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第四章 井涌主要原因分析、预防及检测 地层的非故意溢流 在钻井过程中，由于操作或地层等方面的原因，致使地层流体进入井内，从而导致溢流的发生，我们把这种溢流称之为地层的非故意溢流。 溢流发生时，大量的地层流体进入井眼内，以致必须在井口设备承受一定压力的条件下关井。在正常钻进或起、下钻作业中，溢流可能在下列条件下发生： 1、井内环形空间钻井液静液压力小于地层压力； 2、溢流发生的地层具有必要的渗透率，允许流体流入井内； 我们不能控制地层压力和地层渗透率。为了维持初级井控状态必须保持井内有适当的钻井液静液压力。造成钻井液静液压力不够的一种或多种原因都有可能导致地层流体侵入井内。最普遍的原因是： (1) 井眼未能完全充满钻井液； (2) 起钻引起的抽汲压力； (3) 循环漏失： (4) 钻井液或固井液的密度低； (5) 异常压力地层； (6) 下钻速度过快： (7) 固井之后环空气体的流动。 1、井内未能完全充满钻井液 无论什么情况下，只要井内的钻井液液面下降，钻井液的静液压力就减小，当钻井液静液压力下降到低于地层压力时，就会发生溢流。 在起钻过程中，由于钻柱起出，钻拄在井内的体积减少，井内的钻井液液面下降，从而造成钻井液静液压力的减小。不管在棵眼井中哪一位置，只要钻井液静液压力低于地层压力，溢流就有可能发生。 在起钻过程中，向井内灌钻井液可保持钻井液的静液压力。灌入井内的钻井液的体积应等于起出钻柱的体积。如果测得的灌入体积小于计算的钻柱体积，说明地层内的流体可能进入井内，溢流将会发生。 为了减少由于起钻时钻井液没及时灌满而造成的溢流，在起钻中应该做到以下见点： ① 计算起出钻具的体积(或查表)； ② 测量灌满井眼所需要的钻井液体积； ③ 定期把灌入钻井液体积与起出钻具的体积进行比较，并记在起、下钻记录上： ④ 若两种体积不符要立即采取措施。 钻具的体积取决于每段钻具的长度、外径与内径。尽管体积的数值很容易计算，但是由于有钻杆接头的影响，所以钻具体积表还是特别有用的。对于大多数普通尺寸的钻杆与钻铤可直接从体积表查出。 由于钻铤的体积比钻杆的体积大，因此当起出钻铤时，向井筒内灌满钻井液是特别重要的，从井筒起出钻铤时灌钻井液体积应是起钻杆时的3 —5倍。 实际灌入钻井液的体积可用钻井液补充罐、泵冲数计数器、流量表、钻井液液面指示器进行测量。 钻井液补充罐是可靠的灌注钻井液体积的测量设备。从井内起出一定数量的立柱之后，钻井液补充罐可以显示出需要灌入多少钻井液来充满井眼。钻井液补充罐是 一个高而细的钻井液罐(容积为1.6—6.4m3)，如：0.2m3的钻井液灌入井内后，罐内的钻井液面高度可显示出十几厘米的变化。钻井液补充罐常用50L或100L的来标注刻度。容积的测量可以使用这种刻度或者使用与正规钻井液罐上装的类似的气动浮子传感器来进行。 若井场没有钻井液补充罐，可以用钻井泵向井内灌钻井液，由泵的冲数计来计量泵入钻井液的体积。根据泵缸套尺寸和泵的冲程，就可以知道泵送1m3钻井液需要多少冲数， 只有精确知道泵的效率才能计算出精确的排量。 流量表可以用来监控泵送到井内的钻井液量。 钻井液罐液面指示器反映钻具起出井筒后应灌入的钻井液量。但是大钻井液罐里这种液面的变化不易检测出，可单独隔离一个小钻井液罐，这样就大大地提高了计量的灵敏度，它是一种可取的计量灌注钻井液量的方法。 不论使用哪种灌注钻井液的设备，灌入的钻井液量必须与起出钻具的体积进行比较，使之相等。 2、起钻引起的抽汲压力 只要钻具在井内上下运动就会产生抽汲和激动压力，至于是抽汲压力还是激动压力主要取决于钻具的运动方向。当钻具向上运动时(例如起钻)以抽汲压力为主，钻井液在环形空间下落，但其下落速度常常不如钻具起出的速度快，其结果使钻具下方的压力减小，并由地层流体来充填，以补充这种压力的减少，直到压力不在减小为止，这就称为抽汲。 如果吸入井内的地层流体足够多，那么，井内钻井液的总静液压力就会降低，以致井内发生溢流。用一个缸套拔活塞的例子进行分析可以说明这个概念。 无论起钻速度多慢抽汲作用都会产生。但能否导致溢流的发生，则要看井内环形空间的有效压力能否平衡地层压力。应该记住，只要井内环形空间的有效压力始终能够平衡地层压力，这样就可以防止溢流发生。 除了起钻速度外，抽汲程度也受环形空间大小与钻井液性能的影响。 影响抽汲压力的因素有以下几方面： 1）井眼与钻具的几何尺寸 在抽汲压力产生过程中的一个最重要的因素是环空间隙，它是钻具(油管、钻杆、扶正器或钻具)与井眼(裸眼或下套管井)之间的间隙。环空间隙越小，钻井液流动就需要克服越大的阻力。由于井眼缩径、地层膨胀、地层坍塌或钻具泥包都会使环空间隙减小，这就更增加了抽汲产生溢流的机