钻井事故预防及处理陪训

钻井事故预防及处理主讲人：汪多安大庆油田钻探集团鲁迈拉项目部钻井事故预防及处理概述卡钻事故钻具断落事故井下落物事故测井事故套管事故预防固井中的事故及复杂问题井斜概述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，由于对客观情况的认识的不清楚或主观意识的决策失误，往往会产生许多复杂与事故。任何事故的发生都有其主客观原因，在钻井过程中，钻头不断地破碎岩石、新井眼随之生成，钻具旋转受到各种应力、扭矩同时也发生变化，如果钻井措施不能适应这些变化，就会造成井下许多事故和复杂情况。据统计，当前事故与复杂情况可占钻井施工总时间的23，造成很大经济损失。正确认识和预防、处理井下事故和复杂情况是钻井工作者的重要任务之一。概述造成井下事故及复杂情况的原因地质因素异常的地层压力老区常年注水，新开发地区，地层压实不均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，使事故损失减至最小。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。一般卡钻总是发生在钻进、起钻、下钻三个不同的过程中。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。卡钻事故常规卡钻事故的预防控制好井身质量。一是井眼轨迹要符合设计；二是井径要规则，严禁定点循环。采用防卡钻具。多使用螺旋钻铤和加重钻杆，必要时使用随钻震击器。优选钢套直径。确保钻井泵的排量满足携砂要求。维护好钻井液性能。磨阻系数:直井小于0.15；斜井小于0.10斜井含油量6％-8％。含砂量:311mm及以上井眼小于0.6％；311mm以下井眼小于0.5％。用好固控设备。振动筛使用率达100％，除砂器达90％，除泥器达80％，离心机和除气器要及时有效使用。卡钻事故及时短起下除掉井壁上岩屑床。根据井斜、进尺、返砂、岩性、井下阻力和上次短起下的情况确定短起下钻的数量。及时活动钻具。正常时，直井不超过3分钟，斜井不超过2分钟活动一次钻具；不正常时，要连续活动钻具。及时循环除砂。下钻到底及进尺快时，要搞好循环除砂工作，以达到控制环空岩屑浓度的目的。快速接卸钻具。接卸钻具不超过3分钟，必要时用转盘活动井内钻具。加重循环要讲究方法。加重按每个循环周提0.01－0.02g／cm3进行，有技套的井，最好在技套内进行加重。卡钻事故泵压升降要分析。上升和下降1.0MPa要停钻分析。控制好钻进节奏。进尺快时，要适当增加循环时间，保持井底干净；钻完方入要上提下划1－2次；接单根时做到早开泵晚停泵。钻头在井底，发生设备故障不能提升时，应把钻具悬重的三分之二压在井底，待故障解除后，再逐步上提钻具。划眼工作要精心。大段划眼速度快时，要进行中途循环，并搞好除砂工作。下钻开泵要注意。要用单凡尔顶通，位置要避开易漏、垮地层，正常后方可在钻进排量下循环。下钻遇阻处理要慎重。下压力不超过50KN，遇阻不得硬压和硬砸，应以开泵冲划为主。下放已插入小井眼时，要采用多提轻放的办法活动，有条件的进行上击解卡。控制起钻速度。在定向、扭方位、降斜等全角变化率大的井段一律采用低速起钻。妥善处理遇卡。在全角变化率大的井段起钻遇卡上提力不超过100KN，在规定吨位内仍活动不出钻具时，要采取循环倒划眼的措施。卡钻事故正确计算卡点测卡仪实测根据拉力—伸长计算FlKL/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kN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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、碱水、盐水、酸剂…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（达深斜7井井深4890.40m，因为发生过溢流把密度提高密度1.35g/cm3发生压差卡钻,浸泡4次解卡剂1.00g/cm381.5小时）。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。卡钻事故粘吸卡钻达深斜5井的粘吸卡钻现象达深斜5井完钻井深3540m，技术套管2231.27m。本井区8002200m有一大段泥岩。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，封过大段泥岩段之后，该区井钻井施工顺利。启示泥岩段吸附性强，同时该井是大位移定向井井斜角大钻具斜卧在下井壁，增加粘卡机会。录井图卡钻事故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，起钻或中试抽吸等。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坍塌卡钻预防合理设计表层套管须封固流沙层、地表水层、松软层，技套封至明显漏层以下，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。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”），掌握领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坍塌卡钻处理小排量顶通，建立循环尽量维持循环改变泥浆性能清除坍塌岩块，灰岩可考虑注酸失去循环机会后，大吨位活动上提，最后套铣、倒扣卡钻事故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PDC式刮刀钻头，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砂桥卡钻预防尽量使用泥浆开钻。钻水泥塞使用清水时，循环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。处理小排量开泵顶通、套铣、倒扣（灌好泥浆，防粘卡，套铣防掉）。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预防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缩径卡钻卡钻事故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，倒划眼。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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槽。键槽形成与地层软硬、井斜大小基本有关。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键槽卡钻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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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.提高泵排量，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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卡钻时，循环正常钻井液性能无变化卡钻事故落物卡钻预防定时检查井口工具，注意井口的围盖极软地层用特制工具拨扫落物减小套管鞋以下的口袋长度防水泥掉块严格管理，减少人为因素防硬提，争取转动，磨铣防卡处理.钻头在井底时发生落物卡钻，争取转动解卡，大力上提或用震击器上击；起钻过程中遇卡猛力下压，使用震击器下击水泥块卡用盐酸浸泡倒扣、套铣卡钻事故干钻卡钻原因因循环短路、泵上水不好等原因使钻头处失去冷却条件，造成钻头在外力下与岩屑熔和一体致卡。特征.钻进泵压下降，钻速明显降低，扭矩增大，蹩钻、打倒车，情况随时间增加逐渐恶化。预防注意观察泵压及返出流量，保证泥浆泵上水良好，钻进中不可停泵，打