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1、钻井事故预防及处理,主讲人：汪多安,大庆油田钻探集团鲁迈拉项目部,钻井事故预防及处理, 概述 卡钻事故 钻具断落事故 井下落物事故 测井事故 套管事故预防 固井中的事故及复杂问题 井斜,概 述,钻井是一项隐蔽的地下工程，存在着大量的模糊性、随机性和不确定性，由于对客观情况的认识的不 清楚或主观意识的决策失误，往往会产生许多复杂与 事故。任何事故的发生都有其主客观原因，在钻井过 程中，钻头不断地破碎岩石、新井眼随之生成，钻具 旋转受到各种应力、扭矩同时也发生变化，如果钻井措施不能适应这些变化，就会造成井下许多事故和复杂 情况。据统计，当前事故与复杂情况可占钻井施工总 时间的 23 ，造成很大经济
2、损失。正确认识和预防、处理井下事故和复杂情况是钻井工作者的重要任务之一。,概 述, 造成井下事故及复杂情况的原因 地质因素 异常的地层压力 老区常年注水，新开发地区，地层压实不均 不稳定的岩性层位 蠕变的盐岩层、膏岩层、沥青层，富含 水软泥岩层，吸水膨胀泥岩层，容易坍塌剥落的泥岩层、 煤层，特高渗透岩层，含硫化氢、二氧化碳层。 特殊的地质构造 断层，裂缝，溶洞。 工程因素 地质资料的掌握程度 ； 工程设计的科学性； 技术措施的正确性； 管理、操作人员的素质。,概 述, 处理井下事故及复杂情况的原则 安全 坚持安全第一的原则，根据设备、工具、人员素质确定 技术方案和措施，避免事故进一步复杂化。
3、快速 决策正确，组织周密，准备充分。 灵活 详实掌握现场信息，不失有利战机。 经济 综合考虑技术方案的安全性、可行性、有效性， 使事故损失减至最小。,卡钻事故, 卡钻事故处理通则 分类 按卡钻产生的原因可分粘吸卡钻、坍塌卡钻、砂桥卡 钻、缩径卡钻、键槽卡钻、泥包卡钻、干钻卡钻、落物 卡钻、水泥固结卡钻等各种类型。 一般卡钻总是发生在钻进、起钻、下钻三个不同的 过程中。 顺利解除事故的必要条件 力求钻井液循环畅通； 尽量保持钻柱完整； 防止钻具连接螺纹扭转过紧。,卡钻事故,常规卡钻事故的预防 控制好井身质量。一是井眼轨迹要符合设计；二是井径要规则， 严禁定点循环。 采用防卡钻具。多使用螺旋钻铤和
4、加重钻杆，必要时使用随钻震 击器。 优选钢套直径。确保钻井泵的排量满足携砂要求。 维护好钻井液性能。磨阻系数:直井小于0.15；斜井小于0.10斜 井含油量6-8。含砂量:311mm 及以上井眼小于0.6；311mm 以下井眼小于0.5。 用好固控设备。振动筛使用率达100， 除砂器达90， 除泥器达80，离心机和除气器要及时有效使用。,卡钻事故, 及时短起下除掉井壁上岩屑床。根据井斜、进尺、返砂、岩性、井下阻力和上次短起下的情况确定短起下钻的数量。 及时活动钻具。正常时，直井不超过3 分钟，斜井不超过2分钟活动一次钻具；不正常时，要连续活动钻具。 及时循环除砂。下钻到底及进尺快时，要搞好循环
5、除砂工作，以达到控制环空岩屑浓度的目的。 快速接卸钻具。接卸钻具不超过3 分钟，必要时用转盘活动井内钻具。 加重循环要讲究方法。加重按每个循环周提0.010.02gcm3进行， 有技套的井，最好在技套内进行加重。,卡钻事故, 泵压升降要分析。上升和下降1.0MPa要停钻分析。 控制好钻进节奏。进尺快时，要适当增加循环时间，保持井底干净；钻完方入要上提下划12次；接单根时做到早开泵晚停泵。 钻头在井底，发生设备故障不能提升时，应把钻具悬重的三分之二压在井底，待故障解除后，再逐步上提钻具。 划眼工作要精心。大段划眼速度快时，要进行中途循环，并搞好除砂工作。 下钻开泵要注意。要用单凡尔顶通，位置要避
6、开易漏、垮地层，正常后方可在钻进排量下循环。 下钻遇阻处理要慎重。下压力不超过50KN，遇阻不得硬压和硬砸，应以开泵冲划为主。下放已插入小井眼时，要采用多提轻放的办法活动，有条件的进行上击解卡。 控制起钻速度。在定向、扭方位、降斜等全角变化率大的井段一律采用低速起钻。 妥善处理遇卡。在全角变化率大的井段起钻遇卡上提力不超过 100KN， 在规定吨位内仍活动不出钻具时，要采取循环倒划眼的措施。,卡钻事故, 正确计算卡点 测卡仪实测 根据拉力伸长计算,其中：L-自由钻柱长度 m K-计算系数 F-超过自由钻柱自重的拉力 kN,卡钻事故, 原因 井壁因吸附、沉积形成滤饼； 地层孔隙压力与泥浆柱压力
7、形成的压差。 特征 钻柱有处于静止状态的过程； 卡点位置在钻柱部分； 卡钻前后泥浆循环正常； 卡点可随时间增长而上移。, 粘吸卡钻,预测压差卡钻危险性曲线,卡钻事故, 粘吸卡钻 预防 使用优质钻井液 油基、油包水型、高价阳离子聚合物体 系钻井液；良好的润滑性、较小的固相含量和滤失量 ；符合近 平衡钻井要求的密度。 设计合理的下部钻具组合 使用螺旋钻铤、加重钻杆、 稳定器等增加钻具的支撑点，减少接触面积；使用随钻震击器。 尽量减少钻具在井下的静止时间 保证优良的井身质量 处理 发现粘卡最初阶段采取强力活动措施 下砸、震击 浸泡解卡剂 原油、解卡剂、碱水、盐水、酸剂,卡钻事故, 粘吸卡钻 处理 浸
8、泡解卡剂是解除粘吸卡钻最有效的方法，只要能维持 循环就不可轻言放弃（达深斜7井井深4890.40m，因为发生过溢流 把密度提高密度1.35g/cm3发生压差卡钻, 浸泡4次解卡剂1.00g/cm3 81.5小时）。 浸泡解卡的施工 步骤：计算卡点、计算解卡剂用量、计算注入最高泵压、 制定安全措施、注解卡剂、活动钻具、解卡。 应注意的问题：合理选择解卡剂；确认钻柱无循环短 路；注低密度解卡剂时钻柱中须接单流阀；重视解卡后 排解卡剂过程中的风险。,卡钻事故, 粘吸卡钻 达深斜5井的粘吸卡钻 现象 达深斜5井完钻井深 3540m，技术套管 2231.27m。本井区8002200m有一大段泥岩。 粘卡
9、现象：钻具稍停即卡，起钻在此段拉力 增加200 500kN；加入多种泥浆润滑材料无 效果；测井中两次卡仪器、穿心打捞。 解决方法 增加技术套管下深，封过大段泥岩 段之后，该区井钻井施工顺利。 启示 泥岩段吸附性强，同时该井是大位移定向 井井斜角大钻具斜卧在下井壁，增加粘卡机会。,录井图,卡钻事故, 坍塌卡钻 井壁坍塌原因 地质因素 原始地应力，地层构造状态，岩性，异常孔隙压力。 物理化学方面原因 水化膨胀，毛细管作用，流体静压力。 工艺方面原因 泥浆柱压力，泥浆性能，井身质量，油气侵， 井喷，起钻或中试抽吸等。 特征 钻屑返出增加、扭矩增大，泵压上升且不稳定。 起钻中（灌泥浆不及时）上起遇阻逐
10、渐增加且阻力不稳， 开泵返出异常、泵压升高、悬重下降。 下钻井口不返，钻具内倒返，开泵现象与起钻相同。 划眼困难，常需多次反复划眼才有好转。,卡钻事故, 坍塌卡钻 预防 合理设计 表层套管须封固流沙层、地表水层、松软层，技 套封至明显漏层以下，下套管口袋尽量留少，设计适应 所钻地层的泥浆体系。 保持泥浆柱压力 起钻和停工期间灌好泥浆，下套管定期灌 满泥浆，维护管内、外压力平衡。 减少压力激动 控制起、下钻速度，讲究开泵方法。 使用具有防塌性能的钻井液 油基或阳离子、油包水、 硅酸盐 、钾基、低滤失高矿化度钻井液等，加入堵塞剂 （氧化沥青、淀粉） 降低地层的坍塌压力。,卡钻事故, 坍塌卡钻 处理
11、 井塌-划眼 松软地层 低粘度泥浆，防出新眼（使用 有领眼作用的工具，“一冲、二通、三划”）， 掌握领眼的处理方法 较硬地层 高切力、高动塑比泥浆，使用牙 轮钻头、增大排量，遇大掉块用磨鞋、铣锥，正 确认识、处理蹩泵现象，起钻前稠泥浆封井,领眼通井工具,卡钻事故, 坍塌卡钻 处理 小排量顶通，建立循环 尽量维持循环 改变泥浆性能清除坍塌岩块，灰岩可考虑注酸 失去循环机会后，大吨位活动上提，最后套铣、倒扣,卡钻事故, 砂桥卡钻 砂桥形成原因 钻屑多，钻井液悬浮能力低 清水钻进，使用PDC式刮刀钻 头，钻速快，排量不足 松软地层暴露太多 表层套管少，管鞋处垮塌 钻井液中絮凝剂过量 粘土絮凝团聚积
12、泥浆体系或性能改变 破坏原有平衡，泥饼剥落、岩屑滑移 钻井液长期静止 泥浆切力低、岩屑下滑堆积 其他 井塌，井身质量，开泵过猛 特征 下钻不返或钻杆内倒返；下钻常见软遇阻；下钻过砂桥开泵不畅，开泵后钻具活动遇卡；起钻“拔活塞”；钻进中停泵上提遇阻,卡钻事故, 砂桥卡钻 预防 尽量使用泥浆开钻。 钻水泥塞使用清水时，循环设备必须有充分保证，无法循环立即起钻，遇其他停工将清水转为泥浆。 钻井液必须满足巩固井壁、携带岩屑的需要，切忌大幅度改变泥浆性能。 钻进选用合适的排量，控制环空安全的岩屑浓度。 执行起、下钻安全规定，掌握正确开泵方法。 裸眼井段钻井液静止时间不可过长。 处理 小排量开泵顶通、套铣
13、、倒扣（灌好泥浆，防粘卡，套铣防掉）。,卡钻事故, 缩径卡钻 原因 砂泥岩易因泥浆滤失量大形成厚泥饼 特殊泥页岩吸水膨胀，含水泥岩塑性蠕变，沥青层 盐岩蠕变 温度、压力、时间 深部石膏层吸水膨胀 地层错动、井眼横向位移 特征 单向遇阻，卡点固定 多发生在钻具运动中（蠕变层例外） 一般循环正常 卡点在钻头或大直径钻具处 蠕变岩层钻速快、扭矩大、提起难下到原井深,卡钻事故, 预防 下井工具尺寸不可大于正常井眼， 遇阻不能强提硬下 注意检查旧钻头磨损程度 在钻具中接震击器、扩孔器 钻特殊岩层如岩盐层，必须提高 钻井液密度，制定安全钻进措施 控制钻井液滤失量和固相含量 简化钻具结构、选择合适钻头、使
14、用随钻扩眼工具等,钻盐岩层根据温度压力 确定钻井液密度, 缩径卡钻,卡钻事故, 缩径卡钻 处理 遇卡初大力活动钻具解卡 下阻上提，上卡下砸，钻进遇卡 上提配合转动，防粘，倒划眼。 震击器震击解卡 起卡下击，下卡上击 浸泡剂浸泡解卡 泥岩缩径注油类润滑剂；盐岩缩径注水 上述方法组合解卡 倒扣、套铣、侧钻,卡钻事故, 键槽形成 键槽产生的主要条件是井身轨迹 产生局部弯曲，形成“狗腿”，钻杆接头 在运动中切削与其接触的井壁形成槽。 键槽形成与地层软硬、井斜大小基本 有关。 在大段易坍塌泥页岩中夹有薄砂层 的条件下，可形成一种“壁阶式”键槽。,键槽形成过程, 键槽卡钻,卡钻事故, 键槽卡钻 特征 卡钻
15、只会发生在起钻过程中 卡钻发生在钻具横向截面突变处 卡钻时循环正常 均质地层，卡点移动；非均质地层，卡点不动 预防 直井严防“狗腿”产生 控制井斜、方位 定向井轨迹设计应尽量简化（多增斜，少降斜）；技套 封过高造斜段；起钻注意观察、记录遇阻点；主动破槽 缩短套管鞋以下的口袋长度 防止套鞋偏磨成槽 钻具带随钻震击器,卡钻事故, 键槽卡钻 处理 大力下压 使用下击器下击 破槽 套铣解卡 对石灰岩、白云岩，可注盐酸溶解,键槽破坏器,卡钻事故, 泥包卡钻 泥包产生原因 钻遇松软且粘性地层，切削物易成泥团 排量太小，井底清岩效果差 泥岩重复破碎、水化成团 钻井液性能差，高粘、高失水、高固相含量 易成厚泥饼积聚 钻具循环短路 钻头、扶正器处钻屑堆积粘附 特征 . 钻进钻速逐渐降低 牙轮蹩钻，泵压略有升高 起钻时随井径不同阻力有变化 起钻时环空灌不进泥浆 提钻阻力的大小与泥包程度有关,卡钻事故, 泥包卡钻
