第四章油氣井壓力控制1一、各種壓力的概念（一）靜液壓力

靜液壓力由液柱自身的重力所引起的壓力,其大小與液體的密度與液柱的垂直高度或深度Ph=0.00981ρH

式中:Ph—靜液壓力，Mpa；ρ—液體密度,g/cm3；H

—液柱垂直高度，m。

壓力梯度單位高度或單位深度的液柱壓力稱為壓力梯度表示液柱壓力隨深度或高度變化的幅度。

Gh

＝Ph/H＝0.00981ρ第一節(jié)地層壓力概念2

靜液壓力梯度的大小與液體中溶解的礦物或氣體的濃關(guān)。油氣鉆井所遇到的地層水一般有兩類：淡水/淡鹽水0.00981MPa/m

鹽水0.0105MPa/m

在石油工業(yè)中，地下壓力的單位也常用當量密度表示。(當量密度平衡地層某處的地層孔隙壓力所需的鉆井液柱的密度。當量密度亦稱等效密度。)地層某處的靜液壓力若用當量密度表示，則

ρh=Ph/(0.00981H)

地下壓力有三種表示方法：Ph、Gh、ρh

3（二）上覆巖層壓力

上覆巖層壓力

地層某處的上覆巖層壓力是該處以上的巖石基質(zhì)和巖石孔隙中流體的總重力所產(chǎn)生的壓力。

式中：P0—上覆巖層壓力，MPa；H—地層垂直深度,m；φ—巖石孔隙度，%；ρma—巖石骨架密度，g/cm3；ρ—孔隙中流體密度，g/cm3；ρ0—地層密度，g/cm3。（分段計算）4上覆巖層壓力梯度

上覆巖層壓力隨深度增加而增大。沉積巖的平均密度大約為2.5克/厘3，上覆巖層壓力梯度一般為0.0227兆帕/米。在實際鉆井過程中，以鉆臺作為上覆巖層壓力的基準面。（1-4）5（三）地層壓力（formationpressue）

地層壓力

指巖石孔隙中的流體所具有的壓力，亦稱地層孔隙壓力（formationporepressue），用pp表示。

正常地層壓力正常地層壓力等于從地表到地下某處的連續(xù)地層水的靜液壓力。(若地層水為淡水，則正常地層壓力梯度為0.00981兆帕/米。若地層水為鹽水，則正常地層壓力梯度隨地層水的含鹽量的大小而變化，一般為0.0105兆帕/米。石油鉆井中遇到的地層水多數(shù)為鹽水。)異常地層壓力

地層壓力大于或小于正常地層壓力。

異常高壓超過正常地層靜液壓力的地層壓力(Pp>Ph)稱為異常高壓。異常低壓低于正常地層靜液壓力的地層壓力(Pp<Ph)稱為異低壓。。

6（四）基巖應(yīng)力（matrixstress）

由巖石顆粒間相互接觸支撐的那一部分上覆巖層壓力，稱為基巖應(yīng)力。亦稱有效上覆巖層壓力、骨架應(yīng)力或顆粒間壓力，用σ表示。以上所述地下各種壓力之間的關(guān)系可用式(1―5）和圖(1―1)說明。

（1-5）式中：Po—上覆巖層壓力，兆帕；

Pp—地層壓力，兆帕；

σ—基巖應(yīng)力，兆帕。7地下各種壓力之間的關(guān)系

（Po、Pp和σ之間的關(guān)系）

Po=（孔隙流體的重力+基巖重力

）/面積

Po=Pp+σ

由上式可知,上覆巖層壓力由基巖和孔隙流體共同承擔。

Po一定，σ減小，Pp增大。當σ→0時，Pp→Po。

不管任何原因使基巖應(yīng)力下降，都會導(dǎo)致孔隙壓力增大.8Po

、Pp

和σ之間的關(guān)系可用下圖表示9（五）異常地層壓力的成因

正常地層壓力

連續(xù)地層水的靜液壓力，即

Pp=Ph。

異常地層壓力

異常低壓和異常高壓統(tǒng)稱為異常地層壓力（abnormalpressure）。

1．異常低壓（abnormallowpressure）

壓力梯度小于9.81kPa／m（即正常地層壓力梯度）的是異常低壓。

產(chǎn)生異常低壓的原因

(1)生產(chǎn)多年而又沒有壓力補充的枯竭油氣層。

(2)地下水位很低。2．異常高壓（abnormalhighpressure）

地層壓力梯度大于地層流體的靜液壓力梯度（0.00981—0.0105Mpa/m)時，稱為是異常高壓.

103、地層沉降壓實的機理（沉積巖）沉積物的壓縮過程是由上覆沉積層的重力引起的。隨著地層的沉降，上覆沉積物重復(fù)的增加，下覆巖層就逐漸被壓實。如果沉積速度較慢，沉積層內(nèi)的巖石顆粒就有足夠的時間重新緊密地排列，并使孔隙度減小，孔隙中的過剩流體被擠出.如果是“開放”的地質(zhì)環(huán)境，被擠出的流體就沿著阻力小的方向，或向著低壓高滲透的方向流動，于是便建立了正常的靜液壓力環(huán)境，地層水自上而下形成連續(xù)的正常的靜液壓力系統(tǒng)，即正常地層壓力。

正常地層壓力的地質(zhì)環(huán)境是一個開啟的水力學(xué)系統(tǒng)。

11地層沉降壓實保持平衡的條件：上復(fù)巖層沉積的速度地層的滲透率地層孔隙減小的速度孔隙流體排出的能力124、異常高壓的成因異常高壓的形成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)造作用和沉積速度等有關(guān)。對于沉積巖地層的異常高壓，目前世界上公認的成因是由于沉積物的快速沉降，壓實不均勻造成的。沉積物的快速沉降，壓實不均勻在穩(wěn)定沉積過程中，若保持平衡的任意條件受到影響，正常的沉積平衡就被破壞。如沉積速度很快，巖石顆粒沒有足夠的時間去排列，孔隙內(nèi)流體的排出受到限制，基巖無法增加它的顆粒與顆粒之間的壓力，即無法增加它對上覆巖層的支撐能力。由于上覆巖層繼續(xù)沉積，負荷增加，而下面基巖的支撐能力沒有增加，孔隙中的流體必然開始部分地支撐本來應(yīng)有巖石顆粒所支撐的那部分上覆巖層壓力，從而導(dǎo)致了異常高壓。13

異常高壓必然是一個被圈閉的密封系統(tǒng)，密封結(jié)構(gòu)通常是一個低滲透的巖層，如頁巖。這個蓋層阻礙了流體的散逸，導(dǎo)致欠壓實和異常高壓。14其它原因：①

高的供水源15②地質(zhì)構(gòu)造作用：造成地層上升、巨大地應(yīng)力的擠壓③水熱增壓作用：溫度升高，流體體積膨脹④滲透作用：水由鹽濃度低的一側(cè)通過泥巖半透膜向高側(cè)滲透。異常高壓的大小

異常高壓一般不會超過上覆巖層壓力。但也有超過上覆巖層壓力的特高壓地層，由覆蓋在高壓層以上巖層的內(nèi)力幫助上覆巖層壓力來平衡地層流體的巨大向上作用力。16σ1σ3σ2計算地層破裂壓力地方法主要有：1.休伯特和威利斯法2.馬修斯和凱利法3.伊頓法4.黃榮尊法二、地層破裂壓力

概念能夠使井下一定深度出露的地層破裂的壓力稱為地層破裂壓力。

176.破裂壓力的液壓實驗

液壓實驗法也稱漏失試驗，液壓實驗法的步驟如下：(1)循環(huán)調(diào)節(jié)泥漿性能，保證泥漿性能穩(wěn)定，上提鉆頭至套管鞋內(nèi)，關(guān)閉防噴器.(2)用較小排量0.66～1.32L/s向井內(nèi)注入泥漿，并記錄各個時期的注入量及立管壓力。(3)做立管壓力與累計泵入量的關(guān)系曲線圖，如教材中圖1-8所示。(4)從圖上確定各個壓力值：漏失壓為PL，即開始偏離直線的壓力，其后壓力繼續(xù)上升，壓力升到最大值，即為開裂壓力Pf；最大值過后壓力下降并趨于平緩，平緩的壓力為傳播壓力Pr。(5)求地層破裂壓力當量密度ρfρf＝ρm＋pL/(0.00981D)(1-27)式中ρm—試驗用泥漿密度，g/cm3；H—試驗井深，m。注：液壓實驗適用于砂泥巖為主的地層，在灰?guī)r等硬地層中的應(yīng)用有待研究。

18

第二節(jié)地層壓力預(yù)測方法

地層壓力評價的方法分兩類

1、地層壓力預(yù)測

利用地震質(zhì)料或鄰井質(zhì)料進行地層壓力預(yù)測，建立地層壓力剖面，用于鉆井工程設(shè)計。

2、地層壓力隨鉆監(jiān)測

利用鉆井的實時數(shù)據(jù)進行地層壓力的隨鉆監(jiān)測，掌握地層壓力的實際變化規(guī)律。第二類方法時對第一類方法的修正和補充。

兩類方法所依據(jù)的原理泥頁巖沉降壓實的原理。（一）地層壓力預(yù)測

典型的方法有地震層速度法聲波時差法頁巖電阻（電位）法

..........19聲波時差法

聲波在巖石中傳播時產(chǎn)生縱波和橫波。在同一種巖石中，縱波的速度大約是橫波速度的兩倍，能夠較先到達接受裝置。為研究方便，目前聲波測井主要是研究縱波在地層中的傳播規(guī)律。聲波在地層中傳播的快慢常以通過單位距離所用的時間來衡量。即

式中：T—聲波在單位距離內(nèi)的傳播時間；

ρ—巖石的密度；

μ—巖石的泊松比；

E—巖石的彈性模量。20

聲波在地層中傳播的快慢與巖石的密度和彈性系數(shù)等有關(guān)，而巖石的密度和彈性系數(shù)又取決于巖石的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)、孔隙度和埋藏深度。對于由沉積壓實作用形成的泥頁巖，聲波時差與孔隙度之間有如下關(guān)系:

式中：φ—巖石孔隙度,％；

Δt—地層的聲波時差，微秒/米；

Δtm—基巖的聲波時差,微秒/米；

Δtf—地層孔隙內(nèi)流體的聲波時差，微秒/米。

21

在正常沉積的條件下，泥頁巖的孔隙度隨深度的變化規(guī)律為：

φ＝φoe

-ch

(1-8)式中：φ—泥頁巖的孔隙度，％；

φo—泥頁巖在地面的孔隙度，％；

c—常數(shù);

h—井深，米。

由孔隙度和聲波時差之間關(guān)系可得：(1-9)

由式(1-7)、(1-8)和(1-9)可得：

Δt－Δtm＝（Δto－Δtm）e-ch（1-10）22在泥頁巖的巖性一定的情況下，Δtm也為一常數(shù)。若Δtm＝0，則：

Δt＝Δt0e-CH（1－11）

在半對數(shù)標系中(井深H為線性坐標，即縱坐標，聲波時差為對數(shù)坐標，即橫坐標)，聲波時差的對數(shù)與井深呈線性關(guān)系。在正常地層壓力井段，隨著井深增加，巖石的孔隙度減小，聲波速度增大，聲波時差減小。

根據(jù)聲波時差的數(shù)據(jù)，可在半對數(shù)坐標紙上繪出曲線，如圖1－3。在正常壓力地層，曲線為一直線，稱為聲波時差的正常趨勢線。

進入異常高壓地層之后，巖石的孔隙度增大，聲波速度減小，聲波時差增大，便偏離正常趨勢線，開始偏離的那一點就是異常高壓的頂部。

23利用泥頁巖聲波時差測井資料計算地層壓力其步驟如下：(1)在標準聲波時差測井資料選擇純泥頁巖層，以5m左右為間隔點在測井曲線上讀出井深和相應(yīng)的聲波時差值，并在半對數(shù)坐標紙上描點。(2)在已知的正常地層壓力井段，根據(jù)盡可能多的數(shù)據(jù)點引出聲波時差隨井深變化的正常趨勢線，并將其延伸至異常高壓井段。(3)讀出某深度的實測聲波時差Δt和該深度所對應(yīng)的正常趨勢線上的聲波時差Δtn，并計算Δt－Δtn。(4)在Δt－Δtn和Gp關(guān)系曲線上讀出Δt－Δtn所對應(yīng)的Gp，用Gp乘以井深H，得其深度的地層壓力，即

pp＝0.00981Gp×H

式中：pp－地層壓力，MPa；

Gp－地層壓力梯度當量密度，g/cm3

H－井深,m。24當量密度g/cm3△t－△tn25

(二)地層壓力監(jiān)測

常用的方法有

dc指數(shù)法

σ法頁巖密度法標準化鉆速法……….

dc指數(shù)法

dc指數(shù)法的實質(zhì)是機械鉆速法。它是利用泥頁巖壓實的規(guī)律和壓差對鉆速的影響來計算地層壓力的。在正常壓實的地層，若保持鉆進措施不變，隨著井深的增加，巖石強度變大，機械鉆速會逐漸減小。進入異常高壓層，由于地層孔隙度變大，巖石強度變小，機械鉆速會增大，所以利用機械鉆速的變化可以預(yù)測高壓地層。（補充壓差=井底壓力—地層壓力

△P=Pb

-PP

式中Pb—井底壓力；

PP—地層孔隙壓力。井底壓差大容易產(chǎn)生壓持效應(yīng)。壓持效應(yīng)：在在鉆進過程中，井內(nèi)始終存在壓差，在該壓差作用下，井底巖屑難以離開井底，造成鉆頭重復(fù)破碎的現(xiàn)象。）26

d指數(shù)法是在賓漢鉆速方程的基礎(chǔ)上建立的。賓漢在不考慮水力因素的影響下提出的鉆速方程為：

Vpc＝Kne(W/db)d

式中：Vpc—機械鉆速；K—巖石可鉆性系數(shù)；

n—轉(zhuǎn)速；e—轉(zhuǎn)速指數(shù)，取e＝1；W—鉆壓；db—鉆頭直徑；

d—鉆壓指數(shù)。假設(shè)鉆井條件和巖性不變，即K=1，e=1，則方程被簡化為：

Vpc＝n(W/db)d

對上式兩邊取對數(shù)，并整理后得：

27

若采用常用公制單位，上式變?yōu)?/p>

式中：Vpc

—機械鉆速，m/h；n—轉(zhuǎn)速，r/min；W—鉆壓，kN；db—鉆頭直徑,mm；d—鉆壓指數(shù),無因次。

通過上式分析可知，d指數(shù)的大小和機械鉆速成反比。在正常壓實的地層，若保持鉆井措施不變，機械鉆速會隨井深增加而減小，d指數(shù)隨井深增加而增大。在半對數(shù)坐標紙繪d指數(shù)與井深的關(guān)系曲線，在正常壓力井段d指數(shù)隨井深的變化呈一條直線，如下圖，這條直線稱為d指數(shù)的正常趨勢線。進入壓力過渡帶和異常高壓地層后，實際的d指數(shù)較正常基線偏小。所以利用d指數(shù)的變化可以預(yù)測異常高壓。

28d指數(shù)隨井深變化趨勢Hd異常高壓層29dc指數(shù)法

式中：dc—修正的d指數(shù)；

ρn—正常地層壓力當量密度（即地層水的密度），g/cm3；ρd—實際鉆井液密度，g/cm3。

d指數(shù)法的前提之一是保持鉆井液密度不變，為消除鉆井液密度的變化對d指數(shù)的影響，提出了修正的d指數(shù)法，即dc指數(shù)法。30利用dc指數(shù)計算地層壓力的步驟：

(1)在高壓層頂部以上至少300米的純泥頁巖井段，按一定深度間隔取點,記錄每點所對應(yīng)的鉆速、鉆壓、轉(zhuǎn)速、鉆頭直徑、地層水密度和實際鉆井液密度等六項參數(shù)。(2)根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)計算d指數(shù)和dc指數(shù)。(3)在半對數(shù)坐標紙上一一作出dc指數(shù)和相應(yīng)的井深所確定的點。(4)根據(jù)正常地層壓力井段的數(shù)據(jù)引dc指數(shù)的正常趨勢線，圖1-5。(5)計算地層壓力。Log(dc)=aH+bdc=10aH+b31式中：ρp—地層壓力當量密度，g/cm3;

ρn—正常地層壓力當量密度，g/cm3;

dcn—所求井深處正常趨勢線上的dc；

dca—所求井深處實際的dc.

根據(jù)dc指數(shù)的偏離值計算相應(yīng)的地層壓力的公式是32等效深度法求地層壓力：

dc指數(shù)反映了泥頁巖的壓實程度，若地層具有相等的dc指數(shù)，則可視其骨架應(yīng)力相等。用等效深度法求地層壓力的公式是

pp＝GoH-(Go-Gpm)He(1-19)式中pp—所求深度處的地層壓力，MPa;Go—上覆巖層壓力梯度，MPa/m；H—所求地層壓力點的深度，m；

Gpn—等效深度處的正常地層壓力梯度，MPa/m；He—等效深度，m。

dc指數(shù)的等效深度D33第三節(jié)井眼與地層壓力系統(tǒng)一、井眼與地層壓力體系1、井眼內(nèi)的各種壓力（1）地層孔隙壓力

pp=0.00981

PD(MPa)

P----地層孔隙壓力的當量泥漿密度，g/cm3。

D----井深，m。（2）地層破裂壓力

f----地層破裂壓力的當量泥漿密度，g/cm3。34（3）鉆井液液柱壓力

h1----環(huán)空液柱垂直高度，m。（4）井內(nèi)波動壓力抽吸壓力：

psb=0.00981SbD

（MPa）激動壓力：

psg=0.00981SgD

（MPa）Sb----抽吸壓力的當量泥漿密度（抽吸壓力系數(shù)），g/cm3。

一般Sb=0.036～0.08.g/cm3。Sg----激動壓力的當量泥漿密度（激動壓力系數(shù)），g/cm3。

一般Sg=0.024～0.1g/cm3。35（5）環(huán)空循環(huán)壓降

a=pa/（0.00981D）

a----環(huán)空壓降的當量泥漿密度，

g/cm3。（6）含巖屑鉆井液的壓力增加值

pr=0.00981

rD（7）井底有效壓力正常鉆進時：

phe=ph+pa+pr起鉆時：

phe=ph+pr-

psb下鉆時：

phe=ph+pr+

psg最大井底壓力：

phemax=ph+pa

+pr+

psg最小井底壓力：

phemin=ph+pr-

psb362、井眼與地層壓力關(guān)系安全鉆井的壓力平衡條件：

pp

phepf

或

p

he

f

phe

pp

，地層流體侵入井眼；phe=pp

，平衡壓力鉆井；phepf

，壓裂地層，發(fā)生井漏；pp

phepf

，過平衡壓力鉆井；phepp

，地層流體有控制地進入井眼，欠平衡壓力鉆井。37二、平衡壓力鉆井1、地層----井眼系統(tǒng)的壓力平衡關(guān)系

pm=pp+p

或

m=p+

p----考慮平衡安全的附加壓力，MPa油井：

p=1.5～3.5MPa，

=0.05～0.1g/cm3；氣井：

p=3.0～5.0MPa，

=0.07～0.15g/cm3。2、平衡壓力鉆井的優(yōu)點提高鉆速；保護油氣層；能實現(xiàn)安全鉆進。3、平衡壓力鉆井的技術(shù)關(guān)鍵精確掌握地層壓力；設(shè)計合理的鉆井液密度和井身結(jié)構(gòu)。38欠平衡壓力鉆井地層----井眼系統(tǒng)壓力關(guān)系：phepp

適用的地層范圍：低壓低滲油氣藏；嚴重水敏性地層的鉆進；漏失性地層，如裂縫性地層。39第四節(jié)溢流及關(guān)井溢流：地層流體（油、氣、水）侵入井內(nèi)，井口返出的鉆井液量大于泵入量，或停泵后鉆井液從井口自動外溢的現(xiàn)象。一、地層流體侵入的原因1、地層壓力掌握不準，使設(shè)計的鉆井液密度偏低；2、地層流體（油、氣、水）侵入，使鉆井液密度降低；3、起鉆未按規(guī)定灌泥漿，或井漏使井內(nèi)液面降低；4、起鉆抽吸作用使井底壓力減??；5、停止循環(huán)時，環(huán)空循環(huán)壓降消失，使井底壓力減小。40二、氣侵1、氣侵的途徑與方式巖石孔隙中的氣體隨鉆碎的巖屑進入井內(nèi)鉆井液；氣層中的氣體由于濃度差通過泥餅向井內(nèi)擴散；當井底壓力小于地層壓力時，氣層中的氣體大量流入或滲入井內(nèi)。412、氣侵的特點及危害（1）侵入井內(nèi)的氣體由井底向井口運移時，體積逐漸膨脹，越接近地面，膨脹越快。因此，在地面看起來氣侵很嚴重的鉆井液，在井底只有少量氣體侵入。（2）氣體侵入鉆井液后呈分散狀態(tài)，井底泥漿液柱壓力的降低是非常有限的。只要及時有效地除氣，就可有效避免井噴。（3）當井底積聚相當體積的氣體形成氣柱時，隨著氣柱的上升（滑脫上升或循環(huán)上升），環(huán)境壓力降低，體積膨脹變大，替代的鉆井液量越來越多，使井底壓力大大降低，更多的氣體將以更快的速度侵入井內(nèi)，最終導(dǎo)致井噴。（4）氣侵關(guān)井后，氣體將滑脫上升，在井口積聚。但體積變化并不大。使氣體幾乎仍保持原來的井底壓力。這個壓力與泥漿柱壓力疊加作用于整個井筒，容易導(dǎo)致井漏和地下井噴。42三、地層流體侵入的檢測1、地層流體侵入的征兆（1）鉆速加快、蹩跳鉆、鉆進放空；（2）泥漿池液面升高；（3）鉆井液返出量多于泵排量；（4）鉆井液性能發(fā)生變化；（5）泵壓上升或下降，懸重減小或增大；（6）起鉆時灌不進泥漿或泥漿灌入量少于正常值；（7）停止循環(huán)時，井口仍有泥漿外溢。432、地層流體侵入井眼的檢測方法（1）泥漿池液面檢測利用泥漿池液面?zhèn)鞲衅?。?）鉆井液返出流量檢測利用泥漿出口流量計。（3）聲波氣侵早期檢測根據(jù)聲波在液體、氣體和氣液兩相流中傳播速度的不同檢測氣侵的程度。聲波在水中的傳播速度為1500m/s，在空氣中的傳播速度為340m/s，在氣液兩相流中的傳播速度可以低于每秒幾十米。44三、井涌關(guān)井

利用井口防噴器將井口關(guān)閉，井口防噴器產(chǎn)生的回壓與環(huán)空泥漿液柱壓力之和平衡地層壓力，阻止地層流體的繼續(xù)侵入。1、關(guān)井方式（1）硬關(guān)井發(fā)現(xiàn)溢流后，在節(jié)流閥未打開的情況下關(guān)閉防噴器。關(guān)井時間短，可以盡快阻止地層流體侵入。易產(chǎn)生水擊、易損壞井口裝置或壓漏薄弱地層；適用于井涌速度不高、井口裝置承壓能力高的情況。45（2）軟關(guān)井發(fā)現(xiàn)并涌后，先打開節(jié)流閥，再關(guān)閉防噴器，然后再關(guān)閉節(jié)流閥。關(guān)井時間長，地層流體侵入量多。適用于井涌速度較高、井口裝置承壓能力較低、裸眼井段有薄弱地層的情況。（3）半軟關(guān)井發(fā)現(xiàn)井涌后，先適當打開節(jié)流閥，再關(guān)防噴器?；蜻呴_節(jié)流閥邊關(guān)防噴器。使用于井涌速度較高、井口裝置承壓能力較低、裸眼井段有薄弱地層的情況。462、關(guān)井程序（1）鉆進時發(fā)生井涌（上提方鉆桿）（2）起下鉆桿時發(fā)生井涌（搶接回壓閥）（3）起下鉆鋌時發(fā)生井涌（搶接回壓閥、搶接鉆桿）（4）空井時發(fā)生井涌（先關(guān)環(huán)形防噴器、再關(guān)閘板）47

1.鉆進中發(fā)生溢流(1)發(fā)出信口，停轉(zhuǎn)盤，停泵；(2)上提方鉆桿；(3)適當打開節(jié)流閥；(4)關(guān)防噴器；(5)關(guān)節(jié)流閥，試關(guān)井，如果關(guān)節(jié)流閥時，井口套壓劇烈上升，不一定馬上關(guān)閉節(jié)流閥，可適當放噴。(6)迅速向隊長或鉆井技術(shù)人員報告；(7)認真觀察、準確記錄立管和套管壓力及泥漿池增減量。482.起下鉆桿時發(fā)生溢流

(1)發(fā)出信號并停止起下鉆作業(yè)；(2)搶接回壓閥(或投鉆具止回閥)；(3)適當打開節(jié)流閥；(4)關(guān)防噴器；(5)關(guān)節(jié)流閥，試關(guān)井；(6)迅速向隊長或鉆井技術(shù)人員報告；(7)認真觀察、準確記錄立管和套管壓力及泥漿池增減量。493.起下鉆鋌時發(fā)生溢流(1)發(fā)出信號，搶接回壓閥(或投鉆具止回閥)；(2)搶接鉆桿；(3)(3)～(7)同上。如果需要采用硬關(guān)井，可省略掉上述關(guān)井步驟(3)：如果需要采用軟關(guān)井，則將上述關(guān)井步驟(3)改為將節(jié)流閥全打開。如果地層流體侵入檢測及時，一般可推薦硬關(guān)井方式。50第五節(jié)壓井控制溢流主要包括兩個步驟：阻止地層流體繼續(xù)侵入井眼----關(guān)井；用具有合適密度的鉆井液將受污染的鉆井液循環(huán)出井眼，重新建立地層與井眼系統(tǒng)的壓力平衡----壓井。51一、壓井鉆井液密度計算

壓井的目的是建立起新的井底壓力與地層壓力之間的平衡。需要知道地層壓力和壓井所需的鉆井液密度。1、“U”形管原理如圖所示：將鉆柱和環(huán)空視為連通的“U”形管，井底地層作為U形管底部。關(guān)井后，壓力平衡關(guān)系為：

psp+phi=pp=pa+pha52求取地層孔隙壓力的方法：

注意:不能用pp=pa+pha計算地層壓力，因環(huán)空鉆井液受地層流體污染嚴重，其密度難以確定。關(guān)井立管壓力的求取，需根據(jù)不同情況采取不同的方法才能求準。根據(jù)U形管原理，可以理解關(guān)井后的套壓pa比立壓psp要高。53壓井所需鉆井液密度的確定：建立起新的平衡后，井眼內(nèi)應(yīng)滿足以下條件：安全附加值

和

p的行業(yè)標準

油井：

p=1.5～3.5MPa，

=0.05～0.1g/cm3；氣井：

p=3.0～5.0MPa，

=0.07～0.15g/cm3。542、關(guān)井立管壓力psp的確定（1）鉆柱中未裝鉆具回壓凡爾時對于具有良好滲透性的地層，關(guān)井10～15分鐘后地層和井眼之間可以建立起平衡；對于致密性地層建立起平衡所需的時間較長。PspPaPp關(guān)井時立壓、套壓的變化規(guī)律關(guān)井時間壓力套壓立壓10~15min55（2）鉆柱內(nèi)裝有回壓凡爾時非循環(huán)狀態(tài)下鉆柱內(nèi)與井底不連通，立壓表無顯示。不循環(huán)法：關(guān)井后等待套壓相對穩(wěn)定，記錄下套壓pa；不開節(jié)流閥，小排量緩慢啟動泵，直到套壓開始升高為pa′時停泵，并記錄下此時泵壓psp′；計算關(guān)井立壓：psp=psp′-（pa′-pa）適用于不知道泵速及相應(yīng)循環(huán)壓耗的情況。56循環(huán)法：關(guān)井后等待套壓相對穩(wěn)定，記錄下套壓pa；啟動泵，以壓井泵速泵入鉆井液，同時調(diào)節(jié)節(jié)流閥保持套壓不變，記錄此時立管壓力psp′；停泵，關(guān)閉節(jié)流閥；計算關(guān)井立管壓力：psp=psp′-pci適用于已知壓井泵速和相應(yīng)循環(huán)壓耗pci的情況。573、關(guān)井套壓的最大允許值不得超過井口裝置的額定工作壓力；不得超過套管抗內(nèi)壓強度的80%；與泥漿液柱壓力之和不大于地層破裂壓力。58二、壓井理論壓井目的：恢復(fù)井眼與地層之間的壓力平衡，使井內(nèi)泥漿液柱壓力不低于地層孔隙壓力。壓井的基本工藝過程：將配制好的具有一定密度的鉆井液，采用合適的泵速和泵壓注入井內(nèi)，替換出井內(nèi)被污染的泥漿。壓井過程中應(yīng)遵循的基本原則：在整個壓井過程中，通過調(diào)節(jié)節(jié)流閥的開啟度保持井底壓力不變----井底常壓法。591、壓井基本數(shù)據(jù)計算（1）壓井鉆井液密度安全附加值

和

p的行業(yè)標準

油井：

p=1.5～3.5MPa，

=0.05～0.1g/cm3；氣井：

p=3.0～5.0MPa，

=0.07～0.15g/cm3。60Q′----壓井排量，L/s；Q