《钻井事故与井下复杂问题(修改稿)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《钻井事故与井下复杂问题(修改稿)（98页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、钻井事故与井下复杂问题 Wang Baoxin 2006.08.02钻井事故与井下复杂问题钻井事故与井下复杂问题 概述 卡钻事故 钻具断落事故 井下落物事故 测井事故 井喷事故 井漏 固井中的事故及复杂问题 井斜概概 述述在钻井过程中，钻头不断地破碎岩石、新井 眼随之生成，新形成的井壁岩石失去了原来的支 撑条件，呈现出不稳定状态，如果钻井措施不能 适应这些变化，就会造成井下诸多复杂情况和事 故。据统计，当前事故与复杂情况可占钻井施工 总时间的 68 ，造成巨大经济损失。正确认 识和预防、处理井下事故及复杂情况是钻井工作 者的重要任务之一。概概 述述 造成井下事故及复杂情况的原因 地质因素异常的
2、地层压力 孔隙压力，破裂压力，坍塌压力，特殊地层的蠕变应力；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。概概 述述 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。 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
3、至最小。卡钻事故卡钻事故 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。 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；建立专业化的队伍。卡钻事故卡钻事故 正确计算卡点 测卡仪实测 根据拉力伸长计算或2段复合钻柱3段复合钻柱其中：L-自由钻柱长度 mK-计算系数F-超过自由钻柱自重的拉力 kNS-自由钻柱横截面积 cm2l-自由钻柱在F力下的伸长 cm卡钻事故卡钻事故 限制钻杆扭转圈数 按计算：式中：N限制扭转圈数H卡点深度，mD卡点以上钻柱直径，cm1
4、钢材屈服强度，Mpaq钻柱在泥浆中的重量，N/mF管体截面积 ，cm2 公式使用条件：一级钻杆、大钩悬重等于卡点以上钻具重量，浅井可使用一般手册上的 N=KH数据卡钻事故卡钻事故 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
5、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、硷水、盐水、酸剂卡钻事故卡钻事故 粘吸卡钻 处理浸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（董101井井深5004.40m，因设备故障发生压差卡钻。 注密度1.40g/cm3的解卡液195m3，浸泡9.5d解卡）。 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
6、钻柱中须接单流阀；重视解卡后排解卡剂过程中的风险。卡钻事故卡钻事故 粘吸卡钻 辛斜160井的粘吸卡钻 现象 辛斜160井完钻井深 3340m，技术套管1896.27m。本井区21002500m有一大段低压砂层，密度加至1.63以上即出现严重 粘卡现象：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，封过大段砂层。之后，该区井钻井施工顺利。 启示 不同地层中，压差的“外因”作用亦不相同 录井图卡钻事故卡钻事故 粘吸卡钻 郝科1井粘吸卡钻 经过 郝科1井 1996年6月3日11:00钻水泥塞至井深 4320.
7、89m时发生井涌，当时泥浆密度为1.77 g/cm3。12:00关井，至 16:10以密度1.921.95 g/cm3 泥浆压井，井下平衡。继续钻进时将 泥浆密度提到1.941.99 g/cm3 ，6日5:00钻至井深4383.87m（出技 术套管59.03m）接单根 15min发生卡钻。卡钻后开泵正常，活动钻 具最大提到1380 kN、下砸到 0不能解卡。 处理 分析卡钻原因认为，4324.8m4369.75m井段砂层发 育，泥浆密度高，卡钻为压差卡钻。7日5:10将泥浆密度降 到1.911.92 g/cm3 ，钻具自动解卡。 启示 此类卡钻与钻具所处裸眼长度关系不大， 裸眼长度短时采取降密
8、度的方法有效。卡钻事故卡钻事故 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 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卡钻事故 坍塌卡钻 预防 合理设计 表层套管须封松软层，技套封至明显漏层以上，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
9、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卡钻事故 坍塌卡钻 处理 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”），掌握新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卡钻事故 坍塌卡钻 处理 坍塌卡钻 尽量维持循环 改变泥浆性能清除坍塌岩
10、块，灰岩可考虑注酸套铣、倒扣卡钻事故卡钻事故 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 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卡钻事故 砂桥卡钻 预防 尽量使用泥浆开钻 二开清水钻进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
11、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 套铣、倒扣（灌好泥浆，防粘卡，套铣防掉） 卡钻事故卡钻事故 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 卡钻事故卡钻事故 预防 下井工具尺寸不可大于
12、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 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、侧钻卡钻事故卡钻事故 缩径卡钻 实例英国BP石油公司在北海西南区块多口井（钻头：12 1/4”）钻进盐岩、膏盐及与砂泥岩的
13、互层，用常规钻头缩经阻卡严重：每口井每天阻卡12次；每钻进6 min或6 就必须上提划眼；上提接单根必须先划眼；必须加重泥浆防缩径；起钻几乎靠倒划眼；钻头在井底时必须保持旋转；否则卡钻头。处理：用随钻微扩眼钻头（类型：随钻微扩眼钻头、同名井径扩径器、可膨胀钻头）克服了上述复杂问题。卡钻事故卡钻事故 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键槽。键槽形成与地层软硬、井斜大小基本无关。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 键槽卡钻卡钻事故卡钻事故 键槽卡钻 特征 卡钻只会发生在起钻过程中 卡钻发
14、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卡钻事故 键槽卡钻 水平2井键槽卡钻事故 事故 水平2井于92年5月25日完钻，井深2947m。起钻至2075.8m（进水平段46m）遇卡，倒划眼9h45min只提出2.7m，其间多次卡死。
15、 处理 下砸解卡后，下钻钻进至2966.21m，在2934m处爆炸切割，切除大直径钻具后顺利起出，转完井作业。损失时间3d5h。 启示 形成键槽的因素不是单一的，本井：长水平段特殊地层卡钻事故卡钻事故 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卡钻事故 泥包卡钻 预防 钻进保证足够的排量 软地层使用低粘、低切钻井液；可使用刮刀钻头；注 意控制钻速 注意泵压和钻井液出口流量 发现泥包显示，停止钻进、及时清除；起钻防抽吸 处理. 开大泵量，降低钻井液的粘度和切力 强力活动钻具 使用震击器震击 倒扣套铣 清除粘卡、爆松卡钻事故卡钻事故 落物卡钻 原因能造成卡钻事故的是处于钻头或扶正器以
