压井方法优选与存在的问题
压井是利用井控设备和压井方法向井内注入一定比重和性能的压井液,重新建立井下压力平衡的过程。选取合适、有效的压井方法关系到压井是否成功的关键,一旦发生井喷失控,将会造成重大损失,甚至巨大社会影响,因此,发生溢流或井涌后编制压井方案,选择最优的压井方法是压井成功的前提。
一、压井方法及优缺点
压井方法包括常规压井法和非常规压井法,常规压井法含司钻法、工程师法、边循环边加重法;非常规压井法含平推压井法、置换压井法、低节流压井法、体积控制压井法。
1.常规压井法
⑴司钻法压井。司钻法又称二次循环法,是指当溢流发生时并且完成关井工作后,考虑先利用钻井液循环将溢流排除,然后再结合钻井液压井的方法。这种方法的优点在于比较容易掌握,并且最关键的是操作时间短。缺点是设备承压高,风险相对较大。
⑵工程师法压井。工程师法又称一次循环法,是指当发生溢流时,要实现迅速的关井行为并记录重要的溢流数据,通过计算填写压井施工单,然后利用加重钻井液,保证全部工作的实现在一个循环内完成。工程师法压井的最大优势是装置所承受的压力小,相对风险小,经济效益高。缺点是:精确控制井底压力难,影响因素多,一旦控制不好,容易引起油气侵,造成反复压井。比如:井眼轨迹、井身质量、泥浆密度与循环压降的精确计算困难,高密度泥浆差距大,另外,地面装置在压井过程中,地层砂子反出堵塞通道,需要反复开大、关小节流阀。因此,立管压力的控制难度大。在压井过程中井底漏失量不好掌握,若漏失严重,压井泥浆不够用,也会造成压井失败。
⑶边循环边加重法压井。边循环边加重法又称同步法或循环加重法。是指当溢流关井求得地层压力之后,采用边循环边加重的办法压井。它的优点是在重浆储备不足,边远地区能够很快的开展压井作业。但是,这种方法的最大缺点是压力的计算比较复杂,因此在实践中很少采用。
2.非常规法压井
⑴平推法压井。平推法又称压回地层法、挤压法或顶回法,是指从地面管汇向井内注入钻井液将进入井内的地层流体压回地层的压井方法。其优点是适用于地层流体中含硫化氢等有害物质、钻杆堵塞或断裂、压井液不能到达井底等情况下的溢流处理;缺点是:高压的小溶洞、裂缝性油气层(定容体)不宜采用平推法压井,由于地层储藏空间有限,平推法压井容易越推压力越高,反而不能建立井内压力平衡。井口段钻具内外压差大,容易刺坏钻具,造成钻具断裂不能压井。操作不得当可能进一步损坏井眼,挤入的流体将进入最薄弱的地层段,出现“又喷又漏”复杂情况,特别高含H2S的井,将注入造成重大井控风险。
⑵ 置换法压井。井喷关井后,若天然气已上升至井口或者整个井眼被喷空充满天然气,在不
能用平推法压井时就需要用置换法压井。其原理是,在关井情况下和确定的套管上限与下限压力范围内,分次注入一定数量的压井液、分次放出井内气体,直至井内充满压井液,完成压井作业。该方法的关键是,注入和放出气体时应始终保持井底压力略大于地层压力。
⑶低节流法压井。循环排出溢流时,通过调节套压使井底压力小于并尽可能低接近地层压力的压井方法,叫低节流法压井。
低节流法压井是标准或常规循环压井法的改型。常规压井法,是在整个压井过程中保持井底压力稍高于地层压力并且不变。低节流法压井不同的是允许井底压力降低甚至低于地层压力,并允许部分地层流体进入井内,然后将之循环出去。在正常情况下不需使用低节流法压井,但特殊情况要求使用这种方法。从概念上讲,低节流法压井与欠平衡钻井相似。其优点是可适用于泥浆密度窗口比较窄的一些压力较敏感的地层,防止压漏地层,减少对油气层的污染。缺点是采用该方法必须对地层压力完全掌握的井,对山前的高压气井不实用。
⑷体积控制法压井。钻柱在井底或接近井底时,如果环空和钻柱连通,问题不会十分复杂。然而,当钻柱堵塞或空井时,只能通过观察地面环空压力来指导井控。体积控制法是在不能读取立管压力的情况下实现井控,即在不循环情况下通过调节关井套压实现井控的方法。其
要点是在维持井底压力略大于地层压力的情况下,从环空中放出钻井液以允许气体膨胀和运移。这种方法的实质仍是“保持井底压力恒定”的技术。其目的是在不超过任何裸露地层破裂压力或设备压力极限情况下维持井底压力恒定,防止地层流体再次侵入井眼。如果使用“工程师法”,在循环建立之前可使用体积控制法。能够适用于井身结构简单的井,缺点是如果不知道气泡的位置,计算出的钻井液体积可能有误差。这就存在使井眼欠平衡的危险,使地层流体进入井眼以致控制过程复杂化。受人员操作节流阀的能力,保持环空压力恒定非常困难。
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