溢流的原因与预防培训教材.doc

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1、溢流的原因与预防培训教材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，井控装备配套数量不足，配有的

2、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当作灌钻井液管线使用；

3、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。而实际上，井越浅，平衡

4、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用，关环形防喷器要么没

5、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、复杂井，出于减少摩阻、改善

6、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，会使井内液柱高度下降，从而引起井

7、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力的平衡。1.1.2灌

8、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井液罐(容积为1.66

9、.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。若井场没有钻井液补充罐，可

10、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。而有些钻机安装几个钻井液池，并可单

11、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引起过大抽吸压力的原因

12、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，一般不用三档起钻，在钻至油气

13、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；适当控制机械钻速；改善井底流场

14、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，防止雨水进入钻井液中。（

15、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，气侵就会更加严重，钻井液密度则进一

16、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加钻井液密度会大大地增

17、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）在易漏地层，钻速不要过快

18、，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。