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1、钻井事故与复杂问题钻井工程是勘探开发石油、天然气的主要手段。而一般钻井工程讲述的是钻井方法、井身结构及固井、井身剖面设计与控制、钻柱设计、钻头使用、钻井液设计与油气井压力控制、钻井水力学与钻进参数的优化配合、完井方法、经济技术指标等各个钻井环节必不可少的内容,而对于钻井事故与复杂问题则涉及不多或论述不深.但是钻井事故与复杂问题是客观存在,因为钻井是一项隐蔽的地下工程,存在着大量的模糊性、随机性和不确定性问题,由于对客观情况的认识不清或主观意识的决策失误,会产生许多复杂情况甚至造成严重的事故,轻者耗费大量人力物力和时间,重者导致全井的废弃。据近年来的钻井资料分析,钻井过程中,处理复杂情况和钻井事
2、故的时间,约占施工总时间的68%,一个拥有百台钻机的油田,一年中就有68台钻机在做无功的工作,何况资金的消耗并不和时间成比例,而是要大得多,这是多么惊人的浪费。任何一个钻井工作者都不愿意和事故打交道,也不乐意看到诸多复杂问题,但事物是相反相成的,不愿意看到复杂问题和钻井事故,这只能是人们的良好愿望。不懂得复杂问题与钻井事故的预防与处理办法的人,难免不碰到这些问题,而且一旦碰到了会惊慌失措,举止无着,把小病治成大病,大病治成死病。而懂得复杂问题与钻井事故的预防和处理办法的人,一旦遇到这些问题则心中有数,采取正确的措施,往往可以化险为夷,转危为安,这才是一个成熟的钻井工作者必须具备的条件。任何事物
3、的发生与发展都有其主、客观原因,钻井事故与复杂问题的发生与发展也不例外,因此钻井工作者必须对钻井事故与复杂问题发生发展的主要原因要有一个清晰的认识,一旦出现异常情况时,思想上会有正确的判断,行动上也会采取正确的措施,只有这样,在大多数情况下,可以避免事故的发生,把复杂情况带来的损失降至最低限度。造成井下事故与复杂情况有诸多因素:一、地质因素:钻井的对象是地层,就是要揭穿地层深处的奥秘。而地层结构有硬有软,压力系统有高有低,孔隙有大有小,如果对这些情况没有了解,就难免要发生难以预料的问题。首先我们应该了解设计井的地层孔隙压力、地层破裂压力、地层坍塌压力及一些特殊地层(如盐膏、软泥岩、沥青)的蠕变
4、应力,作为井身结构和钻井液设计的主要依据。一般的说,在同一个裸眼井段内不能让喷、漏层同时存在,不能让蠕变层与漏层同时存在。如果在井身结构上无法实现上述要求,而且高压层和蠕变层在漏层的下部,那就应对漏层进行预处理,不能盲目向深部钻进。如果高压层或蠕变层下部有低压层或漏失层,那就只好把高压层或蠕变层用套管封掉。其次,对一些特殊地层如在一定温度、压力下发生蠕变的盐岩层、盐膏层、沥青层、富含水的软泥岩层、吸水膨胀的泥页岩层、裂缝发育容易坍塌剥落的泥页岩层、煤层及某些火成岩侵入层都应有较详细的了解,因为这些地层是造成井下复杂问题的主要对象。同时对一些地质现象如断层、裂缝、溶洞、特高渗透层的位置及硫化氢、
5、二氧化碳的存在和含量也应有所了解。以上这些资料对打成一口井来说至关重要,但地质部门所提供的比较详细的资料是油气层资料,而对工程上所需要的重要资料则提供不多,或不够详细,甚至有些数据与实际情况相距甚远,即是已经开发的油田,由于注水开发的结果,地下的压力系统变化很大,也很难以邻井的资料作为主要依据,这就使钻井过程往往不得不打遭遇战,因而复杂情况屡屡发生。二.工程因素:由于钻井作业的隐蔽性、复杂性,所以“安全第一”应作为钻井作业的主导思想。但是由于有些人思想识认的模糊或者为某种片面的局部的利益所驱动,或明知故犯.或铤而走险,为钻井事故和复杂问题的发生创造了条件。由于地质资料掌握不全不准,或者虽有可靠
6、地质资料而未严格的按科学方法进行井身结构设计,使同一段裸眼中喷、漏层并存,治喷则漏,治漏则喷。虽然下了套管但不装井控设备,或者虽然装了井控设备但不讲求质量,一旦钻遇高压层,应急使用时,到处刺漏,造成井喷失控。钻井液体系和性能与地层特性不相适应,甚至片面强调节约钻井液处理剂,使钻井液性能恶化,造成裸眼井段中某些地层的缩径或坍塌。或者钻井液密度不合适,也会造成井喷.井漏或井塌。操作不适当,下钻速度过快会产生很大的激动压力,易将地层压漏。起钻速度过快会产生很大的抽吸压力,易将油气层抽喷或将结构松软的地层抽塌,特别是在钻头或扶正器泥包的情况下更为严重。钻井设备发生故障,被迫停止钻具的活动或钻井液的循环
7、,是发生井下事故的最普通最常见的因素。管理工作薄弱,有章不循,有表(指重表.泵压表.扭矩表)不看,遇事不思,盲目决断,但求省力,不顾后果,起钻猛提,下钻猛压,遇卡硬转,遇漏硬憋,这是造成井下事故的常见现象。发现井下复杂情况,不当机立断,正确处理,而是优柔寡断,无所举措,丧失时机,把本来不复杂的问题弄得复杂化了,把本来不应该发生的事故却人为的造成了。由于自然灾害或组织工作不善,停工时间过多,钻井周期过长,产生复杂情况的机会就越多。尤其在裸眼井段内长时间停止循环,其恶果是显而易见的。工程上的因素,大多是人为的因素,因此通过过细地做工作是可以避免的。反之,如复杂情况处理得不当,会导致事故的发生。小事
8、故处理得不当,会酿成更大的事故,甚至会造成部分井眼或全部井眼的报废。我们说,钻井工程是隐蔽工程,具有一定的模糊性和不确定性,每前进一步都有一定的风险,而处理井下复杂情况与井下事故更是如此,因井下情况千差万别,看不见,摸不着,全靠人们凭经验和知识去判断,不同的人会有不同的认识,可能做出不同的结论,然而正确的结论只能是一个。但是井下情况又并非完全不可知。由于现代仪器仪表的发展,许多井下情况可以测知或预测,如利用井下测量仪器可以知道井眼的轨迹,利用dc指数和页岩密度的计算,可以预知下部地层中有无高压层存在,利用泵压、悬重、扭矩、钻井液进出口流量的变化,可以显示井下发生的许多复杂问题。因而人们在复杂情
9、况发生的初期,就可以利用现有的资料和长期工作中积累的经验加以分析判断,从中得出比较切合实际的认识。作为钻井工作者来说,在复杂情况面前必须有这种思维意识,需要利用从各种渠道得来的信息,去粗取精,去伪存真,由此及彼,由表及里地进行分析,使自已的认识比较地符合客观实际,才能有针对性的做出正确的决策。孙子兵法也说:“知彼知已,百战不殆。”对我们钻井工作来说,知彼就是要知道井下情况,知已就是要知道自已拥有的各种手段(设备、工具、人员素质等)。孙子又说:“多算胜,少算不胜。”这里的所谓算就是筹划,只要筹划周密,条件具备,就能取胜,筹划不周,条件缺乏,就不能取胜,钻井如作战,处理井下事故与复杂问题更是如此。
10、知已容易知彼难,所以我们必须想尽一切办法弄清井下情况,并且要十分熟悉自已拥有的各种手段的性能及使用方法。每走一步,都要考虑可能会出现的问题及相应的处理办法,力争多算,力戒盲目，这就是说，对于各种可能出现的的问题要有预案。如果利用现有的资料,尚不足以弄清井下情况,还可以进行必要的侦察,如电测、井下照相、打铅印等,同时要对每次处理过程中的特殊现象如遇阻、遇卡、扭矩变化、泵压变化、钻井液性能变化、工具钻具上的擦痕(下井前就要检查工具、钻具上是否有旧擦痕及其所在位置)进行仔细地观察,这些都可以给我们带来极有价值的信息,帮助我们消除不正确的认识,确定下一步的处理方案。井下的情况复杂多变,人们的思想认识也
11、应随机应变,不能固守一种模式,一种概念,在一条路上走到底。有些胜利的取得在于再竖持一下的努力之中,而另一些胜利的取得则在于另辟蹊径的权变之中。面对已经发生的情况,需要的是镇定的情绪,冷静的头脑,瞻前顾后,综合考虑,切忌头脑发热,手忙脚乱,贸然采取一些不计后果的危险措施。也要反对麻木不仁,无所举措,丧失将事故消灭于萌芽状态之中的良机。处理井下事故与复杂情况应遵守以下四条原则:1安全的原则:井下事故与复杂情况多种多样,处理的手段和使用的工具也多种多样,这些工具和方法在正常钻井过程中接触不多也不很熟悉,而且往往要采取一些强化措施如拉、压、扭转都要比正常钻进时所用的力量大得多,这些措施往往又强化到设备
12、和工具所能承受的极限强度,稍有不慎就会造成新的事故,甚至由井下事故引发设备事故或人身事故。处理事故,工序复杂,起下钻具次数频繁,也增加了发生新事故的机会。如果造成事故摞事故的局面,处理的难度就更大了,甚至无法继续进行处理,致使前功尽弃。所以在处理井下事故与复杂情况的过程中,必须从设备、工具、技术方案、技术措施、人员素质各个方面进行详细地考虑,不但要考虑如何进攻,而且要考虑如何退守,凡事要留有馀地,留有后路,不能做偷鸡不成反蚀一把米的傻事.2快速的原则:孙子兵法有云:“兵闻拙速,未闻巧久。”一旦发生井下事故或复杂问题,其情况会随着时间的推移而恶化,所以在安全第一的原则下,必须抓紧时间进行处理,要
13、迅速的决策,迅速的组织,迅速的施工,工序衔接要有条不紊。须知,抓住了时机就会化难为易,做到事半功倍,丧失了时机就会变易为难,只能落得个事倍功半,甚至劳而无功。但是随着井下情况的变化及人们认识的加深,部分修改或全部修改原定方案的事是常有的,所以在确定第一方案的同时要有第二甚至第三方案的考虑,预作准备。“凡事预则立,不预则废。”要争取以最快的速度见到实际的效果。对从事作业的人员来说,旷日持久,劳师无功,必然会影响工作情绪,一个士气低落的队伍是难以打攻坚战的。时间就是金钱,时间就是制胜的法宝,可惜这一点往往被人们所忽视。 3灵活的原则:处理井下事故和复杂情况是一个多变的过程,很难有一个一成不变的方案
14、,有时井下情况变了,人们的思想认识也要随着改变,灵活机动,捕捉战机,非常重要。要做到这一点最关键的是实时的掌握现场的第一手信息,特别是关键时刻的关键信息,有些信息稍纵即逝,很难捕捉到,有些信息一般人认为无所谓,而聪明的工作者却可据此得出符合实际的认识,及时地调整方案,加速了处理过程。所以我们既要重视过去的经验,又不拘泥于过去的经验;既要灵活机动,又不违犯客观规律;既要大胆思考,又要符合逻辑思维程序;这样才能做到“运用之妙,存乎一心。”4经济的原则:由于井下事故的复杂性,处理的难易程度相差很大。在现今技术水平下,有的事故没有处理成功的可能性;有的事故虽有处理成功的可能性但难度很大,需要耗费相当多
15、的物资和时间;有的事故初期看来处理难度不大,但在处理过程中,井下情况却变得越来越复杂;有的事故用不同的方案进行处理会有不同的经济效果;因此面对不同的情况,从各种处理方案的安全性、有效性、工艺的难易程度、工具材料费用、占用钻机时间、环境影响等方面进行综合评估,在经济上合得来则干,合不来则止,此路不通,另走他路。发生事故本已造成了经济损失,处理事故的原则是把这种损失降到最低限度。钻井复杂情况主要有:井涌、井漏、轻度井塌、砂桥、泥包、缩径、键槽、地层蠕变、地应力引起的井眼变形、钻井液污染及有害气体的溢出。钻井事故主要有卡钻、井喷、严重井塌、钻具或套管断落、固井失效、井下落物及划出新井眼丢失老井眼等。
16、以下将分章论述各种井下事故与复杂情况的发生原因、现象、预防措施和处理办法。并引证一些现场发生的事故实例,使大家加深认识。井下事故与复杂情况虽然不能直观,但通过各种现象,可以察其端倪,寻其规律。我们利用现有的条件,根据泵压、悬重、钻井液进出口流量、机械钻速的变化、及钻具上下活动、转动时的阻力变化情况,把发生井下复杂情况的各种现象列于表1中,利用表1基本上可以把井下复杂情况判断清楚。把发生井下事故的各种现象列于表2中,利用表2基本上可以把发生的井下事故类型判断清楚。井下复杂情况有时是单一的,有时是复合的,但发生的初期总是单一的。若处理不当,就会产生连锁反应,如井漏就可能引起井塌;井塌就可能引起卡钻;钻具剌漏就可能导致钻头泥包或干钻,甚至会造成钻具断落或卡钻。井下事故也是一样,有时是单一的,有时是复合的。如井喷与卡钻、钻具断落与卡钻、井塌与卡钻
