溢流和井喷发生的根本原因是地层与井眼系统压力失去平衡, 溢流的必要条件是存在压力层,否则即使井筒内液面下降也不会发生溢流而只能引发井漏,井塌。其影响因素有:
1. 地层掌握不准确,钻到异常高压层,事先未预告,或者预告不准确,特别是在新探区钻井经常出现这种现象。
2. 钻井液柱压力减少。
1) 因地层漏失或压力激动引起井漏从而使液柱压力减小。
2) 起钻时未向井内灌足钻井液或是起钻发生抽汲作用,致使液面下降,液柱压力降低平衡不住地层压力。
3) 井内钻井液密度降低。钻开油气层后,油气水不断侵入井内钻井液,使其密度逐渐降低,造成液柱压力降低。液柱压力降低又使油气水侵入更厉害,以致最后造成溢流或井喷。
3. 钻穿正在生产的邻井。
二、 气侵1. 气侵的特点
地层中的流体,有油、气、水单独存在的,也有油气水共存的。由于气体的特性(气体有压缩和膨胀的特征而油、水则没有),气侵不同于油侵或水侵。但是一般情况下,天然气侵是不能把井内泥浆压力减小到能够引起井涌的程度,这是由于气体侵入钻井液后,在井底时因受上部液柱的压力,气体体积很小(所以相应地减少的泥浆静液柱压力也小),随着钻井液循环,气体上升速度越来越大,气体所受液柱压力也会逐渐减小,气体体积就逐渐膨胀增大,特别是气体接近地面时气体膨胀就很快增大。因此,即使返到地面的钻井液气侵很厉害,形成很多气泡,密度降低很多,但钻井液柱压力减少的绝对值仍是很小的。但是,在钻井过程中,若不采取有效的除气(使用消泡剂或使用除气器)措施,就会反复将气侵钻井液泵入井内,使钻井液气侵程度更加严重,造成井底压力不断降低,就有出现溢流或井喷的危险。
气体滑脱:天然气的密度比钻井液、地层水、原油低得多,常温下清水的密度是天然气的1000倍以上,所以气体要挤开泥浆自动向上运移,这种现象称为滑脱上升。
气侵后井底压力减小值计算
气侵后不能长时间关井:因为气体侵入上窜,此时关井,气侵体积不变,压力不变,带压上升,有憋坏井口,憋漏地层,憋破套管的风险。
1. 气侵的途径与方式
无论何时钻进钻井液中都会有气体的,这主要是因为气体的来源:
1) 岩屑气(地层总有孔隙度,空隙内总会存在有一定量的气),但当钻到大裂缝或溶洞气藏时,便有可能出现置换性的大量气体突然侵入钻井液。
2) 泥浆温度会随井深的增加而升高,这样泥浆中的水份会不断气化;
泥浆中的处理剂在高温下会相互作用产生气。