渤钻井控教学课件.

渤海钻探工程有限公司基层队干部轮训课件华北石油井控培训中心于久远安全生产（井控部分）第一章井控技术主要内容第一节溢流、井喷及井喷失控的主要原因第二节关井程序第三节特殊情况下的关井程序第四节井底常压法压井第一节溢流、井喷及井喷失控的主要原因第一节溢流、井喷及井喷失控的原因一、溢流产生的原因分析及预防1、起钻时未及时往井内灌满钻井液2、起钻速度快产生过大的抽汲压力3、起钻拔活塞4、钻井液密度不够5、钻井液密度过高，致使井漏6、停止循环时，井内液柱压力低于地层孔隙压力7、循环过程中发生井漏第一节溢流、井喷及井喷失控的主要原因8、下管串速度快产生过大的激动压力，致使井漏9、下管串中途和到底开泵过猛，蹩漏地层10、地层孔隙压力异常11、注水井未停注或停注后压力未泄下来二、发生井喷及井喷失控的原因发生井喷失控的直接原因是井内液柱压力低于地层压力。1、主要原因是：（1）钻井液密度不够；（2）先井漏后井喷；第一节溢流、井喷及井喷失控的主要原因（3）防喷装置失效或操作失误；（4）溢流处理不当；（5）高速起钻；（6）未及时往井内灌满钻（修）井液；（7）注水井未停注或停注后压力未泄下来；（8）地层压力异常高；（9）思想麻痹，违章操作等。三、在人、物、工艺、管理、环境等五个方面出现问题均有可能导致井喷及井喷失控。第一节溢流、井喷及井喷失控的主要原因1．人的因素（1）井控安全意识差，思想麻痹，侥幸心理（2）井控应知应会和操作水平低（3）风险识别和应急能力差（4）不熟悉或不执行集团公司井控管理规定、公司井控管理制度、油田井控实施细则（5）不执行或未制定井控技术措施（6）关井时出现误操作第一节溢流、井喷及井喷失控的主要原因2．物的因素（1）防喷器闸板心子刺（2）井口连接法兰钢圈或四通闸门刺（3）节流、压井管汇本体或其闸阀、节流阀刺（4）高压防喷管线本体或其连接法兰钢圈刺（5）水龙带或循环管汇或高压闸门剌（6）司钻、远程控制台及手动锁紧装置失灵（7）内防喷工具失灵第一节溢流、井喷及井喷失控的主要原因3．工艺的因素（1）设计的井身结构不合理（2）选择使用的井控装置压力级别低（3）设计与实际的钻井液密度偏低（4）制定的井控技术措施缺乏针对性（5）设计使用的钻具组合不利于防漏喷（6）处理溢流、井涌的方法不当第一节溢流、井喷及井喷失控的主要原因4．管理的因素（1）井控管理制度不完善（2）井控操作证制度不落实（3）井控装备试压、检修与巡检制度不落实（4）打开油气层前的申报与审批制度不落实（5）干部24小时值班制度不落实（6）坐岗制度不落实（7）防喷演习制度不落实（8）井控工作监督检查制度及问题整改不落实第一节溢流、井喷及井喷失控的主要原因（9）井喷事故逐级汇报制度不落实（10）井控例会制度不落实5．环境的因素（1）地下有浅层气或油(水)顶气或高压油气水层（2）裸眼段低压易漏失层和高压油气水层并存（3）施工井周围有注水井且未停注和泄压（4）承钻无任何实钻资料可参考的区域探井（5）浅部钻穿生产的油气或注水井(6)超高温、高含硫井的施工作业第二节关井程序第二节关井程序一、及时发现溢流并迅速关井的优点1、控制住井口使井控工作处于主动，有利于安全压井。2、制止溢流继续进入井内。3、保持井内较多的钻井液，减小关井和压井时的套压值。4、可较准确确定地层压力和压井钻井液密度。二、关井方法1、硬关井发现溢流后立即关防喷器的关井方法。第二节关井程序其优点关井速度快关井时间短，溢流量小，但井口设备受冲击力大。2、软关井：发现溢流后，首先打开放喷阀，再关防喷器，再关节流阀及上游平板阀的关井方法。优点是井口设备受冲击力小，但关井速度慢，关井时间长，溢流量大。第二节关井程序三、关井程序1．钻进中发生溢流的关井程序（1）发：发出报警信号（时间不少于20秒）。（2）停：停止钻进。（3）抢：抢提方钻杆或顶驱，停泵。（4）开：开液（手）动平板阀。（5）关：关防喷器（先关环形，再关半封闸板）（6）关：先关节流阀（试关井），再关节流阀上游的平板阀。（7）看：读取套压、立压、测量溢流量，向值班干部及甲方监督报告。第二节关井程序2．起下钻杆中发生溢流关井程序（1）发：发出报警信号。（2）停：停止起下钻杆作业。（3）抢：抢接回压阀或顶驱。（4）开：打开液（手）动平板阀（5）关：关防喷器（先关环形，再关半封闸板）（6）关：先关节流阀（试关井），再关节流阀上游的平板阀。（7）看：接方钻杆（顶驱除外）求取立压，读取套压、测量溢流量，向值班干部及甲方监督报告。第二节关井程序3．起下钻铤中发生溢流关井程序（1）发：发出报警信号。（2）停：停止起下钻铤作业。（3）抢：抢接防喷单根、回压阀或顶驱。（4）开：打开液（手）动平板阀（5）关：关防喷器（先关环形，再关半封闸板）（6）关：先关节流阀（试关井），再关节流阀上游的平板阀。（7）看：接方钻杆（顶驱除外）求取立压，读取套压、测量溢流量，向值班干部及甲方监督报告。第二节关井程序4、空井时的关井程序根据溢流严重情况，决定是否抢下钻杆或采取直接井。直接关井程序：（1）发：发出警报信号（2）停：停止其他作业（3）开：开启液（手）动平板阀（4）关：关防喷器（先关环形防喷器，后关全封闸板防器）（5）关：先关节流阀（试关井），再关节流阀前的平板阀（6）看：认真观察、准确记录套管压力以及液面变化（7）报：迅速向值班干部及甲方监督报告。第二节关井程序4．空井时发生溢流（抢下钻杆）（1）发：发出报警信号。（2）停：停止其它作业。（3）抢：抢接带回压凡的钻杆（3）开：打开液（手）动平板阀（4）关：关防喷器（5）关：关节流阀（试关井），再关节流阀上游的平板阀。（6）看：接方钻杆（顶驱除外）读取套压、测量溢流量。向值班干部及甲方监督报告。第二节关井程序5、欠平衡钻井时的关井程序第二节关井程序备注：在进行防喷演习时。发出警报时间不少于20秒，环形防喷器开、关只做动作，不实际进行开、关；不进行手动锁紧；不关旋塞。第二节关井程序四、关井立管压力的确定1、关井后短时间内关井立管压力的确定（1）用“U”型管原理描述井眼—地层压力系统将钻柱和环空视为一连通的“U”型管，井底所在地层视为“U”型管底部。若环空发生溢流后关井，则钻柱、环空、地层压力系统有如下关系：Pd＋Pmd=Pp=Pa＋Pma式中：Pd—关井立管压力，MPa；Pmd—钻柱内钻井液柱压力，MPa；第二节关井程序Pp—地层压力，MPaPa—关井套压，MPa；Pma—环空液柱压力，MPa（2）钻具内未装回压阀时关井立压的确定钻进时发生溢流关井，压力有一个建立平衡的过程，所以，关井后不能马上读取立压、套压值。应待关节流阀试关井成功后10～15分钟再读取。但也不要时间过长，否则气柱因滑脱上升使井口压力升高而造成立压套压不准。第二节关井程序（3）钻具内装回压阀时关井立压的确定①循环法已知压井排量和相应低泵速泵压求关井立压Pci压井排量一般为钻进排量的1/2----1/3求关井立压的操作过程：接方钻杆用原浆缓慢启动泥浆泵，同时调节节流阀，使套压保持关井套压不变，第二节关井程序当排量达到压井排量时，调节节流阀，保持套压不变，记录此时的循环立管压力PTi，停泵关节流阀。计算关井立管压力∵PTi=Pci+Pd∴Pd=PTi﹣Pci式中：PTi—循环立管总压力MPaPd—关井立压MPaPci—低泵速泵压MPa第二节关井程序②不循环法操作过程：接方钻杆用原浆缓慢启动泥浆泵(水泥车)向井内注少量0.8～1.32L/S原钻井液,观察立压.套压的变化;当回压尔凡被顶开,当套压由初始关井套压上升到某一数值时,同时记录此时的立压Pd1和套压Pa1停泵。计算Pd∵△Pa=Pa1-Pa△Pd=Pd1-Pd∴△Pd=△Pa同一系统压力增加值相等Pd=Pd1-△PaPd1△Pa=△Pd均为已知第二节关井程序③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；二是关井后天然气溢流滑脱上升。显然，若用含有圈闭压力的关井立管压力值计算地层压力将是错误的。第二节关井程序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，这样可避免污染钻柱内钻井液以及堵塞钻头水眼。每次放出钻井液40～80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阀放40～80升钻井液，然后关井。第二节关井程序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力减小所引起的。若排放钻井液过程中，立管压力一直下降到零，则停止排放。第二节关井程序2、关井后长时间内关井立管压力的确定发生溢流关井后，井队一定要派人看井，当井口压力上升到最大允许关井套压时，应适当打开节流阀放压，并记录所放出的钻井液体积。在压井前，要根据放出钻井液的体积和原钻井液增量计算出放出钻井液后的关井套管压力。即：渤海石油职业学院111VPaVVPa）（第二节关井程序式中Pa1—放压后的关井套压值MPa；Pa—发生溢流关井后的套压值MPa；ΔV1—发生溢流关井后钻井液增量m3ΔV—放出钻井液的体积m3第二节关井程序（1）立管压力法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值Pd1和放压过程中立管压力的变化值ΔPd。Pd1的确定是非常有必要的，通常Pd1取决于初始关井立压和最大关井立压的差值的大小，一般为0．7MPa～1．4MPa，通过给关井立压附加一安全值，防止因为释放钻井液时，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。ΔPd的确定要考虑地层的承压能力，一般取ΔPd＝0．35～1MPa。第二节关井程序例如；关井立压Pd＝3MPa，可取Pd1＝4MPa，ΔPd＝1MPa。②当关井立管压力Pd增加到（Pd1+ΔPd），即增加到（3+1）+1=5MPa时，通过节流阀放钻井液，立管压力下降到Pd1，即下降到4MPa时关井。③关井后，天然气继续上升，立管压力再次升到（Pd1+ΔPd）时，即增加到4+1=5MPa时，再按上述方法放压，然后关井。重复上述操作。放压过程中，一定记录准放出钻井液的体积，用于计算环空钻井液柱压力降低值即：渤海石油职业学院第二节关井程序▲环空钻井液柱高度的降低值ΔH式中：ΔH—放出钻井液的体积占环空的高度mＶａ—环空容积系数环m/m3ΔV—放出钻井液的体积m3渤海石油职业学院VaVH第二节关井程序▲环空钻井液柱压力的降低值ΔPm=gρmΔH式中：ΔPm—环空钻井液柱压力的降低值MPaρm—钻井液密度，g/cm3g—重力加速度，0．00981由于环空放出钻井液，环空静液压力减小，因此初始的套压（立压）；确定的套压（立压）和最大允许的套压（立压）均增加一个ΔPm值，增加的值等于环空静液压力减小值。可使天然气上升到井口。渤海石油职业学院第二节关井程序▲不适用立管压力方法的情况：（1）钻头水眼被堵死，立管压力不能读值（2）钻头位置在气体之上（3）钻具被刺漏等。（2）套管压力法；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，为保证井底压力略大于地层压力，环空静液压力减小值通过增加套压补偿。第二节关井程序操作方法：①先确定一个比关井套压高的允许套压值Ｐa1，再确定一个放压值△Ｐa，推荐△Pa＝0．35～1MPa。利用公式将放压值转换为放出钻井液体积，当井口套压上升到Pa1+△Pa时打开节流阀，放出△V体积的钻井液关节流阀。当井口套压再次上升到Pa1+△Pa时，重复上述操