钻井井控培训.docx

1、钻井井控培训第一讲 概论一、什么叫井控即油气井压力控制技术的简称。Well control (kick control 井涌控制)二、井控技术工作的主要内容(8个方面)1.井控设计2.井控装备3.钻开油气层前的准备工作4.钻开油气层的井控作业5.井喷失控的处理6.防火、防硫化氢安全措施7.井控技术培训8.井控管理三、井控作业分为三级1.一级井控：采用合适的钻井液密度和技术措施使井底压力稍大于地层压力的钻井过程。2.二级井控：由于某些原因使井底压力小于地层压力时，发生了溢流，但可以利用井口控制设备，按照一定的操作程序来控制溢流，并建立的井内压力平衡恢复正常循环的工作过程。3.三级井控：井喷失控，

2、失火后，抢险灭火重新恢复对井控制的工作过程。四、为什么要学习井控1.钻井生产技术的需要2.安全、环境保护的要求3.按总公司规定：（1）持证上岗：和钻井生产有关的领导、技术干部、工人为正、副司钻以上必须持证。（2）两年复培一次：重新学习加深理解，审核发证。（3）对工人的培训重点，要以能及时发现溢流，正确实施关井操作程序，及时关井为主。五、陕甘宁中部气田井控工作的基本特点及要求1.基本特点：（1）面积大：盆地面积：28万平方公里，已探明气田面积： 已探明储量为3000亿立方米。（2）埋藏深：气层井深为3000米左右或以上。（3）低压、低丰度：井口压力为25Mpa。（4）中低产：几万方十几万方。（5

3、）整装大气田：连片。（6）交通不便：主要是靖边以南，山大沟深。（7）水源困难：南部水源相当困难。2.要求：（1）工作要做到万无一失。（2）立足一次井控，搞好二次井控，杜绝三次井控。（长庆局的井控工作要求）（3）一切井控要求必须落实到岗位及人头。六、有关井控的一些概念1.平衡钻井：井底压力等于地层压力条件下的钻井过程为平衡钻井。（也叫平衡压力钻井）2.近平衡钻井：井底压力稍大于地层压力条件下的钻井过程为近平衡钻井。近平衡钻井的优点：（1）避免堵塞油气层，有利于发现和保护油气层。（2）提高机械钻速。（3）防止粘附卡钻。（4）防止井漏。3.井侵：地层流体（油、气、水）侵入井内的过程。4.溢流：地层流

4、体井内后，推动井内钻井液从井口钻井液出口管向外溢出的现象，形如泉水。5.井涌：井内钻井液从井口向外涌出的高度在转盘面以下的现象，形如涌泉。6.井喷：井内钻井液从井口向外喷出的高度在转盘面以上的现象，形如喷泉。7.井喷失控：井喷后，井口丧失控制能力，地层流体长期从井口向外喷的现象。8.井喷失火：井喷后失去控制的地层流体在地面遇到火源着火的现象。9.地下井喷：地层流体侵入井内后从井下流入其它地层的现象。七、井喷失控的危害：（1）油气资源受到损失和破坏。（2）油、气井报废。（3）钻井设备被损坏火烧毁。（4）危及人身安全，造成人员伤亡。（5）严重污染环境，造成不良的社会影响。（6）处理井喷失控，井喷失

5、火，延误钻井时间，造成巨大经济损失。举例说明：参照井控问题100例，井控实例。八、复习思考题：1.井控技术工作的主要内容？2.有关井控的概念。3.近平衡钻井的优点。4.井喷失控的危害。第二讲 各种压力概念一、压力：压力是指物体单位面积上所受的垂直力。压力与力和面积有关。压力的单位是帕、符号Pa 即：1Pa=1N/m2 1KPa=1103Pa1MPa=1106Pa与工程大气压换算： 1MPa=10.194kgf/cm2 1 kgf/cm2=98.067 KPa也可认为：1 kgf/cm2=100 KPa=0.1 MPa 误差为2%二、静液压力静液压力是由静止液体重力产生的压力。其大小取决于液柱密

6、度和垂直高度。P=g H式中：P静液压力，KPa.g重力加速度，9.81m/s2.液体密度，g/cm3.H液柱高度，m.例题：已知钻井液密度=1.20 g/cm3，井深为2000m，求井底静液压力。解：静液压力=9.811.22000=23544 KPa=23.54 MPa三、压力梯度1.地层压力梯度是单位地层深度地层压力的变化量。G=g例题：已知钻井液密度为1.24 g/cm3，井深为3353m，求压力梯度和井底静液压力。 解：压力梯度=g=1.249.81=12.164 KPa/m静液压力=12.1643353=40.787 KPa2.压力的表示法：（1）用压力的单位表示（直接表示法）如1

7、00 KPa，10 MPa（2）用压力梯度表示，正常地层压力与地层深度成正比，也就是地层压力和地层深度的比值总是一定的。（3）用流体当量密度表示Pe=由上式可知，正常地层压力当量钻井液密度的数值等于形成地层压力的地层水密度。（4）用压力系数表示某地层深度的地层压力与该深度处的淡水静液柱压力之比，无单位。例题：某井2000m处的压力是23.544 MPa，压力梯度是11.77 KPa/m，当量钻井液密度是1.20 g/cm3，压力系数：1.20。四、地层压力是地下岩石孔隙内流体的压力，也称孔隙压力。盐水是常见的地层流体，它的密度大约为1.07 g/cm3，大于为异常高压，小于为异常低压。五、破裂

8、压力地层破裂压力是指某一深度地层发生破碎和裂缝时所能承受的压力。井内压力过大会使地层破裂并将全部钻井液侵入地层。六、井底压力所有作用在环形空间的压力总和，就是井底压力。1.主要有：（1）液静液柱压力（2）抽汲压力（3）激动压力（4）环空流动阻力（5）回压（井口）2.不同钻井作业时的井底压力变化（1）静止状态 井底压力=环形空间静液压力（2）正常循环时 井底压力=环空静液压力+环空压力损失（3）起钻时 井底压力=环空静液压力+抽汲压力（负值）（4）下钻时 井底压力=环空静液压力+激动压力（5）划眼时 井底压力=Pm+P激+P环阻 Pb= Pm+P激+P环阻结论：起钻时井底压力最低，划眼时井底压力

9、最高。七、压差压差是井底压力河堤层压力之间的差值。 P=Pb-Pp井底压力地层压力 为正井底压力地层压力 为负八、激动压力和抽汲压力统称为波动压力。在钻井过程中产生波动压力的主要原因：1.泥浆静切力引起的波动压力。泥浆的静切力越大，产生的波动压力越大。2.起下钻一起的波动压力。起下钻速度越快，环形空间越小，钻头喷嘴直径越小引起的波动压力越大，反之则小。3.惯性力引起的波动压力。钻井起下钻、接单根时，钻柱的运动有加速和减速的过程，从而产生惯性力，引起的井内波动压力。九、泵压、液压泵压克服井内循环系统中摩擦损失所需要的压力。液压用于驱动大多数的防喷设备，包括防喷器液体的不可压缩特性。十、地层压力预

10、报与监测：1.地层压力预报（1）地震法（2）邻井资料对比法2.地层压力监测（1）机械钻速法（2）dc指数法 (3) 页岩密度法第三讲 溢流的原因及预防一、钻井液密度的确定附加钻井液密度的取值范围为：油井：e=0.050.10 g/cm3气井：e=0.070.15 g/cm3二、溢流的原因与预防（一）遇到比预报地层压力高的地层1.原因：是因为地层压力预报不准。2.预防：（1）提高人员和设备水平，提出较准确的正常地层压力和异常压力。（2）井队开展dc指数法进行地层压力检测，根据数值重新调整钻井液密度。（3）中途电测。（4）在钻调整井时，钻开油气层前，必须首先停止注水并泄压后才能钻开油气层。（二）井

11、内钻井液柱高度下降1.起钻时灌入的钻井液量不够。2.井漏。（三）钻井液密度下降原因：（1）加水或雨水流入。（2）油气水侵入。（3）泥浆中加入絮凝剂，沉淀罐中。预防：（1）加入絮凝剂，通知工程人员。（2）把油侵、盐侵的泥浆储存，不要重新泵入井内。（3）分段打开气层，防止严重气侵。（4）不得加入过量水，防止雨水。（5）下钻分段循环排气。（6）气侵后，即时排气。（四）抽汲压力过大一、原因（1）起钻时加速度大或速度太快，抽汲压力越大。（2）泥浆、粘度、切力大，抽汲压力大。（3）井眼（井径）不规则，摩擦系数越大，抽汲越大。（4）井眼环空尺寸越小，钻头泥包程度越大，抽汲压力越大。（5）井越深，钻柱越长，抽

12、汲压力越大。二、预防措施：（1）起钻速度不要过快，不猛提猛刹钻具。（2）维持钻井液性能良好，防止泥浆粘度、切力过大。（3）钻进时排量要充足，防止干钻，避免钻头泥包。五、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，差压式灌注设备损坏。第四讲、井侵的特点和溢流的显示一、井侵的特点：1.井侵的方式：（1）直接侵入，从岩石孔隙中的流体。（2）扩散侵入，天然气、旗袍、气柱侵入。（3）置换侵入，钻与裂缝、溶洞时。2.天然气泡侵：（1）天然气泡向上运转。（2）运转时体积膨胀。3.侵入井内注意事项。（1）环空气侵钻井液的密度所井深自下而上逐渐变小。（2）一般不会时井底压力小于地

13、层压力，但必须及时除气。（3）浅气层时，气侵使井底压力的减小程度比深井大。二、溢流的显示：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。1、下钻时的溢流显示：1.返出的钻井液体积大于下如钻具的体积。2.下放停止接立柱时井眼仍外溢钻井液。3.井口不凡钻井液，井口液面下降。2、钻进时的溢流显示：1.间接显示：（1）机械钻速增加。（2）DC指数值减小。（3）页岩密度减小。（4）岩屑尺寸加大，适量增多。（5）转盘扭矩增大，起下钻柱阻力增大。（6）蹩跳钻，防空，悬重增加。（7）循环泵压下降，泵冲数增加。（8）钻遇渗透性较大地层时，发生井漏。2.直接显示：1）出口管钻井液流速的变化：最

14、好在出口处安装流速测量仪器。2）泥浆池钻井液面的变化：(1)专人座岗观察。(2)安装报警器。3）停泵后出管钻井液的外溢：接单根，检修泵等情况时。4）钻井液的变化：（1）返出钻井液有油迹、气泡、硫化氢味、氯根值增高。（2）钻井液密度下降。（3）钻井液粘度的变化。三、钻时的溢流显示：1.利用短起下钻法检查溢流显示。2.灌入井内的钻井液体积小于起出钻柱的体积。3.停止起钻时，出口管外溢钻井液。4.泥浆灌不进井内，钻井池液面不减少，或升高。5.井漏：灌入井内的钻井液，大于起出钻柱体积现象，即发生井漏。四、空井时的溢流显示：1.出口管处溢钻井液。2.泥浆池液面升高。井口液面下降3.井口液面下降第五讲：井

15、控设备概述一、静空设备的功用：1）预防井喷。2）及时发现溢流。3）迅速控制井喷。4）处理复杂情况。二、井控设备的组成1）井口防喷器组。2）控制装置。3）节流与压井管汇。4）钻具内防喷工具。5）加重钻井液装置。6）起钻灌注钻井液装置。7）钻井液气体分离器。8）监测仪器。三、液压防喷器的特点： 防喷气是井控设备的核心组件。 有以下四个特点：1）关井动作迅速。2）操作方便。3）安全可靠。4）现场维护方便。四、液压防喷器的最大工作压力与公称通径1）最大工作压力安装在井口投入工作时能承受的最大工作压力。最大井口压力：我国分为5级：14pa 、 21Mpa 、 35Mpa 、 70Mpa 、 105Mpa

16、。2)公称通径上、下垂止通孔直径。我国分为9种：180mm 、 230mm 、 280mm 、 346mm 、 426mm 、 476mm 、 528mm、 540mm 、 680mm。现场常用：230mm（9”） 280mm(11”) 346mm(13”) 540mm(21”)五、液压防喷器的型号85年以后：单闸板防喷器 FZ公称通径最大工作压力双闸板防喷器 2FZ公称通径最大工作压力三闸板防喷器 3FZ公称通径最大工作压力环形防喷器 FH公称通径最大工作压力字头为汉语拼音，公称通径单位为：cm，最大工作压力单位为：MPa如2FZ23-21 2FZ28-35 环形为：FH23-21 FH28

17、-35六、井口防喷器的组合1.防喷器公称通径的选择应与其套管头下的套管尺寸相匹配，以便通过相应的钻头与钻具，继续钻井作业。20004000米的油气井，常规结构为：13”，9”，7”，5”.所以防喷器常用：13”，11”，9”结构2.防喷器压力等级的选择井口上所装的防喷器其压力等级应大于可能出现的预期井口最高压力。（1）对于探井，高压气井，预期井口最高压力是以井筒内已无钻井液，井筒完全掏空的条件下估算的。即：预期井口最高压力=预计地层压力长庆油田气井，最高压力为25MPa，所以使用35MPa.3.防喷器类型与数量的选择（1）在钻井作业中为适应各种情况迅速可靠地关井，井口所装防喷器常不止一个。（2

18、）深井、探井、高压气井可多装，安全可靠，浅井、生产井、低压油井可少装，便于拆卸。（3）较常规的井口为：出口管+1台环形防喷器+1台双闸板防喷器+钻井四通+套管头自上而下：套管头，四通，双闸板防喷器，环形防喷器，防溢管。 第六讲：环形防喷器 由于起封井元件-胶芯-呈环形而得名，也曾称为万能防喷器或多效能防喷器。一、环形防喷器的功用：2）井内无钻具时可用以全封井口。3）井内有钻具、套管、电缆时，可以封闭井口环形空间。4）用18度坡度接头的对焊钻杆，可以强行起下钻作业。二、环形防喷器的类型：1）锥形胶芯。2）球型胶芯。3）组合胶芯。三、锥形胶芯环形防喷器：1.组成：胶芯、活塞、壳体、支持筒、防尘圈和

19、顶盖组成。2.工作原理：关井时，控制系统的液压油通过壳体下进油孔进入关闭腔，推动活塞上行，挤压胶芯。胶芯在顶盖的限定下挤出橡胶进行封井；当需要打开井口时，控制系统的液压油通过壳体上进油孔进入开启腔推动活塞下行，关闭腔中的油里油箱。胶芯在自身弹力作用下恢复原形，井口打开。3.结构特点：1)胶芯:1锥角小。2强度高。3井压助封。4寿命可测。5弹性恢复性好。6更换胶芯容易。7胶芯存在老化现象。2）活塞：1锥角小，关井省力。2扶正性能好。3结构简单，拆装方便。3）壳体：为合金钢铸造而成，制造容易，成本低。5）密封：分为动密封核定密封。动密封：双唇密封圈，有压力自封性能。顶密封：o形圈或矩形圈。6）壳体

20、与顶盖的连接：三种形式：1法兰连接：成本低，受力均匀性差。2大丝扣连接：受力均匀，但加工困难。3爪快连接：成本高，结构复杂。四、球型胶芯环形防喷器特点：（工作原理筒锥形）1）胶芯：1适应性强。2不易翻胶，可承受高压。3具有效应，适应于强行起下钻。4出较量更大，寿命长。5开、关防喷器耗油量大。6制造加工工艺复杂。成本较高。2）活塞：呈2型，行程短，高度低，扶正性能较差。五、公称通径相同，最大工作压力相同的3种环形防喷器优劣比较：锥形胶芯环形防喷器球形胶芯环形防喷器组合胶芯环形防喷器结构复杂程度简单简单复杂胶芯寿命寿命短寿命长寿命长开关一次所需油量一般最多最少高度最高较高最低外径较大最大最小重量轻

21、稍重特轻造价低稍高高第七讲 关井程序及压力的处理果断迅速地关井，具有下列优点：（1）制止地层流体继续进入井内，及时控制住井口。（2）保持井内有尽可能的钻井液流柱，是关井后的套管压力值较小。（3）可以较准确定地层压力和压井钻井液密度。（4）使压井时的套压值较小，有利于实现安全关井。一、关井程序（1）硬关井：直接关（2）软关井：先开流动阀，再关。1、钻进时发生溢流的关井程序（1）发出长笛信号，通报情况。（2）停转盘，把钻具上提至合适位置，停泵。（3）打开手动或流动闸板阀（节流阀半开）（4）关环形防喷器（防止误操作等）（5）关半封闸板防喷器（胶芯尺寸与钻具一致）（6）慢关节流阀，试关井。（注意套压值

22、）（7）开环形防喷器。（8）观察并记录关井立管压力，套管压力及钻井池增量，向队领导汇报，（5-20分钟后观察）2、起下钻杆时发生溢流的关井程序（1）发出长笛信号，停止起下钻杆作业，使悬吊钻具的吊卡座于转盘面上，接回压阀，提起钻柱0.5米。（2）打开手动或流动阀。（3）关环形防喷器。（4）关半封闸板防喷器。（5）慢关节流阀，试关井。（6）开环形防喷器，下放钻杆，吊卡座于转盘面上，接方钻杆。（7）5-20分钟后，观察并记录关井立管压力，套管压力和泥浆池增量，报告队干部。3、接单根发生溢流的关井程序（1）发出长笛信号，停止接单根作业，抢接方钻杆，上提或下放钻柱，使钻杆接头距转盘面0.5米左右。（2）

23、打开手动或流动阀。（3）环形防喷器。（4）关半封闸板阀防喷器。（5）慢关节流阀，试关井。（6）开环形防喷器。（7）察并记录关井立管压力，套管压力和泥浆池增量，报告队干部。（5-20分以后）4、起下钻铤时发生溢流的关井程序：（1）发出长笛信号，停止起下钻作业，接回压阀或接带回压阀的钻杆。（注意卸卡瓦或安全卡瓦）下放钻杆，吊卡距转盘面0.5米。（2）打开手动或流动阀。（3）关环形防喷器。（4）关半封闸板防喷器。（5）慢关节流阀，试关井。（6）开环形防喷器，下放钻杆，吊卡座于转盘面上，接方钻杆。（7）5-20分钟后，观察并记录关井立管压力，套管压力和泥浆池增量。5、空井发生溢流的关井程序学习自己写出

24、来二、最大允许关井压力关井程序中（5）都讲慢关节流阀，试关井，主要是注视套压变化：防止套压值不能超过井口，防喷装置、套压、地层的承受力即最大允许关井压力。三个原则：1）防喷装置的额定工作压力2）套管抗内压强的80%；3）地层破裂压力三、 关井后井眼的各种压力1、关井后井眼内各种压力的平衡关系（1）关井力压；（2）关井套压；2、关井力压、关井套压的三种显示：（1）关井力压、关井套压都大于零，并且关井套压大于关井立压。都浸入了流体，地层压力液柱压力注意：在发生溢流关井后，不会出现关井力压大于关井套压的现象，处理方法：提高钻井液密度压井。（2）关井力压为零，套压大于零：地层压力等于或略大于液柱压；注

25、意：在发生溢流关井后，不会出现关井力压大于零或关井套压等于零的现象。（3）关井立压、套压都等于零：循环除气。三、长期关井时井内压力的变化及处理方法：（井控）第34页思考复习题：1、熟记五种工况下正确的关井程序；2、关井三原则；（压力最小值选择）或最大允许关井套压；3、关井立压、套压都等于零时如何处理？4、果断迅速关井的优点有哪些？第八讲 压井原理及及压井基本数据计算关井后为恢复钻进作业，必须将浸入井内流体排出地面，将能平衡地层压力的钻井液注入井内，这就是压井工艺。一、压井方法：1、司钻法2、工程师法二、压井原理：压井原理就是在整个压井过程中，利用开与关小节流阀始终保持井地压力等于或稍大于地层压

26、力。三、压井基本数据计算：1、压井钻井液密度：2、压井排量：3、压井循环立管压力4、终了循环立管压力四、套管压力及其变化规律（1）溢流为天然气时套压的变化（2）溢流为油水时套压的变化司钻法压井一、填压井施工单：二、压井操作步骤：(1)缓慢启动泵，同时打开节流阀，使套压保持关井套压不变；(2)排量调整到压井排量，注原浆时保持压井排量不变，调节节流阀使立压始终等于初始循环立压；注意压力的传递迟滞现象；(3)环空受浸污泥浆排完，停泵，关节流阀，此时关井套压等于关井立压，如大于则重新用原泥浆池,实行实施作业.第二循环周：（4）慢开泵同时打开节流阀，保持泵压不变，关井时的套压。（5）重钻井液从环空上返过

27、程，保持立管压力等于终了循环立管压力不变。（5）停泵、关节流阀，关井套压、关井立压均应等于零，如不等于零则压井失败，重行压井。第九讲：井控岗位责任制、井控管理等一、井控工作九项管理制度：1.井控分级责任制度2.井控操作证制度3.井控装备的安装、检修、试压、现场服务制度4.钻揩油气层的申报、审批制度5.防喷演习制度6.座岗制度7.钻井队干部24小时值班制度8.井控事故逐级汇报制度9.井控例会制度附长庆局九项管理制度实施细则。二、井控岗位责任制司钻岗位：（1）接班检查（2）钻进过程中的检查（3）接单根时的检查（4）起下钻杆过程中的检查（5）起下钻铤过程中的检查（6）空井时的检查副司钻岗位：（1）接

28、班检查（2）钻进过程中的检查（3）接单根时的检查附长庆局井控岗位责任制1.司钻：（1）发现预兆，溢流或得到显示报告，负责立即发出长笛讯号。（2）组织全办按关井程序控制溢流。（3）发生溢流时操作要领：钻进：负责停钻，将方钻杆提出转盘面，停泵。起下钻杆：停止起下钻作业，组织抢下钻杆或抢接方钻杆（带旋塞）。起下钻铤：组织抢接备用钻杆，抢下钻杆或抢接方钻杆（带旋塞）。空井：根据溢流大小组织抢下钻杆或关全封防喷器。（4）通知副司钻关防喷器，井架工关节流阀，试关井。2.副司钻：（1）钻台完成作业后负责关防喷器。（2）起下钻时代替井架工适当打开节流阀或防喷闸门。（3）巡回检查各岗位执行情况。(4) 倒好循环

29、系统闸门以备压井。(5) 负责保管控制室和消防器材房门钥匙。第十讲一、井队如何落实钻达油气层前的各项准备工作？钻开油气层前钻井队必须做到：1、向全队职工进行各项技术交底。2、钻井液密度及其他性能符合设计要求，并按设计要求储备压井液、加重剂、堵漏材料及其他材料。3、各项井控装备及其专用设备、消防器材等。4、钻开油气层前对全套井控装备进行一次试压。5、落实钻井液面监测岗位，和干部值班制度。6、要进行班组防喷演习，并达到规定要求。二、井控工作九项管理制度在井队的落实？1、谁主管、谁负责的原则。2、井控操作证制度。3、井控设备的安装、检修、试压、现场服务制度。4、钻开油气层前的申报、审批制度。5、防喷演习制度。6、座岗制度。7、钻井队干部的24小时值班制度。8、井控事故逐级汇报制度。9、井控例会制度。第十一讲 溢流的发现和关井程序一、溢流的原因井底压力小于地层压力。1、地层压力掌握不清。2、液柱高度下降。3、井内钻井液密度下降。4、起钻发生抽吸。5、环空阻力消