钻井常见井下事故的处理.docx
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钻井常见井下事故的处理
6常见井下事故及复杂情况处理
钻进过程中会发生各种各样的井下事故和复杂情况,如各种类型卡钻、井漏、井塌等,而其中卡钻事故是最常见事故。
卡钻是钻头或钻具在井眼内被卡住而不能起下和转动的现象,卡钻的种类多种多样,就其性质不同可分为压差卡钻、缩径卡钻、沉砂卡钻、垮塌卡钻、键槽卡钻、小井眼卡钻、落物卡钻等。
6.1卡钻
6.1.1卡钻的种类、原因及预防
(1)压差卡钻:
是指在压差作用下,钻具被推向井壁并粘住而不能活动的现象,又称泥饼粘附卡钻。
压差卡钻常因高压差作用、地层渗透性好、厚泥饼、钻井液性能不稳定、司钻操作不当而引起。
压差卡钻的特点是:
钻具上下活动困难又不能转动,但循环畅通、泵压稳定,随着时间的增加卡钻力会越来越大,被卡钻具段可能越来越长。
预防措施:
采用优质防卡钻井液,降低钻井液泥饼厚度和磨擦系数,尽可能设计和使用合理的钻井液密度,实现平衡钻进,在满足工艺技术要求的情况下,钻铤不宜过长,钻铤尺寸要小,也可在钻具组合中加入稳定器,应尽量减小钻具在裸眼井段内的静止时间,有条件时,应将钻具起出渗透地层井段。
(2)缩径卡钻:
钻遇塑性流动状的地层及渗透性好而易形成厚泥饼的地层,使井径缩小,钻头通过困难而造成的卡钻称缩径卡钻。
缩径卡钻的特点是起钻时上提困难,下放比较容易,循环泵压增高,起出的钻具常常在钻头上有泥饼。
预防措施:
控制钻井液失水量与泥饼厚度,选择适当的ρm,在井径小的井段勤划眼,起钻时慢起慢下,严禁猛起猛下。
施工速度尽量要快,要多短起下钻。
(3)沉砂卡钻:
这种卡钻多发生于钻井液的悬浮能力差,泵排量小,或钻具循环短路以及钻井液净化工作差,使岩屑没有及时带出和除净,当停止循环时,大量砂子下沉,埋住钻头及部分钻具而造成卡钻,沉砂卡钻的特点是:
泵压极高,严重时循环不通或憋漏地层,只进不出,钻具不能上下活动和转动。
预防措施:
保证合理的上返速度,使用适当粘度和切力的钻井液,以满足携带岩屑的要求,快速钻进中,接单根前应循环,保证岩屑返到一定高度,有足够的时间接单根,起钻前应充分循环以带出井内的岩屑。
(4)地层垮塌卡钻:
这种卡钻一般发生在吸水易膨胀剥落的页岩、泥岩、胶结不好的砾岩及断裂破碎地层。
垮塌卡钻的主要原因是:
钻井液的防塌性能差,钻井液失水量大或ρm不足,矿化度小,泡时间长,钻井液密度过小或起钻灌钻井液不够、井漏、抽吸而致使井内液柱压力不足以平衡地层侧压力。
井垮后,返出岩屑大多以垮塌物为主,在钻进中有蹩钻现象,上提遇阻,泵压时高时低,严重时还会憋泵。
预防措施:
采用抑制性好、防塌能力强的钻井液,钻井液的失水量要小,矿化度要符合要求,粘度要适当,保持钻井液密度与地层压力相适应。
起钻时,灌满钻井液,防止抽吸,发现井垮后,严禁钻头在井底位置时停泵,而应保持循环,调整钻井液性能(提高钻井液密度、粘度,降低失水量等),待处理正常后才能起钻,井壁形成大肚子时,将影响岩屑返出,可采取补救措施。
(5)键槽卡钻:
当井身质量差,出现全角变化率大(即井眼出现“狗腿”)时,钻杆接头在靠着井壁旋转及起下钻拉刮下将形成键槽,起钻遇着大于钻杆接头尺寸的钻具或钻头时就会发生卡钻。
键槽发生卡钻的特点是:
卡钻前钻杆接头偏磨严重,卡钻后能开泵循环,卡点固定不变。
预防措施:
使用防斜钻具结构或采用防斜措施,保证井身质量,如已形成键槽应定期破坏键槽,起钻至键槽井段应控制起钻速度,严防卡死。
(6)小井眼卡钻:
钻遇研磨性地层钻头被磨小,钻出的井眼比正常井眼小,起钻更换钻头或改变钻具结构和扶正器尺寸入井时,如果下钻速度过快,将钻具压入小井眼造成的卡钻称为小井眼卡钻。
预防措施:
在研磨性地层,选用保径钻头而且钻头使用时间不能过长,防止钻头使用和扶正器直径磨损过大,出井钻头或扶正器必须量外径,检查其磨损情况,以便掌握井眼直径,换用新扶正器、新钻头以及改变钻具结构后下钻时,要严格控制下放速度,应提前划眼。
(7)落物卡钻:
这种卡钻大都是由于操作失误、检查不严,致使井口工具落入井内而造成的。
预防措施:
加强岗位责任心,严格执行操作规程,杜绝违章操作,起下钻作业时按规定盖好井口,加强对吊卡、卡瓦及其它井口工具的检查。
(8)其它卡钻:
除上述七种卡钻以外的卡钻统称其它卡钻,如注水泥堵漏时造成的水泥将钻具固在井内的卡钻等,多系施工措施不当或出现其它异常原因而造成的。
(9)应当注意的是:
造成卡钻的原因往往不是单一的,而是多种综合因素作用的结果。
因此,在实际工作中应以预防为主,一旦发生卡钻事故后,应根据具体情况,具体分析,采取相应的解卡措施。
6.2常见井下事故及复杂情况的处理
6.2.1钻杆允许扭转圈数的计算
若采用倒扣措施,倒扣时要防止将钻具扭坏,因而必须计算允许扭转圈数。
常用钻杆的允许扭转系数见表6-1。
一般情况下,各种钻杆的允许扭转圈数计算公式如下:
N=K·L
式中N------允许扭转圈数;
K------扭转系数,圈/米;
L------卡点深度(卡点以上钻具长度),米。
表6-1常用钻具的允许扭转系数
钻杆尺寸
扭转系数K,圈/米
D级
E级
105
27/8"
73mm
0.00703
0.00957
0.01340
31/2"
88.9mm
0.00577
0.00787
0.01101
5"
127mm
0.00404
0.00551
0.00771
51/2"
139.7mm
0.00368
0.00501
0.00701
6.2.2卡点的测算方法(平均拉力法)
先用正常悬重(大于卡点以上钻具重量)拉力上提钻具,记录下此时方入,再用大于此拉力的值提拉钻具,记录下这时的方入,以两次吨位之差为上提拉力,方入之差为伸长量。
为准确起见,可多提几次计算平均值。
卡点的计算公式如下:
式中L----卡点井深,米;
ΔL----钻具绝对伸长量,厘米;
P----上提拉力,千牛;
K----计算系数;
E----钢材弹性系数,取2.1×10
;
F----管体截面积,厘米
。
6.3填井施工作业
6.3.1准备工作
(1)对钻井设备进行全面检查,保证正常运转。
(2)严格检查绞车链条,确保运转正常。
(3)检查井口工具,保证灵活好用。
(4)根据电测的井斜、井径数据,选择填井井段并计算水泥用量和钻井液替入量。
(5)固井车辆就位并连接好注水泥管线。
6.3.2操作步骤
(1)下光钻杆至欲填井段底部,充分循环,调整钻井液性能,使粘度、切力尽量降低,流动性能好,pH值要高,以增强抗钙侵的能力。
(2)停泵倒好闸门,用水泥车向井内打清水和隔离液,随即大排量注水泥浆。
(3)注完水泥,关闭注水泥浆管线闸门,开泵注入钻井液,根据开泵时间卡准替入量及时停泵。
(4)替完后,立即卸方钻杆,起钻至水泥面以上20~30米,开泵循环一周,冲洗钻杆内的剩余水泥浆,放掉被水泥浆污染的钻井液,然后起出钻杆候凝48~72小时。
6.3.3技术要求
(1)水泥用量、替入钻井液量要计算准确,并根据井眼考虑水泥浆附加量(一般为10%~30%)。
(2)施工前应对设备进行全面检查。
井口工具保证灵活好用,绞车链条特别是传动链条要可靠。
(3)水泥浆密度一般不要低于1.80克/厘米3。
(4)尽量使用原立柱下井,以防起钻卸扣困难。
(5)注水泥和替钻井液都力求大排量,以防水泥浆窜槽。
(6)候凝过程中要及时通井处理钻井液,防止被水泥浆污染后造成井眼复杂。
6.3.4预防
(1)替完钻井液后,密切配合快速起钻,在水泥浆初凝之前起出水泥面循环。
(2)与立管连接的注水泥管线可用高压小水龙带,如果用硬管线时,要连接牢固并配双弯头以抵消管线的震动。
6.4注解卡剂作业
这种方法主要用于处理压差卡钻。
使用这种方法前,首先要计算卡点深度和选用浸泡液的种类和用量,以保证有效地浸泡卡钻井段,并附加一定液量,定时、定量顶替补充,以达到浸泡解卡的目的。
有条件的井可直接采用清水循环解卡,但要注意不能使井壁垮塌或造成井喷。
6.4.1准备工作
(1)检查压风机、钻井泵、绞车、发电机等设备,确保正常运转。
(2)循环好钻井液,改善其性能,保证流动性好,失水量小。
大排量充分洗井,加强净化,降低含砂量。
(3)注解卡剂的水泥车性能要好,管线尽量少而直,与高压管线相接的高压短节上接一个高压闸门,并配双弯头以抵消管线的震动。
地面管线最好用钻杆代替,认真试压,确保不刺不漏。
(4)施工前,明确岗位分工,专人负责,做好配合协调,连续施工。
6.4.2操作步骤
(1)停泵倒好闸门,启动水泥车,先注入100千克有机稀释剂或2立方米原油作隔离液,然后连续注进解卡剂。
(2)解卡剂注完,再注入少量隔离液,停水泥车,立即倒回闸门,开泵顶替解卡剂,替完停泵,开始泡油。
(3)泡油期间,每隔1~2小时顶替一次,每次顶替量500升。
每半小时活动一次钻具,不活动时将钻具压弯,以防卡点上移。
(4)解卡后立即开泵循环,同时用一档转动。
排完解卡剂,待岩屑减少后方可上下活动钻具,处理好钻井液起钻。
6.4.3技术要求
(1)卡点要计算准确,保证解卡剂一次泡过卡点以上。
(2)解卡剂密度应等于或略高于原钻井液密度0.01~0.02克/厘米3。
(3)注解卡剂时应采用大排量以防窜槽,替入钻井液一般用钻井泵,要求准确计算替入量。
6.4.4预防
(1)活动钻具的拉力范围应经常变换,以防长时间单区间活动造成应力集中而拉断钻具。
(2)浸泡时间司钻不得离开刹把,要随时注意解卡。
(3)顶替钻井液时,出现泵压升高,钻井液返出量异常,管内解卡剂替完而未解卡,应停止浸泡,立即排出解卡剂。
(4)排解卡剂中途不得停泵,以防憋泵使事故复杂。
6.5井漏处理
6.5.1准备工作
(1)检查振动筛、除砂器、除泥器,应正常工作。
(2)检查两台钻井泵应工作正常,高低压循环系统正常。
(3)准备充足的钻井液增粘剂和足量的钻井液。
(4)漏失速度超过5米3/小时时,应准备锯末、谷壳、贝壳渣等堵漏材料。
6.5.2操作步骤
(1)漏失速度小于5米3/小时时。
a开动振动筛、除砂器、除泥器,在井下情况允许的条件下,尽量降低钻井液的密度。
b在钻井液中加入增粘剂,提高粘度。
c减少循环排量。
d向漏失井段注入高粘度钻井液,起钻静止堵漏。
(2)漏失速度大于5米3/小时时。
a不应继续开泵,应立即起钻静止堵漏或准备充填堵漏。
b对已知的漏层,在钻达漏层以上10米左右停钻处理钻井液,起钻换钻头。
根据地层选择合适的普通牙轮并取下喷嘴,检修设备,搞好穿漏设计。
c穿漏前全井钻井液提高粘度不低于100秒,1号泵上水罐搅拌好贝壳渣备用,2号泵上水罐准备好锯末钻井液。
d开2号泵循环,慢慢活动牙轮,待锯末返出井口可加足钻压,用二档或三档钻进,泵压不超过6兆帕,若进入漏层后蹩钻严重,可改为一档钻进。
e密切观察井口返出情况,若返出量很少可强行钻进,穿过漏层10米立即起钻静止堵漏。
若只进不出,在钻井液充足的情况下可继续钻进,同时用一号泵注入贝壳渣钻井液,井眼注满即可起钻静止堵漏。
钻井液不足不可冒险钻进,应留有两倍于井眼容积的钻井液应付强行起钻。
6.5.3技术要求
(1)静止堵漏后再下钻,必须分段循环。
(2)强行穿漏时,设备必须完好;堵漏钻井液和堵漏材料准备充足。
(3)钻井液加入堵漏材料后,不能使用振动筛。
(4)穿过漏层并堵住后,严禁在漏失井段开泵。
穿过漏层50米可逐渐降低钻井液粘度,但最低不少于40秒。
(5)堵漏使用的固相材料粒径应与漏层孔隙相当。
6.5.4预防
凡井漏、堵漏、穿漏起
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