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钻井井控基本知识
来源:ahhengye.cn 发表时间:2019-10-24

  

  1、井控工作的“三早”

  1)早发现:溢流被发现的越早越利于关井控制、 关井井口压力越低、井壁跨塌和漏失风险越小, 越安全。

  2)早关井:在发现溢流或预兆不明显,怀疑有溢流的可能时,应停止一切其它作业,立即按关井程序关井、验证。

  3)早处理:通过准确录取溢流数据(关井立压、关井套压及钻井液增量等)、编写压井方案,配好压井液后, 就应进行节流压井作业。

  2、落实坐岗制度、早发现溢流

  溢流必定有溢流的显示和征兆,可以根据这些征兆预测和判断是否发生溢流,那么如何发现这些征兆呢?这就要我们勤观察,准判断,即严格落实坐岗制度。

  要求:打开油气层前 100 米到完钻期间由钻井队和录井队各安排专人

  坐岗(落实双坐岗制度), 每 15 分钟观察井口、 钻井液池液面一次, 如出现以下几种,则可能发生了溢流。

  1、钻进中(1)钻井液出口流量增大;(2)停泵后钻井液外溢;(3)

  钻井液池(罐)液面升高;(4)机械钻速加快、放空;(5) 钻井泵泵压下降,泵速增加;(6) 钻井液性能变化:密度下降、粘度变化等;(7)钻具悬重发生变化;(8)气测录井值超过正常范围;(9) 钻井液槽有油泡、气味。

  2、起钻时 (1)钻井液外溢;(2)灌不进钻井液;(3)灌入量小于起出钻柱体积。

  3、下钻时 (1)停止下放,钻井液外溢;(2)返出钻井液体积大于下入钻具的体积。

  4、空井时 (1)钻井液外溢;(2) 钻井液池(罐)液面升高。

  3、发现溢流或疑似溢流现象的正确处理方式

  发现溢流、立即关井;疑似溢流、关井观察。关井是控制溢流的必要措施,一旦发现溢流或疑似溢流现象首先关井。及时关井能制止地层流体继续侵入, 防止钻井液被污染引发的密度持续下降、性能变差, 从而造成的井壁失稳、 关井困难等不利现象的产生,使操作者处于主动地位。

  4、关井后处理方式

  不允许长期关井而不做处理,关井后观察立压和套压,针对性处理。

  1、立压、套压都为零:打开井口循环,加密观察井口钻井液流量,判断是否正常。

  2、立压为零、套压不为零:节流循环,排出污染钻井液,直至套压为零,加密监测。

  3、立压、套压都不为零:节流压井。

  关井期间井口压力未达到允许关井压力,且压井准备工作不充分时不得随意打开防喷器。

  5、正确关井程序

  关井方法有两种:硬关井和软关井。

  1、操作程序(关井时要先关闭钻具内防喷工具, 未装的要抢装)

  硬关井:发现溢流→立即关闭防喷器。

  软关井:发现溢流→打开节流通道→关闭防喷器→关闭节流阀。

  2、特点

  硬关井:关井动作少、关井快,地层流体进入井筒的体积小,即溢流量小,但是“水击效应”明显,对井口装置冲击强烈。

  软关井:关井动作较多、关井时间长,溢流量较大,但是“水击效应”

  较弱,对井口装置冲击较小。

  3、关井方法选用

  硬关井:

  (1)溢流量要求尽可能小(如含硫化氢),井口设备和井身结构具备条件的井。

  (2)溢流发现早,“水击效应”弱的井。

  (3)极其紧急的情况下。

  软关井(通常情况下采用此方式):

  (1)适用硬关井情况之外的其他情况;

  (2)使用液压控制系统的,尽可能采用软关井,因为液压控制系统减少了关井时间。

  6、最大关井套压的确定

  发生溢流关井时,其最大允许关井套压值原则上不超过下面三个数值中的最小值。

  (1)防喷器的最大工作压力;

  (2)套管最小抗内压强度的 80%;

  (3)地层破裂(漏失) 压力。

  就延长油田而言,一般情况下地层破裂(漏失) 压力最小,因此破裂(漏失) 压力往往决定最大关井套压。

  7、地层破裂(漏失)压力的确定

  采用地漏试验测定地层破裂(漏失)压力。地漏试验操作步骤为:

  1、一般在钻穿套管鞋以下第一个砂岩层进行试验。

  2、根据邻井资料或经验预测试验层的破裂(漏失)压力。

  3、推荐采用水泥车进行地漏试验,如试验压力较低,可采用钻井泵进行试验。

  4、检查水泥车或钻井泵压力表的灵敏度和准确度。

  5、检查管线连接情况,对管线进行试压,不刺不漏。

  6、上提钻头到套管鞋以上,井内灌满钻井液,关闭防喷器。

四川水源钻井

  7、采用低脉冲开泵,向井内泵入钻井液,记录泵压、泵入量和时间,并绘制泵压对泵入量的变化曲线。泵压刚开始均匀地直线上升, 当泵压上升速度开始减慢(偏离直线之点)时,记录泵压,为地层漏失泵压(Pl)。

  8、计算地层破裂(漏失) 压力,求最大许可钻井液密度,折算地层破裂压力当量钻井液密度,并填写在当天的钻井日报上。当地层破裂(漏失) 压力过低,应考虑增加表套下深, 必要时要再钻穿一套泥岩。

  8、压井原理

  压井作业原理即“U”形管原理,井底相当于“U”形管的底部,钻柱和环空相当于“U”形管的两侧管柱,根据“U”形管原理,钻柱内压力和环空压力在井底达到平衡。压井过程中通过控制回压(立、套压)来控制井底压力,使井底压力大于或等于地层压力,整个压井过程地层流体不流入井筒。

  9、压井方法

  1、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液循环以排除环空中被侵污的钻井液,待加重压井液配制好后,第二循环周泵入井内。用两个循环周完成压井,压井过程中保持井底压力不变。

  (1)录取油、套压和钻井液进出口比重等资料,计算压井数据,填写压井施工单,绘出压力曲线;配制压井液,二次循环时要用。

  (2)一次循环用原钻井液替换井筒环空钻井液。保持排量等于选定的压井排量,通过节流阀保持进出口排量一致,通过调节节流阀使套压与施工曲线相符,即井底液柱压力等于地层压力。

  (3)二次循环泵入压井液,重建井内压力平衡。保持排量等于选定的压井排量, 通过调节节流阀使套压与施工曲线相符。

  (4)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,开井无外溢说明压井成功。

  2、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生溢流关井后,将配制的压井液直接泵入井内,在一个循环周内将溢流排除并成功压井的方法。压井过程中保持井底压力不变。

  (1)录取关井资料,计算压井数据,填写压井施工单,绘出压力控制进度表, 准备好压井液。

  (2)保持排量等于选定的压井排量,将压井液泵入井内,通过节流阀控制回压。在压井液从井口到钻头这段时间内,控制立管压力按照“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;在压井液出钻头沿环空上返这段时间内,控制立管压力等于终了循环压力并保持不变。

  (3)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,开井无外溢说明压井成功。

  3、边循环边加重压井

  方法:发现溢流关井预测井底压力,一边加重钻井液,一边把加重的压井液泵入井内,在一个或多个循环周内完成压井。

  特别注意:使用这种方法因地下压力未知,过程中地层流体不断进入井筒,造成井壁失稳,且压井需要更高的钻井液比重,压漏地层的可能性更大。因此,除非异常情况和无防喷器的井才能使用。

  10、可能导致关井失败的常见情况

  1、表层套管下深不够或表层固井质量不合格, 表套下部附近地层或表套环空被压开, 致使流体上窜,关井失败。因此表层套管至少要下至有效深度, 表层固井质量要合格。

  2、防喷器试压不合格,承压能力不够,关井过程中压损设备或设备刺漏。

  3、关井方式不正确。比如井口设备和井身质量差、采用硬关井而导致井口装置损坏;气体溢流时采用软关井导致大量气体进入井筒,气体滑脱效应导致井口压力急剧升高而无法正常关井。

  4、关井时间过晚。钻井液受浸越严重,密度越低,液柱压力越小,关井越难。

  5、井控装置安装、固定不规范。关井后设备在承压和震动状态下变形、移位、失效或关闭不严,发生刺漏。

  6、长时间关井不采取措施或达到最大关井压力后仍不打开节流管线放喷,压力过高,压开地层或压坏设备。

  7、钻具内防喷工具失效。

  11、防喷器安装核心要求

  1、配备检验合格、现场试验合格、压力达标的防喷系统。

  2、防喷器两侧分别安装与防喷器相同压力级别的节流管汇和压井管汇。

  3、钻井液回收管线和放喷管线基本要求。

  (1)在节流管汇节流阀处接钻井液回收管线,出口接至钻井液池或钻井液罐。

  (2)放喷管线接至井场边缘。

  (3)放喷管线的拐弯处和出口固定牢固。

  4、远程控制台安装在面对井架大门左侧,便于操作,液控系统处于合格待命状态。

  5、二开前配备放喷单根,在方钻杆上安装旋塞。

  6、井控设备各闸阀、 压力表灵活好用,挂牌齐全,开关状态正确。

  12、防喷器远程控制台合理待命状态远程控制台待命状态下油面高于油标下限,储能器预充氮气压力 7±0.7MPa,储能器压力为 18.5-21MPa,管汇及控制环形防喷器的压力为10.5MPa。

  13、钻至易漏层时预防井喷措施

  1)钻至易漏层前在钻井液中加入随钻堵漏剂。

  2)从钻至易漏层前开始严格落实坐岗制度。

  3)钻至易漏层后使用小容积循环池或者循环罐钻井,便于观察液面升降情况, 及时发现井漏和溢流。

  4)钻至易漏层后减缓钻速,发现漏失或疑似漏失现象,必须立即停钻,循环观察,采取应对措施。

  (5)如发现钻井液失返、井筒液柱高度下降,要及时灌浆,当反灌补充钻井液的速度大于漏失速度时,就可以在井漏条件下进行起下钻作业, 下堵漏管串进行堵漏作业。

 

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