第二章 处理钻井工程复杂事故

第二章处理钻井工程复杂事故第一节侧钻施工第一节侧钻施工一、学习目标•掌握侧钻施工的程序和方法，能够进行侧钻施工作业。二、准备工作•(1)检查钻井设备、地面管汇。•(2)悬重表准确灵敏。•(3)侧钻所需的钻具。第一节侧钻施工•三、操作步骤•1．选择侧钻位置•一般选择井斜角和方位角变化较大、地层较松软、井径比较规则的井段侧钻。•2．打水泥塞•进行打水泥塞操作。第一节侧钻施工•3．侧钻•1)吊打侧钻•(1)选择钻头。硬地层选用镶齿牙轮钻头、PDC钻头或金刚石钻头，软地层选用平底刮刀钻头、钢齿牙轮钻头或PDC钻头。•(2)组合钻具。钻头+钻铤两柱+钻杆。第一节侧钻施工•(3)下钻至侧钻点进行侧钻。•①钻头下至侧钻点，钻掉混浆段，钻头定点空转半小时，转速70—120r／min，中等排量造台肩。•②空转后采用吊打控时钻进，送钻要均匀。明化镇组、馆陶组1.5—2.0m／h，东营组1.0—1.5m／h，沙河街组0.5—1.0m／h。•③捞砂分析。水泥块消失后，继续吊打30m测斜一次。证实已钻出新井眼，且新老井眼夹壁墙超过0.5m，则可起钻换钻进用钻具结构进行钻进。第一节侧钻施工•2)动力钻具侧钻’•(1)选择钻头。上部地层一般使用钢齿牙轮钻头，下部硬地层一般选用PDC钻头或梅花式锅底磨鞋。•(2)组合钻具。钻头+动力钻具+弯接头+钻铤(无磁)1根+钻铤1柱+钻杆。第一节侧钻施工•(3)下钻至侧钻点进行侧钻。•①选择侧钻位置。根据原井眼井斜和方位情况，选择合适的侧钻位置。一般选择在稳定易钻地层，原井眼井径由大变小或井斜变化处。•②采用变方位降斜方法，减少复杂情况。第一节侧钻施工•③造斜要平稳。一般控制在(0.5°—1°)/10m。•④捞砂分析。根据返出岩屑含水泥量判断新井眼是否形成，若已形成再打1～2个单根起钻换钻具。•⑤吊测新井眼。根据测量情况，确定下一步的钻进措施。第一节侧钻施工•四、技术要求•吊打侧钻时，必须做到控时，吊打出新台肩；每2—3m捞砂分析一次；钻头水眼要适当加大。第一节侧钻施工•五、相关知识•纠斜的主要任务是使井斜角不超过允许标准，满足井身质量要求。纠斜的方法主要有采用钻具组合增大降斜力纠斜、吊打纠斜、侧钻纠斜等方法。第一节侧钻施工•1．增大降斜力纠斜方法•增大降斜力纠斜的钻具有钟摆钻具、塔式钻具和偏重钻铤等。•(1)钟摆钻具通常采用大尺寸钻铤加稳定器的办法组成。其工作原理是利用斜井内切点以下钻铤重力的横向分力把钻头推向井壁低的一侧，逐渐减小井斜，从而达到纠斜效果。第一节侧钻施工•(2)塔式钻具是在钻柱下部使用几段不同直径的钻铤，自下而上钻铤直径逐渐减小，形似塔状的钻具。其特点是下部质量大，刚度大，重心低，与井眼的间隙小。其工作原理是在斜井段能产生较大的钟摆力，从而起到纠斜作用。第一节侧钻施工•(3)偏重钻铤是沿普通钻铤的一条母线钻一排均匀分布的孔，使其产生偏重的钻铤。其工作原理是偏重钻铤旋转时产生一个朝向重边的离心力，且转速越高，离心力越大。钻具每旋转一圈会有一次钟摆力与离心力的重合，对井壁产生一个较大的冲击纠斜力，使井斜角减小；第一节侧钻施工•钻具转动的周期性不平衡，迫使下部钻铤产生振动，这种弹性的周期性振动大大提高了钻头切削井壁下侧的能力，使井斜角减小；由于离心力的作用使偏重钻铤在旋转时始终贴向井壁，消除了钻具自转时受压弯曲的钻柱对井斜的影响。第一节侧钻施工•2．吊打纠斜方法•吊打纠斜的原理类似于钟摆钻具。•3．侧钻纠斜方法•井下动力钻具纠斜是由于钻具结构的轴线不在一条直线上，入井后，钻柱的弯曲受到井壁的限制，迫使钻具发生弹性变形而产生弹性力矩。钻头在弹性力矩作用下对井壁产生斜向力(纠斜力)，从而起到纠斜作用。第二节处理复杂钻井事故第二节处理复杂钻井事故•一、学习目标•了解钻井事故的危害；掌握各种钻井事故发生的原因、现象和处理方法；能够处理较复杂的钻井事故。•二、准备工作•处理相应钻井事故所需的仪器、工具和材料。•三、操作步骤•(1)根据事故发生前后的现象，分析事故发生的原因。•(2)判断事故类型，确定处理方案。•(3)事故处理。第三节处理复杂井漏第三节处理复杂井漏•一、学习目标•了解复杂井漏的处理方法；掌握导致复杂井漏的原因、现象；能够处理各种复杂井漏事故。•二、准备工作•处理复杂井漏所需的仪器、工具和材料。•三、操作步骤•(1)根据井漏的层位和现象，分析井漏原因。•(2)判断井漏类型及严重度，确定堵漏方案。•(3)堵漏施工。•四、技术要求•不同的堵漏方法技术要求有所不同，见相关知识。第三节处理复杂井漏•五、相关知识•由于不同类型的漏层其复杂程度各异，漏失情况多变，尤其是洞穴和大裂缝漏失、水层漏失、气层漏失、长段裸眼井漏、上喷下漏、多压力层系漏失、浅层异常低压地带的井漏等复杂井漏，用单一的堵漏剂处理，往往成效不大。对严重井漏及复杂井漏，采用复合堵漏会大大地提高成功率表10-2-1是处理不同的严重性井漏的常用复合方法。序号复合方式处理对象1化学凝胶+水泥浆水层漏、严重井漏2桥堵钻井液+水泥浆大裂缝漏失3水泥浆混桥接剂大裂缝漏失4高失水堵剂混桥接剂大裂缝漏失5暂堵剂混桥接剂产层、大裂缝漏失6化学凝胶混桥接剂水层、大裂缝漏失7单向压力封闭剂混桥接剂一般孔隙性、裂缝性漏失8单向压力封闭剂混高失水堵剂较大孔隙性、裂缝性漏失9高失水堵剂混化学膨体大裂缝漏失10重晶石塞+桥接钻井液+水泥浆水层、大裂缝漏失11复合堵漏剂(mJ)小、中、大裂缝漏失12柴油膨润土浆+屏蔽暂堵剂低压高孔渗砂岩水层漏失第三节处理复杂井漏•在采用复合堵漏法时，根据堵剂的性能需要和漏层性质的要求，堵漏材料可以用段塞的形式依次注入(如1、2、10等方式)，也可以混合使用(如3、4、5、6、7、8、9、11等方式)。第三节处理复杂井漏•1．化学凝胶-水泥浆段塞式复合堵漏法•化学凝胶和水泥两种材料复合使用，则是充分运用它们的作用原理，达到建立高效高强度堵塞的目的。由于化学凝胶堵剂终凝后所形成的凝胶体不溶于水，所以这种以化学凝胶为先行，跟注水泥浆的段塞式复合方式在对付含水层漏失中具有独到之处。第三节处理复杂井漏•1)化学凝胶在复合堵漏中的作用•封堵水层漏失可采用化学凝胶—水泥浆复合作业的方法。其中化学凝胶的作用是：•(1)防止水泥浆和钻井液混浆。水泥浆与钻井液混浆是造成水泥浆堵漏失败的重要因素之一，采用化学凝胶—水泥浆复合堵漏能有效地解决这个问题。它是处理普通井漏行之有效的方法之一。•(2)避免地下水对水泥浆的稀释。采用水泥浆堵塞水层井漏的成功率极低，其主要原因就是地下水对水泥浆的稀释，而采用与化学凝胶的复合堵漏，大大提高了施工的成功率。•(3)本身具有堵漏能力。与水泥浆复合使用，增强了堵漏效果。第三节处理复杂井漏•2)化学凝胶-水泥浆复合堵漏工艺要点•(1)深入了解和认识漏层情况，包括漏速、漏层位置、漏失通道状况及出水情况等。•(2)根据漏层情况、施工时间、凝胶到达漏层时的成胶状态要求，在现场进行小型试验，确定堵剂配方和初、终凝时间。在化学凝胶-水泥浆复合堵漏时，一般要求凝胶到达漏层时应处于初凝状态，以便挤入地层。第三节处理复杂井漏•(3)清洗一个钻井液罐，放人清水，通过钻井泵循环，由加重漏斗倒人堵剂进行配制。•(4)通过钻井泵和钻具将堵剂注入井内，凝胶注完后，紧接着由水泥车跟注水泥浆。跟注的水泥浆采用普通水泥配制，应用平衡堵漏原理，无需再加催凝剂即可形成水泥塞。•(5)用钻井液挤替，把全部凝胶和2／3体积的水泥浆挤入漏层。•(6)起钻候凝第三节处理复杂井漏•3)注意事项•对付漏、水同层，漏速较大的恶性漏失，化学凝胶-水泥浆复合堵漏是最有效的手段之一,在施工时必须注意：•(1)凝胶和水泥浆采用段塞式复合，凝胶量要足以阻隔盐水，一般一次施工以10m3左右为宜。水泥用量要保证施工后在近井筒地带建立堵塞隔墙，一般为12000-15000kg。第三节处理复杂井漏•(2)施工前要根据资料准确地进行施工设计，确定下钻深度、注堵剂后用井浆挤替量等参数，以保证堵漏的成功率。•(3)每次堵漏作业，都要严格按操作程序进行，保持连续活动钻具，严防卡钻。第三节处理复杂井漏•2．桥接钻井液—水泥浆段塞式复合堵漏法•这种堵漏法是以桥接钻井液先行，跟注水泥浆的段塞式复合方式，主要用以对付漏层位置清楚的中、大裂缝性漏失。第三节处理复杂井漏•其作用机理是桥接钻井液首先进入漏失通道，在漏失通道中建桥，形成初级桥塞垫层，一方面可阻止后至的水泥浆随漏失通道流走；另一方面其自身也具有封堵漏层的作用。水泥浆进入漏层后，在压差作用下挤入和充满初级桥塞垫层的微小孔道，凝固后，可增强漏层堵塞物的承压能力。第三节处理复杂井漏•1)桥堵钻井液-水泥浆复合堵漏工艺要点•(1)深入了解和认识漏层情况，包括漏速、漏层位置、漏失通道状况等。•(2)根据漏层情况、施工时间等要求，确定桥接材料的粒径、配比等，确定水泥浆的初、终凝时间.第三节处理复杂井漏•(3)在钻井液罐中配制桥堵钻井液。•(4)通过钻井泵和钻具将堵剂注入井内，桥堵钻井液注完后，紧接着由水泥车跟注水泥浆。跟注的水泥浆采用普通油井水泥配制，应用平衡堵漏原理注入。•(5)钻井液挤替，力争把全部桥堵钻井液和2／3体积的水泥浆挤入漏层。•(6)起钻至安全位置候凝第三节处理复杂井漏•2)注意事项•桥堵钻井液—水泥浆段塞式复合堵漏法是对付较大型漏失的重要手段之一，在实施过程中必须注意的问题有：第三节处理复杂井漏•(1)桥堵钻井液应以颗粒状材料为主，配以少量其他纤维状、片状材料，以便形成的初级垫层存在微小孔道供水泥浆通过。•(2)桥堵钻井液量不能太大，便于全部挤入漏层。•(3)水泥浆稠化时间应长一些，如果先行桥浆已堵死漏层而水泥浆无法挤入时，仍有时间来处理紧急情况。•(4)候凝时，钻具应起至安全位置。第三节处理复杂井漏•3．高失水堵剂-桥接剂混配复合堵漏法•这种堵漏法是将桥接材料按一定粒度、配比加到高失水堵剂中，混合均匀。其复配原则是以硬果壳为主，粗、中、细搭配，并以粒径与裂缝宽度相对应的硬果壳粗颗粒为有效颗粒，以产生卡喉效应，堵剂中硬果壳类桥接剂的加入量是配制量的2％—4％。第三节处理复杂井漏•这种堵漏法可对付漏层位置清楚和不清楚的中型至大型漏失。•1)堵漏工艺要点•(1)清洗一个钻井液罐，要求罐上面搅拌器及蝶阀状态良好。•(2)取出泵循环系统的全部滤子及滤清器。第三节处理复杂井漏•(3)从加重泵加入堵漏剂。配制液为清水，配制总量一般为10—20m3，加量为8％—13％。•(4)桥堵材料的加量为2％～4％，以颗粒状的为主。•(5)根据需要可把浆液密度提高到1.6g／cm3。第三节处理复杂井漏•(6)下光钻杆至漏层顶部，钻具出裸眼后，要注意活动，防止卡钻。•(7)边搅拌边泵送堵漏浆液，后用钻井液把堵剂替至漏失井段。•(8)如果是完全漏失，一般堵漏钻井液进入漏层一定量后，就会建立循环，这时将钻具上提100—200m，靠循环加压的方式增加滤饼的强度，一般1h之后就可恢复作业。第三节处理复杂井漏•(9)如果是部分漏失，为使堵漏钻井液大部分进入漏层就需要关井挤压。•①直接挤替。堵剂泵出后立即关井，将堵漏浆液大部分挤进漏层，采用这种方法时，钻具必须在安全位置。漏层位置比较清楚时，采用此方法较好。第三节处理复杂井漏•②先替后挤。先把堵剂完全泵出钻具，立即把钻具起至安全位置(一般为套管鞋内)，然后关井将堵剂完全挤进漏层。漏层位置不清楚时，采用此方法，理论上讲其覆盖井段较长，效果较好。挤替时，压力一般为2～6MPa，不要超过地层的破裂压力。挤替后，观察压力的变化，静止1～2h，再循环观察漏失情况，不漏后即可恢复钻进。第三节处理复杂井漏•4．单向压力封闭剂—桥接剂混配复合堵漏法•单向压力封闭剂与桥接剂按适当比例混合后，具有流变性、悬浮性、膨胀性和充填裂缝单向封闭特性。在液柱的正向压力下，能絮凝聚集覆盖在漏失段的井壁奉面，形成一个“垫层”，以阻止钻井液的流失，在负压下又能迅速解封，减少对油气层的损害。该法以裂缝性小漏至中漏以及渗透性小漏为主要堵漏对象。第三节处理复杂井漏•施工要点如下