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司钻法压井机理

司钻法压井
当发生溢流关井后,关井立压和套压的显示有以下几种情况。

A、关井立压和套压均为零。

这种情况说明井内泥浆静液压力能平衡地层压力。

泥浆受油、气侵不严重,采用开着封井器循环除气的方法处理即可。

B、关井立压为零,套压不为零。

这说明泥浆静液压力仍能平衡地层压力,只是环空泥浆受侵污严重。

这时必须关闭封井器,通过节流阀循环,排除环空受侵污的泥浆。

循环时要通过调节节流阀的开启大小,控制立压不变。

关井立压不为零。

表明井内泥浆静液压力不能平衡地层压力。

必须提高泥浆密度进行压井。

压井时一般采用小排量压井。

主要原因是用小排量循环压井,泵压较低,可以减小循环设备和管汇的负荷。

有利于提高这些设备在压井作业中的可靠性,保证压井作业顺利进行。

否则,采用大排量压井,会使泵压增高,设备负荷增大甚至超过工作能力造成事故。

同时也易压漏地层,影响压井作业顺利进行。

因此在一般情况下,压井排量采用正常钻进时的排量的1/2-1/3。

常用的压井方法有司钻法和工程师法两种。

下面介绍司钻法压井。

司钻法又称两步法,司钻法压井分两步完成。

第一步(第一循环周),循环排除井内受侵污的泥浆。

第二步(第二循环周),用重泥浆循环压井。

压井的具体步骤是:
1、计算压井所需的基本数据
在压井施工前,必须迅速、准确的计算出压井所需的基本数据。

2、填写压井施工单
3、压井
第一步(第一循环周)
基本做法是通过节流阀用原浆循环调节节流阀的开启程度,控制立压不变,以保持在井底压力不变的条件下,将环空内受侵污的泥浆排至地面。

具体步骤及操作方法:
(1)缓慢启动泵并打开节流阀,使套压保持关井套压。

(2)当排量达到选定的压井排量时,保持排量不变循环。

调节节流阀使立压等于初始循环立管总压力Pt1,并在整个循环周内保持不变。

如立压超过Pt1时,应适当开大节流阀,反之,则应关小节流阀。

应该注意:在调节节流阀的开大或关小和立压呈现上升或下降之间,由于压力传递需要一定的时间,因此存在着迟滞现象。

其滞后时间取决于液柱传递压力的速度和井深,液柱传递压力的速度大约为300米/秒。

如在井深3000米的井中,在调节节流阀后的压力要经过约20秒才能呈现在立压表上。

实际的滞后时间还受泥浆柱中天然气的含量和泥浆密度的影响。

在实际施工中,如果不注意滞后时间,就会造成调节节流阀过头,导致井底压力的控制不准确。

(3)环空受侵污的泥浆排完后,应停泵、关节流阀。

此时关井套压应等于关井立压。

第一步操作进行中,应同时配制压井重泥浆,准备压井。

第二步(第二循环周)
基本做法是通过节流阀用重泥浆循环,调节节流阀的开启程度,控制立压,以保证在井底压力不变的条件下将重泥浆替入井内,并在一个循环周内把井压住,具体步骤是:
(1)缓慢启动泵,并打开节流阀控制套压等于第一步结束后的关井套压。

(2)当排量在到选定的压井排量时,保持排量不变。

重泥浆由井口到达钻头的这段时间内,要通过调节节流阀控制套压等于关井立压不变。

立压由初始循环立管总压力Pt1降到终了循环立管总压力Pt2也可按“立管压力控制表”。

(3)继续循环,重泥浆在环空上返。

调节节流阀,控制立压等于终了循环立管总压力Pt2不变,直到重泥浆返出地面。

停泵、关节流阀。

检查立压和套压是否为零。

如果都为零,说明井内建立起新的压力平衡,压井成功。

压井时控制立压的目的是为了达到保持井底压力不变,但在控制立压的过程中,必然会引起套压的变化。

掌握立管和套管压力的变化规律,不仅有助于理解压井原理,掌握压井方法,而且对分析判断压井施工情况,保证压井顺利进行也是十分必要的。

压井时立管和套管压力的变化规律见图1-2所示。

在压井操作中已谈到一些,现作进一步归纳。

(1)立管压力的变化规律
在第一循环周内(0-t2),立管压力保持不变Pt1=Pd+Pc1.
在第二循环周内,重泥浆由井口到达钻头的时间(t2-t3)内,由于钻柱内的重泥浆柱压力逐渐增大,关井立压则逐渐减小,当重泥浆到达钻头时重泥浆压力与地层压力平衡,关井立压即降为零。

因此,在这段期间循环立压应由Pt1降至Pt2。

重泥浆在环空上返直至返出地面(t3-t4)这段期间。

立压保持Pt2不变。

(2)套压的变化规律
套压的变化比较复杂,在压井过程中,环空的井底压力是套压、泥浆柱压力和溢流液柱或气柱压力之和。

而在压井过程中又要求井底压力必须保持不变。

因此,环空内的泥浆或溢流的体积发生变化时,必然会引起套压的变化。

溢流的种类不同引起的套压变化也不同。

1)溢流为油、盐水时套压的变化在低循环周内,溢流由井底向井口上返的过程中在(0-t1)这段时间内,由于溢流
的体积不发生变化,泥浆的体积也不发生变化,套压则保
持关井套压值不变,当溢流从井口开始返出时,环空的泥
浆柱溢流逐渐增大,套压逐渐下降,溢流排完后,关井套
压就等于关井立压,见图1-2中(t1-t2)段曲线。

在第二循环周内,重泥浆由井口到达钻头的过程中,即(t2-t3)的时间内,环空内的泥浆柱压力没有发生变化。

套压也保持关井立压值不变。

重泥浆在环空上返的过程中(t3-t4),随着重泥浆的返高增加,泥浆静液压力逐渐增大,套压则逐渐下降,重泥浆返到井口时,套压就降为零。

2)溢流为天然气时,套压的变化
在第一循环周内,天然气在环空上返(t0-t1)时间内,天然气上部受到的泥浆柱压力逐渐减小,气体体积不断膨胀,环空泥浆柱压力随之减小,套压则逐渐增加。

当天然气的顶端到达井口时,套压达到最大。

天然气从井口排出时(t1-t2),环空泥浆柱高度增加套压下降。

天然气排完后关井,关井套压就等于关井立管压力。

在第二循环周内,套压的变化与溢流为油和盐水时的变化相同。

值得注意的是:在第一循环周的循环过程中,当天然气上返到接近井口时,其体积迅速膨胀,套压迅速升高,这是正常现象,在这个重要时刻,不要开大节流阀降压,仍应控制立管压力不变。

否则会造成井底压力降低,使地层流体再次进入井内,导致压井失败。

另外,从上面的讨论可知,采用司钻法压井时,进行完第一步后,井内的地层流体已排完,管柱内外的泥浆压力相等。

这样在进行第二步时,重泥浆由井口到达钻头的过程中,过程只要通过调节节流阀控制套压等于关井立压值不变,就可保持井底压力不变,立压自然会由PT1降到PT2。

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