A04 井内流体的运移(溢流的原因与发现).doc

第4章 井内流体的运移 井内流体按压缩性的大小分为气体和液体。气体极易压缩，也称为科压缩流体；液体几乎不可压缩，也称为不可压缩流体。流体不能保持一定的形状，而具有很大流动性。在井控理论中，谈及最多的运移形式包括溢流、气体膨胀。尽早发现溢流、控制气体膨胀，是作业井控的关键。井喷很少突然发生，多数都有一些溢流、井喷先兆，只要观察及时、准备充分，加以有效的预防，绝大多数井喷事故都是可以避免的。 4.1 溢流的产生与预防 溢流是指当井底压力小于地层压力时，地层流体在压差作用下进入井内，导致井口返出量大于泵入量、停泵后井口自动外溢的现象。 4.1.1 产生溢流的必备条件 溢流的发生必须具备以下两个条件: 1.井底压力小于地层压力。 2.溢流地层必须具有必要的渗透率，允许地层流体进入井内。 4.1.2 产生溢流的原因 发生溢流的本质原因是井内压力失去平衡，是井底压力小于地层压力所致。在不同工况下，井底压力是由一种或多种压力构成的合力，任何一个或多个引起井底压力降低的因素都可能导致溢流的发生。最常见的易引起溢流因素包括液柱压力小于地层压力、起管柱时井内未灌修(压)井液或灌注量不足、起管柱时产生过大的抽汲压力、漏失、修(压)井液密度不够、地层压力异常等。 4.1.2.1 井内液面过低 静液柱压力是引发溢流的第一道防线，静止工况下，静液压力是施加在地层上的唯一压力。。如果液柱压力降至低于油层压力的水平，地层流体将流向井内。统计表明许多溢流发生在起管柱时，这说明或者存在抽汲或者没有正确灌浆。起管柱时，油管的体积从井内起出，井内液面和液柱压力都将下降。如果液柱压力降至低于地层压力，将开始溢流。因此，起管柱时灌注压井液是至关重要的，灌入的体积应等于起出的油管的体积。 为了减少由于起管柱时修(压)井液末灌满而造成的溢流，应做到以下几点： 1. 起出管柱后，井内液面会下降至多高。 2. 计算起出管柱的体积。 3.测量灌满井眼所需修(压)井液量。 4.定时将灌修(压)井液量与起出管柱体积进行比较，并安排专人记录、比较。 5.如果两种体积不相符合要立即采取措施。 管柱的体积取决于每段管柱的长度、外径、内径。对于大多数普通尺寸的管柱可从体积表中查出，也可由下面的公式计算： 管柱排减量(m3/m)=7.854×10-7×[外径(mm)2-内径(mm)2] 由于某种原因(管柱水眼堵)造成湿起，即起管柱带出其内部修(压)井液，这种情况下灌入的修(压)井液量应等于所提出管柱排减量与内容积之和。对于管柱的内容积，可以从油管体积便查表中查出，也可以用下面的公式来计算： 内容积(m3/m)=7.854×10-7×内径2(mm) 此时，灌液量(m3/m)=排减量+内容积=7.854×10-7×外径2(mm) 灌修(压)井液的原则是起管柱时，要及时灌修(压)井液，决不能让井内液面下降过多。 [例4-1]已知套管尺寸为7，井液为1.325g/cm3的盐水，由于管柱堵死，进行湿起，求起出5柱2?油管(每柱27.9m)后的井底压力降。 解:油管湿起下的排代系数为： C油管=7.854×10-7×2?2=7.854×10-7×732=4.18(l/m)=4.18(m3/km)。 7套管与2?油管环空容积为： C环空=7.854×10-7×(72-2?2)=7.854×10-7×(177.82-732)=20.47(l/m)=20.47(m3/km)。则： 5柱油管总体积为：V=4.18×27.9×5=0.583(m3) 湿起引起液面下降为：h=583/20.47=28.5(m) 井底压力降为:△P=O.00981ρh=0.00981×1.325×28.5=0.37(MPa) 有时，由于射孔段漏失使监测灌注压井液量变得很复杂，即开始井内可能是充满的，一段时间后流体渗入地层，如果这种情况发生，灌入的量应大于理论计算的灌入量。有时地层压力很低而不能使井眼充满，此时，只能对油层进行暂堵。然后再灌注，通常灌至理论灌注量。 保持液柱压力对井控十分的重要。每个现场施工人员都应能够正确执行灌注要求。 4.1.2.2 抽吸压力 起管柱的抽吸作用会降低井底压力，使井底压力低于地层压力，从而造成溢流。仔细计量灌入量可以发现抽汲溢流，比如起出了3m3的管柱体积只灌入了2m3井液，则说明有1m3的溢流被抽进井筒。必须特别注意灌浆量的监测，因为统计表明，许多溢流发生在起管柱时。 起管柱时减小抽吸力的原则： 1. 灌液控制井底压力略高于地层压力(这个超出的压力就是安全附加压力)。 2. 大尺寸工具减少环空间隙，高粘度、高切力压井液性能会增加抽汲作用，要减少管串中大径工具，循环好压井液再起钻。 3.控制起管柱的速度。 4.1.2.3 密度偏低 修(压)井液密度不够是发生溢流的主要原因之一，防止由于修(压)井液密度不