气侵溢流最大允许关井套压计算方法探讨

最大允许关井套压是油气井溢流后开展安全压井的一个关键参数，钻井过程发生溢流时，如果处置不当使井口套压超过极限值，容易压漏管鞋处薄弱地层，从而发生井漏、井喷以及井喷失控等复杂情况。为确定合理的最大允许关井套压，对几种计算方法及原理进行了研究和探讨。通过实例模拟和分析，认为发生气侵溢流后地漏试验模型求取的最大允许关井套压误差较大，多相流模型由于考虑因素更全面，模拟更符合实际工况，具有较强的借鉴意义。     

欠平衡钻井溢流风险分析方法

川渝地区采用欠平衡钻井技术提速效果明显,但在钻进过程中,易发生发现气层后关井不及时,压井循环排气套压过高的问题。对欠平衡钻井溢流风险进行评估,可以为每口欠平衡井制订安全预案提供理论依据。为此,利用实钻资料,对欠平衡钻井潜在的溢流风险进行了分析,提出了欠平衡钻井前开展溢流风险分析的方法。其核心是：根据欠平衡井钻遇的地层特性,预测不同欠压值下的地层出气量,再通过压井计算确定循环排气时的最大套压值,最后判定允许的溢流量及关井时间。以四川盆地合川构造的合川X井为实例进行了计算,计算结果与实钻结果相符,证明上述欠平衡钻井溢流风险分析方法是切实可行的,并提出了控制欠平衡钻井溢流风险的对策与措施。通过分析欠平衡钻井溢流风险、规范欠平衡操作、明确施工细节,可以确保及时发现溢流、及时关井、严格控制溢流量,进而实现快速安全钻井。     

深水钻井最大允许气侵溢流量的计算方法

深水钻井对井控提出了更高的要求,气侵的早期监测便成为深水井控研究的热点。由于溢流量预警值为经验值,使得现有泥浆池增量法在水深较深、原始地层压力较高的井中应用的普适性和可靠性较差。为此,通过引入最大允许关井套压和环空气体上升位置,计算不同溢流量条件下的压井风险,建立了基于气侵的溢流量预警值反算方法,以此来保证在现有井控设备、施工参数和地层参数等确定的条件下进行更为精确可靠的气侵溢流监测。同时引入含可信度地层压力预测方法对溢流量预警值反算方法进行改进,最大限度地降低了因地层压力预测不准而导致的气侵监测误差。实例计算结果表明,该方法充分考虑了气侵后气体上升位置和压井风险,能够大大提高深水钻井气侵早期监测的准确率和可靠性,对于实现因井而异的溢流量预警值设计和降低气侵监测成本有实际意义。同时提出推荐采用精度更高更稳定的进出口流量计对泥浆池增量进行监测,以满足半潜式钻井平台的测量精度。     

溢流关井时的水击压力及其影响因素

溢流关井的水击压力关系到能否关井，以及关井方式的选择。在对水击压力的基本计算方法进行讨论的基础上，推导出了直接水击压力计算式，分析了井口流速和水击波速对水击压力的影响规律。研究表明，水击压力随着水击波速、井口流速的增大而增大；“硬关井”、“软关井”、“半软关井”三种关井方式中，“硬关井”产生的水击压力最大，“软关井”最小；泡状流时的水击压力小于段塞流时的水击压力。这些认识对溢流关井水击压力的计算、溢流关井方式的选择等具有指导作用。     

南海西部某高压气井溢流及压井分析

随着我国海上天然气勘探开发的不断深入,海上高温高压气井领域已经进入规模化勘探开发阶段。由于高温高压气井地层孔隙压力高,部分区块压力窗口窄,高压气井发生溢流导致较高的井口压力,增加压井作业难度,井控风险高。本文介绍了南海西部某高压气井发生溢流的原因以及压井过程分析,在井内钻具少,关井套压高的情况下,采用置换法、强行下钻分段压井的配套方法进行压井作业,共历时3天,压井圆满成功。     

深水钻井溢流井控期间水合物生成主控因素

目前多数学者都是基于热力学特征进行水合物生成的判断,但更准确的判断需要考虑分子动力学的特征。井筒中水合物形成的速度较慢,即使达到了水合物形成的热力学条件,还需要经过水合物的成核、生长2个过程。基于深水钻井溢流井控期间井筒多相流动规律,依据水合物热力学和动力学特征,结合水合物膜微孔板理论,对溢流井控期间循环、关井和压井期间水合物的生成机理进行了研究,并分析了不同流型对水合物生成的影响。研究结果表明,深水钻井溢流发生时,循环期间井口安装有节流装置不会生成水合物;关井期间泡状流情况下不会形成水合物堵塞,段塞流情况下井口处可能会形成水合物堵塞;压井期间水合物生成不会对井筒产生较大危害。     

控制压力钻井气体溢流处理方法分析与改进

控制压力钻井(MPD)发生气体溢流后,如果处理不当有可能会造成进一步的溢流或者井漏,甚至会发展成为井喷。为解决以上问题,分析了控制压力钻井过程中影响井底压力稳定和井控安全的主要因素,给出了控制压力钻井最大允许气体溢流量的计算公式,并提出了一种控制压力钻井补液、排气新方法。通过数值模拟以及全尺寸井筒实验,证明了补液排气新方法的可行性,完善了控制压力钻井气体溢流的处理方法。     

溢流环空压力峰值确定套管下深方法

目前套管下深设计主要考虑关井压力,但实际压井过程中,循环排气时的环空压力峰值高于关井时的环空压力。为保证溢流井控全过程不压漏地层以及减少地层压力不确定性对井控风险的影响,通过计算循环压井将溢流物循环排出井筒过程中环空压力变化,计算出环空压力峰值,建立其随溢流强度变化的图版,并提出根据溢流环空压力峰值对比地层破裂压力确定套管下入深度的方法。结合油田实例计算证明:该方法能够明确套管下深可应对的井涌强度,使地层压力不确定性可控,实现了套管下深精细设计。     

低渗气藏溢流关井孔隙压力计算方法探讨

在钻井作业中发生溢流时，一般是通过关井求得地层孔隙压力，从而确定合理的压井钻井液密度，这种传统的方法对高渗透储层是可靠的，然而对于低渗透储层要获得准确的结果需要等待较长的时间，这样会影响压井作业时间。针对低渗透气藏压力恢复特征，应用渗流理论推导了一套适合于低渗气藏在溢流关井求取地层孔隙压力的计算模型，并提出了两种数据处理方法，即回归处理方法和作图法，既可满足计算机分析的需要，又可满足现场技术人员快速分析的需要。为了准确预测地层孔隙压力，建议应用录井仪记录关井数据。     

伊朗Arvand-1井异常高压地层溢流压井技术

Arvand-1井是一口重点天然气探井,由于钻遇异常高压地层、钻井液密度偏低、不能平衡地层压力,起钻过程中发生了严重的天然气溢流,关井套压高达52.5 MPa,关井立压31.7 MPa。若对其实施常规压井作业,则存在井内憋压过高极易造成井喷和井漏、钻具不在井底难以进行正常循环压井、人员必须在高空作业而操作不便,以及境外施工井队后勤支持困难等难题,也存在井喷与井喷着火、硫化氢中毒等风险。因此,采取了工程师法、强行下钻法配合置换法的溢流压井配套技术,即先用高密度压井钻井液（最高密度达2.48 kg/L）置换压井以降低井内套压,再采用工程师法压井进一步降低套压,然后强行下钻再利用工程师法压井,共历时18 d,取得圆满成功。Arvand-1井的压井成功,对于异常高压地层的天然气溢流压井及境外项目的井控工作具有一定的借鉴作用。      

关于现代井控技术中几个问题的探讨

本文阐明了现代井控技术的特点及其必须遵循的一个原则和九个配套,并对允许关井套压、溢流量与套压、气侵对泥浆柱压力的影响和井涌时的关井方法等四个问题进行了讨论。     

灌注法压井液替换溢流气体过程理论计算

灌注法压井是在修井作业中常用的压井技术,该压井技术是在不能建立正常循环的条件下实现井控的一种有效方法。主要分析了灌注法压井中注入压井液顶替环空内溢流气体过程,推导出在压井过程中井口压力变化的理论公式,得出一次注入压井液体积的计算公式和释放气体时井口压力最低值的计算公式。根据现场运用实例检验理论推导,并通过编制计算机程序模拟灌注法压井过程,得出了压井过程中套压数据和曲线。     

庄211区块溢流处置及井控应急分析

合水地区庄211区块是长庆油田陇东油区上产的主力开发区,该地区2013~2015年钻井389口,发生溢流46起,溢流占钻井总口数的11.8%,属于井控险情高发区域及井控管理重点区域。发生溢流的部分井关井套压高、溢流物中含油气或有毒有害气体,井控险情处置难度大、风险高。本文通过对庄211区块井控险情应急处置及现状进行分析,认为:该区块井控险情应急处置的关键是及时有效关井、快速配浆、应急救援人员及时到达现场、边循环边加重压井及注水井及时泄压等,同时针对目前井控应急处置中存在的问题及井控坐岗未能及时发现溢流直接显示等不足之处提出了解决对策。本文对今后该区块的溢流险情应急处置具有一定的指导意义。     

深井早期微量溢流监测技术

针对常规溢流监测技术不能准确监测深井早期微量溢流的问题,在充分考察国内外现有溢流监测技术现状的基础上,根据钻井过程中开井、关井、井漏失返3种循环工况,制定了深井早期微量溢流监测方案,形成了深井早期微量溢流监测技术。该技术由具有自主知识产权的井口导管液面监测方法、分离器液面监测方法和环空液面监测方法3部分组成,具有很好的针对性和适用性,可以及时、准确地预报溢流,为溢流控制赢得更多的时间,以确保井控安全。     

重温事故吸取教训提高井控技术水平

文章从有代表性的井喷事故井的发生及危险井的治理过程分析了从溢流到井喷发展的几个阶段,强调了防止井喷要分别重视的发现溢流、关井、压井三个环节及各环节要把握的技术要点,强调了要根据溢流的动因把握观察、发现溢流的关键时机,根据不同的动因重建井底压力平衡应采取的压井方法;还分析了国内外现用的几种关井方法的优缺点,提示了选择的关井方法应适应“快”的要求。     

溢流关井水击压力数学模型研究

溢流关井水击压力的大小直接决定了现场是采用“软关井”、“半软关井”，还是“硬关井”的关井方式。从溢流关井实际情况出发，应用质量守恒原理、牛顿第二定律建立了气液两相流的溢流关井水击压力数学模型，采用基于特征线法的有限差分法求解数学模型，同时编制了相应的计算机程序并进行了实例计算。计算表明：①所建立的数学模型，适用于“软”、“半软”、“硬”关井的水击压力计算；②“硬关井”、“半软关井”、“软关井”井内水击压力逐渐减小；③井内压力波动由井口到井底逐渐减小，井内为气液两相流时产生的压力比单相流更小。为了便于油气田应用，建议在瞬态模型的稳态化方面开展进一步的研究。     

B-1井高压含气溢流压井技术

B-1井在采用高密度钻井液钻进过程中发生了含气溢流，由于未及时压井，使井下情况复杂化，最后因卡铅而被迫侧钻。简单介绍了该井发生溢流的经过及压井过程，详细分析了压井过程中出现的异常情况的原因，并提出了高压含气溢流压井时的注意事项。     

压井前井控难易程度的确定方法

气藏钻井中溢流发生后需要及时采用压井操作来控制,对新区块探井或是复杂区块开发井来讲,所钻遇地层的信息难以弄清,从而导致压井操作工艺难以确定,风险很大。在分析地层系数和井底压差等因素对关井压力恢复特征影响的基础上,提出利用关井压力恢复曲线在压井前来判断钻井井控难易程度的方法。为此,建立了关井压力恢复图版,分析了储层参数对井控难度的影响。研究表明,虽然渗透率无法控制,但有效厚度是可控的,在高渗条件下有效厚度的变化对井控难度影响极大,因此高渗情况下尽早发现溢流并实施井控就显得尤为重要。     

欠平衡钻井过程中地层溢流量与漏失量的反演

欠平衡钻井过程中,对回压的控制非常重要,尤其是对于窄安全密度窗口的层段,如果控制不当,则可能发生井涌或井漏。该文提出了一种通过压力变化来反演地层溢流量和漏失量的方法,通过漏失量和溢流量我们可以很快判断出钻井工况,从而实现对回压的控制。该方法应用于川东北某井的欠平衡回压控制表明,理论结果与工程实际吻合,说明其方法具有可行性,可进一步推广应用。     

起下钻过程中井喷压井液密度设计新方法

钻井起下钻过程中,操作不当容易导致溢流或井喷,而此时钻头不在井底,U形管原理不能描述此时的井眼状况。针对该种情况,基于气液两相流理论,通过分析钻头不在井底时溢流、关井和压井期间的井筒流体特性,建立了钻头不在井底的Y形管模型。利用Y形管的3个分支结构代表钻头不在井底工况下钻柱、环空和钻头以下井眼3部分,钻柱和环空部分的井筒压力特性可以用典型U形管原理分析,当分析关井和压井期间井底压力等压井参数时,应考虑钻头以下井段的流体特性,即Y形管结构下部分支的流体特性,据此,应用Y形管描述钻头不在井底工况下整个井筒的压力特性。基于该理论,给出了根据关井压力恢复曲线读取关井压力的时机,推导出了钻头以下井段的流体密度计算公式,并给出了压井液密度设计方法。实例计算表明,设计压井参数时,钻头以下井段的含气性对地层压力获取和压井液密度求取具有较大影响,因此,在设计压井参数时应首先分析其含气性。