2025井下井控練習(xí)題及參考答案一、填空題1.井控技術(shù)中，一級(jí)井控指通過(guò)合理的鉆井液密度平衡地層壓力，使地層流體無(wú)法進(jìn)入井內(nèi)的控制狀態(tài)；二級(jí)井控是當(dāng)一級(jí)井控失效，發(fā)生溢流或井噴后，通過(guò)關(guān)井和壓井等措施重新恢復(fù)壓力平衡的過(guò)程；三級(jí)井控則是指二級(jí)井控失敗，發(fā)生失控井噴后，采取特殊技術(shù)手段（如打救援井）終止井噴的應(yīng)急處理。2.地層壓力梯度的常用單位是MPa/m或kPa/m，若某地層垂直深度為3500m，實(shí)測(cè)地層壓力為87.5MPa，則其壓力梯度為0.025MPa/m（計(jì)算：87.5MPa÷3500m=0.025MPa/m）。3.鉆進(jìn)過(guò)程中，若發(fā)現(xiàn)鉆井液池體積增加3m3，泵速由40沖/分鐘降至35沖/分鐘，且出口流速明顯增大，這是溢流的典型征兆；此時(shí)應(yīng)立即執(zhí)行關(guān)井程序，關(guān)井后需記錄關(guān)井立壓（SIP）和關(guān)井套壓（SCP）兩個(gè)關(guān)鍵參數(shù)。4.防噴器組的核心設(shè)備包括環(huán)形防噴器、閘板防噴器和旋轉(zhuǎn)防噴器（可選），其中閘板防噴器按閘板類(lèi)型可分為全封閘板、半封閘板、剪切閘板和變徑閘板；環(huán)形防噴器的膠芯密封機(jī)理是通過(guò)液壓油推動(dòng)活塞擠壓膠芯實(shí)現(xiàn)對(duì)鉆具或空井的密封。5.壓井作業(yè)中，常用的壓井方法有司鉆法（一次循環(huán)法）、工程師法（二次循環(huán)法）和循環(huán)加重法；其中司鉆法的操作步驟為：第一循環(huán)周用原密度鉆井液循環(huán)排出受侵鉆井液，同時(shí)記錄關(guān)井套壓變化；第二循環(huán)周用加重鉆井液循環(huán)，將井底壓力維持在略高于地層壓力的水平。6.井控設(shè)備的試壓標(biāo)準(zhǔn)中，環(huán)形防噴器封閉鉆桿時(shí)的試驗(yàn)壓力為額定工作壓力的70%（如額定35MPa的環(huán)形防噴器，試驗(yàn)壓力為24.5MPa）；閘板防噴器封閉鉆桿時(shí)的試驗(yàn)壓力為額定工作壓力的100%；節(jié)流管匯的試驗(yàn)壓力為額定工作壓力的100%。7.硫化氫（H?S）環(huán)境下的井控特殊要求包括：鉆井液pH值應(yīng)控制在9.5以上（防止H?S離解產(chǎn)生H?腐蝕鉆具），井場(chǎng)需設(shè)置風(fēng)向標(biāo)和硫化氫監(jiān)測(cè)儀，作業(yè)人員必須佩戴正壓式空氣呼吸器，且當(dāng)H?S濃度達(dá)到20ppm時(shí)應(yīng)啟動(dòng)應(yīng)急撤離程序。8.起鉆過(guò)程中發(fā)生井涌的主要原因是抽汲壓力導(dǎo)致井底壓力降低，若起鉆前鉆井液密度為1.35g/cm3，起出5柱鉆桿（每柱鉆桿體積0.3m3，環(huán)空體積0.5m3/柱），未及時(shí)向井內(nèi)補(bǔ)漿，則井底壓力降低值約為0.82MPa（計(jì)算：未補(bǔ)漿體積=5×(0.5-0.3)=1m3，環(huán)空平均深度取井深一半2000m，鉆井液密度1.35g/cm3=1350kg/m3，壓力降低=ρgh=1350×9.8×(1m3÷環(huán)空橫截面積)，假設(shè)環(huán)空橫截面積為0.1m2，則液柱高度降低10m，壓力降低=1350×9.8×10≈132300Pa≈0.132MPa，此例數(shù)據(jù)需根據(jù)實(shí)際環(huán)空參數(shù)調(diào)整，此處為簡(jiǎn)化計(jì)算）。二、單項(xiàng)選擇題1.下列哪項(xiàng)不是溢流發(fā)生的直接原因？（）A.鉆井液密度低于地層壓力當(dāng)量密度B.起鉆時(shí)未及時(shí)灌滿(mǎn)鉆井液C.鉆進(jìn)速度過(guò)快導(dǎo)致巖屑濃度過(guò)高D.井漏導(dǎo)致液柱壓力降低答案：C（巖屑濃度過(guò)高會(huì)增加循環(huán)壓耗，但不會(huì)直接降低井底壓力，除非導(dǎo)致憋泵或井漏）2.關(guān)井后，若關(guān)井立壓（SIP）為3MPa，關(guān)井套壓（SCP）為5MPa，可能的原因是（）A.鉆具內(nèi)有堵塞（如鉆頭水眼堵）B.環(huán)空受侵鉆井液密度低于鉆具內(nèi)密度C.地層壓力低于鉆具內(nèi)液柱壓力D.防噴器密封失效答案：B（環(huán)空受天然氣污染后密度降低，導(dǎo)致套壓高于立壓；若鉆具堵塞，立壓會(huì)異常升高）3.硫化氫環(huán)境中，鉆井液除硫劑應(yīng)優(yōu)先選擇（）A.氫氧化鈉（NaOH）B.碳酸鋅（ZnCO?）C.硫酸銅（CuSO?）D.氯化鈉（NaCl）答案：B（碳酸鋅與H?S反應(yīng)生成穩(wěn)定的硫化鋅沉淀，且對(duì)鉆井液性能影響??；NaOH雖提高pH值但無(wú)法直接除硫）4.壓井過(guò)程中，若發(fā)現(xiàn)泵壓突然下降、鉆井液出口流量增大，最可能的原因是（）A.壓井液密度過(guò)高B.發(fā)生井漏C.鉆具刺漏D.地層壓力降低答案：C（鉆具刺漏會(huì)導(dǎo)致泵壓下降，同時(shí)漏失的鉆井液從刺漏點(diǎn)進(jìn)入環(huán)空，表現(xiàn)為出口流量增大）5.下列關(guān)于防噴器維護(hù)的說(shuō)法，錯(cuò)誤的是（）A.環(huán)形防噴器每次關(guān)井后應(yīng)及時(shí)清洗膠芯表面的泥砂B.閘板防噴器的半封閘板應(yīng)與鉆具尺寸嚴(yán)格匹配C.防噴器組試壓時(shí)，只需對(duì)環(huán)形防噴器進(jìn)行低壓試驗(yàn)D.長(zhǎng)期停用的防噴器應(yīng)定期進(jìn)行開(kāi)關(guān)活動(dòng)，防止密封件老化答案：C（防噴器組試壓需包括環(huán)形、閘板及管匯，且環(huán)形防噴器需進(jìn)行低壓（0.7MPa）和高壓試驗(yàn)）三、簡(jiǎn)答題1.簡(jiǎn)述井控“三早”原則的具體內(nèi)容及意義。答：井控“三早”原則指“早發(fā)現(xiàn)、早關(guān)井、早處理”。-早發(fā)現(xiàn)：通過(guò)監(jiān)測(cè)鉆井液池體積變化、出口流速、泵壓等參數(shù)，在溢流初期（如池體積增加1-2m3時(shí)）及時(shí)識(shí)別，避免溢流加劇。-早關(guān)井：一旦確認(rèn)溢流，立即關(guān)閉防噴器，防止地層流體繼續(xù)侵入，減少壓井難度和井噴風(fēng)險(xiǎn)。-早處理：關(guān)井后迅速計(jì)算壓井參數(shù)（如壓井液密度、循環(huán)壓力），制定壓井方案并實(shí)施，避免長(zhǎng)時(shí)間關(guān)井導(dǎo)致地層壓力傳遞（如天然氣上竄）引發(fā)套壓過(guò)高。意義：“三早”是井控成功的關(guān)鍵，可最大限度降低井噴失控概率，減少人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。2.列舉5種鉆進(jìn)過(guò)程中溢流的直接顯示，并說(shuō)明判斷依據(jù)。答：（1）鉆井液池體積增加：正常鉆進(jìn)時(shí)池體積穩(wěn)定，若連續(xù)增加0.5m3以上，可能是地層流體侵入。（2）出口流速增大：出口管鉆井液流動(dòng)由“線(xiàn)流”變?yōu)椤皾M(mǎn)流”，甚至噴濺，說(shuō)明環(huán)空返速增加。（3）泵壓下降：若泵速不變而泵壓降低，可能是鉆具內(nèi)流體密度降低（如氣體侵入）導(dǎo)致循環(huán)壓耗減少。（4）鉆速突然加快：地層壓力高于井底壓力時(shí)，鉆頭破巖阻力減小，機(jī)械鉆速顯著提高（如從5m/h升至15m/h）。（5）返出鉆井液中有氣泡或油花：直接表明地層流體（氣、油）進(jìn)入井內(nèi)，若氣泡體積隨循環(huán)增大（天然氣膨脹），說(shuō)明是氣體溢流。3.簡(jiǎn)述閘板防噴器的“三封”原理及操作注意事項(xiàng)。答：“三封”指閘板防噴器的三種密封方式：（1）閘板頂部與殼體的密封：閘板上緣的橡膠密封件與殼體內(nèi)壁貼合，防止流體從閘板上方泄漏。（2）閘板側(cè)面之間的密封：左右閘板的接觸面設(shè)有密封橡膠，關(guān)閉時(shí)相互擠壓實(shí)現(xiàn)密封。（3）閘板與鉆具（或空井）的密封：半封閘板的橡膠密封件抱緊鉆具外壁，全封閘板則直接封閉空井。操作注意事項(xiàng)：-關(guān)井前確認(rèn)鉆具尺寸與半封閘板尺寸匹配（如使用5″鉆桿時(shí)需用5″半封閘板），否則無(wú)法有效密封。-關(guān)井后應(yīng)檢查閘板是否完全閉合（觀察液控箱壓力是否穩(wěn)定，或通過(guò)試壓驗(yàn)證）。-長(zhǎng)期關(guān)井時(shí)，應(yīng)手動(dòng)鎖緊閘板（機(jī)械鎖緊裝置），防止液壓油泄漏導(dǎo)致閘板自動(dòng)打開(kāi)。-禁止用半封閘板長(zhǎng)期封井（橡膠密封件易老化），需轉(zhuǎn)換為全封或壓井后盡快恢復(fù)循環(huán)。4.計(jì)算壓井液密度時(shí)，需考慮哪些關(guān)鍵參數(shù)？寫(xiě)出計(jì)算公式并說(shuō)明各參數(shù)含義。答：壓井液密度計(jì)算需考慮關(guān)井立壓（SIP）、井深（H）、原鉆井液密度（ρ?）。公式：ρ壓=ρ?+(SIP×100)/(9.8×H)參數(shù)含義：-ρ壓：壓井液密度（g/cm3）；-ρ?：原鉆井液密度（g/cm3）；-SIP：關(guān)井立壓（MPa）；-H：垂直井深（m）；-9.8：重力加速度（m/s2），100為單位轉(zhuǎn)換系數(shù)（將MPa轉(zhuǎn)換為Pa，1MPa=10?Pa=10?N/m2=10?kg/(m·s2)，密度單位為g/cm3=1000kg/m3，故需乘以100）。示例：井深3000m，關(guān)井立壓5MPa，原密度1.25g/cm3，則ρ壓=1.25+(5×100)/(9.8×3000)=1.25+500/29400≈1.25+0.017≈1.267g/cm3（實(shí)際需保留兩位小數(shù)，取1.27g/cm3）。四、案例分析題場(chǎng)景：某井設(shè)計(jì)井深4200m，垂深4000m，鉆進(jìn)至3800m時(shí)（鉆具組合：φ215.9mm鉆頭+φ127mm鉆桿+φ177.8mm鉆鋌200m），鉆井液密度1.40g/cm3，泵速40沖/分鐘，泵壓18MPa，出口流量40L/s，鉆井液池體積穩(wěn)定在45m3。10:00時(shí)，司鉆發(fā)現(xiàn)出口流量增至45L/s，池體積10分鐘內(nèi)增加2m3，泵壓降至16MPa，鉆速由8m/h升至15m/h?，F(xiàn)場(chǎng)立即停泵，關(guān)井后記錄關(guān)井立壓（SIP）為2.5MPa，關(guān)井套壓（SCP）為4.0MPa，此時(shí)環(huán)空鉆井液受天然氣污染（天然氣密度0.7kg/m3）。問(wèn)題1：判斷溢流類(lèi)型并說(shuō)明依據(jù)。答：溢流類(lèi)型為天然氣溢流。依據(jù)：（1）池體積增加、出口流量增大、泵壓下降符合溢流特征；（2）鉆速突然加快（地層壓力高于井底壓力，降低破巖阻力）；（3）關(guān)井后套壓（4.0MPa）高于立壓（2.5MPa），說(shuō)明環(huán)空鉆井液因天然氣侵入導(dǎo)致密度降低（天然氣密度遠(yuǎn)小于鉆井液，使環(huán)空液柱壓力下降更多）。問(wèn)題2：計(jì)算地層壓力（當(dāng)量鉆井液密度）。答：地層壓力（P地）=原鉆井液液柱壓力+關(guān)井立壓（SIP）原鉆井液液柱壓力=ρ?×9.8×H=1.40×1000kg/m3×9.8m/s2×3800m=1.40×9.8×3800×1000Pa=1.40×9.8×3.8MPa≈52.34MPaP地=52.34MPa+2.5MPa=54.84MPa當(dāng)量密度=P地/(9.8×H)=54.84×10?Pa/(9.8m/s2×3800m)=54.84×10?/(37240)≈1472kg/m3=1.47g/cm3問(wèn)題3：設(shè)計(jì)壓井方案（選擇壓井方法，計(jì)算壓井液密度，列出關(guān)鍵步驟）。答：選擇司鉆法（一次循環(huán)法），因關(guān)井壓力較低（套壓4MPa），適合快速排出受侵鉆井液。（1）壓井液密度計(jì)算：ρ壓=ρ?+SIP/(9.8×H×0.001)=1.40+2.5/(9.8×3800×0.001)=1.40+2.5/37.24≈1.40+0.067≈1.47g/cm3（與當(dāng)量密度一致）。（2）關(guān)鍵步驟：①第一循環(huán)周：用原密度（1.40g/cm3）鉆井液循環(huán)，控制套壓緩慢下降（初始套壓4.0MPa，終了套壓=SIP=2.5MPa，因天然氣被排出后環(huán)空壓力由立壓決定）。②循環(huán)過(guò)程中保持井底壓力≥地層壓力（54.84MPa），通過(guò)調(diào)節(jié)節(jié)流閥維持套壓隨天然氣上移而逐漸降低（天然氣膨脹導(dǎo)致套壓上升，但循環(huán)排出后套壓下降）。③第一循環(huán)周結(jié)束后，確認(rèn)出口無(wú)天然氣（氣泡消失，密度恢復(fù)原密度），停泵觀察立壓、套壓是否為0（若為0，說(shuō)明壓井成功）。④第二循環(huán)周：泵入1.47g/cm3的壓井液，控制泵速與第一循環(huán)周相同（保持循環(huán)壓耗一致），當(dāng)壓井液到達(dá)鉆頭時(shí)，逐漸降低節(jié)流閥開(kāi)度，使泵壓升至終了循環(huán)壓力（P終=ρ壓/ρ?×初始循環(huán)壓力，初始循環(huán)壓力=泵壓-立壓=16MPa-2.5MPa=13.5MPa，P終=1.47/1.40×13.5≈14.2MPa）。⑤壓井液返出井口后，停泵關(guān)井，觀察立壓、套壓均為0，確認(rèn)壓井成功，恢復(fù)正常鉆進(jìn)。問(wèn)題4：若壓井過(guò)程中發(fā)現(xiàn)套壓突然升至6.0MPa，可能的原因及處理措施？答：可能原因：（1）天然氣上竄未完全排出，因停泵或泵速降低導(dǎo)致天然氣在環(huán)空快速膨脹（天然氣膨脹系數(shù)隨壓力降低而增大）。（2）節(jié)流閥堵塞（巖屑