摘要：在油田鉆井過程中，要維持井眼與地層間壓力平衡，防止出現(xiàn)鉆井液漏失、溢流、井涌等現(xiàn)象發(fā)生，造成污染油層，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致油氣資源損失，危害作業(yè)人員生命安全。本文在對(duì)鉆井過程中不同鉆井作業(yè)工況時(shí)井底壓力分析基礎(chǔ)上，剖析引起井底壓力變化因素，提出減少壓力波動(dòng)措施，制定鉆開油氣層的技術(shù)對(duì)策，可為同行提供借鑒經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：油田鉆井;壓力平衡;波動(dòng)壓力;技術(shù)對(duì)策

1.井底與地層壓力平衡關(guān)系

1.1井底壓力定義

井底壓力是指作用在井底上的各種壓力總和，不同鉆井作業(yè)工況中井底壓力不同，具體可以分為停止循環(huán)時(shí)、鉆井時(shí)、起鉆時(shí)、下鉆時(shí)、劃眼時(shí)五種工況。

（1）停止循環(huán)時(shí)

井內(nèi)鉆井液處于靜止停卡循環(huán)時(shí)，井底壓力等于鉆井液靜液柱壓力，即Pb=Pm=0.0098*ρm *Hm，式中Pb為地層壓力，Pm為鉆井液靜液柱壓力，ρm為鉆井液密度，Hm為鉆井深度。

（2）鉆進(jìn)時(shí)

鉆井時(shí)井底壓力等于鉆井液靜液柱壓力+循環(huán)時(shí)的環(huán)空流動(dòng)阻力，即Pb=Pm+Pbp=0.0098*ρm *Hm+ Pbp，式中Pbp為環(huán)空流動(dòng)阻力，數(shù)值一般為0.7～1.5MPa。

（3）起鉆時(shí)

起鉆井時(shí)井底壓力等于鉆井液靜液柱壓力-抽吸壓力-未及時(shí)灌滿井口而產(chǎn)生的靜液壓力減少值，Pb=Pm- Psb-Pdp，Psb為抽吸壓力， Pdp為未及時(shí)灌滿井口而產(chǎn)生的靜液壓力減少值。

（4）下鉆時(shí)

下鉆時(shí)井底壓力等于鉆井液靜液柱壓力+激動(dòng)壓力，即Pb=Pm+ Psw，式中Psw為激動(dòng)壓力。

（5）劃眼時(shí)

劃眼時(shí)井底壓力等于鉆井液靜液柱壓力+激動(dòng)壓力+環(huán)空流動(dòng)阻力，即Pb=Pm+Psw+Pbp。

1.2井底壓差

井底壓差為井底壓力與地層壓力差值，即ΔP=Pb-Pp，當(dāng)Pb>>Pp時(shí)，ΔP>>0，井底為過平衡;當(dāng)Pb稍大于Pp時(shí)，ΔP稍大于0，井底為近平衡;當(dāng)Pb=Pp時(shí)，ΔP=0，井底壓力與地層壓力相平衡;當(dāng)Pb

1.3井底壓力變化因素

由于井內(nèi)鉆具或流體上下運(yùn)動(dòng)而引起井底壓力增加或減少的壓力值為波動(dòng)壓力，引起井底壓力變化因素主要有三方面：一是鉆井液靜切力，鉆井液靜止時(shí)間越長，其網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)強(qiáng)度越大，靜切力就越大，鉆井液從靜止?fàn)顟B(tài)到流動(dòng)狀態(tài)所克服的流動(dòng)阻力就越大，導(dǎo)致井內(nèi)鉆柱上下運(yùn)動(dòng)時(shí)就會(huì)造成過大的波動(dòng)壓力;二是起下鉆速度，起鉆時(shí)鉆具底部產(chǎn)生負(fù)壓，使井底壓力減少。下鉆時(shí)鉆具底部排擠鉆井液向上流動(dòng)，使井底壓力增加;三是慣性力，在起下鉆具或接單根等作業(yè)中，鉆柱運(yùn)動(dòng)速度不均而產(chǎn)生慣性力，使井內(nèi)壓力產(chǎn)生波動(dòng)。

2.減少波動(dòng)壓力措施

由于鉆井液具有一定的粘度和切力，當(dāng)快速提升鉆柱（尤其是出現(xiàn)縮徑、鉆頭泥包）時(shí)，都將引起過大的抽吸壓力，易引起井噴和井眼垮塌，同時(shí)下鉆速度過快時(shí)，會(huì)引起過大的激動(dòng)壓力，造成井漏，影響井眼安全。減少波動(dòng)壓力對(duì)井眼影響措施主要有四方面：一是嚴(yán)格控制起下鉆速度，防止過快，尤其是鉆頭在井底附近時(shí)，更應(yīng)高度重視;二是起下鉆具時(shí)，嚴(yán)禁猛提猛剎，防止產(chǎn)生過大的慣性力和波動(dòng)壓力;三是起鉆前充分循環(huán)井內(nèi)鉆井液，使其性能均勻，進(jìn)出口密度差小于0.02g/cm3。同時(shí)調(diào)整好鉆井液性能，防止因切力、粘度過大產(chǎn)生較大的波動(dòng)壓力;四是應(yīng)保持井眼暢通，防止縮徑、泥包等引起嚴(yán)重抽吸。

3.鉆開油氣層的技術(shù)措施

為維護(hù)井底壓力平衡，減少壓力波動(dòng)，避免出現(xiàn)溢流、井涌等復(fù)雜事故，制定鉆開油氣層技術(shù)措施，主要有以下幾方面：

一是加強(qiáng)地層對(duì)比，及時(shí)提出地質(zhì)預(yù)報(bào)，尤其是異常高壓地層上部蓋層的預(yù)報(bào)要力求準(zhǔn)確，采用dc指數(shù)、氣測資料等對(duì)異常地層壓力進(jìn)行隨鉆監(jiān)測，綜合分析對(duì)比資料數(shù)據(jù)，以提高地層壓力監(jiān)測的精度。

二是在進(jìn)入預(yù)計(jì)的油氣水層前，調(diào)整鉆井液性能，調(diào)整好后再繼續(xù)鉆進(jìn)，以免因調(diào)整鉆井液性能而掩蓋溢流的某些顯示。根據(jù)井場井控設(shè)備的配套情況、井控技術(shù)水平、井身結(jié)構(gòu)、地層及地層流體特點(diǎn)等，規(guī)定最大允許溢流量，一般不超過2～3m3。

三是鉆開油氣層后進(jìn)行起下鉆作業(yè)時(shí)，必須進(jìn)行短程起下鉆。一般情況下試起10～15柱鉆具，在下入井底循環(huán)一周，若鉆井液無油氣侵，則可正式起鉆;鉆開油氣層后因發(fā)生卡鉆須泡油、混油或因其它原因要調(diào)整鉆井液密度時(shí)，其液柱壓力不能小于地層壓力。同時(shí)要求鉆開油氣層后避免在井場使用電氣焊。

四是電測前井內(nèi)情況必須正常。電測期間須準(zhǔn)備一根裝有鉆具安全閥或鉆具回壓閥的鉆桿，以備井內(nèi)異常時(shí)強(qiáng)行下入，控制井口。

五是若發(fā)生井噴而井口無法控制時(shí)，應(yīng)立即關(guān)閉柴油機(jī)及井場、鉆臺(tái)和機(jī)房處的全部照明燈，打開探照燈，滅絕火源組織警戒，盡快由注水管線向井口注水防火。

六是井眼要暢通，防止拔活塞造成抽吸井噴。開泵要平穩(wěn)，排量由小逐漸增大，防止蹩漏地層。同時(shí)為了井眼安全，防止大段井涌或蹩泵蹩漏地層，下鉆時(shí)應(yīng)分段下鉆并開泵破乳循環(huán)，嚴(yán)禁一次下鉆到底，尤其是長期未循環(huán)的深井，起鉆完要及時(shí)下鉆，嚴(yán)禁空井或鉆具停留在裸眼中檢修設(shè)備。

4.結(jié)論

（1）在鉆井過程中，井底壓力隨鉆井作業(yè)工況不同而變化。

（2）引起井底壓力變化因素主要有鉆井液靜切力、起下鉆速度及鉆柱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生慣性力。

（3）減少波動(dòng)壓力措施包括控制起下鉆速度、嚴(yán)禁起下鉆具時(shí)猛提猛剎、起鉆前充分循環(huán)井內(nèi)鉆井液、保持井眼暢通等，并制定鉆開油氣層的技術(shù)措施。

（4）本文井眼與地層之間壓力平衡關(guān)系方面取得認(rèn)識(shí)，可為同行提供借鑒經(jīng)驗(yàn)。

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作者簡介：

田帥，男，1987年8月出生河北，漢族，工程師，2010年畢業(yè)于中國石油大學(xué)（華東），現(xiàn)于中石油長城鉆探工程有限公司從事鉆井技術(shù)管理工作。