钻井复杂与事故

井下复杂及钻井事故预防与处理井下复杂及钻井事故预防与处理概述卡钻事故种类及预防与处理钻具断落事故及预防与处理井下落物事故及预防与处理测井事故及预防与处理井喷事故及预防与处理井漏复杂及预防与处理固井作业复杂及事故预防与处理井斜引起的复杂情况预防与处理结束语概述在钻井过程中，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68，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。1：基本概念(1)事故的定义：已经引起或可能引起伤害，疾病和对财产，环境或第三方造成损害的一件或一系列事件。(2)钻井事故：在钻井施工过程中，由于某种原因引起的对钻井生产或环境造成损害的事件。(3)钻井复杂：在钻井施工过程中，可能引起对钻井生产或环境造成损害的事件。(4)环境：组织运行活动的外部存在，以及它们之间的相互关系。2：复杂与事故的关系复杂情况处理好不一定造成事故，而井下事故的处理一定含有复杂情况的发生。概述3:事故预防与处理的关系安全第一，预防为主，综合治理。4:造成井下复杂及事故的原因（1）地质因素:异常的地层压力孔隙压力，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…。(2)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5:处理井下复杂及事故的原则(1)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。(2)科学决策正确，组织周密，准备充分。(3)快速详实掌握现场信息，不失有利战机。(4)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。概述6：事故处理的基本程序：(1)划分事故类型：按事故产生的原因可分卡钻事故、钻具事故、钻头事故、落物事故、井喷及井喷失控事故，顿钻事故、完井事故等。（2）确定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；确定卡点位置;防止钻具连接螺纹扭转过紧；建立专业化的队伍。概述（3）正确计算卡点：测卡仪实测根据拉力—伸长计算FlKL/FlSL/210FllKLL)(121FlllKLLL)(21321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(715,491,387)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概述（4）确定限制钻杆扭转圈数：按计算：2215)/(10532.1FqHDHN式中：N—限制扭转圈数(5,7,9)H—卡点深度，mD—卡点以上钻柱直径，cm1—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（5）制定事故处理方案：根据卡钻性质和井上实际情况制定出事故处理的具体方案1卡钻事故种类及预防与处理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。（1）粘吸卡钻（压差卡钻）:预测压差卡钻危险性曲线1卡钻事故种类及预防与处理预防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、硷水、盐水、酸剂…1卡钻事故种类及预防与处理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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。粘吸卡钻处理程序如图1-71卡钻事故种类及预防与处理粘吸卡钻(举例1)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21002500m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1卡钻事故种类及预防与处理粘吸卡钻（举例2）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4320.89m时发生井涌，当时泥浆密度为1.77g/cm3。12:00关井，至16:10以密度1.92～1.95g/cm3泥浆压井，井下平衡。继续钻进时将泥浆密度提到1.94～1.99g/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1380kN、下砸到0不能解卡。处理分析卡钻原因认为，4324.8m～4369.75m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1.91～1.92g/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度的方法有效。1卡钻事故种类及预防与处理（2）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1卡钻事故种类及预防与处理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1卡钻事故种类及预防与处理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1卡钻事故种类及预防与处理坍塌循环尽量维持循环改变泥浆性能清除坍塌岩块，灰岩可考虑注酸套铣、倒扣.具体处理程序见图1-161卡钻事故种类及预防与处理（3）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1卡钻事故种类及预防与处理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处理倒扣、套铣具体处理程序见图1-191卡钻事故种类及预防与处理（4）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种类及预防与处理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预防卡1钻1卡钻事故种类及预防与处理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、侧钻具体处理程序见图1-311卡钻事故种类及预防与处理实例英国BP石油公司在北海西南区块多口井（钻头：121/4”）钻进盐岩、膏盐及与砂泥岩的互层，用常规钻头缩经阻卡严重：每口井每天阻卡12次；每钻进6min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。1卡钻事故种类及预防与处理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（5）键槽卡钻1卡钻事故种类及预防与处理特征卡钻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1卡钻事故种类及预防与处理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，可注盐酸溶解具体处理程序见图1-40键槽破坏器1卡钻事故种类及预防与处理（6）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1卡钻事故种类及预防与处理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具体处理分两种情况1、钻头在井底时泥包卡钻处理，见图1-422、钻头在中途时泥包卡钻处理，见图1-431卡钻事故种类及预防与处理（7）落物卡钻原因能造成卡钻事故的是处于钻头或扶正器以上的落物。井眼与钻柱之间的环形空间有限，较大的落物会像楔铁一样嵌在钻具与井壁中间，较小的落物嵌在钻头、磨鞋或扶正器与井壁的中间，使钻具失去活动能力，造成卡钻。特征.钻进有憋钻现象发生卡钻发生在钻头或扶正器位置，起钻遇阻突然