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贾仲宣2004年11月8日钻井监督培训教材1发生井下复杂与事故的因素、诊断及处理原则2事故的种类、发生的原因及预防与处理3处理事故中的主要技术工具4处理钻井工程事故中应主要关注的问题5典型钻井工程事故处理实例目录前言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，是一项真正的高风险的作业。对象是地层岩石，目标是找油找气。在钻井作业中，由于对深埋在地壳内的岩石的认识不清（客观因素）或技术因素（工程因素）以及作业者决策的失误（人为因素），往往会产生许多井下复杂情况，甚至造成严重的井下事故，轻者耗费大量人力、财力和时间，重者将导致油气资源的浪费和全井的废弃。据近年来的钻井资料分析，在钻井过程中，处理井下复杂情况和钻井事故的时间，约占钻井总时间的3%~8%。正确处理因地质因素产生的井下复杂情况，避免或减少因决策失误、处理不当而造成的井下事故是提高钻井速度，降低钻井成本的重要途径，也是钻井工程技术人员（包括现场钻井监督）的主要任务和基本功。1、发生井下复杂与事故的因素、诊断及处理原则造成井下复杂与事故的因素•地质因素•工程因素复杂与事故的诊断•井下复杂情况诊断•井下事故诊断井下复杂与事故的处理原则•安全原则•快捷原则•科学诊断原则•经济原则1、发生井下复杂与事故的因素、诊断及处理原则造成井下复杂与事故的因素地质因素序号项目类别产生复杂的主要原因主要复杂性质可能引发的事故1岩性泥页岩含高岭土、蒙托石、云母等硅酸盐矿物，具有可塑性、吸附性和膨胀性。剥落、掉块等井壁不稳定起下钻阻卡，可造成沉砂卡钻砂砾岩含石英、燧石块、大小悬殊、泥质胶结的不均匀性。蹩、跳、渗漏粘扣、粘卡、断钻具、掉牙轮砂砾岩粉砂岩含石英、长石胶结物为铁质、钙质和硅质，具有极高的硬度极强的研磨性、跳钻钻头缩径、掉牙轮、掉钻具石膏、岩盐层有弹性迟滞和弹性后效现象，易蠕动、易溶解、易垮塌蠕变、缩径起下钻阻卡、卡钻碳酸岩层主要成分CaO、MgO和CO2等有溶解与重结晶等作用。形成溶剂与裂缝产生漏失、阻卡、卡钻2地层压力高孔隙压力高密度钻井液中高固相含量、恶化钻井液性能，加大井底压差钻速漫、滤饼厚、压差大、井涌、溢流压差卡钻、井喷低破裂压力使用堵漏材料，恶化钻井条件井漏、堵漏卡钻、井塌3地质构造褶皱地层变形产生裂缝与内应力和大倾角地层井斜、漏失、井塌卡钻断层地层变位产生断裂与断层井斜、漏失卡钻1、发生井下复杂与事故的因素、诊断及处理原则造成井下复杂与事故的因素工程因素序号项目主要技术要求主要作用1井身结构套管封固不同压力层系与不稳定地层。防塌、防卡、防喷、防漏。2钻井设备钻井泵排量可调，有足够的功率。清洗井底、净化井筒、防卡、防钻头泥包。转盘软特性，转速可调。防蹩、防断。顶驱。及时处理复杂，减少卡钻。固控完好，处理量满足要求。降低固相含量。3井控设备压力级别与地层压力匹配，试压合格。防喷、节流压井。4钻井液根据地层岩性、压力，选择合适的类型与性能参数。防塌、防卡、防钻头泥包、提高钻速。5钻具结构根据地层岩性、倾角、钻井工艺条件选择钻具结构及井下工具。防斜、防断、防振、防卡、防掉。6钻井仪表要求全面准确反映钻井参数。提供钻进中井下真实动态、信息，准确及时判断井下情况。7钻头选择根据地层可钻性选择钻头类型与钻进参数。提高钻速，防掉、防跳。8操作技术严格遵守钻进中各项技术操作规程和技术标准。防止操作失误、违规，使井下情况复杂化或造成更大事故。9应急或处理措施准确判断井下情况，制订正确的处理措施，及时分析，修正处理方案，具有多种应急手段。减少失误，减少时间损失，提高事故处理效率和一次成功率。10钻井用器材与工具质量合格、性能可靠。少发生或不发生井下事故，保证顺利钻进。1、发生井下复杂与事故的因素、诊断及处理原则复杂与事故的诊断井下复杂情况诊断复杂类型诊断依据井漏井塌沉砂(砂桥)溢流泥包缩径键槽其它钻具刺漏牙轮卡死钻头水眼刺掉钻头水眼堵转盘转动状况扭矩正常BB扭矩增大AAA1A1BA1蹩钻A2A2钻具运动状态上提遇卡AAAAA下放遇阻AAA活动正常BBBBB泵压变化情况正常BBB增高A1AA1缓慢下降AA突降A蹩泵A2井口流量变化正常BBBBB减少A1增加A不返A2机械钻速变化加快B减慢AABA无进尺1、发生井下复杂与事故的因素、诊断及处理原则复杂与事故的诊断井下事故诊断复杂类型诊断依据卡钻钻具断落钻头落井井内落物井喷钻头上钻头下转盘转动状况扭矩增加AAB扭矩减小AA跳钻A1蹩钻AA不能转动A钻具运动状态上提遇卡A下放遇阻A悬重变化正常下降ABB泵压变化情况正常上升BB下降AAB井口流量变化正常BBBB增大A减小不返机械钻速变化减慢A无进尺AAA1、发生井下复杂与事故的因素、诊断及处理原则井下复杂与事故的处理原则安全原则井下复杂与事故多种多样，井下情况千变万化，处理方法、处理工具多种多样。“魔高一尺、道高一丈”。但总的原则是将“安全第一”的思想，贯彻到事故处理全过程。从制订处理方案、处理技术措施、处理工具的选择以及人员组织等均应有周密的策划。重大事故还应制订应急方案，如井喷、着火等。在处理井下复杂过程中，尤为小心，稍有不慎，就可能造成事故。而在处理事故过程中的失误又可能使事故更加恶化。安全原则体现在对事故性质、井下情况准确分析和判断的基础上。在处理中使事故严重程度逐渐减轻，不致加重。因此，入井工具、器材、药品，严格质量检验，下得去，能起出，用得上。操作人员应熟知入井打捞工具的结构和正确使用方法。处理方案中还应包括人员设备的防护和环境保护等措施。1、发生井下复杂与事故的因素、诊断及处理原则井下复杂与事故的处理原则快捷原则复杂与事故随着时间的推移而恶化，尤其是卡钻事故与井喷事故，要求在短期内进行处理，不能延误时间。快捷原则体现在迅速决策制订处理方案。甚至制订几套处理方案，迅速组织处理工具与器材，加快处理作业进度，协调工序衔接，减少组织停工。同时有几套处理方案时应优选其中最有把握、最省时、风险最小的方案。实施第一方案时，同时准备第二方案。要做到心中有数，要有预见性，不能看一步，走一步，时间就是效益。旷日持久、劳师无功，必然会影响信心，降低士气，精力分散，更容易出问题。要做到处理一次，有一次收获，增加一份信心，提高一份士气。1、发生井下复杂与事故的因素、诊断及处理原则井下复杂与事故的处理原则科学诊断原则科学诊断原则就是还原复杂与事故的本来面貌。这一原则应贯穿在处理的全过程中。要认真收集现场（井下）第一手资料，特别是操作者提供的直接信息。科学的分析，去伪存真，准确地描绘井下情况，切忌主观臆断，或仅凭以往的经验，武断做出结论。在处理过程中还应对井下情况进行必要的计算和草图绘制，以及时纠正或补充处理方案，使处理方案尽可能切合实际，做到“事半功倍”，少犯错误，加快处理进度，减少经济损失。1、发生井下复杂与事故的因素、诊断及处理原则井下复杂与事故的处理原则经济原则根据事故性质、地质条件、工具、器材供应状况、技术手段等，全面分析、评估事故处理的时间与费用。根据处理方案对比，经济合算，则继续处理下去，若处理时间长，费用太高，则停止处理，另想其它办法，如条件许可，移井位重钻或原井眼填井侧钻等。事故处理费用包括：①预计事故处理时间的钻机日费；②处理事故时井下工具、钻具的租赁费；③处理事故消耗的材料费；④技术服务费或其它费用。移井位费用预算：①搬迁费；②钻前工程费；③钻达事故井深的进尺费。填井侧钻费用预算：①技术服务费（打水泥塞费、测井费、侧钻工具与人工费等）；②材料费；③钻达事故井深的时间费用。“钻井工程事故处理与典型事故处理实例”培训教材，主要参考蒋希文编著的《钻井事故与复杂问题》（石油工业出版社出版）一书。典型事故、处理实例是选取了三个不同探区的深探井中不同性质事故的具体处理方法。对我们从事现场具体技术工作或遇到类似的事故处理中可吸取经验与教训，开阔视野，少犯错误，更好地做好本职工作。卡钻事故•卡钻事故发生的原因、预防与处理•卡钻事故处理通则•卡钻事故处理程序钻具断落事故井下落物事故下套管作业中的复杂与事故注水泥作业中的复杂与事故2、事故的种类、发生的原因及预防与处理2、事故的种类、发生的原因及预防与处理卡钻事故钻柱在井内某井段被卡，致使整个钻柱失去自由（不能上下活动和转动）叫做卡钻。由于造成卡钻的原因不同，卡钻按其性质分为粘吸卡钻、坍塌卡钻、砂桥卡钻、缩径卡钻、键槽卡钻、泥包卡钻、落物卡钻和钻头干钻卡钻等。卡钻事故发生的原因、预防与处理卡钻事故一般发生在钻进、接单根、循环钻井液和起下钻过程中，钻柱落井也容易造成卡钻。为了对比各种不同卡钻的主要特征、发生原因、预防措施和处理方法，将8种不同性质的卡钻列入下面的表中。卡钻事故2、事故的种类、发生的原因及预防与处理卡钻事故发生的原因、预防与处理（粘吸卡钻）卡钻事故2、事故的种类、发生的原因及预防与处理主要特征1、循环正常、泵压无变化2、发生在钻具静止时间较长时3、被卡部位主要在钻铤4、随时间推移，卡点上移，粘卡井段增长，卡得越牢主要原因1、井壁存在疏松的厚泥饼2、滤饼存在强负电力场3、钻井液柱压力与地层孔压差值较大4、钻柱与井径直径差值小5、井斜角较大预防措施1、使用中性钻井液或阳离子钻井液2、钻井液中加入润滑剂3、减少钻具在井内静止时间4、降低钻井液密度实现近平衡压力钻井5、使用优质加重剂6、在钻柱中加入螺扶和加重钻杆，减少大直径钻铤，并加入随钻震击器7、提高井身质量，减少井斜角处理方法1、上下活动钻具2、使用震击器解卡3、浸泡与震击4、套铣、倒扣5、侧钻卡钻事故发生的原因、预防与处理（坍塌卡钻）卡钻事故2、事故的种类、发生的原因及预防与处理主要特征1、钻进中扭矩增大，泵压升高2、钻具上提遇卡，下放遇阻3、起下钻时阻卡严重，循环后阻卡减轻或清除4、划眼时井口返出大量岩屑，呈块状或片状主要原因1、地质方面的原因，如断层面、构造褶皱带、地层倾角大、胶结差、破碎带、压力异常带等2、物理方面原因，如泥页岩水化膨胀3、钻井工艺方面原因，如钻井液密度低、流变性差、起下钻压力激动与抽吸等预防措施1、优化井身结构设计，封固易坍塌层和高压层等2、使用防塌钻井液，防止地层水化膨胀3、保持井筒有足够的液柱压力，并减少压力激动4、调整钻井液流变性处理方法1、钻井液回流，应停止下一步作业，开泵循环、划眼，使井筒畅通2、注入高粘钻井液带砂，不让坍塌岩屑堆积3、不能恢复循环时，进行套铣、倒扣卡钻事故发生的原因、预防与处理（砂桥卡钻）卡钻事故2、事故的种类、发生的原因及预防与处理主要特征1、起下钻时有阻卡，开泵循环、活动钻具可解除2、阻卡井段基本固定3、正常钻进时，扭矩略有波动主要原因1、松软地层钻速快，井筒岩屑浓度高，停止循环后，钻屑迅速沉积在小井眼处2、钻井液切力低，携岩性能差3、脆性泥页岩剥落后，岩屑堆积在小井眼井段预防措施1、用低失水的钻井液钻疏松地层2、在易剥落地层中钻进时提高钻井液的携岩性能，并控制钻速3、优化钻井参数，选择适当排量4、减少裸眼井段长度处理方法1、恢复循环，排量从小到大，小距离活动钻具，不转或慢转钻具2、一旦卡死，在卡点处倒开，套铣倒扣卡钻事故发生的原因、预防与处理（缩颈卡钻）卡钻事故2、事故的种类、发生的原因及预防与处理主要特征1、单向遇阻，阻卡点深度固定2、钻进泵压正常，钻头或稳定器通过时遇阻、泵压升高，有时造成蹩泵。钻进时扭矩略有增加主要原因1、渗透性较大地层形成较厚滤饼2、盐岩层、石膏层地层蠕变3、钻头直径磨小，新钻头下入小井眼预防措施1、认真测量入井工具尺寸，通过小井眼井段时控制速度和限制遇阻吨位2、改变钻具结构时遇阻划眼3、提高钻井液密度，选择适应地层的钻井液处理方法1、上提遇卡，可倒划眼2、使用震击器，上提遇卡下击，遇阻上击3、注入油类或润滑剂后再震击4、一旦卡死进行套铣倒扣卡钻事故发生的原因、预防与处理（键槽卡钻）卡钻事故2、事故的种类、发生的原因及预防与处理主要特征1、只发生在起下钻过程中，阻卡井段固定或少有移动2、可循环钻井液，泵压无变化3、阻卡时转动随拉力增大而困难主要原因由井眼狗腿角较大形成较深的沟槽