钻井坐岗培训课件.docx
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钻井坐岗培训课件
钻井坐岗培训课件
坐岗培训
井控坐岗人员是井控工作中最关键的岗位，整个井控工作的成败是及时发现溢流，迅速正确关井。
井控工作的指导思想是：
立足一次井控、搞好二次井控、杜绝三次井控。
井控工作的重点在井队、关键在班组、要害在岗位。
井控工作要做到“绝无一失”，一切都要落在岗位上。
因此，井控坐岗人员岗位非常重要，搞好井控工作的关键在于井控坐岗员的认真观察、连续坐岗，及时发现在不同工况下的溢流显示，并及时校核对钻井液量的变化，及时提醒灌浆，报告险情迅速控制井口。
为帮助井控坐岗人员掌握有关井控基本常识，并对其操作规程、工作方法进行指导，制定了我队自我培训教程。
一、井控坐岗制度
1．进入目的层前100m开始坐岗。
2．凡坐岗人员上岗前必须经技术培训。
3．坐岗记录包括：
井号、时间、工况、井深、起下立柱数、钻井液灌入量、钻井液增减量、原因分析、记录人、值班干部验收签字。
4．发现溢流、井漏及油气显示等异常情况，应立即报告司钻。
二、井控坐岗员职责
进入目的层前100m开始坐岗，直到完井，任何时刻坐岗人员的岗位不能离人，要求连续观察，10-15分钟填写一次坐岗记录，记录数据必须真实、可靠，及时反映实际情况。
1.正常钻进中：
①观察钻井液出口管钻井液流速流量变化。
②观察钻井液池液面升降变化。
③观察钻井液槽面有无气泡、油花、气味（H2S）等情况。
④停泵后，是否钻井液自动外溢。
⑤测量钻井液密度和粘度变化。
⑥一旦出现钻速加快、放空、蹩跳钻、钻井液密度下降、气测值异常等现象，应立即起钻观察。
⑦认真填写好坐岗记录（10－15分钟填写一次），发现溢流及时报告司钻。
（要求：
气井：
1方报警，2方关井；油井：
2方报警，3方关井）
2．起钻作业中：
①起钻前必须充分循环钻井液，认真观察，至少测量一个循环周出（入）口钻井液密度。
②每起3－5柱钻杆记录一次钻井液灌入量，每起一柱钻铤记录一次钻井液灌入量，重点井起钻时必须连续灌钻井液。
③核对起出钻柱体积与灌入钻井液量是否相符。
④若井口没有返出钻井液应立即通知司钻继续灌浆直到返出。
若井口已经返出，灌浆误差超过0.5方提醒司钻并报告值班干部，误差超过1方时，立即报警。
⑤认真观察井口，若出口管钻井液不断流或灌不进钻井液时应立即报告司钻。
3.下钻作业中：
①每隔10－15分钟记录一次返出量并及时核对。
②认真观察井口出口管情况。
③发现异常情况立即报告司钻。
4.其它作业中（空井）:
①坐岗人员连续观察井口，每隔10－15分填写一次坐岗记录。
②因故空井时间较长，井口需经常灌钻井液。
③若发现井口有钻井液自动外溢现象时，迅速报告司钻。
④在电测过程中每测完一条曲线及时灌满钻井液，保持井壁和产层的稳定。
⑤电测过程中发现井口钻井液外溢，立即停止电测作业，迅速起出电缆，强行下钻，来不及起出电缆时，应将电缆剁断扔入井中，实施关井。
5.发现溢流报警后，坐岗人员立即履行井控岗位职责。
6．若因坐岗失职酿成井喷失控等重大事故时，视情节对井队干部和责任者责任追究。
三、井控的含义
井控是油气井地层压力控制的简称，是在钻井过程中对油、气井压力的控制。
根据井涌的规模和采取的控制方法不同，井控作业可分为初级井控、二级井控和三级井控，也叫一次井控、二次井控和三次井控。
初级井控：
是依靠适当的钻井液密度来控制地层孔隙压力，使地层流体不能侵入井内的一种控制方法。
也就是通过井内钻井液柱的压力来平衡地层压力。
因此，要求在各种工况下，要始终保持井内钻井液液柱压力略大于地层压力。
二级井控：
是指一级井控失败，地层流体侵入井内，出现溢流、井喷，依靠地面设备和适当的井控技术使井恢复到初级井控状态的控制方法。
三级井控：
是指二级井控失败，地面设备已不能控制井口，地层流体无控制的涌入井内，喷出地面时，重新恢复对井口的控制抢险。
四、井喷的危害：
1．打乱正常的生产、生活秩序，影响全局生产；
2．使生产事故复杂化；
3．井喷失控极易引起火灾和地层塌陷，造成环境污染，影响周围居民生活或工厂生产；
4．伤害油气层、破坏地下油气资源；
5．造成机毁人亡和油气井报废，带来巨大的经济损失；
6.涉及面广，在国际、国内造成不良的社会影响。
因此，井喷就是事故，井喷失控是钻井工程中性质最严重，损失巨大的灾难性事故。
五、油气侵、溢流、井喷的含义、区别和联系
1．含义：
油气侵：
在钻井过程中，油气侵入井筒后，在循环过程中上返，钻井液池面上有气泡、油花等现象叫油气侵。
溢流：
当井底压力小于地层压力时，地层流体侵入井内，推动井内液体在井口形成自动外溢的现象。
若钻井液在循环，则井口返出的钻井液量大于泵入量，停泵后钻井液自动外溢。
井喷：
地层流体无控制的涌入井内喷出地面的现象。
2．区别与联系
1）油气侵时，井内压力不一定失去平衡，即使在地层压力小于井内液柱压力时，油气侵也会发生，这时，油气侵可通过钻屑、井壁扩散，比重差臵换等方式侵入井筒钻井液中。
油气侵对钻井液液柱压力的降低是不大的，一般不会严重影响井内压力平衡，但仍应注意观察油气侵是否加剧，并及时采取措施排除油气，否则井内钻井液密度不断降低，将可能失去平衡导致井喷。
2）溢流是井内压力失去平衡后发生的，说明井内钻井液液柱压力已不能平衡地层压力。
其现象是出口管钻井液量增大，停泵后仍有钻井液自动外溢。
应通过节流阀维持循环，排除溢流，提高钻井液密度，恢复井内压力平衡。
3）井喷是溢流失去控制，井内压力迅速降低，井内压力失去平衡。
其现象是井内大量的钻井液或油、气混合物无控制地喷到地面。
应迅速按“关井程序”控制井口，并记录、收集数据，进行压井作业。
油气侵、溢流、井喷三者之间是密切联系的。
油气侵是溢流的先兆，溢流是井喷的先兆，井喷是溢流的发展结果。
油气侵发生后，如果不采取排除油气措施，受污染的钻井液再次泵入井内，井内钻井液密度会迅速降低，井内压力失去平衡，导致溢流、井喷的发生。
因此，在钻井过程中，应该重视油气侵、警惕溢流，严格执行有关井控技术规定，及早发现溢流，并迅速正确地处理，防止井喷发生。
六、井控工作的重要性
井控是钻井工程中技术性强，涉及知识面广的技术工作。
涉及到勘探、开发、钻井、安全、器材、培训等部门，各部门必须相互配合、密切协作，有组织、有秩序地协调工作，每口井的钻井作业中，从钻前工程，井场布置、开钻到完井的各个环节，井队所有工种、所有岗位都有自己的井控岗位职责，井控是钻井系统全员性的工作。
因此，人人必须重视井控，按井控岗位职责的要求做好井控工作，使我们井控工作达到万无一失。
七、井下各种压力的概念及其相互关系
1．压力（P）：
物体单位面积上所受的垂直力。
常用的单位是：
兆帕、千帕、帕，即1MPa=103Kpa=106Pa。
原工程大气压，1kgf/cm2≈0.1MPa
2．静液压力（P静）：
静液压力是由静止液体的重力所产生的力。
静液压力的大小取决于液体的密度和垂直高度，而与液体的形状、断面积无关。
公式：
P静=0.0098ρH单位：
MPa其中ρ：
液体密度，单位：
g/cm3，H：
液体垂直高度，单位：
m。
3．压力梯度（G）：
单位深度压力的变化量。
单位：
Kpa/m公式：
G=P/H根据压力梯度的范围，地层可分为
a、正常压力地层：
9.8-10.486Kpa/m（或压力系数K=1.0-1.07）
b、异常高压地层:
＞10.486Kpa/m（或压力系数K＞1.07）
c、异常低压地层：
＜9.8Kpa/m（或压力系数K＜1.0）
4．地层压力（PP）：
也称地层孔隙压力，指地下岩石孔隙内流体的压力。
5．波动压力：
指钻具（管柱）在充满液体的井筒内上下运动时，使液体匀速或变速流动，引起井内压力的波动值。
包括激动压力和抽吸压力：
1）抽汲压力（P抽）：
起钻时，钻柱向上运动，井内液体克服自身内部以及与井壁之间的摩擦力向下流动，使井底压力减小，这个阻力即为抽汲压力。
2）激动压力（P激）：
下钻时，钻柱向下运动，井内液体克服自身内部以及与井壁之间的摩擦力向上流动，使井底压力增大，这个阻力即为激动压力。
3）波动压力的危害抽吸压力使井底压力（Pb）降低，当P底＜P地时，易发生溢流；激动压力使井底压力（Pb）增大，当P底＞P地时，易先井漏，后井喷。
4）影响波动压力的因素：
①钻井液密度、粘度、静切力；②井眼与管柱之间的环形空隙；③起下钻速度；④惯性力；⑤钻头泥包。
5）实际操作中波动压力的控制措施①控制起下钻速度；②操作要平稳，防止猛刹猛提；③调节合适的钻井液性能。
④防止钻头泥包。
6.井底压力（Pb）：
所有作用在环形空间压力的总合，就是井底压力。
不同工况下的井底压力（Pb）分析：
（1）静止（空井）状态：
井底压力=环空静液柱压力即：
P底=P静液
（2）钻进（钻井液正常循环）时：
井底压力=环空静液柱压力+环空流动阻力即：
P底=P静液＋P环阻
（3）起钻时：
井底压力=环空静液柱压力－抽汲压力－起钻灌浆前井筒液面下降减小的压力
即：
P底=P静液－P抽－P液面下降
（4）下钻时：
井底压力=环空静液柱压力+激动压力即：
P底=P静液＋P激
（5）划眼时：
井底压力=环空静液柱压力+激动压力+环空流动阻力即：
P底=P静液＋P激＋P环阻
（6）节流循环时：
井底压力=环空静液柱压力+环空流动阻力+节流套压即：
P底=P静液＋P环阻＋P节流套压
（7）关井时：
井底压力=环空静液柱压力+油气侵附加压力+井口回压即：
P底=P静液＋P井侵附加压力＋P井口回压
（故：
起钻时井底压力最低，最易引起井喷。
）
八、溢流发生的主要原因
根本原因：
井底压力小于地层压力。
主要原因有以下几点：
1．对地层压力掌握不准，设计钻井液密度偏低。
A新探区、新区块；B老油区打调整井、更新井或有注水井。
2．井内钻井液高度下降。
A井漏；B起钻灌浆不及时或没有及时灌满。
3．井内钻井液密度下降。
A严重油气侵且处理不正确、不及时。
B处理过猛：
如大量加入水、泡油解卡或加降摩阻剂等。
4．循环中止时，环空流动阻力消失，使井底压力减小，小于地层压力时发生溢流。
5.起钻时抽汲压力过大；（统计资料表明，50%以上的井喷是由起钻抽汲造成的）
处理措施：
A短程起下钻：
起钻前先起出10－15柱（一档），再下到井底，接方钻杆循环一周，观察返出的钻井液中有无油花、气泡等油、气侵显示。
若有，则调整钻井液密度后充分循环，再起钻。
B特殊情况下：
如起钻后检修需长时间停止循环，必须将钻具起到安全井段（地层稳定、不卡、塌、漏的地层）或起到套管鞋以上。
过一段时间，再下到井底，循环一周，观察出口钻井液。
C核对灌入量与排出量是否相等；
D操作平稳，控制起下钻速度；
E调整钻井液性能，井壁稳定。
九、不同工况下的溢流显示：
1.钻进过程中发生溢流的显示
A间接显示
①钻速突快、蹩跳或放空；
A钻遇高压地层时，由于地层孔隙度增加，井底压差减小，钻速加快；
B钻遇碳酸盐地层时，若裂缝发育或溶洞，不仅钻速突快，而且出现放空或蹩跳现象。
②钻具悬重发生变化；（升高或降低）
A悬重增加：
∵地层流体侵入井内使ρm↓，浮力↓，∴悬重↑。
B悬重降低：
∵溢流后地层流体有一个向上的喷势，∴悬重↓。
③循环泵压下降，泵冲增加气测值增加；
④返出岩屑发生变化：
块大、量多、形状不规则。
B直接显示
①泥浆池液面升高；（1方报警，2方关井）
A快速升高：
高孔隙度、高渗透性地层时；
B先慢后快：
高产层；
C缓慢升高：
低空隙、低渗透、低产层。
为了能及时发现溢流，必须安装泥浆池液面指示器、记录仪表和报警装置。
②泥浆出口管流速、流量增加；
A若排量不变，地层流体侵入井内，泥浆返出量增多，出口管流速加快
B若为天然气溢流，因气体膨胀，出口管流速会越来越大。
③停泵后钻井液自动外溢；
④钻井液性能发生变化；
A气侵时，密度降低，粘度升高；
B油水侵时，密度降低，粘度降低。
2.起下钻时发生溢流的显示：
1起钻：
A起钻时灌钻井液困难，实际灌入钻井液体积小于起出钻具的体积，或灌不进钻井液。
B停止灌钻井液时井口仍有钻井液返出。
②下钻：
A若井口返出的钻井液体积大于下入钻具的体积；
B停止下放钻具后，井口仍有钻井液自动外溢。
3.空井（测斜、电测）时溢流的显示：
①出口管有钻井液自动返出；
②钻井液池面升高；
③井内液面下降（井漏可能引起溢流、井喷）
十、及时发现溢流迅速关井的优点
1.控制住井口，可以使井控工作处于主动，有利于实现安全压井。
2.制止地层流体继续侵入井内。
3.可保持井内有较多的钻井液，减少关井和压井时的套压。
4.可以准确地计算地层压力和压井钻井液密度。
十一、如何及时发现溢流
1.正确认识及时发现溢流的重要性和溢流将会带来的危害性。
2.建立坐岗员制度，明确其岗位职责。
3．坐岗人员必须有高度的责任心和井控基本常识。
4．重视地质预告。
每口井开钻前必须进行地质交底，明确目的层深度及其邻井的地层压力系数。
5．重视溢流的显示。
6．井入目的层前100m开始坐岗，具体要求是：
①钻进中每10-15分钟观察记录一次返出量的变化，观察钻井液槽面有无气泡、油花、气味（H2s）和钻井液池液面变化，并测定一次钻井液密度、粘度。
②起钻作业中，观察灌钻井液时井口是否返出。
下钻时观察钻井液返出量是否正常，并及时复核钻井液灌入量或返出钻井液量是否与起出或下入钻具体积相符，每15分钟填写一次坐岗记录。
③其它作业时观察井口是否有钻井液自动外溢，钻井液池面是否升高等现象，每15分钟填写一次坐岗记录。
十二、坐岗员丈量、计算、记录钻井液量变化的具体方法
出口管钻井液返出量增大，钻井液液面升高，起钻时钻井液灌入量小于起出钻具体积或灌不进钻井液，停泵或停止下放钻具时井口仍有钻井液自动外溢等现象等都是溢流的直接而主要的显示，因此，通过观察，记录钻井液量的变化是及时发现溢流的主要手段。
1．钻进中钻井液变化量的丈量、计算、记录：
正常钻进中，随着井深的增加，井筒容积也不断增加。
因此，在钻井液总量（井筒钻井液量＋地面钻井池中的钻井液量）没有人为变化的情况下，地面钻井液池中的钻井液量将不断减少。
每钻进单位进尺时：
井筒容积增量（升）＝1/4πＤ2×进尺（分米）（其中D：
钻头外径，分米）
钻具体积增量（升）＝每米钻具体积（升/米）×进尺（米）
井筒钻井液增量（升）＝井筒容积增量（升）－钻具体积增量（升）
地面钻井液减少量＝井筒钻井液增量（升）＋自然消耗量（地面蒸化、地层渗漏、井径扩大等）
所以，正常情况下每钻进单位进尺，钻井液池中的钻井液减少量，至少应该等于井筒钻井液量增量。
若钻井池中的钻井液减少量小于井筒钻井液增量或不减少反而有液面升高趋势，说明有地层流体侵入井内，发生了溢流。
若钻井液减少量很明显，大大超过井筒钻井液增量时，说明井下出现漏失。
为了计算方便，应将钻井液池钻井液的变化用液面高度的变化来表示。
钻井液罐钻井液增减量（升）=N×钻井液罐液面高度增减量（分米）×钻井液罐长（分米）×钻井液罐宽（分米）
正常钻进中，每钻进单位进尺，钻井液罐至少应该下降的液面高度（分米）=每钻进单位进尺井筒钻井液增量（升）/（N×钻井液罐长（分米）×钻井液罐宽（分米））
（其中N：
钻井液罐数量，若钻井液罐大小不一，则应分别计算。
）
实际工作中，每10-15分钟观察一次钻井液变化量，并量出钻井液液面变化高度，然后再换算成体积记录在坐岗记录本上。
2．起钻作业中钻井液变化的丈量、计算、记录：
起钻作业中，原来由钻具和钻井液充满的井筒，因钻具起出而出现掏空，使钻井液液柱高度下降，为了保持钻井液高度必须向井内灌入与起钻具体积相等的钻井液量。
即：
起钻灌入钻井液体积＝起出钻具体积
钻井液罐液面下降高度（分米）＝起出钻具体积（升）/（N×钻井液罐长（分米）×钻井液罐宽（分米））
因此，起钻作业中要连续罐浆，使井筒中因钻具起出而下降的钻井液液面得到及时补充。
起钻杆每3－5柱灌满一次，钻铤每1柱灌满一次。
灌浆时坐岗人员必须在出口管处观察是否灌满返出。
若没有钻井液返出应提醒司钻继续灌浆，至到钻井液返出井口；然后丈量钻井液罐液面下降高度，再换算成体积与起出钻具体积相比较，看钻井液灌入量是否等于起出钻具体积，并将灌入量记录在坐岗记录本上，发现异常立即报告司钻和值班干部，查明原因，并采取有效措施。
3．下钻作业中钻井液变化的丈量、计算、记录：
下钻作业中，因钻具的下入要从井筒内排出一部分钻井液，其排出量在正常情况下应等于下入钻具体积。
随着井内钻井液的排出，钻井液罐面液面高度就不断上升。
钻井液罐液面上升高度（分米）＝下入钻具体积（升）/（N×钻井液罐长（分米）×钻井液罐宽（分米））
下钻作业中，坐岗人员要观察井口返出量和钻井液罐液面上升情况，丈量上升高度是否与计算值相符。
因此，要求每10－15分钟观察记录一次返出量，待钻具下放静止，出口停止返出时，丈量钻井液罐液面上升高度，并换算成体积记录在坐岗记录本上，与下入钻具体积相比较，发现异常也应该立即报告司钻和值班干部，查明原因，采取有效措施。
十三、钻具体积的计算方法
计算钻具体积常用的三种方法
1．用环形体积计算，考虑接头加厚部分
①钻铤体积的计算：
V铤＝1/4π（Ｄ2－d2）×L铤V铤－钻铤体积，升；D－钻铤外径，分米L铤－钻铤长度，分米；d－钻铤内径，分米；
②钻杆体积的计算：
V杆＝1/4π（Ｄ本2－d本2）×L本+1/4π（Ｄ加2－d加2）×L加+1/4π（Ｄ头2－d头2）×L头式中：
Ｄ本：
钻杆本体外径d本：
钻杆本体内径Ｄ加：
加厚部分外径d加：
加厚部分内径Ｄ头：
接头部分外径d头：
接头部分内径L本：
本体长度L加：
加厚部分长度L头：
接头部分长度
③平均每米钻具体积：
V＝（V铤＋V杆）/井深
以上方法只需要了解，并不在现场中应用，若计算时，应注意统一单位。
2．用悬重计算法
①起钻时，卸掉方钻杆后，读出此时井内钻具的准确悬重；
2用读出的悬重除以浮力系数、钢材比重、井深，即得每米钻具体积。
计算公式：
V＝W/r钢H式中：
V-每米钻具体积，升/米；W-钻具悬重，公斤；k-钻井液浮力系数；r钢-钢材比重，7.85公斤/升；H-井深，米；浮力系数k的计算：
k＝1－γ液/r钢；
（其中γ液：
井内钻井液比重；r钢：
钢材比重）
3．实量法：
①起钻前，泥浆泵停稳井口返出停止后，准确丈量一次泥浆罐液面高度。
②起钻完井筒灌满钻井液后，再准确丈量一次泥浆罐液面高度；
③根据两次丈量的钻井液罐液面高度，换算成体积数再除以井深，即得每米钻具体积。
计算式：
每米钻具体积（升/米）＝液面高度差（分米）×钻井液罐长（分米）×钻井液罐宽（分米）/井深
若有喷钻井液或井漏现象时应考虑附加量。
附表一：
常用钻具体积表
钻具
外径φ（吋）（毫米）
内径φ（吋）（毫米）
壁厚（毫米）
重量（Kg/M）
本体体积升/M
加接头平均体积（升/M）
钻杆
27/8″（φ73）
φ62
φ54.6
5.5
9.19
9.1614.48
1.171.84
1.52.2
31/2″φ88.9
φ76φ70.2φ66.1
6.59.3511.40
13.1218.3721.79
1.672.342.78
22.63
41/2″φ114.3
φ100.5φ97.2φ92.5
6.888.5610.92
18.2822.3027.80
2.332.843.54
2.534
5″φ127
φ112.0φ108.62
7.529.19
22.126.73
2.823.41
3.24
附表二：
常用钻具体积表
钻具
外径φ（吋）（毫米）
内径φ（毫米）
壁厚（毫米）
重量（Kg/M）
体积（升/M）
钻铤
43/4″120.65
57.15
69.61
8.87
61/2″158.75
57.1571.44
135.26123.91
17.2315.78
6″165.10
57.1571.44
147.92136.66
18.8417.4
7″178.8
71.4476.00
163.44159.29
20.8220.29
8″203.2
71.4476.00
223.1219.00
28.4227.89
9″228.6
71.4476.00
290.7286.6
37.0436.51
附表三：
不同尺寸井眼起出5″（φ127）钻杆，井筒液下降深度：
起出钻杆
液面下降
井眼尺寸
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
81/2″215.9
1.07
2.14
3.21
4.28
5.35
6.42
7.09
8.56
9.63
10.7
91/4″241.3
0.86
1.72
2.58
3.44
4.30
5.16
6.02
6.88
7.74
8.60
12″311.2
0.52
1.04
1.56
2.08
2.60
3.12
3.64
4.16
4.86
5.20
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