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窗体顶端IWCF井控工艺第一章 介绍井控是什么？在钻井工作中井控意思是显著。井控过程很复杂，不仅仅是关环行防喷器，加重泥浆并利用节流阀循环它。钻井前景评价良好且井位选定后，井控就开始了。浅气层调查能够指明浅层气存在。最好做法是钻机要避开这些地方。钻井工程师设计钻井程序。她所用资料多少及怎样努力搞好套管设计直接影响钻井及井控能力。选择钻机和它适用性对钻井也有影响。假如钻机不能安全固定，导管可能从井口扭断或脱落。这很轻易造成井口失控。钻井设备如泥浆泵对井控操作也是很关键。假如她们坏不是时候，会造成严重井控问题。BOP显然是井控中心部件。BOP组合是复杂设备组，需要合适检验、维护、修理和测试。确定BOP真实状态可能很困难而且花费时间。很多钻机常常维修而不统计。什么时候某个过分受力部件将失效对钻机来说是至关关键假如一个吊环使用低标准程序进行维修，它连接随时全部会失效。BOP不是静止，她们受到弯曲、振动和通常磨损、撕裂而使30天前刚测试过密封失效。比如在海上钻井中，假如下部闸板防喷器和下部升高短节之间漏失，不能控制井口，则钻机就不能进行井控。井控工作也要求井队人员知道怎么做并对她们自己和井队充满信心，能做自己认为正确事。企业监督必需信任现场监督，现场监督必需信任她司钻。假如司钻停泵检验溢流，操作钻机大家必需支持她。司钻应该知道假如溢流她必需立即关井。她无需请示同意关封井器。对整个操作来讲司钻是关键。石油企业必需有激励安全操作政策。钻井工程师必需起草良好钻井程序。现场监督必需知道良好油田作业通例并认真遵守。这对井架工和钻共也是一样。溢流是钻井一部分，井喷是不应该。压井人应含有这种见解：全部重大井控问题全部是在溢流初试阶段不正确操作造成正确处理溢流能够预防井喷第二章 基础井控概念地层压力地层压力是给定深度地层内流体施加力。静液压力钻井时，井内液柱静液压力平衡地层压力。假如地层压力高于液柱压力，地层流体将进入井内，溢流就发生了。无控制溢流将变成井喷。地层压力和液柱压力之间平衡是井控中关键方面。地壳中部分地层结构中含有油气。勘探钻井目标就是发觉这些结构和油气。我们常常忘记石油工业就是为了发觉会燃烧油气。当沉积层不停沉积时，这些沉积层重量上覆岩层重量压缩沉积物成层。流体被压入渗透性地层，比如砂岩层。假如该层露头在地表，不会形成异常高压。然而，假如该层流体因为断层或其它地质活动而圈闭，则将形成异常高压。岩石这种长久运动是形成油藏原因。孔隙性地层被圈闭在非渗透性地层之下。钻井中常见结构类型有断层、背斜、向斜、页岩和盐岩。这些是已经发觉有油气地层。断层是地壳深处岩石上移结果，它们可能圈闭油气或将在深处地层压力代到地表。当钻遇断层时，地层压力会快速增加。背斜和岩丘是两个最常见储积结构。通常很大。油气被圈闭在这些地层顶部。当钻遇这些地层时，司钻会发觉高地层压力。在页岩中也碰到过异常高压。大多数页岩层渗透性不好而限制流体流动。当越来越多沉积物在地表沉积，页岩就要承受这些上覆压力。因为不能很快地流出，流体被圈闭在页岩中。流体也承受上覆压力。结果是流体被限制且含有比通常高压力。当钻遇页岩时，异常高压可能碰到并作好准备。另一个司钻要注意地层是所谓充压砂岩。这是因为和邻井连通而充压地层。这可能是地下井喷或生产井固井质量差、套管不密封造成结果。应该在深层碰到压力忽然在浅层碰到，会使井队人员毫无准备。静液压力泥浆液柱静液压力随液柱高度（井深）和流体密度改变。流体压力取决于垂直井深，它可能小于测量井深。不一样流体体积相同时重量不一样。就象我们加重钻井泥浆，不一样流体如盐水和淡水密度不一样。计量流体密度方法很多。最常见是PPG和压力梯度。为了使这两种方法相互转化，能够引入不一样换算常数。假如边长一英尺容器装满1PPG液体，容器将重7.48磅。1立方英尺7.48加仑容器底面积为144平方英寸。压力将为PSI=7.48/144=0.05194=0.052,有时简称为换算系数.0520. 052是一吋X一吋X一英尺含有1PPG比重流体重量，或说这么体积容器充满1PPG流体将重.052磅。另一个方法看这个问题也很有用。一个一英尺深充满1PPG流体井将在井底施加0.05194磅/平方英寸，这就是流体重量。假如这种1PPG流体换成10PPG流体，井底压力将变为0.52磅/平方英寸.假如井深变成10英尺，井底压力将变成5.2PSI。一个10000英尺深10PPG泥浆井含有5200PSI井底压力。液柱静液压力也能够用泥浆压力梯度来表示和计算。泥浆压力梯度指每英尺泥浆施加液柱压力。假如泥浆压力梯度已知，那么压力计算只需要知道液柱高度即可。压力梯度为1.0泥浆在1英尺深处产生液柱压力为1PSI。在10英尺深处为10PSI，而在10000英尺深处为10000PSI。这大约是上例中10PPG泥浆液柱压力两倍，相当于20PPG超重泥浆压力。1PPG泥浆压力梯度为多少？我们知道1英尺液柱压力为.052PSI，所以这种流体压力梯度为.052。我们知道没有比重1PPG泥浆，不过比重10PPG泥浆压力梯度为0.5212PPG泥浆压力梯度为12X.052=.624假如我们比较一样两个10000英尺井，一个是比重12PPG泥浆，一个是压力梯度为.624泥浆，我们会发觉井底压力是相同。全部是.052X12X10000=.624X10000=6420PSI压力梯度简单地说就是泥浆比重PPG乘以.052.静态压力当泥浆泵停止循环时，泥浆施加于井底压力为静液压力。环空摩阻为了使泥浆循环，必需施加相当大力，这些力一部分就是用来克服所谓环空摩阻。环空摩阻是由泥浆循环引发。泥浆同钻杆、井壁之间、泥浆内部摩擦组成了环空摩阻。环空摩阻是很关键。该压力作用于井底，停泵时井底压力这一组成部分将消失。静液压力和环空摩阻合成也称为当量循环密度。当量循环密度是原浆密度加上密度增量，该增量等于环空阻力。举例来说，假设一口深10000FT泥浆比重10PPG井。假如环空循环阻力200PSI，那么泥浆循环时井底压力为5400PSI。当泥浆泵停泵后，井底压力下降至5200PSI。假如地层压力稍高于5200PSI，停泵时将发生井侵。在该井深下能取得200PSI井底压力泥浆密度为0.385PPG，当量泥浆循环密度为10.39PPG。这种情况通常不是不很常见。很多井是在近平衡状态钻进，当停泵接单根时，当量循环密度消失，这是发生溢流关键时刻。小井眼钻井时环空循环阻力远高于一般钻井，其关键精力放在溢流及早发觉和接单根时井眼监控。司钻必需了解当量循环密度和近平衡钻井时发生溢流可能性。溢流基础原因溢流就是地层流体侵入井内。地层压力大于井底压力时就发生溢流。换句话说，泥浆液柱压力加上环空摩阻小于地层压力。然而仅仅因为地层压力大于井底压力并不意味一定会发生溢流。它也受到其它原因影响。可能地层流体很稠难以流动，即使地层压力大于井底压力也不足于使地层流体进入井筒，地层流体在地层内流动难易程度叫做渗透性。地层空隙度指组成地层岩石颗粒之间空间。间隙越大，空隙度也越大。假如井要发生溢流，必需钻穿空隙度和渗透率较高、地层压力大于井底压力地层。所以，多个对井底压力和地层压力相对关系有根本影响原因能够引发溢流。假如泥浆密度在某一井深不足以平衡地层压力，溢流将会发生。假如泥浆液面下降，地层压力也下降。抽汲假如起钻太快，地层流体将被吸入井内。抽汲是因为钻头上行时活塞效应产生。泥浆性能、井底钻具组合和环空间隙也影响抽汲。假如溢流被抽汲入井，必需经过节流关汇循环出来。然而，假如溢流纯粹是因为抽吸引发，泥浆就无须加重。有些操作者在起钻前稍微加重泥浆作为一个安全系数帮助阻止抽汲效应，这通常叫做起下安全区，即使安全系数也是这个意思。起下安全区依据井深和井眼情况通常在50250PSI之间。有多个原因增加抽汲可能性。司钻应该了解并在起钻和接单根时采取额外方法降低抽汲效果。这些原因有：l 起钻速度过快l 泥浆粘度切力过高l 钻头泥包l 钻柱堵塞l 泥饼太厚l 环空间隙太小压力激动和抽汲作用相反，压力激动也能够造成溢流。假如下钻太快，超出泥浆从钻头周围流动速度，钻头下面泥浆压力将增加。加在地层上压力将引发地层破裂而造成泥浆漏失。从而造成泥浆液面和井底压力下降。漏失漏失是钻井常见问题。钻井泥浆密度会超出地层破裂强度而引发地层破裂。泥浆流入地层引发液面下降。异常地层压力异常地层压力也能引发溢流。前面已经说过，异常地层压力可因为断层、盐丘和充压砂层。假如钻遇了这些地层就可能发生溢流。估计异常压力地层方法有多个。多种多样录井工具、钻井中测量技术和钻井参数改变通常见于估计异常压力地层。 第四章 溢流警示信号油气井压力控制基础原理并不复杂，当发生溢流时候，假如遵照油田良好做法，全部不会演化为井喷失控。有很多原因影响油井状态，所以也有很多东西我们能够确切了解并加以控制。正常钻进时，泥浆由钻柱内向下到钻头，经环空上返到井口，再经过振动筛回到泥浆池。是一个封闭体积固定系统。假如体积发生任何我们能够探测到改变，我们必需找出原因。记住，计量泥浆体积任何努力全部是不为过。泥浆池液面上升假如泥浆池内泥浆体积增加，增加量可能来自地层或加入了新泥浆。假如溢流入井，它推进泥浆上返至泥浆池。这就是为何溢流大小通常计量为20桶溢流或40桶溢流。泥浆池内泥浆体积增量等于井底溢流体积。在实际操作中，正确确定溢流体积可能是困难。有些原因如停泵时泥浆回返使问题变得复杂。在租用钻机上这个问题更突出。机组人员必需知道她们钻机返出量。这对不一样泵速是不一样。必需从泥浆池总增量中减去返出量才是真正泥浆增量。返速增加因为溢流推进泥浆上返，泥浆流动速度开始增加。这能够从返出管上观察到。流速增加早于泥浆池液面上升。能注意到第一件事情是泥浆流动声音增加。返速增加是一个最关键信号，发觉后应该立即进行溢流检验。返速仪必需随时处于可靠工作状态。对于陆上钻机，返速仪是司钻关键防线。钻进放空当钻头钻入高压层时，司钻会发觉钻进更轻易。钻速在很大程度上取决于地层压力和泥浆液柱之间压差。假如压差过大（泥浆密度超出过多），机械钻速就低；当压差低时，在一样情况下，机械钻速就提升。地层压力增加会减小压差进而提升钻速。钻速忽然增加必需要监察原因。基础做法是钻进放空24英尺必需停钻检验溢流。实际上，大多数放空只要一发觉就要进行检验。钻进放空也有相反情况钻速降低。PDC钻头在钻遇沙砾岩时将会下降。溢流检验要检验溢流，司钻停泵并观察井内泥浆。假如泥浆流动，说明溢流已经发生，井正在涌。对于水基泥浆来说通常观察23分钟。对于油基泥浆观察起来就比较困难，即使已经停泵。气体溶解于泥浆中只在靠近地表时才析出，对油基泥浆可能需要观察30分钟以上。假如发觉井涌，司钻应立即关井以降低溢流量。井队队长、监督、钻井代表等应该采取方法确定刹把操作者了解立即关井意义。司钻只能先关上井，然后再打电话、接水管线、检验阀门泄漏等。泵压下降或泵速提升当溢流进入井内后将推进环空泥浆上行，这种额外帮助意味着泥浆泵不再需要如此努力工作。在气体溢流情况下，泥浆将变轻所以需要更小循环泵压。泵压升高也可能意味着溢流，地层流体可能使泥浆变稠而难以泵送，从而泵压上升。扭矩增加通常扭矩随井深增加。当钻头进入过渡带钻进放空岩屑量将增加，这些岩屑堆积在钻头周围引发扭矩增加。钻头吃入深度也增加。这一合成效果是地层改变很好信号，可能溢流就要发生。拉力增加及下不到底当碰到高压地层时，拉力增加及下钻不到底现象在接单根和起下钻时显著。这可能是因为水敏性地层引发；当这些地层遇水时膨胀并坍塌，更多情况是因为地层压力增高引发，所以是可能发生溢流信号。岩屑尺寸改变岩屑尺寸在钻遇过渡带时会变大、变小或改变形状。关键是要注意岩屑形状改变，这是井底情况发生改变信号。泥浆性能改变泥浆性能任何改变原因必需搞清楚，假如这种改变是常规钻进和岩屑引发也应该搞清楚。地层压力增加会引发更多地层坍塌从而使更多岩屑进入泥浆（也伴伴随钻进放空），含盐量增加也表现在泥浆矿化度上，这能够引发泥浆粘度增加，失水增加。关键是发觉泥浆性能改变并确定原因。钻柱重量增加溢流发生时，因为气侵泥浆浮力减小，能够观察到钻柱重量增加。钻柱重量更多施加在大钩上。返流槽温度增加一个基础地质现象是地层压力增高时温度也增高，这反应在泥浆返流槽温度增加上。氯根含量增加矿化度增加是井下情况改变一个信号。在高压带更多地层水被挤进井筒，使泥浆矿化度增加。当地层压力靠近井底压力时，地层水大量进入，这也能够由泥浆工程师经过测量氯根值来发觉。背景气、单根气、起下后效增加用今天钻井仪表，能够测量不一样气体并跟踪其运动情况：背景气在正常钻进时，钻屑中有少许气体存在。这就是背景气。背景气能够测量并设置浓度底线。假如此值增加说明将要溢流。背景气通常量很小，对溢流探测关键是值改变及偏离底线值趋势。单根气当停泵接单根时，井底压力将减小。损失了环空循环阻力，假如这种阻力丧失足以使井底压力小于地层压力，井侵就会发生。假如井侵是气体，只有它被循环到地面才能发觉。经过气体分析仪跟踪接单根时井底泥浆到地面时间，就能够发觉接单根气侵。上体方钻杆接单根时，钻头自然也被提离井底，假如此时发生抽汲，也叫做接单根气体。起钻气起钻气和结单根气没有区分，全部是因为停泵和抽汲引发。不过起钻气比单根气更危险，因为它时间长且溢流量大，当气体在井内膨胀时，上推井内泥浆造成井下欠平衡。泥浆气侵泥浆气侵不是溢流关键信号，这是因为气侵不足以降低井底压力到造成溢流程度。气体能够压缩，所以，气体上面泥浆重量很快压缩气体，少许气体只能少许降低井底压力。关键膨胀发生在井眼上部，下不大量泥浆段不受影响，关键是气侵泥浆会使井底压力下降。因为气亲泥浆实际上降低井底压力，气体会占据泥浆体积，引发泥浆池液面上升。这种上升能够用于计算井底压力降低。井底压力降低许P等于泥浆压力梯度（PSI/FT）除以环空容积（BBL/FT），乘以泥浆池液面增量(BBL).也能够把泥浆池液面增量换算为高度再乘以泥浆压力梯度。气侵通常不足以引发溢流，假如有怀疑，能够进行溢流观察。D指数改变D指数概念基于钻速和压差关系。压差减小钻速增高，换句话说，井下越靠近平衡，甚至欠平衡，钻速越高。标准钻速通常被统计。当D指数偏向减小时能够认为是溢流信号。通常D指数随井深增加直到钻遇压力过渡带，D指数减小。第五章 关井程序一旦发觉溢流，司钻职责是立即关井。在井控中井队人员能做最大贡献是减小溢流量。井队人员无法控制钻井设计和地层压力。她们能做到是减小溢流量从而减小井控过程中多种压力。很多年来一直争论软关井和硬关井问题最终归结为硬关井。研究证实，硬关井引发水击压力小于关井迟缓增大溢流量引发压力增加。部分操作者在一些情况下可能仍然喜爱软关井。确切关井情况和程序应该在班前会上确定并张贴在钻台上。关井程序在不一样情况下会有改变。硬关井节流阀应该全关，软关井节流阀应保持全开或半开。在实际操作中，大多数井队用平板阀关井，而不是节流阀。用那个阀取决于节流管汇部署。陆上钻井钻进时关井程序（硬关井）1. 停转盘2. 起方钻杆直至保护接头出转盘面3. 停泵4. 检验溢流5. 关防喷器。大多数情况下关环形6. 通知监督7. 开液动阀8. 统计和监控关井立压和套压9. 统计泥浆池液面增量和关井时间10. 检验地面和防喷器是否有漏失11. 关泵入阀隔离泥浆泵有多个原因影响首先关哪个防喷器：l 环形防喷器使用不要求确定钻具位置l 环形防喷器使用许可关井时活动钻具，预防卡钻l 闸板防喷器关井快速能够较少关井时间，从而降低溢流量关井立套压应该监控并每隔几分钟统计一次。要尤其关注压力改变情况和任何忽然意想不到改变。要尤其关注套压！假如套压增加很快，则溢流是气体而且正在滑脱！立即用司钻法循环溢流出井。不要浪费时间计算溢流上窜速度或为工程师法加重泥浆。任何认定工程师法优点伴随溢流滑脱到井口和压力上升而丧失殆尽。假如钻柱上有回压阀，初始关井压力读数必需用顶开法取得。有多个顶开方法。切记，你正在向关闭井里打泥浆，泵入要慢！一个方法是缓慢泵入并统计压力和泵入泥浆体积关系，当立压不再上升甚至下降，通常原因是回压阀打开时其上下压力平衡了。这种方法要求良好判定和经验。大多数操作者使用带孔眼浮阀。它能够阻止大量流体经过钻柱上喷而足以传输压力。另一个方法是向井内打泥浆直到套压有微小增量，停泵并统计压力。切记，你正在向关闭井里打泥浆，泵入要慢！起钻时关井程序1. 把钻具放入吊卡2. 抢装全开阀3. 关闭全开阀4. 关防喷器。大多数情况下关环形5. 通知监督6. 开液动阀7. 接方钻杆8. 开全开阀9. 统计和监控关井立压和套压统计泥浆池液面增量和关井时间10. 检验地面设备漏失注意优先使用全开安全阀，因为假如钻柱内正在井涌，它比回压阀阻力小易于安装。而且假如需要电缆操作，全开阀也能实现。假如需要强行下钻到井底，应该在全开安全阀上面再接回压阀。关键是全开安全阀必需在关防喷器前安装。不然因为泥浆从钻杆内流动使全开安全阀难以安装。钻柱内部必需关闭才能控制井口。连接方钻杆以后要打开全开安全阀，先开泵慢慢望全开阀上面泵入泥浆，每1/4桶泵入泥浆量统计一次立压。立压增量每次统计应该相同直到压力相等把阀打开。圈闭压力圈闭压力就是反应在立压或套压上平衡地层压力多出压力。最常见圈闭压力是因为泵没停稳就关井形成。圈闭压力必需放掉以取得压井计算有效压力数据。要检验圈闭压力：1 只从套管处释放。这能够避免污染钻柱内泥浆和堵塞钻头水眼可能性。节流阀也装在套管处易于控制该过程。2 使用立压作为指导3 少许排放每次1/41/2桶4 每次排放后关闭节流阀并统计立管压力5 继续排放并观察立管压力直到立压不再降低6 统计真实关井立压套压可能当钻柱内充满压井泥浆而压力仍然是关井立压，要反复检验圈闭压力存在。注意 检验圈闭压力会引发更多溢流和更高压力。假如关井前进行了合适井涌检验，就不会有圈闭压力。你要在意每个PSI压力，不要敞开节流阀放掉井底压力。任何情况下也不能在环形防喷器开启，井涌情况下下钻到井底。这就是所谓要试图超出溢流，这是最坏做法。关井程序和导流导流是最基础 过程知道浅层气危害而有意把它引到钻台是危险做法。应努力避开浅层气，这些努力包含浅层气地质勘探、导眼钻井和无导管钻井。部分操作者现在挤注表层套管鞋以期能承受关井压力而不发生管外冒油冒气现象。导流只能认为是为钻机撤退赢得时间。在钻表层时候，导流系统相当于BOP作用，假如发生了浅层气，流体被引导到井场以外。导流系统是否使用应该在开钻前定好。书面导步骤序应该贴在钻台上。假如套管鞋处地层强度不足以承受溢流关井压力，需要使用导流系统。对于浅井来说，很多溢流就发生在地表。在这种情况下，我们试图经过许可流体放喷预防套管鞋破裂，并期望浅层气自己很快喷完停止。导流是一项极其有害操作，设备失效是常常。导流器设计通常不能承受实际导流条件。高速流动泥浆和砂子将很快冲蚀任何设备，重型钻井四通在几分钟内就被浅层气流体损坏。导流系统是钻机安装最终工作，钻台下面已经充满多种管线、阀和其它设备。所以导流管线通常不是直通钻机外。任何一个转弯处全部是一个潜在失效点，管线内径通常也比较小。大尺寸管线用于处理大量物质。对于陆地钻机，通常有一个大通径环形防喷器在表层套管顶部。下面是两条大尺寸管线，设备和控制系统有不一样安置方法。假如有一个不能关井溢流，导流设备关闭，井内流体经过一条或两条管线放喷。导流系统只是赢得时间撤离钻机，我们期望在系统失效之前井喷会自己停止。另一个和钻表层相关设备是紧急灌浆泵。这是一个紧急情况下能够开启用以往井内灌注清水泵。这关键用于大量漏失情况，该泵也能够帮助保持井内气体为潮湿降低着火机会。第六章 关井立压和关井套压一旦关井，立管压力表和套管压力表可用于确定井状态。当泥浆液柱静液压力等于地层压力，立压套压等于零。发生溢流时，情况就改变了。泥浆液柱静液压力不再等于地层压力，关井后，立管压力反应泥浆液柱压力和新地层压力差值。假设钻柱内充满“好泥浆”，立压加上泥浆液柱压力等于新地层压力。立压表相当于有一个长柄压力表，柄长等于钻柱长度。只要钻柱内泥浆密度知道，井底压力就能够计算出来。利用立管压努力争取取井底压力是井控一个基础步骤。一个井深10000英尺泥浆比重10PPG井眼，井底压力是5200psi。假如关井立压为400psi,井底压力为5600psi.假如泥浆比重增加一个值使之在10000英尺液柱内产生400psi压力，关井立压将降至零；井底压力和地层压力将平衡。BHP=.052X10000X10.0=5200psi5600=.052x10000x?=10.7ppg压井泥浆比重即可得到在套管一侧我们也有一个长柄压力表，这时柄是钻柱外面、套管里面和裸眼段。即使形状不一样也算是柄。和钻柱内一样停泵后10ppg泥浆10000英尺井眼，套压也为零（设地层压力为5200psi）发生溢流后，套压变成了组合压力。我们仍然有10ppg泥浆在井内，只是不知道有多少泥浆被溢流顶出。第七章 UUU型管概念有时可用U型管作为井模型来了解，U型管一端代表钻柱而另一端代表环形空间。假如U型管充满水，它将保持静止，什么事情也不会发生，因为两边是一样高度和一样流体淡水，所以含有一样流柱压力。假如一边充满较重流体比如盐水，而另一边仍然是淡水会发生什么？盐水一边向下施加更大静流力，只要U型管两边连通，盐水边和淡水边会自已平衡。盐水液面将下降，把部分淡水顶出来，直到U型管底部压力对两边来说是相等。U型管原理对模拟多种井控程序全部是有用，清除防喷器组内圈闭气体和从导管内清除原浆是两个使用U型管原理常见操作，使用节流和原井管汇在深水井控中循环溢流出井时假如两条管线静液压力不相等将是很复杂。假如我们把地层压力概念加在U型管上，就形成了一口完整井，只要U型管内液柱压力等于或稍大于地层压力，两边全部充满良好泥浆话，什么事情全部不会发生。当含有比井内液注压力更高地层压力地层被钻穿时，溢流将发生，地层流体进入井内。本未尾图表明了一个经典10000英尺、泥浆比重10ppg井情况，溢流关井，关井立压500psi，关井套压1000psi，假设溢流为气体没有静液压力，显示计算很轻易进行。作为气体运移和对井底压烟囱影响描述，最终一张图表示假如气体溢流在不膨胀情况下运移至节流阀处井底压力将会怎样改变，井底压力被带到了地面。U型管也可用于表示泥浆循环过程，泥浆从泥浆泵，经过立管、方钻杆、钻头，经环空上返，推进泥浆运动力能够在立压表上读出。假如提升泵速，立压升高。泥浆泵需要更大功率使泥浆流动愈加快。假如泥浆比重增加，泵速将下降，不然功率要提升来维持泥浆保持不变流动速度。这个关系是线性，假如对10ppg泥浆立压为100psi，那么11ppg泥浆要求110 psi，增加10%。上边例子不是太真实，假设10ppg泥浆循环泵压2800 psi，假如泥浆比重一样增加10%，变成11ppg，泵压增加10%将成为3080 psi。假设泥浆经过节流阀循环，节流阀能够关小以增加额外压力在循环系统，假设节流阀全部关闭增加200 psi压力至循环系统，立管压力和泵压表也将增加200psi，现在循环压3280 psi。因为节流阀调整引发压力改变影响在整个系统全部能够感觉到，这是在循环溢流出井时使用节流阀维持井底压力不变基础原理。第八章 低泵速试验和基础计算泥浆泵是钻机能够实现井控关键部件，能够泵入定量泥浆，保持正确压力控制对井控操作是基础要求。压井泵速（也叫低泵速试验）司钻上班首要事情是做低泵速试验，有时也称为压井泵速。这是对已知泥浆比重、井眼形状和井下钻具合而进行低泵速试验，假如这些参数发生了改变，应重新进行试验。每台泵通常作不止一个低泵速试验，比如，司钻调整泵速为通常速度1/4或1/2，20冲或40冲，泵压从节流面板读取并统计。低泵速压井好处：*较低泵速降低空摩阻，这么能够降低套管鞋处压力，降低地层破裂和井涌可能性。*假如发生问题班组人员有较长反应时间事情发展变慢了。*班组长人员有更多时间加重。*泵泵荷降低。*节流阀调整更轻易。根本原因是低泵速使班组人员更轻易保持井眼控制状态，低泵速用于循环受侵泥浆出井并用新泵控制地层压力。低泵速试验给班组人员提供了一个已知初始状态。正确泥浆流动和压力控制对井控是十分关键。初始循环压力低泵速压力是为计算初始循环压力而试验，初始循环压力是循环泥浆和控制溢流所需要压力，初始循环压力等于关井立压加上低泵速压力。泥浆泵必需克服循环泥浆摩阻和作用在井口地层压力（关井立压）。ICP=KRP+SIDDP另外两个基础计算是地面到钻头冲数和时间。要计算地面到钻头冲数，首先我们要主出需要顶替泥浆量钻柱内容积。假如10000英尺5寸，钻杆（19.5ppf）容积系数是0.01776桶/英尺。用10000生活会乘以0.01776就得到177.6桶，这就是从地面到钻头需要泵入泥浆量。假如我们泥浆泵是三缸61/2缸套，0.123桶/冲，那么从地面到钻头需要1444冲。假如压井泵速为30spm，那么需用时间为靠近49分钟。在上例中，我们忽略了井下钻具组合计算。假如我们加上500英尺8钻铤，现在一些方面0500英尺，那么需要另外0.00874桶/英尺500英尺或4.4桶泥浆要泵入，即36冲，总泵冲为1480冲，交流中心 时间为50分钟，5钻杆内容积几乎是8钻铤2倍。用一样方法计算钻头到地面冲数和时间，首先计算泵入泥浆量环空容积然后除以泵排量。5钻杆和121/4井眼之间环空容积系数为0.1205桶/英尺对10000英尺井深，泥浆量为1205桶。8钻铤在121/4井眼内环空容积系数为0。0836桶/英尺。假设一样是500英尺钻铤长度，则需要多泵入42桶泥浆，总泥浆体积1247桶，在30冲时需10139冲或338分钟5小时节8分。顶替钻杆和井眼总时间大约在6小时28分。终了循环压力FCP我们已经算过了初始循环压力和压井泥浆比重，目标是用压井新泥浆顶替受污染旧泥浆。压井泥浆比井眼内原浆重，所以在一样泵速下需要更大压力来循环。我们仍从已知地方开始KRP。我们已经用它计算了初始循环压力，现在我们用初始循环压力和压井泥浆比重计算终了循环压力。为了连续保持正确井底压力控制和地层压力控制，关键是每次只改变一个参数。很简单，终了循环压力将是低泵速按压井泥浆比重比原浆比重增加百分比来增加。假如泥浆比重是原浆2倍，那么终了循环压力应该是初压力2倍。因为这是不可能，我们取两个泥浆比重一个适宜百分比。最终循环压力FCP=低泵速压力压井泥浆比重/原浆比重假如新浆比重11ppg，原浆比重10 ppg，则终了循环压力为低泵速压力增加10%，假如低泵速压力是800psi，则终了循环压力为880 psi，FCP只有在压井泥浆抵达钻头时才达成。在这时初始循环压力降低直到等于终了循环压力，这能够在压井施工单上统计下来。泵速增加增加泵速能使泵压愈加快增加，百分比为新泵速除以老泵速平方，换句话说，泵速增加一倍，压力增加4倍。所以，在井控过程中保持泵速不变是很关键。压井施工单这是一个表格，司钻能够用它填写用以进行压井计算多种资料，压井施工单有多个格式和类型，几乎每个企业全部有自己格式，在压井施工单上统计予取数据是个很好做法。KRP低泵速泵压由司钻读取和统计。ICP初始循环压力=KRP+SIDPPFCP终了循环压力=KRPKWMOMW压井施工单是一张有用纸，真正使用人应该把它填出来。很多压井施工单太复杂，难以使用和了解。压井施工单应便于使用，设计得不易犯错误，常常结果是恰恰相反压井施工单极难使用且易于犯错。长串数字应尽可能避免如：A+B+C=DD+I+K=M这此数字组使司钻和队长轻易犯错。记住你设计压井施工单要真正便于使用（界面友好）。第九章 气体运移和膨胀假如因气体溢流而关井，气体不会停在同一位置，它将向上运移和渗透。这是因为气体比液体轻，它们向上浮，很像空气泡在水中上浮。气体在泥浆中上浮速度没有在水中那么快，回为泥浆比水粘稠。当气体运移时，它要膨胀，假如不许可膨胀，气体引发地面和井底压力升高，进而造成井漏，升高压力使U型管破裂。假如许可以无控制方法膨胀，它将排替井内泥浆使井内泥浆量降低，井底压力降低，更多溢流进入井间，进而造成更多泥浆出井，这种恶性循环引发很多井喷失控。两个物理定律影响气泡：查尔斯定律和波义耳定律。查尔斯定律说明当压力不变时，温度改变引发气体体积改变，假如气体体积不变，温度改变引发气体压力改变。波义耳定律：假如气体温度不变，压力增加引发气体体积减小，这个关系由下式表示：P1V1=P2V2当压力上升时体积减小，假如P1是1，P2是2，那么V2肯定是V1二分之一，假如V1是2则：V2=1。井控中常常很关键是相反方面，假如压力降低二分之一，气体体积增加到2倍。下面是另一个例子P1=5200 这能够是10000英尺10ppg泥浆井眼压力P2=14.7 这是大气压力地面压力V1=10桶 这是用泥浆池液面增量量出溢流量V2（在地面体积）未知，则：520010=14.7?向单乘除法告诉我们V1=3537桶，很大体积。这就是10桶在压力为5200PSI井底溢流在无控制状态下到地面体积，假如这个计算值达成话，井内可能早就没有泥浆了。显然，气体运动和运移必需控制。两个极端情况是不能接收，假如不许可膨胀，气体运移到井口并把井底压力携带上来。假如无控制地膨胀，将排出更多泥浆造成更大溢流。假如关井时间很长，能够经过控制立压不变，在节流阀处放泥浆来控制井底压力不变，只要关井立压不变，井底压力就不变新溢流就不会发生。气体上升时将要膨胀而套压也将上升，这和循环溢流出井时过程是相同，循环溢流出井时控制立压不变从而控制井底压力不变，然后溢流循环不出节流阀。常常会发生关井后立套压不稳定而连续上升现象，这可能是因为上述气体运移或地层渗透率低。在低渗透性地层中，溢流进入井间很慢，计算压井泥浆密度并循环一周后，井仍然没有压住，新压井泥浆比重还要计算并重新循环。假如重泥浆循环后井被压稳，那原因就是气体运移。在重泥浆循环之前，不可能搞清是气体运移还是低渗地层压力恢复很好作法是假定关井一个小时以后压力上升全部源于气体运移。相关气体更困难问题是深解于泥浆中气体，就像糖溶解在水中，一定类型气体深解于一定类型泥浆中，这些泥浆循环到很靠近地面时，气体很快析出。这类问题发生在天然气对油基泥浆和H2S对水基泥浆、油基泥浆气体溢流给井队人员带来很多困难。关键是：*天然气在油基泥浆中高溶解性。*天然气膨胀较晚而且愈加快，比在水基泥浆体系更然危险。*忽然意想不到气体喷出使井内液柱压力下降。*从地面探测仪中极难探测和确定小体积溢流。*泥浆体系污染可能引发井眼桥堵。*天然气在油中不可予见特征。*较长时间压力滞后反应使节流阀和立压表不一样时，极难控制井底压力。天然气/油基泥浆溢流压力和温度在其抵达地面时会降低。当温度和压力降低到它成泡点时，它会很快成为气体状态。急剧膨胀结果是使井下压力降低，有时造成假喷失火和爆炸，导管被喷空而挤扁。在气体假喷发生时，气柱卸压并直接喷到泥浆房，高易然气体聚集速度大于驱散速度，有必需立即关掉全部可能火源。而这么可造成设备问题，通常在泥浆罐区设备是防爆能够在危险环境中使用，对大多数钻机，在泵房和库房风扇马达，牵引是不许可在危险环境中使用，天然气能够轻易地找到点火源。假如油基泥浆体系溢流没有发觉且被循环至进口，几分钟之内就变成很复杂而又危险情况。第十章 破压试验、地层破裂压力梯度和最大许可地面压力井内泥浆液柱静压力是平衡地层压力关键方面，假如碰到溢流将在地面设备，套管和地层上施加更高压力。在大多数情况，最微弱步骤是套管鞋处，引发地层破裂压力近似值能够经过破压试验和压力密封性试验取得。在进行破压试验时一定要切记，我们是在向一个关闭井内打泥浆，要小心缓慢泵入。不止一个方法能够进行破压试验，但基础从程序是在关井状态下，以1/41/2桶/分速度向井内泵入泥浆并统计立管压力，立管压力开始降低即当曲线偏离直线点就是地层漏失点。大多数操作者推荐作一个压力图表，图表开始偏离点就是漏失点，正确漏失点依据看图人不一样了解而不一样。利用已知试验泥浆比重和破裂压力能够计算出当量泥浆比重，比如：假如套管鞋井深5000ft，试验用泥浆比重10.0ppg,在开始泵入泥浆前套管鞋处压力为50000.0510=2600psi。假如开始泵入，且发觉地层在立压为800psi时开始漏失，这意味着套管鞋处地层能够承受13.1 ppg在注深度形成液柱压力。13.10.0525000=3406psi或：800 psi=MW0.0525000MW=3.08 ppg假如压力降低比予期早，意味着套管外串槽，水泥石没有凝固好，补注水泥工作应该进行。也可能性是很微弱地层或在套管鞋处破裂。不顾套管鞋处固井质量差而继续钻进，将使井队很轻易丧失对井最初控制。即使最小溢流就能引发灾难性后果。假如不原冒地层试漏风险话，能够进行压力密封性试验。向关闭井眼内泵入流体直至达成予计压力，予计压力通常从邻井取得。该压力结合试验泥浆比重，能够定出下一层套管前足以平衡地层压力当量泥浆比重。压力密封性试验好处是给井队一个数据和信心即地层能够承受需要压力而不用冒地层破裂风险。最大许可环空地面压力MAASP最大许可环空地面压力，不是一个绝正确数值，它只是套管鞋处地层能承受压力指示。理论上，MAASP在压井过程中不许可超出，因为有可能压裂地层而引发地下井喷。然而，打开节流阀降低套管压力只能使更多溢流进入井眼，而使情况更糟，引发更高压力。下面多个原因影响最大许可环空压力：*破压试验得到地层破裂压力通常低于实际地层破裂压力。*溢流被驱散在泥浆中，气顶实际位置远远高于理论位置，即气体不是以一个气泡形式抵达套管鞋处，当理论气顶抵达套管鞋时，部分溢流已经进入套管。*破压试验通常在新钻井眼内进行，伴随时间增加，泥浆形成泥饼而使井眼强度增大。简单地