鉆井工程油氣井壓力預(yù)測(cè)與控制

鉆井工程油氣井壓力預(yù)測(cè)與控制第一頁(yè)，共六十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四上世紀(jì)60年代以來(lái)，油氣井壓力預(yù)測(cè)與控制倍受重視，原因是井噴失控不但影響正常油氣勘探與開(kāi)發(fā)，還會(huì)造成重大的經(jīng)濟(jì)損失和人身傷亡。目前，世界各石油公司發(fā)展了一整套油氣井壓力預(yù)測(cè)與控制新技術(shù)：在鉆井之前，根據(jù)三壓力剖面科學(xué)地選擇鉆井液密度，合理地設(shè)計(jì)一口井的套管程序，為實(shí)現(xiàn)平衡壓力鉆井提供保障；在鉆井過(guò)程中，通過(guò)一級(jí)井控（通過(guò)調(diào)整鉆井液密度）和二級(jí)井控（使用井控設(shè)備）能夠有效地減少鉆井復(fù)雜情況和事故（井噴、井漏等），從而大幅地降低鉆井成本。必要時(shí)采取三級(jí)井控。

第二頁(yè)，共六十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四一級(jí)井控：是指通過(guò)調(diào)整鉆井液密度使得鉆井液液柱壓力大于地層孔隙壓力，以阻止地層流體流入井筒。二級(jí)井控：是指一級(jí)井控失敗，出現(xiàn)井涌或井噴，此時(shí)依靠地面井控設(shè)備和適當(dāng)?shù)木丶夹g(shù)來(lái)控制井涌或井噴。三級(jí)井控：是指二級(jí)井控失敗，即井噴失控，而不得不采用的打救援井、滅火等措施。井控分類第三頁(yè)，共六十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四第一節(jié)地層壓力及其預(yù)測(cè)

§1Formationpressureandprediction一、地下各種壓力的概念

1.靜液壓力

靜液壓力:是由液柱重量引起的壓力，它的大小與液體密度和垂直高度有關(guān)，而與液柱的橫向尺寸及形狀無(wú)關(guān)。靜液壓力上覆巖層壓力地層壓力基巖應(yīng)力第四頁(yè)，共六十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四

ph＝0.00981ρ1h1

式中:Ph—靜液壓力，MPaρ1—流體密度，g／cm3h1—靜液柱垂直高度，m靜液壓力用Ph表示:第五頁(yè)，共六十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四通常把單位高度（或深度)增加的壓力值稱為壓力梯度

式中GDh——靜液壓力梯度，MPa／m

GDh=ph/h1=0.00981ρ1靜液壓力梯度可表示為:

靜液壓力梯度受液體密度的影響和含鹽濃度、氣體的濃度以及溫度梯度的影響。含鹽濃度高會(huì)使靜液壓力梯度增大，溶解氣體量增加和溫度增高則會(huì)使靜液壓力梯度減小。第六頁(yè)，共六十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四

油氣井鉆井中遇到的有代表性的平均靜液壓力梯度有兩類:一類是淡水和淡鹽水盆地:

GDh為0.0098MPa／m一類是鹽水盆地:

GDh為0.0105MPa／m這相當(dāng)于總含鹽量為80g／L的鹽水柱在25℃時(shí)的壓力梯度。

（平均靜液壓力梯度大多數(shù)為后一種）第七頁(yè)，共六十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四準(zhǔn)噶爾盆地總的平均地溫梯度為2.2℃/100m，周緣部分地區(qū)地溫梯度為2.2-2.9℃/100m；腹部地區(qū)為2.1-2.4℃/100m。準(zhǔn)噶爾盆地實(shí)測(cè)地溫與深度的關(guān)系圖★地溫梯度第八頁(yè)，共六十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四

2.上覆巖層壓力

上覆巖層壓力:是指覆蓋在該地層以上的地層基質(zhì)（巖石）和孔隙中流體（油氣水）的總重量造成的壓力。巖石密度與孔隙度的大小和埋藏的深度有關(guān)。

若用Pob表示上覆巖層壓力，且沿垂直高度h內(nèi)各參數(shù)取平均值，則：

pob=0.00981[(l－ф)ρma+фρf]

h

式中pob——上覆巖層壓力，MPah——地質(zhì)柱狀剖面垂直高度，m

ф——巖石的孔隙度，%ρma——巖石基質(zhì)的密度，g／cm3

ρf——巖石孔隙中流體的密度，g／cm3第九頁(yè)，共六十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四實(shí)際上：上覆巖層壓力梯度第十頁(yè)，共六十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四

3.地層壓力

地層壓力：是指作用在巖石孔隙內(nèi)流體（油、氣、水）上的壓力，也稱為地層孔隙壓力。

地層壓力用Pp來(lái)表示。正常地層壓力等于從地表到地下該地層處的靜液壓力，大小與沉積環(huán)境有關(guān)。根據(jù)式（6－2）的計(jì)算原理，可求得大多數(shù)正常地層壓力梯度為0.0105MPa／m。第十一頁(yè)，共六十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四

在鉆井實(shí)踐中，經(jīng)常會(huì)遇到實(shí)際的地層壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離正常地層壓力的情況。

pp＞ph稱為異常高壓pp＜ph稱為異常低壓異常高壓的形成與泥巖層壓實(shí)過(guò)程（欠壓實(shí)）、水熱增壓及蒙脫石的脫水作用等有關(guān)。第十二頁(yè)，共六十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四

▓異常壓力的成因

異常低壓：是指地層壓力梯度小于0.0105MPa／m，甚至只有其一半的情況。產(chǎn)生主要原因：油氣藏多年開(kāi)采而壓力補(bǔ)充不足后果：井漏

第十三頁(yè)，共六十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四異常高壓

正常壓力系統(tǒng)可以看成是一個(gè)水力學(xué)的“開(kāi)啟”系統(tǒng)，即是可滲透的、流體可以流通的地層，它允許建立或重新建立靜液壓力條件，而異常高壓系統(tǒng)則基本上是“封閉”的，即異常壓力與正常壓力之間有一個(gè)封閉層，它阻止了或至少大大限制了流體的流通。據(jù)穩(wěn)定性理論，異常高壓是不能超過(guò)上覆巖層壓力的。

第十四頁(yè)，共六十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四異常高壓成因異常高壓的形成常常是多種因素綜合作用的結(jié)果，這些因素與地質(zhì)作用、構(gòu)造作用、沉積速度等密切相關(guān)。目前，被普遍公認(rèn)的成因主要有沉積壓實(shí)不均、水熱增壓、滲透作用、構(gòu)造作用等。沉積壓實(shí)機(jī)理是各種地層壓力評(píng)價(jià)方法的理論依據(jù).

異常高壓的后果：井涌、井噴有時(shí)地層孔隙壓力梯度超過(guò)上覆巖層壓力梯度的40％－－存在一個(gè)“壓力橋”的局部化條件。第十五頁(yè)，共六十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四

4.基巖應(yīng)力

上覆巖層的重量是由巖石顆粒和孔隙內(nèi)的流體共同支撐的。

基巖應(yīng)力：是指沒(méi)有被孔隙內(nèi)流體所承擔(dān)的那部分上覆巖層的壓力。用σ表示基巖應(yīng)力。pob=pp+σ上覆巖層壓力=地層壓力+基巖應(yīng)力在正常的壓力環(huán)境（pp＝ph）中，因顆粒間相互接觸，巖石基體支撐著上覆巖層重量，當(dāng)σ減小甚至趨于零，就將導(dǎo)致孔隙內(nèi)流體多支撐部分上覆巖層而形成異常高壓（pp＞ph

）。第十六頁(yè)，共六十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四bb、pob=pp+σ第十七頁(yè)，共六十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四1.地球物理方法

（1）地震資料法（2）聲波測(cè)井法（3）電阻率測(cè)井法2.鉆井過(guò)程中預(yù)測(cè)地層壓力的方法（1）d（或dc）指數(shù)法（2）標(biāo)準(zhǔn)化鉆井法（3）其它方法二、地層壓力的預(yù)測(cè)原理與方法第十八頁(yè)，共六十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四

1.地球物理方法

（1）地震資料法因?yàn)榈卣鸩ㄊ且环N彈性波，傳播速度與巖石致密程度有關(guān)。通常，巖石愈致密，波的傳播速度愈快，傳播時(shí)間愈短。在正常壓力梯度下，巖石的致密程度隨深度增加而增大，因此地震波傳播速度亦隨深度增加而增大，其傳播時(shí)間隨深度增加而減小。當(dāng)?shù)貙映霈F(xiàn)異常高壓（pp＞ph）時(shí)，巖石致密度下降，地震波傳播速度減小，傳播時(shí)間增大，就是根據(jù)這一特性來(lái)解釋地震波與井深的關(guān)系曲線，從而預(yù)報(bào)異常高壓。第十九頁(yè)，共六十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四莊1井聲波測(cè)井層速度、VSP層速度和地震層速度對(duì)比圖地震層速度1是從Z01ZIG640地震測(cè)線上井旁速度譜CDP4490-Trace2245點(diǎn)（莊1井在該測(cè)線上的投影位于Trace2311)的迭加速度計(jì)算出，該CDP點(diǎn)距莊1井井位大約為1.2km。地震層速度2是從Z01ZI-T2地震測(cè)線上的CDP-Trace1020點(diǎn)（莊1井在該測(cè)線上的投影位于Trace1017）的迭加速度算出的.超壓帶的頂界埋深可通過(guò)地震層速度的變化大致來(lái)加以判斷。4450m第二十頁(yè)，共六十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四盆參2井聲波測(cè)井層速度、VSP層速度和地震層速度對(duì)比圖地震層速度1：盆參2井位于地震測(cè)線Z02ZII634.6上的Trace892,該層速度是從該測(cè)線上井旁速度譜CDP-Trace910點(diǎn)的迭加速度計(jì)算出的。地震層速度2：該井位于地震測(cè)線Z01ZI-T1E上的Trace2088點(diǎn),該層速度是從該測(cè)線上井旁速度譜CDP-Trace2080點(diǎn)的迭加速度計(jì)算出的。地震低速帶大體與VSP和聲波測(cè)井層速度是吻合。第二十一頁(yè)，共六十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四沙1井聲波測(cè)井層速度、煤層聲波層速度和地震層速度對(duì)比圖地震層速度1：沙1井在地震測(cè)線Z01ZIG236上的投影位于CDP4715點(diǎn),該層速度是從該測(cè)線上靠近的速度譜CDP9610-Trace4805點(diǎn)的迭加速度計(jì)算出的。地震層速度2：該井在地震測(cè)線Z01ZIG668上的投影位于CDP1880點(diǎn),該層速度是從該測(cè)線上靠近的速度譜CDP3850-Trace1925點(diǎn)的迭加速度計(jì)算出的。地震層速度與聲波測(cè)井層速度變化趨勢(shì)大致相同。第二十二頁(yè)，共六十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四所選不同地震測(cè)線的均方根速度與時(shí)間的關(guān)系，反映了低速帶的存在第二十三頁(yè)，共六十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四（2）聲波測(cè)井法

1）預(yù)測(cè)原理聲波傳播速度主要是孔隙度和巖性的函數(shù)。若巖性為泥頁(yè)巖時(shí)，則聲波測(cè)井主要反映孔隙度的變化。在正常壓力地層中，隨深度增大，地層壓實(shí)程度增強(qiáng)，孔限度下降，則聲波傳播速度加快，傳播時(shí)間減少。深度D與傳播時(shí)間Δtn的對(duì)數(shù)之間呈一條正常趨勢(shì)線。第二十四頁(yè)，共六十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四2）預(yù)測(cè)方法

a.地區(qū)經(jīng)驗(yàn)曲線法

繪制該地區(qū)lgΔt與D的正常趨勢(shì)線，圖中偏離正常趨勢(shì)線的第二十五頁(yè)，共六十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四（3）電阻率測(cè)井法

電阻率測(cè)井法的預(yù)測(cè)原理：在正常壓力地層中，隨深度增大，地層壓實(shí)程度加大，空隙度減小，導(dǎo)電流體也減少，頁(yè)巖電阻率加大。在一定的地區(qū)，頁(yè)巖電阻率（對(duì)數(shù)）與井深之間存在一條正常趨勢(shì)線；在異常壓力地層中，因地層欠壓實(shí)，孔隙度增大，地層流體多，地溫高，頁(yè)巖電阻率向著低于正常電阻率的一側(cè)偏離正常趨勢(shì)線，其偏離值越大，地層壓力越高。預(yù)測(cè)地層壓力方法有地區(qū)經(jīng)驗(yàn)曲線及當(dāng)量深度法，具體操作步驟與前面介紹的聲波測(cè)井法大致相同。

第二十六頁(yè)，共六十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四2.鉆井過(guò)程中預(yù)測(cè)地層壓力的方法（1）d（或dc）指數(shù)法

上世紀(jì)60年代以來(lái)，人們了解了機(jī)械鉆速和地層壓力之間的關(guān)系，并在此基礎(chǔ)上發(fā)展了一種改進(jìn)機(jī)械鉆速預(yù)測(cè)地層壓力的方法，稱為d（或dc）指數(shù)法。

1）工作原理

d（或dc）指數(shù)法:是利用泥頁(yè)巖的壓實(shí)規(guī)律及欠壓實(shí)地層機(jī)械鉆速增大的特性和壓差影響機(jī)械鉆速的原理，同時(shí)考慮了鉆井參數(shù)對(duì)機(jī)械鉆速的影響來(lái)監(jiān)測(cè)地層壓力的。第二十七頁(yè)，共六十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四υpe——機(jī)械鉆速m/hn——轉(zhuǎn)速，r/minW——鉆壓，kNdb——鉆頭直徑，mm第二十八頁(yè)，共六十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四vpe——機(jī)械鉆速m/sn——轉(zhuǎn)速，r/minW——鉆壓，kNdb——鉆頭直徑，mmρwf——正常壓力層段地層水密度ρd——實(shí)際使用的鉆井液密度第二十九頁(yè)，共六十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四2）預(yù)測(cè)方法應(yīng)收集的現(xiàn)場(chǎng)資料有：井深、地層巖性、鉆時(shí)、鉆壓、轉(zhuǎn)速、泵壓、排量、鉆頭尺寸及類型、密度、粘度、流變性。要求取全取準(zhǔn)資料，并舍去非正常的鉆井?dāng)?shù)據(jù)和非泥巖、頁(yè)巖數(shù)據(jù)。計(jì)算dc指數(shù)，繪制dc與D的關(guān)系曲線：按式（6－7）計(jì)算dc指數(shù)，并將計(jì)算的dc值繪制在dc與D的錄井圖上，如圖6－4所示。建立dc指數(shù)正常趨勢(shì)線方程：要求取過(guò)渡帶前大于300m的井段為回歸段。使正常趁勢(shì)線通過(guò)大多數(shù)泥巖點(diǎn)。第三十頁(yè)，共六十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四2）預(yù)測(cè)方法

反算式：

ρf——實(shí)際地層壓力時(shí)流體密度，g/cm3

ρfn——正常地層壓力時(shí)流體密度，g/cm3

ρd——實(shí)際使用的鉆井液密度，g/cm3第三十一頁(yè)，共六十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四第二節(jié)地層破裂壓力及其預(yù)測(cè)

§2Formationfracturepressureandprediction

一、地層破裂壓力及破裂壓力梯度井中一定深度處的地層，其承受壓力的能力是有限的，當(dāng)壓力達(dá)到某一值時(shí)會(huì)使地層破裂，這個(gè)壓力稱為地層破裂壓力pf。地層破裂壓力的大小取決于許多因素，如上覆巖層壓力、地層壓力、巖性、地層年代、埋藏深度以及該處巖石的應(yīng)力狀態(tài)。第三十二頁(yè)，共六十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四為了衡量某一深度D的破裂壓力的大小，引入地層破裂壓力梯度GDf的概念。

對(duì)于油氣鉆井工程來(lái)說(shuō)，準(zhǔn)確地掌握地層破裂壓力梯度，既可預(yù)防井漏、井塌、卡鉆及井噴事故的發(fā)生，也是制定鉆井液方案和設(shè)計(jì)套管程序及其下深的重要依據(jù).

GDf=pf/D第三十三頁(yè)，共六十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四二、地層破裂壓力預(yù)測(cè)方法●休伯特和威利斯（Hubbert&Wills）法●馬修斯和凱利（Mathews&Kelly）法觀點(diǎn)：地層所受的壓力必須克服地層壓力和水平骨架應(yīng)力，地層才能破裂觀點(diǎn)：實(shí)際破裂壓力大于地層壓力是由于克服骨架應(yīng)力所致第三十四頁(yè)，共六十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四目前常用－伊頓法史蒂芬法黃榮樽法

▓伊頓法（Eaton）◣觀點(diǎn)：地下巖層處于均勻水平地應(yīng)力狀態(tài)，且其中充滿著層面、層理和裂縫，流體在壓力作用下將沿著這些薄弱面侵入，使其張開(kāi)并向遠(yuǎn)處延伸，且張開(kāi)裂縫的流體壓力只需克服垂直裂縫面的地應(yīng)力。

第三十五頁(yè)，共六十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四◣預(yù)測(cè)模式

上式基于：伊頓的泊松比：測(cè)壓系數(shù)第三十六頁(yè)，共六十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四◣預(yù)測(cè)步驟1.用地球物理方法或隨鉆檢測(cè)方法，確定pp2.由密度測(cè)井資料，計(jì)算并繪制pob與D的關(guān)系曲線3.據(jù)實(shí)際壓裂及擠水泥資料和井漏數(shù)據(jù)，取得pf資料4.由pp、pob、pf，計(jì)算并繪制ν與D的關(guān)系曲線5.由pp、pob、ν，由伊頓模式計(jì)算任一深度的GDf，得出地區(qū)性的破裂壓力梯度預(yù)測(cè)曲線

伊頓法對(duì)于連續(xù)沉積盆地是比較準(zhǔn)確的，但因其未考慮井壁應(yīng)力集中和地質(zhì)構(gòu)造應(yīng)力的影響，因此使用受到限制。第三十七頁(yè)，共六十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四泊松比ν伊頓法的關(guān)鍵是獲得該地區(qū)的ν-D關(guān)系曲線ν－反算得到墨西哥灣地區(qū)ν-D關(guān)系曲線第三十八頁(yè)，共六十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四▓史蒂芬法（Stephen）◣觀點(diǎn)：與伊頓法一樣，即破裂壓力只是張開(kāi)地層中已有裂縫所需的流體壓力，這個(gè)壓力等于垂直裂縫面的水平地應(yīng)力。區(qū)別在于史蒂芬把構(gòu)造應(yīng)力所產(chǎn)生的影響從地層的泊松比中分了出來(lái)。

進(jìn)步：可用實(shí)測(cè)泊松比，而不象伊頓法那樣是靠破裂壓力反算泊松比。

第三十九頁(yè)，共六十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四◣預(yù)測(cè)模式

動(dòng)態(tài)泊松比反算第四十頁(yè)，共六十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四動(dòng)態(tài)第四十一頁(yè)，共六十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四▓黃榮樽法◣觀點(diǎn)：地層的破裂決定于井壁的應(yīng)力狀態(tài)，且還須考慮地下實(shí)際存在的非均勻的地應(yīng)力場(chǎng)的作用和地層本身強(qiáng)度的影響。

地應(yīng)力是作用在地殼內(nèi)巖體上的各種相互平衡的外力使巖體內(nèi)部產(chǎn)生附加內(nèi)力，其效應(yīng)是引起巖體的形變。這種附加內(nèi)力的分布密度就是地應(yīng)力。它是巖體內(nèi)部相鄰質(zhì)點(diǎn)間沿分界面的相互作用力，以作用在單位面積上的力來(lái)度量。地應(yīng)力可分解為兩個(gè)部分－－作用在界面法線方向的為正應(yīng)力；作用在界面方向的為剪應(yīng)力。第四十二頁(yè)，共六十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四◣預(yù)測(cè)模式：

◣它與前述模式相比，有兩個(gè)顯著特點(diǎn)：●地應(yīng)力一般是不均勻的，模式中包括了三個(gè)主應(yīng)力的影響。垂直應(yīng)力可以認(rèn)為是由上覆巖層重力引起的；水平應(yīng)力由兩部分組成，一部分是由上覆巖層的重力作用引起的，它是巖石泊松比的函數(shù)，另一部分是地質(zhì)構(gòu)造應(yīng)力，它與巖石的泊松比無(wú)關(guān)，且在兩個(gè)方向上一般是不相等的?！竦貙拥钠屏咽怯删谏系膽?yīng)力狀態(tài)決定的。深部地層的水壓致裂是由于井壁上的有效切向應(yīng)力達(dá)到或超過(guò)了巖石的抗拉強(qiáng)度。第四十三頁(yè)，共六十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四◣預(yù)測(cè)步驟第一步：利用三軸巖石力學(xué)試驗(yàn)確定巖石的泊松比。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，ν隨圍壓的升高而增大，即SBEL型三軸壓力試驗(yàn)機(jī)考慮地層重力場(chǎng)的作用，巖層在某深度處的圍壓為聯(lián)立兩式即可確定某一深度處的●●第四十四頁(yè)，共六十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四第二步：利用現(xiàn)場(chǎng)地層破裂壓力試驗(yàn)確定巖層的構(gòu)造應(yīng)力系數(shù)和抗拉強(qiáng)度。首先，確定地層的抗拉強(qiáng)度和破裂壓力，再計(jì)算構(gòu)造應(yīng)力系數(shù)。代入黃榮樽公式K第四十五頁(yè)，共六十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四▓漏失試驗(yàn)法主要適用于砂泥巖為主的地層漏失試驗(yàn)曲線第四十六頁(yè)，共六十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四▓安德森法（Anderson）◣觀點(diǎn)：地層破裂壓力預(yù)測(cè)公式中均含有泊松比。認(rèn)為砂巖中的泥質(zhì)含量對(duì)泊松比的影響很大，原因是砂巖中的泥質(zhì)本質(zhì)上起著顆粒間塑性膠結(jié)物的作用，對(duì)砂巖的形變有明顯的影響。第四十七頁(yè)，共六十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四◣預(yù)測(cè)模式：

Ish——地層的泥質(zhì)指數(shù)反映了砂巖的泥質(zhì)含量%φf(shuō)n——聲波時(shí)差求得的地層總空隙度，%φd——密度測(cè)井求得的地層有效空隙度，%第四十八頁(yè)，共六十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四

油氣鉆井過(guò)程中，一方面有地層孔隙中的流體壓力Pp；另一方面有鉆井液柱形成的靜液壓力Pdh。正常鉆進(jìn)情況下，正是用Pdh來(lái)平衡Pp，保持Pdh略大于Pp的平衡條件下進(jìn)行鉆井的。第三節(jié)地層----井眼系統(tǒng)的壓力控制§3Controlofformationwellborepressure壓而不死，活而不噴！第四十九頁(yè)，共六十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四

如果失去平衡：當(dāng)Pdh＞Pp過(guò)多時(shí)，會(huì)造成機(jī)械鉆速慢，壓差卡鉆多，同時(shí)在鉆進(jìn)時(shí)油氣顯示不好；當(dāng)超過(guò)pf后將形成井漏或地下井噴。當(dāng)Pdh＜Pp時(shí)，地層流體將向井內(nèi)流動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為井涌（或叫溢流）。此時(shí)若不及時(shí)進(jìn)行壓井作業(yè)，使這種流動(dòng)失去控制則會(huì)形成井噴。在地面失去控制，稱為地面井噴。這種流動(dòng)進(jìn)入裸露地層，則稱為地下井噴。第五十頁(yè)，共六十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四一、關(guān)井當(dāng)發(fā)現(xiàn)井噴預(yù)兆或井口溢流時(shí)，應(yīng)立即采取關(guān)井措施，其目的是：l）盡量減少進(jìn)入井內(nèi)的流體量，流入量越小，越容易處理。2）盡可能多地保持環(huán)空內(nèi)的鉆井液量，以減少循環(huán)壓井時(shí)的井口回壓。3）取得壓井?dāng)?shù)據(jù)，以確定地層壓力、壓井所需鉆井液密度及判斷流體類型。第五十一頁(yè)，共六十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四

液壓防噴器系統(tǒng)防噴器（BlowoutPreventer）BOP硬關(guān)井法－－停泵后立即關(guān)閉萬(wàn)能防噴器軟關(guān)井法－－先打開(kāi)節(jié)流閥，再關(guān)閉萬(wàn)能防噴器，最后關(guān)節(jié)流閥第五十二頁(yè)，共六十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四

硬關(guān)井法產(chǎn)生的液擊效應(yīng)：液壓系統(tǒng)在工作過(guò)程中，因液流通道的突然關(guān)閉或開(kāi)啟，使液流速度急劇變化，將會(huì)引起系統(tǒng)中液體動(dòng)量的迅速變化，動(dòng)能幾乎全部轉(zhuǎn)化為壓力能，產(chǎn)生“液擊”現(xiàn)象。

后果：井口、套管和地層所承受的壓力急劇會(huì)增加，甚至超過(guò)其相應(yīng)的安全值。

優(yōu)點(diǎn)：關(guān)井程序簡(jiǎn)單，控制井口的時(shí)間段。第五十三頁(yè)，共六十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四

軟關(guān)井法可避免突然關(guān)井而產(chǎn)生的水擊效應(yīng)，但壓井過(guò)程中地層流體仍要繼續(xù)進(jìn)入井內(nèi)。

“四七動(dòng)作”關(guān)井程序：四種鉆井作業(yè)狀態(tài)（鉆進(jìn)中、起下鉆桿中、起下鉆鋌中、空井）下，各用七個(gè)主要?jiǎng)幼魍瓿煽刂凭诘某绦颉?/p>

起下鉆桿中發(fā)生溢流：

◣發(fā)出信號(hào)并停止起下鉆作業(yè)

◣搶接回壓閥（或投鉆具止回閥）◣適當(dāng)打開(kāi)節(jié)流閥◣關(guān)防噴器（先關(guān)環(huán)形，再關(guān)閘板）◣關(guān)節(jié)流閥，試關(guān)井◣迅速向平臺(tái)經(jīng)理和鉆井技術(shù)員報(bào)告◣認(rèn)真觀察、準(zhǔn)確記錄立管和套管壓力及鉆井液池增減量第五十四頁(yè)，共六十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四

二、壓井

按照一定的方法往井內(nèi)注入適當(dāng)密度的加重鉆井液來(lái)制止井涌（或稱溢流），以達(dá)到迅速恢復(fù)或重建井內(nèi)的壓力平衡，此作業(yè)稱為壓井。

井控設(shè)備：1-閘板防噴器

2-環(huán)形防噴器3-控制臺(tái)第五十五頁(yè)，共六十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四1.壓井基本數(shù)據(jù)的計(jì)算（l）關(guān)井鉆桿壓力的確定（2）地層壓力的確定（3）壓井所需鉆井液新密度pd1（4）地層流體的判別第五十六頁(yè)，共六十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四（l）關(guān)井鉆桿壓力的確定

關(guān)井前由于發(fā)生地層流體的侵入，地層流體壓力下降，關(guān)井后地層壓力開(kāi)始恢復(fù)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后達(dá)到壓力的平衡和穩(wěn)定。因此關(guān)井后10～15min即可進(jìn)行關(guān)井鉆桿壓力的確定，具體分兩種情況：l）鉆桿中未裝回壓閥：在關(guān)井10～15min后，即可從立管壓力表直接測(cè)出。2）鉆桿中裝有回壓閥：步驟－－關(guān)井；裝一個(gè)低容積的高壓泵與立管相接；開(kāi)始泵入，充滿地面管線；逐漸加大負(fù)荷，繼續(xù)泵入，使液體沿鉆桿向下移動(dòng)；頂開(kāi)回壓閥，液體開(kāi)始流動(dòng)的立管壓力，即為關(guān)井鉆桿壓力。第五十七頁(yè)，共六十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四（2）地層壓力的確定把地層一井眼系統(tǒng)看成一個(gè)壓力系統(tǒng)，則可將鉆柱與環(huán)形空間視為連通的“U’形管，其底部視為井底地層。根據(jù)“U”形管壓力平衡原理，關(guān)井時(shí)井內(nèi)的壓力平衡關(guān)系為

pd+pdd=

pp=pa+pda

式中pd——關(guān)井鉆桿壓力；pdd——鉆桿內(nèi)鉆井液柱壓力pp——地層壓力；pa——關(guān)井套管（環(huán)空）壓力pda——環(huán)空內(nèi)受侵鉆井液柱壓力當(dāng)井深為Dw、鉆柱內(nèi)未受侵鉆井液密度為ρd時(shí)，根據(jù)以上壓力平衡關(guān)系，可得

pp=pd+ρdgDw

第五十八頁(yè)，共六十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四（3）壓井所需鉆井液新密度pd1根據(jù)關(guān)井鉆桿壓力，可求出地層壓力及平衡此壓力所需的鉆井液新密度pd1，即

ρd1=ρd+pd/（gDw

）

立管第五十九頁(yè)，共六十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四（4）地層流體的判別

根據(jù)壓力平衡關(guān)系，可得（GDd－GDf）hf＝pa－pdhf＝△V/Va可以由GDf

(地層流體壓力梯度)大小，初步判斷地層流體的種類。一般如下：天然氣GDf＝1.08～4.51kPa／m天然氣與石油（鹽水的混合物）GDf＝4.51～9.03kPa