井底压力小于地层压力是导致溢流的根本原因,而引起井底压力小于地层压力的原因则是多方面的。
压力掌握不准确,设计钻井液密度偏低。新探区、新区块地层压力不熟悉;开发区注水造成地层压力升高(或过高)。
井内钻井液高度下降。起钻时未及时灌满井口;井漏引起井内钻井液液柱高度下降。
井漏后,井内静液柱压力下降,若井内静液柱压力产生的井底压力不足以平衡地层压力时,则易引起溢流或井喷。所以发生井漏时要及时防喷。
钻井液密度下降。钻开高压油气层时,油气侵入钻井液而引起钻井液密度下降;处理井下事故时,向井内打入原油、柴油或其他解卡剂,引起井内静液柱压力下降;打大斜度定向井或水平井时,为降低钻具与井壁之间的摩阻,向井内混油或降摩阻剂,引起井内静液柱压力下降;起钻抽吸引起的溢流。
井眼不畅、环空间隙过小、钻井液性能变差(如黏度、切力过大)、起钻速度过大、起钻前静止循环时间过长或井内安全附加量偏小等原因均易形成过大的抽吸压力,导致井底压力小于地层压力,引发溢流,因此,起钻前应严格检查井底压力是否足以平衡地层压力,是否发生抽吸溢流。
检查措施包括:①短程起下钻法:在正式起钻之前,先从井内起出5~10柱钻杆,然后再下入井内,开泵循环至少一个迟到时间,观察测量返出的钻井液。如发现钻井液中含有油、气,说明发生了抽吸溢流,此时不能继续起钻作业,应做节流循环观察或适当提高钻井液密度,直到起钻不再发生抽吸溢流为止;②核对灌入井内的钻井液量。
钻进时溢流预兆:钻井液池液面升高,井口钻井液返速增加,停泵后钻井液外溢,钻速突快或放空,循环泵压下降及泵速增加,钻具悬重发生变化,钻井液性能发生变化。
起下钻时溢流的预兆:起钻时钻具起出量大于井内钻井液灌入量;下钻时钻具下入量小于井内钻井液返出量。
空井时溢流的预兆:起完钻时应将井口灌满,观察井口有无外溢;若有外溢,则说明发生了溢流。
准确掌握地层压力,根据压力预测曲线、监测资料及安全附加值确定新探区或新区块钻井的钻井液密度。
根据邻井及注采动态压力资料确定开发区钻井的钻井液密度。其中,注水井附近钻井安全措施有:①注水井停注泄压,即当井距较近时应提前停注,泄压为零。②注水井不能停注泄压时,应根据周围注水井压力按压力坡降法折算成钻井液当量密度,加于钻开该油气层的钻井液上。
掌握该区块的浅气层情况,防止浅气层造成井喷。
确定合理的井身结构,避免同一口井的裸眼井段有超过两个不同压力梯度的地层。
混油或泡油时,应事前核对井底压力与地层压力之间是否平衡。若不平衡则应先加重再向井内混油或泡油。
钻开高压油气层后,地面应及时除气净化,防止进口钻井液密度低于设计值,造成恶性循环,诱发溢流。
起钻前处理好钻井液,保持井眼畅通,防止抽吸。
起钻时控制起钻速度,尤其当钻头在井底时,防止抽吸。
起钻时及时灌满井口。
避免长时间空井,防止井底聚集气柱。
先用小钻头领眼试钻高压油气层,再扩眼钻开高压油气层,防止泄压面积和泄压量过大。