关井后气体运移处理优秀课件.ppt

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1、关井后气体运移处理第1页，本讲稿共12页关井立压、关井套压的可能显示关井立压、关井套压的可能显示1、关井立压、关井套压均大于零，且关井立压、关井套压均大于零，且PcPa；说明：环空钻井液的平均密度小于钻井液密度，发生井侵。说明：环空钻井液的平均密度小于钻井液密度，发生井侵。（地层压力大于钻井液液柱压力）（地层压力大于钻井液液柱压力）措施：措施：必须压井（气井要进行分流放压后，压井）必须压井（气井要进行分流放压后，压井）2、关井立压为零、关井套压大于零关井立压为零、关井套压大于零;说明：钻杆内钻井液未受污染，不存在压差；说明：钻杆内钻井液未受污染，不存在压差；环空钻井液被污染，钻井液液柱压力下降

2、。（地层压力环空钻井液被污染，钻井液液柱压力下降。（地层压力大于环空钻井液液柱压力）大于环空钻井液液柱压力）措施：措施：应控制回压在维持原钻进时的流量、泵压条件下排除溢流；应控制回压在维持原钻进时的流量、泵压条件下排除溢流；再用短起下的方法检验，决定是否调整钻井液密度，然后恢再用短起下的方法检验，决定是否调整钻井液密度，然后恢复钻进。复钻进。3、关井立压、关井套压均为零关井立压、关井套压均为零。说明：未发生严重井侵，一般可能是气泡侵或井壁扩散气或钻屑气。说明：未发生严重井侵，一般可能是气泡侵或井壁扩散气或钻屑气。措施：措施：可以以原钻进时的流量、泵压、钻井液敞开井口循环，排可以以原钻进时的流量

3、、泵压、钻井液敞开井口循环，排除受污染的钻井液即可除受污染的钻井液即可。第2页，本讲稿共12页井侵气体井侵气体1、气侵形成的条件：、气侵形成的条件：钻遇气层时，存在于其中的气体，会通过泥饼扩散形钻遇气层时，存在于其中的气体，会通过泥饼扩散形成气侵；或钻遇裂缝或溶洞时，存在于其中的气体被钻井成气侵；或钻遇裂缝或溶洞时，存在于其中的气体被钻井液置换出来，形成气侵。液置换出来，形成气侵。2、气侵的结果：、气侵的结果：发生气侵后，将导致环空液柱压力下降，有可能发生气侵后，将导致环空液柱压力下降，有可能引发井涌。引发井涌。3、气侵的形式：、气侵的形式：（1）气泡侵：少量气体侵入到井内。）气泡侵：少量气体

4、侵入到井内。（2）气柱侵：大量气体侵入到井内，在井底积聚，形成气柱。）气柱侵：大量气体侵入到井内，在井底积聚，形成气柱。4、气侵的特点：、气侵的特点：发生气侵后，由于气体密度小，将向上滑脱运移。开发生气侵后，由于气体密度小，将向上滑脱运移。开井时，气体体积还将膨胀。关井时则不变化。井时，气体体积还将膨胀。关井时则不变化。开井状况开井状况第3页，本讲稿共12页气侵的处理气侵的处理1、气泡侵的处理：、气泡侵的处理：（1）、深井发生气侵：、深井发生气侵：当天然气以气泡的形成侵入到钻井液时，一般当天然气以气泡的形成侵入到钻井液时，一般不会使井底压力小于地层压力。此时，需要不会使井底压力小于地层压力。此

5、时，需要通过钻井液气体分离器通过钻井液气体分离器进行及时的除气。进行及时的除气。防止钻井液未经处理入井。防止钻井液未经处理入井。（2）、）、浅井发生气侵浅井发生气侵：当天然气以气泡的形成侵入到钻井液时，使井底：当天然气以气泡的形成侵入到钻井液时，使井底压力减小的程度较深井大，极易造成井底压力小于地层压力。因此，压力减小的程度较深井大，极易造成井底压力小于地层压力。因此，钻进时一旦发现钻井液高架槽上有气泡，现象，需停泵观察，有外溢，钻进时一旦发现钻井液高架槽上有气泡，现象，需停泵观察，有外溢，就就需进行分流或关井、压井需进行分流或关井、压井。2、气柱侵的处理：、气柱侵的处理：气柱侵发生后，在向上

6、滑脱运移时，体积急剧膨胀，将不断排替其上气柱侵发生后，在向上滑脱运移时，体积急剧膨胀，将不断排替其上部的钻井液，导致环空液柱压力小于地层压力，引发更大规模的气侵。当气部的钻井液，导致环空液柱压力小于地层压力，引发更大规模的气侵。当气柱到达井口时，体积膨胀到最大，其上部钻井液将被喷空。如若循环，上述柱到达井口时，体积膨胀到最大，其上部钻井液将被喷空。如若循环，上述过程更快。过程更快。发生气柱侵后，发生气柱侵后，加强检测，及时发现，尽快关井、压井加强检测，及时发现，尽快关井、压井第4页，本讲稿共12页长期关井后气体的运移的处理长期关井后气体的运移的处理1、井内压力的变化：、井内压力的变化：当发生气

7、柱侵关井后，气体仍然向上滑脱运移，但由于井口当发生气柱侵关井后，气体仍然向上滑脱运移，但由于井口关闭，因而不能膨胀。此时，气柱保持着原来的压力（地层压力）关闭，因而不能膨胀。此时，气柱保持着原来的压力（地层压力）向上滑脱运移，造成井口关井套压不断上升，导致井底压力不断向上滑脱运移，造成井口关井套压不断上升，导致井底压力不断增加。同时，增加。同时，关井立压将与关井套压等量同步上升。关井立压将与关井套压等量同步上升。2、处理方法选择：、处理方法选择：（1）不释放井内压力，管鞋处将会破裂，发生地下井喷。）不释放井内压力，管鞋处将会破裂，发生地下井喷。（2）开井释放井内压力，气柱上部钻井液将被排空，出

8、现更大规）开井释放井内压力，气柱上部钻井液将被排空，出现更大规模井涌。模井涌。3、正确的处理措施：、正确的处理措施：通过立管压力法或套管压力法，通过立管压力法或套管压力法，利用节流阀放喷放压，允许气利用节流阀放喷放压，允许气体有条件膨胀（井底压力平衡），再压井排气，恢复压力平衡。体有条件膨胀（井底压力平衡），再压井排气，恢复压力平衡。关井关井第5页，本讲稿共12页立管压力法放压（立管压力法放压（1）长期关井时，只要钻具中未装回压阀，为保证井下和长期关井时，只要钻具中未装回压阀，为保证井下和地面井口设备的安全就应用立管压力法进行放压。地面井口设备的安全就应用立管压力法进行放压。1、立管压力法放压

9、的原理：、立管压力法放压的原理：因为关井后，在气柱上升时，关井立管压力和关井套因为关井后，在气柱上升时，关井立管压力和关井套管压力同步等量增加。因此，可通过立管压力进行有控制管压力同步等量增加。因此，可通过立管压力进行有控制的放压。的放压。当立管压力增加到一定值后，适当打开节流阀，放掉部当立管压力增加到一定值后，适当打开节流阀，放掉部分钻井液。此时立管压力逐渐下降，立管压力的减少值，也分钻井液。此时立管压力逐渐下降，立管压力的减少值，也就是套管压力的减少值。从而达到释放井内压力的目的就是套管压力的减少值。从而达到释放井内压力的目的第6页，本讲稿共12页立管压力法放压（立管压力法放压（2）2、立

10、管压力法放压的步骤：、立管压力法放压的步骤：（1）观察记录关井立管压力（套压的增）观察记录关井立管压力（套压的增加值不超过加值不超过Pcmas）（2）确定放压过程中，关井立压的上下）确定放压过程中，关井立压的上下限值。限值。下限下限=关井立压关井立压+0.5MPa；上限上限=关井立压关井立压+1MPa；（3）当关井立压上升到上限时，打开节流当关井立压上升到上限时，打开节流阀，放掉部分钻井液，立压值下降到下限时，阀，放掉部分钻井液，立压值下降到下限时，关节流阀。关节流阀。（4）重复以上步骤，直至气柱到达井）重复以上步骤，直至气柱到达井口；口；（5）采用）采用 泵入重浆置换气泵入重浆置换气体。体。

11、(注：放压时未放净全部注：放压时未放净全部1MPa压力，是确压力，是确保环空液柱压力稍大于地层压力保环空液柱压力稍大于地层压力)顶部压井法：顶部压井法：a、通过压井管汇向井内通过压井管汇向井内泵入一定量重浆，直到泵入一定量重浆，直到套压升高到套压升高到0.5MPa 为为止止（不能超过（不能超过Pcmas）。b、当重钻井液沉落后，当重钻井液沉落后，再缓慢打开节流阀，再缓慢打开节流阀，慢慢地释放气体。慢慢地释放气体。（套压降低的数值为（套压降低的数值为注入重钻井液的液柱注入重钻井液的液柱压力）压力）C、重复以上步骤直到钻重复以上步骤直到钻井液，充满井眼。井液，充满井眼。顶部压井法第7页，本讲稿共1

12、2页套管压力法放压套管压力法放压 长期关井时，如果钻具中装有回压阀（或水眼堵塞）长期关井时，如果钻具中装有回压阀（或水眼堵塞），观察不到关井，观察不到关井立管压力。因此只能采用套管压力进行放压。立管压力。因此只能采用套管压力进行放压。1、套管压力法放压的原理：、套管压力法放压的原理：在放压过程中，每在放压过程中，每 当适当打开节流阀，释放环空中一定量钻井当适当打开节流阀，释放环空中一定量钻井液，环空气体便等体积膨胀，使环空井底压力减少。液，环空气体便等体积膨胀，使环空井底压力减少。2、套管压力法放压的步骤：、套管压力法放压的步骤：（1）观察）观察记录关井套管压力记录关井套管压力；（2）确定放压

13、过程中，）确定放压过程中，关井套压的上下限值关井套压的上下限值。下限下限=关井套压关井套压+0.5MPa+Pan；上限上限=关井套压关井套压+1MPa+Pan；（3）当关井套压上升到上限时，当关井套压上升到上限时，打开打开 节流阀，放掉节流阀，放掉0.5-0.7方钻井液，套压值方钻井液，套压值下降下降 到下限时，关节流阀。到下限时，关节流阀。（4）重复以上步骤，直至气柱到达井口重复以上步骤，直至气柱到达井口；（5）采用顶部压井法泵入重浆置换气体。）采用顶部压井法泵入重浆置换气体。Pa=g（0.1/V）Pa-释放释放0.1方钻井液方钻井液 后套压增加值后套压增加值V-环空单位长度容积环空单位长度

14、容积 n-排出排出0.1方钻井液的方钻井液的 总数总数第8页，本讲稿共12页 例题分析：气体运移后井内压力变化例题分析：气体运移后井内压力变化(1)例：某井在井深例：某井在井深3600M时发生气柱侵，钻井液增量为时发生气柱侵，钻井液增量为3方，本井使用的钻方，本井使用的钻井液密度为井液密度为1.70，关井立压为，关井立压为3.5MPa，关井套压为关井套压为6.5MPa。已知井眼已知井眼容积为容积为14L/m，气柱密度为气柱密度为0.3。因等待加重材料，需长期关井。因等待加重材料，需长期关井。求气柱在井底、求气柱在井底、2400M和井口时的有关压力。和井口时的有关压力。解：地层压力解：地层压力P

15、p=Pa+Ph=63.5MPa；气柱高度气柱高度Hq=V/L=310/14=214M 气柱液柱压力气柱液柱压力Phq=g Hq=O.63MPa；气柱压力气柱压力Pq=Pp=63.5MPa（1）、）、当气柱在井底时：井底压力当气柱在井底时：井底压力=63.5MPa；此时此时2400M处的压力为：处的压力为：Pc+g 2.4=46.5MPa 第9页，本讲稿共12页例题分析：气体运移后井内压力变化例题分析：气体运移后井内压力变化(2)（2）、）、当气柱在当气柱在2400M时：时：井底压力井底压力=Pp+g （H-H2400）=83.5MPa；此时此时2400M处的压力为：气柱压力处的压力为：气柱压力

16、Pq=Pp=63.5MPa；关井立压关井立压Pa=Pq-g （H-H2400）-Phq=26.5MPa；（关井立压增量关井立压增量=20MPa）关井套压关井套压Pc=井底压力井底压力-Ph=23.5MPa；（关井套压增量关井套压增量=20MPa）（3）、）、当气柱在井口时：当气柱在井口时：井底压力井底压力=Pp+g （H-Hq）+Phq=120.5MPa；此时此时2400M处的压力为：处的压力为：Pp+g （H2400 Hq）+Phq=100.5MPa；关井立压关井立压Pa=井底压力井底压力-Ph=60.5MPa；（关井立压增量关井立压增量=57MPa）关井套压关井套压Pc=Pp=63.5MP

17、a；（关井套压增量关井套压增量=57MPa）第10页，本讲稿共12页关井后短时间内关井立管压力的确定关井后短时间内关井立管压力的确定1、钻具内未装回压阀时：、钻具内未装回压阀时：关井后，待压力基本稳定，可直接从压力表上录取。关井后，待压力基本稳定，可直接从压力表上录取。2、钻具内装有回压阀时：、钻具内装有回压阀时：须顶开回压阀，才能测定关井立管压力。须顶开回压阀，才能测定关井立管压力。具体步骤具体步骤：（1）、记录关井套压；）、记录关井套压；（2）、缓慢启泵，向井内注入少量钻井液；）、缓慢启泵，向井内注入少量钻井液；当套压超过当套压超过0.5MPa-1MPa时时，回压阀被顶开、停泵；，回压阀被

18、顶开、停泵；（3）、记录套压、立压值。）、记录套压、立压值。计算：套压增加值计算：套压增加值=套压套压-关井套压；关井套压；（4）、计算关井立压值）、计算关井立压值=立压立压-套压增加量；套压增加量；（回压阀顶开后套压和立压的增量相等）（回压阀顶开后套压和立压的增量相等）（5）、开节流阀、使套压降至关井套压）、开节流阀、使套压降至关井套压+0.5MPa 时，再关节流阀。时，再关节流阀。第11页，本讲稿共12页长期关井后关井立管压力的确定长期关井后关井立管压力的确定1、钻具中未装回压阀时钻具中未装回压阀时采用立管压力法确定关井立管压力采用立管压力法确定关井立管压力（1）打开节流阀，放出一定量钻井

19、液（放压时）打开节流阀，放出一定量钻井液（放压时放掉钻井液量的放掉钻井液量的1/10，约，约50-70L）后，关节流阀。后，关节流阀。（2）等待一段时间（）等待一段时间（2H/0.3）,观察记录关井立管观察记录关井立管压力。此时：如果关井立管压力小于释放钻井液压力。此时：如果关井立管压力小于释放钻井液前的关井立管压力，则证明：有圈闭压力存在，前的关井立管压力，则证明：有圈闭压力存在，应继续以上步骤，直到关井立管压力稳定不再下应继续以上步骤，直到关井立管压力稳定不再下降为止。关井立管压力即为所求。降为止。关井立管压力即为所求。2、钻具中装有回压阀时钻具中装有回压阀时采用套管压力法确定关井立管压力

20、采用套管压力法确定关井立管压力（1）打开节流阀，放出一定量钻井液后，关节流阀；）打开节流阀，放出一定量钻井液后，关节流阀；（2）记录关井套管压力。如果此时：关井套管压力小于释放钻井液前的关井套）记录关井套管压力。如果此时：关井套管压力小于释放钻井液前的关井套管压力，则证明：有圈闭压力存在，应继续以上步骤，直到关井套管压力稳定管压力，则证明：有圈闭压力存在，应继续以上步骤，直到关井套管压力稳定不再下降反而上升为止。关井套管压力即为所求。不再下降反而上升为止。关井套管压力即为所求。（3）利用顶开回压阀确定关井立管压力利用顶开回压阀确定关井立管压力=立压立压-套压增量。套压增量。按常规，可直接按常规，可直接在立压表上读出。在立压表上读出。但，在气柱侵后为但，在气柱侵后为安全，放压时在环安全，放压时在环空中保留了空中保留了0.5MPa的圈闭压力。必须的圈闭压力。必须将其放掉，此时反将其放掉，此时反映的关井立管压力映的关井立管压力才是真实的。才是真实的。第12页，本讲稿共12页