关井套压为零时安全问题探讨

高魁旭 杨德凤 汪光太

中国石油勘探与生产工程监督中心 （北京 100083）

关井套压为零时安全问题探讨

高魁旭 杨德凤 汪光太

中国石油勘探与生产工程监督中心 （北京 100083）

当溢流关井后，在关井立压、套压均为零的情况下该如何处理,从实际案例出发，打破直接敞口循环排污这一思维定势，从气侵的特性着手，在关井套压为零条件下提出值得进一步分析检查的不安全因素和比较稳妥的做法，以达到更早地控制溢流、降低溢流量和减少压井作业难度的目的。

气侵 溢流 井控 套压

在油气井近平衡钻探过程中，会不可避免地发生地层孔隙中的流体介质(油、气、水)侵入井内而发生井侵的情况。特别是当地层孔隙压力大于井底液柱压力时引起大量地层流体侵入井眼，进而发生溢流。发生溢流后，如果不能及时正确处理，就可能导致井涌、井喷。现场井喷事故案例表明，发生井涌后才实施关井，成功率非常低，即使成功控制井口，也会增加后续压井作业的难度。所以，在钻井过程中，及时发现溢流并采用正确的操作程序快速控制井口，成为防止发生井喷的关键环节。

从溢流预兆出现到停泵后井口有自动溢出，要经历一个不断变化的过程。关井时刻，也随着钻井实践的深入以及技术的进步而不断改进。 以往大部分油气田根据钻井液池的钻井液体积增量大小，采用 “1m3报警，2m3关井”的措施，现正逐渐被“发现溢流立即关井”的新井控理念取代。这种做法可更早地控制溢流，减少压井作业的难度。

现行井控培训和相关的井控管理规定都主张和要求“发现溢流显示应立即按关井操作规定程序迅速关井；关井后应及时求得关井立管压力、关井套压和溢流量”。然后再根据关井立管压力和关井套压的不同情况，分别采取相应处理措施。当关井立管压力为零时，认为溢流发生是因钻柱抽汲、井壁扩散气、钻屑气等使钻井液静液柱压力降低所致；当关井套压也为零时，可保持原钻进时流量、泵压，以原钻井液敞开井口循环，排除侵污钻井液即可。

关井套压为零时，真的就安全到可以敞开井口循环吗？事实证明，关井套压为零时，如果进行敞开井口循环作业，在某些情况下易引发进一步的溢流，关井套压升高。例如，西部油田某井，在发生气侵溢流后进行了关井作业，因实测关井立管压力和套压均为零，就按惯性思维，直接敞口循环排气，致使后来溢流量进一步增加，关井套压迅速增高，造成刺坏内防喷管线的事故。这就是习惯性做法带来的后果，与不重视气侵后井筒压力变化特点有关。

1 气侵式溢流的特性

气体无论在侵入方式还是在井筒内运移状态方面，都有其显著特点。气体侵入井筒，主要存在以下几种方式。

破碎式侵入：在钻开油气层的过程中，随着岩石的破碎，岩屑孔隙中的天然气被释放出来而侵入钻井液。侵入的气体量与岩石的孔隙度、井径和气层的厚度等正相关。

扩散式侵入：由于浓度不同，气层中的气体会通过滤饼向井内扩散，侵入钻井液。侵入量主要取决于钻开的气层表面积、滤饼性能和浓度差值。

破碎式侵入、扩散式侵入和置换式侵入，即使在井底压力大于地层孔隙压力的正压差情况下也会发生，从而成为导致气侵溢流的潜在因素。

气体具有不同于液体最显著特点就是其可压缩性和膨胀性。目前，对于气侵后气体的表现形式，大都认同气液两相流理论。气体侵入井眼后，由于钻井液流动和钻柱旋转，刚开始侵入气体以气泡的形式散布在钻井液中，井内变为气液两相流，随着钻井液循环，加上气泡滑脱上升特性，气体不断上升，由于受到的钻井液液柱压力逐渐减小，气泡逐渐膨胀，体积增大。单位体积钻井液中的气体体积增多，钻井液密度则随着气泡的上升而逐渐减小，井底压力逐渐降低（当井底压力降到接近、但不低于地层孔隙压力时，就发现溢流，实施了关井，就会出现上述关井套压为零的情形，这时已处于不稳定的危险状态）。气泡膨胀性向上流动，容易聚集成大气泡，变成弹状泡，当到达某一点时，气泡密集，大气泡聚集的速度突然加快，这时将由弹状流向段塞流转变。当气泡上升到接近地面时，体积膨胀到最大，造成突然性卸载，而钻井液密度降到最小。正是由于侵入气体的可压缩性和膨胀性，决定了气侵溢流显示的滞后性，危险程度和控制难度随着时间的推移而增加。

2 关井套压为零时的特殊考虑

井口开启循环时，随着侵入气体的上升，体积会不断增大，井底的液柱压力逐渐减小，导致更多气体侵入井内，形成恶性循环，最终可能引起井喷。

为确保安全，避免进一步井侵，减少压井工作量，当遇到关井套压等于零的情况时，不要急于开井,进行敞开井口循环,而要进行一些分析检查工作。

（1）阀门开启：检查压力表下的截止阀、四通和节流管汇间的平板阀，确保已全部开启。例如，某油田的W394-XX井，在溢流后关井求压，读取套压为零，直接开井，导致大量地层流体侵入。事后发现由于没有打开套压表下的截止阀，从而给出了一个错误信号，导致井侵加剧。

（2）流道通畅：检查节流管汇是否堵塞，确保流道通畅。例如，某油田ZG8井，在控压钻进过程中，发现井漏后，停泵静止观察，出口有线流，在观察到关井套压为零后继续钻进，致使井涌严重，关井套压非常高，后来查明是节流管汇套压表下通道堵塞引起。

（3）关井时间：在溢流后关井求压，通常是在关井10～15min后，读取立压和套压值，这通常是对渗透性较好的地层而言，而对于低渗透地层可能需要关井更长时间，才有确切和稳定的套压显示。

（4）压力表配置和检查：最好配备高、低量程2个压力表，并采用高精度的压力表，以减少测量误差。由于压力表本身精度限制，存在误差，可能读表时套压值接近零，但不等于零。在排除上述（1）、（2）、（3）项因素后，最后可以进行关井节流循环，查看压力表的变化，检查其灵敏程度，以防压力表本身存在问题。

（5）特殊工艺井：对于常规水平井、多分支水平井，井控有其特殊性，在水平段发生严重溢流后，通常套压也难有非零显示。

（6）自溢流关井：停泵后井口出现自溢时关的井，即使线流，关井套压为零，也不可开井敞口循环，应实施关井节流循环检查。

（7）溢流类型：发现溢流后，要立即进行地质、录井综合分析解释，判断是油侵、水侵还是气侵。如果属于气侵或气油比较高的油侵，都不可敞开井口循环。例如，某油田的W9井,发现钻井液中气泡增多，钻井液池液面上涨，外溢1.7m3后，仍敞开井口循环，加消泡剂处理钻井液，然后继续钻进，致使后来发生严重井涌，涌出转盘面，累计外溢量达18.7m3，大大增加了后续压井作业量。

（8）起下钻途中：在起下钻过程中发生溢流，即使关井套压为零,也不可继续起下钻作业，而应进行节流循环检查，确保安全后，再分段下钻节流循环检查，直至下到井底。例如，东部某油田的X60-X井，钻进过程中出现两次气测异常后，决定短起下钻测油气上窜速度，在起完第12柱后，井口出现溢流。明知有气侵，却未关井循环检查，只是间断开泵循环，观察井口反应，仅仅循环6min，就发生严重井涌，导致发生次生事故，无法关井，最后引起井喷失控着火。

（9）边循环边加重：对钻井液节流循环排气一周后，如果出口钻井液密度仍低于进口钻井液密度，气测值不降低，必须进行钻井液边节流循环边加重，直到进出口钻井液密度相同，气测值降低到正常时方可进行下步作业。

（10）节流循环检查：在确定进行节流循环检查时，不要随意活动钻柱，以免因井口不居中，而造成橡胶密封件偏磨和刺漏。事实证明，在近平衡状态下，钻柱不易被卡。

（11）溢流压井：按压井单进行压井作业至结束，套压为零时，不要立即开井，应继续节流循环一段时间，并进行相关核查，确保压井液密度的均匀性以及压井过程中未出现新的侵入。

（2）尾管固井：采用双胶塞尾管固井（或用插入

3 建议

在实施“发现溢流立即关井”井控措施后，遇到关井立管压力和关井套压均为零的情形增多，节流循环是积极稳妥的做法，能否安全地以原钻井液敞开井口循环排出侵入流体，而不发生再侵，需要排除不安全因素。

（1）测压通道被堵塞、关闭或压力表本身存在问

中后期开发有很好的借鉴作用。题。

（2）侵入流体停留在水平段。

（3）停泵自溢、气侵、气测值偏高、井筒中钻井液密度不均匀。

According to actual cases,the treatment measures to the case of zero standpipe pressure and zero casing pressure after closing well are discussed.Some safe treatment processes are proposed,which can more early control overflow,reduce overflow amount and decrease the difficulties in well-killing operation.

gas invasion;overflow;well control;casing pressure

高魁旭（1971-），男，工程师，主要从事石油机械设备开发研制，钻井工程现场监督管理、监督技术管理工作。

王梅

2012-09-10▌