钻采工艺 | 压井和替喷的技术原理及要点
1 压井和替喷·前沿
压井是将具有一定性能和数量的液体泵入井内，依靠泵入液体的液柱压力平衡地层压力，使地层中的流体在一定时间内不能流入井筒，以便完成某项作业施工。压井要保护油层，要遵守“压而不喷、压而不漏、压而不死”的原则，并应采用优质压井液、缩短施工周期以及投产前及时替喷等措施。
替喷是用具有一定性能的流体，将井内的压井液置换出来，并使油气井恢复产能的过程。
2 压井和替喷·压井液
压井液是指在井下作业过程中，用来控制地层压力的液体。要想压住井，压井液的密度不能太小，但也不能过大。压井过程不能过猛，否则压井液会挤入油层，污染油层，甚至把油层压死。因此，正确选择压井液是保证压井质量的重要环节。
1、选择压井液的原则
（1）对油层造成的损害程度最低。
（2）其性能应满足本井、本区块地质要求。
（3）能满足作业施工要求，达到经济合理。
2、压井液密度
压井液的密度按下式计算：
式中 ρ——压井液密度，g/cm³；
p——油水井近期静压，MPa；
H——油层中部深度，m；
ρ附加——附加值，油水井为0.05～0.1g/cm³，气井为0.07～0.15g/cm³。
3、压井液用量压井液用量按下式计算：
式中 V——压井液用量，m³；
r——套管内半径，m；
h——压井深度，m；
k——附加量，取15%～30%。
3 压井和替喷·压井方式
目前常用的压井方法有循环法、灌注法和挤注法三种。
1、循环法
循环法是目前油田修井作业应用最广泛的方法，是将配制好的压井液用泵泵入井内并进行循环，将井筒中的相对密度较小的井内液体用压井液替置出来，使原来被油、气、水充满的井筒被压井液充满。压井液液柱在井底产生回压，平衡油层压力，使油层中的油气不再进入井筒，从而将井压住。循环法压井的关键是确定压井液的密度和控制适当的井底回压。该法可分为反循环压井和正循环压井两种方法。
1）反循环压井
反循环压井是将压井液从油套管环形空间泵入井内，使井内流体从油管管柱上升到井口并循环的过程。反循环压井多用在压力高、产量大的油气井中。因为反循环压井时，液流是从截面积大、流速低的油套管环形空间流入截面积小、流速高的管柱内。根据水力学原理，在排量一定的条件下，当压井液从管柱与套管的环形空间泵入时，压井液的下行流速低，沿程摩阻损失较小，压降也小，而对井底产生的回压相对较大。可见，反循环压井从一开始就产生较大的井底回压。所以，对于压力高、产量大的井，采用反循环压井法不仅易成功，而且压井后即使油层有轻微损害，也可借助于投产时油井本身的高压、高产量来解除；相反，如果对低压井采用反循环法压井，将会产生较大的井底回压，易造成产层伤害，甚至出现压漏地层的现象。反循环压井具有排除液流时间短、地面压井液增量少、压井成功率高等优点。
2）正循环压井
正循环压井是将压井液从油管管柱泵入井内顶替井内流体，由油管、套管环形空间上升到井口的循环过程。正循环压井适用于低压、产量较大的油井。在排量一定的条件下，当压井液从油管泵入时，压井液的下行流速快，沿程摩阻损失较大，压降也大，对井底产生的回压相对较小。所以，对于低压井，采用正循环压井法不仅能达到压井目的，还可以避免压漏地层。
2、灌注法
灌注法就是往井筒内灌注一段压井液，用井筒液柱压力平衡地层压力的压井方法。此方法多用在井底压力不高、作业施工简单、作业时间短的井，如更换油井采油树总阀门、解除井口附近卡钻事故、焊接井口、更换四通法兰等作业。其特点是压井液与油层不直接接触，基本排除了油层受损害的可能性。这种压井方法设备简单，操作方便，施工井恢复正常生产快。
3、挤注法
挤注法是在既不能用循环法、又不能用灌注法压井的情况下采用的，如井下砂堵、蜡堵或因某种事故不能进行循环的高压井等。其方法是压井时，井口只有压井液进口而没有返出口，在地面用高压将压井液挤入井内，把井筒内的油、气、水挤回地层，以达到压井的目的。这种压井方法的缺点是将井筒内流体挤回地层的同时，也有可能将井内的脏物（如砂、泥等）挤入地层，从而造成井底油层堵塞，污染油层。
4 压井和替喷·压井作业施工
压井工艺比较简单，但是施工比较繁琐，应当十分谨慎，否则不仅压井不成，还会给油层带来伤害。确定正确压井方式、严格按照压井工序操作、保持和调配好压井液性能、及时录取各项资料，是压井成功的重要条件。
1、保持井内液体密度
由于油层中天然气的影响，压井过程中可能会发生压井液气侵，使压井液密度降低，导致井内液柱在井底产生的回压下降，当井底回压降至低于地层压力后，便会发生井喷。因此，为了防止井喷，必须在一定时间内将井内已气侵的液体全部替出，以保持井内液柱在井底产生的回压，将井压住。
2、控制出口
保证进口排量大于出口溢流量，采用高压憋压方式压井，让井内的含气井液逐步被压井液所代替。
3、防止压漏及压井液注入油层
如在压井过程中发现井口压力很低或者有下降的趋势，同时又发生压井液泵入量多排出量少的现象，说明井有漏失。特别是一些地层吸水能力很强，压井开始时泵压很高，排量又大，很容易造成压漏现象，结果使压井液大量进入油层。如果井已压住，仍旧继续不停地往井内高压挤入压井液，也会使压井液进入油层。所以，在压井过程中，正确判断井是否被压住是一项重要工作。井被压住的特征主要有以下几点：
（1）井口进口与出口压力近于相等。
（2）进口排量等于出口溢量。
（3）压井液进口的密度约等于出口密度。
（4）出口无气泡，停泵后井口无溢流。
4、防止井喷
如果出现以下情况则是井喷的预兆：
（1）进口排量小，出口溢流量大，出口溢流中气泡增多。
（2）压井液进口相对密度大，出口相对密度小，相对密度有不断下降的趋势。
（3）出口喷势逐渐增加。
（4）停泵后进口压力增高。如遇上述现象，应立即进行压井液循环和调整压井液性能（如提高密度等），及时采取必要的防喷措施，保证安全。
5 压井和替喷·替喷
1、替喷液用量
替喷液用量按下式计算：
式中 V——替喷液用量，m³；
r——套管内半径，m；
h——压井深度，m；
k——附加量，取0%～15%。
2、替喷液性能
替喷液性能应满足替喷施工的质量要求。
3、替喷方式
（1）对自喷能力弱的井，可采用一次替喷。
（2）对自喷能力强的高压油井，可采用二次替喷。
6 压井和替喷·替喷作业施工
1、一次替喷
（1）按施工设计要求，准备足够的替喷液。盛装替喷液的容器要清洁，不能有泥砂等脏物。
（2）下入替喷管柱。替喷管柱深度要下至人工井底以上1～2m，下至距人工井底100m时，开始控制管柱的下入速度，不超过5m/min，以免井内压井工作液沉淀物堵塞管柱。
（3）连接泵车管线，从油管正打入替喷液，启动压力不得超过油层吸水压力，排量不低于0.5m³/min，大排量将设计规定的替喷液全部替入井筒，替喷过程要连续不停泵。
（4）替喷后，进出口替喷液密度差应小于0.02g/cm³。
（5）上提管柱至设计完井深度，安装井口采油树完井。
2、二次替喷
（1）按施工设计要求，准备足够的替喷液。
（2）下入替喷管柱至人工井底以上1～2m。
（3）连接泵车管线，从油管正打入替喷液，液量为人工井底至完井管柱设计深度以上10～50m井段的套管容积。
（4）正打入压井工作液，液量为完井管柱设计深度以上10～50m至井口井段的油管容积。
（5）上提油管至设计完井深度，安装井口采油树，最后大排量将设计规定的替喷液全部替入井筒。
7 压井和替喷·技术要点
（1）根据设计要求，配制符合条件的压井液。
（2）压井前放套管气时，要用阀门或油嘴控制放喷排量，严禁无控制放喷，防止放压过快地层出砂引起地层坍塌。
（3）压井时，井场的储液容器容量应能满足一次连续泵入的要求，先用泵在储液容器内循环压井液，使容器内的压井液密度一致。压井时应一次连续泵入热水前垫和压井液。
（4）压井时，尽量加大排量，但最高泵压不得超过地层吸水启动压力。
（5）压井中途不准控制出口排量，以免压井液进入地层。
（6）压井时，要注意观察出口排量，如果发现出口排量小于进口排量，说明地层发生漏失。这时要及时与施工设计部门取得联系，改换其他性能的压井液。
（7）替喷时，应该首先采用正替喷，尽量不采用反替喷。替喷过程中要连续不停泵。
（8）当替喷压力高于油层吸水启动压力时，要采取二次替喷。
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