钻具事故发生的原因及打捞

1钻具事故发生的原因及打捞造成钻具断落事故的原因不外乎疲劳破坏、腐蚀破坏、机械破坏及事故破坏，但它们之间不是独立存在的，往往是互相关联互相促进的，但就某一具体事故来说，可能是一种或一种以上原因造成的。一、疲劳破坏：这是钢材破坏最基本最主要的形式之一。金属在足够大的交变应力作用下，会在局部区域产生热能，使金属结构的聚合力降低，形成微观裂纹，这些微裂纹又沿着晶体平面滑动发展，逐渐连通成可见的裂纹。一般来说，裂纹的方向与应力的方向垂直，故钻具疲劳破坏的断面是圆周方向的。形成疲劳破坏的原因有：1、钻具在长期工作中承受位伸、压缩、弯曲、剪切等复杂应力，在正常钻进中处在中和点附近的钻具、处理卡钻事故时的自由段钻具及在狗腿度大井眼处运转的钻具，当这种应力达到足够的强度和足够的交变次数时，便产生疲劳破坏。2、临界转速引起的振动破坏。钻柱旋转速度达到临界转速时，会使钻具产生振动，有纵向振动和横向摆动两种形式，同时在一定的井深这两种形式的振动还会重合在一起。这种振动会使钻具承受交变应力，促使钻具过早地疲劳。钻杆的临界转速及两种振动重合时的井深：钻杆杆直径mm速r/转盘转min两种振动重合时的井深m60.31107012865640097547313059724385486792588.9160488201245116705101.6185424170738716005114.3210366152434145334127235305137230484846139.7260299121927433、钻进时的跳钻、别钻，即可使钻具产生纵向振动，又可使钻具产生横向振动，对受压部分的钻具破坏极为严重，所以在砾石层中钻进，最容易发生钻具事故。4、钻具在弯曲的井眼中转动，必然以自身的轴线为中心进行旋转。这部分钻杆靠井壁的一边受压力，离井壁的一边受拉力，每旋转一圈，拉、压力交变一次，如此形成频繁的交变应力，促使钻具早期破坏。5、天车、转盘、井口不在一条中心上，转盘本身形成了一个拐点，井口附近的钻具就好像在弯曲井眼中转动一样，产生了交变应力。6、将弯钻杆接在钻柱中间，弯钻杆本身和与其上下连接的钻杆都要产生弯曲应力。如这段钻具和大狗腿井段相遇时，所产生的交变应力是巨大的。二、腐蚀破坏：钻具在恶劣的环境中存放或工作，都会产生腐蚀，这也是钻具提前损坏的普遍原因之一。有时几种腐蚀会同时发生，但是总是以某一种腐蚀形式为主要破坏原因。由于腐蚀使管壁变薄，表面产生凹痕，甚至使钢材变质，降低了钢材的使用价值和使用寿命。造成钢材腐蚀的因素有氧气腐蚀、二氧化碳腐蚀、硫化氢腐蚀、溶解盐类2腐蚀、各种酸类腐蚀、电化学腐蚀、细菌腐蚀等。三、机械破坏：1、钻具在制造过程中形成的缺陷。2、钻具因长期使用中的磨损。3、处理卡钻事故时，不恰当地用大力活动。4、搬运或使用过程中造成了外伤。5、上扣扭矩不紧或太紧。6、钻进时加压太大，或发生连续别钻或井下复杂时强扭等。7、对各种连接螺纹长期使用，而不定期卸开检查。8、接头或钻杆加厚部分的内径突变处泥浆易形成涡流。9、将连接螺纹的规范搞错。10、中途测试挤坏钻具。四、事故破坏：1、把不同钢级、不同壁厚、不同等级的钻杆混同使用，强度最弱的钻杆总是最先遭到破坏。2、顿钻造成钻具折断。3、事故倒扣。4、过失倒扣，如井下复杂时出现别钻停转盘后控制倒车不利等。钻具断落后的井下情况分析钻具断落很容易发现，它的地面表现是：悬重下降、泵压降低、转盘负荷变化、无进尺或放空。有时落鱼很短，如只有一个钻头或半只螺杆，从悬重上很难分辨，但其他各项显示则是很清楚的。一经发现钻具断落，应立即用原钻具探索鱼头，只有鱼头探到了，才可以有的放矢打捞。探索鱼头时一定要注意保护鱼头，一旦鱼头损坏了，会给打捞带来不应有的困难。由于各种因素的影响，有时候钻具断落后，鱼顶不在预计位置，在纵向和横向上都有许多不确定性，因此，探鱼头往往成为打捞工作中碰到的第一个棘手问题。从纵向上看，鱼头位置不确定因素有：1、钻头在井底，落鱼只是一个断口，这是最单间的情况。但是如果断口在中和点以上，原来一部分受拉力的钻具在断落后变为受压状态，而且随着井径的变化而呈弯曲形状，下断口位置会下移。断口以上的钻具原来所受的拉力较大，断后所受的拉力变小，断口以上的钻具的自重伸长量减少，上断口上移。这样，上下断口就有了一段距离，这个距离的大小和视钻具的重长度和断口位置而定，即井越深，断口越靠下部，上下断口之间的距离越大。如果断口在中和点以下，可能出现相反的情况，即鱼头可能有少许上移。2、钻头虽在井底，但落鱼不是一个断面，也就是说，钻具同时断成了几截。如果断口处井径大于钻杆接头的两倍，落鱼有可能穿插下行，这时鱼头已不是一个，实际鱼顶位置和计算鱼顶位置相差就特别大了，应首先探明最上一个鱼顶位置，打捞以后，再探下一个鱼顶位置。3、起下钻过程中遇卡时，提、压、扭转用力过大，或者由于钻具自身的缺陷，过早地破坏，此时断落的钻具有可能在原位，也可能下行到遇阻位置，很难确定鱼头的位置。4、顿钻造成的事故更复杂，由于各种原因造成的顿钻，钻具从井口脱落之后，以加速度向下运行，顿入井底。可能把钻具顿成几截，也可能把钻具严重顿弯，有几个鱼头和鱼头位置很难预料，只有逐步探试，才能知其大概。35、用电测寻找鱼顶位置。但是由于钻具的自重伸长和电缆的自重伸长不一样，再加上各自丈量的误差，电测出的鱼顶位置和用钻具计算的鱼顶位置也是有误差的。基于以上原因，探测鱼顶时在纵向上允许有一定的活动范围，可以超过计算鱼顶位置下探，但下放速度要慢，遇阻时不能多压，更不能强转，因为下列几种情况都可能造成遇阻：A、碰到了鱼头；B、从鱼顶旁边插下去，碰到了下部钻杆接头；C、到了小井径位置，不论是遇到钻杆接头还是钻杆本体都会遇阻。如果是在小压力下慢转，压力不降或者是突然消失，可能是遇到了钻杆接头或者是鱼头，这时可提起钻具在原处重复试探，以确定该处是否是鱼头。如果慢转时压力不降或缓慢下降并发出轻微的“咔哒、咔哒”声，证明已错过了鱼头，就不应继续下探了，以防把落鱼挤向井壁，更难打捞。上边所说的慢转绝不是不受限制的连续旋转，探鱼遇阻时是不允许连续旋转的，每次只能慢转1-2圈，最多不超过5圈，只要能帮助我们判明问题就行了，必须把鱼头保护好，防止任何性质的破坏。探鱼工具起出后，要仔细检查，凡探鱼工具头部有痕迹，说明它接触到了鱼顶，若工具周边有痕迹或磨光现象则说明工具错过了鱼头。如果下的是打捞工具，即使打捞不成功，也会给我们带来可贵的信息，就公锥而言，下钻到鱼头位置遇阻，造扣时也打倒车，很像是进了鱼，但上提一些拉力就滑脱，遇到这种情况上提前只需开泵检验一下就知分晓。另外从起出的公锥可以分析，若是造扣部位有痕迹的，肯定是进了鱼；若是光杆部位及接头下台肩磨光的，是下入的公锥太小；若是公锥顶部磨光而且顶端几扣螺纹磨平的，是下入的公锥直径太大；若是接头周围及下台肩上有磨痕的，是下入了落鱼旁边。这些情况都有助于我们决定下一步应采取什么措施。从横向上看，裸眼井段并不是我们想像的那样规则，鱼顶有可能在正常井眼、缩径井眼、扩大井眼、键槽内等。1、井眼直径小于钻具直径的两倍，如215.9mm井眼和127mm钻杆，井眼中容不下两套钻具，探鱼头时必然会直接碰到鱼顶，而且就是井内钻具断成了几截的情况下也不会相互平行穿插，这是最理想最简单的情况。2、井眼直径大于钻具接头直径的两倍，如311mm井眼和127mm钻杆，对于比较复杂的情况，往往让打捞者捉摸不透，如何才能得知其端倪呢？这就需要利用一切必要的侦察手段，将侦察得来的材料加以分析研究，做出符合实际的判断，定出下一步的打捞方案。如果用钻头都探不到鱼顶的话，就应该用电测的方法探测鱼头及鱼头上下井径的大小。其次是对每一次打捞过程，即使失败了，也要收集和分析一切可以得到的信息，如在鱼头处的阻、卡、别、跳现象、各种声音及打捞工具的内外磨痕、擦痕与螺纹的磨损、崩落等情况。使用弯钻杆或可变弯接头时，还要记清这些擦痕的方向，譬如，擦痕在弯钻杆的弯曲方向，说明弯钻杆的偏移值小了，下次应下偏移值更大的；如果擦痕在弯曲方向的背面，说明弯钻杆的偏移值太大，下一次应下偏移值小一些的；如公锥造扣部位螺纹完好，说明未进入鱼头；如果转动时有钢铁撞击声，说明打捞工具超过了鱼头。最直观的还是泵压的变化，无论公锥、母锥、打捞筒，只要是进了鱼头，泵压必然会上升。虽然我们尽量使自己的思想符合客观实际，但井下情况是看不见摸不着的，操作起来难免和实际情况有一定的差距。常常有这样的现象，经过反复探索找不4到鱼头，但不定向地用转盘转动着下放找鱼，反而抓到了落鱼。其实这个道理很简单，当打捞工具不带弯钻杆或可变弯接头而静止下放时是一个点，当转动时，由于下面钻具的摆动，而形成一个扫描面，碰到鱼头的机会就增多了。如果打捞工具带有弯钻杆或可变弯接头，静止下放时，它扫描的是一个弧线，转动着下放时，它扫描的是一个环型面，也增加了碰到鱼头的机会。当然这要反复做，不可能一蹴而就。毕竟碰到鱼头的机会是很少的，如果撞进了鱼头，千万不能上提，因为失去了这次机会，可能再也找不到鱼头了。另外，落鱼轴线和井眼轴线不可能重合，打捞钻柱的轴线和井眼轴线也不可能重合，绝对零度井是没有的，因而钻具总是靠着井眼的下壁，如果带有弯钻杆或可变弯接头，钻具轴线并不在井眼轴线上，而是在井眼的低边上。随着转盘的转动，弯钻杆或肘节产生移轴现象，于是就有三种可能：A、当弯钻杆偏移值等于或小于实际井眼半径时它扫描的面积是靠近井筒下限的眼球状,还有一部分弯月形面积是扫不到的；B、如果弯钻杆的偏移值大于实际井眼半径而小于井眼直径时，它扫描的面积是靠近井眼下限的带瞳孔的眼球状面积，其月牙面和瞳孔面是扫不到的；C、如果弯钻杆的偏移值等于或大于实际井眼直径，它所扫描的面积是个环形面积，中间的圆面积是扫不到的。所以在大井眼中打捞钻具时，随着对井下情况的不断认识，经常需要改变弯钻杆的偏移值。鱼头部位的井径特别大，而弯钻杆又不可能弯曲得很大，因为弯太大了，就无法下钻。可采取两种办法：A、在弯钻杆下边接一个直钻杆，然后在直钻杆下边接打捞工具，这样，偏移值可增加很多；B、用旁边开水眼的公锥或接头，把好公锥的下部水眼焊死，而从侧面开一个新的水眼，记住，这个新水眼不能开在公锥的造扣部位，而应开在造扣部位的下部。假如旁开水眼与弯钻杆配合使用，则旁开水眼的方向一定要与弯钻杆的弯曲方向相反。由于是旁边开的水眼，在开泵循环时，利用射流的反推力，而将公具推向井壁的一边，转盘转一周，公锥可沿井眼周边探测一周。同时我们还可改变泵排量的大小，来调节反推力的大小排量越大，公锥的位移越大，反之则越小，停止循环时公锥垂直向下。由于利用这种方法工具扫描范围大，且可以自由调节，有些用弯钻杆找不到的鱼头，用旁边开水眼的公锥却能找到。但是，由于是旁边开的水眼，循环钻井液时直接冲刺井壁，不稳定地层容易冲大、冲垮。另外打捞钻具后，也不能较长时间大排量循环泥浆，因为造扣后，旁边开的水眼虽然不会堵死，但周边环形间隙小，很容易刺坏钻具。因为它有这两个致命弱点，不到万不得已时，尽量不用。打捞工具及使用方法打捞落鱼的工具多种多样，主要根据鱼头的形状和落鱼管壁的厚薄进行选5择，分插入式和套入式两种。插入式工具是插入鱼头水眼从落鱼内径进行打捞，如公锥、捞矛等；套入式工具是把鱼头引入工具内部从鱼头外径进行打捞，如母锥、打捞筒等。一、公锥使用的技术要求：1、选择公锥。公锥有带排屑槽和不带排屑槽两种，一般打捞应选用不带排屑槽的公锥，因为在捞到落鱼后，还要循环泥浆，甚至有时还要注解卡剂。带排屑槽的公锥，在造扣处不能形成密封，会短路循环，使下步的工作不好进行。因此，用反扣公锥倒扣，能循环泥浆就有很大的好处，起码可以巩固井壁，防止坍塌和沉砂，避免事故的进一步恶化。2、公锥硬度校验。公锥螺纹表面硬度必须大于落鱼钢材硬度，才能造扣。在现场，可以用吊钳钳牙、卡瓦牙与公锥螺纹硬度比较，凡是硬度等于或大于吊钳牙、卡瓦牙硬度的可以使用。特别是打捞G-105以上钢材制成的钻具，对公锥螺纹硬度的要求更高。3、丈量。首先必须知道井下落鱼的内径，根据落鱼内径