压井计算公式.docx

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压井计算公式

井控公式

1.静液压力：

P=0.00981ρHMPaρ-密度g/cm3；H-井深m。

例:

井深3000米，钻井液密度1.3g/cm3，求：

井底静液压力。

解：

P=0.00981*1.3*3000=38.26MPa

2,压力梯度：

G=P/H=9.81ρkPa/m=0.0098ρMPa；

例：

井深3600米处，密度1.5g/cm3，计算井内静液压力梯度。

解：

G=0.0098*1.5=0.0147MPa=14.7kPa/m

3.最大允许关井套压Pamax=（ρ破密度－ρm）0.0098HMPa

H—地层破裂压力试验层（套管鞋）垂深，m。

Ρm—井内密度g/cm3

例;已知密度1.27g/cm3,套管鞋深度1067米，压力当量密度1.71g/cm3，求：

最大允许关井套压

解;Pamax=（1.71－1.27）0.0098*1067=4.6MPa

4.压井时（极限）关井套压Pamax=（ρ破密度－ρ压）0.0098HMPaΡ压—压井密度g/cm3（例题略）

5.溢流在环空中占据的高度hw=ΔV/Vam

ΔV—钻井液增量（溢流），m3；

Va—溢流所在位置井眼环空容积，m3/m。

6.计算溢流物种类的密度ρw=ρm-（Pa-Pd）/0.0098hwg/cm3；

ρm—当前井内泥浆密度，g/cm3；

Pa—关井套压，MPa；

Pd—关井立压，MPa。

如果ρw在0.12～0.36g/cm3之间，则为天然气溢流。

如果ρw在0.36～1.07g/cm3之间，则为油溢流或混合流体溢流。

如果ρw在1.07～1.20g/cm3之间，则为盐水溢流。

7.地层压力Pp=Pd＋ρmgH

Pd—关井立压，MPa。

ρm—钻具内钻井液密度，g/cm3

8.压井密度ρ压=ρm＋Pd/gH

9、

（1）初始循环压力=低泵速泵压＋关井立压

注：

在知道关井套压，不清楚低泵速泵压和关井立压情况下，求初始循环压力方法：

（1）缓慢开节流阀开泵，控制套压=关井套压

（2）排量达到压井排量时，保持套压=关井套压，此时立管压力=初始循环压力。

（2）求低泵速泵压：

（Q/QL）2=P/PL

例：

已知正常排量=60冲/分，正常泵压=16.548MPa,求：

30冲/分时小泵压为多少？

解：

低泵速泵压PL=16.548/（60/30）2=4.137MPa

10.终了循环压力=（压井密度/原密度）X低泵速泵压

（一）注：

不知低泵速泵压，求终了循环压力方法：

（1）用压井排量计算出重浆到达钻头的时间，此时立管压力=终了循环压力。

边循环边加重压井法

边循环边加重法压井是指发现溢流关井求压后，一边加重钻井液，一边随即把加重的钻井液泵入井内，在一个或多个循环周内完成压井的方法。

这种方法常用于现场，当储备的高密度钻井液与所需压井钻井液密度相差较大，需加重调整，且井下情况复杂需及时压井时，多采用此方法压井。

此法在现场施工中，由于钻柱中的压井钻井液密度不同，给控制立管压力以维持稳定的井底压力带来困难。

若压井钻井液密度等差递增，并均按钻具内容积配制每种密度的钻井液量，则立管压力也就等差递减，这样控制起来相对容易一些。

（二）终了立管压力，

——第一次调整后的钻井液密度，g/cm30

——压井钻井液密度，g/cm3

——原钻井液密度，g/cm3；

H——井深，m；

PL——低泵速泵压，MPa。

11.压井液到达钻头时时间（分）

Vd——钻具内容积，m3；

Q——压井排量，l/s。

12、压井液从钻头返至地面的时间（分）

Va—环空容积，m3；

Q—压井排量，l/s。

思考题为例：

钻进时发生溢流关井，已知井深3200米，密度1.25。

关井10分钟测得关井立压5MPa，关井套压6.5MPa，溢流增量2.5方。

钻头直径215.6mm，技套内径224mm，下深2400，钻杆外径127mm，内径108.6mm，假设无钻铤，低泵冲排量10升/秒,泵压3.8MPa.计算压井数据,简述工程师压井步骤.

解:

计算压井数据:

（1）溢流在环空中占据的高度

hw=ΔV/Va=2.5/（0.785*（0.2152-0.1272））=106米

（2）溢流种类的密度ρw=ρm-（Pa-Pd）/0.0098hw

ρw=1.25-（6.5-5）/0.0098*106=0.868g/cm3

判定溢流为油水混合溢流.

（3）地层压力Pp=Pd＋ρmgH

Pp=5+0.0098*1.25*3200=44.2MPa

（4）压井密度ρ压=ρm＋Pd/gH

ρ压=1.25+5/0.0098*3200=1.41g/cm3,（施工中可考虑附加系数0.05-0.1）.

（5）初始循环压力=低泵速泵压＋关井立压=3.8+5=8.8MPa

（6）终了循环压力=（压井密度/原密度）X低泵速泵压

=（1.41/1.25）*3.8=4.3MPa

（7）压井液到达钻头时时间（分）

=（1000*（0.785*0.1082*3200））/60*10=48.8分钟.

（8）压井液从钻头返至地面的时间（分）

先计算Va=800*（0.785*（0.21592-0.1272））

+2400*（0.785*（0.2242-0.1272）=19.1+64.2=83.3方

ta=（1000*83.3）/60*10=138分钟

（9）最大允许关井套压Pamax=（ρ破密度－ρm）0.0098H

=（

工程师压井施工步骤:

（录资料、计算压井数据、填写压井施工单、配好压井液）

（1）缓慢开泵（泵入压井液），逐渐打开、调节节流阀，使套压=关井套压，排量到达压井排量。

（2）保持压井排量不变，压井液由地面—钻头这段时间内，调节节流阀，使立管压力由初始循环立压逐渐下降到终了循环压力，

（3）压井液由钻头—地面上返过程中，调节节流阀，保持终了循环压力不变，直到压井液返出井口，停泵关井，（检查关井套压、立压是否为零，如为零，开井无外溢压井成功。

司钻法压井施工步骤:

（录资料、计算压井数据、填写压井施工单、配好压井液）

第一循环周用原浆循环排除溢流

（1）缓慢开泵，逐渐打开、调节节流阀，使套压=关井套压，排量到达压井排量。

（2）保持压井排量不变，调节节流阀使立管压力=初始循环立压，在整个循环周保持不变，（调节流阀时注意压力传递迟滞现象，液柱压力传递速度为300米/秒,）.

（3）溢流排除,停泵关井,则关井立压=关井套压.

第二循环周泵入压井液

（1）缓慢开泵，迅速打开、调节节流阀，使关井套压不变，

（2）排量到达压井排量并保持不变，压井液由地面—钻头过程中，调节节流阀，控制套压==关井套压,并保持不变，（也可以控制立压由初始循环压力逐渐下降到终了循环压力）

（3）压井液由钻头—地面上返过程中，调节节流阀，控制立压=终了循环压力不变，直到压井液返出井口，停泵关井，（检查关井套压、立压是否为零，如为零，开井无外溢压井成功）。

13.配制1m3加重钻井液所需加重材料计算

式中G—需要的加重材料重量，吨；

ρs—加重剂密度，g/cm3；

ρ1—加重后的钻井液密度，g/cm3；

ρo—原钻井液密度，g/cm3；

例:

已知原密度ρo=1.2g/cm3,求加重到ρ1=1.35g/cm3.。

配置新浆191m3.求

（1）需重晶石的代数；

（2）重晶石占的体积（原浆需排掉的体积）

（3）最终体积

解：

（1）配置1m3新浆需重晶石的重量

G=（4.25（1.35-1.2））/（4.25-1.2）=0.209吨

配置191m3密度1.35的新浆,故需重晶石

=0.209*191=33.922吨=33922Kg

每袋重晶石50Kg,故需重晶石代数为

=33922/50=799袋

（2）重晶石占的体积V=33.922/4.25=7.982m3

（3）最终体积,原浆去掉7.982m3,因为加重后增加了7.982m3,最终体积为191m3.

14.油气上窜速度V=（H油--（H钻头/t迟）.t）/t静

H油：

油气层深度（米）

H钻头：

循环泥浆时钻头所在的井深（米）

T迟：

H钻头时的迟到时间（分）

t—开泵至见到油气时间（分）

t静—上次停泵至本次开泵总时间（分）

15.地层破裂压力:

P破=P漏+0.0098*ρ*H

16.地层破裂压力当量密度:

ρ破=（P漏压力/0.0098*H）+ρ原密

例:

17.气体的运移计算

（1）气体运移的高度米:

H=（P终关井压力-P初关井压力）/0.0098*ρ原密.

（2）气体运移速度:

V=H/（t终关井时刻-t初关井时刻）

例:

气体运移:

已知在01:

43溢流关井,初关井压力2.241MPa;在02:

25压力增到4.378MPa;井内密度1.41.求：

（1）气体运移的高度=（4.378-2.241）/0.0098*1.41=154.5米

（2）气体运移速度:

V=154.5/（42分钟/60）=221米/时

18.非常规压井方法:

不具备常规压井方法的条件而采用的压井方法，如空井井喷、钻井液喷空的压井等。

一、平衡点法

1.适用于井内钻井液喷空后的天然气井压井，

2.要求防喷器完好并且关闭，钻柱在井底，

3.这种压井方法是一次循环法在特殊情况下的具体应用。

4.原理：

设钻井液喷空后，环空存在一“平衡点”。

所谓平衡点，即压井钻井液返至该点时，井口控制的套压与平衡点以下压井钻井液静液柱压力之和能够平衡地层压力。

5.压井时，保持套压等于最大允许套压；当压井钻井液返至平衡点后，可采用压井排量循环，控制立管总压力等于终了循环压力，直至压井钻井液返出井口，套压降至零。

平衡点按下式求出

式中HB——平衡点深度，m；

PaB——最大允许控制套压，MPa；

根据上式，压井过程中控制的最大套压等于“平衡点”以上至井口压井钻井液静液柱压力。

当压井钻井液返至“平衡点”以后，随着液柱压力的增加，控制套压减小直至零，压井钻井液返至井口，井底压力始终维持一常数，且略大于地层压力。

因此，压井钻井液密度的确定尤其要慎重。

二、置换法

1.当井内钻井液已大部分喷空，同时井内无钻具或仅有少量钻具，不能进行循环压井，

2.压井钻井液可以通过压井管汇注入井内，这种条件下可以采用置换法压井。

通常情况下，由于起钻抽汲，钻井液不够或不及时，电测时井内静止时间过长导致气侵严重引起的溢流，经常采用此方法压井。

3.具体作法：

向井内泵入定量钻井液，关井一段时间，使泵入的钻井液下落，然后放掉一定量的套压。

套压降低值与泵入的钻井液产生的液柱压力相等，即：

ΔPa——套压每次降低值，MPa；

ΔV——每次泵入钻井液量，m3；

ΔVh——井眼单位内容积，m3/m

4.重复上述过程就可以逐步降低套压。

一旦泵入的钻井液量等于井喷关井时钻井液罐增量，溢流就全部排除了。

5.置换法进行到一定程度后，置换的速度将因释放套压、泵入钻井液的间隔时间变长而变慢，此时若条件具备下钻到井底，采用常规压井方法压并。

下钻时，钻具应装有回压阀，灌满钻井液。

当钻具进入井筒钻井液中时，还应排掉与进入钻具之体积相等的钻井液量。

置换法压井时，泵入的加重钻井液的性能应有助于天然气滑脱。

三、压回法

1.所谓压回法，就是从环空泵入钻井液把进井筒的溢流压回地层。

此法适用于空井溢流，天然气溢流滑脱上升不很高、套管下得较深、裸眼短，具有渗透性好的产层或一定渗透性的非产层。

特别是含硫化氢的溢流。

2.具体施工方法：

以最大允许关井套压作为施工的最高工作压力，挤入压井钻井液。

挤入的钻井液可以是钻进用钻井液或稍重一点的钻井液，挤入的量至少等于关井时钻井液罐增量，直到井内压力平衡得到恢复。

使用压回法要慎重，不具备上述条件的溢流最好不要采用。

四、低节流压井方法

1.指发生溢流后不能关井，关井套压超过最大允许关井套压，因此只能控制在接近最大允许关井套压的情况下节流放喷。

1）不能关井的原因：

（1）高压浅气层发生溢流；

（2）表层或技术套管下得太浅；

（3）发现溢流太晚。

2）压井原理

低节流压井就是在井不完全关闭的情况下，通过节流阀控制套压，使套压在不超过最大允许关井套压的条件下进行压井。

当高密度钻井液在环空上返到一定高度后，可在最大允许关井套压范围内试行关井，关井后，求得关井立管压力和压井钻井液密度，然后再用常规法压井。

3）减少地层流体的措施：

低节流压井过程中，由于井底压力不能平衡地层压力，地层流体仍会继续侵入井内，从而增加了压井的复杂性，为减少地层流体的继续侵入。

则可以：

（1）增大压井排量，可以使环空流动阻力增加，有助于增大井底压力；

（2）提高第一次循环的压井液密度，高密度压井液进入环空后，能较快地增加环空的液柱压力，抑制地层流体地侵入。

（3）如果地层破裂压力是最小极限压力时，当溢流被顶替到套管内以后，可适当提高井口套压值。

这种方法实际上就是工程师法的具体应用，只是将钻头处当成“井底”。

根据关井立压确定暂时压井液密度和压井循环立管压力的方法同工程师法类似，但是要注意此时的低泵速泵压需要重新测定。

压井循环时，在压井液进入环空前，保持压井排量不变，调节节流阀控制套压为关井套压并保持不变；压井液进入环空后，调节节流阀控制立压为终了循环压力并保持不变。

直到压井液返至地面，至此替压井液结束。

此时关井套压应为零。

井口压力为零后，开井抢下钻杆，力争下钻到底，下钻到底后，则用司钻法排除溢流，即可恢复正常。

如下钻途中，再次发生井涌，则重复上述步骤，再次压井后下钻。

2）等候循环排溢流法

这种方法是：

关井后，控制套压在安全允许压力范围内，等候天然气溢流滑脱上升到钻头以上，然后用司钻法排除溢流，即可恢复正常。

通常，天然气在井内钻井液中的滑脱上升速度大致为270～360米/小时。

2、井内无钻具的空井压井

溢流发生后，井内无钻具或只有少量的钻具，但能实现关井。

这种情况通常是由于起钻时发生强烈的抽汲或起钻中未按规定灌够钻井液，使地层流体进入井内，或因进行电测等空井作业时，钻井液长期静止而被气侵，不能及时除气所造成。

在空井情况下发生溢流后，不能再将钻具下入井内时，应迅速关井，记录关井压力。

然后用体积法（容积法）进行处理

体积法的基本原理是控制一定的井口压力以保持压稳地层的前提下，间歇放出钻井液，让天然气在井内膨胀上升，直至上升到井口。

操作方法是：

先确定允许的套压升高值，当套压上升到允许的套压值后，通过节流阀放出一定量的钻井液，然后关井，关井后气体又继续上升，套压再次升高，再放出一定量的钻井液，重复上述操作，直到气体上升到井口为止。

气体上升到井口后，通过压井管线以小排量将压井液泵入井内，当套压升高到允许的关井套压后立即停泵。

待钻井液沉落后，再释放气体，使套压降低值等于注入钻井液所产生的液柱压力。

重复上述步骤，直到井内充满钻井液为止。

根据实际情况，也可以采用压回法或置换法压井。

3、又喷又漏的压井

即井喷与漏失发生在同一裸眼井段中的压井。

这种情况需首先解决漏失问题，否则，压井时因压井液的漏失而无法维持井底压力略大于地层压力。

根据又喷又漏产生的不同原因，其表现形式可分为上喷下漏，下喷上漏和同层又喷又漏。

1）上喷下漏的处理

上喷下漏俗称“上吐下泻”。

这是因在高压层以下钻遇低压层（裂缝、孔隙十分发育）时，井漏将使在用钻井液和储备钻井液消耗殆尽，井内得不到钻井液补充，因液柱压力降低而导致上部高压层井喷。

其处理步骤是：

（1）在高压层以下发生井漏，应立即停止循环，定时定量间歇性反灌钻井液，尽可能维持一定液面来保持井内液柱压力略大于高压层的地层压力。

确定反灌钻井液量和间隔时间有三种方法：

第一种是通过对地区钻井资料的分析统计出的经验数据决定；第二种是测定漏速后决定；第三种是由建立的钻井液漏速计算公式决定。

最简单的漏速计算公式是：

Q=πD2h/4T

式中Q——漏速，m3/h；

h——时间T内井筒动液面下降高度，m；

T——时间T，h；

D——井眼平均直径，m。

（2）反灌钻井液的密度应是产层压力当量钻井液密度与安全附加当量钻井液密度之和。

（3）也可通过钻具注入加入堵漏材料的加重钻井液。

（4）当漏速减小，井内液柱压力与地层压力呈现暂时动平衡状态后，可着手堵漏并检测漏层的承压能力，堵漏成功后就可实施压井。

2）下喷上漏的处理

当钻遇高压地层发生溢流后，提高钻井液密度压井而将高压层上部某地层压漏后，就会出现所谓下喷上漏。

处理方法是：

立即停止循环，定时定量间歇性反灌钻井液。

然后隔开喷层和漏层，再堵漏以提高漏层的承受能力，最后压井。

在处理过程中，必须保证高压层以上的液柱压力大于高压层的底层压力，避免再次发生井喷。

隔离喷层和漏层及堵漏压井的方法主要是：

（1）通过环空灌入加有堵漏材料的加重钻井液，同时从钻具中注入加有堵漏材料的加重钻井液。

加有堵漏材料的钻井液，即能保持或增加液柱压力，也可减小低压层漏失和堵漏。

（2）在环空灌入加重钻井液，在保持或增加液柱压力的同时，注入胶质水泥，封堵漏层进行堵漏。

（3）上述方法无效时，可采用重晶石塞—水泥—重晶石塞—胶质水泥或注入水泥隔离高低压层，堵漏成功后继续实施压井。

3）同层又喷又漏的处理

同层又喷又漏多发生在裂缝、孔洞发育的地层，或压井时井底压力与井眼周围产层压力恢复速度不同步的产层。

这种地层对井底压力变化十分敏感，井底压力稍大则漏、稍小则喷。

处理方法是：

通过环空或钻具注入加重后的钻井液，钻井液中加入堵漏材料。

此法若不成功，可在维持喷漏层以上必需的液柱压力的同时，采用胶质水泥或水泥堵漏，堵漏成功后压井。

4、浅井段溢流的处理

浅层段溢流的处理，在有井口装置或允许最大关井套压很低的情况下，建议采用非常规压井方法中介绍的方法进行处理。

在未安装防喷器，条件具备的情况下应抢下钻具，为处理溢流提供必需的通道，根据现场的具体情况进行处理，在处理过程中，因缺乏井口控制装置，要十分注意人员安全，防止井口着火。

井控作业中的错误作法会带来不良后果，轻者会拖延井内压力系统实现动平衡的时间，重者会造成井喷失控，甚至井喷失控着火。

七、井控作业中易出现的错误做法

1、发现溢流后不及时关井、仍循环观察

这只能使地层流体侵入井筒更多，尤其是天然气溢流，在气体向上运移的过程中因体积膨胀而排替出更多的钻井液。

此时的关井立管压力就有可能包含圈闭压力，据此计算的压井钻井液密度就偏高，压井时立管循环总压力、套压、井底压力也就偏高；发现溢流后继续循环还可能诱发井喷，增加压井作业的难度。

所以，发现溢流或疑似溢流，必须毫不犹豫地关井。

2、发现溢流后把钻具起到套管内

操作人员担心关井期间钻具处于静止状态而发生粘附卡钻，即使钻头离套管鞋很远也要将钻具起到套管内，从而延误了关井时机，让更多的地层流体进入了井筒，其后果是所计算的压井钻井液密度比实际需要的偏高。

其实，处理溢流时防止钻具粘附卡钻的主要措施是尽可能地减少地层流体进入井筒。

3、起下钻过程中发生溢流时仍企图起下钻完

这种情况大多发生在起下钻后期发生溢流时，操作人员企图抢时间起完钻或下钻完。

但往往适得其反，关井时间的延误会造成严重的溢流，增加井控的难度，甚至恶化为井喷失控。

正确方法是关井后压井，压井成功后再起钻或下钻

4、关井后长时间不进行压井作业

对于天然气溢流，若长时间关井天然气会滑脱上升积聚在井口，使井口压力和井底压力显著升高，以致会超过井口装置的额定工作压力、套管抗内压强度或地层破裂压力。

若长期关井又不活动钻具，还会造成卡钻事故。

5、压井钻井液密度过大或过小

时常会因为地层压力求算不准确，而使得压井钻井液密度偏高或便低。

压井钻井液密度过大会造成过高的井口压力和井底压力，过小会使地层流体持续侵入而延长压井作业时间。

6、排除天然气溢流时保持钻井液罐液面不变

地层流体是否进一步侵入井筒，取决于井底压力的大小。

排除天然气溢流时，判断井底压力是否能够平衡地层压力，天然气是否在继续侵入井内，不能根据钻井液罐液面升高来判断。

若把保持井底压力大于地层压力等同于保持钻井液罐液面不变，唯一的办法是关小节流阀，不允许天然气在循环上升中膨胀，其后果是套压不断升高、地层被压漏、甚至套管断裂、卡钻，以致发生地下井喷和破坏井口装置。

注：

排除溢流保持钻井液罐液面不变的方法仅适于不含天然气的盐水溢流和油溢流。

7、企图敞开井口使压井钻井液的泵入速度大于溢流速度

当井内钻井液喷空后，因其它原因无法关井，在不控制一定的井口回压，企图在敞开井口的条件下，尽可能快地泵入压井液建立起液柱压力，把井压住往往是不可能的。

尤其是天然气溢流，即使以中等速度侵入井筒，它从井筒中举出的钻井液也比泵入的多。

该做法的实际后果是替喷，造成溢流以更大的量和速度进入井筒。

8、关井后闸板刺漏仍不采取措施

闸板刺漏将造成闸板胶芯不能密封钻具，若不及时处理则刺漏愈加严重，甚至会刺坏钻具，致使钻具断落。

正确的作法是带压更换闸板，为压井提供保证。