井下井控课后习题答案

第一章 井控的基本概念 1.什么是溢流？

当井浸发生后，井内压力小于地层压力，井口返出的液量比泵入的液量多，或停泵后井口自动外溢的现象称为溢流。

2.什么是井喷失控？

井喷发生后，无法用常规方法控制井口而出现敞喷的现象称为井喷失控。 3.什么是一级井控？

一级井控是指依靠适当密度的钻井液或修井液来平衡地层空隙压力，使液柱压力高于地层压力，达到安全施工。 4.什么是二级井控？

二级井控是指井内的钻井液或修井液压力不能平衡地层孔隙压力，地层中的流体侵入井内，发生溢流、井涌，这时需要依靠地面设备和压井措施来恢复压力平衡。 5.什么是三级井控？

三级井控是指井口装置失去对井内喷出流体的控制，为实现正常作业，需要采取特殊抢险作业，才能恢复正常作业的井控作业。 6.简述井喷失控的危害？

井喷是钻井工程中性质严重、损失巨大的灾难性事故，其危害可概括为以下几个方面： （1）打乱全面的正常工作秩序，影响全局生产 （2）使钻井事故复杂化、恶性化 （3）井喷失控极易引起火灾和地层塌陷 （4）损害油气层，破坏油气资源 （5）造成钻机设备毁坏、陷落，污染环境

（6）涉及面广，影响周围安全，造成不良的社会影响等 7.常见的完井方式有哪些？

裸眼完井、射孔完井、割缝衬管完井、砾石充填完井。 8.由于措施不当引起的井喷失控的原因有哪些？ 井喷失控的原因包括：

（1）安全意识淡薄或无安全意识，只注重生产，忽视了安全 （2）井控设计不到位或现场执行设计不到位 （3）现场配套标准不高

（4）现场安装不标准、日常维护不到位、不符合《中华人民共和国石油天然气行业标准》相关规程的要求

第二章 井下各种压力的概念及其相互关系

1.解释下列名词：压力、静液柱压力、地层压力、地层压力梯度、地层破裂压力、当量流体密度、井底压力。 压力：是指物体单位面积上受到的垂直方向上的力。

静液柱压力：由静止液柱的重力产生的压力，其大小只取决于液体的密度和液柱垂直高度。 地层压力：指地层孔隙中流体所具有的压力，也称地层孔隙压力。 地层压力梯度：单位垂直深度压力的变化值。

地层破裂压力：是指使地层中原有的裂缝扩大延伸或使无裂缝的地层产生裂缝的最小压力。 当量流体密度：某点压力等于具有相当密度的流体在该点所形成的液柱压力。 井底压力：是指地面和井内各种压力作用在井底的总和。

2.分析各种工况下的井底压力，并指出哪一种工况下最易发生井涌，为什么？ 静止状态时 井底压力=静液压力

正常循环时 井底压力=液体静液压力+循环时的环空流动阻力

起钻时 井底压力=液体静液压力—抽吸压力—未及时灌满钻井液所造成的静液压力减少值 下钻时 井底压力=液体静液压力+激动压力

下行划眼时 井底压力=液体静液压力+激动压力+循环时环空流动阻力

3.影响抽汲和激动压力的因素有哪些？

1）管柱的起下速度 2）钻井液的性能 3）井眼与管柱之间的环形空间 4）惯性力

4.如果修井液密度为1.05g/cm3，垂直井深为2000m，求井筒静液柱压力？

5.如果修井液密度是1.05g/cm3，垂直井深为2000m，溢流关井后的油管压力是1.86MPa，求关井井底压力？

6.某地层压力为21.86MPa，该地层中部深度是2050m，求该地层的压力梯度和当量流体密度？

第三章 井控设计

1.井下作业地质设计中井控内容包括哪些？ ①新井投产 ②开发井作业 ③特殊井作业 ④风险提示

2.井下作业工程设计中井控内容包括哪些？ ①油水井基本数据、井史简况、施工目的及要求；

②数据计算、施工器材准备、施工步骤、合理的井下管柱和地面设备的布置； ③对补孔层、气层、高压层，应满足一二级井控要求；

④根据地层压力的大小以及有害气体的含量，确定所用防喷器的类型、压力级别及组合形式，设计防硫化氢等有害气体的内容；

⑤选择使用有利于防止和控制井喷的井下管柱和工具，适应突发事故的处理和补救措施的需要； ⑥根据不同井的施工类别和施工工艺的要求，对采油树提出明确要求； ⑦确定压井液的类型、性能及液量。

3.井下作业施工设计中井控内容及要求包括哪些？

①按照套管尺寸、地层压力、产油气情况，选用相应类型及大于地层压力等级的井控设备； ②施工步骤要明了细化，针对每道工序有对应的井控措施；

③要有井控安全注意事项，对可能的异常情况和紧急应对措施要进行详细表述；

④新井和试油、试气井施工设计，应对照钻井施工中钻穿油气层时钻井液的性能，计算选择好合理的压井液，确定压井方式，压井液性能和所需压井液用量；

⑤对井场周围一定范围内的居民住宅、学校、厂矿进行现场勘探，制定相应的井控疏散措施； ⑥提醒施工人员及其他有关人员注意的问题应清楚、明了。 4.井控应急预案包括哪些内容？ ①应急救援的组织结构和职责； ②参与事故处理的部门和人员；

③应急服务信息，如报警和内外部联络方式； ④事故发生后应采取的工艺处理措施； ⑤应急救援及控制措施，包括抢险、救护等； ⑥有害物料的潜在危险及应采取的应急措施； ⑦人员的撤离及危险区隔离计划。

第四章 溢流的原因、检测与预防

1.产生溢流的主要原因有哪些？

溢流发生的根本原因是相应层位的井底压力小于地层压力。 （1）地层压力异常 （2）钻井液漏失

（3）钻井液密度过低 （4）起钻未灌满钻井液 （5）过大的抽吸压力 （6）其他原因

2.不同工况下产生溢流的主要表象有哪些？如何检测这些现象？ 1.循环时的溢流预兆与预防

预兆：①井液返出量增加；②循环罐中液量增加；③停泵后，井液外溢。

预防：①严格执行施工设计的井液密度值；②及时发现地层压力变化并相应调整井液密度；

③及时处理井漏等复杂问题；④发现返流速度增加、循环池液面升高、泵压下降、泵冲增加时，及时进行溢流检测。

2.起下管柱时的溢流预兆与预防

预兆：①起下管柱时灌注或返出井液量与管柱体积不符；②起下管柱停止操作时井口外溢。

预防：①连续灌注；②正确计量。

3.空井及电测时的溢流预测与预防

预测：①井口外溢；②关井地面压力显示。

预防：①带有大直径工具的电缆或绳索起下作业，应该控制速度，避免因抽汲导致溢流； ②停止作业时应有专人监视井口，发现溢流预兆及时处理；③长期空井时应关井。

3.不同工况下如何搞好溢流的预防工作？ 1.循环时的溢流预兆与预防

预防：①严格执行施工设计的井液密度值；②及时发现地层压力变化并相应调整井液密度； 2.起下管柱时的溢流预兆与预防 预防：①连续灌注；②正确计量。 3.空井及电测时的溢流预测与预防

预防：①带有大直径工具的电缆或绳索起下作业，应该控制速度，避免因抽汲导致溢流； ②停止作业时应有专人监视井口，发现溢流预兆及时处理；③长期空井时应关井。 4.如何进行溢流检查？ 1.循环作业时

上提钻具，停泵，刹车使钻具处于静止状态，观察出口是否有溢流，若有，立即实施关井； 2.起下作业时

停止起下作业，刹车使管柱处于静止状态，装上内防喷装置，观察出口是否有溢流；若有，立即实施关井； 3.空井、测井及绳索作业时

停止作业，观察出口是否有溢流，若有，立即实施关井。 5.如何处理气体滑脱时产生的问题？

关井后天然气滑脱上升使井口和井底压力同时升高，可能造成井口设备损坏或井漏事故的发生，所以当井口压力达到最大允许关井套压时，应节流放压，其主要目的是允许气体膨胀，降低压力。

第五章 关井方法

1.现场常用的关井方法有哪几种？各有什么优缺点？ 现场常用的关井方法有硬关井和软关井两种。

软关井是指在开通节流管汇条件下，关防喷器，再关节流管汇的关井方法。

优缺点：比硬关井动作多，关井慢，但防止了水击效应，可在关井过程中试关井，操作起来比较安全。 硬关井是指关防喷器时，节流管汇处于关闭状态，或者无节流管汇的井直接关防喷器。

比软关井动作少，关井快，但液流通道突然关闭，会引起系统中流体动能的迅速变化而产生水击效应，井口装置、套管和地层所承受的压力急剧增加，甚至超过井口装置的额定工作压力、套管抗内压强度和地层的破裂压力。 以下是钻井上的内容

（关井方法有两种，一是软关井，二是硬关井。

软关井是指先开通节流管汇，再关防喷器，最后关节流管汇的方法。（1）优点：避免产生“水击效应”。 （2）缺点：动作多，速度慢，关井时间长，在关井过程中地层流体仍要进入井内，关井套压相对较高。 硬关井是指关防喷器时节流管汇处于关闭状态的关井方法。

（1）优点：动作少，速度快，关井时间短，地层流体进入井筒的体积小，关井套管压力相对较低。

2）缺点：关井时井控装置受到“水击效应”的作用对井口装置不利。） 2.常见工况下的关井步骤？

1.旋转作业（钻、磨、套、铣）时发现溢流时关井程序

1.1软关井：①发：发出信号；②停：停止正常作业施工，停转盘，上提方钻杆至合适位置，停泵；③开：开启手动平板阀；④关：关半封闸板防喷器；⑤关：先关节流阀试关井，再关节流阀上游平板阀；⑥看：认真观察，准确记录油套压以及循环罐压井液增减量，迅速向队长或技术员及甲方监督汇报。

1.2硬关井：①发：发出信号；②停：停止正常施工作业，停转盘，上提方钻杆，停泵；②停：停止正常作业施工，停转盘，上提方钻杆，停泵；③关：关半封闸板防喷器；④看：认真观察，准确记录油管和套管压力以及循环罐压井液增减量，迅速向队长或技术员及甲方监督汇报。

2.起下管柱发现溢流时关井程序

2.1软关井：①发：发出信号；②停：停止正常起下钻作业；③抢：抢接钻具止回阀或旋塞阀；④开：开启手动平板阀；⑤关：关半封闸板防喷器；⑥关：先关节流阀试关井，再关节流阀上游平板阀；⑦看：接方钻杆或油管短节，认真观察，准确记录油套压以及循环罐压井液增减量，迅速向队长或技术员及甲方监督汇报。 2.2硬关井：①发：发出信号；②停：停止正常起下钻作业；③抢：抢接钻具止回阀或旋塞阀；④关：关内防喷工具，关半封闸板防喷器；⑤接方钻杆或油管短节，认真观察，准确记录油套压以及循环罐压井液增减量，迅速向队长或技术员及甲方监督汇报。

3.空井发现溢流时关井程序

3.1软关井：①发：发出信号；②停：停止其它作业；③开：开启手动平板阀；④关：关防喷器；⑤关：关节流阀试关井，再关节流阀前的平板阀；⑥看：认真观察，准确记录油套压以及循环罐压井液增减量，迅速向队长或技术员及甲方监督汇报。

3.2硬关井：①发：发出信号；②停：停止其它作业；③关：关防喷器；④看：认真观察，准确记录油套压以及循环罐压井液增减量，迅速向队长或技术员及甲方监督汇报。

4.电缆射孔发现溢流时关井程序

4.1软关井：①发：发出信号；②停：停止射孔作业；③抢：抢起或切断电缆；若电缆上提速度大于井筒液柱上顶速度，则起出电缆，若电缆上提速度小于井筒液柱上顶速度，则剪断电缆；④开：开启手动平板阀；⑤关：关防喷器；⑥关：关节流阀试关井，再关节流阀前的平板阀；⑦看：认真观察，准确记录油套压以及循环罐压井液增减量，迅速向队长或技术员及甲方监督汇报。

4.2硬关井：①发：发出信号；②停：停止射孔作业；③抢：抢起或切断电缆；若电缆上提速度大于井筒液柱上顶速度，则起出电缆，若电缆上提速度小于井筒液柱上顶速度，则剪断电缆；④关：关防喷器；⑤看：认真观察，准确记录油套压以及循环罐压井液增减量，迅速向队长或技术员及甲方监督汇报。

5.起下抽油杆发现溢流时关井程序

5.1软关井：①发：发出信号；②停：停止起下作业；③抢：抢装内防喷盒或把抽油杆丢入井筒；④开：开启手动平板阀；⑤关：关闭抽油杆防喷器或总闸门；⑥关：先关节流阀试关井，再关节流阀前的平板阀；⑦看：认真观察，准确记录油套压以及循环罐压井液增减量，迅速向队长或技术员及甲方监督汇报。

5.2硬关井：①发：发出信号；②停：停止起下作业；③抢：抢装内防喷盒或把抽油杆丢入井筒；④关：关闭抽油杆防喷器或总闸门；⑤看：认真观察，准确记录油套压以及循环罐压井液增减量，迅速向队长或技术员及甲方监督汇报。

6.拆换井口的关井程序

6.1软关井：①发：发出信号；②停：停止拆换作业；③抢：抢装油管悬挂器，抢接油管旋塞；④开：开套管闸门；⑤关：坐悬挂器，上紧顶丝，关油管旋塞；⑥关：关套管闸门：装防喷器，关防喷器；⑦看：认真观察，准确记录油套压以及循环罐压井液增减量，迅速向队长或技术员及甲方监督汇报。

6.2硬关井：①发：发出信号；②停：停止拆换作业；③抢：抢装油管悬挂器，抢接油管旋塞；④关：坐悬挂器，上紧顶丝，关油管旋塞；装防喷器，关防喷器；⑤看：认真观察，准确记录油套压以及循环罐压井液增减量，迅速向队长或技术员及甲方监督汇报。

7.抽汲诱喷的关井程序(只能进行硬关井)

硬关井：①发：发出报警信号；②停：停止正常施工作业，上提抽汲工具至防喷管内；③抢：如条件允许上提抽汲工具至防喷管内或提出井口，否则剪断抽汲钢丝绳；④关：关闭井口总闸门；⑤看：看套管压力。

8.剪切闸板的关井程序

①发：发出报警信号；②停：停止其它作业；③开：开节流阀前的平板阀，打开主放喷管线泄压；④关：关环形防喷器；⑤关：关节流阀试关井，再关节流阀前的平板阀；⑥看：认真观察，准确记录油套压以及循环罐压井液增减量，迅速向队长或技术员及甲方监督汇报。

3.关井时，关井之后应注意什么问题？如何处理这些问题？

①合理控制井口压力，不能超过最大允许关井压力；②关防喷器一次到位；③严禁用打开防喷器的方法泄压；④闸板防喷器关井后要及时锁紧；⑤关井后，密切关注套管压力的变化，并迅速组织压井。

第六章 常规压井

1.循环法压井适用于什么情况？有哪几种压井方法？

循环法是将密度合适的压井液泵入井内并进行循环，进入井内的油气水被压井液替出井筒达到压井的目的。 反循环压井多适用于压力高，气油比大的油气井；正循环压井适用于低压和产量较大的油井。 2.二次循环法压井的步骤是什么？各步骤的压力控制要点是什么？ 1.用原钻井液循环排除溢流

①缓慢开泵，同时迅速打开节流阀，调节节流阀使套压等于关井套压不变，使排量调至压井排量。

②达到压井排量时，保持排量不变，调节节流阀使立管压力等于初始循环立管总压力。并在整个循环周内保持不变。

③排完溢流，停泵关井，则Pa=Pd，都等于关井时的立管压力。 2.用加重钻井液压井，重建井内压力平衡

①缓慢开泵,迅速打开节流阀，调节节流阀使套压等于新的关井套压不变，将排量调至压井排量。

②达到压井排量时，保持排量不变。在加重钻井液从井口到达钻头这段时间内，调节节流阀，控制套压保持不变（等于关井时的立管压力）。立管总压力逐渐下降到终了立管总压力。

③加重钻井液出钻头环空上返时，调节节流阀，控制立管压力等于终了循环立管总压力，保持不变，直到加重钻井液返出井口，停泵，关井，此时Pa＝Pd＝0，则说明压井成功。开井循环，增加钻井液密度的附加值，恢复正常作业。

第一循环周：在0-t1时间内，立管压力保持不变，即Pti=Pd+Pci；

第二循环周：当压井液由井口到达管端，即t1-t2时间内，管柱内压井液不断增多，液柱压力逐渐增大，关井则油管压力逐渐下降，当压井液到达管端时，压井液液柱压力与地层压力平衡，则关井油管压力Pd等于零，油管压力则由Pti降为Ptf，压井液从环空上返直到地面，即t2-t3这段时间内，油管压力保持不变。 3.反循环压井有什么特点？如何操作？

反循环压井有排除溢流时间短，地面压井液增量少，较高的压力局限在管柱内部等优点。 反循环压井法是将压井液从油套环形空间泵入井内，由管柱内循环排出的压井方法。

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