井控技术气侵与溢流培训教材.doc

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1、井控技术气侵与溢流培训教材1、溢流的原因与预防当由于各种因素的影响造成底压力小于地层压力时，将会产生井侵与溢流。溢流井喷发生的原因可以概括为14个方面：（1）起钻抽吸，造成诱喷。（2）起钻不灌钻井液或没有灌满。（3）不能及时准确地发现溢流。（4）发现溢流后处理措施不当。比如，有的井发现溢流后不是及时正确地关井，而是继续循环观察，致使气侵段钻井液或气柱迅速上移，再想关井，为时已晚。（5）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，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；其二，认为地层压力系数低，不会发生井喷，用不着安装防喷器；其三，井控装

2、备配套数量不足，配有的防喷器只能保证重点探井和特殊工艺井；其四，认为几百米的浅井几天就打完了，用不着安装防喷器。（6）井控设备的安装及试压不符合石油与天然气钻井井控技术规定的要求。比如：放喷管线、钻井液回收管线、内控管线各部位的连接不是法兰丝扣连接，而是现场低质量的焊接；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90度；放喷管线不用水泥基墩固定，或是虽然固定了但间隔太远;放喷管线没有接出井场，管线长度不够；防喷器及节流管汇各部件没有按规定的标准试压，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;防喷器不安装手动操纵杆，不安装灌钻井液管线，而是把高压内控管线

3、当作灌钻井液管线使用；井口套管接箍上面的双公升高短节丝扣不规范，造成刺漏；防喷器与井口安装不正、关并时闸板推不严，造成刺漏；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；储能装置控制系统摆放位置不合要求等。（7）井身结构设计不合理。表层套管下的深度不够，技术套管下的深度又靠后，当钻到下部地层遇有异常压力而关井时，在表层套管鞋外憋漏，钻井液窜至井场地表，无法实施有效关井。还有的井应该在打开油气层前实施先期完成，可往往设计上却是后期完成，给井控工作带来了麻烦。（8）对浅气层的危害性缺乏足够的认识。许多人认为浅气层井浅，最多几百米深，地层压力低，不会惹麻烦。

4、而实际上，井越浅，平衡地层压力的钻井液柱压力也越小，一但失去平衡，浅层的油气上窜速度很快，时间很短就能到达井口，很容易让人措手不及。而且浅气层发生井涌井喷，多是在没有下技术套管的井，即使关上井，很容易在上部浅层或表层套管鞋处憋漏。所以，浅气层的危害性必须引起人们的重视，要从井身结构和一次控制上下功夫。（9）地质设计未能提供准确的地层孔隙压力资料，造成使用的钻井液密度低于地层孔隙压力。（10）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。由于长时间空井不能循环钻井液，造成气体有足够的时间向上滑脱运移。当运移到井口时已来不及下钻，此种情况下关闸板防喷器不起作

5、用，关环形防喷器要么没有安装，要么胶芯失效，往往造成井喷失控。（11）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，钻井液液柱压力降低，当液柱压力低于地层孔隙压力时就会发生井侵、井涌乃至井喷。（12）相邻注水井不停注或未减压。这种情况多发生在老油田、老油区打调整井的情况。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，尤其是遇到高压封闭区块，它的压力往往大大高于原始的地层压力。如果采油厂考虑原油产量，不愿意停掉相邻的注水井，或是停注但不泄压，往往造成钻井的复杂情况发生。（13）钻井液中混油过量或混油不均匀，造成液柱压力低于地层孔隙压力。这种情况多发生在深井、探井、复杂

6、井，出于减少摩阻、改善钻井液性能、稳定井壁、钻井工艺的需要，往往要在钻井液中握入一定比例的原油。但在混油过程中，加量过猛导致不均匀，或是总量过多，都会造成井筒压力失去平衡。此外，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，此时如果不注意二次井控，常常会造成井涌、井喷，酿成更重大的事故。（14）思想麻痹，违章操作。由于思想麻痹、违章操作而导致的井喷失控在这类事故中占有一定的比例，解决这个问题主要要从严格管理和技术培训两个方面入手，做好基础工作。下面针对溢流发生的原因提出一些预防溢流的具体措施。1.1起钻时灌钻井液问题起钻时，灌入钻井液体积小于起出钻柱体积，会使井内液

7、柱高度下降，从而引起井底压力降低，严重时导致溢流与井喷。1.1.1起钻时灌钻井液的原则起钻时灌钻井液的原则如下：（1）至少每起出35个立根的钻杆，或起出一个立根的钻铤时，就需要检查一次灌入的钻井液量。灌钻井液前决不能让井内的液面下降超过30m。（2）应当通过灌钻井液的管线向井内灌钻井液，不能用压井管线灌钻井液。使用压井管线可能会使管线和阀门腐蚀，这样在应急的情况下就不能发挥其作用。（3）灌钻井液管线在防溢管上的位置不能与井口防溢管的出口管同一高度，如果两管同一高度则经过灌钻井液管线灌入可能直接从出口管流出，从而误认为井筒已灌满。（4）保证灌入钻井液体积等于起出钻柱的体积，以满足井底压力与地层压

8、力的平衡。1.1.2灌入钻井液体积的测量在起钻时必须清楚地知道起出钻柱的体积、并及时测量实际灌入井内的钻井液体积。起出钻柱的体积取决于其长度、外径、内径。大多数普通尺寸的钻杆与钻铤，其尺寸可由钻具体积表查出。尽管体积的数值很容易计算，但是由于钻杆接头的影响，给钻具体积的计算增加了许多困难。因此钻具体积表对于知道起出钻柱的体积是特别有用的。实际灌入钻井液的体积可用下列装置中的一种进行测量:（1）钻井液补充灌；（2）泵冲数计数器；（3）流量表；（4）钻井液池液面指示器。钻井液补充罐是最可靠的测量设备。从井内起出一定数量的立根之后，它可以显示出需要灌多少钻井液来充满井眼。钻井液补充罐是一个高而细的钻

9、井液罐(容积为1.66.4m3)，0.2m3的钻井液进入井中后，罐内的钻井液面高度可显示出十几厘米的变化。钻井液补充罐通常用50L或 100L的增量来刻度。容积的测量可以使用这种刻度或者使用与正规钻井液池上装的类似的气动浮子传感器来进行。最普通形式的钻井液补充罐是重力式灌注罐。钻具从井内起出，钻井液依靠重力从罐里流入井内。其他类型的补充罐使用一个小离心泵不断地把钻井液从补充罐循环到井里，溢流返回到钻井液补充罐。不论用那一种补充罐，都要从主钻井液罐定期地泵送钻井液，装满钻井液补充罐。钻井液补充罐在井控作业中还有其它用途，一方面可以用来测量泵的效率，另一方面也是强行起、下钻作业的一个组成设备。若井

10、场没有钻井液补充罐，可以用钻井泵向井内灌钻井液，由泵的冲数计来计量泵入钻井液的体积。根据泵缸套尺寸和泵的冲程，就可以知道泵送一方钻井液需要多少冲数，只有精确知道泵的效率才能计算出精确的排量。泵的排量表不适合这项工作，如果使用泵冲数计数器，就需要定期地校验泵效率。流量表可以用来监控泵送到井内的钻井液量，但是只有少数钻机上装有这种表。大多数流量表的精确度也受钻井液流变性的影响，如果没有校正和适当保养就可能得不到准确的数值。钻井液池液面指示器反应钻具起出井筒后的钻井液应灌入量，但是大钻井液池里这种液面的变化不易检测出。起钻时，在主钻井液池上使用传感器，也不是一种计量灌注钻井液量的好办法。而有些钻机安

11、装几个钻井液池，并可单独隔离一个小钻井液池，这样就大大地提高了计量的灵敏度，常常是一种可取的计量灌浆量的方法。不论使用哪种灌钻井液的设备，灌入的钻井液量必须与起出钻具的体积进行比较，使之相等。现已有专门设备可以自动地进行上述这种比较，但大多数钻机上还没有配这种设备。在一定条件下，井队人员中增加一人专门负责控制灌入钻井液是完全必要的。在核对对灌入井内的钻井液体积是否等于起出钻柱的体积时，还应考虑起钻时钻台上喷钻井液而引起的损耗，有时此值较大。如果井眼不能充满适当的钻井液量，起钻作业就要停止，并采取安全措施。这需要重新下钻到井底，进行循环。1.2过大的抽吸压力1.2.1过大的抽吸压力引起溢流的原因

12、引起过大抽吸压力的原因是：（1）起钻时加速度或速度过大；（2）钻井液粘度、切力过大；（3）井径不规则；（4）环空间隙过小；（5）下放钻柱时减速过快；（6）钻头、扶正器泥包；（7）井壁虚泥饼太厚。1.2.2减小过大的抽吸压力的方法根据影响抽吸压力的因素，确定减小过大抽吸压力的方法如下：（1）起钻速度不要过快，不猛提猛刹钻具。在起钻后期，钻头进入技术套管或表层套管后，因为环空间隙减小，抽吸作用会相应增大，所以在起钻后期，不能仅根据钻机的起升能力而高速起钻，而应根据允许的抽吸压力值来决定起升钻柱的速度。在一般情况下，起钻前期特别是在油气层附近起钻应用一档，起出油气层顶面10柱以上，才能用二档，一般不

13、用三档起钻，在钻至油气水层后的全部起钻过程中，绝不准用高速起钻。（2）改善钻井液性能，使其粘度、切力、屈服值保持在适宜的数值上，降低滤失量。（3）钻进时排量要充足，防止干钻，避免出现泥包，出现泥包后，一定要缓慢起钻。（4）环形空间间隙要适当。起钻过程中，当发现有“拔活塞”现象时，应立即停止起钻作业，排除“拔活塞”的原因，必要时将钻具下至原井深洗井正常后再起钻。产生“拔活塞”的原因：钻头泥包；扶正器泥包；井壁虚泥饼太厚等。解决方法：调整钻井液性能，降低滤失量和泥饼厚度，特别地层温度大于80时，滤失量/泥饼指标应以高温高压失水/泥饼指标为主；降低钻井液的粘、切，改善流变性能；增大洗井排量；适当控制

14、机械钻速；改善井底流场等。1.3钻井液密度偏小1.3.1引起钻井液密度偏小的原因引起钻井液密度偏小的原因主要有：（1）地层压力估计不准；（2）片面追求高的机械钻速和低成本而使用最低的钻井液密度；（3）向钻井液中加水或雨水通过钻井液池或钻井液罐进入了钻井液中；（4）钻井液中加入絮凝处理剂，固相颗粒在钻井液罐等地面设备中絮凝沉淀，并被有关设备排除出去，使钻井液密度减小。（5）发生油气水侵后的钻井液未经处理而重新泵入井内。1.3.2防止钻井液密度偏小的原则防止钻井液密度偏小的原则是：（1）采用合理的方法，准确估计地层压力。（2）在井底压力略大于地层压力的情况下，不得向钻井液中放水、钻井液罐要密闭，防

15、止雨水进入钻井液中。（3）向钻井液中加入絮凝处理剂之前，钻井液人员要首先通知钻井工程技术人员，只有在保证井底压力大于地层压力的条件下，才能加入絮凝处理剂。（4）钻井液中油侵、盐水侵较严重时，从井内返出的油、盐水侵钻井液必须改道，离开主循环罐加以储存、不要将油、盐水侵钻井液重新泵入井内。（5）钻至较厚的气层时，钻速要缓慢、要分段打开气层，防止造成严重气侵。（6）在油气中下钻时，应分段循环，循环钻井液时，可采用节流循环的方式，不可一次将钻具下至井底后再循环钻井液，返出的钻井液中若有油气，应及时除掉。（7）钻井液气侵后，必须及时除气。如果不采取措施及时除气，气侵钻井液就会被重新泵入井内，气侵就会更加

16、严重，钻井液密度则进一步下降，形成恶性循环。1.4循环井漏1.4.1引起循环井漏的原因 循环漏失是指井内的钻井液漏入地层，这就引起井内液柱和静液压力下降。下降到一定程度时，井涌就可能发生。 当地层裂缝足够大，并且井内环形空间的静液压力超过裂缝地层压力时，就要发生循环漏失。地层裂缝可能是天然的，也可能是由钻井液柱压力过大把地层压裂而次生的。 由于钻井液密度过高和下钻时的压力激动，使得作用于地层上的压力过大。在有些情况下，特别是在深井、小井眼里使用高粘度钻井液钻进，环形空间摩擦压力损失(当量循环密度CEO)可能高到足以引起循环漏失。以很快的钻速钻粘土页岩时也可能出现类似的情况。环形空间增加阻碍和增

17、加钻井液密度会大大地增加井筒的压力。1.4.2减少循环井漏的原则（1）设计好井身结构、正确确定下套管深度，封隔住易漏地层。（2）下钻速度不要过快，不猛放、猛刹钻具。在下钻至套管鞋处、易漏层、油气层时，要严格控制下钻速度。在下套管时也应注意这一点。（3）保持钻井液性能处于良好状态，使钻井液密度、粘度、切力维持在最小值附近。钻井液的密度以能平衡地层压力为基础，其值越小越好。钻井液粘度、静切力只要能保证有效地携带、悬浮岩屑即可，其值越小越好。（4）开泵不要过猛，泵压不能过高。如果井内钻井液静止时间过长，可以分段循环钻井液。下钻到井底后，先用小排量顶通水眼，形成循环，然后再提高到正常钻进排量。（5）在

18、易漏地层，钻速不要过快，防止岩屑过多使井底压力过大。（6）发生井漏后，要及时向井内灌钻井液或清水，并准备向井内注入堵漏物质。1.5地层压力异常1.5.1引起地层压力异常的原因可能钻遇异常压力地层的高压井时,设计时应考虑使用更好的设备，而且更密切的注意防止可能发生的井涌。1.5.2如何做好地层压力预报工作（1）提高地层压力预报设备的测量精度与有关地质人员的技术水平，由地质部门较准确地提出正常压力地层和异常高、低压层的地层压力。（2）钻井队应从异常压力井段前5001000m开始利用dc指数法进行地层压力监测。首先确定出dc指数的正常趋势线，若发现dc指数偏离正常趋势线后要加密认真监测。要按监测的地

19、层压力值重新调整钻井液密度值。（3）当利用dc指数法监测出异常地层压力时，为了进一步提高监测精度，可进行中途电测。利用电测检测地层压力准确度较高，资料来源方便，计算简便可靠。（4）在调整井的钻井中，在钻开油气层前，必须首先停止注水井泄压后才能钻开油气层。1.6其他原因（1）中途测试，控制不好。（2）射孔时，控制不住。（3）固井时，灌注设备损坏。2、气侵2.1井侵的方式当钻至油气水层后，如果预防措施不当，便会使井底压力小于地层压力，油、气。水侵入井眼内的钻井液中，即造成井侵。2.1.1岩屑气侵在钻开油气水层的过程中，随着岩石的破碎，岩石孔隙中的石油天然气、盐水或淡水便会不断地释放出来而侵入井内的

20、钻井液之中。侵入井内钻井液中的油、气、水量与岩石的孔隙度、井径、机械钻速和油、气、水层厚度有关。如果油、气、水层薄，岩石孔隙度小，机械钻速又较慢时，就不会有多少油、气、水侵入钻井液中。少量的天然气以小气泡的形式混在钻井液中，少量的石油、盐水或淡水以小油滴、小水滴的形式混在钻井液中。如果油、气、水层厚，岩石孔隙度大，机械钻速又较快时，就会有较多的油、气、水侵入钻井液中。天然气在钻井液中形成较大的气泡，石油、盐水或淡水在钻井液中形成较大的油滴、水滴。钻进中的油气显示就是指钻头破碎的岩石中的油、气在钻井液中的显示。2.1.2扩散气侵在钻过的气层中的天然气会通过泥饼向井内钻井液中扩散。侵入井内的气体量

21、与钻开气层的表面积、泥饼的致密程度有关，钻开气层较小，泥饼较致密时，只会有一些小气泡侵入井中；当钻开气层较多，泥饼又较疏松时，就会有一些大气泡侵入井中。当泥饼受到破坏气侵量会更加增多。如果起下钻、电测井、检修设备等作业导致井内钻井液停止时间较长，就会有许多气体通过泥饼扩散到井内，在井底积聚成气柱。在钻过的油、水层中，油、水通过泥饼向井内钻井液中扩散程度很小。2.1.3置换气侵钻遇大裂缝、溶洞时，钻头经过的裂缝、溶洞中的气体侵入井内，另外由于钻井液的密度比气体的密度高，裂缝，溶洞中的气体还会被钻井液从裂缝、溶洞中置换出来，侵入井内。由于上述两种侵入方式比较严重，所以，气体在井底会很快积聚成气柱。

22、钻头经过的裂缝、溶洞中的油、水也会侵入井内，但它们与钻井液的置换程度较小，油、水会在钻井液中形成一缕缕油迹、水迹。以上三种侵入方式，即使在井底压力大于地层压力的情况下，油、气、水也会侵入井内。2.1.4溢流气侵在钻井过程中，如果突然钻至比预报压力高的地层时，或者钻井液静液柱压力接近地层压力时，在停泵、接单根、起钻上提钻具的过程中，就会造成井底压力低于地层压力的现象，这时，天然气会大量侵入井内，形成气柱，油水也会大量侵入井内与井内上返钻井液不断混合，形成较多的油迹。较多的盐水侵会使钻井液起泡，粘度、切力增加，导致流动困难。2.2天然气泡侵图31 天然气泡在井内上升的特点2.2.1天然气泡侵的特点

23、（1）天然气泡向上运移。天然气以微小气泡形式侵入井底后，会因其密度小于钻井液密度而与钻井液发生重力置换，而在钻井液中逐渐滑脱上升运移，就象潜水员呼出气泡向上运动一样。（2）天然气泡向上运移时体积会膨胀。天然气泡在井底时，受到整个井眼的钻井液液柱的压力，气泡的体积是很小的，对钻井液密度的影响也较小。在气泡滑脱上升的过程中，气泡上面的钻井液液柱高度越来越小。这样气泡所受到的钻井液液柱的压力就越来越小，由于天然气泡的体积与其所承受的压力成反比，这样就引起了气泡的体积逐渐膨胀。如图31所示。当气泡上升至接近地面时，气泡体积膨胀到最大。2.2.2 天然气泡侵的注意事项（1）天然气以气泡形式侵入钻井液后，

24、环空气侵钻井液的密度随井深自下而上逐渐变小。因此，我们从返至钻井液槽中的钻井液测得的钻井液密度不是整个井眼的钻井液密度，不能用其值计算环空的钻井液液柱压力或井底压力。（2）钻井液气侵后，一般不会使井底压力小于地层压力。但必须及时除气，保证泵入井内的钻井液密度始终为原浆密度。如果不及时除气，气侵钻井液就会被重新泵入井内，使井底压力进一步减小，导致井底压力小于地层压力，使地层中的天然气大量侵入井内，引起井喷。（3）在钻至浅气层时，气侵使井底压力的减小程度比深井大。其原因是井浅时，侵入井内的气体所受到的钻井液液柱压力小。气泡体积大，随着气泡向上运移，气泡会越来越大，这种增大趋势比深井快，这就使浅井气

25、侵后的平均钻井液密度比深井小，因而容易降低井底压力，使井底压力小于地层压力。较快地造成溢流与井涌。因此，在钻开浅气层时，应密切注视钻井液槽面的气泡现象。及时停钻观察溢流情况或关井观察立管压力与套管压力，根据井口压力情况进行压井或除气等工作。2.3天然气柱侵2.3.1天然气柱侵的特点天然气柱侵与天然气泡侵一样具有向上运移和体积膨胀两个特点。天然气柱上升到井深的一半，气柱所受到的钻井液液柱压力就减小一半，气柱体积就增加一倍，当气柱再向上运移一半，气柱体积又增加一倍。每上升到余下路程的一半，气柱体积就增加一倍，当气柱接近地面时，气柱体积增加到最大。如图32所示。 气柱的上升膨胀，会使接近井口处的钻井

26、液排出地面，排出的钻井液体积等于气柱膨胀的体积。气柱在井底时，气柱体积小，被排出的钻井液体积小，可能使人们检测不出来。随着气柱的逐渐上升膨胀，被排出的钻井液体积就越来越多，溢流流速会越来越快，当气柱快到地面时，被排出的钻井液体积会迅速增加，溢流流速会大大增加。2.3.2天然气柱侵的注意事项（1）气柱在井底或者在井的深部时，对井底压力影响甚微，可以忽略。但是，随着气柱的上升膨胀，井底压力会逐渐减小；当气柱上升到一定高度时，井底压力就会小于地层压力，使井底又发生更大的气侵；当气柱快到井口时，气柱的膨胀力就会大于气柱上面的钻井液液柱压力。这时，膨胀的气柱就会推动其上面的钻井液自动外溢。发生钻井液自动

27、外溢后，气柱上面的钻井液将会很快地全部溢完，造成井喷。图32 天然气柱侵在井内上升的特点（2）气侵后，如果开泵循环钻井液，气柱上升膨胀得更快，更易造成井喷。下面我们来看一下某井气柱侵后的溢流情况：某井井深4000m，气侵量为1m3，循环钻井液时钻井液在环空的上返速度为0.8m/s。当气柱由4000m 上升到2000m时，气柱体积由1m3增大为2m3，所需的时间为38.2min；当气柱由2000m上升到1000m时，气住体积由2m3增大为4m3 ，所需的时间为20.3min；当气柱由1000m上升到392m时，气柱体积由4 m3增加到9.8 m3，所需时间只有7.7min这时，气柱的膨胀力就会推

28、动气柱上面的钻井液自动外溢。因此，不到1min就会发生井喷了。气柱侵引起的井侵与井喷来势较猛，在钻开气层的过程中，尤其是井下停止循环时间较长，而又开始循环钻井液时更应密切注视气侵，溢流情况，更尽早发现溢流，尽快关井，万万拖延不得。在上述的例子中，如果气柱体积增大为2 m3时，能在地面及时发现2 m3的溢流量，那么，从发现溢流到井喷还有28min的时间。虽然这28min的时间不太长、但却能保证有足够的关井时间。如果在气柱体积为4 m3时才发现地面的4m3的溢流量，这时离井喷只有8min了，而关井也需要8min左右的时间，有时关井时间会更长，这就会使我们感到十分紧张，措手不及，稍慢就会造成严重的井

29、喷。（3）钻至浅气层(10001500m)后的气柱侵会使井涌来势迅猛，稍不注意，就会造成严重的井喷。因为在井侵量较小的情况下，地面不易发现溢流，而当发现地面有一些溢流显示后，井喷又很快来临。因此，在钻至浅气层后，要特别小心谨慎，要充分保证井底压力大于地层压力、钻速要特别缓慢，要分段打开气层。打开气层2m后、应停止钻进，循环一周，若发现溢流，应迅速关井，并进行压井，再钻进一段之后，又应该用充分的时间把侵入井内的天然气循环到地面上来，及时清除，再继续钻进，并仔细观察溢流显示。3、溢流的征兆与检测3.1溢流时的征兆在钻井各种作业中，当发生气侵或者油水侵后，侵入井内的油气水便推动井内钻井液从井口向外溢

30、出，我们可以在地面以上发现从井内溢出的钻井液液流的各种显示即溢流显示。通过这些溢流显示，就可以使我们正确判断井侵情况。及时发现溢流，并采取正确的操作迅速控制井口，是防止发生井喷的关键。钻井人员要能够识别溢流的各种显示，及时发现溢流，并能在各自的岗位上采取正确的行动，迅速控制井口，这是钻井队每个工人的重要职责。在钻井的不同作业中，溢流显示是不同的、现分别介绍如下。3.1.1下钻时溢流的征兆（1）返出的钻井液体积大于下入钻具的体积正常情况下，每一根钻柱下入井眼内，都会有相当该钻柱体积的钻井液向外返出，如果返出的钻井液体积大于下入钻柱的体积，就证明有一定数量的流体侵入井内；从井口返出的钻井液可以流到

31、钻井液罐，钻井液池中，我们可以通过钻井液罐返出钻井液体积大于下入钻具体积的增量来判断井侵情况。（2）下放停止接立柱时井眼仍外溢钻井液如果下放停止，带负荷吊卡坐在转盘面上时，井口仍向外溢出钻井液，就说明井底发生了井侵。随着井侵的增加和气体的上升，溢流量会越来越大，有时还会发生井眼不停地外溢钻井液的现象。下钻中下放停止观察溢流是最直观、最有效地方法。因此，下钻中应有专人观察下放停止时的溢流状况，下放停止后，一般需要观察1015min。（3）井口不返钻井液井口液面下降如果下钻速度太快，就会产生较大的激动压力，而造成井漏，使钻井液外溢量减小。井漏严重时，井口液面会下降，使井内钻井液柱高度降低，井底压力

32、减小，当井底压力小于地层压力时，就会发生井涌。井漏是井涌的前兆，当发现井漏后，必须立即采取措施制止井漏，防止井涌的发生。3.1.2钻进时溢流的征兆间接显示（1）机械钻速增加。机械钻速主要取决于井底压力(大部分是静液压力)与地层压力的差值。在地层压力增加而井底压力维持不变的条件下，压差是会减少的。在这种情况下，可以得到较高的机械钻速。机械钻速的迅速增加是一种钻速突变。钻速突变表明钻头已钻到地层压力超过井内压力的地层。如怀疑钻到异常压力，应停钻检查井的流量情况。如果在停泵时井内流体继续流出，说明井涌在发展。在危急情况下，即使没有流体流出也应当自上而下地进行循环。这样可调整好钻井液性能，以保证井内没

33、有地层流体进入。地层岩性改变时可以同样发现机械钻速的显著变化。有时，机械钻速剧烈下降。这同样是一种钻速突变，而且应当立即进行检查。（2）dc指数值减小。（3）页岩密度减小。（4）岩屑尺寸加大，多为长条带棱角形状，岩屑数量增多。这是由于井底压差减小，页岩坍塌与岩石容易破碎，钻速增快的结果。（5）转盘转动扭矩增大，起下钻柱阻力增大。如果钻井液不能悬浮并清除大量尺寸较大的坍塌岩屑，这些岩屑就会下沉到井底，并在井底形成积聚，这就会增大转盘转动时的扭矩和起下钻柱时的阻力。（6）蹩跳钻，放空，悬重增加。在裂缝地层中钻进时，由于钻头忽而接触岩石，忽而又不接触岩石和井底不平等原因引起了钻具的蹩跳。当钻至溶洞时

34、，钻头会突然放空，引起悬重突然增加。（7）循环泵压下降，泵冲数增加。天然气侵入井内后，随钻井液上返并不断膨胀，环空中的钻井液量将逐渐减少，使环空内的钻井液液柱压力小于钻柱内的钻井液液柱压力，这就使钻柱内的钻井液会自动地流向环形空间，从而降低了钻井泵的负荷，使泵压逐渐下降；地层流体侵入井内后，环空中的钻井液密度下降，流动阻力下降。也会引起泵压下降。当循环泵压逐渐下降时，如果不关小带泵柴油机的油门，钻井液泵的冲数就会缓慢增加。井下钻具被刺坏，形成钻井液流动短路时，也会使泵压下降，冲数增加。在判断是否溢流的间接显示时，要排除这一点。在钻进过程中，当发现上述间接显示时，就说明可能钻至高压油气层，并可能

35、会发生溢流，这时，应停泵1015min，观察井口是否有溢流现象，若有溢流现象，要迅速关井，若无溢流现象，可以停止钻进，循环至少一个迟到时间，认真观察返出的钻井液中有否油气显示，若有油气显示，要适当调整钻井液密度。（8）当钻至渗透性较大的地层时，就会发生井漏，井漏时，井口钻井液液面就会下降，使井底压力降底，当井底压力低于地层压力时，就会发生溢流。当发生井漏时，应立即停止循环，间歇定时定量反灌钻井液，维持一定液面，保持井内压力平衡，然后堵漏，再根据井内情况重建平衡或先期完井。直接显示（1）出口管钻井液流速的变化在排量不变的情况下，地层流体侵入井内后，钻井液返出量增多。另外，若为天然气井侵，钻井液出

36、口管流速会越来越大。应该用装在钻井液出口处的流速测量仪表及时监测钻井液返出流速的变化情况。钻井液出口流速增加是溢流的第一个显示，当发现钻井液出口流速增加时应立即停钻、停泵，并认真观察钻井液静止时井口是否有外溢现象，如果有外溢，则应立即关井。在浅气层的钻井中，如果发生了气侵，首先是出口流速的增加，钻井液池液面升高的显示要滞后于流速变化很长时间，这是由于钻井液需流到钻井液池里后钻井液液面才会升高，这对于迅速控制溢流是不允许的。钻井液流速测量仪表是实现井控制的第一个重要工具，应保证其灵敏可靠。（2）钻井液池钻井液液面的变化在钻井过程中，由于地层流体侵入井内，变成了钻井液循环系统的一部分，当整个循环系

37、统的容积不变时，钻井液池内的钻井液体积就会增加，使钻井液池液面升高。钻井液气侵后，钻井液池液面升高速度逐渐加快。当天然气接近地面时，钻井液池液面有较明显的升高。井喷会很快来临，我们应该在钻井液池液面缓慢升高时，就应该判断出溢流的存在，可以利用钻井液流速增加和停止循环钻井液井口仍向外溢流来确证溢流的存在。如果存在溢流，则应立即关井。钻井的其他作业也可以使钻井液池液面发生变化，例如：a、向钻井液中加入钻井液添加剂，特别是重晶石和水。b、钻井液罐的钻井液放进钻井液池。c、钻井液固控设备的启动与停止。d、钻井液除气设备的启动与停止。在判断是否有溢流时，应排除上述原因。（3）停泵后出口管钻井液的外溢在钻

38、进过程中，因接单根、检修设备等工作而停泵后，如果出口管仍然不停地外溢钻井液，则说明地层流体正在侵入井内，应立即关井。在开泵钻进时，如果怀疑可能有溢流现象，可以停钻、停泵，并检查出口管是否有向外溢流钻井液现象，停泵会导致井底压力降低，溢流更容易发生。如果停泵515min后没有溢流现象，则表明没有发生井侵；如果有溢流现象，就应立即关井。在停泵以后，观察出口管是否有钻井液外溢现象时，应排除下述情况：a、因钻柱内钻井液比环空钻井液重所产生的钻井液外溢现象。起钻之前，向井内打入一段重钻井液塞以后，这种现象很明显。b、停泵以后，有时钻井液会继续流出一段时间，这是由于随钻井液被泵入井内的少量空气上升膨胀的结

39、果，如果一点空气也未泵入井中则没有上述现象。c、停泵以后，水基钻井液继续流动的时间很短，油基钻井液比水基钻井液继续流动的时间长一些，但不会不停地外溢钻井液(一般不超过3min )。其原因有可能是油基钻井液比水基钻井液的可压缩性大。（4）钻井液的变化a、井内返出的钻井液中有油滴、油迹、气泡、硫化氢味。烃类含量增多、氯离子含量增高。井侵量大时，地面显示比较明显，可以发现有一缕缕黑色油迹，一堆堆泡沫或者是钻井液变稠；而井侵量小时，就不易发现，只有借助仪器才能测量出油、气、水的存在。用气测仪器测出烃类增加时就证明钻井液中有油侵，用氯根测量仪器测量出氯根含量增加时就证明钻井液中有盐水侵。硫化氢气体侵入井

40、内并随钻井液返至地面时，人们会闻到很刺鼻的硫化氢味。b、钻井液密度下降。当钻井液中侵入油气水后，钻井液密度均会下降，气侵使钻井液密度下降得多，油侵使钻井液密度下降得较少，水侵使钻井液密度下降得最少。c、钻井液粘度的变化。油侵会使粘度下降，气侵会使粘度上升，少量的盐水使钻井液粘度变化很小，较大量的盐水侵使钻井液粘度大大增加，会使钻井液变稠，流动困难。当发现钻井液中有上述显示后，应停泵检查溢流情况。3.1.3起钻时的溢流征兆（1）灌入井内的钻井液体积小于起出钻柱的体积如果地层流体侵入井内，地层流体就会占据一部分井眼空间，而使灌钻井液量减小。（2）停止起钻时，出口管外溢钻井液管外溢钻井液表明井侵流体

41、能够很快地将钻井液排至井口，并推动钻井液向外溢出，这时可能马上就要井涌，应立即关井。（3）钻井液灌不进井内，钻井液池液面不减少或者升高在起钻时，由于钻柱不断地从井眼起出而不断地向井眼灌入钻井液，钻井液池的钻井液量应逐渐减少，如果井口总是充满钻井液，使钻井液灌不进井内，钻井液池内的钻井液体积也不减少，或者起钻中钻井液池液面升高，这就说明地层流体已大量侵入井内，应立即关井。（4）井漏如果在起钻时发生灌入井内的钻井液体积大于起出钻柱体积的现象，就说明发生了井漏，应采取堵漏措施，防止下漏上喷。3.1.4空井时的溢流征兆（1）出口管外溢钻井液（2）钻井液池液面升高（3）井口液面下降在空井时，如果发现井口

42、液面逐渐下降，就应立即实施堵漏措施，防止发生井喷。3.2溢流的检测与判断方法3.2.1溢流检测的方法与原理图33液位计1、泥浆池液面检测法（液位计指示）从理论上讲，当地层流体侵入井眼后，泥浆池液面将会增高。对于油水侵入情况，如果忽略其在环空中压缩性，地层油水侵入多少，在泥浆池应增加多少。但对气侵情况，由于其压缩性，必须等气体上升到井眼中上部有明显膨胀时，泥浆池液面才有较明显变化。目前，泥浆池液面检测是地层流体侵入检测的主要方法。图33液位计测量精度偏低。但由于其简单结实，现场应用较广。 2、返出钻井液流量检测法图34流量测量仪返出钻井液流量用返出钻井液流量测量仪表来测定（如图34）。当环空钻井

43、液返出量增加时，档板将上浮，带动电位器旋转，从而改变其电阻值。依据电阻值大小，则可测得档板在钻井液返出管线中的位置，也即测得钻井液在返出管线中的充满度，从而测得钻井液流量大小。一般情况下，利用测量返出钻井液流量比测量泥浆池液面发现溢流快。相比之下，如果地层流体侵入速度低，钻井液返出量变化较小时，根据泥浆池液面增加具有累加作用原理，测量泥浆池液面比本方法可以更有效地发现溢流图3-5声波的传播速度3、声波法溢流检测基本理论在常温常压下，声波在水中的传播速度约为1500ms，在空气中传播速度约为340ms。而在空气水气液两相流中传播速度可以低达每秒几十米。据此可以比现有其它方法检测快得多。如图3-5

44、所示，在一定范围内对三种方法进行了比较，表明后者的先进性。 3.2.2溢流监测操作指导书1、溢流检测的岗位与职责钻进时由井架工坐岗，起下钻和其它作业时由钻井液工坐岗。坐岗从进入油气层前100米起至固完井止。2、钻进时溢流的检测每15分钟记录一次钻井液密度、粘度与钻井液增减量，观察钻井液槽面显示。二小时测量并记录一次钻井液全套性能。发现溢流，及时报警。(溢流量若超过三方未发现，按事故处理。)3、起下钻时溢流的检测（1）起钻时：测量并记录灌入钻井液量与起出的钻具体积是否相符，发现溢流，及时报警。（2）下钻时：测量并记录钻井液返出量是否与下入钻具的排代体积相符，发现溢流及时报警。练习题 一、判断并改

45、正 1、可以通过压井管线，向井内灌钻井液。( ) 2、灌钻井液管线入口要在出口管上部。( ) 3、钻井液气侵后，不能用井口返出的钻井液密度计算环空井底压力。( ) 4、下钻时，返出的钻井液体积小于下入钻具的体积，则证明发生了溢流。( ) 5、起钻时，灌入井内的钻井液体积小于起出的钻具的体积，则证明发生了溢流。( ) 二、填空 1、钻井队应从异常压力井段前_ 未开始进行dc指数监测。 2、在调整井的钻井中，在钻开油气层前，必须首先停止并_ 后才能钻开油气层。 3、钻井现场，一般每起 柱钻杆和每起 柱钻挺，则灌满一次钻井液。 4、天然气泡在井内会逐渐滑脱 _，其体积逐渐 。 5、钻井液气侵后，必须及时_ ，保证注入井内的钻井液，始终保持为原浆密度。6、浅气层的气侵使井底压力减小的速度和程度比 _井大。7、发生气柱侵后，溢流流速会越来越 。8、发生气侵后，钻井液池增量为 _m3，就应该发现溢流，实施关井工作。9、钻进到浅气层时，钻速要 _要 _打开气层。10、空井时的溢流显示，主要是 和 。作业题1、溢流发生的主要原因有哪些?2、预防钻井液密度下降的技术措施是什么?3、预防抽汲压力过大的技术措施是什么?4、钻进时溢流的直接和间接显示各有哪些?5、短起下钻法的工作过程是什么?6、预防井漏的一般措施有哪些?7、ZCQ2-3.7/2.3型真空除气器的工作原理是什么?8、井侵的方式有哪些?