钻井事故处理及预防.docx
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1、复杂与事故的预防和处理1、复杂与事故的预防钻井工程复杂与事故的预防工作十分重要。根据设计提示和邻井、邻区域资 料,认真分析井下情况,做好井下复杂、事故的预防工作,为保证井下安全,加 快钻井速度,提高工程质量奠定基础。井下复杂、事故发生的原因很多,但概括起来主要有三类。(1)由于地层原因引发的井下复杂、事故较多,如泥页岩的剥落,煤系地 层、欠压实地层的坍塌,含砾砂岩、砾岩造成蹩、卡、跳钻,复合盐层、软泥岩 蠕变缩径造成的阻卡,由于地层压力窗口窄造成井漏与溢流的发生(如塔里木油 田迪那2、克拉2构造,以及塔中的碳酸盐岩储层),地层破裂压力低,以及断 层、褶皱、溶洞、裂缝等造成的井漏,地层倾角大造成
2、的井斜等。(2)由于工程原因引发的井下复杂、事故也较多。如井身结构设计不合理, 同一裸眼井段存在不同的压力系统,造成喷、漏、卡并存于同一裸眼井段;钻井 液性能不能满足井下需要也是造成井下复杂、事故的重要原因;钻井参数、钻具 组合不合理,造成井斜超标,因井身质量问题引发的井下复杂、事故也较为多见。(3)由于人为原因造成井下复杂、事故,如违反操作规程、技术措施或因 设备问题引发的井下复杂、事故等。井下复杂、事故发生后,正确判断井下复杂、事故的性质与类型十分重要, 如能正确判断井下复杂、事故的性质与类型,采取正确的处理措施,复杂、事故 就有可能较快解除;反之,若对井下复杂、事故性质与类型判断错误,采
3、取的措 施也会发生错误,井下复杂、事故将会进一步恶化,处理将会更加困难。(4)井下复杂、事故的预防地质原因造成的井下复杂是客观存在的,但如果我们能认真分析井下情况, 加深认识,提前采取措施,有些井下复杂是可以避免的,即使对其认识不充分, 在井下复杂情况发生后,能根据井下情况采取有针对性的措施,只要措施得当, 也是可以避免事故发生的;工程原因引发的井下复杂、事故大多是由于人们对客观事物的认识不足、 采取措施不当造成的,部分是由于现场管理差、人为操作失误造成的,要防止此入清洗剂,上提钻具,提高转盘转速,以较快速度下放钻具并刹车, 利用钻头离心力,争取将泥包物清除。(8)泥包后起钻若遇阻卡,并造成拔
4、活塞时,要接方钻杆灌钻井 液或循环钻井液,保证井筒内钻井液液柱压力不降,以免造成井下 复杂情况。(9)泥包后起钻遇阻卡,要严禁硬提,并要严防在小井眼段卡死, 应采取下压、上下活动、开泵倒划眼等措施解除。(1)泥包卡钻若发生在起钻中,应尽量下压,因泥包卡钻只能卡 在稳定器或钻头位置,正常情况下,随钻震击器是能工作的,所以 在下压的同时要启用随钻震击器进行下击;也可用地面下击器进行 下击解卡。如泥包卡钻发生在下钻过程中,在保证安全的前提下尽 力上提钻具或上击。如仍能正常开泵循环,要加大排量进行循环,注入清洗剂;或在保 证井下安全的情况下降低钻井液粘切,并加强钻具活动,也可试启 动转盘以求解卡。但要
5、在保证钻具安全的情况下活动和转动钻具。处理措施(2)泥包卡钻如发生在井底,也要加大排量循环,注入清洗剂; 或在保证井下安全的情况下降低钻井液粘切;同时上提钻具,启动 随钻上击器进行上击,也可试启动转盘,以求解卡。但也要在保证 钻具安全的情况下活动和转动钻具。(3)大幅度活动钻具、震击、转动、注入清洗剂均无效后,也可 采用浸泡解卡剂、泡油、泡酸等措施,有些井就是经这些措施处理 后解卡的。(4)如泥包卡钻造成循环不通(大部分情况是可开泵,但井口不 返,其原因是环空堵塞后,将地层憋漏),经循环、活动、震击仍 不能解卡,也可在保证安全的前提下加大上提吨位,有部分井泥包 卡钻是经大吨位提拉后解除。(5)
6、因泥包卡钻卡点一般只有两点,即稳定器或钻头处,因此最 好用爆炸松扣,从卡点将钻具倒开,起出钻具后下入震击器与鱼头 对扣后,再进行上击或下击;如仍不能解卡,再次从卡点倒开,起出钻具后进行套铳,然后再进行打捞。加强抑制性,增大抑制剂加量;泥浆预可使用氯化钾,增强抑制性;防与处降低固相含量,控制较低的粘度和切力,加强对钻头的冲刷。理措施使用强抑制剂,配合使用无机盐氯化钾;事故类型:卡钻卡钻类型:干钻卡钻原因 分析(1)钻进、划眼或长时间转动钻具时,由于钻具刺漏未及时发现, 尤其是井深后,钻具刺漏部位低,初期泵压下降不明显,造成钻头 处钻井液流量减小,刺漏严重时钻头处无钻井液循环。干钻使钻头、 钻铤产
7、生高热,严重时将钻头与地层烧结在一起,尤其是PDC钻 头,干钻后极易与地层烧结在一起,也可使钻铤变形。(2)泵上水不好,或基本不上水未及时发现。操作人员既不看泵 压,也无人观察出口流量变化,造成干钻卡钻。(3)因设备原因造 成,如灌钻井液闸门,或高压管汇回水阀门关闭不严、刺漏等,泵 压下降也无人知道,也是造成干钻卡钻的原因。(4)修理设备时,由于不能开泵循环,较长时间转动钻具无人过 问,甚至未将钻头提离井底,就较长时间的转动钻具,因干钻造成 卡钻。(5)泵房与钻台配合不好。泵房停泵未通知钻台,操作人员既不 看泵压变化,也无人观察钻井液出口,因干钻造成卡钻,此类干钻 卡钻发生的可能性较小,但也是
8、有过先例的。(6)违章操作造成,如活动钻具时不开泵,停泵后长时间转动钻 具。特征(1)钻具刺漏如在上中部易发现,因泵压下降明显。深井钻柱下 部发生刺漏时,初期泵压下降不明显,但随刺漏增大,泵压总是要 下降的,只是下降的大小有差别。(2)如是泵上水不好,灌钻井液闸门、高压管汇放回水闸门关闭 不严或刺漏,泵压下降明显。(3)钻进中,岩性无明显变化,机械钻速显著下降,转盘扭矩明 显增大。(4)干钻初期造成泥包,上提阻力大,后期烧结卡死,既不能上 提、下放,也不能转动钻具,并可能造成水眼堵死。预防措施(1)要经常注意泵压变化情况,如发现泵压下降,要立即停钻, 并上提钻具离井底35m,检查泵压下降的原因
9、,如地面高压循环 系统、钻井液泵均无问题,必须要起钻检查钻具。(2)注意观察泵压下降过程,如泵压突然下降,有可能是钻头水 眼掉,但泵压下降值不很大;如是钻具断、钻头落井,泵压下降值 大;如泵压是逐步下降的,就有可能是钻具刺漏。(3)发生短路循环,在钻进或划眼时,转盘扭矩会增大。钻进时 岩性变化不大时,机械钻速明显下降,此时应立即停钻上提钻具检 查原因,如判断为钻具刺漏,应立即起钻检查钻具。(4)在检修设备时,如不能循环钻井液,要以上下活动钻具为主, 不要将转动钻具作为活动钻具的唯一方法,并且只能短时间转动钻 具,转动时必须将钻头提离井底。如果检修设备时间较长,要安排 起钻。(5)防止个别人员在
10、特殊情况下违章干钻。处理措施(1)干钻卡钻如是在钻进时发生,钻头在井底,就只有用随钻震 击器上击,并同时在保证安全的前提下加大上提吨位。如干钻时间 较短,仍有解卡的可能。(2)如钻头不在井底,在上提、上击的同时,也可进行下压、下 击。(3)干钻卡钻发生后,如经随钻震击、强力活动、转动无效后, 应从卡点爆炸松扣或倒扣,起出卡点以上钻具后,如鱼头完好,甩 掉刺漏钻具,可下钻对扣,再次进行震击,以求解卡。如仍不能解 卡,但水眼未堵,能建立循环,可注入解卡液,再次强力活动钻具、 震击,以求解卡。(4)干钻卡钻经采取以上措施仍不能解卡,就只有从卡点倒扣或进行爆炸松扣,起出卡点以上钻具后,进行套铳、打捞。
11、事故类型:卡钻卡钻类型:砂桥/沉砂卡钻原因分析(1)机械钻速快,钻井液排量跟不上,钻井液中岩屑浓度太高(2)起钻前循环时间短,未将井眼清洁干净(3)泥浆悬浮能力差,不能有效地携带岩屑或是钻井液净化差, 固相含量高。(4)地层胶结不好,稳定性差。(5)絮凝包被剂加量过大,岩屑絮凝成团,搭成砂桥(6)泡完解卡挤,未循环干净(7)空气钻时地层出水(8)套管未封堵易垮塌层(9)井喷、溢流压井后形成的砂桥。(10)发生井漏,液柱压力下降后岩屑滑落、沉降形成的砂桥。(11)水平井/定向井岩屑床(12)井眼不规则,形成“糖葫芦”井眼(13)处理钻井液时比重、粘度降得太多、太快破坏了井内原已形 成的平衡,导致
12、泥饼和岩屑滑落,形成砂桥(14)地层出油、气、盐水(15)转换钻井液体系,造成井壁失稳特征(1)起钻发生砂桥阻卡时,环空液面不降,钻具水眼内液面下降 很快。(2)下钻中发生砂桥阻卡,井口不返钻井液,钻杆水眼内反喷钻 井液。(3)在起下钻中发生砂桥阻卡,开泵泵压较高,悬重下降,严重 时憋泵,如能建立正常循环,能较快恢复正常。(4)钻进中形成砂桥,开泵循环钻井液时井下情况基本正常,停 泵后则钻具活动困难。预防(1)改善钻井液性能,优选钻井液体系,保持钻井液性能稳定,措施提高钻井液携砂、稳定井壁能力,搞好钻井液净化工作。钻井液性 应能满足井眼安全约束条件:井眼净化能力0.5以上;环空岩屑浓度不大于5
13、%; 井眼稳定Z值在60002000;(2)根据井眼尺寸、钻速优选循环排量。在进尺快,岩屑多时, 增加循环钻井液时间,增大钻井液排量,起钻前将井筒内岩屑清除 干净。(3)尽可能减少在易坍塌井段开泵、划眼、循环,以减少大井眼 的产生而形成岩屑床。在处理井下事故、特殊作业时,要考虑井壁 保护,防止泥饼剥落形成砂桥。(4)在欠平衡钻井,尤其是空气钻井中,要注意观察出口是否有 水返出,一旦发现地层出水,要立即停钻采取措施。(5)在钻进中加强划眼、尽可能增大排量携砂,进尺快、岩屑多 时,可停钻循环钻井液。水平井、定向井易形成岩屑床,要加强短 起下钻,以破坏岩屑床,破坏砂桥,清洁井眼。(6)在钻进中如发现
14、泵压逐渐升高,悬重下降,转盘负荷增大, 停泵后上提、转动钻具困难,可能是钻井液中的岩屑浓度大所致, 应停止钻井,尽可能加大排量循环,改善钻井液性能,待井下情况 正常后再恢复钻进。(7)下钻中遇砂桥阻卡切忌硬压,应接方钻杆,开泵循环、划眼, 将砂桥清除,井下情况恢复正常后再继续下钻。下钻时连续三柱井 口不返钻井液,而钻杆内反喷钻井液,应停止下钻,可能是因为钻 头已进入砂桥,环空堵塞所致,应马上接方钻杆,开泵循环、划眼, 清除砂桥,处理正常后才能继续下钻(但要区别是否是由于环空钻 井液密度大造成的钻具内反喷)。(8)起钻时,如发现砂桥阻卡,要立即停止起钻,接方钻杆,开 泵循环、划眼,清除砂桥,处理
15、正常后才能继续起钻。(9)在钻进中,如因检修设备要停泵时,要及时起钻,因此时钻井液岩屑浓度大,易沉降形成砂桥。(10)表层套管或技术套管应封住流沙层、易坍塌地层,套管鞋位 置应处于较稳定、不易坍塌地层,以免形成砂桥。处理措施(1)砂桥卡钻时,如卡点在随钻震击器以下,应立即进行震击解 卡,活动钻具,并同时试开泵;如震击器工作正常,试开泵成功, 就有可能解卡。(2)砂桥卡钻发生后,开泵后井口仍见少量钻井液返出时,不要 放弃处理,应继续加强活动钻具,小排量开泵,如泵压太高,可停 泵,但停泵后不能放压,待泵压下降至 定值后重新开泵;经活动 钻具、反复开泵,如井口钻井液返出量逐渐增大,泵压也逐渐恢复 正
16、常,再加大用F量循环,就有可能解卡。(3)砂桥卡钻发生后,如上提、下放、震击、转动钻具均无效后, 开泵也不通,要尽快倒扣或爆炸松扣。因砂桥卡钻发生后,卡点以 上钻具易发生粘附、压差卡钻(尤其是长裸眼、高密度钻井液井), 将卡点以上钻具起出后,根据井下情况安排通井,再进行下步事故 处理。泥浆预 防与处 理措施保持适当的粘度、切力;调节泥浆流变性,利于携带和悬浮岩屑; 可使用稠浆及时清洁井眼。控制包被剂加量不大于0.5%,并配合使用氯化钾;提高沥青封堵剂加量;控制失水,降低对泥页岩的侵蚀;加强抑 制,降低泥岩水化分散和剥蚀掉块;提高泥浆的抗盐水污染能力;根据提示提前加入随钻堵漏剂,提高易漏层的承压
17、能力;加足封 堵防塌剂,减缓滤液的侵入;井漏发生后,立即吊灌起钻到安全井段。转体系前有小型实验验证的配方,严格执行,保证转型后性能满 足井下要求;在转型期间可分段替入优质泥浆,减少性能不稳定泥 浆对井壁的破坏;转型期间应保持足够的循环时间。在处理泥浆前要有具体措施,考虑周全,对井下可能的风险有提前预判和应对措施;按要求在加重和降密度时应按每周0.02的幅度执行;事故类型:卡钻卡钻类型:缩径卡钻原因分析(1)高渗透率砂岩中泥浆失水大,吸附泥饼(2)盐层、膏层、软泥岩蠕变(3)操作不当,在易缩径的井段起下钻未及时发现阻卡,上提或 下压过多造成卡钻(4)未严格执行膏、盐、软泥岩段钻井、起下钻技术措施
18、(5)泥浆密度低,达不到平衡地层蠕变应力;泥浆抑制性差,失 水大且泥饼质量差,地层容易吸水膨胀(6)长时间钻进,未按要求进行短起下钻(7)取芯钻进后或钻头严重磨损后下入新钻头未提前划眼,钻头 或扶正器进入小井眼造成卡钻。特征(1)阻、卡点基本固定,而且是单向遇阻卡(上提遇卡、下放不 遇阻;或下放遇阻,上提不遇卡)。(2)阻、卡大多发生在起下钻时,但在复合盐层中钻进时也会发 生阻卡。(3)遇阻、卡后,开泵泵压基本正常,井口返出也基本正常;但 在蠕变速率高的复合盐岩层、软泥岩段时,泵压有可能逐渐升高, 甚至造成循环堵塞。(4)钻具离开阻、卡点后,上下活动、转动正常,但到阻、卡点 后,阻力稍大,就转
19、动钻具困难。(5)卡点在钻头或稳定器位置。预防 措施(1)预防缩径卡钻最有效的办法是选用合适的钻井液体系,钻井 液性能要优良,滤失量要低,尤其是要控制高温高压滤失量,滤饼 质量优良,流变性要好,粘切要适当,降低有害固相含量,合理的 选用钻井液密度。(2)加强短起下钻和长起下钻是预防缩径卡钻的重要措施。(3)严格执行复合盐层钻井技术措施,严防因复合盐层蠕变缩径 造成卡钻。(4)起下钻中遇阻、卡,要严格控制上提和下压吨位,保证钻具 能自由上行或下放,并能正常开泵循环,若经多次上下活动不能通 过后,应接方钻杆开泵循环,以划眼的方法通过。(1)缩径卡钻若发生在起钻过程中,应尽量下压钻具,同时启动 随钻
20、震击器下击,也可试启动转盘,如能转动,就能解卡;但一般 情况下,缩径卡钻是因上提过多造成的,转动是很困难的。因此, 转动时要严格控制转盘扭矩,严防扭断钻具。(2)缩径卡钻发生在下钻过程中,应尽量上提钻具,同时启动随 钻震击器上击,切忌不可再下压,同时也可试启动转盘,如能转动, 就能解卡;同样要严格控制转盘扭矩,防止扭断钻具。处理措施(3)在钻进时发生缩径卡钻(此种卡钻一般发生在复合盐层井段), 就只能上提、上击、在保证钻具安全的情况下,试转动钻具倒划眼, 并可逐步上提至最大允许吨位。如经大幅度活动、震击、转动无效 后,就不要再强力活动钻具,但要保持在适当范围内活动钻具,以 防止粘卡。(4)如是
21、因钻头、稳定器直径磨损,新钻头、稳定器压入小井眼 时发生卡钻,就只有采用随钻震击器上击,并可上提至最大安全吨 位,严禁下压和下击。(5)缩径卡钻经上下活动、转动、震击无效后,可泡解卡剂、油、 清洗剂、润滑剂等,在浸泡中加强震击。如是复合盐岩层缩径卡钻, 也可泡淡水或水基钻井液,但要注意防止盐溶时,复合盐层中的泥 页岩、砂岩坍塌,使井下情况更加复杂。缩径卡钻或压入小井眼卡 钻,用浸泡解卡剂或其它解卡液解卡的事例不多。(6)如采取强力活动、震击、浸泡解卡剂仍不能解卡,就只有进 行倒扣或爆炸松扣,将卡点以上钻具起出。缩径卡钻的卡点一般都 在钻头或稳定器处,因此,井下落鱼不会太长;起出卡点以上钻具 后
22、,也可再次下入震击器进行震击。如仍不能解卡,就只能进行套铳,完成套铳后再进行打捞。(7)如是复合盐层井段发生缩径卡钻,尽可能不要进行套铳作业, 因复合盐层段套铳极不安全,最好注塞回填后侧钻。控制较低失水,控制较低的有害固相;泥浆预使用封堵沥青,降低渗透率。防与处加强抑制性,配合氯化钾;理措施控制高温高压失水和良好泥饼;使用合适的密度,平衡地层应力。事故类型:卡钻卡钻类型:键槽卡钻原因分析(1)钻进中钻井参数不合理,对井斜监测不到位,造成井斜大、 方位变化大,狗腿度严重。(2)井眼不规则,有“糖葫芦”井眼。(3)钻头使用不合理,起下钻次数过多。(4)人为操作不当,如在起钻至键槽井段未精心操作,上
23、提过多 造成卡钻(5)对井眼形成键槽易发生卡钻风险的认识不足特征(1)键槽阻、卡一般只发生在起钻时。由于起钻时,钻柱在自身 重力作用下靠向井壁键槽一侧,当钻铤(大于钻杆接头直径)进入 键槽时,就会发生阻、卡。下钻时由于钻头及稳定器直径大于钻铤 直径,进不了键槽,因此不易发生阻卡。(2)在井径规则的井眼形成的键槽是向上下两端发展的,因此, 起钻时阻卡点是逐步向下移动的,而在糖葫芦井眼段形成的壁阶式 键槽,阻卡点基本是不变的。(3)在键槽中遇卡,拉力稍大,转动转盘就很困难,但只要下放 脱离键槽,转动则正常。(4)在键槽中遇卡,开泵泵压正常,井口返出也正常。预防措施(1)要防止键槽产生,最有效的办法
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