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目录绪论1钻井井下复杂问题分类…………12井下复杂问题分析13井下复杂问题处理原则4第一章井喷（涌）61．1井喷（涌）的原因及征兆61．1．1井喷（涌）原因61．1．2井喷（涌）征兆71．2井喷的预防措施81．2．1工程技术措施81．2．2地层压力预测和监测101．3常用的井控设备111．4井喷的处理131．4．1关井131．4．2井底常压法压井131．4．3非常规压井18第2章井漏192．1技术要点及有关计算192．1．1地层漏失压力192．1．2地层破裂压力202．1．3钻井液动压力212．2井漏的预防222．3井漏的处理232．3．1漏层位置的判断232．3．2井漏的处理方法25第三章井塌……………303．1井塌原因303．1．1井塌常见粘土矿物303．1．2井塌的内在原因313．1．3井塌的外在原因313．1．4深井与浅井在井塌原因上的差异333．2井塌的特征及危害343．2．1井塌的特征343．2．2井塌的危害343．3易井塌地层的分类与预防353．3．1易井塌地层的分类353．3．2井塌的预防363．4井塌的处理373．4．1一般性井塌的处理373．4．2出现新井眼的处理383．4．3井塌卡钻的处理39钻井井下复杂问题分类钻井井下复杂问题的内容涉及到井下复杂情况、井下事故等。石油钻井中，通常把井斜超标填井、井漏、井涌、起下钻遇阻划眼、钻头泥包等井下问题称为钻井井下复杂情况，钻（管）具仍然保持连接状态并且具有活动能力。这类问题通过实施针对性的工艺和技术措施即可解除，处理相对较为简单。通常把卡钻、井喷、钻（管）具及工具落井、卡电缆及仪器以及固井水泥留在套管内等井下问题称为钻井井下事故，钻（管）具失去连接或不能活动、或失去对井眼的控制能力等。这类问题必须采用专门技术和工艺、使用专用工具和设备以及多方技术配合处理，才能恢复到正常状态。井喷等重大钻井井下事故需成立专门抢险指挥机构、组成专门抢险队伍处理才能完成。一般情况下，只要处理措施和方法正确得当，钻井井下复杂情况将逐步好转并恢复正常状态。如果处理方法不当，将使问题更加复杂甚至转化为钻井井下事故。如井漏就可能引起井塌，井塌就可能引起卡钻；井身质量不好就可能产生键槽，键槽就可能造成卡钻；钻具刺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。在井喷与卡钻、钻具断落与卡钻、井塌与卡钻都可能同时存在。井下复杂情况往往是井下事故的先导，井下事故往往是井下复杂情况继续恶化的必然结果。一切形式的其他卡钻都可能引起粘吸（压差）卡钻，都会产生连锁反应。一旦钻具失去了活动自由，就陷入十分被动的局面，所以在钻井工作中，要注意井下出现的各种变化，把精力放在消除复杂问题上。钻井井下复杂问题虽然不能直观，但通过各种现象，可以查其端倪，寻其规律。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，以及钻具上下活动转动时的阻力变化情况，可把钻井井下复杂问题分析判断出来。现把发生井下情况的各种特征列于表0—1中，把发生井下事故的各种特征列于表0—2中。利用表0—1基本上可以把井下复杂情况判断清楚，利用表0—2基本上可以把发生的事故类型判断清楚。1、井下复杂问题原因分析钻井工程是勘探开发石油天然气的主要手段之一。而一般钻井工程讲述的是钻井方法、井身结构设计、井眼轨道设计与轨迹控制、钻柱设计、钻头使用、钻井液设计与油气井压力控制、钻井水力学与钻井参数的优化配合、固井工程及完井方法等各个钻井环节必不可少的内容。我们把这些称之为常规钻井技术。但是钻井工程存在着大量的隐蔽性、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，往往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，重者导致全井废弃。表0—1井下复杂情况诊断诊断现象井井砂溢泥缩键钻具卡刺掉堵漏塌桥流包径槽刺漏牙轮水眼水眼水眼转动情况扭矩正常BBBB扭矩增大AAA1A1A1憋钻A2A2A2钻具上下活动情况上提有阻AAAA上提无阻BBBBB下放有阻AAA下放无阻ABBBBB泵压变化情况正常BBB上升AAA1缓慢下降AA突然下降AA憋泵A2井口流量变化正常BBBBBB增大A减小A1A1A1不返A2A2A2机械钻速加快B减慢ABA注：1、表中A项为该类复杂情况的充分条件，据此可为井下复杂情况定型。2、表中B项为该类复杂情况的必要条件，可作为辅助判断的依据。3、A1、A2表示同一判据中的这两项可能同时存在，也可能只有一项存在。4、以上各类复杂情况，除键槽外，都指正钻或停钻后活动情况。表0—2井下事故诊断诊断现象钻具卡钻严重井塌井喷钻头落井落物断落在钻头上在钻头下转盘转动情况扭矩正常B扭矩增大BA1扭矩减小AA跳钻A1憋钻A2A2不能转动A钻具活动情况上提遇阻AAA下放遇阻AAA3悬重变化正常BBB下降AB泵压变化正常BB上升A下降AA钻井液井口返出量变化情况正常BBB增大BAB减小A1不返钻井液A2注：1、表中A项为该类的充分条件，据此可为该类事故定性。2、表中B项为该类事故的必要条件，可作为辅助判断的依据。3、A1、A2、A3表示同一判据中的这三项可能同时存在，也可能只有一项获两项存在。2、井下复杂问题处理原则钻井井下复杂问题的预防与处理是一个复杂性系统问题，是钻井技术系统的重要组成部分。因此，预防与处理钻井井下复杂问题，应按系统工程和价值工程原则，采取定性与定量相结合的方法进行系统的技术经济分析，综合各方面成功的经验做法进行科学的决策、设计和施工。认真搞好全井的设计是安全钻井和避免井下问题的关键，是一个系统原则问题，而且是复杂性系统原则问题。在钻井前，应该详细了解已钻井的情况，如果是探井，应尽量掌握地震等资料。一方面在钻井前尽量掌握地下各种信息；另一方面，在钻进中也要借助各种方法和仪器掌握地下各种信息。多年的经验证明，最重要的还是生产一线的钻井队长、钻井工程师、钻井监督，经验要丰富，技术要过硬。这样，钻井遇到复杂情况，才能有过硬的应变能力。具体讲，处理井下复杂问题应遵守以下四条基本原则：（1）安全原则井下复杂问题多种多样，处理的手段和使用的工具也多种多样。但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处理井下事故中拉、压、扭转都要比正常钻进时所用的力量要大得多。这些措施往往又强化到设备和工具所能承受的极限程度，稍有不慎就会造成新的事故，甚至由井下事故引发人身事故。处理事故过程中，工序复杂，起下钻具次数频繁也增加了发生新事故的机会。如果造成事故套事故的局面，处理的难度就大了，甚至无法继续进行处理。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综合考虑。（2）快速原则一旦发生井下复杂问题，其情况会随着时间的推移而更趋恶化。如果井内失去循环，就增加了井塌、油漆上窜的可能，井塌又进一步加剧了卡钻，油气上窜又进一步加剧了井喷的可能。所以在安全第一的原则下，不许抓紧时间进行处理，要迅速的决策，迅速的组织，迅速的施工，工程衔接要有条不紊。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至第三方案的考虑，早作准备。要争取以最快的速度见到实际的效果。（3）灵活原则处理井下复杂问题是一个多变的过程，很难有一个一成不变的方案。有时井下情况变了，人们的思想认识也要随着改变。要做到灵活机动，这一点最关键的是实时地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，又不违反客观规律；既要大胆思考，又要符合逻辑思维程序。（4）经济原则由于井下问题的复杂性，处理的难易程度相差很大，在目前技术水平下游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。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低到最低限度。近年来，钻井技术已经有了很大的发展，如计算机技术、随钻测试技术、井下动力钻具、高效钻头、顶部驱动装置、钻井液技术等，不但提高了钻井速度，降低了成本，也减少了钻井的风险性。待将来钻井工程实现全过程的机械化、自动化，即实现闭环控制的时候，钻井事故与复杂情况将会大大减少。随着钻井信息技术的发展和利用，将有可能测定钻头处的钻进参数、水力参数、地层特性、井眼走向、并有可能预测地层孔隙压力、漏失压力，这样一来钻井工程中的许多模糊性变得不模糊了，许多不确定性可以确定了，有助于避免钻井事故的发生，钻井管理工作将从避免风险转移到风险管理了。随着钻井技术的发展，处理井下事故的技术也必然会有飞速的发展，事故的处理将会更安全更迅速。但不管具体作业如何变化，而总的思路总的原则是不会变化的。二、井漏井漏是在钻井、完井及其他井下作业过程中，各种工作液（包括钻井液、完井液、水泥浆、修井液等）在压差的作用下，流尽地层的一种井下复杂情况。在沈井钻井施工中，井漏现象经常发生，若严重的漏失得不到及时的发现和处理，不仅损失大量的生产时间，还可能引发井塌、井喷和卡钻等恶性事故，甚至导致部分井断或全井断的报废。所以井漏问题是钻井工程中最常见的技术难题之一。井漏发生的原因主要有三个方面：一是地层原因，即在地层沉积、地下水溶蚀或构造活动过程中形成了原始漏失通道，钻开漏失通道后便会发生漏失。二是钻井施工钻井液当量循环压力大于地层抗破能力（即地层被压实、胶结等形成的结构强度），或大于地层孔隙、裂缝、溶洞中流体的压力，且漏失通道的开口尺寸大于钻井液中固相的粒径，把钻井液压入了漏失通道而发生漏失。三是施工过程中由于开泵过猛、下钻过快等人为因素造成新的漏失通道而发生漏失。人为漏失通道主要指的是诱导裂缝，大部分是垂直裂缝，其长度可达几十米至几百米，对井漏产生重要影响。２．１技术要点及有关计算从技术角度来讲，钻井完井过程中井漏的发生主要与钻井液东压力、地层漏失压力和地层破裂压力油罐，当井筒中钻井液液柱作用于井壁地层的动压力（Ｐ动）超过地层中有其及其他也提（水）的压力（即地层的孔隙压力Ｐ孔）时；或当Ｐ动大于地层抗破能力（即破裂压力Ｐ破）是地层破裂形成新的漏失通道时，就会产生井漏。因此，压力Ｐ孔、Ｐ颇、Ｐ动大小的变化，直接影响井漏的发生。准确掌握地层的漏失压力、抗破能力、钻井液性能及人为造成的激动压力等因素，对于制定并采取恰当的防漏、堵漏方案和措施具有重要意义。２．１．１地层漏失压力地层漏失压力即漏层压力，是指示井筒中钻井液进入地层漏失通道时所需的最低压力，其值等于地层孔隙压力与钻井液在地层漏失通道中发生流动的阻力致贺。漏失压力月底，钻井中漏失的可能性越大。１）地层漏失压力的影响因素（１）地层孔隙中流体压力的大小。地层漏失压力随地层孔隙压力的降低而下降。（２）底层天然漏失通道的大小、形态和连通性。通道越大、形态越规则、连通性越好，地层漏失压力就越低。一般处于构造轴部、高点、断鼻构造、鼻状构造、断层附近、断层上盘的底层或碳酸盐岩、风化壳等地层，孔、洞、裂缝比较发育，地层漏失压力也比较低。（３）钻井液流变性能。钻井液进入漏失通道的流动阻力时随钻井液塑性粘度、动切力的增大而增大，漏压力也随之增高。因此，可以通过调整钻井液流变性能来提高地层的漏失压力。但钻井液粘切又不宜太高，若流动性太差，会是钻井液在环孔的流动阻力变大即使钻井液的动压力增大而造成漏失。（４）地层漏失通道中流体的流变性。当地层漏失通道中存在油、气、水等流体时，井筒中的钻井也必须克服地层中流体发动流动的阻力，才能进入漏失通道。地层中流体的流动阻力时随其粘稠度的增高而增大