MPa）后，停泵观察）后，停泵观察5分钟。如果压力保分钟。如果压力保持不变，则继续泵入，重复以上步骤，直到压力不上升或略降为止持不变，则继续泵入，重复以上步骤，直到压力不上升或略

126、降为止。漏失压力试验图2021/3/111063、地层承压能力试验、地层承压能力试验 在钻开高压油气层前，用钻开高压油气层的钻井液循环，观在钻开高压油气层前，用钻开高压油气层的钻井液循环，观察上部裸眼地层是否能承受钻开高压油气层钻井液的液柱压力，察上部裸眼地层是否能承受钻开高压油气层钻井液的液柱压力，若发生漏失则应堵漏后再钻开高压油气层，这就是地层承压能力若发生漏失则应堵漏后再钻开高压油气层，这就是地层承压能力试验。试验。 承压能力试验也可以采用分段试验的方式进行，即每钻进承压能力试验也可以采用分段试验的方式进行，即每钻进100200米，就用钻进下部地层的钻井液循环试压一次。米，就用钻进下部地

127、层的钻井液循环试压一次。 现场地层承压能力试验常采用地面加回压的方式进行，就是现场地层承压能力试验常采用地面加回压的方式进行，就是把高压油气层或下部地层将要使用的钻井液密度与当前井内钻井把高压油气层或下部地层将要使用的钻井液密度与当前井内钻井液密度的差值折算成井口压力，通过井口蹩压的方法检验裸眼地液密度的差值折算成井口压力，通过井口蹩压的方法检验裸眼地层的承压能力。由于井口蹩压的方式是在井内钻井液静止的情况层的承压能力。由于井口蹩压的方式是在井内钻井液静止的情况下进行的，所以试验时要考虑给钻井液密度差附加一系数，即循下进行的，所以试验时要考虑给钻井液密度差附加一系数，即循环压耗，以确保在提高密

128、度后，循环的情况下也不会发生漏失。环压耗，以确保在提高密度后，循环的情况下也不会发生漏失。2021/3/11107复习思考题复习思考题1、什么是异常高压地层？形成原因有哪些？、什么是异常高压地层？形成原因有哪些？2、了解地层压力和地层破裂压力的大小对于做好井控、了解地层压力和地层破裂压力的大小对于做好井控工作有何意义？工作有何意义？3、用、用dc指数法检测地层压力时，应收集钻进中哪些动指数法检测地层压力时，应收集钻进中哪些动态数据？态数据？4、地层破裂压力试验的目的是什么？在什么位置进行、地层破裂压力试验的目的是什么？在什么位置进行试验？试验？5、简述地层破裂压力试验的过程。、简述地层破裂压力

129、试验的过程。2021/3/11108第四章 井控设计l按照中国石油天然气集团公司2006年5月颁发的中国石油天然气集团公司石油与天然气钻井井控规定要求，井控设计是钻井地质和钻井工程设计的重要组成部分。它包括：满足井控安全和环保要求的钻前工程及合理的井场布置、全井段的地层孔隙压力和地层破裂压力剖面、钻井液设计、合理的井身结构、井控装备设计、有关法规及应急计划等内容。l在进行上述设计之前，首先要了解几项共同的控制因素，这就是有关法规、井位所在地环境所要求的后勤供应条件、成本与安全。2021/3/11109 按照中国石油天然气集团公司按照中国石油天然气集团公司2006年年5月颁发的中国月颁发的中国石

130、油天然气集团公司石油与天然气钻井井控规定要求，井石油天然气集团公司石油与天然气钻井井控规定要求，井控设计是钻井地质和钻井工程设计的重要组成部分。它包括：控设计是钻井地质和钻井工程设计的重要组成部分。它包括：满足井控安全和环保要求的钻前工程及合理的井场布置、全满足井控安全和环保要求的钻前工程及合理的井场布置、全井段的地层孔隙压力和地层破裂压力剖面、钻井液设计、合井段的地层孔隙压力和地层破裂压力剖面、钻井液设计、合理的井身结构、井控装备设计、有关法规及应急计划等内容。理的井身结构、井控装备设计、有关法规及应急计划等内容。在进行上述设计之前，首先要了解几项共同的控制因素，在进行上述设计之前，首先要了

131、解几项共同的控制因素，这就是有关法规、井位所在地环境所要求的后勤供应条件、这就是有关法规、井位所在地环境所要求的后勤供应条件、成本与安全。成本与安全。2021/3/11110 （二）地质设计的准备工作（二）地质设计的准备工作 钻井地质设计前，设计人员应介入井位的论证，参与钻井地质设计前，设计人员应介入井位的论证，参与地质方案的讨论，熟悉掌握地质资料，深入了解地质目的，地质方案的讨论，熟悉掌握地质资料，深入了解地质目的，明确设计任务。明确设计任务。 1、探井地质设计前的准备工作、探井地质设计前的准备工作 1）标定井位）标定井位 将设计井的坐标标定在井位图上，进行井位校对，同将设计井的坐标标定在井

132、位图上，进行井位校对，同时在构造图上标出设计井位如发现与下发的井位要求不符，时在构造图上标出设计井位如发现与下发的井位要求不符，应及时上报。应及时上报。2021/3/11111 2）收集资料）收集资料 （1）区域资料：区域的地层、构造、油气水情况以及区）区域资料：区域的地层、构造、油气水情况以及区域的石油地质条件，包括生油条件、储层条件、盖层条件、运域的石油地质条件，包括生油条件、储层条件、盖层条件、运移条件、圈闭条件、保存条件。移条件、圈闭条件、保存条件。 （2）邻井和邻区实钻资料：邻井地层分层，浅气层及有）邻井和邻区实钻资料：邻井地层分层，浅气层及有毒有害气体分布，钻探成果，试油成果，邻井

133、钻井液使用情况，毒有害气体分布，钻探成果，试油成果，邻井钻井液使用情况，邻井注水情况，以及邻井实钻过程中出现的卡、喷、漏等复杂邻井注水情况，以及邻井实钻过程中出现的卡、喷、漏等复杂情况，录井和测井综合解释成果等。无邻井时，应收集邻区的情况，录井和测井综合解释成果等。无邻井时，应收集邻区的相关资料或野外露头剖面资料，地震解释成果，分层地震波速相关资料或野外露头剖面资料，地震解释成果，分层地震波速度等资料。度等资料。2021/3/11112 （3）井位部署）井位部署(或论证或论证)研究报告。进行地质设计前应对研究报告。进行地质设计前应对井场周围一定范围内的居民住宅、学校、厂矿（包括开采地井场周围一

134、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、水资源情况和下资源的矿业单位）、国防设施、高压电线、水资源情况和风向变化等进行勘察和调查。风向变化等进行勘察和调查。 （4）区域地震测线。）区域地震测线。 （5）各种相关图件，如区域构造图、目的层构造图、油）各种相关图件，如区域构造图、目的层构造图、油藏预测剖面图等。藏预测剖面图等。 （6）其他资料，如古生物、岩矿、地化等资料。）其他资料，如古生物、岩矿、地化等资料。2021/3/11113 2、开发井地质设计前的准备工作、开发井地质设计前的准备工作 主要是详细收集邻井资料和各开发层系的精细构造图，主要是详细收集

135、邻井资料和各开发层系的精细构造图，特别是收集邻井采油、注水特别是收集邻井采油、注水(汽汽)层位、动态压力等资料、了层位、动态压力等资料、了解油气层连通情况和注水解油气层连通情况和注水(汽汽)后的影响，收集邻井储层物性后的影响，收集邻井储层物性资科和油气水性质资料。了解各项施工作业过程中对储层及资科和油气水性质资料。了解各项施工作业过程中对储层及油气水层的不良影响，以及邻井和邻近地区的实钻资料。油气水层的不良影响，以及邻井和邻近地区的实钻资料。2021/3/11114 （三）地质设计的内容（三）地质设计的内容 1、探井地质设计的主要内容、探井地质设计的主要内容 （1）基本数据：井号、井别、井位（

136、井位坐标、井口地理）基本数据：井号、井别、井位（井位坐标、井口地理位置、测线位置）、设计井深、钻探目的、完钻层位、完钻原位置、测线位置）、设计井深、钻探目的、完钻层位、完钻原则、目的层等。则、目的层等。 （2）区域地质简介：区域地层、构造及油气水情况、设计）区域地质简介：区域地层、构造及油气水情况、设计井钻探成果预测等。构造描述应包括：构造展布、形态、走向；井钻探成果预测等。构造描述应包括：构造展布、形态、走向；主断层的发育（走向、断距）及对次级断层的影响；次断层的主断层的发育（走向、断距）及对次级断层的影响；次断层的分布特征及井区的断层发育状况。地层概况描述：地层概况应分布特征及井区的断层发

137、育状况。地层概况描述：地层概况应首先描述探区内地层岩性、标准层、倾角及特征；然后叙述生、首先描述探区内地层岩性、标准层、倾角及特征；然后叙述生、储油层的岩性、厚度、物性及流体特性；邻井的实钻情况描述储油层的岩性、厚度、物性及流体特性；邻井的实钻情况描述包括地层分布、岩石电性及录井和试油。设计井应自上而下按包括地层分布、岩石电性及录井和试油。设计井应自上而下按地质时代描述岩性、厚度、产状、胶结程度及分层特征；断层、地质时代描述岩性、厚度、产状、胶结程度及分层特征；断层、漏层、超压层、膏盐层及浅气层等特殊岩性段要进行详细描述。漏层、超压层、膏盐层及浅气层等特殊岩性段要进行详细描述。探井必须做地质风

138、险分析，主要包括地层变化、构造形态和断探井必须做地质风险分析，主要包括地层变化、构造形态和断层分布，同时，给钻井工程设计以提示。层分布，同时，给钻井工程设计以提示。2021/3/11115 （3）设计依据：设计所依据的任务书、资料、图解等。）设计依据：设计所依据的任务书、资料、图解等。 （4）钻探目的：根据任务书分别说明主要钻探目的层、）钻探目的：根据任务书分别说明主要钻探目的层、次要钻探目的层、或是为查明地层剖面、落实构造。次要钻探目的层、或是为查明地层剖面、落实构造。 （5）预测地层剖面及油气水层位置：邻井地层分层数据、）预测地层剖面及油气水层位置：邻井地层分层数据、设计井地层分层数据、设

139、计井地层岩性简述、预测油气水层位设计井地层分层数据、设计井地层岩性简述、预测油气水层位置。置。 （6）地层孔隙压力预测和钻井液性能及使用要求：邻井）地层孔隙压力预测和钻井液性能及使用要求：邻井地层测试成果、地震资料压力预测成果、邻井钻井液使用及油地层测试成果、地震资料压力预测成果、邻井钻井液使用及油气水显示情况、邻井注水情况、设计井地层压力预测、设计井气水显示情况、邻井注水情况、设计井地层压力预测、设计井钻井液类型及性能要求。钻井液类型及性能要求。2021/3/11116 （7）取资料要求：岩屑录井、钻时录井、气测或综合录）取资料要求：岩屑录井、钻时录井、气测或综合录井仪录井、地质循环观察、钻

140、井液录井、氯离子含量分析、荧井仪录井、地质循环观察、钻井液录井、氯离子含量分析、荧光录井、钻井取心、井壁取心、地球物理测井、岩石热解地化光录井、钻井取心、井壁取心、地球物理测井、岩石热解地化录井、选送样品要求、中途测试等。录井、选送样品要求、中途测试等。 （8）井身质量及井身结构要求：井身质量要求，套管结）井身质量及井身结构要求：井身质量要求，套管结构。套管外径、钢级、壁厚、阻流环位置及水泥上返深度，定构。套管外径、钢级、壁厚、阻流环位置及水泥上返深度，定向井、侧钻井、水平井中靶要求（方位、位移、稳斜角、靶心向井、侧钻井、水平井中靶要求（方位、位移、稳斜角、靶心半径等）。半径等）。 （9）技术

141、说明及故障提示：浅气层提示，工程施工方面）技术说明及故障提示：浅气层提示，工程施工方面的要求，保护油气层的要求，保证取全资料的要求，施工中可的要求，保护油气层的要求，保证取全资料的要求，施工中可能发生的井漏、井喷等复杂情况等。在可能含硫化氢等有毒有能发生的井漏、井喷等复杂情况等。在可能含硫化氢等有毒有害气体的地区钻井，地质设计应对其层位、埋藏深度及含量进害气体的地区钻井，地质设计应对其层位、埋藏深度及含量进行预测，行预测，2021/3/11117 （10）地质设计明确试油层位和试油方法，提出试油要求。）地质设计明确试油层位和试油方法，提出试油要求。 （11）应根据不同勘探阶段和井区地表条件综合

142、考虑确定）应根据不同勘探阶段和井区地表条件综合考虑确定弃井的方式和方法。弃井的方式和方法。 （12）地理及环境资料：气象、地形、地物资料。地质设）地理及环境资料：气象、地形、地物资料。地质设计中应标注说明如煤矿等采掘矿井坑道的分布、走向、长度和计中应标注说明如煤矿等采掘矿井坑道的分布、走向、长度和距地表深度；江河、干渠周围钻井应标明河道、干渠的位置和距地表深度；江河、干渠周围钻井应标明河道、干渠的位置和走向等。走向等。 （13）附图附表：钻井地质设计文本中必须附全所有附图）附图附表：钻井地质设计文本中必须附全所有附图和附表，附图中应有详细标注，并符合有关技术标准或规范。和附表，附图中应有详细标

143、注，并符合有关技术标准或规范。 （14）设计的变更和施工计划的变更（包括：施工工序、）设计的变更和施工计划的变更（包括：施工工序、进度及非正常作业）应在设计文本中有明确的要求及批准程序。进度及非正常作业）应在设计文本中有明确的要求及批准程序。2021/3/11118 2、开发井钻井地质设计的主要内容、开发井钻井地质设计的主要内容 开发井地质设计根据钻探目的要求，参照探井的地质设开发井地质设计根据钻探目的要求，参照探井的地质设计内容。计内容。 （四）地质设计应考虑的井控因素（四）地质设计应考虑的井控因素 1、地质设计书中所提供的井位必须符合以下条件：油、地质设计书中所提供的井位必须符合以下条件：

144、油气井井口距离高压线及其它永久性设施不小于气井井口距离高压线及其它永久性设施不小于75m；距民宅；距民宅不小于不小于100m；距铁路、高速公路不小于；距铁路、高速公路不小于200m；距学校、医院、；距学校、医院、油库、河流、水库、人口密集及高危场所等不小于油库、河流、水库、人口密集及高危场所等不小于500m。若。若安全距离不能满足上述规定，由油（气）田公司与管理（勘安全距离不能满足上述规定，由油（气）田公司与管理（勘探）局主管部门应组织相关单位进行安全评估、环境评估，探）局主管部门应组织相关单位进行安全评估、环境评估，按其评估意见处置。含硫油气井应急撤离措施参见按其评估意见处置。含硫油气井应急

145、撤离措施参见SY/T 5087有关规定。有关规定。2021/3/11119 2、进行地质设计前应对井场周围一定范围内的居民住、进行地质设计前应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、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、水资源情况和风向变化等进行勘察和调查，并在地高压电线、水资源情况和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、走向、长度和距地表深度；江河、干渠周围钻井应标的分布、走向、长度和距地表深度；江河、干渠周围钻

146、井应标明河道、干渠的位置和走向等。明河道、干渠的位置和走向等。 3、地质设计书应根据物探资料及本构造邻近井和邻构、地质设计书应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、地层破裂压力造的钻探情况，提供本井全井段地层孔隙压力、地层破裂压力（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（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压检验资料）和坍塌压力剖面、浅气层资料、近已钻井地层承压检验资料）和坍塌压力剖面、浅气层资料、油气水显示和复杂情况。油气水显示和复杂情况。2021/3/11120 4、在已开发调整区钻井，地质设计书中应明确提供、

147、在已开发调整区钻井，地质设计书中应明确提供注水、注气（汽）井分布及注水、注气（汽）情况，提供分注水、注气（汽）井分布及注水、注气（汽）情况，提供分层动态压力数据。钻开油气层之前应采取停注、泄压等措施，层动态压力数据。钻开油气层之前应采取停注、泄压等措施，直到相应层位套管固井候凝完为止。直到相应层位套管固井候凝完为止。 5、在可能含硫化氢等有毒有害气体的地区钻井，地质、在可能含硫化氢等有毒有害气体的地区钻井，地质设计应对其层位、埋藏深度及硫化氢等有毒有害气体的含量设计应对其层位、埋藏深度及硫化氢等有毒有害气体的含量进行预测。进行预测。2021/3/11121 三、工程设计三、工程设计 钻井工程是

148、一个多学科、多工种的大系统工程。钻井工钻井工程是一个多学科、多工种的大系统工程。钻井工程设计是以现代钻井工艺理论为准则，采用新的研究成果，以程设计是以现代钻井工艺理论为准则，采用新的研究成果，以现代计算技术用最优化科学理论去设计和规划钻井工程中的工现代计算技术用最优化科学理论去设计和规划钻井工程中的工艺技术及实施措施。艺技术及实施措施。2021/3/11122 （一）工程设计的目的（一）工程设计的目的 钻井是油气勘探与开发的重要环节，是实现地质目的钻井是油气勘探与开发的重要环节，是实现地质目的和产能建设的必要手段。钻井工程设计的目的是确保油气钻和产能建设的必要手段。钻井工程设计的目的是确保油气

149、钻井工程顺利的实施和质量控制，实现安全、优质、高速和经井工程顺利的实施和质量控制，实现安全、优质、高速和经济钻井，顺利完成地质钻探目的，开发并保护油气资源；并济钻井，顺利完成地质钻探目的，开发并保护油气资源；并为钻井工程提供预算的依据。为钻井工程提供预算的依据。 钻井队必须遵循钻井工程设计施工，不能随意变动，钻井队必须遵循钻井工程设计施工，不能随意变动，如因井下情况变化，原设计确需变更时，必须提交有关部门如因井下情况变化，原设计确需变更时，必须提交有关部门重新讨论研究。因此，钻井工程设计的科学性、先进性、经重新讨论研究。因此，钻井工程设计的科学性、先进性、经济性、安全性和可操作性对钻井工程作业

150、的成败和油气勘探济性、安全性和可操作性对钻井工程作业的成败和油气勘探与生产的效益起着十分关键的作用。与生产的效益起着十分关键的作用。2021/3/11123 （二）工程设计前的准备工作（二）工程设计前的准备工作 钻井工程设计前必须进行技术调研，其主要内容包括：钻井工程设计前必须进行技术调研，其主要内容包括： 1、地层地质状况、地层地质状况 复杂不稳定井段；各层岩石可钻性；各层岩石理化特复杂不稳定井段；各层岩石可钻性；各层岩石理化特性和矿物组分；各层地层倾角和层理、节理发育情况；地应性和矿物组分；各层地层倾角和层理、节理发育情况；地应力异常情况；钻定向井、大斜度井、水平井时，还应该了解力异常情况

151、；钻定向井、大斜度井、水平井时，还应该了解钻井所在地区的地磁场磁偏角等。钻井所在地区的地磁场磁偏角等。2021/3/11124 2、施工井邻井及所在地区的钻井状况、施工井邻井及所在地区的钻井状况 （1）井身结构：套管程序，各层套管的钢级、尺寸、壁）井身结构：套管程序，各层套管的钢级、尺寸、壁厚，各层套管水泥上返高度和封固情况。厚，各层套管水泥上返高度和封固情况。 （2）钻井液：钻井液总成本，各井段所用钻井液类型，）钻井液：钻井液总成本，各井段所用钻井液类型，性能、添加剂名称、使用数量以及成本各井段钻井液更替性能、添加剂名称、使用数量以及成本各井段钻井液更替或处理调整的井深、用量、配方、小试验数

152、据以及有关井漏、或处理调整的井深、用量、配方、小试验数据以及有关井漏、并塌、电测等方面的问题。并塌、电测等方面的问题。 （3）钻头使用：各井段所用钻头的类型、尺寸、喷嘴、）钻头使用：各井段所用钻头的类型、尺寸、喷嘴、下井日期，起出时问、起出原因、钻头进尺、机械钻速、钻下井日期，起出时问、起出原因、钻头进尺、机械钻速、钻压、转数、水力参数、泵压、泵冲数、泵缸套直径以及更换压、转数、水力参数、泵压、泵冲数、泵缸套直径以及更换情况、钻头起出状况情况、钻头起出状况(包括牙齿、轴承磨损、直径变化等包括牙齿、轴承磨损、直径变化等)、每米成本、井下有无异常情况等。每米成本、井下有无异常情况等。2021/3/

153、11125 （4）钻具：各井段所用的钻具组合，及使用中的倒换、）钻具：各井段所用的钻具组合，及使用中的倒换、错扣情况，钻杆与钻铤规范使用时间与使用中出现的问题错扣情况，钻杆与钻铤规范使用时间与使用中出现的问题(有无刺伤、折断、偏磨、丝扣损坏等有无刺伤、折断、偏磨、丝扣损坏等)及原因。及原因。 （5）复杂情况：发生事故的类型、原因、井段、处理）复杂情况：发生事故的类型、原因、井段、处理方法措施及其效果。方法措施及其效果。 （6）其它：钻柱测试数据以及压力恢复数据、时效分）其它：钻柱测试数据以及压力恢复数据、时效分析、成本变化等。析、成本变化等。2021/3/11126 （三）工程设计的内容（三）

154、工程设计的内容 钻井工程设计的任务是根据地质部门提供的地质设计钻井工程设计的任务是根据地质部门提供的地质设计书内容，进行一口井施工工程参数及技术措施设计，并给书内容，进行一口井施工工程参数及技术措施设计，并给出钻井进度预测和成本预算。出钻井进度预测和成本预算。 钻井工程设计应包括以下方面的内容：钻井工程设计应包括以下方面的内容： （1）地面井位选择应考虑水资源，井场道路，泥浆池）地面井位选择应考虑水资源，井场道路，泥浆池位置及井场施工条件等因素；位置及井场施工条件等因素； （2）钻机选择与井身结构的确定，应考虑是否有浅气）钻机选择与井身结构的确定，应考虑是否有浅气层；层； （3）钻头尺寸类型的

155、选择与数量的确定；）钻头尺寸类型的选择与数量的确定； （4）钻柱设计与下部钻具组合；）钻柱设计与下部钻具组合； （5）钻井参数设计；）钻井参数设计；2021/3/11127（6）钻井液设计；）钻井液设计；（7）固井设计，包括套管柱设计数据、套管柱强度设计）固井设计，包括套管柱设计数据、套管柱强度设计图示、注水泥设计及固井要求；图示、注水泥设计及固井要求；（8）油气井井控装备及防止井喷、井喷失控工艺技术措）油气井井控装备及防止井喷、井喷失控工艺技术措施；施；（9）油气井固控设备要求；）油气井固控设备要求；（10）地层孔隙压力监测；）地层孔隙压力监测；（11）地层漏失试验要求）地层漏失试验要求(新

156、探区第一口探井必须进行地新探区第一口探井必须进行地层漏失试验层漏失试验)；（12）防止油气层损害要求；）防止油气层损害要求；（13）环境保护要求；）环境保护要求；（14）安全生产要求，包括防止有毒有害气体对人员的）安全生产要求，包括防止有毒有害气体对人员的伤害等；伤害等；（15）钻井施工进度计划；）钻井施工进度计划；（16）全井成本预算。）全井成本预算。2021/3/11128 （四）工程设计中有关井控的要求（四）工程设计中有关井控的要求 由于溢流和井喷可能发生在钻井中的各个过程。因此由于溢流和井喷可能发生在钻井中的各个过程。因此在钻井工程设计中必须全面考虑，避免溢流和井喷的发生。在钻井工程设

157、计中必须全面考虑，避免溢流和井喷的发生。一旦发生溢流和井喷，要有能控制井内流体的手段，以恢复一旦发生溢流和井喷，要有能控制井内流体的手段，以恢复钻井工作正常进行。因此在钻井工程设计中更应注意以下与钻井工作正常进行。因此在钻井工程设计中更应注意以下与井控工作有关的问题。井控工作有关的问题。2021/3/11129 1、工程设计书应根据地质设计提供的资料进行钻井液、工程设计书应根据地质设计提供的资料进行钻井液设计，钻井液密度以各裸眼井段中的最高地层孔隙压力当量设计，钻井液密度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：钻井液密度值为基准，另加一个安全附加值： 油井、

158、水井为油井、水井为0.05g/cm30.10g/cm3 或增加井底压差或增加井底压差1.5MPa3.5MPa； 气井为气井为0.07g/cm30.15g/cm3 或增加井底压差或增加井底压差3.0MPa5.0MPa。 具体选择钻井液密度安全附加值时，应考虑地层孔隙压具体选择钻井液密度安全附加值时，应考虑地层孔隙压力预测精度、油气水层的埋藏深度及预测油气水层的产能、力预测精度、油气水层的埋藏深度及预测油气水层的产能、地层油气中硫化氢含量、地应力、地层坍塌压力和破裂压力、地层油气中硫化氢含量、地应力、地层坍塌压力和破裂压力、井控装备配套情况等因素。含硫化氢等有害气体的油气井钻井控装备配套情况等因素

159、。含硫化氢等有害气体的油气井钻井液密度设计，其安全附加值应取最大值。井液密度设计，其安全附加值应取最大值。2021/3/11130 （1）探井、超深井、复杂井的井身结构应充分考虑不）探井、超深井、复杂井的井身结构应充分考虑不可预测因素，留有一层备用套管；可预测因素，留有一层备用套管； （2）在井身结构设计中，同一裸眼井段中原则上不应）在井身结构设计中，同一裸眼井段中原则上不应有两个以上压力梯度相差大的油气水层；有两个以上压力梯度相差大的油气水层； （3）在矿产采掘区钻井，井筒与采掘坑道、矿井坑道之）在矿产采掘区钻井，井筒与采掘坑道、矿井坑道之间的距离不少于间的距离不少于100m，套管下深应封住

160、开采层并超过开采段，套管下深应封住开采层并超过开采段100m； （4）套管下深要考虑下部钻井最高钻井液密度和溢流关）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；井时的井口安全关井余量； （5）含硫化氢、二氧化碳等有害气体和高压气井的油层）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，且水泥必须返到地面。应符合相应的技术要求，且水泥必须返到地面。2021/3/11131 3、工程设计书应明确每层套管固井开钻后，按、工程设计书应明确每层套管固井开钻后，

161、按SY/T 5430地层破裂压力测定套管鞋试漏法要求，测定套管鞋地层破裂压力测定套管鞋试漏法要求，测定套管鞋下第一个砂岩层的破裂压力。下第一个砂岩层的破裂压力。 4、工程设计书应明确钻井必须装防喷器，并按井控装置、工程设计书应明确钻井必须装防喷器，并按井控装置配套要求进行设计。配套要求进行设计。2021/3/11132 5、工程设计书应明确井控装置的配套标准：、工程设计书应明确井控装置的配套标准： （1）防喷器压力等级应与裸眼井段中最高地层压力相）防喷器压力等级应与裸眼井段中最高地层压力相匹配，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

162、和组合形式；列和组合形式； （2）节流管汇的压力等级和组合形式应与全井防喷器）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；最高压力等级相匹配； （3）压井管汇的压力等级和连接形式应与全井防喷器）压井管汇的压力等级和连接形式应与全井防喷器最高压力等级相匹配；最高压力等级相匹配； （4）绘制各次开钻井口装置及井控管汇安装示意图，并）绘制各次开钻井口装置及井控管汇安装示意图，并提出相应的安装、试压要求；提出相应的安装、试压要求； （5）有抗硫要求的井口装置及井控管汇应符合）有抗硫要求的井口装置及井控管汇应符合SY/T 5087含硫油气井安全钻井推荐作法中的相应规定。含硫油气井安全钻

163、井推荐作法中的相应规定。2021/3/11133 6、工程设计书应明确钻具内防喷工具、井控监测仪器、工程设计书应明确钻具内防喷工具、井控监测仪器、仪表、钻具旁通阀及钻井液处理装置和灌注装置应根据各油气仪表、钻具旁通阀及钻井液处理装置和灌注装置应根据各油气田的具体情况配齐，以满足井控技术的要求。田的具体情况配齐，以满足井控技术的要求。 7、根据地层流体中硫化氢和二氧化碳等有毒有害气体含、根据地层流体中硫化氢和二氧化碳等有毒有害气体含量及完井后最大关井压力值，并考虑能满足进一步采取增产措量及完井后最大关井压力值，并考虑能满足进一步采取增产措施和后期注水、修井作业的需要，工程设计书应按照施和后期注水

164、、修井作业的需要，工程设计书应按照SY/T5127井口装置和采油树规范标准明确选择完井井口井口装置和采油树规范标准明确选择完井井口装置的型号、压力等级和尺寸系列。装置的型号、压力等级和尺寸系列。 8、钻井工程设计书中应明确钻开油气层前加重钻井液和、钻井工程设计书中应明确钻开油气层前加重钻井液和加重材料的储备量，以及油气井压力控制的主要技术措施，包加重材料的储备量，以及油气井压力控制的主要技术措施，包括浅气层的井控技术措施。括浅气层的井控技术措施。2021/3/11134 9、钻井工程设计书应明确欠平衡钻井应在地层情况等、钻井工程设计书应明确欠平衡钻井应在地层情况等条件具备的井中进行。含硫油气层

165、或上部裸眼井段地层中的条件具备的井中进行。含硫油气层或上部裸眼井段地层中的硫化氢含量大于硫化氢含量大于SY/T5087含硫化氢油气井安全钻井推荐作含硫化氢油气井安全钻井推荐作法中对含硫油气井的规定标准时，不能开展欠平衡钻井。法中对含硫油气井的规定标准时，不能开展欠平衡钻井。欠平衡钻井施工设计书中必须制定确保井口装置安全、防止欠平衡钻井施工设计书中必须制定确保井口装置安全、防止井喷失控或着火以及防硫化氢等有害气体伤害的安全措施及井喷失控或着火以及防硫化氢等有害气体伤害的安全措施及井控应急预案。井控应急预案。 10、钻井工程设计书应明确对探井、预探井、资料井、钻井工程设计书应明确对探井、预探井、资

166、料井应采用地层压力随钻预（监）测技术；绘制本井预测地层压应采用地层压力随钻预（监）测技术；绘制本井预测地层压力梯度曲线、设计钻井液密度曲线、力梯度曲线、设计钻井液密度曲线、dc指数随钻监测地层压指数随钻监测地层压力梯度曲线和实际钻井液密度曲线，根据监测和实钻结果，力梯度曲线和实际钻井液密度曲线，根据监测和实钻结果，及时调整钻井液密度。及时调整钻井液密度。2021/3/11135 四、压力剖面四、压力剖面 按照地质设计，应根据物探资料及按照地质设计，应根据物探资料及本构造邻近井和邻构造的钻探情况，提供本构造邻近井和邻构造的钻探情况，提供本井全井段预测地层压力和地层破裂压力本井全井段预测地层压力和

167、地层破裂压力的要求，必须建立本井全井段的地层压力的要求，必须建立本井全井段的地层压力剖面。剖面。 1、地层压力剖面的确定、地层压力剖面的确定 为了精确地掌握井内各层段的预计为了精确地掌握井内各层段的预计地层压力，可以采用以下五种方法建立地地层压力，可以采用以下五种方法建立地层压力曲线：层压力曲线： （1）邻近井的钻井井史和钻井液密）邻近井的钻井井史和钻井液密度；度； （2）综合录井资料；）综合录井资料； （3）邻近井的电测资料解释评价；）邻近井的电测资料解释评价； （4）邻近井的）邻近井的dc指数曲线；指数曲线； （5）所在地区地震波传播时间。）所在地区地震波传播时间。地层压力剖面2021/3

168、/11136 1）邻近井的钻井井史和钻井液密度）邻近井的钻井井史和钻井液密度 邻井钻井液密度使用记录是地质工程设计的重要参考。邻井钻井液密度使用记录是地质工程设计的重要参考。钻井过程中所发生的任何井下问题如井涌、井漏、压差卡钻钻井过程中所发生的任何井下问题如井涌、井漏、压差卡钻等都会在钻井井史中进行记录和描述，对于设计以及在钻井等都会在钻井井史中进行记录和描述，对于设计以及在钻井中可能遇到的复杂情况有着重要的提示作用。另外，井史中中可能遇到的复杂情况有着重要的提示作用。另外，井史中还列出了套管资料、钻头记录等资料对地质工程设计的制定还列出了套管资料、钻头记录等资料对地质工程设计的制定均有重要参

169、考价值。为了减少复杂情况，在那些易出现故障均有重要参考价值。为了减少复杂情况，在那些易出现故障的页岩（裂缝的、脆性的）层段，钻井液密度使用可能偏高。的页岩（裂缝的、脆性的）层段，钻井液密度使用可能偏高。因此从钻井液记录与钻井井史中所得的资料需要进行分析修因此从钻井液记录与钻井井史中所得的资料需要进行分析修正，特别是对于有断层与坍塌等的地层。正，特别是对于有断层与坍塌等的地层。2021/3/11137 2）综合录井资料、电测资料、）综合录井资料、电测资料、dc指数、指数、曲线及地震波传播时间评价曲线及地震波传播时间评价 除综合录井资料、除综合录井资料、dc指数或指数或曲线等曲线等方法外，用于预测

170、地层压力的电测方法有：方法外，用于预测地层压力的电测方法有： （1）电导率；）电导率； （2）声波测井；）声波测井； （3）密度测井；）密度测井； （4）孔隙度测井；）孔隙度测井； 在没有邻近井作参考的地区，就必须在没有邻近井作参考的地区，就必须通过地震数据，把地震波在层段传播时间，通过地震数据，把地震波在层段传播时间，分析解释以后，把层段地震波传播速度标分析解释以后，把层段地震波传播速度标定成地层孔隙压力梯度或当量钻井液密度。定成地层孔隙压力梯度或当量钻井液密度。选用以上方法，作出地层压力剖面。选用以上方法，作出地层压力剖面。地层压力剖面2021/3/11138 2、地层破裂压力的确定、地层

171、破裂压力的确定 在钻井施工中，钻井液密度必须满足平衡地层压力的要在钻井施工中，钻井液密度必须满足平衡地层压力的要求，但是，过高的钻井液密度会使较弱的地层产生裂缝，造求，但是，过高的钻井液密度会使较弱的地层产生裂缝，造成井漏或地表窜通。除导致钻井液损失外，还会降低井内的成井漏或地表窜通。除导致钻井液损失外，还会降低井内的液柱压力，形成井喷的条件。液柱压力，形成井喷的条件。 因此，在预测地层孔隙压力的同时，还应预测全井段因此，在预测地层孔隙压力的同时，还应预测全井段的地层破裂压力，并一同画在地层压力剖面上。的地层破裂压力，并一同画在地层压力剖面上。2021/3/11139 五、套管程序的确定五、套

172、管程序的确定 1、套管的功能和套管下入的要求、套管的功能和套管下入的要求科学的确定套管层次及下入深度，对钻井的经济性和安全科学的确定套管层次及下入深度，对钻井的经济性和安全性有着重要意义。套管的主要功能是：性有着重要意义。套管的主要功能是： （1）保护淡水层，封隔非胶结地层；）保护淡水层，封隔非胶结地层； （2）封隔易坍塌和井眼稳定性差，易出故障的井段；）封隔易坍塌和井眼稳定性差，易出故障的井段； （3）避免高低压层同在一裸眼井段，喷层和漏失层同在）避免高低压层同在一裸眼井段，喷层和漏失层同在一井段；一井段； （4）为油气生产提供通道，为井下作业提供施工条件）为油气生产提供通道，为井下作业提供

173、施工条件。2021/3/11140 1）结构管）结构管 这种管子既可以击入地表，也可以钻入地表，主要是这种管子既可以击入地表，也可以钻入地表，主要是保护井架基础。保护井架基础。 2）导管）导管 导管用来封隔地表疏松不胶结的地层，并提供一个耐导管用来封隔地表疏松不胶结的地层，并提供一个耐久的套管座放位置。久的套管座放位置。 3）表层套管）表层套管 表层套管应满足井控安全，封固浅水层、疏松地层、表层套管应满足井控安全，封固浅水层、疏松地层、砾石层的要求，且其坐入稳固岩层应不少于砾石层的要求，且其坐入稳固岩层应不少于10m，固井水，固井水泥应自环空返至地面。下入深度依地区不同。泥应自环空返至地面。下

174、入深度依地区不同。2021/3/11141 4）中间套管或技术套管）中间套管或技术套管 技术套管用于封隔上部复杂地层，以便能够用设计的钻井液技术套管用于封隔上部复杂地层，以便能够用设计的钻井液密度钻开下部地层。当下部钻井液密度所形成的液柱压力接近上密度钻开下部地层。当下部钻井液密度所形成的液柱压力接近上一层套管鞋处的破裂压力时，一层套管鞋处的破裂压力时，就应下技术套管，否则可能产生井就应下技术套管，否则可能产生井漏。当高压层在低压层上部时，技术套管应下过高压层以便能以漏。当高压层在低压层上部时，技术套管应下过高压层以便能以较低密度的钻井液钻开低压层。这样，既保证了上部地层不发生较低密度的钻井液

175、钻开低压层。这样，既保证了上部地层不发生井控问题，又可以防止损害下部油气层，提高机械钻速。井控问题，又可以防止损害下部油气层，提高机械钻速。 集团公司关于进一步加强井控工作的实施意见明确要求：集团公司关于进一步加强井控工作的实施意见明确要求：“当裸眼井段不同压力系统的压力梯度差值超过当裸眼井段不同压力系统的压力梯度差值超过0.3MPa/100m，或采用膨胀管等工艺措施仍不能解除严重井漏时，应下技术套管或采用膨胀管等工艺措施仍不能解除严重井漏时，应下技术套管封隔。封隔。”并且并且“技术套管的材质、技术套管的材质、强度、扣型、管串结构设计强度、扣型、管串结构设计（包括钢级、壁厚以及扶正器等附件）应

176、满足封固复杂井段、固（包括钢级、壁厚以及扶正器等附件）应满足封固复杂井段、固井工艺、井控安全以及下一步钻井中应对相应地层不同流体的要井工艺、井控安全以及下一步钻井中应对相应地层不同流体的要求。水泥应返至套管中性（和）点以上求。水泥应返至套管中性（和）点以上300m；“三高三高”油气井的油气井的技术套管水泥应返至上一级套管内或地面技术套管水泥应返至上一级套管内或地面”。2021/3/11142 5）油层套管）油层套管 具有生产能力的油气层，完井时应根据油气生产的要求下具有生产能力的油气层，完井时应根据油气生产的要求下入生产套管，并采取相应的完井形式。入生产套管，并采取相应的完井形式。按照集团公司

177、关于进一步加强井控工作的实施意见的要按照集团公司关于进一步加强井控工作的实施意见的要求：求：“油层套管的材质、强度、扣型、管串结构设计（包括钢油层套管的材质、强度、扣型、管串结构设计（包括钢级、壁厚以及扶正器等附件）应满足固井、完井、井下作业及级、壁厚以及扶正器等附件）应满足固井、完井、井下作业及油（气）生产的要求，水泥应返至技术套管内或油、气、水层油（气）生产的要求，水泥应返至技术套管内或油、气、水层以上以上300m。“三高三高”油气井油（气）层套管和固井水泥应具油气井油（气）层套管和固井水泥应具有抗酸性气体腐蚀能力，应采取相应工艺措施使固井水泥返到有抗酸性气体腐蚀能力，应采取相应工艺措施使

178、固井水泥返到上一级套管内，并且其形成的水泥环顶面应高出已经被技术套上一级套管内，并且其形成的水泥环顶面应高出已经被技术套管封固了的喷、漏、塌、卡、碎地层以及全角变化率超出设计管封固了的喷、漏、塌、卡、碎地层以及全角变化率超出设计要求的井段以上要求的井段以上100m”。2021/3/111432、套管下入深度和层次的确定、套管下入深度和层次的确定确定套管下入深度和层次的原则是：确定套管下入深度和层次的原则是：（1）分别封固所钻井剖面内的各个复杂不稳定井段；）分别封固所钻井剖面内的各个复杂不稳定井段；（2）控制裸眼段长度，减少钻井复杂和事故；）控制裸眼段长度，减少钻井复杂和事故；（3）提高钻井速度

179、，降低钻井成本；）提高钻井速度，降低钻井成本；（4）有利于发现和保护保护油气层；）有利于发现和保护保护油气层；（5）延长油气井寿命。）延长油气井寿命。2021/3/11144 为了确定套管下入深度，需要以下资料和基础数据：为了确定套管下入深度，需要以下资料和基础数据： （1）岩性、压力剖面；）岩性、压力剖面； （2）操作安全系数，即控制抽汲压力减小值和激动压力增加值；）操作安全系数，即控制抽汲压力减小值和激动压力增加值； （3）压力异常井段。在压力异常井段，压差卡套管最容易发生在渗透）压力异常井段。在压力异常井段，压差卡套管最容易发生在渗透性高、地层孔隙压力小的层段；性高、地层孔隙压力小的层段

180、； （4）允许压差。）允许压差。 （5）必须封固的复杂不稳定井段。根据地层压力剖面确定套管层次后，）必须封固的复杂不稳定井段。根据地层压力剖面确定套管层次后， 由于影响钻进的复杂因素并不能全部反映到压力剖面上，如易吸水膨胀坍塌由于影响钻进的复杂因素并不能全部反映到压力剖面上，如易吸水膨胀坍塌的泥页岩、含蒙脱石的泥页岩、岩膏层、盐岩、胶结疏松的砂岩等。同时复的泥页岩、含蒙脱石的泥页岩、岩膏层、盐岩、胶结疏松的砂岩等。同时复杂情况的产生又与钻井液性能、钻井措施、钻井周期等因素有关，若无法采杂情况的产生又与钻井液性能、钻井措施、钻井周期等因素有关，若无法采用增加钻井液密度、改进工艺措施等方法解决上述

181、矛盾时，应考虑下入套管用增加钻井液密度、改进工艺措施等方法解决上述矛盾时，应考虑下入套管封隔。封隔。 套管下入具体深度的确定，除采用地区经验外，可利用数学公式进行套管下入具体深度的确定，除采用地区经验外，可利用数学公式进行计算和地层孔隙压力梯度、地层破裂压力梯度随井深变化的曲线，自下而上计算和地层孔隙压力梯度、地层破裂压力梯度随井深变化的曲线，自下而上地确定套管下入深度地确定套管下入深度2021/3/11145六、钻井液设计六、钻井液设计制定好钻井液设计方案，必须考虑以下几个问题：制定好钻井液设计方案，必须考虑以下几个问题：（1）钻井液体系与性能的选择；）钻井液体系与性能的选择；（2）钻井液性

182、能与地层的配伍性；）钻井液性能与地层的配伍性；（3）钻井液成本和处理材料的可控性；）钻井液成本和处理材料的可控性；（4）便于维护管理；）便于维护管理；（5）能避免和消除各种复杂情况，包括对各种地层流）能避免和消除各种复杂情况，包括对各种地层流体侵入的处理；体侵入的处理；2021/3/11146 1、钻井液体系与性能的选择、钻井液体系与性能的选择 钻井液的粘度和静切力必须满足携带岩屑并且在循环停钻井液的粘度和静切力必须满足携带岩屑并且在循环停止时悬浮岩屑的需要。适当的粘度与静切力有助于悬浮加重止时悬浮岩屑的需要。适当的粘度与静切力有助于悬浮加重材料，这样可以维持一定的钻井液密度，以便使钻井液的静

183、材料，这样可以维持一定的钻井液密度，以便使钻井液的静液柱压力高于地层压力。钻井液密度的确定要根据地层压力液柱压力高于地层压力。钻井液密度的确定要根据地层压力并考虑井眼的稳定附加一定的安全值。并考虑井眼的稳定附加一定的安全值。 所选的钻井液一定要适应于所钻地层。如钻盐岩层应使所选的钻井液一定要适应于所钻地层。如钻盐岩层应使用盐水钻井液或油基钻井液，以防止钻井液性能变坏或井壁用盐水钻井液或油基钻井液，以防止钻井液性能变坏或井壁被破坏。又如某些水敏性极强的页岩就需要油基钻井液或油被破坏。又如某些水敏性极强的页岩就需要油基钻井液或油包水钻井液。包水钻井液。2021/3/11147 2、钻井液成本和处理

184、材料的可控性、钻井液成本和处理材料的可控性 钻井液方案包括估算每个井段钻井液的消耗量。在开钻井液方案包括估算每个井段钻井液的消耗量。在开钻前井场应有足够的处理材料。材料的消耗必须根据每天钻前井场应有足够的处理材料。材料的消耗必须根据每天的维护处理要求进行检查，以保证材料及时供应。另外，的维护处理要求进行检查，以保证材料及时供应。另外，所用钻井液处理材料必须是检验合格的产品，在使用之前所用钻井液处理材料必须是检验合格的产品，在使用之前必须进行小型试验，确保钻井液性能满足设计要求。必须进行小型试验，确保钻井液性能满足设计要求。 3、钻井液性能、钻井液性能 为了保证钻进和起下钻过程的安全，必须控制钻

185、井液为了保证钻进和起下钻过程的安全，必须控制钻井液的密度和粘度。做到井壁稳定，既不压漏薄弱地层也不会的密度和粘度。做到井壁稳定，既不压漏薄弱地层也不会引起溢流。固控设备如除泥器、除沙器、震动筛及离心机引起溢流。固控设备如除泥器、除沙器、震动筛及离心机可用来除去钻井液内的有害固相。除气器和液气分离器用可用来除去钻井液内的有害固相。除气器和液气分离器用来清除侵入钻井液内的气体。来清除侵入钻井液内的气体。2021/3/11148 4、对硫化氢的考虑、对硫化氢的考虑 用于含有硫化氢地层的钻井液既可以是水基的也可以用于含有硫化氢地层的钻井液既可以是水基的也可以是油基的。在钻含硫化氢地层时，钻井液应加入能

186、中和硫是油基的。在钻含硫化氢地层时，钻井液应加入能中和硫化氢的处理剂，并且要调整钻井液的化氢的处理剂，并且要调整钻井液的PH9.5，以有效消除，以有效消除钻井液中的硫化氢。具体要求可查阅钻井液中的硫化氢。具体要求可查阅SY/T5087含硫油气含硫油气田安全钻井推荐作法。田安全钻井推荐作法。2021/3/11149 七、井控设备选择七、井控设备选择 井控装备及工具的配套和组合形式、试压标准、安装井控装备及工具的配套和组合形式、试压标准、安装要求按中国石油天然气集团公司石油与天然气钻井井控规要求按中国石油天然气集团公司石油与天然气钻井井控规定执行。定执行。 1、井控设备的选择、井控设备的选择 在选

187、择设备前，需要对地层压力、井眼尺寸、套管尺寸、在选择设备前，需要对地层压力、井眼尺寸、套管尺寸、套管钢级、井身结构等做详尽的了解。套管钢级、井身结构等做详尽的了解。 1）防喷装置的基本组成）防喷装置的基本组成防喷装置组合系统是指实施油气井压力控制所需要的所有防喷装置组合系统是指实施油气井压力控制所需要的所有设备、专用工具和管汇。基本组成应包括：设备、专用工具和管汇。基本组成应包括： （1）套管头；）套管头； （2）四通；）四通；2021/3/11150 （3）环形防喷器；）环形防喷器； （4）闸板防喷器；）闸板防喷器； （5）旋转头（旋转防喷器）；）旋转头（旋转防喷器）； （6）分流器（导流器

188、）；）分流器（导流器）； （7）控制系统；）控制系统； （8）节流管汇；）节流管汇； （9）压井管汇；）压井管汇； （10）内控管线、放喷管线、钻井液回收管线；）内控管线、放喷管线、钻井液回收管线； （11）钻井液灌注管线；）钻井液灌注管线； （12）辅助及附属设备。）辅助及附属设备。 当环形空间发生井涌时，需要关闭闸板或环形防喷器，当环形空间发生井涌时，需要关闭闸板或环形防喷器，以便于进行压井。以便于进行压井。 当井内流体从钻杆内喷出，如果钻具内防喷工具又不当井内流体从钻杆内喷出，如果钻具内防喷工具又不能关闭时，可以考虑使用剪切全封闸板，切断钻具关井或能关闭时，可以考虑使用剪切全封闸板，切断

189、钻具关井或切断钻具后使用全封闸板关井。切断钻具后使用全封闸板关井。2021/3/11151 2）防喷装置应满足以下要求：）防喷装置应满足以下要求： （1）能有效地控制环空、钻具水眼，关闭井的顶部；）能有效地控制环空、钻具水眼，关闭井的顶部；要求井中必须下入足够的套管，以提供井口装置的支撑和要求井中必须下入足够的套管，以提供井口装置的支撑和固定，套管必须有足够的抗内压强度，下入深度保证有较高固定，套管必须有足够的抗内压强度，下入深度保证有较高的抗破裂压力，同时无论井中有钻杆或无钻杆，均能实施关的抗破裂压力，同时无论井中有钻杆或无钻杆，均能实施关井。井。 （2）控制流体的释放；）控制流体的释放；

190、要求各种闸阀、节流阀和管线能在一定的压力下排出要求各种闸阀、节流阀和管线能在一定的压力下排出钻井液、天然气、原油、盐水。从井中循环出来的钻井液和钻井液、天然气、原油、盐水。从井中循环出来的钻井液和天然气有分离装置，以及排气管线。天然气有分离装置，以及排气管线。2021/3/11152 （3）允许向井内泵入流体；）允许向井内泵入流体； 要求必须允许向钻杆内或环空泵入钻井液或其它流体。要求必须允许向钻杆内或环空泵入钻井液或其它流体。 （4）允许钻杆有一定运动；）允许钻杆有一定运动； 在必要时允许钻杆强行下入井中或从井中起出钻具。在必要时允许钻杆强行下入井中或从井中起出钻具。 （5）操作方便、安全、

191、灵活可靠；）操作方便、安全、灵活可靠； 防喷设备开启、关闭必须灵活，对操作人员安全。防喷设备开启、关闭必须灵活，对操作人员安全。 3）防喷装置组合必须具有要求的额定工作压力）防喷装置组合必须具有要求的额定工作压力 任何防喷装置组合的额定工作压力是由组合中额定工任何防喷装置组合的额定工作压力是由组合中额定工作压力最低的部件所确定的。这个部件可能是套管、套管头、作压力最低的部件所确定的。这个部件可能是套管、套管头、防喷器或其它承受压力的部件。套管抗内压强度和套管鞋下防喷器或其它承受压力的部件。套管抗内压强度和套管鞋下面裸眼地层的承压能力是确定防喷装置组合额定工作压力的面裸眼地层的承压能力是确定防喷

192、装置组合额定工作压力的决定因素。决定因素。2021/3/11153 2、监视设备、监视设备 在钻井作业中用于检测溢流的基本设备仪器有泵冲计数在钻井作业中用于检测溢流的基本设备仪器有泵冲计数器、钻井液罐液面指示器、流量指示器、气体检测器和起钻监器、钻井液罐液面指示器、流量指示器、气体检测器和起钻监控系统。高难度的外围探井和复杂井，通常需要更好的设备和控系统。高难度的外围探井和复杂井，通常需要更好的设备和训练有素的人员，以便连续监控钻井作业。在油田内部打井，训练有素的人员，以便连续监控钻井作业。在油田内部打井，因为有许多邻近井资料可利用，同时也很好地掌握了地层压力因为有许多邻近井资料可利用，同时也

193、很好地掌握了地层压力情况，所以只需要基本的监测设备。情况，所以只需要基本的监测设备。2021/3/11154 3、固控设备、固控设备 为了使钻井液维持良好的状态并减少处理的成本，必须为了使钻井液维持良好的状态并减少处理的成本，必须使用各种固控设备。大多数作业所需要的设备是除气器、液使用各种固控设备。大多数作业所需要的设备是除气器、液气分离器、除泥器、除砂器、离心机和振动筛。气分离器、除泥器、除砂器、离心机和振动筛。 4、用于防硫化氢的特殊设备仪器、用于防硫化氢的特殊设备仪器 在有硫化氢的地区钻井作业必须有检测与监控硫化氢的在有硫化氢的地区钻井作业必须有检测与监控硫化氢的仪器。这些设备系统在硫化

194、氢浓度超过规定浓度时能发出声仪器。这些设备系统在硫化氢浓度超过规定浓度时能发出声光警告信号。此外，为保护操作人员，应配备正压式空气呼光警告信号。此外，为保护操作人员，应配备正压式空气呼吸器等防护设备。吸器等防护设备。2021/3/11155 八、应急计划八、应急计划 1、应急计划、应急计划 应急计划总的原则是必须保证人员安全。这不仅包括应急计划总的原则是必须保证人员安全。这不仅包括施工现场有关人员，还包括施工井周边群众的安全，同时控施工现场有关人员，还包括施工井周边群众的安全，同时控制污染，保护环境，防止次生事故发生，恢复施工井的控制，制污染，保护环境，防止次生事故发生，恢复施工井的控制，抢救

195、生产设施。在制定应急计划时要考虑执行以下处理原则：抢救生产设施。在制定应急计划时要考虑执行以下处理原则： （1）疏散周边群众及现场无关人员，最大限度减少人）疏散周边群众及现场无关人员，最大限度减少人员伤亡；员伤亡； （2）保护环境，防止污染；）保护环境，防止污染； （3）阻断危险源，防止次生事故发生；）阻断危险源，防止次生事故发生；2021/3/11156 （4）保持通讯畅通，随时掌握险情动态；）保持通讯畅通，随时掌握险情动态； （5）调集救助力量，迅速控制事态发展；）调集救助力量，迅速控制事态发展； （6）正确分析现场情况，及时划定危险范围，决策应）正确分析现场情况，及时划定危险范围，决策应

196、当机立断；当机立断； （7）正确分析风险损益，在尽可能减少人员伤亡的前）正确分析风险损益，在尽可能减少人员伤亡的前提下，组织物资抢险；提下，组织物资抢险； （8）处理事故险情时，首先考虑人身安全和环境污染，）处理事故险情时，首先考虑人身安全和环境污染，其次应尽可能减少财产损失，按有利于恢复生产的原则组织其次应尽可能减少财产损失，按有利于恢复生产的原则组织应急行动；应急行动； （9）成立应急反应组织机构、制定应急反应组织职责；）成立应急反应组织机构、制定应急反应组织职责； （10）调集应急器材。）调集应急器材。 在作业施工前，要对全体员工进行系统的健康、安全在作业施工前，要对全体员工进行系统的健

197、康、安全与环境管理培训。与环境管理培训。2021/3/111572、应急预案的内容、应急预案的内容（1）应急救援的组织机构和职责；）应急救援的组织机构和职责；（2）参与事故处理的部门和人员；）参与事故处理的部门和人员；（3）紧急服务信息，如报警和内外部联络方式；）紧急服务信息，如报警和内外部联络方式；（4）确定应急救援方案；）确定应急救援方案；（5）制定应急救援及控制措施，包括抢险救护等；）制定应急救援及控制措施，包括抢险救护等；（6）确定有害物料的潜在危险及应采取的对策；）确定有害物料的潜在危险及应采取的对策；（7）人员的撤离及危险区隔离计划；）人员的撤离及危险区隔离计划；（8）应急培训计划

198、和演练要求。）应急培训计划和演练要求。2021/3/11158 3、应急计划的演练、应急计划的演练 按照集团公司关于进一步加强井控工作的实施意见按照集团公司关于进一步加强井控工作的实施意见的要求，从事的要求，从事“三高三高”油气井的施工队伍，在施工前要专油气井的施工队伍，在施工前要专门安排时间，对全队人员及协同施工人员进行针对门安排时间，对全队人员及协同施工人员进行针对“三高三高”油气井特点的培训、应急预案演练等，建设方要把该培训列油气井特点的培训、应急预案演练等，建设方要把该培训列入合同之中。实施意见要求，由建设方负责向处于警戒范围入合同之中。实施意见要求，由建设方负责向处于警戒范围内的当地

199、人群进行必要的宣传和培训，并与当地政府进行联内的当地人群进行必要的宣传和培训，并与当地政府进行联系，协调有关事宜。在有系，协调有关事宜。在有“三高三高”油气井的地区，建设方应油气井的地区，建设方应组织进行企地联动的应急预案的演练，每年不少于组织进行企地联动的应急预案的演练，每年不少于1次。次。2021/3/11159 九、满足井控安全的钻前工程及合理的井场布局九、满足井控安全的钻前工程及合理的井场布局从井控安全角度考虑，一口井的井控工作是从钻前工程从井控安全角度考虑，一口井的井控工作是从钻前工程就已经开始了。在进行钻前工程前，必须考虑季节风向、就已经开始了。在进行钻前工程前，必须考虑季节风向、

200、道路的走向位置，机泵房的方向位置，循环系统的方向位道路的走向位置，机泵房的方向位置，循环系统的方向位置，油罐、水罐、钻井液贮备罐的方向位置，值班房、材置，油罐、水罐、钻井液贮备罐的方向位置，值班房、材料房、地质房的方向位置，放喷管线的走向等等，进而确料房、地质房的方向位置，放喷管线的走向等等，进而确定井场的方向位置。定井场的方向位置。 1、井场大门的方向、井场大门的方向 大门方向应考虑风频、风向，大门方向应背向季节风。大门方向应考虑风频、风向，大门方向应背向季节风。含硫油气井大门方向，应面向盛行风。一般情况下井架大含硫油气井大门方向，应面向盛行风。一般情况下井架大门方向要朝向南或东南。井场道路

201、应从前方进入，大门方门方向要朝向南或东南。井场道路应从前方进入，大门方向应面向进入井场道路。向应面向进入井场道路。2021/3/111602、井场面积的确定、井场面积的确定1）各类型钻机井场面积见表。）各类型钻机井场面积见表。钻钻机机类类型型井井场场面面积积（m2）长长度（度（m）宽宽度（度（m）ZJ1036006060ZJ2039006065ZJ3049007070ZJ40900010090ZJ5010000100100ZJ7012000120100ZJ70以上以上12001201002021/3/11161 2）实施欠平衡钻井应在井场两侧分别增加一个面积不）实施欠平衡钻井应在井场两侧分别增

202、加一个面积不小于小于1000m2的燃烧池和放喷池，池体深度应在的燃烧池和放喷池，池体深度应在2m以上；池以上；池体中心距井口应在体中心距井口应在75m以上。以上。 3）在环境敏感地区，如虾池、鱼塘、水库、河流等，）在环境敏感地区，如虾池、鱼塘、水库、河流等，应在右侧增加一个专用的体积不小于应在右侧增加一个专用的体积不小于200m3的放喷池，池体的放喷池，池体中心距井口应在中心距井口应在75 m以上。以上。 4）在人口稠密地区，最小安全使用面积不低于表的）在人口稠密地区，最小安全使用面积不低于表的80%。进行特殊工艺施工，应根据施工的特殊性适当增加面。进行特殊工艺施工，应根据施工的特殊性适当增加

203、面积。积。2021/3/11162 3、井场设备布置、井场设备布置 1）净化系统）净化系统 （1）循环罐布置在井场的右侧，中心线距井口）循环罐布置在井场的右侧，中心线距井口1118m。 （2）从振动筛依次向后设置除气器、除砂器、除泥器、）从振动筛依次向后设置除气器、除砂器、除泥器、离心机，上述设备均要安装在循环罐上。离心机，上述设备均要安装在循环罐上。 （3）井场沉砂池、污水池的容积按设计执行，对丛式）井场沉砂池、污水池的容积按设计执行，对丛式井、多底井等特殊工艺井应增加容积。井、多底井等特殊工艺井应增加容积。2021/3/11163 2）发电房及油罐区）发电房及油罐区 （1）机械钻机发电房布

204、置在井场左方，油罐区应布置在）机械钻机发电房布置在井场左方，油罐区应布置在井场左后方。发电房与油罐区距离按井场左后方。发电房与油罐区距离按SY5225的要求执行。的要求执行。 （2）电动钻机发电房和电控房应放置在井场后方，油罐）电动钻机发电房和电控房应放置在井场后方，油罐区应布置在发电机组的后方或左后方。发电房与油罐区距离区应布置在发电机组的后方或左后方。发电房与油罐区距离按按SY5225的要求执行。的要求执行。2021/3/11164 4、井控设备、井控设备 1）防喷器远控台应安装在面对井架大门左侧，距离井）防喷器远控台应安装在面对井架大门左侧，距离井口不小于口不小于25m的专用活动房内，并

205、在周围保持的专用活动房内，并在周围保持2m以上的人行以上的人行通道。通道。 2）压井管汇放置在井场左侧，节流管汇放置在井场右）压井管汇放置在井场左侧，节流管汇放置在井场右侧。技术要求按侧。技术要求按SY/T5323的要求执行。的要求执行。 3）放喷管线设置按）放喷管线设置按SY5225要求执行。含硫油气井放喷要求执行。含硫油气井放喷管管 线的设置按线的设置按SY/T5087的要求执行。的要求执行。 4）液气分离器应安装在井场右侧距井口）液气分离器应安装在井场右侧距井口11m14m的地的地方。方。 5）防喷器远程控制台和备用探照灯应用专线控制。）防喷器远程控制台和备用探照灯应用专线控制。 202

206、1/3/111655、井场主要用房、井场主要用房井场用房的布局应本着井场用房的布局应本着“有利生产、因地制宜、合理布有利生产、因地制宜、合理布局局”的原则综合考虑，按照有关要求：的原则综合考虑，按照有关要求：1）综合录井房、地质值班房、钻井液化验房、值班房应）综合录井房、地质值班房、钻井液化验房、值班房应摆放在大门右前方。摆放在大门右前方。2）锅炉房安装在季节风上风方向，按）锅炉房安装在季节风上风方向，按SY5225要求执行。要求执行。3）材料房、平台经理房、钻井监督房等井场用房应摆放）材料房、平台经理房、钻井监督房等井场用房应摆放在有利生产、有利应急处理的位置。在有利生产、有利应急处理的位置

207、。4）含硫油气井工程值班房、地质房、钻井液化验房放置）含硫油气井工程值班房、地质房、钻井液化验房放置的位置按的位置按SY/T5087的要求执行。的要求执行。5）野营房应放置在距井场边缘）野营房应放置在距井场边缘50m以外的上风处。以外的上风处。2021/3/11166 6、井场的主要标志、井场的主要标志 根据井控工作的要求：根据井控工作的要求： 1）经常明显处设置）经常明显处设置“安全第一、预防为主安全第一、预防为主”标志的同标志的同时，设置时，设置“抽汲就是井喷抽汲就是井喷”的标志。的标志。 2）在压井管汇、节流管汇、高压闸门等处设置）在压井管汇、节流管汇、高压闸门等处设置“禁止禁止乱动阀门

208、乱动阀门”的标志。的标志。 3）在钻台、座岗房设置）在钻台、座岗房设置“严禁抽汲、防止井喷严禁抽汲、防止井喷”的标的标志。志。 4）在井场有关部位设置）在井场有关部位设置“逃生路线逃生路线”的标志，在井场的标志，在井场上风口位置设置上风口位置设置“紧急集合点紧急集合点”的标志，上述安全标志图案的标志，上述安全标志图案必须符合必须符合SY6355的要求。的要求。 5）关于欠平衡钻井井场布置的有关要求按）关于欠平衡钻井井场布置的有关要求按SY/T6453、SY/T6551、Q/CNPC631、Q/CNPC632执行。执行。2021/3/11167复习思考题复习思考题1、井控设计主要包括哪些内容？、

209、井控设计主要包括哪些内容？2、集团公司对于、集团公司对于“三高三高”油气井是如何定义的？油气井是如何定义的？3、井控设计的主要根据、目标是什么、井控设计的主要根据、目标是什么?4、举例说明如何确定套管下入程序、举例说明如何确定套管下入程序?5、如何确定钻井液密度、如何确定钻井液密度?6、影响地质、工程设计的重要因素有那些？、影响地质、工程设计的重要因素有那些？2021/3/11168第五章 溢流的原因、预防与显示l一、溢流原因分析及预防l发生溢流时，地层流体大量进入井眼，为了保证井眼的安全，必须立即停止正常作业，采取关井的办法来控制地层流体的流动。在正常钻进或起下钻作业中，地层流体向井眼内流动

210、必须具备下面两个条件：l（1）井底压力小于地层流体压力；l（2）地层具有允许流体流动的条件。2021/3/11169 当井底压力比地层流体压力小时，就存在着负压差值，当井底压力比地层流体压力小时，就存在着负压差值，这种负压差值在遇到高孔隙度、高渗透率或裂缝连通性好的这种负压差值在遇到高孔隙度、高渗透率或裂缝连通性好的地层，就可能发生溢流。所以要维持一口井处于有控状态，地层，就可能发生溢流。所以要维持一口井处于有控状态，就必须保证适当的井底压力。而在不同工况下，井底压力是就必须保证适当的井底压力。而在不同工况下，井底压力是由一种或多种压力构成的一个合力。因此，任何一个或多个由一种或多种压力构成的

211、一个合力。因此，任何一个或多个引起井底压力降低的因素，都有可能最终导致溢流发生。其引起井底压力降低的因素，都有可能最终导致溢流发生。其中最主要的原因是：中最主要的原因是： （1）起钻时井内未灌满钻井液；）起钻时井内未灌满钻井液； （2）井眼漏失；）井眼漏失； （3）钻井液密度低；）钻井液密度低； （4）抽汲；）抽汲； （5）地层压力异常。）地层压力异常。2021/3/11170 钻井液密度偏低，是造成溢流最常见原因。根据统计，钻井液密度偏低，是造成溢流最常见原因。根据统计，溢流和井喷事故多发生在起下钻作业过程中。溢流和井喷事故多发生在起下钻作业过程中。 1、起钻时井内未灌满钻井液、起钻时井内未

212、灌满钻井液 起钻过程中，由于钻柱的起出，钻柱在井内的体积减起钻过程中，由于钻柱的起出，钻柱在井内的体积减少，井内的钻井液液面下降，从而静液压力就会减少。在少，井内的钻井液液面下降，从而静液压力就会减少。在裸眼井段，只要静液压力低于地层压力，溢流就可能发生。裸眼井段，只要静液压力低于地层压力，溢流就可能发生。2021/3/11171 起钻过程中，需要及时准确地向井内灌满钻井液以维持起钻过程中，需要及时准确地向井内灌满钻井液以维持足够的静液压力。灌入的钻井液体积应等于起出的钻具体积。足够的静液压力。灌入的钻井液体积应等于起出的钻具体积。起出钻具体积，也就是钻具的排替量，即钻具本身体积所代换起出钻具

213、体积，也就是钻具的排替量，即钻具本身体积所代换的等量钻井液体积。对普通尺寸的钻杆和钻铤应以钻具体积表的等量钻井液体积。对普通尺寸的钻杆和钻铤应以钻具体积表的数据为准。也可由下面的公式计算：的数据为准。也可由下面的公式计算： 排替量排替量m3/m=7.854107（外径（外径2mm内径内径2mm） 钻具的体积取决于每段钻具的长度、外径、内径，由于钻具的体积取决于每段钻具的长度、外径、内径，由于受钻杆接箍和内外加厚等因素的影响，计算结果与实际有一定受钻杆接箍和内外加厚等因素的影响，计算结果与实际有一定的误差。常用标准钻杆体积见表的误差。常用标准钻杆体积见表51。2021/3/11172表51常用标

214、准钻杆体积通径尺寸通径尺寸mm（in）壁厚壁厚mm名义重量名义重量kg/m平均实际重平均实际重量量kg/m每米排替每米排替量量l/m组成组成27.4米长立柱时米长立柱时排替量排替量一柱一柱五柱五柱十柱十柱73.0（2 7/8）5.510.2010.911.3938.21913829.215.4916.222.0756.828456888.9（3 1/2）6.514.1515.231.9553.62685369.319.8120.532.637236072011.423.0823.963.0683.9420839114.3（4 1/2）6.920.4822.442.8778.73937858.6

215、24.7226.493.3882.741382710.929.7932.144.051115551110127.0（5）7.524.1826.333.3692.24619229.229.0430.653.921075371073实际实际灌入灌入钻钻井液的体井液的体积积可以用下列装置中的一种可以用下列装置中的一种进进行行测测量：量：2021/3/11173 由于某种原因造成钻头水眼堵或钻具水眼堵，这种情由于某种原因造成钻头水眼堵或钻具水眼堵，这种情况下灌入的钻井液体积应等于所提出钻具的排替量与内容积况下灌入的钻井液体积应等于所提出钻具的排替量与内容积之和。对于钻具的内容积，可以从钻具体积表中查出

216、，也可之和。对于钻具的内容积，可以从钻具体积表中查出，也可以用下面的公式来计算：以用下面的公式来计算： 内容积内容积m3/m=7.854107内径内径2mm 此时，灌浆量此时，灌浆量m3/m=排替量内容积排替量内容积=7.854107外径外径2mm 实际灌入钻井液的体积可以用下列装置中的一种进行测实际灌入钻井液的体积可以用下列装置中的一种进行测量：量： （1）钻井液补充罐）钻井液补充罐 （2）泵冲数计数器）泵冲数计数器 （3）流量计）流量计 （4）泥浆罐液面指示器）泥浆罐液面指示器2021/3/11174钻井液补充罐是最可靠的测量设备。钻井液补充罐容积通常钻井液补充罐是最可靠的测量设备。钻井液

217、补充罐容积通常为为1.66.4m3，刻度一般为，刻度一般为80升升/格（格（0.5barrel）左右，以便）左右，以便能够在钻台上看清楚。当补充罐内钻井液灌入井内后，再从能够在钻台上看清楚。当补充罐内钻井液灌入井内后，再从循环罐内向其补充钻井液。这样就可以实现对灌入量的双重循环罐内向其补充钻井液。这样就可以实现对灌入量的双重监测。最普通的钻井液补充罐是重力灌注式罐。为了使补充监测。最普通的钻井液补充罐是重力灌注式罐。为了使补充罐工作正常，其出口管必须高于井口的进口。为了便于靠重罐工作正常，其出口管必须高于井口的进口。为了便于靠重力把钻井液从罐内放出，通常把罐装在高架上。因为罐内的力把钻井液从罐

218、内放出，通常把罐装在高架上。因为罐内的钻井液面高于出口管线，所以要用闸门来控制钻井液的灌注。钻井液面高于出口管线，所以要用闸门来控制钻井液的灌注。这种重力补充罐不能连续地向井内灌钻井液。另一种补充罐这种重力补充罐不能连续地向井内灌钻井液。另一种补充罐是使用一个离心泵把钻井液从罐内打到井里，井里溢出的钻是使用一个离心泵把钻井液从罐内打到井里，井里溢出的钻井液返回到罐里。这种罐可以连续进行灌注，而且罐可以放井液返回到罐里。这种罐可以连续进行灌注，而且罐可以放置在地面上，方便安装。置在地面上，方便安装。2021/3/11175 通过泵冲数来计量泵入井内的钻井液量时，要准确的通过泵冲数来计量泵入井内的

219、钻井液量时，要准确的知道泵的每冲排量和泵效率，这就需要定期校验泵效率。知道泵的每冲排量和泵效率，这就需要定期校验泵效率。使用流量计也可以监控灌注量。但大多数流量计的精确度使用流量计也可以监控灌注量。但大多数流量计的精确度容易受钻井液性能的影响，如果没有校正和适当的保养就可容易受钻井液性能的影响，如果没有校正和适当的保养就可能得不到准确的数值。能得不到准确的数值。 钻井液罐液面指示器也可以显示灌入量。但如果钻井泵钻井液罐液面指示器也可以显示灌入量。但如果钻井泵同时从几个罐内抽取钻井液，这时液面的变化不容易检测出。同时从几个罐内抽取钻井液，这时液面的变化不容易检测出。所以在起下钻灌入钻井液时，最好

220、单独隔离一个罐，以提高所以在起下钻灌入钻井液时，最好单独隔离一个罐，以提高计量的准确度。计量的准确度。2021/3/11176 不论使用哪种灌注设备，灌入的钻井液量必须与起出的不论使用哪种灌注设备，灌入的钻井液量必须与起出的钻具体积进行比较，要保证其数值相等。如果二者数据不相钻具体积进行比较，要保证其数值相等。如果二者数据不相等，要立即停止起钻作业，查找原因，并视具体情况采取相等，要立即停止起钻作业，查找原因，并视具体情况采取相应措施。为保证起钻灌入钻井液工作及时准确地执行，必须应措施。为保证起钻灌入钻井液工作及时准确地执行，必须指定专人在起下钻时专门负责这项工作。同时，要遵循以下指定专人在起

221、下钻时专门负责这项工作。同时，要遵循以下灌钻井液的基本原则：灌钻井液的基本原则： （1）连续灌入钻井液或至少每起出）连续灌入钻井液或至少每起出35个立柱的钻杆，个立柱的钻杆，起出一个立柱的钻铤时，应检查一次灌入的钻井液量。在起起出一个立柱的钻铤时，应检查一次灌入的钻井液量。在起钻过程中决不能让井内的液面下降超过钻过程中决不能让井内的液面下降超过30米，按照米，按照IADC规规定：灌钻井液前井内的压力下降不能超过定：灌钻井液前井内的压力下降不能超过75psi。 （2）应当通过灌钻井液的管线向井内灌钻井液，不能）应当通过灌钻井液的管线向井内灌钻井液，不能用压井管线代替。用压井管线代替。 （3）钻井

222、液灌注管线在防溢管上的位置不能与井口钻井）钻井液灌注管线在防溢管上的位置不能与井口钻井液返出管线在同一高度。如果两管线在同一高度则经管线灌液返出管线在同一高度。如果两管线在同一高度则经管线灌入的钻井液可能直接从出口管流出，从而误认为井筒已灌满。入的钻井液可能直接从出口管流出，从而误认为井筒已灌满。2021/3/11177 2、井眼漏失、井眼漏失 由于钻井液密度过高或下钻时的压力激动，使得作用于由于钻井液密度过高或下钻时的压力激动，使得作用于地层上的压力超过地层的破裂压力或漏失压力而发生漏失。地层上的压力超过地层的破裂压力或漏失压力而发生漏失。在深井、小井眼里使用高粘度的钻井液钻进时，环空压耗过

223、在深井、小井眼里使用高粘度的钻井液钻进时，环空压耗过高也可能引起循环漏失。另外，在压力衰竭的砂层、疏松的高也可能引起循环漏失。另外，在压力衰竭的砂层、疏松的砂岩以及天然裂缝的碳酸岩中漏失也是很普遍的。由于大量砂岩以及天然裂缝的碳酸岩中漏失也是很普遍的。由于大量钻井液漏入地层，引起井内液柱高度下降，从而使静液压力钻井液漏入地层，引起井内液柱高度下降，从而使静液压力和井底压力降低，由此导致溢流发生。和井底压力降低，由此导致溢流发生。2021/3/11178 减少漏失的一般原则是：减少漏失的一般原则是： （1）设计好井身结构，正确确定套管下深。）设计好井身结构，正确确定套管下深。 （2）做地层破裂压

224、力试验和地层承压能力试验，提高）做地层破裂压力试验和地层承压能力试验，提高地层承压能力。地层承压能力。地层承压能力试验一般是在即将钻开目的层之前进行的，地层承压能力试验一般是在即将钻开目的层之前进行的，其目的就是检验上部裸眼井段的地层承压能力，保证钻开目其目的就是检验上部裸眼井段的地层承压能力，保证钻开目的层提高钻井液密度后不会出现井漏。若地层承压能力过低，的层提高钻井液密度后不会出现井漏。若地层承压能力过低，可通过堵漏来提高地层承压能力，直到满足钻开油气层所需可通过堵漏来提高地层承压能力，直到满足钻开油气层所需的承压能力要求。的承压能力要求。 （3）在下钻时控制下钻速度，将激动压力减至最小，

225、）在下钻时控制下钻速度，将激动压力减至最小，并分段循环，缓慢开泵，降低由于钻井液由静止到流动所引并分段循环，缓慢开泵，降低由于钻井液由静止到流动所引起的过高循环压力损失。起的过高循环压力损失。 （4）保持好钻井液性能，使其粘度和静切力维持在最）保持好钻井液性能，使其粘度和静切力维持在最佳值上，同时提高钻井液对眼屑的悬浮携带能力。佳值上，同时提高钻井液对眼屑的悬浮携带能力。2021/3/11179 3、钻井液密度低、钻井液密度低 钻井液密度下降是导致溢流的一个最常见的原因。钻井钻井液密度下降是导致溢流的一个最常见的原因。钻井液密度下降通常是由以下几种原因引起的：液密度下降通常是由以下几种原因引起

226、的： （1）钻开异常高压油气层时，油气侵入钻井液，引起钻）钻开异常高压油气层时，油气侵入钻井液，引起钻井液密度下降，静液压力降低。发现此情况，应及时除气，井液密度下降，静液压力降低。发现此情况，应及时除气，不要把气侵钻井液再重复循环到井内，同时调整钻井液密度，不要把气侵钻井液再重复循环到井内，同时调整钻井液密度，平衡产层压力，防止发生溢流。平衡产层压力，防止发生溢流。 （2）处理事故时，向井内泵入原油或柴油，造成静液压）处理事故时，向井内泵入原油或柴油，造成静液压力减小。因此，在处理事故向井内注油时，应进行压力校核，力减小。因此，在处理事故向井内注油时，应进行压力校核，若原油不能平衡产层压力时

227、，应注解卡剂。若原油不能平衡产层压力时，应注解卡剂。 （3）钻井液混油造成静液压力下降。向井内钻井液混油）钻井液混油造成静液压力下降。向井内钻井液混油以减小摩阻时，要控制混油速度，并校核压力是否平衡。以减小摩阻时，要控制混油速度，并校核压力是否平衡。 （4）钻井液性能做大处理时，未能做好压力平衡计算并）钻井液性能做大处理时，未能做好压力平衡计算并按设计程序处理，造成钻井液密度下降。按设计程序处理，造成钻井液密度下降。 （5）岗位人员责任心不强，未及时发现清水或胶液混入）岗位人员责任心不强，未及时发现清水或胶液混入钻井液罐内等。钻井液罐内等。2021/3/11180 4、起钻抽汲、起钻抽汲 起钻

228、抽汲作用会降低井底压力，当井底压力低于地层起钻抽汲作用会降低井底压力，当井底压力低于地层压力时，就会造成溢流。这是由于钻井液粘附在钻具外壁上压力时，就会造成溢流。这是由于钻井液粘附在钻具外壁上并随钻具上移，同时，钻井液要向下流动，填补钻具上提后并随钻具上移，同时，钻井液要向下流动，填补钻具上提后下部空间，由于钻井液的流动没有钻具上提得快，这样就在下部空间，由于钻井液的流动没有钻具上提得快，这样就在钻头下方造成一个抽汲空间并产生压力降，从而产生抽汲作钻头下方造成一个抽汲空间并产生压力降，从而产生抽汲作用。用。抽汲压力主要受管柱结构、井身结构和井眼尺寸、起钻速抽汲压力主要受管柱结构、井身结构和井眼

229、尺寸、起钻速度、钻井液性能、钻头或扶正器泥包等因素的影响。假设某度、钻井液性能、钻头或扶正器泥包等因素的影响。假设某井井深井井深4500m，井眼直径，井眼直径216mm，钻杆外径，钻杆外径127mm，钻井液，钻井液密度密度1.5g/cm3，R600=78，R300=52，钻铤，钻铤178mm75.48m，159mm103.58m，水眼，水眼12.7mm3。不同起钻速度下的抽汲。不同起钻速度下的抽汲压力值如表压力值如表52所示。所示。2021/3/11181表表52不同起钻速度下的抽汲压力值不同起钻速度下的抽汲压力值起钻速度(m/s)0.10.20.30.40.50.60.70.80.9抽汲压力

230、(MPa)1.361.852.252.572.873.073.243.453.58(g/cm3)0.030.0410.050.0570.0640.0680.0720.0780.08 可可见见，起，起钻时钻时抽汲抽汲压压力很可能造成井底力很可能造成井底压压力小于地力小于地层压层压力，力，并引起溢流。所以，起并引起溢流。所以，起钻钻前前应检查应检查井底井底压压力能否平衡地力能否平衡地层压层压力，力，判断是否会判断是否会发发生抽汲溢流。生抽汲溢流。检查检查方法如下：方法如下：2021/3/11182 可见，起钻时抽汲压力很可能造成井底压力小于地层可见，起钻时抽汲压力很可能造成井底压力小于地层压力，并

231、引起溢流。所以，起钻前应检查井底压力能否平衡压力，并引起溢流。所以，起钻前应检查井底压力能否平衡地层压力，判断是否会发生抽汲溢流。检查方法如下：地层压力，判断是否会发生抽汲溢流。检查方法如下：1）短程起下钻法）短程起下钻法短程起下钻有两种基本作法：短程起下钻有两种基本作法： （1）一般情况下试起）一般情况下试起10柱柱15柱钻具，再下入井底循柱钻具，再下入井底循环一周以上，观察并测量返出的钻井液，若钻井液无油气侵，环一周以上，观察并测量返出的钻井液，若钻井液无油气侵，或根据油气上窜时间判断满足起钻要求，则可正式起钻；否或根据油气上窜时间判断满足起钻要求，则可正式起钻；否则，应循环排除油气侵，并

232、适当提高钻井液密度，以达到起则，应循环排除油气侵，并适当提高钻井液密度，以达到起钻过程中不发生抽汲溢流的目的；钻过程中不发生抽汲溢流的目的； （2）特殊情况时（需长时间停止循环或井下复杂时），）特殊情况时（需长时间停止循环或井下复杂时），将钻具起至套管鞋内或安全井段，停泵检查一个起下钻周期将钻具起至套管鞋内或安全井段，停泵检查一个起下钻周期或需停泵工作时间，若井口无外溢，则再下入井底循环一周或需停泵工作时间，若井口无外溢，则再下入井底循环一周以上，正常后起钻。以上，正常后起钻。2021/3/11183 2）核对灌入井内的钻井液量）核对灌入井内的钻井液量 在整个起钻过程中，均要坚持座岗观察核对钻

233、井液灌入在整个起钻过程中，均要坚持座岗观察核对钻井液灌入量与提出钻具体积之间的关系。如果灌入井内的钻井液小于量与提出钻具体积之间的关系。如果灌入井内的钻井液小于起出钻具的排替量时，则说明由于抽汲发生了溢流。这时应起出钻具的排替量时，则说明由于抽汲发生了溢流。这时应立即关井，排除溢流，或是关井强行下钻到底排除溢流，然立即关井，排除溢流，或是关井强行下钻到底排除溢流，然后适当提高钻井液密度。后适当提高钻井液密度。 为减小起钻因抽汲作用对井底压力的影响，保证井下安为减小起钻因抽汲作用对井底压力的影响，保证井下安全，应遵循以下原则：全，应遵循以下原则： （1）尽量维持钻井液静液压力稍微高于地层压力（这

234、种）尽量维持钻井液静液压力稍微高于地层压力（这种超出的压力叫做起钻安全值）；超出的压力叫做起钻安全值）； （2）降低起钻速度，减小抽汲压力的影响；）降低起钻速度，减小抽汲压力的影响； （3）使钻井液粘度、静切力保持在最佳水平，同时防止）使钻井液粘度、静切力保持在最佳水平，同时防止钻头泥包；钻头泥包； （4）用钻井液补充罐、泵冲数计数器、流量计或钻井液）用钻井液补充罐、泵冲数计数器、流量计或钻井液罐液面指示器来计量灌液量，及时判断是否出现抽汲溢流。罐液面指示器来计量灌液量，及时判断是否出现抽汲溢流。2021/3/11184 5、地层压力异常、地层压力异常 钻遇异常压力地层并不一定会直接引起溢流。

235、如果钻井液密钻遇异常压力地层并不一定会直接引起溢流。如果钻井液密度低或其它原因造成井底压力小于地层压力，则会引起溢流发生。度低或其它原因造成井底压力小于地层压力，则会引起溢流发生。 因此，在钻井过程中，特别是在探井的钻井过程中，要做好因此，在钻井过程中，特别是在探井的钻井过程中，要做好随钻压力监测，准确判断地层压力。现场可根据监测结果，及时随钻压力监测，准确判断地层压力。现场可根据监测结果，及时调整钻井液密度。调整钻井液密度。 其次，井控装备选择、安装要符合其次，井控装备选择、安装要符合SY/T5964和石油与天和石油与天然气钻井井控规定的要求，并按规定进行日常的维护、检查和然气钻井井控规定的

236、要求，并按规定进行日常的维护、检查和试压，保证井控装备处于良好的工作状态，具备进行二次控制的试压，保证井控装备处于良好的工作状态，具备进行二次控制的能力。能力。 另外，现场的作业人员要具备进行二级井控的技术能力。严另外，现场的作业人员要具备进行二级井控的技术能力。严格执行坐岗制度以保证及时发现溢流。通过平时的防喷演习熟练格执行坐岗制度以保证及时发现溢流。通过平时的防喷演习熟练掌握关井程序，确保在发现溢流后能正确地关井。掌握基本的常掌握关井程序，确保在发现溢流后能正确地关井。掌握基本的常规压井方法，保证关井后能及时恢复井内的压力平衡。规压井方法，保证关井后能及时恢复井内的压力平衡。2021/3/

237、11185二、溢流显示二、溢流显示 有溢流必定有溢流的显示，在钻井现场可观察到一些有溢流必定有溢流的显示，在钻井现场可观察到一些由井下反映到地面的信号，识别这些信号对及时发现溢流十由井下反映到地面的信号，识别这些信号对及时发现溢流十分重要。有些显示并不能确切证明是溢流，但它却可警告可分重要。有些显示并不能确切证明是溢流，但它却可警告可能发生了溢流。现根据一些现象信号对监测溢流的重要性和能发生了溢流。现根据一些现象信号对监测溢流的重要性和可靠性，分为告警信号（间接显示）和告急信号（直接显示）可靠性，分为告警信号（间接显示）和告急信号（直接显示）两类。两类。 1、告警信号（间接显示）、告警信号（间

238、接显示）2021/3/11186 1）钻速突然加快或放空）钻速突然加快或放空 这是可能钻遇到异常高压油气层的征兆。当钻遇异常高压这是可能钻遇到异常高压油气层的征兆。当钻遇异常高压地层过渡带时，地层孔隙率增大，破碎单位体积岩石所需能量地层过渡带时，地层孔隙率增大，破碎单位体积岩石所需能量减小，同时井底正压差减小也有利于井底清岩，此时钻速会突减小，同时井底正压差减小也有利于井底清岩，此时钻速会突然加快。钻遇碳酸盐岩裂缝发育层段或钻遇溶洞时，往往发生然加快。钻遇碳酸盐岩裂缝发育层段或钻遇溶洞时，往往发生蹩跳钻或钻进放空现象。所以，钻速突然加快或放空是可能发蹩跳钻或钻进放空现象。所以，钻速突然加快或放

239、空是可能发生溢流的前奏，但钻速突快也可能是所钻地层岩性发生变化导生溢流的前奏，但钻速突快也可能是所钻地层岩性发生变化导致的，因此并不能肯定要发生溢流。致的，因此并不能肯定要发生溢流。 一般情况下，钻时比正常钻时快一般情况下，钻时比正常钻时快1/3时，即为钻速突快。时，即为钻速突快。钻遇到钻速突快地层，进尺不能超过钻遇到钻速突快地层，进尺不能超过1米，地质录井人员应及时米，地质录井人员应及时通知司钻停钻观察，检测是否发生溢流。如放空到底后，停钻通知司钻停钻观察，检测是否发生溢流。如放空到底后，停钻上提钻柱，检测是否发生溢流。上提钻柱，检测是否发生溢流。2021/3/11187 2）泵压下降，泵速

240、增加）泵压下降，泵速增加发生这种现象，应立即检查出口流量和泥浆泵，如泵无问发生这种现象，应立即检查出口流量和泥浆泵，如泵无问题，出口流量增加则是溢流顶替井内钻井液上返；如果返出题，出口流量增加则是溢流顶替井内钻井液上返；如果返出量正常则可能是钻具刺坏。量正常则可能是钻具刺坏。 井内发生溢流后，若溢流物密度小于钻井液密度，钻柱井内发生溢流后，若溢流物密度小于钻井液密度，钻柱内液柱压力就会大于环空液柱压力，由于内液柱压力就会大于环空液柱压力，由于“U”型管效应使钻型管效应使钻具内的钻井液向环空流动，故泵压下降。气体沿环空上返时具内的钻井液向环空流动，故泵压下降。气体沿环空上返时体积膨胀，有助于克服

241、环空压耗，也会使泵压下降。泵压下体积膨胀，有助于克服环空压耗，也会使泵压下降。泵压下降后，泵负荷减小，则泵速增加。降后，泵负荷减小，则泵速增加。2021/3/11188 3）钻具悬重发生变化）钻具悬重发生变化 天然气侵入井内后，使环空钻井液平均密度下降，钻天然气侵入井内后，使环空钻井液平均密度下降，钻具所受浮力减小而悬重增加。若溢流物为盐水时，其密度小具所受浮力减小而悬重增加。若溢流物为盐水时，其密度小于钻井液密度则悬重增加，其密度大于钻井液密度则悬重减于钻井液密度则悬重增加，其密度大于钻井液密度则悬重减小。油气溢流通常会使钻井液密度减小，因而悬重增加。小。油气溢流通常会使钻井液密度减小，因而

242、悬重增加。 4）钻井液性能发生变化）钻井液性能发生变化 井口返出的钻井液性能发生变化，有可能发生了溢流。井口返出的钻井液性能发生变化，有可能发生了溢流。油或气侵入钻井液，会使钻井液密度下降，粘度升高；地层油或气侵入钻井液，会使钻井液密度下降，粘度升高；地层水侵入钻井液，会使钻井液密度和粘度都下降。钻井液中还水侵入钻井液，会使钻井液密度和粘度都下降。钻井液中还有油花、气泡、油味或硫化氢味等。但应注意，有时泥浆泵有油花、气泡、油味或硫化氢味等。但应注意，有时泥浆泵吸入了空气，或加水处理钻井液，也会使井内钻井液密度下吸入了空气，或加水处理钻井液，也会使井内钻井液密度下降降。2021/3/11189

243、5）气测烃类含量升高或氯根含量增高）气测烃类含量升高或氯根含量增高 在钻井过程中，气测烃类含量升高，说明有油气进入在钻井过程中，气测烃类含量升高，说明有油气进入井内，如氯根含量增高，可能是地层水进入井筒。井内，如氯根含量增高，可能是地层水进入井筒。 6）dc指数减小指数减小 正常情况下，随着井深的增加，正常情况下，随着井深的增加，dc指数越来越大。如指数越来越大。如果果dc指数减小，则可能是钻遇到异常高压地层的显示。指数减小，则可能是钻遇到异常高压地层的显示。 7）岩屑尺寸加大）岩屑尺寸加大 随着正压差减少，大块页岩将开始坍塌，这些坍塌造成随着正压差减少，大块页岩将开始坍塌，这些坍塌造成的岩屑

244、比正常岩屑大一些，多呈长条状，带棱角。的岩屑比正常岩屑大一些，多呈长条状，带棱角。2021/3/11190 2、告急信号（直接显示）、告急信号（直接显示） 1）出口管线内钻井液流速增加，返出量增加）出口管线内钻井液流速增加，返出量增加 地层压力大于井底压力时，地层流体流入井内，增加地层压力大于井底压力时，地层流体流入井内，增加了环空上返速度。天然气临近井口时因压力降低而快速膨了环空上返速度。天然气临近井口时因压力降低而快速膨胀，使出口管线内的钻井液流速加快，流量增加。胀，使出口管线内的钻井液流速加快，流量增加。 2）停泵后井口钻井液外溢）停泵后井口钻井液外溢 停止循环后，井口钻井液外溢，说明发

245、生了溢流。但停止循环后，井口钻井液外溢，说明发生了溢流。但应注意井筒中钻柱内外钻井液密度不一致，钻柱内钻井液应注意井筒中钻柱内外钻井液密度不一致，钻柱内钻井液密度比环空钻井液密度高时，停泵钻井液也会外溢。密度比环空钻井液密度高时，停泵钻井液也会外溢。2021/3/111913）钻井液罐液面上升）钻井液罐液面上升 钻井液罐液面升高是发现溢流的一个可靠信号。罐内钻井液罐液面升高是发现溢流的一个可靠信号。罐内钻井液的增量，就是井内已侵入的地层流体量，即溢流量，钻井液的增量，就是井内已侵入的地层流体量，即溢流量，其大小取决于地层的渗透率、孔隙度和井底压差。地层渗透其大小取决于地层的渗透率、孔隙度和井底

246、压差。地层渗透性高、孔隙度好，地层流体向井内流动快；反之流动慢。井性高、孔隙度好，地层流体向井内流动快；反之流动慢。井底欠平衡量越大，溢流越严重。地层流体进入井内的条件不底欠平衡量越大，溢流越严重。地层流体进入井内的条件不同，液面升高的速度也不同。钻井液罐液面升高有四种形式：同，液面升高的速度也不同。钻井液罐液面升高有四种形式：2021/3/11192 （1）钻开高渗透性的高压油气层时，井底压力欠平衡量）钻开高渗透性的高压油气层时，井底压力欠平衡量较大，钻井液从井内快速流出，钻井液罐液面快速升高。从较大，钻井液从井内快速流出，钻井液罐液面快速升高。从井内返出大量钻井液之前，钻井液并无油气侵显示

247、，通常会井内返出大量钻井液之前，钻井液并无油气侵显示，通常会有钻进放空现象。这是最危险的溢流。有钻进放空现象。这是最危险的溢流。 （2）钻开高渗透性的油气层时，井底压力欠平衡量小，）钻开高渗透性的油气层时，井底压力欠平衡量小，地层流体进入井内的速度开始很小，钻井液罐液面升高也很地层流体进入井内的速度开始很小，钻井液罐液面升高也很慢，但随着井内侵入的地层流体增加，欠平衡量增大，钻井慢，但随着井内侵入的地层流体增加，欠平衡量增大，钻井液快速从井内流出，钻井液罐液面迅速升高。液快速从井内流出，钻井液罐液面迅速升高。 （3）钻开低渗透性的高压层时，井底压力处于欠平衡状）钻开低渗透性的高压层时，井底压力

248、处于欠平衡状态，地层流体向井内流动时，受到的阻力大，因而钻井液罐态，地层流体向井内流动时，受到的阻力大，因而钻井液罐液面升高缓慢。如果压差很小，常有气侵显示。液面升高缓慢。如果压差很小，常有气侵显示。2021/3/11193 （4）钻开高压气层后，井底处于欠平衡，高压气体侵）钻开高压气层后，井底处于欠平衡，高压气体侵入井筒。开始时罐内液面上升很慢，随着气体被循环至井口入井筒。开始时罐内液面上升很慢，随着气体被循环至井口附近时，由于气体体积急剧膨胀，罐内液面快速升高。附近时，由于气体体积急剧膨胀，罐内液面快速升高。 （5）起钻过程中，因抽汲导致天然气进入井内，天然）起钻过程中，因抽汲导致天然气进

249、入井内，天然气在井内滑脱上升并逐渐膨胀，临近井口迅速膨胀，引起钻气在井内滑脱上升并逐渐膨胀，临近井口迅速膨胀，引起钻井液罐液面变化。这种情况也是非常危险的。井液罐液面变化。这种情况也是非常危险的。 4）提钻时灌入的钻井液量小于提出钻具体积）提钻时灌入的钻井液量小于提出钻具体积起钻时，井内钻井液液面会随起出钻具而相应的下降。如起钻时，井内钻井液液面会随起出钻具而相应的下降。如果经计量发现应灌入量减小，说明地层流体也进入井筒，填果经计量发现应灌入量减小，说明地层流体也进入井筒，填补了部分起出钻具的空间，当进入井内的流体使全井液柱压补了部分起出钻具的空间，当进入井内的流体使全井液柱压力小于地层压力时

250、就会出现溢流。力小于地层压力时就会出现溢流。2021/3/11194 5）下钻时返出的钻井液体积大于下入钻具的体积）下钻时返出的钻井液体积大于下入钻具的体积 进入井筒内的气体，在井眼深部时体积增加较小，或受进入井筒内的气体，在井眼深部时体积增加较小，或受钻井液性能等因素的影响，滑脱上升速度较慢，因此提钻时钻井液性能等因素的影响，滑脱上升速度较慢，因此提钻时有可能并未注意到它的影响。到了下钻时，气体有可能已经有可能并未注意到它的影响。到了下钻时，气体有可能已经逐渐上升到井眼上部，其体积膨胀得越来越快，导致溢流现逐渐上升到井眼上部，其体积膨胀得越来越快，导致溢流现象越来越明显。象越来越明显。 对溢

251、流显示的监测应贯穿在井的整个施工过程中。切对溢流显示的监测应贯穿在井的整个施工过程中。切记，判断溢流一个最明显的信号是：停泵的情况下井口钻井记，判断溢流一个最明显的信号是：停泵的情况下井口钻井液自动外溢。液自动外溢。2021/3/11195 三、溢流的及早发现与处理三、溢流的及早发现与处理 尽可能早地发现溢流显示，并迅速实现控制，是做好井控工尽可能早地发现溢流显示，并迅速实现控制，是做好井控工作的关键环节。作的关键环节。 1、及早发现溢流的重要性、及早发现溢流的重要性 1）及时发现溢流并迅速控制井口是防止井喷的关键）及时发现溢流并迅速控制井口是防止井喷的关键井喷或井喷失控大多是溢流发现不及时或

252、井口控制失误造成的。井喷或井喷失控大多是溢流发现不及时或井口控制失误造成的。在钻遇气层时，由于天然气密度小、可膨胀、易滑脱等物理特性，在钻遇气层时，由于天然气密度小、可膨胀、易滑脱等物理特性，从溢流到井喷的时间间隔短。若发现不及时或控制不正确，就容从溢流到井喷的时间间隔短。若发现不及时或控制不正确，就容易造成井喷，甚至失控着火。易造成井喷，甚至失控着火。 2）及早发现溢流可减少关井和压井作业的复杂情况）及早发现溢流可减少关井和压井作业的复杂情况溢流发现的越早，关井时进入井筒的地层流体越少，关井套压溢流发现的越早，关井时进入井筒的地层流体越少，关井套压和压井最高套压就越低，越不易在关井和压井过程

253、中发生复杂情和压井最高套压就越低，越不易在关井和压井过程中发生复杂情况，况，有利于关井及压井安全，使二次井控处于主动。进入井筒的有利于关井及压井安全，使二次井控处于主动。进入井筒的地层流体越少，对钻井液性能破坏越小，井壁越不易失稳，压井地层流体越少，对钻井液性能破坏越小，井壁越不易失稳，压井作业越简单。所以及早发现溢流，直接关系到排除溢流、恢复和作业越简单。所以及早发现溢流，直接关系到排除溢流、恢复和重建井内压力平衡时能否处于主动。重建井内压力平衡时能否处于主动。2021/3/11196 3）防止有毒气体的释放）防止有毒气体的释放 在钻遇含硫化氢、二氧化碳的地层时，及时处理溢流在钻遇含硫化氢、

254、二氧化碳的地层时，及时处理溢流可以防止这类气体造成更大的危害。可以防止这类气体造成更大的危害。 4）防止造成更大的污染）防止造成更大的污染 溢流发生后，为了不使井口承受过高的压力，必要时要溢流发生后，为了不使井口承受过高的压力，必要时要通过放喷管线放喷，这样就使施工附近的环境造成严重污染，通过放喷管线放喷，这样就使施工附近的环境造成严重污染，危及到农田水利、渔场、牧场、林场等。危及到农田水利、渔场、牧场、林场等。2021/3/11197 2、及早发现溢流的基本措施、及早发现溢流的基本措施 1）严格执行坐岗制度）严格执行坐岗制度 坐岗人员负有监测溢流的岗位职责，要充分认识到坐岗人员负有监测溢流的

255、岗位职责，要充分认识到及早发现溢流的重要性，它关系到溢流是否会发展成为井及早发现溢流的重要性，它关系到溢流是否会发展成为井喷、井喷失控或着火。因此，在一口井的各个施工环节，喷、井喷失控或着火。因此，在一口井的各个施工环节，都要坚持坐岗，严密注意以下几种情况：都要坚持坐岗，严密注意以下几种情况： （1）钻井液出口流量变化；）钻井液出口流量变化； （2）循环罐液面变化；）循环罐液面变化； （3）钻井液性能变化；）钻井液性能变化； （4）起钻钻井液的灌入量；）起钻钻井液的灌入量； （5）录井全烃值的变化。）录井全烃值的变化。2021/3/11198 2）做好地层压力监测工作，特别是在探井的钻井过程）

256、做好地层压力监测工作，特别是在探井的钻井过程中中 当当dc指数偏离正常趋势线时，要及时校核井底压力能否指数偏离正常趋势线时，要及时校核井底压力能否平衡地层压力，调整钻井液密度。平衡地层压力，调整钻井液密度。 3）做好起下钻作业时的溢流监测工作）做好起下钻作业时的溢流监测工作 起钻前要测油气上窜速度，进行短程起下钻，判断抽汲起钻前要测油气上窜速度，进行短程起下钻，判断抽汲压力的影响。压力的影响。 4）钻进过程中要密切观察参数的变化）钻进过程中要密切观察参数的变化 遇到钻速突快、放空、悬重和泵压等发生变化，都要及遇到钻速突快、放空、悬重和泵压等发生变化，都要及时停钻，根据情况判断是否是发生了溢流。

257、时停钻，根据情况判断是否是发生了溢流。2021/3/11199复习思考题复习思考题1、发生溢流的主要原因有哪些？该如何预防？、发生溢流的主要原因有哪些？该如何预防？2、钻进时、起钻时的溢流显示有哪些？、钻进时、起钻时的溢流显示有哪些？3、钻井液罐液面升高的快慢是否与所钻井的地层有关？、钻井液罐液面升高的快慢是否与所钻井的地层有关？4、发生溢流后，为什么停泵后钻井液仍然返出？、发生溢流后，为什么停泵后钻井液仍然返出？5、在钻进过程中发现钻速加快能否说明一定是有溢流发生？、在钻进过程中发现钻速加快能否说明一定是有溢流发生？为什么？为什么？2021/3/11200 钻开油气层前，应充分做好钻开油气层

258、的思想、组织、钻开油气层前，应充分做好钻开油气层的思想、组织、措施和设备器材的准备。在钻井过程中，应及时发现溢流，措施和设备器材的准备。在钻井过程中，应及时发现溢流，不能有麻痹大意思想，不能因为溢流量小而疏忽，如不及不能有麻痹大意思想，不能因为溢流量小而疏忽，如不及时正确地控制井口，就有发展为井喷、井喷失控的危险。时正确地控制井口，就有发展为井喷、井喷失控的危险。如何正确控制井口，首先要决定是否可以关井。关井应根如何正确控制井口，首先要决定是否可以关井。关井应根据井的基本情况，如井口设备、井下情况而定。据井的基本情况，如井口设备、井下情况而定。 关井是控制溢流的关键方法，但是在井筒没有条件来关

259、井是控制溢流的关键方法，但是在井筒没有条件来控制溢流时，关井就会引起井漏，或施工井周围地面的窜控制溢流时，关井就会引起井漏，或施工井周围地面的窜通，造成钻井设备毁坏、人员伤亡和环境的污染。通，造成钻井设备毁坏、人员伤亡和环境的污染。 不能关井的原因是套管鞋处的地层不能承受合理的关不能关井的原因是套管鞋处的地层不能承受合理的关井压力；套管下得很浅，如关井，地层流体可能沿井口周井压力；套管下得很浅，如关井，地层流体可能沿井口周围窜到地面。发生溢流不能关井时，应该按要求进行分流围窜到地面。发生溢流不能关井时，应该按要求进行分流放喷或有控制放喷。放喷或有控制放喷。第六章 关井程序2021/3/1120

260、1 一、关井方法一、关井方法 发生溢流后有两种关井方法，一是硬关井，指一旦发发生溢流后有两种关井方法，一是硬关井，指一旦发现溢流或井涌，立即关闭防喷器的操作程序。二是软关井，现溢流或井涌，立即关闭防喷器的操作程序。二是软关井，指发现溢流关井时，先打开节流阀一侧的通道，再关防喷指发现溢流关井时，先打开节流阀一侧的通道，再关防喷器，最后关闭节流阀的操作程序。器，最后关闭节流阀的操作程序。 硬关井时，由于关井动作比软关井少，所以关井快，硬关井时，由于关井动作比软关井少，所以关井快，但井控装置受到但井控装置受到“水击效应水击效应”的作用，特别是高速油气冲的作用，特别是高速油气冲向井口时，对井口装置作用

261、力很大，存在一定的危险性。向井口时，对井口装置作用力很大，存在一定的危险性。软关井的关井时间长，但它防止了软关井的关井时间长，但它防止了“水击效应水击效应”作用于井作用于井口。口。2021/3/11202 硬关井的主要特点是地层流体进入井筒的体积小，即溢流硬关井的主要特点是地层流体进入井筒的体积小，即溢流量小，而溢流量是井控作业能否成功的关键。因此，在一些量小，而溢流量是井控作业能否成功的关键。因此，在一些要求溢流量尽可能小的井中，例如含硫化氢油气井，如果井要求溢流量尽可能小的井中，例如含硫化氢油气井，如果井口设备和井身结构具备条件，可以考虑使用硬关井。另外，口设备和井身结构具备条件，可以考虑

262、使用硬关井。另外，若能做到尽早地发现溢流显示，则硬关井产生的若能做到尽早地发现溢流显示，则硬关井产生的“水击效应水击效应”就较弱，也可以使用硬关井。按硬关井制定的关井程序比就较弱，也可以使用硬关井。按硬关井制定的关井程序比按软关井制定的关井程序简单，控制井口的时间短，因此在按软关井制定的关井程序简单，控制井口的时间短，因此在早期井控工作中，特别是液压控制设备出现之前，普遍使用早期井控工作中，特别是液压控制设备出现之前，普遍使用硬关井。但目前钻井现场的关井作业均以液压设备为主，所硬关井。但目前钻井现场的关井作业均以液压设备为主，所有的液压控制都集中布置，防喷器和几个关键的闸阀均为液有的液压控制都

263、集中布置，防喷器和几个关键的闸阀均为液压操作，大大简化了关井程序，减少了关井时间，特别是鉴压操作，大大简化了关井程序，减少了关井时间，特别是鉴于过去硬关井造成的失误，我国行业标准目前推荐采用软关于过去硬关井造成的失误，我国行业标准目前推荐采用软关井方式。井方式。2021/3/11203 二、关井程序二、关井程序 具体的关井程序由于各油田的规定不同而略有差别。具体的关井程序由于各油田的规定不同而略有差别。但有一点是共同的：必须关闭防喷器，以最快的速度控制井但有一点是共同的：必须关闭防喷器，以最快的速度控制井口，阻止溢流的进一步发展。由于油气藏的特点不同，或钻口，阻止溢流的进一步发展。由于油气藏的

264、特点不同，或钻机类型不同而制定的关井程序应当经过深思熟虑。以下的关机类型不同而制定的关井程序应当经过深思熟虑。以下的关井程序供参考。井程序供参考。2021/3/11204 1、常规的关井操作程序为：、常规的关井操作程序为： 1）钻进时发生溢流）钻进时发生溢流 （1）发信号；）发信号； 由司钻发出报警信号，其它岗位人员停止作业，按照井由司钻发出报警信号，其它岗位人员停止作业，按照井控岗位分工，迅速进入关井操作位置。控岗位分工，迅速进入关井操作位置。 （2）停转盘，停泵，把钻具上提至合适位置；）停转盘，停泵，把钻具上提至合适位置； 由司钻停止钻进作业，上提钻具将钻杆接头提出转盘面由司钻停止钻进作业

265、，上提钻具将钻杆接头提出转盘面0.40.5米左右，指挥内外钳工扣好吊卡。米左右，指挥内外钳工扣好吊卡。2021/3/11205 （3）开平板阀，适当打开节流阀；）开平板阀，适当打开节流阀； 若节流阀平时就已处于半开位置，此时就不需要再继续若节流阀平时就已处于半开位置，此时就不需要再继续打开了。若节流阀的待命工况是关位，需将其打开到半开位打开了。若节流阀的待命工况是关位，需将其打开到半开位置，如果是液动节流阀，安装有节流管汇控制箱，由内钳工置，如果是液动节流阀，安装有节流管汇控制箱，由内钳工负责操作；如果是手动节流阀，由场地工负责操作。负责操作；如果是手动节流阀，由场地工负责操作。 如果平板阀是

266、液动平板阀，安装了司钻控制台，由司如果平板阀是液动平板阀，安装了司钻控制台，由司钻通过司钻控制台打开液动平板阀，副司钻在远程控制台观钻通过司钻控制台打开液动平板阀，副司钻在远程控制台观察液动平板阀控制手柄的开关状态，否则，由副司钻通过远察液动平板阀控制手柄的开关状态，否则，由副司钻通过远程控制台打开液动平板阀；如平板阀不是液动阀，由井架工程控制台打开液动平板阀；如平板阀不是液动阀，由井架工负责打开手动平板阀。负责打开手动平板阀。2021/3/11206 （4）关防喷器；）关防喷器； 由司钻发出关井信号。如安装了司钻控制台，由司钻通由司钻发出关井信号。如安装了司钻控制台，由司钻通过司钻控制台关防

267、喷器，副司钻在远程控制台观察防喷器相过司钻控制台关防喷器，副司钻在远程控制台观察防喷器相关控制手柄的开关状态，若发现防喷器控制手柄没有到位或关控制手柄的开关状态，若发现防喷器控制手柄没有到位或司钻控制台操作失误，要立即纠正；如未安装司钻控制台，司钻控制台操作失误，要立即纠正；如未安装司钻控制台，由副司钻通过远程控制台关防喷器。由副司钻通过远程控制台关防喷器。 （5）关节流阀试关井，再关闭节流阀前的平板阀；）关节流阀试关井，再关闭节流阀前的平板阀； 如果是液动节流阀，安装有节流管汇控制箱，由内钳工如果是液动节流阀，安装有节流管汇控制箱，由内钳工负责操作关闭液动节流阀；如果是手动节流阀，由场地工负

268、负责操作关闭液动节流阀；如果是手动节流阀，由场地工负责操作关闭节流阀。节流阀关闭，井架工需将节流阀前面的责操作关闭节流阀。节流阀关闭，井架工需将节流阀前面的平板阀关闭以实现完全关井。平板阀关闭以实现完全关井。 （6）录取关井立压，关井套压及钻井液增量；）录取关井立压，关井套压及钻井液增量； 关井后，内钳工协助钻井液工记录关井立压、关井套压、关井后，内钳工协助钻井液工记录关井立压、关井套压、循环罐内钻井液增量，并由钻井液工将三个参数报告司钻和循环罐内钻井液增量，并由钻井液工将三个参数报告司钻和值班干部。值班干部。2021/3/11207 2）起下钻杆时发生溢流）起下钻杆时发生溢流 （1）发信号；

269、）发信号； 由司钻发出报警信号，其它岗位人员停止作业，按照由司钻发出报警信号，其它岗位人员停止作业，按照井控岗位分工，迅速进入关井操作位置。井控岗位分工，迅速进入关井操作位置。 （2）停止起下钻杆作业；）停止起下钻杆作业； 由司钻操作将井口钻杆座在转盘上，指挥内外钳工做由司钻操作将井口钻杆座在转盘上，指挥内外钳工做好抢装钻具内防喷工具准备工作。好抢装钻具内防喷工具准备工作。 （3）抢装钻具内防喷工具；）抢装钻具内防喷工具； 由司钻根据溢流情况判断，是否允许抢起或抢下钻杆。由司钻根据溢流情况判断，是否允许抢起或抢下钻杆。若井下情况允许，要组织井架工、内外钳工抢起或抢下钻若井下情况允许，要组织井架

270、工、内外钳工抢起或抢下钻杆，然后抢接备用内防喷工具；否则，直接抢接备用内防杆，然后抢接备用内防喷工具；否则，直接抢接备用内防喷工具。内防喷工具接好后，将钻具提离转盘。喷工具。内防喷工具接好后，将钻具提离转盘。2021/3/11208（4）开平板阀，适当打开节流阀；）开平板阀，适当打开节流阀； 若节流阀平时就已处于半开位置，此时就不需要再继续若节流阀平时就已处于半开位置，此时就不需要再继续打开了。若节流阀的待命工况是关位，需将其打开到半开位打开了。若节流阀的待命工况是关位，需将其打开到半开位置，如果是液动节流阀，安装有节流管汇控制箱，由内钳工置，如果是液动节流阀，安装有节流管汇控制箱，由内钳工负

271、责操作；如果是手动节流阀，由场地工负责操作。负责操作；如果是手动节流阀，由场地工负责操作。 如果平板阀是液动平板阀，安装了司钻控制台，由司钻如果平板阀是液动平板阀，安装了司钻控制台，由司钻通过司钻控制台打开液动平板阀，副司钻在远程控制台观察通过司钻控制台打开液动平板阀，副司钻在远程控制台观察液动平板阀控制手柄的开关状态，否则，由副司钻通过远程液动平板阀控制手柄的开关状态，否则，由副司钻通过远程控制台打开液动平板阀；如平板阀不是液动阀，由井架工负控制台打开液动平板阀；如平板阀不是液动阀，由井架工负责打开手动平板阀。责打开手动平板阀。2021/3/11209 （5）关防喷器；）关防喷器； 由司钻发

272、出关井信号。如安装了司钻控制台，由司钻由司钻发出关井信号。如安装了司钻控制台，由司钻通过司钻控制台关防喷器，副司钻在远程控制台观察防喷器通过司钻控制台关防喷器，副司钻在远程控制台观察防喷器相关控制手柄的开关状态，若发现防喷器控制手柄没有到位相关控制手柄的开关状态，若发现防喷器控制手柄没有到位或司钻控制台操作失误，要立即纠正；如未安装司钻控制台，或司钻控制台操作失误，要立即纠正；如未安装司钻控制台，由副司钻通过远程控制台关防喷器。由副司钻通过远程控制台关防喷器。 （6）关节流阀试关井，再关闭节流阀前的平板阀；）关节流阀试关井，再关闭节流阀前的平板阀； 如果是液动节流阀，安装有节流管汇控制箱，由内

273、钳如果是液动节流阀，安装有节流管汇控制箱，由内钳工负责操作关闭液动节流阀；如果是手动节流阀，由场地工工负责操作关闭液动节流阀；如果是手动节流阀，由场地工负责操作关闭节流阀。节流阀关闭，井架工需将节流阀前面负责操作关闭节流阀。节流阀关闭，井架工需将节流阀前面的平板阀关闭以实现完全关井。的平板阀关闭以实现完全关井。 （7）录取关井立压，关井套压及钻井液增量；）录取关井立压，关井套压及钻井液增量； 关井后，内钳工协助钻井液工记录关井套压、循环罐关井后，内钳工协助钻井液工记录关井套压、循环罐内钻井液增量，并由钻井液工将参数报告司钻和值班干部。内钻井液增量，并由钻井液工将参数报告司钻和值班干部。2021

274、/3/11210 3）起下钻铤时发生溢流）起下钻铤时发生溢流 （1）发信号；）发信号； 由司钻发出报警信号，其它岗位人员停止作业，按照井由司钻发出报警信号，其它岗位人员停止作业，按照井控岗位分工，迅速进入关井操作位置。控岗位分工，迅速进入关井操作位置。 （2）停止起下钻铤作业；）停止起下钻铤作业； 由司钻操作将井口钻铤座在转盘上，并根据溢流情况判由司钻操作将井口钻铤座在转盘上，并根据溢流情况判断是否允许抢下钻杆，若不能抢下钻杆，时，井架工应立即断是否允许抢下钻杆，若不能抢下钻杆，时，井架工应立即从二层台下来。同时指挥内外钳工做好抢接防喷单根的准备从二层台下来。同时指挥内外钳工做好抢接防喷单根的

275、准备工作。工作。 （3）抢接防喷单根；）抢接防喷单根； 组织井架工、内外钳工抢接防喷单根，防喷单根接好后，组织井架工、内外钳工抢接防喷单根，防喷单根接好后，司钻将钻具提离转盘。司钻将钻具提离转盘。2021/3/11211 （4）开平板阀，适当打开节流阀；）开平板阀，适当打开节流阀； 若节流阀平时就已处于半开位置，此时就不需要再继续若节流阀平时就已处于半开位置，此时就不需要再继续打开了。若节流阀的待命工况是关位，需将其打开到半开位打开了。若节流阀的待命工况是关位，需将其打开到半开位置，如果是液动节流阀，安装有节流管汇控制箱，由内钳工置，如果是液动节流阀，安装有节流管汇控制箱，由内钳工负责操作；如

276、果是手动节流阀，由场地工负责操作。负责操作；如果是手动节流阀，由场地工负责操作。 如果平板阀是液动平板阀，安装了司钻控制台，由司如果平板阀是液动平板阀，安装了司钻控制台，由司钻通过司钻控制台打开液动平板阀，副司钻在远程控制台观钻通过司钻控制台打开液动平板阀，副司钻在远程控制台观察液动平板阀控制手柄的开关状态，否则，由副司钻通过远察液动平板阀控制手柄的开关状态，否则，由副司钻通过远程控制台打开液动平板阀；如平板阀不是液动阀，由井架工程控制台打开液动平板阀；如平板阀不是液动阀，由井架工负责打开手动平板阀。负责打开手动平板阀。2021/3/11212 （5）关防喷器；）关防喷器； 由司钻发出关井信号

277、。如安装了司钻控制台，由司钻通由司钻发出关井信号。如安装了司钻控制台，由司钻通过司钻控制台关防喷器，副司钻在远程控制台观察防喷器相过司钻控制台关防喷器，副司钻在远程控制台观察防喷器相关控制手柄的开关状态，若发现防喷器控制手柄没有到位或关控制手柄的开关状态，若发现防喷器控制手柄没有到位或司钻控制台操作失误，要立即纠正；如未安装司钻控制台，司钻控制台操作失误，要立即纠正；如未安装司钻控制台，由副司钻通过远程控制台关防喷器。由副司钻通过远程控制台关防喷器。 （6）关节流阀试关井，再关闭节流阀前的平板阀；）关节流阀试关井，再关闭节流阀前的平板阀； 如果是液动节流阀，安装有节流管汇控制箱，由内钳工如果是

278、液动节流阀，安装有节流管汇控制箱，由内钳工负责操作关闭液动节流阀；如果是手动节流阀，由场地工负负责操作关闭液动节流阀；如果是手动节流阀，由场地工负责操作关闭节流阀。节流阀关闭，井架工需将节流阀前面的责操作关闭节流阀。节流阀关闭，井架工需将节流阀前面的平板阀关闭以实现完全关井。平板阀关闭以实现完全关井。 （7）录取关井套压及钻井液增量；）录取关井套压及钻井液增量； 关井后，内钳工协助钻井液工记录关井套压、循环罐内关井后，内钳工协助钻井液工记录关井套压、循环罐内钻井液增量，并由钻井液工将参数报告司钻和值班干部。钻井液增量，并由钻井液工将参数报告司钻和值班干部。2021/3/11213 4）空井时发

279、生溢流）空井时发生溢流 （1）发信号；）发信号； 由司钻发出报警信号。由司钻发出报警信号。 （2）停止其它作业；）停止其它作业； 岗位人员听到报警信号后，立即停止作业，按照井控岗位人员听到报警信号后，立即停止作业，按照井控岗位分工，迅速进入关井操作位置。岗位分工，迅速进入关井操作位置。 （4）开平板阀，适当打开节流阀；）开平板阀，适当打开节流阀； 若节流阀平时就已处于半开位置，此时就不需要再继若节流阀平时就已处于半开位置，此时就不需要再继续打开了。若节流阀的待命工况是关位，需将其打开到半续打开了。若节流阀的待命工况是关位，需将其打开到半开位置，如果是液动节流阀，安装有节流管汇控制箱，由开位置，

280、如果是液动节流阀，安装有节流管汇控制箱，由内钳工负责操作；如果是手动节流阀，由场地工负责操作。内钳工负责操作；如果是手动节流阀，由场地工负责操作。2021/3/11214 如果平板阀是液动平板阀，安装了司钻控制台，由司钻如果平板阀是液动平板阀，安装了司钻控制台，由司钻通过司钻控制台打开液动平板阀，副司钻在远程控制台观察通过司钻控制台打开液动平板阀，副司钻在远程控制台观察液动平板阀控制手柄的开关状态，否则，由副司钻通过远程液动平板阀控制手柄的开关状态，否则，由副司钻通过远程控制台打开液动平板阀；如平板阀不是液动阀，由井架工负控制台打开液动平板阀；如平板阀不是液动阀，由井架工负责打开手动平板阀。责

281、打开手动平板阀。 （5）关防喷器；）关防喷器； 由司钻发出关井信号。如安装了司钻控制台，由司钻通由司钻发出关井信号。如安装了司钻控制台，由司钻通过司钻控制台关防喷器，副司钻在远程控制台观察防喷器相过司钻控制台关防喷器，副司钻在远程控制台观察防喷器相关控制手柄的开关状态，若发现防喷器控制手柄没有到位或关控制手柄的开关状态，若发现防喷器控制手柄没有到位或司钻控制台操作失误，要立即纠正；如未安装司钻控制台，司钻控制台操作失误，要立即纠正；如未安装司钻控制台，由副司钻通过远程控制台关防喷器。由副司钻通过远程控制台关防喷器。2021/3/11215 （6）关节流阀试关井，再关闭节流阀前的平板阀；）关节流

282、阀试关井，再关闭节流阀前的平板阀； 如果是液动节流阀，安装有节流管汇控制箱，由内钳如果是液动节流阀，安装有节流管汇控制箱，由内钳工负责操作关闭液动节流阀；如果是手动节流阀，由场地工工负责操作关闭液动节流阀；如果是手动节流阀，由场地工负责操作关闭节流阀。节流阀关闭，井架工需将节流阀前面负责操作关闭节流阀。节流阀关闭，井架工需将节流阀前面的平板阀关闭以实现完全关井。的平板阀关闭以实现完全关井。 （7）录取关井套压及钻井液增量；）录取关井套压及钻井液增量； 关井后，钻井液工将循环罐内钻井液增量报告司钻和值关井后，钻井液工将循环罐内钻井液增量报告司钻和值班干部。班干部。 空井发生溢流时，若井内情况允许

283、，也可在发出信号后空井发生溢流时，若井内情况允许，也可在发出信号后抢下几柱钻杆，然后按起下钻杆的关井程序关井。抢下几柱钻杆，然后按起下钻杆的关井程序关井。2021/3/112162、顶驱钻机关井操作程序、顶驱钻机关井操作程序1）钻进工况）钻进工况（1）发出信号；）发出信号；由司钻发出报警信号，其它岗位人员停止作业，按照井控岗由司钻发出报警信号，其它岗位人员停止作业，按照井控岗位分工，迅速进入关井操作位置。位分工，迅速进入关井操作位置。（2）上提钻具，停顶驱，停泵；）上提钻具，停顶驱，停泵；由司钻负责上提钻具，将井口钻杆接头提出转盘面由司钻负责上提钻具，将井口钻杆接头提出转盘面0.40.5米米左

284、右，指挥内外钳工扣好吊卡。停止顶驱，停泵。左右，指挥内外钳工扣好吊卡。停止顶驱，停泵。（3）开平板阀，适当打开节流阀；）开平板阀，适当打开节流阀；若节流阀平时就已处于半开位置，此时就不需要再继续打开若节流阀平时就已处于半开位置，此时就不需要再继续打开了。若节流阀的待命工况是关位，需将其打开到半开位置，如了。若节流阀的待命工况是关位，需将其打开到半开位置，如果是液动节流阀，安装有节流管汇控制箱，由内钳工负责操作；果是液动节流阀，安装有节流管汇控制箱，由内钳工负责操作；如果是手动节流阀，由场地工负责操作。如果是手动节流阀，由场地工负责操作。如果平板阀是液动平板阀，安装了司钻控制台，由司钻通过如果平

285、板阀是液动平板阀，安装了司钻控制台，由司钻通过司钻控制台打开液动平板阀，副司钻在远程控制台观察液动平司钻控制台打开液动平板阀，副司钻在远程控制台观察液动平板阀控制手柄的开关状态，否则，由副司钻通过远程控制台打板阀控制手柄的开关状态，否则，由副司钻通过远程控制台打开液动平板阀；如平板阀不是液动阀，由井架工负责打开手动开液动平板阀；如平板阀不是液动阀，由井架工负责打开手动平板阀。平板阀。2021/3/11217（4）关防喷器；）关防喷器；由司钻发出关井信号。如安装了司钻控制台，由司钻通过由司钻发出关井信号。如安装了司钻控制台，由司钻通过司钻控制台关防喷器，副司钻在远程控制台观察防喷器相关司钻控制台

286、关防喷器，副司钻在远程控制台观察防喷器相关控制手柄的开关状态，若发现防喷器控制手柄没有到位或司控制手柄的开关状态，若发现防喷器控制手柄没有到位或司钻控制台操作失误，要立即纠正；如未安装司钻控制台，由钻控制台操作失误，要立即纠正；如未安装司钻控制台，由副司钻通过远程控制台关防喷器。副司钻通过远程控制台关防喷器。（5）关节流阀试关井，再关闭节流阀前的平板阀；）关节流阀试关井，再关闭节流阀前的平板阀；如果是液动节流阀，安装有节流管汇控制箱，由内钳工负如果是液动节流阀，安装有节流管汇控制箱，由内钳工负责操作关闭液动节流阀；如果是手动节流阀，由场地工负责责操作关闭液动节流阀；如果是手动节流阀，由场地工负

287、责操作关闭节流阀。节流阀关闭，井架工需将节流阀前面的平操作关闭节流阀。节流阀关闭，井架工需将节流阀前面的平板阀关闭以实现完全关井。板阀关闭以实现完全关井。（6）录取关井立压，关井套压及钻井液增量；）录取关井立压，关井套压及钻井液增量；关井后，内钳工协助钻井液工记录关井立压、关井套压、关井后，内钳工协助钻井液工记录关井立压、关井套压、循环罐内钻井液增量，并由钻井液工将三个参数报告司钻和循环罐内钻井液增量，并由钻井液工将三个参数报告司钻和值班干部。值班干部。2021/3/112182）起下钻杆工况）起下钻杆工况（1）发信号；）发信号；由司钻发出报警信号，其它岗位人员停止作业，按照井控由司钻发出报警

288、信号，其它岗位人员停止作业，按照井控岗位分工，迅速进入关井操作位置。岗位分工，迅速进入关井操作位置。（2）停止起下钻杆作业；）停止起下钻杆作业； 由司钻操作将井口钻杆座在转盘上，指挥内外钳工做好抢由司钻操作将井口钻杆座在转盘上，指挥内外钳工做好抢装钻具内防喷工具准备工作。装钻具内防喷工具准备工作。（3）抢接顶驱；）抢接顶驱；由司钻根据溢流情况判断，是否允许抢下钻杆。若井下情由司钻根据溢流情况判断，是否允许抢下钻杆。若井下情况允许，要组织井架工、内外钳工抢起或抢下钻杆，否则，况允许，要组织井架工、内外钳工抢起或抢下钻杆，否则，直接抢接顶驱。顶驱接好后，司钻将钻具提离转盘。直接抢接顶驱。顶驱接好后

289、，司钻将钻具提离转盘。2021/3/11219（4）开平板阀，适当打开节流阀；）开平板阀，适当打开节流阀；若节流阀平时就已处于半开位置，此时就不需要再继续若节流阀平时就已处于半开位置，此时就不需要再继续打开了。若节流阀的待命工况是关位，需将其打开到半开打开了。若节流阀的待命工况是关位，需将其打开到半开位置，如果是液动节流阀，安装有节流管汇控制箱，由内位置，如果是液动节流阀，安装有节流管汇控制箱，由内钳工负责操作；如果是手动节流阀，由场地工负责操作。钳工负责操作；如果是手动节流阀，由场地工负责操作。如果平板阀是液动平板阀，安装了司钻控制台，由司钻如果平板阀是液动平板阀，安装了司钻控制台，由司钻通

290、过司钻控制台打开液动平板阀，副司钻在远程控制台观通过司钻控制台打开液动平板阀，副司钻在远程控制台观察液动平板阀控制手柄的开关状态，否则，由副司钻通过察液动平板阀控制手柄的开关状态，否则，由副司钻通过远程控制台打开液动平板阀；如平板阀不是液动阀，由井远程控制台打开液动平板阀；如平板阀不是液动阀，由井架工负责打开手动平板阀。架工负责打开手动平板阀。2021/3/11220（5）关防喷器；）关防喷器；由司钻发出关井信号。如安装了司钻控制台，由司钻通过由司钻发出关井信号。如安装了司钻控制台，由司钻通过司钻控制台关防喷器，副司钻在远程控制台观察防喷器相关司钻控制台关防喷器，副司钻在远程控制台观察防喷器相

291、关控制手柄的开关状态，若发现防喷器控制手柄没有到位或司控制手柄的开关状态，若发现防喷器控制手柄没有到位或司钻控制台操作失误，要立即纠正；如未安装司钻控制台，由钻控制台操作失误，要立即纠正；如未安装司钻控制台，由副司钻通过远程控制台关防喷器。副司钻通过远程控制台关防喷器。（6）关节流阀试关井，再关闭节流阀前的平板阀；）关节流阀试关井，再关闭节流阀前的平板阀；如果是液动节流阀，安装有节流管汇控制箱，由内钳工负如果是液动节流阀，安装有节流管汇控制箱，由内钳工负责操作关闭液动节流阀；如果是手动节流阀，由场地工负责责操作关闭液动节流阀；如果是手动节流阀，由场地工负责操作关闭节流阀。节流阀关闭，井架工需将

292、节流阀前面的平操作关闭节流阀。节流阀关闭，井架工需将节流阀前面的平板阀关闭以实现完全关井。板阀关闭以实现完全关井。（7）录取关井立压，关井套压及钻井液增量；）录取关井立压，关井套压及钻井液增量；关井后，内钳工协助钻井液工记录关井套压、循环罐内钻关井后，内钳工协助钻井液工记录关井套压、循环罐内钻井液增量，并由钻井液工将参数报告司钻和值班干部。井液增量，并由钻井液工将参数报告司钻和值班干部。2021/3/112213）起下钻铤工况）起下钻铤工况（1）发信号；）发信号；由司钻发出报警信号，其它岗位人员停止作业，按照井控由司钻发出报警信号，其它岗位人员停止作业，按照井控岗位分工，迅速进入关井操作位置。

293、岗位分工，迅速进入关井操作位置。（2）停止起下钻铤作业；）停止起下钻铤作业； 由司钻操作将井口钻铤座在转盘上，并根据溢流情况判断由司钻操作将井口钻铤座在转盘上，并根据溢流情况判断是否允许抢下钻杆，若不能抢下钻杆，时，井架工应立即从是否允许抢下钻杆，若不能抢下钻杆，时，井架工应立即从二层台下来。同时指挥内外钳工做好抢接防喷单根的准备工二层台下来。同时指挥内外钳工做好抢接防喷单根的准备工作。作。（3）抢接防喷单根；）抢接防喷单根；组织井架工、内外钳工抢接防喷单根，防喷单根接好后，组织井架工、内外钳工抢接防喷单根，防喷单根接好后，司钻将钻具提离转盘。司钻将钻具提离转盘。2021/3/11222（4）

294、开平板阀，适当打开节流阀；）开平板阀，适当打开节流阀；若节流阀平时就已处于半开位置，此时就不需要再继续若节流阀平时就已处于半开位置，此时就不需要再继续打开了。若节流阀的待命工况是关位，需将其打开到半开打开了。若节流阀的待命工况是关位，需将其打开到半开位置，如果是液动节流阀，安装有节流管汇控制箱，由内位置，如果是液动节流阀，安装有节流管汇控制箱，由内钳工负责操作；如果是手动节流阀，由场地工负责操作。钳工负责操作；如果是手动节流阀，由场地工负责操作。如果平板阀是液动平板阀，安装了司钻控制台，由司钻如果平板阀是液动平板阀，安装了司钻控制台，由司钻通过司钻控制台打开液动平板阀，副司钻在远程控制台观通过

295、司钻控制台打开液动平板阀，副司钻在远程控制台观察液动平板阀控制手柄的开关状态，否则，由副司钻通过察液动平板阀控制手柄的开关状态，否则，由副司钻通过远程控制台打开液动平板阀；如平板阀不是液动阀，由井远程控制台打开液动平板阀；如平板阀不是液动阀，由井架工负责打开手动平板阀。架工负责打开手动平板阀。2021/3/11223（5）关防喷器；）关防喷器；由司钻发出关井信号。如安装了司钻控制台，由司钻通由司钻发出关井信号。如安装了司钻控制台，由司钻通过司钻控制台关防喷器，副司钻在远程控制台观察防喷器过司钻控制台关防喷器，副司钻在远程控制台观察防喷器相关控制手柄的开关状态，若发现防喷器控制手柄没有到相关控制

296、手柄的开关状态，若发现防喷器控制手柄没有到位或司钻控制台操作失误，要立即纠正；如未安装司钻控位或司钻控制台操作失误，要立即纠正；如未安装司钻控制台，由副司钻通过远程控制台关防喷器。制台，由副司钻通过远程控制台关防喷器。（6）关节流阀试关井，再关闭节流阀前的平板阀；）关节流阀试关井，再关闭节流阀前的平板阀；如果是液动节流阀，安装有节流管汇控制箱，由内钳工如果是液动节流阀，安装有节流管汇控制箱，由内钳工负责操作关闭液动节流阀；如果是手动节流阀，由场地工负责操作关闭液动节流阀；如果是手动节流阀，由场地工负责操作关闭节流阀。节流阀关闭，井架工需将节流阀前负责操作关闭节流阀。节流阀关闭，井架工需将节流阀

297、前面的平板阀关闭以实现完全关井。面的平板阀关闭以实现完全关井。（7）录取关井套压及钻井液增量；）录取关井套压及钻井液增量；关井后，内钳工协助钻井液工记录关井套压、循环罐内关井后，内钳工协助钻井液工记录关井套压、循环罐内钻井液增量，并由钻井液工将参数报告司钻和值班干部。钻井液增量，并由钻井液工将参数报告司钻和值班干部。2021/3/112244）空井发生溢流时：）空井发生溢流时：（1）发信号；）发信号；由司钻发出报警信号。由司钻发出报警信号。（2）停止其它作业；）停止其它作业；岗位人员听到报警信号后，立即停止作业，按照井控岗岗位人员听到报警信号后，立即停止作业，按照井控岗位分工，迅速进入关井操作

298、位置。位分工，迅速进入关井操作位置。（4）开平板阀，适当打开节流阀；）开平板阀，适当打开节流阀；若节流阀平时就已处于半开位置，此时就不需要再继续若节流阀平时就已处于半开位置，此时就不需要再继续打开了。若节流阀的待命工况是关位，需将其打开到半开打开了。若节流阀的待命工况是关位，需将其打开到半开位置，如果是液动节流阀，安装有节流管汇控制箱，由内位置，如果是液动节流阀，安装有节流管汇控制箱，由内钳工负责操作；如果是手动节流阀，由场地工负责操作。钳工负责操作；如果是手动节流阀，由场地工负责操作。如果平板阀是液动平板阀，安装了司钻控制台，由司钻如果平板阀是液动平板阀，安装了司钻控制台，由司钻通过司钻控制

299、台打开液动平板阀，副司钻在远程控制台观通过司钻控制台打开液动平板阀，副司钻在远程控制台观察液动平板阀控制手柄的开关状态，否则，由副司钻通过察液动平板阀控制手柄的开关状态，否则，由副司钻通过远程控制台打开液动平板阀；如平板阀不是液动阀，由井远程控制台打开液动平板阀；如平板阀不是液动阀，由井架工负责打开手动平板阀。架工负责打开手动平板阀。2021/3/11225（5）关防喷器；）关防喷器；由司钻发出关井信号。如安装了司钻控制台，由司钻通过由司钻发出关井信号。如安装了司钻控制台，由司钻通过司钻控制台关防喷器，副司钻在远程控制台观察防喷器相关司钻控制台关防喷器，副司钻在远程控制台观察防喷器相关控制手柄

300、的开关状态，若发现防喷器控制手柄没有到位或司控制手柄的开关状态，若发现防喷器控制手柄没有到位或司钻控制台操作失误，要立即纠正；如未安装司钻控制台，由钻控制台操作失误，要立即纠正；如未安装司钻控制台，由副司钻通过远程控制台关防喷器。副司钻通过远程控制台关防喷器。（6）关节流阀试关井，再关闭节流阀前的平板阀；）关节流阀试关井，再关闭节流阀前的平板阀；如果是液动节流阀，安装有节流管汇控制箱，由内钳工负如果是液动节流阀，安装有节流管汇控制箱，由内钳工负责操作关闭液动节流阀；如果是手动节流阀，由场地工负责责操作关闭液动节流阀；如果是手动节流阀，由场地工负责操作关闭节流阀。节流阀关闭，井架工需将节流阀前面

301、的平操作关闭节流阀。节流阀关闭，井架工需将节流阀前面的平板阀关闭以实现完全关井。板阀关闭以实现完全关井。（7）录取关井套压及钻井液增量；）录取关井套压及钻井液增量；关井后，钻井液工将循环罐内钻井液增量报告司钻和值班关井后，钻井液工将循环罐内钻井液增量报告司钻和值班干部。干部。同样，空井发生溢流时，若井内情况允许，可在发出信号同样，空井发生溢流时，若井内情况允许，可在发出信号后抢下几柱钻杆，然后实施关井。后抢下几柱钻杆，然后实施关井。2021/3/112263、下套管固井作业井控关井程序、下套管固井作业井控关井程序1）下套管作业发生溢流）下套管作业发生溢流（1）发信号；）发信号；由司钻发出报警信

302、号。由司钻发出报警信号。（2）停止下套管作业；）停止下套管作业；由司钻操作将井口套管坐在转盘上，钻井队值班干部要根由司钻操作将井口套管坐在转盘上，钻井队值班干部要根据溢流情况，组织内外钳工或专业下套管人员做抢下套管准据溢流情况，组织内外钳工或专业下套管人员做抢下套管准备。备。（3）抢下套管；）抢下套管；若根据溢流情况判断允许抢下套管，而且套管下的较少或若根据溢流情况判断允许抢下套管，而且套管下的较少或接近下完，要抢下套管或抢下套管至设计井深，然后抢接能接近下完，要抢下套管或抢下套管至设计井深，然后抢接能连接套管、方钻杆的变扣接头和备用旋塞。若根据溢流情况连接套管、方钻杆的变扣接头和备用旋塞。若

303、根据溢流情况不允许抢下套管时，应抢接带变扣接头的备用旋塞，当下入不允许抢下套管时，应抢接带变扣接头的备用旋塞，当下入套管为立柱时，井架工必须从二层台下来。司钻负责将井口套管为立柱时，井架工必须从二层台下来。司钻负责将井口套管提离转盘。套管提离转盘。2021/3/11227（4）开平板阀，适当打开节流阀；）开平板阀，适当打开节流阀；若节流阀平时就已处于半开位置，此时就不需要再继续打若节流阀平时就已处于半开位置，此时就不需要再继续打开了。若节流阀的待命工况是关位，需将其打开到半开位置，开了。若节流阀的待命工况是关位，需将其打开到半开位置，如果是液动节流阀，安装有节流管汇控制箱，由内钳工负责如果是液

304、动节流阀，安装有节流管汇控制箱，由内钳工负责操作；如果是手动节流阀，由场地工负责操作。操作；如果是手动节流阀，由场地工负责操作。如果平板阀是液动平板阀，安装了司钻控制台，由司钻通如果平板阀是液动平板阀，安装了司钻控制台，由司钻通过司钻控制台打开液动平板阀，副司钻在远程控制台观察液过司钻控制台打开液动平板阀，副司钻在远程控制台观察液动平板阀控制手柄的开关状态，否则，由副司钻通过远程控动平板阀控制手柄的开关状态，否则，由副司钻通过远程控制台打开液动平板阀；如平板阀不是液动阀，由井架工负责制台打开液动平板阀；如平板阀不是液动阀，由井架工负责打开手动平板阀。打开手动平板阀。2021/3/11228（5

305、）关防喷器；）关防喷器；由司钻发出关井信号。如安装了司钻控制台，由司钻通过由司钻发出关井信号。如安装了司钻控制台，由司钻通过司钻控制台关防喷器，副司钻在远程控制台观察防喷器相关司钻控制台关防喷器，副司钻在远程控制台观察防喷器相关控制手柄的开关状态，若发现防喷器控制手柄没有到位或司控制手柄的开关状态，若发现防喷器控制手柄没有到位或司钻控制台操作失误，要立即纠正；如未安装司钻控制台，由钻控制台操作失误，要立即纠正；如未安装司钻控制台，由副司钻通过远程控制台关防喷器。副司钻通过远程控制台关防喷器。（6）关节流阀试关井，再关闭节流阀前的平板阀；）关节流阀试关井，再关闭节流阀前的平板阀；如果是液动节流阀

306、，安装有节流管汇控制箱，由内钳工负如果是液动节流阀，安装有节流管汇控制箱，由内钳工负责操作关闭液动节流阀；如果是手动节流阀，由场地工负责责操作关闭液动节流阀；如果是手动节流阀，由场地工负责操作关闭节流阀。节流阀关闭，井架工需将节流阀前面的平操作关闭节流阀。节流阀关闭，井架工需将节流阀前面的平板阀关闭以实现完全关井。关井后由司钻组织内外钳工接回板阀关闭以实现完全关井。关井后由司钻组织内外钳工接回压阀和方钻杆。压阀和方钻杆。（7）录取关井套压及钻井液增量；）录取关井套压及钻井液增量；关井后，钻井液工将循环罐内钻井液增量报告司钻和值班关井后，钻井液工将循环罐内钻井液增量报告司钻和值班干部。干部。20

307、21/3/112292）下尾管时发生溢流）下尾管时发生溢流下尾管时发生溢流，通常的处理方法与起下钻杆时发生溢下尾管时发生溢流，通常的处理方法与起下钻杆时发生溢流一样。如果尾管已快接近井底，在没有卡钻之前，应尽力流一样。如果尾管已快接近井底，在没有卡钻之前，应尽力强行下到预定的位置。如果尾管不能强行下到预定位置，也强行下到预定的位置。如果尾管不能强行下到预定位置，也可考虑强行起到套管内。具体的控制程序可参照起下钻时的可考虑强行起到套管内。具体的控制程序可参照起下钻时的关井程序，在井控设计中明确或在下尾管之前制订好。关井程序，在井控设计中明确或在下尾管之前制订好。3）固井作业时发生溢流）固井作业时

308、发生溢流（1）发信号；）发信号；由司钻发出报警信号。由司钻发出报警信号。（2）停止其它作业；）停止其它作业；钻井队人员停止作业，按照井控职责分工迅速进入关井操钻井队人员停止作业，按照井控职责分工迅速进入关井操作位置。作位置。（3）继续注替作业；）继续注替作业；固井施工人员听到报警信号后，要继续注水泥或替入钻井固井施工人员听到报警信号后，要继续注水泥或替入钻井液作业，直至碰压为止。液作业，直至碰压为止。2021/3/11230（4）开平板阀，适当打开节流阀；）开平板阀，适当打开节流阀；若节流阀平时就已处于半开位置，此时就不需要再继续打若节流阀平时就已处于半开位置，此时就不需要再继续打开了。若节流

309、阀的待命工况是关位，需将其打开到半开位置，开了。若节流阀的待命工况是关位，需将其打开到半开位置，如果是液动节流阀，安装有节流管汇控制箱，由内钳工负责如果是液动节流阀，安装有节流管汇控制箱，由内钳工负责操作；如果是手动节流阀，由场地工负责操作。操作；如果是手动节流阀，由场地工负责操作。如果平板阀是液动平板阀，安装了司钻控制台，由司钻通如果平板阀是液动平板阀，安装了司钻控制台，由司钻通过司钻控制台打开液动平板阀，副司钻在远程控制台观察液过司钻控制台打开液动平板阀，副司钻在远程控制台观察液动平板阀控制手柄的开关状态，否则，由副司钻通过远程控动平板阀控制手柄的开关状态，否则，由副司钻通过远程控制台打开

310、液动平板阀；如平板阀不是液动阀，由井架工负责制台打开液动平板阀；如平板阀不是液动阀，由井架工负责打开手动平板阀。打开手动平板阀。2021/3/11231（5）关防喷器；）关防喷器；由司钻发出关井信号。如安装了司钻控制台，由司钻通过由司钻发出关井信号。如安装了司钻控制台，由司钻通过司钻控制台关防喷器，副司钻在远程控制台观察防喷器相关司钻控制台关防喷器，副司钻在远程控制台观察防喷器相关控制手柄的开关状态，若发现防喷器控制手柄没有到位或司控制手柄的开关状态，若发现防喷器控制手柄没有到位或司钻控制台操作失误，要立即纠正；如未安装司钻控制台，由钻控制台操作失误，要立即纠正；如未安装司钻控制台，由副司钻通

311、过远程控制台关防喷器。副司钻通过远程控制台关防喷器。（6）调节节流阀；）调节节流阀；由井队技术员负责调节节流阀，使放喷量要略小于固井注由井队技术员负责调节节流阀，使放喷量要略小于固井注入排量，直到碰压为止，同时内钳工观察记录井口套压值，入排量，直到碰压为止，同时内钳工观察记录井口套压值，井架工负责关闭平板阀，关井。井架工负责关闭平板阀，关井。（7）记录套管压力、井口压力、钻井液增量；）记录套管压力、井口压力、钻井液增量；关井后，内钳工协助钻井液工记录井口压力、套管压力、关井后，内钳工协助钻井液工记录井口压力、套管压力、循环罐内钻井液增量，并将三个参数报告司钻和值班干部。循环罐内钻井液增量，并将

312、三个参数报告司钻和值班干部。如果套管压力为零，井口压力正常，证明溢流已经制止，按如果套管压力为零，井口压力正常，证明溢流已经制止，按常规固井程序侯凝；如套压不为零，说明溢流没有制止，应常规固井程序侯凝；如套压不为零，说明溢流没有制止，应根据研究好的措施实施作业。根据研究好的措施实施作业。2021/3/112324、测井工况、测井工况测井作业时发生溢流，应视溢流的态势，可能的井侵类型测井作业时发生溢流，应视溢流的态势，可能的井侵类型（油侵、气侵、还是水侵）进行快速判断与决策。若溢流不（油侵、气侵、还是水侵）进行快速判断与决策。若溢流不严重，且为水侵，则争取把电缆起出，然后按空井工况去完严重，且为

313、水侵，则争取把电缆起出，然后按空井工况去完成关井操作程序；如果溢流来势强烈，则切断电缆，迅速按成关井操作程序；如果溢流来势强烈，则切断电缆，迅速按空井工况完成关井操作程序。因此，电测队需要事先准备好空井工况完成关井操作程序。因此，电测队需要事先准备好剪断电缆的工具。另外，测井作业实施前，测井公司可与生剪断电缆的工具。另外，测井作业实施前，测井公司可与生产经营单位、钻井队共同制定一个应急措施，明确各方的井产经营单位、钻井队共同制定一个应急措施，明确各方的井控职责，特别要明确在什么情况下必须剪断电缆，以及由何控职责，特别要明确在什么情况下必须剪断电缆，以及由何人做出这一决策。需要注意的是，无论是强

314、起电缆后关井，人做出这一决策。需要注意的是，无论是强起电缆后关井，还是剪断电缆关井，关井过程都需要钻井队与测井队共同完还是剪断电缆关井，关井过程都需要钻井队与测井队共同完成，因此，现场的协调指挥是非常重要的。成，因此，现场的协调指挥是非常重要的。2021/3/11233三、关井立管压力的确定三、关井立管压力的确定1、“U”型管原理型管原理 用用“U”型管原理描述井眼型管原理描述井眼地地层压层压力系力系统统。如如图图61所示。将所示。将钻钻柱和柱和环环空空视为视为一一连连通的通的“U”型管，井底所在地型管，井底所在地层视为层视为“U”型管底部。型管底部。若若环环空空发发生溢流后关井，生溢流后关井

315、，则钻则钻柱、柱、环环空、地空、地层压层压力系力系统统有如下关系：有如下关系： PdPmd = Pp = PaPma 式中式中Pd关井立管关井立管压压力，力，MPa； Pmd钻钻柱内柱内钻钻井液柱井液柱压压力，力，MPa； Pp地地层压层压力，力，MPa； Pa关井套关井套压压，MPa； Pma环环空液柱空液柱压压力，力，MPa。 由这一关系式可知，地层压力可由关井立管压力和关井套压由这一关系式可知，地层压力可由关井立管压力和关井套压两个方向进行求取，但由于环空受进入井筒地层流体的影响，钻两个方向进行求取，但由于环空受进入井筒地层流体的影响，钻井液密度难于精确计算，因此一般由立管压力计算地层压

316、力。井液密度难于精确计算，因此一般由立管压力计算地层压力。2021/3/112342、钻钻柱中未装柱中未装钻钻具回具回压阀时测压阀时测定关井立管定关井立管压压力力 可直接从立管可直接从立管压压力表上力表上读读取。但取。但值值得注意的是，得注意的是，发发生溢生溢流后由于井眼周流后由于井眼周围围的地的地层层流体流体进进入井筒，致使井眼周入井筒，致使井眼周围围的地的地层压层压力形成力形成压压降漏斗，此降漏斗，此时时井眼周井眼周围围地地层压层压力低于力低于实际实际地地层层压压力，愈力，愈远远离井眼，愈接近或等于原始地离井眼，愈接近或等于原始地层压层压力。一般情况力。一般情况下，待关井后下，待关井后10

317、15分分钟钟，井眼周，井眼周围围的地的地层压层压力才恢复到原力才恢复到原始地始地层压层压力，此力，此时读时读到的立管到的立管压压力力值值才是地才是地层压层压力与力与钻钻柱内柱内泥泥浆浆静液柱静液柱压压力之差。力之差。2021/3/11235图62关井时间与关井压力关系曲线 井眼周井眼周围围地地层压层压力恢复力恢复时间时间的的长长短与地短与地层压层压力与井底力与井底压压力力的差的差值值，地，地层层流体种流体种类类，地，地层层渗透率等因素有关。渗透率等因素有关。为为了更准确了更准确地确定关井立管地确定关井立管压压力，一般是在关井后每力，一般是在关井后每2分分钟记录钟记录一次关井立一次关井立压压和关

318、井套和关井套压压，根据所，根据所记录记录的数据，做关井的数据，做关井压压力力关井关井时间时间的的关系曲关系曲线线。如。如图图62所示。借助曲所示。借助曲线线，找出关井立，找出关井立压值压值。2021/3/11236PdPdPaPaP Pd dP Pd1d1PPa aPPa aP Pa1a1P Pa a P Pa a 关井套压关井套压P Pa1 a1 停泵时记录的套压；停泵时记录的套压；P Pd1 d1 停泵时记录的立压。停泵时记录的立压。0P0Pd1d1PaPalPaPal3、钻具中装有钻具回压阀时测定关井、钻具中装有钻具回压阀时测定关井立管压力的方法立管压力的方法Q Q2021/3/1123

319、7 如果所装钻具回压阀是带有传压孔的，则不影响在立如果所装钻具回压阀是带有传压孔的，则不影响在立压表上读取关井立压。如果是普通回压阀，关井立管压力可压表上读取关井立压。如果是普通回压阀，关井立管压力可以用以下方法确定。以用以下方法确定。 1）不循环法）不循环法 在不知道泥浆泵速和该泵速下的循环压力时采用：在不知道泥浆泵速和该泵速下的循环压力时采用： 在井完全关闭的情况下，缓慢启动泵并继续泵入钻井在井完全关闭的情况下，缓慢启动泵并继续泵入钻井液。液。 注意观察套压，当套压开始升高时停泵，并读出立管注意观察套压，当套压开始升高时停泵，并读出立管压力值（压力值（Pd1）。）。 从读出的立管压力值中减

320、去套压升高值，则为所测定从读出的立管压力值中减去套压升高值，则为所测定的关井立管压力值。的关井立管压力值。2021/3/11238PdPdPaPa P Pd dP PT TP PciciPciPci压井排量压井排量Q Q循循环时立管压力（从预环时立管压力（从预先记录的资料中查出）先记录的资料中查出） P PT T 测量的立管测量的立管压力压力P Pd d关井立管压力关井立管压力0Pt0PtPa=PaPa=Pa、循环法求立管压力、循环法求立管压力Q Q2021/3/11239 2）循环法）循环法 在知道泥浆泵速和该泵速下的循环压力时采用：在知道泥浆泵速和该泵速下的循环压力时采用： 缓慢启动泵，调

321、节节流阀保持套压等于关井套缓慢启动泵，调节节流阀保持套压等于关井套压。压。 使泵速达到压井泵速，套压始终等于关井套压。使泵速达到压井泵速，套压始终等于关井套压。 读出立管总压力（读出立管总压力（Pt），减去循环压力，则差），减去循环压力，则差值为关井立管压力值。值为关井立管压力值。2021/3/11240 4、圈闭压力对关井立管压力的影响、圈闭压力对关井立管压力的影响 所谓圈闭压力，是在立管压力表或套管压力表上记录到的超所谓圈闭压力，是在立管压力表或套管压力表上记录到的超过平衡地层压力的压力值。产生圈闭压力的原因主要有两点，一过平衡地层压力的压力值。产生圈闭压力的原因主要有两点，一是停泵前关井

322、；二是关井后天然气溢流滑脱上升。显然，用含有是停泵前关井；二是关井后天然气溢流滑脱上升。显然，用含有圈闭压力的关井立管压力值所计算出来的地层压力是不准确的。圈闭压力的关井立管压力值所计算出来的地层压力是不准确的。 检查或消除圈闭压力的方法是，通过节流管汇，从环空放出检查或消除圈闭压力的方法是，通过节流管汇，从环空放出少量钻井液，这样可排除钻柱内被污染的钻井液。每次放出钻井少量钻井液，这样可排除钻柱内被污染的钻井液。每次放出钻井液液4080升，然后关闭节流阀和平板阀，观察立管压力的变化。升，然后关闭节流阀和平板阀，观察立管压力的变化。如果立管压力下降，说明有圈闭压力。应再次打开节流阀和平板如果立

323、管压力下降，说明有圈闭压力。应再次打开节流阀和平板阀放阀放4080升钻井液，然后关井。如果立管压力仍有下降，重复升钻井液，然后关井。如果立管压力仍有下降，重复以上操作，直到立管压力停止下降为止。此时的立管压力才是真以上操作，直到立管压力停止下降为止。此时的立管压力才是真实的关井立管压力。如果放出钻井液后，立管压力没有变化，而实的关井立管压力。如果放出钻井液后，立管压力没有变化，而套压有所增加，说明没有圈闭压力，套压升高是由于环空静液压套压有所增加，说明没有圈闭压力，套压升高是由于环空静液压力减小所引起的。排放钻井液过程使立管压力一直下降到零，则力减小所引起的。排放钻井液过程使立管压力一直下降到

324、零，则停止排放。停止排放。2021/3/11241 五、关井套压的控制五、关井套压的控制 发生溢流关井时，其最大允许关井套压值原则上不得发生溢流关井时，其最大允许关井套压值原则上不得超过下面三个数值中的最小值：超过下面三个数值中的最小值： 1）井口装置的额定工作压力；）井口装置的额定工作压力； 2）套管最小抗内压强度的）套管最小抗内压强度的80%所允许的关井压力；所允许的关井压力； 3）地层破裂压力所允许的关井套压值。）地层破裂压力所允许的关井套压值。 按规定，井口装置的额定工作压力要与地层压力相匹按规定，井口装置的额定工作压力要与地层压力相匹配，如果井口装置是严格按规定进行选择、安装和试压的

325、，配，如果井口装置是严格按规定进行选择、安装和试压的，其承压能力应完全满足关井的要求。在一口设计正确的井中，其承压能力应完全满足关井的要求。在一口设计正确的井中，该数值通常是最大的。该数值通常是最大的。2021/3/11242 套管抗内压强度可以在相关的钻井手册中查到。其数值的套管抗内压强度可以在相关的钻井手册中查到。其数值的大小取决于套管外径、壁厚与套管材料。根据套管抗内压强大小取决于套管外径、壁厚与套管材料。根据套管抗内压强度确定关井套压时需要考虑一定的安全系数，即一般要求关度确定关井套压时需要考虑一定的安全系数，即一般要求关井套压不能超过套管抗内压强度的井套压不能超过套管抗内压强度的80

326、%。一旦在施工中出现。一旦在施工中出现了套管磨损，或溢流物中有硫化氢存在，以及其它一些影响了套管磨损，或溢流物中有硫化氢存在，以及其它一些影响套管强度的因素，需要考虑重新确定该数值。另外，在具体套管强度的因素，需要考虑重新确定该数值。另外，在具体计算时还要考虑套管外水泥封固，管内外流体密度不同带来计算时还要考虑套管外水泥封固，管内外流体密度不同带来的影响，管内为施工中所用的钻井液，管外流体密度选择尚的影响，管内为施工中所用的钻井液，管外流体密度选择尚无统一定论，有的油田按清水或地层盐水考虑，有的油田则无统一定论，有的油田按清水或地层盐水考虑，有的油田则根据地层压力确定。根据地层压力确定。202

327、1/3/11243 地层所能承受的关井压力，取决于地层破裂压力地层所能承受的关井压力，取决于地层破裂压力梯度、井深以及井内液柱压力。一般情况下，套管鞋通常梯度、井深以及井内液柱压力。一般情况下，套管鞋通常是裸眼井段最薄弱的部分。因此，现场以套管鞋处的地层是裸眼井段最薄弱的部分。因此，现场以套管鞋处的地层破裂压力所允许的关井套压值作为最大允许关井套压。其破裂压力所允许的关井套压值作为最大允许关井套压。其计算方法如下：计算方法如下： Pamax =（em）gH 式中式中Pamax最大允许关井套压，最大允许关井套压，MPa； e地层破裂压力当量钻井液密度，地层破裂压力当量钻井液密度，g/cm3； m

328、井内钻井液密度，井内钻井液密度，g/cm3； g常数，常数，0.00981； H地层破裂压力试验层（套管鞋）垂深，地层破裂压力试验层（套管鞋）垂深，m。2021/3/11244 六、关井时应注意的问题六、关井时应注意的问题 1、关井操作要迅速果断，保证关井一次成功。、关井操作要迅速果断，保证关井一次成功。为了保证在紧急情况下能够及时正确地关井，作为了保证在紧急情况下能够及时正确地关井，作业人员要熟练掌握关井程序，并确保井控装置处于业人员要熟练掌握关井程序，并确保井控装置处于待命工况，熟悉井口防喷器组的组合形式和管汇闸待命工况，熟悉井口防喷器组的组合形式和管汇闸门的开关情况。另外，关井操作由司钻

329、统一指挥，门的开关情况。另外，关井操作由司钻统一指挥，防止误操作，如泵未停稳就关井，全封闸板封钻杆防止误操作，如泵未停稳就关井，全封闸板封钻杆等情况。等情况。2021/3/11245 2、合理控制井口压力，井口压力不准超过最大允许关、合理控制井口压力，井口压力不准超过最大允许关井套压。具体有以下几种情况：井套压。具体有以下几种情况： 1）在关井过程中，节流阀还未完全关闭，即已达到最）在关井过程中，节流阀还未完全关闭，即已达到最大允许关井套压时，此时不能再继续关节流阀，应控制在接大允许关井套压时，此时不能再继续关节流阀，应控制在接近最大允许关井套压的情况下，节流放喷，并以钻进排量迅近最大允许关井

330、套压的情况下，节流放喷，并以钻进排量迅速向井内泵入所储备的高密度钻井液，采用低节流法压井，速向井内泵入所储备的高密度钻井液，采用低节流法压井，控制溢流，重建井内压力平衡。控制溢流，重建井内压力平衡。 2）关井后由于天然气带压上升导致井口压力不断升高，）关井后由于天然气带压上升导致井口压力不断升高，如果任其发展，最终井口压力有可能会达到甚至超过最大允如果任其发展，最终井口压力有可能会达到甚至超过最大允许关井套压，解决办法见本教材第七章的内容。许关井套压，解决办法见本教材第七章的内容。 3）需要放喷泄压时，严禁用打开防喷器的方式来泄压，）需要放喷泄压时，严禁用打开防喷器的方式来泄压，要通过节流管汇

331、、放喷管线放喷降压，要通过节流管汇、放喷管线放喷降压， 2021/3/11246 3、关井后认真坐岗，准确记录立压、套压变化，并画、关井后认真坐岗，准确记录立压、套压变化，并画出压力变化曲线。出压力变化曲线。 一旦发生溢流关井后，地面压力对于确定井下情况、一旦发生溢流关井后，地面压力对于确定井下情况、保证井控作业成功进行是非常重要的。通过地面压力的变化保证井控作业成功进行是非常重要的。通过地面压力的变化情况，情况，可以准确地知道地层压力的大小，并判断地层的渗透可以准确地知道地层压力的大小，并判断地层的渗透性等参数，结合钻井液增量，还可以确定溢流物类型，这些性等参数，结合钻井液增量，还可以确定溢

332、流物类型，这些对于制定压井方案都是非常重要的。另外，通过井口压力的对于制定压井方案都是非常重要的。另外，通过井口压力的变化情况可以对井内天然气的运移进行观察和分析，变化情况可以对井内天然气的运移进行观察和分析，判断天判断天然气柱或侵入天然气的钻井液的位置和压力变化，有助于处然气柱或侵入天然气的钻井液的位置和压力变化，有助于处理天然气溢流，保证井下安全。此外，通过井口压力的变化理天然气溢流，保证井下安全。此外，通过井口压力的变化情况还可以判断井下是否发生井漏和地下井喷等复杂情况。情况还可以判断井下是否发生井漏和地下井喷等复杂情况。2021/3/11247 4、关井后要及时组织压井。、关井后要及时

333、组织压井。 特别是天然气溢流，不允许长时间关井而不作处理。在实特别是天然气溢流，不允许长时间关井而不作处理。在实施压井作业前，应根据井口压力变化情况，间隔一段时间向井施压井作业前，应根据井口压力变化情况，间隔一段时间向井内泵入加重钻井液，同时用节流管汇控制回压，保持井底压力内泵入加重钻井液，同时用节流管汇控制回压，保持井底压力略大于地层压力排放井口附近含气钻井液。略大于地层压力排放井口附近含气钻井液。若等候时间长，则若等候时间长，则应及时实施司钻法第一步排除溢流，防止井口压力过高。对于应及时实施司钻法第一步排除溢流，防止井口压力过高。对于含硫化氢油气井，溢流关井后更要及时组织压井，根据具体情含

334、硫化氢油气井，溢流关井后更要及时组织压井，根据具体情况可以考虑使用压回法，或把事先储备的加重钻井液泵入井内，况可以考虑使用压回法，或把事先储备的加重钻井液泵入井内，使用常规压井压井。使用常规压井压井。 总之，一旦发现溢流，必须按照正确的方法关井。关井总之，一旦发现溢流，必须按照正确的方法关井。关井程序应当是成熟的，操作人员都掌握的，并且符合实际。在有程序应当是成熟的，操作人员都掌握的，并且符合实际。在有毒气体溢出井口时，靠近井口作业必须戴好正压式空气呼吸器。毒气体溢出井口时，靠近井口作业必须戴好正压式空气呼吸器。井喷是灾难性的事故，加强对溢流的监测和正确的关井程序是井喷是灾难性的事故，加强对溢

335、流的监测和正确的关井程序是有效避免井喷及井喷失控的关键环节。有效避免井喷及井喷失控的关键环节。2021/3/11248 多假设一些多假设一些“怎么办怎么办”。如果某人不在岗位上怎么办。如果某人不在岗位上怎么办？如果某设备不能正常运转怎么办？如果井下发生了复杂？如果某设备不能正常运转怎么办？如果井下发生了复杂情况怎么办？应变措施应事先制定出来，经班组人员充分情况怎么办？应变措施应事先制定出来，经班组人员充分讨论并加以演练讨论并加以演练。碰到意外的情况，不要惊慌失措；出现。碰到意外的情况，不要惊慌失措；出现事先未预料到的情况，也必须认真对待，切不可马虎大意。事先未预料到的情况，也必须认真对待，切不

336、可马虎大意。 要经常强调迅速正确关井的重要性。及时发现溢流，要经常强调迅速正确关井的重要性。及时发现溢流，正确地关井，这是实现井控的基本条件。也许后来证正确地关井，这是实现井控的基本条件。也许后来证明可明可以不用关井，但这样做总比由于反复检查、验证，致使溢以不用关井，但这样做总比由于反复检查、验证，致使溢流量过大，甚至井内流体喷出地面，延误关井时机，以至流量过大，甚至井内流体喷出地面，延误关井时机，以至于不能关井而造成灾难性的后果要好得多。同时建议，若于不能关井而造成灾难性的后果要好得多。同时建议，若需验证溢流，应关井进行检查。需验证溢流，应关井进行检查。2021/3/11249复习思考题复习

337、思考题1、发生溢流后为何要及时关井？、发生溢流后为何要及时关井？2、关井后为何要准确确定关井立压？其影响因素有哪些？、关井后为何要准确确定关井立压？其影响因素有哪些？3、最大允许关井套压有哪些限制条件？、最大允许关井套压有哪些限制条件？4、关井后要注意的问题有哪些？、关井后要注意的问题有哪些？2021/3/11250第七章 井内气体的膨胀和运移一、天然气的特点及危害 1、天然气的压缩性与膨胀性、天然气的压缩性与膨胀性 天然气是可压缩的流体，其体积大小取决于所加的压力及天然气是可压缩的流体，其体积大小取决于所加的压力及温度。对一定量的气体来说，当温度不变时，压力增加，体积温度。对一定量的气体来说

338、，当温度不变时，压力增加，体积减小；压力降低，则体积增大。减小；压力降低，则体积增大。2021/3/11251 在起钻过程中，由于抽汲等因素的影响，若有少量的气体在起钻过程中，由于抽汲等因素的影响，若有少量的气体进入井内，在其向上运移的过程中，体积会随着所受钻井液液进入井内，在其向上运移的过程中，体积会随着所受钻井液液柱压力的减小而增大，造成环空液柱压力逐渐减小，使井筒内柱压力的减小而增大，造成环空液柱压力逐渐减小，使井筒内压力系统由正平衡逐渐转为欠平衡，导致溢流的发生。如果是压力系统由正平衡逐渐转为欠平衡，导致溢流的发生。如果是在井底压力小于地层压力的情况下，在井底压力小于地层压力的情况下，

339、气体进入井内，若不及时气体进入井内，若不及时关井，气体向上运移时体积膨胀，造成井底压力进一步降低，关井，气体向上运移时体积膨胀，造成井底压力进一步降低，则会加剧溢流的发展。特别是井底的高压气体运移至井口附近则会加剧溢流的发展。特别是井底的高压气体运移至井口附近时，由于体积急剧膨胀，将会使溢流急剧加速，很快造成液柱时，由于体积急剧膨胀，将会使溢流急剧加速，很快造成液柱压力迅速降低，形成井喷。另外，在处理气体溢流时，由于气压力迅速降低，形成井喷。另外，在处理气体溢流时，由于气体的膨胀，会导致过高的套压，一方面可能造成地下井喷，另体的膨胀，会导致过高的套压，一方面可能造成地下井喷，另一方面直接威胁到

340、井口的安全，如引起防喷器、地面管汇、井一方面直接威胁到井口的安全，如引起防喷器、地面管汇、井口附近的套管刺漏甚至蹩爆，导致压井失败甚至失控着火。口附近的套管刺漏甚至蹩爆，导致压井失败甚至失控着火。 因此，对于气体溢流来说，更要强调及时发现溢流并迅速因此，对于气体溢流来说，更要强调及时发现溢流并迅速关井的重要性。关井的重要性。2021/3/11252 2、天然气的密度低、天然气的密度低 天然气的密度与钻井液、地层水、原油相比要低得多，天然气的密度与钻井液、地层水、原油相比要低得多，在常温下清水的密度是天然气密度的在常温下清水的密度是天然气密度的1000倍以上。倍以上。 由于天然气的密度低，与钻井

341、液有强烈的置换性，不论由于天然气的密度低，与钻井液有强烈的置换性，不论是开井还是关井，是循环还是静止，气体向井口的运移总是是开井还是关井，是循环还是静止，气体向井口的运移总是要产生的。在开井状态下，气体在井内膨胀上升，会改变井要产生的。在开井状态下，气体在井内膨胀上升，会改变井内的平衡状态，并加剧溢流的发生；在关井状态下，气体在内的平衡状态，并加剧溢流的发生；在关井状态下，气体在井内带压上升，会导致地面压力升高，井内带压上升，会导致地面压力升高，威胁关井的安全，或威胁关井的安全，或将地层蹩漏，造成地下井喷，给事故处理带来更大的难度。将地层蹩漏，造成地下井喷，给事故处理带来更大的难度。因此，发生

342、气体溢流关井后，要及时组织压井。因此，发生气体溢流关井后，要及时组织压井。2021/3/11253 3、天然气具有易扩散、易燃、易爆的特点、天然气具有易扩散、易燃、易爆的特点 天然气与空气的混合浓度达到天然气与空气的混合浓度达到5%15%（体积比）时，（体积比）时，遇到火源会发生爆炸，低于遇到火源会发生爆炸，低于5%既不爆炸也不燃烧，高于既不爆炸也不燃烧，高于15%不会爆炸，但会燃烧。不会爆炸，但会燃烧。 天然气的这一特点导致大部分天然气井井喷失控后都引天然气的这一特点导致大部分天然气井井喷失控后都引发着火，或是在关井和压井过程中，由于井口设备刺漏，最终发着火，或是在关井和压井过程中，由于井口

343、设备刺漏，最终引发井口爆炸着火。如果井喷失控瞬间未着火，或在抢险过程引发井口爆炸着火。如果井喷失控瞬间未着火，或在抢险过程中某种原因导致火焰熄灭，由于天然气的扩散性，会以井眼为中某种原因导致火焰熄灭，由于天然气的扩散性，会以井眼为中心向井场四周扩散，或沿风向向下风向扩散，在这个过程中，中心向井场四周扩散，或沿风向向下风向扩散，在这个过程中，遇到火源同样可能发生着火或爆炸。遇到火源同样可能发生着火或爆炸。 因此，天然气井的井场设备布置，要充分考虑防火要求。因此，天然气井的井场设备布置，要充分考虑防火要求。另外，在关井和压井以及在抢险过程中，要做好井场及周围的另外，在关井和压井以及在抢险过程中，要

344、做好井场及周围的的消防工作，防止着火。的消防工作，防止着火。2021/3/11254 4、含、含H2S的天然气具有更大的危害性的天然气具有更大的危害性 H2S有剧毒，对人员、设备、环境等都会造成严重伤害。有剧毒，对人员、设备、环境等都会造成严重伤害。 H2S对现场施工人员的人身安全造成威胁。对现场施工人员的人身安全造成威胁。H2S对钻具和井控对钻具和井控装置产生氢脆腐蚀，装置产生氢脆腐蚀，造成钻具断裂和井口设备损坏，使井控造成钻具断裂和井口设备损坏，使井控工作进一步复杂化，甚至引发井喷失控。工作进一步复杂化，甚至引发井喷失控。H2S能加速非金属能加速非金属材料的老化，材料的老化，使井控装置中的

345、密封件失效而威胁到关井的安使井控装置中的密封件失效而威胁到关井的安全。全。H2S对水基钻井液具有较大污染，甚至使之形成流不动对水基钻井液具有较大污染，甚至使之形成流不动的冻胶。的冻胶。 因此，钻探含因此，钻探含H2S天然气井比普通油气井具有更大的风天然气井比普通油气井具有更大的风险，一旦发生井喷失控，容易造成灾难性的后果。险，一旦发生井喷失控，容易造成灾难性的后果。2021/3/11255 5、天然气对密封性的要求更高、天然气对密封性的要求更高 天然气侵入井筒后，在钻井液中会自动向上滑脱运移。天然气侵入井筒后，在钻井液中会自动向上滑脱运移。气体的渗透性比液体要高得多，对气体的渗透性比液体要高得

346、多，对套管、油管、井控装置等套管、油管、井控装置等密封性能提出更高的要求。一旦发生泄露，很容易引起井喷密封性能提出更高的要求。一旦发生泄露，很容易引起井喷失控甚至着火。失控甚至着火。 由于天然气的上述几个特征，使天然气井的井控问题由于天然气的上述几个特征，使天然气井的井控问题更复杂，处理不当很容易引发恶性井喷事故和失控着火。因更复杂，处理不当很容易引发恶性井喷事故和失控着火。因此，必须研究和掌握天然气特征所带来的井控技术的特点，此，必须研究和掌握天然气特征所带来的井控技术的特点，保证井控的安全。保证井控的安全。2021/3/11256油气层油气层 2、置换气侵、置换气侵 钻遇大裂缝或溶洞时，由

347、于钻井液密度比天然气密度大，产生重钻遇大裂缝或溶洞时，由于钻井液密度比天然气密度大，产生重力置换。天然气被钻井液从裂缝或溶洞中置换出来进入井内。力置换。天然气被钻井液从裂缝或溶洞中置换出来进入井内。2021/3/11257疏松地表层疏松地表层低压漏失低压漏失垮塌层垮塌层油气层油气层3、扩散气侵、扩散气侵气层中的天然气穿过泥气层中的天然气穿过泥饼向井内扩散，侵入钻饼向井内扩散，侵入钻井液。侵入井内的天然井液。侵入井内的天然气量与钻开气层表面积、气量与钻开气层表面积、滤饼的质量等因素有关。滤饼的质量等因素有关。一般通过滤饼侵入井内一般通过滤饼侵入井内的天然气量不大。但当的天然气量不大。但当滤饼受到

348、破坏或停止循滤饼受到破坏或停止循环时间很长时，侵入量环时间很长时，侵入量会增大。因此，空井或会增大。因此，空井或井眼长时间静止时，要井眼长时间静止时，要有专人负责观察井口。有专人负责观察井口。2021/3/11258 以上三种情况表明，即使在井底压力大于地层压力以上三种情况表明，即使在井底压力大于地层压力时，天然气也会以上面几种方式侵入井内。发生天然气气时，天然气也会以上面几种方式侵入井内。发生天然气气侵，可通过地面除气设备从钻井液中排除。侵，可通过地面除气设备从钻井液中排除。 4、气体溢流、气体溢流 井底压力小于地层压力时，天然气会大量侵入井内。井底压力小于地层压力时，天然气会大量侵入井内。

349、井底的负压差越大，进入井内天然气越多，大量的天然气井底的负压差越大，进入井内天然气越多，大量的天然气可能形成气柱所以若不及时关井，很快会发展成为井喷。可能形成气柱所以若不及时关井，很快会发展成为井喷。2021/3/11259三、三、天然气侵入井内对井内液柱压力影响l1、天然气在井内的存在形式及运动形式l天然气侵入井眼后，呈气液两相流动状态，形成泡状流、段塞流等形态。循环时，气体随着钻井液循环从环空中上返，同时在钻井液中滑脱上升。即使在不循环时，钻井液中的气体由于密度小，在钻井液中也会滑脱上升。2021/3/11260图71气侵对钻井液密度的影响 2、天然气侵对钻井液密度的影响、天然气侵对钻井液

350、密度的影响 天然气刚侵入井内，处在井底，受天然气刚侵入井内，处在井底，受到的压力大，体积小，对钻井液密度影到的压力大，体积小，对钻井液密度影响小。天然气从井底向井口上升过程中，响小。天然气从井底向井口上升过程中，由于所受液柱压力逐渐减小，气泡就逐由于所受液柱压力逐渐减小，气泡就逐渐膨胀，体积增大，单位体积钻井液中渐膨胀，体积增大，单位体积钻井液中天然气体积增多，钻井液密度则逐渐减天然气体积增多，钻井液密度则逐渐减小。小。如图如图71所示。当气泡上升至接近所示。当气泡上升至接近地面时，气泡体积膨胀到最大，而钻井地面时，气泡体积膨胀到最大，而钻井液密度降低到最小。天然气侵入井内后，液密度降低到最小

351、。天然气侵入井内后，井内钻井液密度随井深自下而上逐渐变井内钻井液密度随井深自下而上逐渐变小。小。2021/3/11261 所以地面看到的钻井液中天然气气泡的数量，并不反映井所以地面看到的钻井液中天然气气泡的数量，并不反映井底被气侵的程度，实际上仅有少量的天然气进入钻井液，其底被气侵的程度，实际上仅有少量的天然气进入钻井液，其密度变化甚微，密度变化甚微，此时注意采取有效的措施除气，使泵入的钻此时注意采取有效的措施除气，使泵入的钻井液保持原有密度，就不会有井喷危险。如果不及时而有效井液保持原有密度，就不会有井喷危险。如果不及时而有效地除气，让密度低的气侵钻井液再次进入井内地除气，让密度低的气侵钻井

352、液再次进入井内，则会造成井，则会造成井筒内钻井液受到进一步气侵，如此恶性循环，使井底压力不筒内钻井液受到进一步气侵，如此恶性循环，使井底压力不断降低，最终导致失去平衡，发生井喷。断降低，最终导致失去平衡，发生井喷。2021/3/112623、气侵后的钻井液密度计算及气侵后液柱压力减小值、气侵后的钻井液密度计算及气侵后液柱压力减小值1）天然气侵入钻井液密度计算）天然气侵入钻井液密度计算式中式中mh在井深在井深H处气侵钻井液密度，处气侵钻井液密度，g/cm3； 地面气侵钻井液密度与气侵前钻井液密度的比值；地面气侵钻井液密度与气侵前钻井液密度的比值； m未气侵钻井液密度，未气侵钻井液密度，g/cm3

353、； Ps地面压力，地面压力，MPa；（开井时取；（开井时取0.098MPa，关井时，关井时取关井套压值）取关井套压值） H计算井深，计算井深，m。2021/3/112632）气侵钻井液柱压力减小值）气侵钻井液柱压力减小值 式中式中Pm受侵钻井液柱压力减小值，受侵钻井液柱压力减小值，MPa； 其它符号意义同上。其它符号意义同上。 为了更直观地观察气侵对井内液柱压力的影响，假设为了更直观地观察气侵对井内液柱压力的影响，假设井内钻井液密度分别为井内钻井液密度分别为1.2g/cm3和和2.16g/cm3，有少量气体侵，有少量气体侵入井筒，气体均匀分布在钻井液中，还未在井眼上部形成泡入井筒，气体均匀分布

354、在钻井液中，还未在井眼上部形成泡状流和段塞流的时候，分别计算在不同井深条件下，发生不状流和段塞流的时候，分别计算在不同井深条件下，发生不同程度的气侵后对井内压力的影响，结果见表同程度的气侵后对井内压力的影响，结果见表71。2021/3/11264 例例: : 已知已知H H40004000米，米，0.5 0.5 ，P Ps s0.10.1兆帕，兆帕，m m1.201.20克厘米克厘米3 3，试求气侵后钻井液，试求气侵后钻井液液柱压力的减小值（不考虑温度和压缩系数的液柱压力的减小值（不考虑温度和压缩系数的影响）。影响）。 解：将已知数据代入公式得：解：将已知数据代入公式得： 2021/3/112

355、65 4、钻井液发生气侵后应注意的问题、钻井液发生气侵后应注意的问题 1）钻井液发生气侵，密度随井深自下而上逐渐降低，）钻井液发生气侵，密度随井深自下而上逐渐降低，不能用井口测量的密度值计算井内液柱压力。不能用井口测量的密度值计算井内液柱压力。 2）即使井口返出钻井液气侵很严重，但是井内液柱压）即使井口返出钻井液气侵很严重，但是井内液柱压力并没有大幅度降低。力并没有大幅度降低。 3）气侵对井内静液柱压力影响随井深不同。井越深，）气侵对井内静液柱压力影响随井深不同。井越深，影响越小；井越浅，影响越大。影响越小；井越浅，影响越大。 4）发生气侵，采取的首要措施是地面除气。除气后的钻）发生气侵，采取

356、的首要措施是地面除气。除气后的钻井液泵入井内，若返出密度不再下降，则达到目的。若返出井液泵入井内，若返出密度不再下降，则达到目的。若返出密度仍在下降，应适当提高钻井液密度，使出入口密度相等。密度仍在下降，应适当提高钻井液密度，使出入口密度相等。2021/3/11266 综上所述应该强调，无论深井、浅井，天然气侵入钻综上所述应该强调，无论深井、浅井，天然气侵入钻井液后作用于井底静液柱压力减小的绝对值都很小，但井液后作用于井底静液柱压力减小的绝对值都很小，但这种差异，对深井和浅井的影响是不同的。这种差异，对深井和浅井的影响是不同的。井深时，压井深时，压力减小值只有总液柱压力的力减小值只有总液柱压力

357、的1%左右，井浅时，压力减小左右，井浅时，压力减小值可以达到值可以达到10%左右，因此，会对压力平衡会产生不同左右，因此，会对压力平衡会产生不同的结果，深井可能安全，的结果，深井可能安全，浅井则不足以平衡地层压力，浅井则不足以平衡地层压力，可能引起井喷，所以钻遇浅气层时任何钻井液密度的下可能引起井喷，所以钻遇浅气层时任何钻井液密度的下降，都应该引起高度的重视。降，都应该引起高度的重视。2021/3/11267 四、开井状态下气体的运移四、开井状态下气体的运移 在开井状态下，侵入井内的天然气靠密度差形成的浮力在在开井状态下，侵入井内的天然气靠密度差形成的浮力在钻井液中滑脱上升，并逐渐形成气泡甚至

358、段塞。气泡或段塞所钻井液中滑脱上升，并逐渐形成气泡甚至段塞。气泡或段塞所受的钻井液柱压力会随着气体地上升而逐渐降低，因此气体随受的钻井液柱压力会随着气体地上升而逐渐降低，因此气体随之膨胀，并逐渐将其上的钻井液排出地面。之膨胀，并逐渐将其上的钻井液排出地面。2021/3/11268 假设井深假设井深3000米，钻井液密度米，钻井液密度1.20g/cm3，井眼直径为，井眼直径为215.9mm，钻杆外径，钻杆外径114.3mm，环空有，环空有0.26m3天然气，当井口天然气，当井口敞开时其上升膨胀情况如图敞开时其上升膨胀情况如图72所示。在一些开始起钻就发生所示。在一些开始起钻就发生局部抽汲的井中，

359、这种情况很容易发生。局部抽汲的井中，这种情况很容易发生。 气体上升到井深气体上升到井深1500m，气体体积变为，气体体积变为0.52m3，高度变，高度变为为20m，井底压力降到，井底压力降到35.14MPa。在这个过程中，气体运移。在这个过程中，气体运移了了1500米的距离，体积只增加了米的距离，体积只增加了0.26m3。气体继续上升到井。气体继续上升到井深深750米处时，体积变为米处时，体积变为1.04m3，高度变为，高度变为40m，井底压力，井底压力34.9MPa。在这个过程中，气体运移了。在这个过程中，气体运移了750米的距离，体积增米的距离，体积增加了加了0.52m3。气体继续上升到井

360、深。气体继续上升到井深375米处时，体积变为米处时，体积变为2.08m3，高度变为，高度变为80m，井底压力，井底压力34.4MPa。在这个过程中，。在这个过程中，气体运移了气体运移了375米的距离，体积增加了米的距离，体积增加了1.04m3。当气体上升到。当气体上升到井口附近时，气体体积变为井口附近时，气体体积变为8.32m3，高度变为，高度变为320m，井底压，井底压力下降到力下降到31.62MPa。2021/3/11269 气体上升到一定高度后，气体体积的膨胀就足以使上部气体上升到一定高度后，气体体积的膨胀就足以使上部钻井液自动外溢喷出，导致井底压力小于地层压力，使天然钻井液自动外溢喷出

361、，导致井底压力小于地层压力，使天然气进入井内造成更严重的井喷。气进入井内造成更严重的井喷。通过上面的例子可以得出以下结论：通过上面的例子可以得出以下结论： 1）开井状态下，气体在井内上升时体积一直在膨胀，）开井状态下，气体在井内上升时体积一直在膨胀，在井底时体积增加较小，越接近井口膨胀速度越快。在井底时体积增加较小，越接近井口膨胀速度越快。 2）气体越接近井口，钻井液罐液面上升速度越快，溢）气体越接近井口，钻井液罐液面上升速度越快，溢流量才变得比较明显。流量才变得比较明显。 3）气体膨胀上升开始时对井底压力的影响很小，到接）气体膨胀上升开始时对井底压力的影响很小，到接近井口时，井底压力明显降低

362、。近井口时，井底压力明显降低。2021/3/11270 由此可见，由于长时间停止循环或起钻抽汲，井底可能由此可见，由于长时间停止循环或起钻抽汲，井底可能会聚集了相当数量的天然气并形成气柱，由于密度差作用导致会聚集了相当数量的天然气并形成气柱，由于密度差作用导致气柱上升膨胀，或开泵循环钻井液时造成气柱膨胀，到达某一气柱上升膨胀，或开泵循环钻井液时造成气柱膨胀，到达某一深度时，就会发生钻井液外溢深度时，就会发生钻井液外溢，尤其是天然气上升接近地面时，尤其是天然气上升接近地面时，体积会迅速膨胀，从而取代井筒内大量的钻井液，大大降低了体积会迅速膨胀，从而取代井筒内大量的钻井液，大大降低了井底压力。为防

363、止出现这样的情况，现场作业时应该尽量减少井底压力。为防止出现这样的情况，现场作业时应该尽量减少停止循环的时间，起钻要避免抽汲，起完钻进快下钻，等钻头停止循环的时间，起钻要避免抽汲，起完钻进快下钻，等钻头下至一定深度，再做其它必要的辅助工作。下至一定深度，再做其它必要的辅助工作。 由于在开井状态下，气体的膨胀是一个加速的过程，这由于在开井状态下，气体的膨胀是一个加速的过程，这就造成在钻井过程中，特别是在起钻过程中，单纯依靠监测钻就造成在钻井过程中，特别是在起钻过程中，单纯依靠监测钻井液罐液面变化很难做到及时发现溢流。为了保证起钻作业的井液罐液面变化很难做到及时发现溢流。为了保证起钻作业的安全，可

364、以采取流动测试的办法。安全，可以采取流动测试的办法。2021/3/11271 所谓流动测试就是停泵（或停止起下钻）观察以判断所谓流动测试就是停泵（或停止起下钻）观察以判断井内流体是否在流动，即井口是否自动外溢。这在某些公司井内流体是否在流动，即井口是否自动外溢。这在某些公司已经形成一种制度，已经形成一种制度，具体是起钻至套管鞋或起出钻铤前进行，具体是起钻至套管鞋或起出钻铤前进行，有时则是司钻根据钻井参数的变化或是监督的指令而进行。有时则是司钻根据钻井参数的变化或是监督的指令而进行。流动测试可以直接观察是否发生了溢流。一旦确定井内流体流动测试可以直接观察是否发生了溢流。一旦确定井内流体停泵后还在

365、流动，停泵后还在流动，即井口自动外溢，应立即关井。即井口自动外溢，应立即关井。 井深、流体类型、地层渗透率、欠平衡的程度以及其井深、流体类型、地层渗透率、欠平衡的程度以及其它一些因素，影响流动测试时间的长短。测试时间不宜过短，它一些因素，影响流动测试时间的长短。测试时间不宜过短，以便做出正确的判断。以便做出正确的判断。2021/3/11272钻进时的流动测试程序1）发出信号；2）停转盘；3）停泵；4）将钻具提离井底，使钻杆接箍在钻台面以上；5）观察井口，确认钻井液是否自动外溢。起下钻时的流动测试程序）发出信号；）坐吊卡；）安装内防喷工具；）观察井口，确认钻井液是否自动外溢。2021/3/112

366、73还有一种比较灵敏的方法是声波气侵检测法。这需要在井口安装声波发射传感器和声波接受传感器，声波在气体中的传播速度比在钻井液中慢，传播时间的急剧增加就说明井下有气体进入。另外，对于油气活跃的井，在做好油气上窜速度监测的同时，下钻应分段循环排除油气。若后效严重，应通过液气分离器节流循环以便排除油气，防止发生因后效而引起的井喷。2021/3/11274五、关井状态下气体的运移五、关井状态下气体的运移 发生天然气溢流关井，或因起钻抽汲导致天发生天然气溢流关井，或因起钻抽汲导致天然气溢流而关闭的井中，天然气在关井状态下滑然气溢流而关闭的井中，天然气在关井状态下滑脱上升。气体滑脱上升的速度主要取决于环空

367、大脱上升。气体滑脱上升的速度主要取决于环空大小、钻井液粘度、气体与钻井液密度差等因素。小、钻井液粘度、气体与钻井液密度差等因素。 已有一些预测气体运移速度的模型，但这些已有一些预测气体运移速度的模型，但这些模型太复杂，在现场难以应用。为了指导井控作模型太复杂，在现场难以应用。为了指导井控作业，可根据地面压力的变化，近似预测井内气体业，可根据地面压力的变化，近似预测井内气体的运移速度，其前提是气体体积和温度保持不变。的运移速度，其前提是气体体积和温度保持不变。2021/3/11275H1H2HmmmPa1Pa2图73关井状态下气体运移速度 如图如图73所示，假设在所示，假设在t=t1时刻，气体处

368、于井底，此时刻，气体处于井底，此时井口压力为时井口压力为Pa1，则，则Pa1P气气mgH1 在在t=t2时刻，气体向上运移了时刻，气体向上运移了Hm的距离，此时井口压的距离，此时井口压力为力为Pa2，则，则Pa2P气气mgH2 如果气体的温度和体积未发生变化，那么气体的压力也如果气体的温度和体积未发生变化，那么气体的压力也不变，所以不变，所以Pa2Pa1mgH1mgH2mgHm因此，2021/3/11276计算出气体的运移计算出气体的运移Hm距离之后，就可用下式求出气体的运移距离之后，就可用下式求出气体的运移速度：速度： 由此可见，只要记录下地面压力的变化和相对应的时间，由此可见，只要记录下地

369、面压力的变化和相对应的时间，就可以计算出气体的运移速度及其在井眼内的位置。但由于就可以计算出气体的运移速度及其在井眼内的位置。但由于上述公式是在假设气体为单一体积单元的前提下推导出来的，上述公式是在假设气体为单一体积单元的前提下推导出来的，而事实上，某些情况下气体常是以气泡的形态存在的，因此，而事实上，某些情况下气体常是以气泡的形态存在的，因此，运移高度和速度的计算值是近似值。运移高度和速度的计算值是近似值。关井状态下，井内容积固定，假如钻井液未发生漏失，气关井状态下，井内容积固定，假如钻井液未发生漏失，气体就不能膨胀，它就会始终保持着原来的井底压力值不变。体就不能膨胀，它就会始终保持着原来的

370、井底压力值不变。从上面的公式中可以看出，气体滑脱上升过程中，气体以上从上面的公式中可以看出，气体滑脱上升过程中，气体以上的液柱压力减小使井口压力增加，气体以下的液柱压力增加的液柱压力减小使井口压力增加，气体以下的液柱压力增加使井底压力增加。所以在关井状态下，气体的滑脱上升会导使井底压力增加。所以在关井状态下，气体的滑脱上升会导致整个井筒的压力不停地增加。致整个井筒的压力不停地增加。2021/3/112772021/3/11278通过上面的例子可以得出以下结论：通过上面的例子可以得出以下结论： 1）在关井状态下，气体在带压滑脱上升过程中，关井立、）在关井状态下，气体在带压滑脱上升过程中，关井立、

371、套压不断上升，作用在井眼各处的压力均在不断增大。也就是套压不断上升，作用在井眼各处的压力均在不断增大。也就是说，一口关井后井内存在钻井液液柱，而天然气不断在井口聚说，一口关井后井内存在钻井液液柱，而天然气不断在井口聚集的井，比喷空的井在井内不同深度处的压力更高。集的井，比喷空的井在井内不同深度处的压力更高。 2）关井时，井口要承受很高的压力，要求井口防喷装置）关井时，井口要承受很高的压力，要求井口防喷装置有足够高的工作压力。有足够高的工作压力。 3）气体滑脱上升引起井口压力不断升高，不能认为地层压）气体滑脱上升引起井口压力不断升高，不能认为地层压力也在增大，不能录取这时的井口压力计算地层压力。

372、力也在增大，不能录取这时的井口压力计算地层压力。 4）发生气体溢流不应长时间关井，避免超过最大关井套压，）发生气体溢流不应长时间关井，避免超过最大关井套压，造成井口、套管损坏，或套管鞋以下地层破裂，天然气地面窜造成井口、套管损坏，或套管鞋以下地层破裂，天然气地面窜通。要尽快组织压井或通过节流阀释放部分压力。通。要尽快组织压井或通过节流阀释放部分压力。2021/3/11279六、关井后天然气运移的处理方法六、关井后天然气运移的处理方法 1、立管压力法、立管压力法 1）立管压力法原理：通过节流阀，间断放出一定数）立管压力法原理：通过节流阀，间断放出一定数量的钻井液，使天然气膨胀，气体压力降低。在释

373、放钻井量的钻井液，使天然气膨胀，气体压力降低。在释放钻井液的过程中，要控制立管压力始终大于关井立压，从而保液的过程中，要控制立管压力始终大于关井立压，从而保证井底压力始终略大于地层压力，以防止天然气再进入井证井底压力始终略大于地层压力，以防止天然气再进入井内。内。2021/3/11280 2）操作方法：）操作方法： （1）先确定一个比初始关井立管压力高的允许立管压力）先确定一个比初始关井立管压力高的允许立管压力值值Pd1和放压过程中立管压力的变化值和放压过程中立管压力的变化值Pd。 Pd1的确定是非常有必要的，通常取的确定是非常有必要的，通常取Pd1比初始关井立压比初始关井立压大大0.7MPa

374、1.4MPa，防止释放钻井液时，由于压力波动或压，防止释放钻井液时，由于压力波动或压力传递的滞后现象导致井底压力小于地层压力。力传递的滞后现象导致井底压力小于地层压力。Pd的确定要的确定要考虑地层的承压能力，一般取考虑地层的承压能力，一般取Pd0.351MPa。 例如；关井立压例如；关井立压Pd3MPa，可取，可取Pd14MPa，Pd1MPa。2021/3/11281 （2）当关井立管压力）当关井立管压力Pd增加到（增加到（Pd1+Pd），即增加），即增加到（到（3+1）+1=5MPa时，通过节流阀放钻井液，立管压力下时，通过节流阀放钻井液，立管压力下降到降到Pd1，即下降到，即下降到4MPa

375、时关井。时关井。 （3）关井后，天然气继续上升，立管压力再次升到）关井后，天然气继续上升，立管压力再次升到（Pd1+Pd）时，即增加到）时，即增加到4+1=5MPa时，再按上述方法放时，再按上述方法放压，然后关井。这样重复进行，可使天然气上升到井口。压，然后关井。这样重复进行，可使天然气上升到井口。 放压过程中，由于环空放出钻井液，环空静液压力减放压过程中，由于环空放出钻井液，环空静液压力减小，因此套压增加一个值，增加的值等于环空静液压力所减小，因此套压增加一个值，增加的值等于环空静液压力所减小的值。小的值。2021/3/11282 3）不适用立管压力方法的情况：）不适用立管压力方法的情况：当

376、发生如下情况，则不能应用立管压力法，而要采当发生如下情况，则不能应用立管压力法，而要采用体积法（容积法）：用体积法（容积法）： （1）钻头水眼被堵死，或钻具内有回压阀（单流）钻头水眼被堵死，或钻具内有回压阀（单流阀），立管压力不能读值；阀），立管压力不能读值； （2）钻头位置在气体之上；）钻头位置在气体之上； （3）钻具被刺漏等。）钻具被刺漏等。2021/3/11283 2、体积法（容积法）、体积法（容积法） 1）体积法的原理：通过节流阀释放钻井液，使气体膨胀，）体积法的原理：通过节流阀释放钻井液，使气体膨胀，环空静液压力由于钻井液量的减少而降低，为保证井底压力环空静液压力由于钻井液量的减少而

377、降低，为保证井底压力略大于地层压力，环空静液压力减小值通过增加套压补偿。略大于地层压力，环空静液压力减小值通过增加套压补偿。 2）操作方法：）操作方法： （1）先确定一个大于初始关井套压的允许套压值）先确定一个大于初始关井套压的允许套压值Pal和放和放压过程中的套压变化值压过程中的套压变化值Pa。其确定原则和取值方法同立管压。其确定原则和取值方法同立管压力法。例如：初始关井套压力法。例如：初始关井套压Pa5MPa，可以取允许套压值，可以取允许套压值Pa16MPa，套压变化值，套压变化值Pa0.5MPa。 （2）计算出套压变化值）计算出套压变化值Pa对应的释放钻井液量对应的释放钻井液量V。由于井

378、径不同，计算出的由于井径不同，计算出的V会有所不同。会有所不同。2021/3/11284 （3）当关井套压由）当关井套压由Pa上升到上升到Pal+Pa6+0.56.5MPa时时，保持套压等于，保持套压等于6.5MPa不变，从节流阀放出钻井液不变，从节流阀放出钻井液V1，关，关井；井； （4）当关井套压由）当关井套压由6.5MPa上升上升0.5MPa到达到达7MPa时，保时，保持套压等于持套压等于7MPa不变，通过节流阀放出钻井液不变，通过节流阀放出钻井液V2，关井；，关井； （5）当关井套压由）当关井套压由7MPa上升上升0.5MPa到到7.5MPa时，保持时，保持套压等于套压等于7.5MPa

379、不变，通过节流阀放出钻井液不变，通过节流阀放出钻井液V3，关井。，关井。 （6）按上述方法放出钻井液，使气体上升膨胀，让套压）按上述方法放出钻井液，使气体上升膨胀，让套压增加一定数值，补偿环空静液压力减小值，保证井底压力略大增加一定数值，补偿环空静液压力减小值，保证井底压力略大于地层压力。气体一直上升到井口。于地层压力。气体一直上升到井口。2021/3/112853、套压的控制、套压的控制使用上述两种方法处理气体的滑脱上升时，由于环空钻井液使用上述两种方法处理气体的滑脱上升时，由于环空钻井液不断的放掉，关井套压会不断地上升，有可能会导致套管鞋的不断的放掉，关井套压会不断地上升，有可能会导致套管

380、鞋的漏失。所以，在施工前，要先校核套管鞋处的承压能力。套管漏失。所以，在施工前，要先校核套管鞋处的承压能力。套管鞋处地层所受最大压力发生在天然气溢流顶面到达套管鞋处时，鞋处地层所受最大压力发生在天然气溢流顶面到达套管鞋处时，其计算公式如下：其计算公式如下：其中：其中：式中：Phmax套管鞋处地层所受最大压力，MPa；Pp井底压力，MPa；m井内钻井液密度，g/cm3；H井深，m；h套管鞋深度，m；hw井内溢流物所占据的高度，m；g0.00981只要套管鞋处地层所受最大压力小于该处地层破裂压力，施工只要套管鞋处地层所受最大压力小于该处地层破裂压力，施工就可以顺利进行。就可以顺利进行。2021/3

381、/11286 4、天然气上升到井口的处理、天然气上升到井口的处理 天然气上升到井口后，不能放气泄压，此时的井口压力值是天然气上升到井口后，不能放气泄压，此时的井口压力值是平衡地层压力所必需的，平衡地层压力所必需的，一旦放气泄压，井底压力就不能平衡地一旦放气泄压，井底压力就不能平衡地层压力了。处理方法是采用置换压井法。从井口注入钻井液置换层压力了。处理方法是采用置换压井法。从井口注入钻井液置换井内气体，以降低井口压力并保持井底压力略大于地层压力。井内气体，以降低井口压力并保持井底压力略大于地层压力。 操作方法：操作方法： 1）通过压井管线注入一定量的钻井液，允许套压上升某一）通过压井管线注入一定

382、量的钻井液，允许套压上升某一值（以最大允许值为限）。值（以最大允许值为限）。 2）当钻井液在重力作用下沉落后，通过节流阀慢慢释放气）当钻井液在重力作用下沉落后，通过节流阀慢慢释放气体，套压降到某一值后关节流阀。套压降低值应等于注入钻井液体，套压降到某一值后关节流阀。套压降低值应等于注入钻井液的静液压力值与因泵入钻井液而增加的压力值之和。的静液压力值与因泵入钻井液而增加的压力值之和。 3）重复上述步骤直至井内充满钻井液为止。）重复上述步骤直至井内充满钻井液为止。2021/3/11287 5、对于高含硫的气井，不宜采取上述方法处理。因为上述、对于高含硫的气井，不宜采取上述方法处理。因为上述两种方法

383、均是通过放掉一定量的环空钻井液，使侵入井筒的两种方法均是通过放掉一定量的环空钻井液，使侵入井筒的气体逐渐到达井口，气体逐渐到达井口，在井口将会有一段纯气柱存在。由于硫在井口将会有一段纯气柱存在。由于硫化氢气体对钻具的氢脆腐蚀作用，很可能使井口附近的钻具化氢气体对钻具的氢脆腐蚀作用，很可能使井口附近的钻具发生断裂落井，从而导致井内断口以上的钻具冲出转盘，发发生断裂落井，从而导致井内断口以上的钻具冲出转盘，发生井喷失控，甚至着火。生井喷失控，甚至着火。因此，对高含硫的气井，应事先准因此，对高含硫的气井，应事先准备充足的高密度钻井液，一旦发生溢流关井后，尽快调配适备充足的高密度钻井液，一旦发生溢流关

384、井后，尽快调配适当密度的压井液，组织压井作业，建立新的压力平衡，恢复当密度的压井液，组织压井作业，建立新的压力平衡，恢复正常钻井作业。正常钻井作业。2021/3/11288复习思考题复习思考题1、气体进入井内的方式有哪些？、气体进入井内的方式有哪些？2、气侵的特征有哪些？、气侵的特征有哪些？3、开井状态下气体的运移有何特征？、开井状态下气体的运移有何特征？4、天然气溢流关井的特征及注意事项有哪些、天然气溢流关井的特征及注意事项有哪些？2021/3/11289第八章 压井工艺l压井是向失去压力平衡的井内泵入高密度的钻井液，并始终控制井底压力略大于地层压力，以重建和恢复压力平衡的作业。压井过程中，

385、控制井底压力略大于地层压力是借助节流管汇，控制一定的井口回压来实现的。2021/3/11290 压井是以压井是以“U”型管原理为依据进行的。把井眼循环型管原理为依据进行的。把井眼循环系统想象成一个系统想象成一个“U”型管，钻柱水眼是型管，钻柱水眼是“U”型的一侧型的一侧管柱，环空是管柱，环空是“U”型的另一侧管柱，井底则相当于型的另一侧管柱，井底则相当于“U”型的底部。型的底部。“U”型的基本原理是型的基本原理是“U”型底部是一型底部是一压力平衡点，左右两侧管内的压力在此处达到平衡。应压力平衡点，左右两侧管内的压力在此处达到平衡。应用在井控作业中，即井底压力的大小可以通过分析管柱用在井控作业中

386、，即井底压力的大小可以通过分析管柱内压力或环空压力而获得，并且通过改变环空压力或节内压力或环空压力而获得，并且通过改变环空压力或节流阀回压可以控制井底压力，同时影响立管压力使之产流阀回压可以控制井底压力，同时影响立管压力使之产生同样大小的变化。生同样大小的变化。2021/3/11291PmaPmalPmdPbPb井底压力井底压力PdPd立管压力立管压力PmdPmd钻具液柱压力钻具液柱压力PaPa套压套压PmaPma环空液柱压力环空液柱压力PpPp地层压力地层压力 一、一、常规压井基本原则常规压井基本原则：P Pb b = P= Pd d + P+ Pmd md = P= Pa a + P+ P

387、ma ma P Pp p2021/3/11292在压井循环时，井内存在如下平衡关系在压井循环时，井内存在如下平衡关系PTPcdPmd=Pb=PaPmaPbp式中式中PT 循环时立管总压力；循环时立管总压力； Pcd钻柱内压力降；钻柱内压力降； Pmd钻柱内静液压力；钻柱内静液压力； Pb 井底压力；井底压力； Pa 环空回压；环空回压； Pma环空静液压力；环空静液压力； Pbp环空流动阻力。环空流动阻力。2021/3/11293 压井循环时，随着压井钻井液的逐渐泵入，钻柱内静压井循环时，随着压井钻井液的逐渐泵入，钻柱内静液压力液压力Pmd逐渐增大，要维持井底压力略大于地层压力并保逐渐增大，要

388、维持井底压力略大于地层压力并保持不变，持不变，就可以通过控制循环立管总压力就可以通过控制循环立管总压力PT逐渐降低实现，逐渐降低实现，而循环立管总压力又是通过调节节流阀的开启程度控制的。而循环立管总压力又是通过调节节流阀的开启程度控制的。可见，压井循环时的总立管压力可作为判断井底压力的压力可见，压井循环时的总立管压力可作为判断井底压力的压力计使用。计使用。 压井是要保持压井排量不变，钻柱内压力降压井是要保持压井排量不变，钻柱内压力降Pcd才不变，才不变，才能实现作用于井底的压力不变。另外，环空流动阻力才能实现作用于井底的压力不变。另外，环空流动阻力Pbp数值比较小，又是增加井底压力，压井时有利

389、于平衡地层压数值比较小，又是增加井底压力，压井时有利于平衡地层压力，通常可以忽略不计。力，通常可以忽略不计。2021/3/11294二、压井基本数据计算l1、判断溢流类型l1）首先计算溢流在环空中占据的高度lhw=V/Val式中hw溢流在环空中占据的高度，m；lV钻井液增量，m3；lVa溢流所在位置井眼单位环空容积，m3/m。2021/3/112952）计算溢流物的密度2）计算溢流物的密度）计算溢流物的密度 式中式中w溢流物的密度，溢流物的密度，g/cm3； m当前井内泥浆密度，当前井内泥浆密度，g/cm3； Pa 关井套压，关井套压，MPa； Pd 关井立压，关井立压，MPa。如果如果w在在

390、0.120.36g/cm3之间，则为天然气溢流。之间，则为天然气溢流。如果如果w在在0.361.07g/cm3之间，则为油溢流或混合流体溢流。之间，则为油溢流或混合流体溢流。如果如果w在在1.071.20g/cm3之间，则为盐水溢流。之间，则为盐水溢流。2021/3/11296Pp =PdmgH式中式中m钻具内钻井液密度，钻具内钻井液密度，g/cm3k=mPd/gH压井钻井液密度的最后确定要考虑安全压井钻井液密度的最后确定要考虑安全附加值，同时其计算结果要适当取大。附加值，同时其计算结果要适当取大。2、地层压力Pp3、压井钻井液密度、压井钻井液密度2021/3/11297 4、初始循环压力、初

391、始循环压力 压井钻井液刚开始泵入钻柱时的立管压力称为初始循环压力。压井钻井液刚开始泵入钻柱时的立管压力称为初始循环压力。 PTi = PdPL 式中式中PTi 初始循环压力，初始循环压力，MPa； PL低泵速泵压，即压井排量下的泵压，低泵速泵压，即压井排量下的泵压，MPa。 因为压井施工很难调节节流阀使立压刚好等于计算值，为因为压井施工很难调节节流阀使立压刚好等于计算值，为保证压井成功，可考虑给理论计算结果附加一定数值，根据施工保证压井成功，可考虑给理论计算结果附加一定数值，根据施工经验，一般可取经验，一般可取1.53.5MPa。2021/3/11298PL可用两种方法求得：可用两种方法求得：

392、 第一种方法：低泵冲试验法。一般在即将钻开目的层时开始，第一种方法：低泵冲试验法。一般在即将钻开目的层时开始，每只钻头入井开始钻进前以及每日白班开始钻进前，要求井队做每只钻头入井开始钻进前以及每日白班开始钻进前，要求井队做低泵冲试验，用选定的压井排量循环，并记录下泵冲数、排量和低泵冲试验，用选定的压井排量循环，并记录下泵冲数、排量和循环压力，即低泵速泵压。当钻井液性能或钻具组合发生较大变循环压力，即低泵速泵压。当钻井液性能或钻具组合发生较大变化时应补测。化时应补测。 压井排量一般取钻进时排量的压井排量一般取钻进时排量的1/31/2。这是因为：。这是因为： 1）正常循环压力加上关井立压可能超过泵

393、的额定工作压力；）正常循环压力加上关井立压可能超过泵的额定工作压力； 2）大排量高泵压所需的功率，也许要超过泵的输出功率；）大排量高泵压所需的功率，也许要超过泵的输出功率； 3）大量流体流经节流阀可能引起过高的套管压力，如果压井）大量流体流经节流阀可能引起过高的套管压力，如果压井循环时，节流阀阻塞，可能导致地层破裂。循环时，节流阀阻塞，可能导致地层破裂。 采用较低排量时，由于降低了泵等钻井设备负荷，提高了钻采用较低排量时，由于降低了泵等钻井设备负荷，提高了钻井设备在压井中的可靠性。在关井立压较大时也能压井，不致泵井设备在压井中的可靠性。在关井立压较大时也能压井，不致泵压太高。同时，较低的循环速

394、度，有利于压井作业加重钻井液时压太高。同时，较低的循环速度，有利于压井作业加重钻井液时对密度的控制，并且在调节节流阀时，有较长的反应时间。对密度的控制，并且在调节节流阀时，有较长的反应时间。2021/3/11299第二种方法是根据水力学公式计算，但误差较大。若已知钻第二种方法是根据水力学公式计算，但误差较大。若已知钻进排量为进排量为Q时，泵压为时，泵压为Pc，压井排量为，压井排量为QL，根据循环系统压，根据循环系统压力损耗公式：力损耗公式：可求出压井排量下的循环压力可求出压井排量下的循环压力PL。溢流发生后，也可以用关井套压求初始循环总压力。溢流发生后，也可以用关井套压求初始循环总压力。1）缓

395、慢开启节流阀并启动泵，控制套压等于关井套压。）缓慢开启节流阀并启动泵，控制套压等于关井套压。2）使排量达到压井排量，保持套压等于关井套压。）使排量达到压井排量，保持套压等于关井套压。3）此时的立管压力表读值近似于所求初始循环总压力。）此时的立管压力表读值近似于所求初始循环总压力。值得注意的是，此法中保持套压不变的时间要短（值得注意的是，此法中保持套压不变的时间要短（5min），以免压漏地层。此法的优点在于钻遇异常高压层前），以免压漏地层。此法的优点在于钻遇异常高压层前未记录压井排量下的循环压力，或者虽有记录，但变换了泵或未记录压井排量下的循环压力，或者虽有记录，但变换了泵或更换了缸套等情况下可

396、测定初始循环压力。更换了缸套等情况下可测定初始循环压力。2021/3/113005、终了循环压力、终了循环压力压井钻井液到达钻头时的立管压力称为终了循环压力。压井钻井液到达钻头时的立管压力称为终了循环压力。6、压井钻井液从地面到达钻头的时间式中式中td压井钻井液从地面到达钻头的时间，压井钻井液从地面到达钻头的时间，min； Vd钻具内容积，钻具内容积，m3； Q压井排量，压井排量，l/s。2021/3/113017、压井钻井液从钻头到达地面的时间、压井钻井液从钻头到达地面的时间中中ta压井钻井液从钻头到达地面的时间，压井钻井液从钻头到达地面的时间，min；Vd环空容积，环空容积，m3；Q压井排

397、量，压井排量，l/s。8、钻井液加重、钻井液加重1）配制一定量加重钻井液所需加重材料的计算）配制一定量加重钻井液所需加重材料的计算式中G 需要的加重材料重量，吨；s s所用加重剂密度，所用加重剂密度，g/cmg/cm3 3；1 1加重后的钻井液密度，加重后的钻井液密度，g/cmg/cm3 3；0 0原钻井液密度，原钻井液密度，g/cmg/cm3 3；V1加重后钻井液体积，加重后钻井液体积，m3。2021/3/11302 在这种情况下，需要的原浆体积为加重后钻井液体积在这种情况下，需要的原浆体积为加重后钻井液体积（V1）减去所加入的加重剂体积。）减去所加入的加重剂体积。 2）定量钻井液加重时所需

398、加重材料的计算）定量钻井液加重时所需加重材料的计算 式中式中G 需要的加重材料重量，吨；需要的加重材料重量，吨； s s所用加重剂密度，所用加重剂密度，g/cmg/cm3 3； 1 1加重后的钻井液密度，加重后的钻井液密度，g/cmg/cm3 3； 0 0原钻井液密度，原钻井液密度，g/cmg/cm3 3； V0加重前的钻井液体积，加重前的钻井液体积，m3。 在这种情况下，加重后的钻井液总体积为加重前的钻井在这种情况下，加重后的钻井液总体积为加重前的钻井液体积（液体积（V0）加上所加入的加重剂体积。）加上所加入的加重剂体积。2021/3/11303三、压井方法的选择l正确地确定压井方法，关系一

399、口井压井作业的成败，正确地确定压井方法，关系一口井压井作业的成败，要科学地选择压井方法，应该考虑以下因素：要科学地选择压井方法，应该考虑以下因素：l 1、溢流类型、溢流类型l 天然气溢流是确定压井方法必须考虑的因素。天然气天然气溢流是确定压井方法必须考虑的因素。天然气流体进入井筒速度快，关井后向上运移膨胀，造成井口流体进入井筒速度快，关井后向上运移膨胀，造成井口压力升高，同时可能伴随硫化氢。压力升高，同时可能伴随硫化氢。l 2、溢流量、溢流量l 进入井筒的溢流量，对压井过程中套管压力的大小起进入井筒的溢流量，对压井过程中套管压力的大小起着重要作用，溢流量越大，压井过程中套压值越高。着重要作用，

400、溢流量越大，压井过程中套压值越高。2021/3/11304 3、地层的承压能力、地层的承压能力 钻井液密度的安全窗口值越大，在压井过程中调整的余地钻井液密度的安全窗口值越大，在压井过程中调整的余地越大。越大。 4、立管压力、套管压力的大小，以及关井压力上升的速、立管压力、套管压力的大小，以及关井压力上升的速度度 地层压力越高，压井难度越大，若立管压力值、套管压力地层压力越高，压井难度越大，若立管压力值、套管压力值上升速度很快，不尽快实施压井，可能损坏井口造成井喷失值上升速度很快，不尽快实施压井，可能损坏井口造成井喷失控，同时可能压漏地层，造成施工井周围地面窜通。控，同时可能压漏地层，造成施工井

401、周围地面窜通。 5、套管下深及井眼几何尺寸、套管下深及井眼几何尺寸 套管下入深度决定地层破裂压力的大小，地层的承压能力套管下入深度决定地层破裂压力的大小，地层的承压能力直接决定压井方法，有技术套管和仅有表层套管的井，压井方直接决定压井方法，有技术套管和仅有表层套管的井，压井方法必然是不同的。法必然是不同的。 井眼几何尺寸，决定溢流的高度和压井液的量，溢流的井眼几何尺寸，决定溢流的高度和压井液的量，溢流的高度关系套压值的大小，压井液的量则涉及到压井准备工作的高度关系套压值的大小，压井液的量则涉及到压井准备工作的难易。难易。2021/3/113056、井口装置压力等级及井口的完好程度、井口装置压力

402、等级及井口的完好程度7、压井实施的难易程度、压井实施的难易程度8、压井作业所需时间的长短、压井作业所需时间的长短9、施工井内有无钻具，钻具下深、施工井内有无钻具，钻具下深10、加重钻井液和加重剂储备情况及后勤保障能力、加重钻井液和加重剂储备情况及后勤保障能力11、现场设备的加重能力、现场设备的加重能力12、施工井的周边状况、施工井的周边状况施工井周边是否是居民区、河流、农田、草场、道路等施工井周边是否是居民区、河流、农田、草场、道路等状况。状况。总之要全面考虑上述因素，结合施工井地面、井下的特总之要全面考虑上述因素，结合施工井地面、井下的特殊问题进行综合分析，在充分考虑各种方法利弊的基础上殊问

403、题进行综合分析，在充分考虑各种方法利弊的基础上确定施工方案，同时为确保压井作业的成功，对施工中可确定施工方案，同时为确保压井作业的成功，对施工中可能出现的问题，应有完善的应急处理措施。能出现的问题，应有完善的应急处理措施。2021/3/11306四、常规压井方法四、常规压井方法常规方法包括关井立管压力为零的压井和关井立管压力不常规方法包括关井立管压力为零的压井和关井立管压力不为零的压井。关井立管压力为零的压井，是钻井液的静液压为零的压井。关井立管压力为零的压井，是钻井液的静液压力可以平衡地层压力，发生溢流是因为抽汲、井壁扩散气、力可以平衡地层压力，发生溢流是因为抽汲、井壁扩散气、钻屑气等进入井

404、内的气体膨胀所致，其处理方法如下：钻屑气等进入井内的气体膨胀所致，其处理方法如下：1、当关井套压也为零时，保持钻进时的排量和泵压，敞、当关井套压也为零时，保持钻进时的排量和泵压，敞开井口循环就可恢复井的压力控制。开井口循环就可恢复井的压力控制。2、当关井套压不为零时，通过节流阀节流循环，在循环、当关井套压不为零时，通过节流阀节流循环，在循环过程中，控制循环立压不变，当观察到套压为零时，停止循过程中，控制循环立压不变，当观察到套压为零时，停止循环。环。上述两种情况经循环排除溢流后，应再用短程起下钻检验，上述两种情况经循环排除溢流后，应再用短程起下钻检验，判断是否需要调整钻井液密度，然后恢复正常作

405、业。判断是否需要调整钻井液密度，然后恢复正常作业。2021/3/11307关井立管压力和套管压力都不为零时的常规压井方法主要关井立管压力和套管压力都不为零时的常规压井方法主要有以下几种有以下几种1、司钻法压井（二次循环法）：、司钻法压井（二次循环法）：司钻法是发生溢流关井求压后，第一循环周用原密度钻井司钻法是发生溢流关井求压后，第一循环周用原密度钻井液循环，排除环空中已被地层流体污染的钻井液，第二循环液循环，排除环空中已被地层流体污染的钻井液，第二循环周再将压井液泵入井内，用两个循环周完成压井，压井过程周再将压井液泵入井内，用两个循环周完成压井，压井过程中保持井底压力不变。中保持井底压力不变。

406、1）司钻法压井步骤）司钻法压井步骤（1）录取关井资料，计算压井所需数据，填写压井施工）录取关井资料，计算压井所需数据，填写压井施工单，绘出压力控制进度表，作为压井施工的依据。单，绘出压力控制进度表，作为压井施工的依据。2021/3/11308 压压 井井 施施 工工 单单井号井号_ 日期日期 _ 设计人设计人 _ 原始记录数据原始记录数据测测 量量 井井 深深 H=_ m 垂直井深垂直井深 H=_ m原钻井液密度原钻井液密度m=_ g/cm3 钻井排量钻井排量Q= _ L/s套管鞋处深度套管鞋处深度 h=_ m 压井排量压井排量Q1=_ L/s 破裂压力梯度破裂压力梯度Gf=_kPa/m 低泵

407、速低泵速 =_ 冲冲/min低泵速泵压低泵速泵压 Pci=_ MPa溢流时记录的数据溢流时记录的数据关井立管压力关井立管压力 Pd=_ MPa 关井套管压力关井套管压力 Pa=_ MPa钻井液池增量钻井液池增量 V=_ m3 压井计算数据压井计算数据压井钻井液密度压井钻井液密度 m1=m +0.102 Pd/H=( )+( )= g/cm3初始循环立管压力初始循环立管压力 PTi= Pd + Pci =（ ）+（ ）= MPa终了循环立管压力终了循环立管压力 PTf=(m1/ m) Pci =（ / ）( )= MPa地面到钻头容积、时间地面到钻头容积、时间 V1=_ L, _ min, _

408、冲冲钻头到地面容积、时间钻头到地面容积、时间 V2=_ L, _ min, _ 冲冲管内外总容积、时间管内外总容积、时间 V =_ L, _ min, _ 冲冲最大允许关井套压最大允许关井套压 Pa = (Gf Gm )h =( ) ( )= MPa2021/3/11309a、缓慢开泵，逐渐打开节流阀，调节节流阀使套压等于关、缓慢开泵，逐渐打开节流阀，调节节流阀使套压等于关井套压并维持不变，直到排量达到选定的压井排量。井套压并维持不变，直到排量达到选定的压井排量。b、保持压井排量不变，调节节流阀使立管压力等于初始循、保持压井排量不变，调节节流阀使立管压力等于初始循环压力环压力PTi，在整个循环

409、周保持不变。调节节流阀时，注意压，在整个循环周保持不变。调节节流阀时，注意压力传递的迟滞现象。液柱压力传递速度大约为力传递的迟滞现象。液柱压力传递速度大约为300m/s，3000m深的井，需深的井，需20s左右才能把节流变化的压力传递到立管压力表左右才能把节流变化的压力传递到立管压力表上。上。c、排除溢流，停泵关井，则应关井立压等于关井套压。、排除溢流，停泵关井，则应关井立压等于关井套压。在排除溢流的过程中，应配制加重钻井液，准备压井。在排除溢流的过程中，应配制加重钻井液，准备压井。2021/3/11310（3）第二步泵入压井液压井，重建井内压力平衡。）第二步泵入压井液压井，重建井内压力平衡。

410、a、缓慢开泵，迅速开节流阀平板阀，调节节流阀、保持、缓慢开泵，迅速开节流阀平板阀，调节节流阀、保持关井套压不变。关井套压不变。b、排量逐渐达到压井排量并保持不变。在压井液从井口、排量逐渐达到压井排量并保持不变。在压井液从井口到钻头这段时间内，调节节流阀，控制套压等于关井套压并到钻头这段时间内，调节节流阀，控制套压等于关井套压并保持不变（也可以控制立管压力由初始循环压力逐渐下降到保持不变（也可以控制立管压力由初始循环压力逐渐下降到终了循环压力）。终了循环压力）。c、压井液出钻头沿环空上返，调节节流阀，控制立管压力、压井液出钻头沿环空上返，调节节流阀，控制立管压力等于终了循环压力等于终了循环压力P

411、Tf，并保持不变。当压井液返出井口后，并保持不变。当压井液返出井口后停泵关井，关井立管压力、套管压力应皆为零；然后开井，停泵关井，关井立管压力、套管压力应皆为零；然后开井，井口无外溢；则说明压井成功。井口无外溢；则说明压井成功。2021/3/11311图81司钻法压井排除气体溢流时立压及套压变化趋势2）司钻法压井过程中立管压力及套管压力变化规律）司钻法压井过程中立管压力及套管压力变化规律（1）立管压力变化规律，如图）立管压力变化规律，如图81所示：所示：2021/3/11312（1）立管压力变化规律，如图）立管压力变化规律，如图81所示：所示：第一循环周第一循环周0t2时间内，立管压力保持初始

412、循环压力时间内，立管压力保持初始循环压力PTi不不变；第二循环周变；第二循环周t2t3时间内，压井钻井液由井口至钻头，立时间内，压井钻井液由井口至钻头，立管压力由管压力由PTi下降到下降到PTf；t3t4时间内，压井钻井液由井底返时间内，压井钻井液由井底返出井口，立管压力保持终了循环压力出井口，立管压力保持终了循环压力PTf不变。不变。（2）套管压力变化规律）套管压力变化规律天然气溢流套压变化规律，如图天然气溢流套压变化规律，如图81所示：所示：0t1时间内，时间内，天然气溢流上返到井口，套压逐渐上升并达到最大值；天然气溢流上返到井口，套压逐渐上升并达到最大值；t1t2时间内，天然气溢流返出井

413、口，套压下降到关井立管压力值；时间内，天然气溢流返出井口，套压下降到关井立管压力值；t2t3时间内，压井钻井液由井口到井底，套管压力不变，其时间内，压井钻井液由井口到井底，套管压力不变，其值等于关井立压值；值等于关井立压值；t3t4时间内，压井钻井液由井底沿环空时间内，压井钻井液由井底沿环空返至井口，套压逐渐下降到零。返至井口，套压逐渐下降到零。2021/3/11313图82司钻法压井排除液体溢流时套压变化趋势 油及盐水溢流套压变化规律，如图油及盐水溢流套压变化规律，如图82所示：所示：0一一t1时间时间内，溢流物沿环空上返到井口，套压等于关井套压不变；内，溢流物沿环空上返到井口，套压等于关井

414、套压不变；t1t2时间内，溢流物返出井口，套压由关井套压下降到关时间内，溢流物返出井口，套压由关井套压下降到关井立压；井立压；t2t3时间内，压井钻井液由井口到井底，套管压时间内，压井钻井液由井口到井底，套管压力不变，其数值等于关井立压；力不变，其数值等于关井立压；t3t4时间内，压井钻井液时间内，压井钻井液由井底沿环空返至井口，套压逐渐下降到零。由井底沿环空返至井口，套压逐渐下降到零。2021/3/113142、工程师法压井（一次循环法或等待加重法）：、工程师法压井（一次循环法或等待加重法）：工程师法压井是指发现溢流关井后，先配制压井钻井液，工程师法压井是指发现溢流关井后，先配制压井钻井液，

415、然后将配制好的压井液直接泵入井内，在一个循环周内将溢然后将配制好的压井液直接泵入井内，在一个循环周内将溢流排除并建立压力平衡的方法。在压井过程中保持井底压力流排除并建立压力平衡的方法。在压井过程中保持井底压力不变。不变。1）压井步骤）压井步骤（1）录取关井资料，计算压井数据，填写压井施工单。）录取关井资料，计算压井数据，填写压井施工单。压井施工单与司钻法压井施工单略有不同，主要区别是立管压井施工单与司钻法压井施工单略有不同，主要区别是立管压力控制进度表不同。压力控制进度表不同。（2）配制压井液。压井液密度要均匀，其它性能尽量与）配制压井液。压井液密度要均匀，其它性能尽量与井内钻井液保持一致。井

416、内钻井液保持一致。2021/3/11315（3）将压井钻井液泵入井内，开始压井施工。）将压井钻井液泵入井内，开始压井施工。a、缓慢开泵，逐渐打开节流阀，调节节流阀，使套压等于、缓慢开泵，逐渐打开节流阀，调节节流阀，使套压等于关井套压不变，直到排量达到选定的压井排量。关井套压不变，直到排量达到选定的压井排量。b、保持压井排量不变，在压井液由地面到达钻头这段时间、保持压井排量不变，在压井液由地面到达钻头这段时间内，调节节流阀，控制立管压力按照内，调节节流阀，控制立管压力按照“立管压力控制进度表立管压力控制进度表”变化，由初始循环压力逐渐下降到终了循环压力。变化，由初始循环压力逐渐下降到终了循环压力

417、。c、压井液返出钻头，在环空上返过程中，调节节流阀，使、压井液返出钻头，在环空上返过程中，调节节流阀，使立管压力等于终了循环压力并保持不变。直到压井液返出井立管压力等于终了循环压力并保持不变。直到压井液返出井口，停泵关井，检查关井套压、关井立压是否为零，如为零口，停泵关井，检查关井套压、关井立压是否为零，如为零则开井，开井无外溢说明压井成功。则开井，开井无外溢说明压井成功。2021/3/11316PTf0t1t4PTiTTi图83工程师法压井立压控制曲线2）工程师法压井过程中立管压力及套管压力变化规律）工程师法压井过程中立管压力及套管压力变化规律（1）立管压力变化规律）立管压力变化规律立管压力

418、变化规律如图立管压力变化规律如图83所示：所示：0t1时间内，压井液从时间内，压井液从地面到钻头，立管压力由初始循环压力地面到钻头，立管压力由初始循环压力PTi下降到终了循环压下降到终了循环压力力PTf；t1t4时间内，压井液由井底返至井口，立管压力保持时间内，压井液由井底返至井口，立管压力保持终了循环压力不变。终了循环压力不变。2021/3/11317（2）套管压力变化规律）套管压力变化规律溢流为油或盐水时套压变化如图溢流为油或盐水时套压变化如图84曲线曲线所示：所示：0t1时时间内，压井钻井液由地面到钻头，套管压力不变，其值等于间内，压井钻井液由地面到钻头，套管压力不变，其值等于初始关井套

419、压；初始关井套压；t1t2时间内，压井钻井液进入环空，溢流物时间内，压井钻井液进入环空，溢流物逐渐到达井口，套管压力缓慢下降；逐渐到达井口，套管压力缓慢下降；t2t3时间内，溢流排出时间内，溢流排出井口，套管压力迅速下降；井口，套管压力迅速下降；t3t4时间内，压井钻井液排替环时间内，压井钻井液排替环空内原来密度的钻井液，套管压力逐渐降低。空内原来密度的钻井液，套管压力逐渐降低。图84工程师法压井套压变化2021/3/11318溢流为气体时套压变化如图溢流为气体时套压变化如图84曲线曲线所示：所示：0t1时间内，时间内，压井钻井液从地面到钻头，气体在环空上升膨胀，套压逐渐压井钻井液从地面到钻头

420、，气体在环空上升膨胀，套压逐渐升高到第一个峰值；升高到第一个峰值；t1t2时间内，套压的变化受压井钻井液时间内，套压的变化受压井钻井液柱和气体膨胀的影响。一般是压井钻井液在环空开始上升时，柱和气体膨胀的影响。一般是压井钻井液在环空开始上升时，套压稍有下降，然后有一段套压平稳，变化不大，然后逐渐套压稍有下降，然后有一段套压平稳，变化不大，然后逐渐升高，气体接近井口时套压迅速升高，达到第二个峰值。两升高，气体接近井口时套压迅速升高，达到第二个峰值。两个峰值哪个为极值，取决于溢流井深、压井钻井液与原钻井个峰值哪个为极值，取决于溢流井深、压井钻井液与原钻井液密度差、井眼环空容积系数及压井排量等因素，多

421、数第二液密度差、井眼环空容积系数及压井排量等因素，多数第二个峰值为极值。个峰值为极值。t2t3时间内，气体排出，套压迅速下降；时间内，气体排出，套压迅速下降；t3t4时间内，压井钻井液排替原钻井液，套压逐渐下降；加时间内，压井钻井液排替原钻井液，套压逐渐下降；加重钻井液返至井口、套压下降为零，压井结束。重钻井液返至井口、套压下降为零，压井结束。2021/3/113193、边循环边加重压井法、边循环边加重压井法边循环边加重法压井是指发现溢流关井求压后，一边加重钻边循环边加重法压井是指发现溢流关井求压后，一边加重钻井液，一边随即把加重的钻井液泵入井内，在一个或多个循环井液，一边随即把加重的钻井液泵

422、入井内，在一个或多个循环周内完成压井的方法。周内完成压井的方法。这种方法常用于现场，当储备的高密度钻井液与所需压井钻这种方法常用于现场，当储备的高密度钻井液与所需压井钻井液密度相差较大，需加重调整，且井下情况复杂需及时压井井液密度相差较大，需加重调整，且井下情况复杂需及时压井时，多采用此方法压井。此法在现场施工中，由于钻柱中的压时，多采用此方法压井。此法在现场施工中，由于钻柱中的压井钻井液密度不同，给控制立管压力以维持稳定的井底压力带井钻井液密度不同，给控制立管压力以维持稳定的井底压力带来困难。若压井钻井液密度等差递增，并均按钻具内容积配制来困难。若压井钻井液密度等差递增，并均按钻具内容积配制

423、每种密度的钻井液量，则立管压力也就等差递减，这样控制起每种密度的钻井液量，则立管压力也就等差递减，这样控制起来相对容易一些。来相对容易一些。2021/3/11320将密度为将密度为钻井液提高到密度为钻井液提高到密度为压井液，当其到达钻头时的终了立管压力为压井液，当其到达钻头时的终了立管压力为：式中PTf1终了立管压力，MPa；第一次调整后的钻井液密度，g/cm3；压井钻井液密度，g/cm3；原钻井液密度，g/cm3；H井深，m；PL低泵速泵压，MPa。2021/3/113213、常规压井方法的基本原则、常规压井方法的基本原则1）在整个压井过程中，始终保持压井排量不变。）在整个压井过程中，始终保

424、持压井排量不变。2）采用小排量压井，一般压井排量为钻进排量的）采用小排量压井，一般压井排量为钻进排量的1/31/2。3）压井钻井液量一般为井筒有效容积的）压井钻井液量一般为井筒有效容积的1.52倍。倍。4）压井过程中要保持井底压力恒定并略大于地层压力，通）压井过程中要保持井底压力恒定并略大于地层压力，通过控制回压（立、套压）来达到控制井底压力的目的。过控制回压（立、套压）来达到控制井底压力的目的。5）要保证压井施工的连续性。）要保证压井施工的连续性。2021/3/113224、压井作业中应注意的问题、压井作业中应注意的问题1）开泵与节流阀的调节要协调）开泵与节流阀的调节要协调从关井状态改变为压

425、井状态时，开泵和打开节流阀应协从关井状态改变为压井状态时，开泵和打开节流阀应协调，节流阀开得太大，井底压力就降低，地层流体可能侵调，节流阀开得太大，井底压力就降低，地层流体可能侵入井内；节流阀开得太小，套压升高，井底压力过大，可入井内；节流阀开得太小，套压升高，井底压力过大，可能压漏地层。能压漏地层。2）控制排量）控制排量整个压井过程中，必须用选定的压井排量循环并保持不整个压井过程中，必须用选定的压井排量循环并保持不变，由于某种原因必须改变排量时，必须重新测定压井时变，由于某种原因必须改变排量时，必须重新测定压井时的循环压力，重算初始压力和终了压力。的循环压力，重算初始压力和终了压力。3）控制

426、好压井钻井液密度）控制好压井钻井液密度压井钻井液密度要均匀，其大小要能平衡地层压力。压井钻井液密度要均匀，其大小要能平衡地层压力。2021/3/113234）要注意立管压力的滞后现象）要注意立管压力的滞后现象压井过程中，通过调节节流阀控制立、套压，从而达到压井过程中，通过调节节流阀控制立、套压，从而达到控制井底压力的目的，压力从节流阀处传递到立压表上，控制井底压力的目的，压力从节流阀处传递到立压表上，要滞后一段时间，其长短主要取决井深、溢流的种类及溢要滞后一段时间，其长短主要取决井深、溢流的种类及溢流的严重程度。流的严重程度。5）节流阀堵塞或刺坏）节流阀堵塞或刺坏钻井液中的砂粒、岩屑很可能堵塞

427、节流阀，高速液流可钻井液中的砂粒、岩屑很可能堵塞节流阀，高速液流可能刺坏节流阀。堵塞时套压升高，解决的办法是迅速打开能刺坏节流阀。堵塞时套压升高，解决的办法是迅速打开节流阀，疏通后，迅速关回到原位，若不能奏效成功，应节流阀，疏通后，迅速关回到原位，若不能奏效成功，应改用备用节流阀。若节流阀刺坏严重，应改用备用节流阀改用备用节流阀。若节流阀刺坏严重，应改用备用节流阀或更换节流阀。或更换节流阀。2021/3/113246）钻具刺坏）钻具刺坏钻具刺坏，泵压下降，泵速提高，钻具断，悬重减小。可钻具刺坏，泵压下降，泵速提高，钻具断，悬重减小。可观察立压、套压，若两者相等，说明溢流在断口下方，若是观察立压

428、、套压，若两者相等，说明溢流在断口下方，若是气体溢流，让气体上升到断口时，再用高密度钻井液压井；气体溢流，让气体上升到断口时，再用高密度钻井液压井；若关井套压大于关井立压，说明溢流已经上升到断口上方，若关井套压大于关井立压，说明溢流已经上升到断口上方，可立即用高密度钻井液压井。可立即用高密度钻井液压井。7）钻头水眼堵）钻头水眼堵水眼堵时，立管压力迅速升高，而套压不变。记下套压，水眼堵时，立管压力迅速升高，而套压不变。记下套压，停泵关井，确定新的立管压力值后，再继续压井；水眼完全停泵关井，确定新的立管压力值后，再继续压井；水眼完全堵死，不能循环时，先关井，再进行钻具内射孔，然后压井。堵死，不能循

429、环时，先关井，再进行钻具内射孔，然后压井。8）井漏）井漏压井过程中若发生井漏，应先进行堵漏作业，然后再进行压井过程中若发生井漏，应先进行堵漏作业，然后再进行压井。压井。2021/3/11325五、非常规压井方法非常规压井方法是溢流、井喷井不具备常规压井非常规压井方法是溢流、井喷井不具备常规压井方法的条件而采用的压井方法，如空井井喷、钻方法的条件而采用的压井方法，如空井井喷、钻井液喷空的压井等。井液喷空的压井等。2021/3/113261、平衡点法、平衡点法平衡点法适用于井内钻井液喷空后的天然气井压井，要求井口平衡点法适用于井内钻井液喷空后的天然气井压井，要求井口条件为防喷器完好并且关闭，钻柱在

430、井底，天然气经过放喷管线条件为防喷器完好并且关闭，钻柱在井底，天然气经过放喷管线放喷。这种压井方法是一次循环法在特殊情况下压井的具体应用。放喷。这种压井方法是一次循环法在特殊情况下压井的具体应用。此方法的基本原理是：设钻井液喷空后的天然气井在压井过程此方法的基本原理是：设钻井液喷空后的天然气井在压井过程中，环空存在一中，环空存在一“平衡点平衡点”。所谓平衡点，即压井钻井液返至该。所谓平衡点，即压井钻井液返至该点时，井口控制的套压与平衡点以下压井钻井液静液柱压力之和点时，井口控制的套压与平衡点以下压井钻井液静液柱压力之和能够平衡地层压力。压井时，当压井钻井液未返至平衡点前，为能够平衡地层压力。压

431、井时，当压井钻井液未返至平衡点前，为了尽快在环空建立起液柱压力，压井排量应以在用缸套下的最大了尽快在环空建立起液柱压力，压井排量应以在用缸套下的最大泵压求算，保持套压等于最大允许套压；当压井钻井液返至平衡泵压求算，保持套压等于最大允许套压；当压井钻井液返至平衡点后，为了减小设备负荷，可采用压井排量循环，控制立管总压点后，为了减小设备负荷，可采用压井排量循环，控制立管总压力等于终了循环压力，直至压井钻井液返出井口，套压降至零。力等于终了循环压力，直至压井钻井液返出井口，套压降至零。2021/3/11327式中式中HB平衡点深度，平衡点深度，m； PaB最大允许控制套压，最大允许控制套压，MPa；

432、 根据上式，压井过程中控制的最大套压等于根据上式，压井过程中控制的最大套压等于“平衡点平衡点”以上至井口压井钻井液静液柱压力。当压井钻井液返至以上至井口压井钻井液静液柱压力。当压井钻井液返至“平衡点平衡点”以后，随着液柱压力的增加，控制套压减小直以后，随着液柱压力的增加，控制套压减小直至零，压井钻井液返至井口，井底压力始终维持一常数，至零，压井钻井液返至井口，井底压力始终维持一常数，且略大于地层压力。因此，压井钻井液密度的确定尤其要且略大于地层压力。因此，压井钻井液密度的确定尤其要慎重。慎重。平衡点按下式求出平衡点按下式求出2021/3/113282、置换法、置换法当井内钻井液已大部分喷空，同

433、时井内无钻具或仅有少量当井内钻井液已大部分喷空，同时井内无钻具或仅有少量钻具，不能进行循环压井，但井口装置可以将井关闭，压井钻钻具，不能进行循环压井，但井口装置可以将井关闭，压井钻井液可以通过压井管汇注入井内，这种条件下可以采用置换法井液可以通过压井管汇注入井内，这种条件下可以采用置换法压井。通常情况下，由于起钻抽汲，钻井液不够或不及时，电压井。通常情况下，由于起钻抽汲，钻井液不够或不及时，电测时井内静止时间过长导致气侵严重引起的溢流，经常采用此测时井内静止时间过长导致气侵严重引起的溢流，经常采用此方法压井。方法压井。具体作法是：向井内泵入定量钻井液，关井一段时间，使具体作法是：向井内泵入定量

434、钻井液，关井一段时间，使泵入的钻井液下落，然后放掉一定量的套压。套压降低值与泵泵入的钻井液下落，然后放掉一定量的套压。套压降低值与泵入的钻井液产生的液柱压力相等，即：入的钻井液产生的液柱压力相等，即： 式中式中: Pa套压每次降低值，套压每次降低值，MPa； V每次泵入钻井液量，每次泵入钻井液量，m3； Vh井眼单位内容积，井眼单位内容积，m3/m。2021/3/11329 重复上述过程就可以逐步降低套压。一旦泵入的钻井重复上述过程就可以逐步降低套压。一旦泵入的钻井液量等于井喷关井时钻井液罐增量，溢流就全部排除了。液量等于井喷关井时钻井液罐增量，溢流就全部排除了。置换法进行到一定程度后，置换的

435、速度将因释放套压、泵置换法进行到一定程度后，置换的速度将因释放套压、泵入钻井液的间隔时间变长而变慢，此时若条件具备下钻到入钻井液的间隔时间变长而变慢，此时若条件具备下钻到井底，采用常规压井方法压并。下钻时，钻具应装有回压井底，采用常规压井方法压并。下钻时，钻具应装有回压阀，灌满钻井液。当钻具进入井筒钻井液中时，还应排掉阀，灌满钻井液。当钻具进入井筒钻井液中时，还应排掉与进入钻具之体积相等的钻井液量。与进入钻具之体积相等的钻井液量。置换法压井时，泵入的加重钻井液的性能应有助于天然置换法压井时，泵入的加重钻井液的性能应有助于天然气滑脱。气滑脱。2021/3/11330 3、压回法、压回法 所谓压回

436、法，就是从环空泵入钻井液把进井筒的溢流压所谓压回法，就是从环空泵入钻井液把进井筒的溢流压回地层。此法适用于空井溢流，天然气溢流滑脱上升不很高、回地层。此法适用于空井溢流，天然气溢流滑脱上升不很高、套管下得较深、裸眼短，具有渗透性好的产层或一定渗透性套管下得较深、裸眼短，具有渗透性好的产层或一定渗透性的非产层。特别是含硫化氢的溢流。的非产层。特别是含硫化氢的溢流。 具体施工方法是：以最大允许关井套压作为施工的最具体施工方法是：以最大允许关井套压作为施工的最高工作压力，挤入压井钻井液。挤入的钻井液可以是钻进用高工作压力，挤入压井钻井液。挤入的钻井液可以是钻进用钻井液或稍重一点的钻井液，挤入的量至少

437、等于关井时钻井钻井液或稍重一点的钻井液，挤入的量至少等于关井时钻井液罐增量，直到井内压力平衡得到恢复。使用压回法要慎重，液罐增量，直到井内压力平衡得到恢复。使用压回法要慎重，不具备上述条件的溢流最好不要采用。不具备上述条件的溢流最好不要采用。2021/3/113314、低节流压井方法、低节流压井方法是指发生溢流后不能关井，关井套压超过最大允许关井套压，是指发生溢流后不能关井，关井套压超过最大允许关井套压，因此只能控制在接近最大允许关井套压的情况下节流放喷。因此只能控制在接近最大允许关井套压的情况下节流放喷。1）不能关井的原因：）不能关井的原因：（1）高压浅气层发生溢流；）高压浅气层发生溢流；（

438、2）表层或技术套管下得太浅；）表层或技术套管下得太浅；（3）发现溢流太晚。）发现溢流太晚。2）压井原理）压井原理低节流压井就是在井不完全关闭的情况下，通过节流阀控制低节流压井就是在井不完全关闭的情况下，通过节流阀控制套压，使套压在不超过最大允许关井套压的条件下进行压井。套压，使套压在不超过最大允许关井套压的条件下进行压井。当高密度钻井液在环空上返到一定高度后，可在最大允许关井当高密度钻井液在环空上返到一定高度后，可在最大允许关井套压范围内试行关井，关井后，求得关井立管压力和压井钻井套压范围内试行关井，关井后，求得关井立管压力和压井钻井液密度，然后再用常规法压井。液密度，然后再用常规法压井。20

439、21/3/113323）减少地层流体的措施：）减少地层流体的措施：低节流压井过程中，由于井底压力不能平衡地层压力，地低节流压井过程中，由于井底压力不能平衡地层压力，地层流体仍会继续侵入井内，从而增加了压井的复杂性，为减层流体仍会继续侵入井内，从而增加了压井的复杂性，为减少地层流体的继续侵入。则可以：少地层流体的继续侵入。则可以：（1）增大压井排量，可以使环空流动阻力增加，有助于增）增大压井排量，可以使环空流动阻力增加，有助于增大井底压力；大井底压力；（2）提高第一次循环的压井液密度，高密度压井液进入环）提高第一次循环的压井液密度，高密度压井液进入环空后，能较快地增加环空的液柱压力，抑制地层流体

440、地侵入。空后，能较快地增加环空的液柱压力，抑制地层流体地侵入。（3）如果地层破裂压力是最小极限压力时，当溢流被顶替）如果地层破裂压力是最小极限压力时，当溢流被顶替到套管内以后，可适当提高井口套压值。到套管内以后，可适当提高井口套压值。2021/3/113333）减少地层流体的措施：）减少地层流体的措施：低节流压井过程中，由于井底压力不能平衡地层压力，低节流压井过程中，由于井底压力不能平衡地层压力，地层流体仍会继续侵入井内，从而增加了压井的复杂性，地层流体仍会继续侵入井内，从而增加了压井的复杂性，为减少地层流体的继续侵入。则可以：为减少地层流体的继续侵入。则可以：（1）增大压井排量，可以使环空流

441、动阻力增加，有助）增大压井排量，可以使环空流动阻力增加，有助于增大井底压力；于增大井底压力；（2）提高第一次循环的压井液密度，高密度压井液进）提高第一次循环的压井液密度，高密度压井液进入环空后，能较快地增加环空的液柱压力，抑制地层流入环空后，能较快地增加环空的液柱压力，抑制地层流体地侵入。体地侵入。（3）如果地层破裂压力是最小极限压力时，当溢流被）如果地层破裂压力是最小极限压力时，当溢流被顶替到套管内以后，可适当提高井口套压值。顶替到套管内以后，可适当提高井口套压值。2021/3/11334这种方法实际上就是工程师法的具体应用，只是将钻头处这种方法实际上就是工程师法的具体应用，只是将钻头处当成

442、当成“井底井底”。根据关井立压确定暂时压井液密度和压井循。根据关井立压确定暂时压井液密度和压井循环立管压力的方法同工程师法类似，但是要注意此时的低泵环立管压力的方法同工程师法类似，但是要注意此时的低泵速泵压需要重新测定。压井循环时，在压井液进入环空前，速泵压需要重新测定。压井循环时，在压井液进入环空前，保持压井排量不变，调节节流阀控制套压为关井套压并保持保持压井排量不变，调节节流阀控制套压为关井套压并保持不变；压井液进入环空后，调节节流阀控制立压为终了循环不变；压井液进入环空后，调节节流阀控制立压为终了循环压力并保持不变。直到压井液返至地面，至此替压井液结束。压力并保持不变。直到压井液返至地面

443、，至此替压井液结束。此时关井套压应为零。此时关井套压应为零。井口压力为零后，开井抢下钻杆，力争下钻到底，下钻到井口压力为零后，开井抢下钻杆，力争下钻到底，下钻到底后，则用司钻法排除溢流，即可恢复正常。底后，则用司钻法排除溢流，即可恢复正常。如下钻途中，再次发生井涌，则重复上述步骤，再次压井如下钻途中，再次发生井涌，则重复上述步骤，再次压井后下钻。后下钻。2021/3/113352）等候循环排溢流法）等候循环排溢流法这种方法是：关井后，控制套压在安全允许压力范围内，等这种方法是：关井后，控制套压在安全允许压力范围内，等候天然气溢流滑脱上升到钻头以上，然后用司钻法排除溢流，候天然气溢流滑脱上升到钻

444、头以上，然后用司钻法排除溢流，即可恢复正常。通常，天然气在井内钻井液中的滑脱上升速度即可恢复正常。通常，天然气在井内钻井液中的滑脱上升速度大致为大致为270360米米/小时。小时。2、井内无钻具的空井压井、井内无钻具的空井压井溢流发生后，井内无钻具或只有少量的钻具，但能实现关井。溢流发生后，井内无钻具或只有少量的钻具，但能实现关井。这种情况通常是由于起钻时发生强烈的抽汲或起钻中未按规定这种情况通常是由于起钻时发生强烈的抽汲或起钻中未按规定灌够钻井液，使地层流体进入井内，或因进行电测等空井作业灌够钻井液，使地层流体进入井内，或因进行电测等空井作业时，钻井液长期静止而被气侵，不能及时除气所造成。时

445、，钻井液长期静止而被气侵，不能及时除气所造成。在空井情况下发生溢流后，不能再将钻具下入井内时，应迅在空井情况下发生溢流后，不能再将钻具下入井内时，应迅速关井，记录关井压力。然后用体积法（容积法）进行处理：速关井，记录关井压力。然后用体积法（容积法）进行处理：2021/3/11336体积法的基本原理是控制一定的井口压力以保持压稳地层的体积法的基本原理是控制一定的井口压力以保持压稳地层的前提下，间歇放出钻井液，让天然气在井内膨胀上升，直至上前提下，间歇放出钻井液，让天然气在井内膨胀上升，直至上升到井口。升到井口。操作方法是：先确定允许的套压升高值，当套压上升到允许操作方法是：先确定允许的套压升高值

446、，当套压上升到允许的套压值后，通过节流阀放出一定量的钻井液，然后关井，关的套压值后，通过节流阀放出一定量的钻井液，然后关井，关井后气体又继续上升，套压再次升高，再放出一定量的钻井液，井后气体又继续上升，套压再次升高，再放出一定量的钻井液，重复上述操作，直到气体上升到井口为止。重复上述操作，直到气体上升到井口为止。气体上升到井口后，通过压井管线以小排量将压井液泵入井气体上升到井口后，通过压井管线以小排量将压井液泵入井内，当套压升高到允许的关井套压后立即停泵。待钻井液沉落内，当套压升高到允许的关井套压后立即停泵。待钻井液沉落后，再释放气体，使套压降低值等于注入钻井液所产生的液柱后，再释放气体，使套

447、压降低值等于注入钻井液所产生的液柱压力。重复上述步骤，直到井内充满钻井液为止。压力。重复上述步骤，直到井内充满钻井液为止。根据实际情况，也可以采用压回法或置换法压井。根据实际情况，也可以采用压回法或置换法压井。2021/3/113373、又喷又漏的压井、又喷又漏的压井即井喷与漏失发生在同一裸眼井段中的压井。这种情况需即井喷与漏失发生在同一裸眼井段中的压井。这种情况需首先解决漏失问题，否则，压井时因压井液的漏失而无法维首先解决漏失问题，否则，压井时因压井液的漏失而无法维持井底压力略大于地层压力。根据又喷又漏产生的不同原因，持井底压力略大于地层压力。根据又喷又漏产生的不同原因，其表现形式可分为上喷

448、下漏，下喷上漏和同层又喷又漏。其表现形式可分为上喷下漏，下喷上漏和同层又喷又漏。1）上喷下漏的处理）上喷下漏的处理上喷下漏俗称上喷下漏俗称“上吐下泻上吐下泻”。这是因在高压层以下钻遇低。这是因在高压层以下钻遇低压层（裂缝、孔隙十分发育）时，井漏将使在用钻井液和储压层（裂缝、孔隙十分发育）时，井漏将使在用钻井液和储备钻井液消耗殆尽，井内得不到钻井液补充，因液柱压力降备钻井液消耗殆尽，井内得不到钻井液补充，因液柱压力降低而导致上部高压层井喷。其处理步骤是：低而导致上部高压层井喷。其处理步骤是：2021/3/11338（1）在高压层以下发生井漏，应立即停止循环，定时）在高压层以下发生井漏，应立即停止

449、循环，定时定量间歇性反灌钻井液，尽可能维持一定液面来保持井内液定量间歇性反灌钻井液，尽可能维持一定液面来保持井内液柱压力略大于高压层的地层压力。柱压力略大于高压层的地层压力。确定反灌钻井液量和间隔时间有三种方法：第一种是通确定反灌钻井液量和间隔时间有三种方法：第一种是通过对地区钻井资料的分析统计出的经验数据决定；第二种是过对地区钻井资料的分析统计出的经验数据决定；第二种是测定漏速后决定；第三种是由建立的钻井液漏速计算公式决测定漏速后决定；第三种是由建立的钻井液漏速计算公式决定。最简单的漏速计算公式是：定。最简单的漏速计算公式是：Q=D2h/4T式中式中Q漏速，漏速，m3/h；h时间时间T内井筒

450、动液面下降高度，内井筒动液面下降高度，m；T时间时间T，h；D井眼平均直径，井眼平均直径，m。2021/3/11339（2）反灌钻井液的密度应是产层压力当量钻井液密度与安）反灌钻井液的密度应是产层压力当量钻井液密度与安全附加当量钻井液密度之和。全附加当量钻井液密度之和。（3）也可通过钻具注入加入堵漏材料的加重钻井液。）也可通过钻具注入加入堵漏材料的加重钻井液。（4）当漏速减小，井内液柱压力与地层压力呈现暂时动平）当漏速减小，井内液柱压力与地层压力呈现暂时动平衡状态后，可着手堵漏并检测漏层的承压能力，堵漏成功后就衡状态后，可着手堵漏并检测漏层的承压能力，堵漏成功后就可实施压井。可实施压井。202

451、1/3/113402）下喷上漏的处理）下喷上漏的处理当钻遇高压地层发生溢流后，提高钻井液密度压井而将高压当钻遇高压地层发生溢流后，提高钻井液密度压井而将高压层上部某地层压漏后，就会出现所谓下喷上漏。处理方法是：层上部某地层压漏后，就会出现所谓下喷上漏。处理方法是：立即停止循环，定时定量间歇性反灌钻井液。然后隔开喷层和立即停止循环，定时定量间歇性反灌钻井液。然后隔开喷层和漏层，再堵漏以提高漏层的承受能力，最后压井。在处理过程漏层，再堵漏以提高漏层的承受能力，最后压井。在处理过程中，必须保证高压层以上的液柱压力大于高压层的底层压力，中，必须保证高压层以上的液柱压力大于高压层的底层压力，避免再次发生

452、井喷。隔离喷层和漏层及堵漏压井的方法主要是：避免再次发生井喷。隔离喷层和漏层及堵漏压井的方法主要是：（1）通过环空灌入加有堵漏材料的加重钻井液，同时从钻具）通过环空灌入加有堵漏材料的加重钻井液，同时从钻具中注入加有堵漏材料的加重钻井液。加有堵漏材料的钻井液，中注入加有堵漏材料的加重钻井液。加有堵漏材料的钻井液，即能保持或增加液柱压力，也可减小低压层漏失和堵漏。即能保持或增加液柱压力，也可减小低压层漏失和堵漏。（2）在环空灌入加重钻井液，在保持或增加液柱压力的同时，）在环空灌入加重钻井液，在保持或增加液柱压力的同时，注入胶质水泥，封堵漏层进行堵漏。注入胶质水泥，封堵漏层进行堵漏。（3）上述方法无

453、效时，可采用重晶石塞）上述方法无效时，可采用重晶石塞水泥水泥重晶石塞重晶石塞胶质水泥或注入水泥隔离高低压层，堵漏成功后继续实施压井。胶质水泥或注入水泥隔离高低压层，堵漏成功后继续实施压井。2021/3/113413）同层又喷又漏的处理）同层又喷又漏的处理同层又喷又漏多发生在裂缝、孔洞发育的地层，或压井时井底同层又喷又漏多发生在裂缝、孔洞发育的地层，或压井时井底压力与井眼周围产层压力恢复速度不同步的产层。这种地层对井压力与井眼周围产层压力恢复速度不同步的产层。这种地层对井底压力变化十分敏感，井底压力稍大则漏、稍小则喷。处理方法底压力变化十分敏感，井底压力稍大则漏、稍小则喷。处理方法是：通过环空或

454、钻具注入加重后的钻井液，钻井液中加入堵漏材是：通过环空或钻具注入加重后的钻井液，钻井液中加入堵漏材料。此法若不成功，可在维持喷漏层以上必需的液柱压力的同时，料。此法若不成功，可在维持喷漏层以上必需的液柱压力的同时，采用胶质水泥或水泥堵漏，堵漏成功后压井。采用胶质水泥或水泥堵漏，堵漏成功后压井。4、浅井段溢流的处理、浅井段溢流的处理浅层段溢流的处理，在有井口装置或允许最大关井套压很低的浅层段溢流的处理，在有井口装置或允许最大关井套压很低的情况下，建议采用非常规压井方法中介绍的方法进行处理。在未情况下，建议采用非常规压井方法中介绍的方法进行处理。在未安装防喷器，条件具备的情况下应抢下钻具，为处理溢

455、流提供必安装防喷器，条件具备的情况下应抢下钻具，为处理溢流提供必需的通道，根据现场的具体情况进行处理，在处理过程中，因缺需的通道，根据现场的具体情况进行处理，在处理过程中，因缺乏井口控制装置，要十分注意人员安全，防止井口着火。乏井口控制装置，要十分注意人员安全，防止井口着火。2021/3/11342 井控作业中的错误作法会带来不良后果，轻者会拖延井井控作业中的错误作法会带来不良后果，轻者会拖延井内压力系统实现动平衡的时间，重者会造成井喷失控，甚至井内压力系统实现动平衡的时间，重者会造成井喷失控，甚至井喷失控着火。喷失控着火。 1、发现溢流后不及时关井、仍循环观察、发现溢流后不及时关井、仍循环观

456、察 这只能使地层流体侵入井筒更多，尤其是天然气溢流，这只能使地层流体侵入井筒更多，尤其是天然气溢流，在气体向上运移的过程中因体积膨胀而排替出更多的钻井液。在气体向上运移的过程中因体积膨胀而排替出更多的钻井液。此时的关井立管压力就有可能包含圈闭压力，据此计算的压井此时的关井立管压力就有可能包含圈闭压力，据此计算的压井钻井液密度就偏高，压井时立管循环总压力、套压、井底压力钻井液密度就偏高，压井时立管循环总压力、套压、井底压力也就偏高；发现溢流后继续循环还可能诱发井喷，增加压井作也就偏高；发现溢流后继续循环还可能诱发井喷，增加压井作业的难度。所以，发现溢流或疑似溢流，必须毫不犹豫地关井。业的难度。所

457、以，发现溢流或疑似溢流，必须毫不犹豫地关井。七、井控作业中易出现的错误做法2021/3/11343 2、发现溢流后把钻具起到套管内、发现溢流后把钻具起到套管内 操作人员担心关井期间钻具处于静止状态而发生粘附卡操作人员担心关井期间钻具处于静止状态而发生粘附卡钻，即使钻头离套管鞋很远也要将钻具起到套管内，从而延误钻，即使钻头离套管鞋很远也要将钻具起到套管内，从而延误了关井时机，让更多的地层流体进入了井筒，其后果是所计算了关井时机，让更多的地层流体进入了井筒，其后果是所计算的压井钻井液密度比实际需要的偏高。其实，处理溢流时防止的压井钻井液密度比实际需要的偏高。其实，处理溢流时防止钻具粘附卡钻的主要措

458、施是尽可能地减少地层流体进入井筒。钻具粘附卡钻的主要措施是尽可能地减少地层流体进入井筒。 3、起下钻过程中发生溢流时仍企图起下钻完、起下钻过程中发生溢流时仍企图起下钻完 这种情况大多发生在起下钻后期发生溢流时，操作人员这种情况大多发生在起下钻后期发生溢流时，操作人员企图抢时间起完钻或下钻完。但往往适得其反，关井时间的延企图抢时间起完钻或下钻完。但往往适得其反，关井时间的延误会造成严重的溢流，增加井控的难度，甚至恶化为井喷失控。误会造成严重的溢流，增加井控的难度，甚至恶化为井喷失控。正确方法是关井后压井，压井成功后再起钻或下钻。正确方法是关井后压井，压井成功后再起钻或下钻。2021/3/1134

459、4 4、关井后长时间不进行压井作业、关井后长时间不进行压井作业 对于天然气溢流，若长时间关井天然气会滑脱上升积聚对于天然气溢流，若长时间关井天然气会滑脱上升积聚在井口，使井口压力和井底压力显著升高，以致会超过井口在井口，使井口压力和井底压力显著升高，以致会超过井口装置的额定工作压力、套管抗内压强度或地层破裂压力。若装置的额定工作压力、套管抗内压强度或地层破裂压力。若长期关井又不活动钻具，还会造成卡钻事故。长期关井又不活动钻具，还会造成卡钻事故。 5、压井钻井液密度过大或过小、压井钻井液密度过大或过小 时常会因为地层压力求算不准确，而使得压井钻井液密时常会因为地层压力求算不准确，而使得压井钻井液

460、密度偏高或便低。压井钻井液密度过大会造成过高的井口压力度偏高或便低。压井钻井液密度过大会造成过高的井口压力和井底压力，过小会使地层流体持续侵入而延长压井作业时和井底压力，过小会使地层流体持续侵入而延长压井作业时间。间。2021/3/11345 6、排除天然气溢流时保持钻井液罐液面不变、排除天然气溢流时保持钻井液罐液面不变 地层流体是否进一步侵入井筒，取决于井底压力的大小。地层流体是否进一步侵入井筒，取决于井底压力的大小。排除天然气溢流时，判断井底压力是否能够平衡地层压力，天排除天然气溢流时，判断井底压力是否能够平衡地层压力，天然气是否在继续侵入井内，不能根据钻井液罐液面升高来判断。然气是否在继

461、续侵入井内，不能根据钻井液罐液面升高来判断。若把保持井底压力大于地层压力等同于保持钻井液罐液面不变，若把保持井底压力大于地层压力等同于保持钻井液罐液面不变，唯一的办法是关小节流阀，不允许天然气在循环上升中膨胀，唯一的办法是关小节流阀，不允许天然气在循环上升中膨胀，其后果是套压不断升高、地层被压漏、甚至套管断裂、卡钻，其后果是套压不断升高、地层被压漏、甚至套管断裂、卡钻，以致发生地下井喷和破坏井口装置。以致发生地下井喷和破坏井口装置。 排除溢流保持钻井液罐液面不变的方法仅适于不含天然排除溢流保持钻井液罐液面不变的方法仅适于不含天然气的盐水溢流和油溢流。气的盐水溢流和油溢流。2021/3/1134

462、6 7、企图敞开井口使压井钻井液的泵入速度大于溢流速、企图敞开井口使压井钻井液的泵入速度大于溢流速度度 当井内钻井液喷空后，因其它原因无法关井，在不控制当井内钻井液喷空后，因其它原因无法关井，在不控制一定的井口回压，企图在敞开井口的条件下，尽可能快地泵一定的井口回压，企图在敞开井口的条件下，尽可能快地泵入压井液建立起液柱压力，把井压住往往是不可能的。尤其入压井液建立起液柱压力，把井压住往往是不可能的。尤其是天然气溢流，即使以中等速度侵入井筒，它从井筒中举出是天然气溢流，即使以中等速度侵入井筒，它从井筒中举出的钻井液也比泵入的多。该做法的实际后果是替喷，造成溢的钻井液也比泵入的多。该做法的实际后

463、果是替喷，造成溢流以更大的量和速度进入井筒。流以更大的量和速度进入井筒。 8、关井后闸板刺漏仍不采取措施、关井后闸板刺漏仍不采取措施 闸板刺漏将造成闸板胶芯不能密封钻具，若不及时处理闸板刺漏将造成闸板胶芯不能密封钻具，若不及时处理则刺漏愈加严重，甚至会刺坏钻具，致使钻具断落。正确的则刺漏愈加严重，甚至会刺坏钻具，致使钻具断落。正确的作法是带压更换闸板，为压井提供保证。作法是带压更换闸板，为压井提供保证。2021/3/11347复习思考题复习思考题 1、压井的定义。、压井的定义。 2、常规压井方法有哪几种，有什么区别？、常规压井方法有哪几种，有什么区别？ 3、某井在钻进时发生溢流关井。已知井深、

464、某井在钻进时发生溢流关井。已知井深3200m，井内，井内钻井液密度钻井液密度1.25g/cm3。关井。关井10分钟后测得关井立压分钟后测得关井立压5MPa，关井套压关井套压6.5MPa，钻井液罐增量，钻井液罐增量2.5m3。钻头直径。钻头直径215.9mm，技术套管内径，技术套管内径224mm，下深，下深2400米，钻杆外径米，钻杆外径127mm，内径内径108.6mm，假设无钻铤。低泵冲排量，假设无钻铤。低泵冲排量10L/s，低泵冲泵，低泵冲泵压压3.8MPa。计算压井数据并简述用工程师法压井的压井步。计算压井数据并简述用工程师法压井的压井步骤。骤。 4、条件同上，写出司钻法压井的压井步骤。、条件同上，写出司钻法压井的压井步骤。 5、压井时要注意的问题有哪些？、压井时要注意的问题有哪些？2021/3/11348