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井下复杂及钻井事故预防与处理井下复杂及钻井事故预防与处理概述卡钻事故种类及预防与处理钻具断落事故及预防与处理井下落物事故及预防与处理测井事故及预防与处理井喷事故及预防与处理井漏复杂及预防与处理固井作业复杂及事故预防与处理井斜引起的复杂情况预防与处理结束语概述在钻井过程中,钻头不断地破碎岩石、新井眼随之生成,新形成的井壁岩石失去了原来的支撑条件,呈现出不稳定状态,如果钻井措施不能适应这些变化,就会造成井下诸多复杂情况和事故。据统计,当前事故与复杂情况可占钻井施工总时间的68,造成巨大经济损失。正确认识和预防、处理井下事故及复杂情况是钻井工作者的重要任务之一。1:基本概念(1)事故的定义:已经引起或可能引起伤害,疾病和对财产,环境或第三方造成损害的一件或一系列事件。(2)钻井事故:在钻井施工过程中,由于某种原因引起的对钻井生产或环境造成损害的事件。(3)钻井复杂:在钻井施工过程中,可能引起对钻井生产或环境造成损害的事件。(4)环境:组织运行活动的外部存在,以及它们之间的相互关系。2:复杂与事故的关系复杂情况处理好不一定造成事故,而井下事故的处理一定含有复杂情况的发生。概述3:事故预防与处理的关系安全第一,预防为主,综合治理。4:造成井下复杂及事故的原因(1)地质因素:异常的地层压力孔隙压力,破裂压力,坍塌压力,特殊地层的蠕变应力…;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…。(2)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5:处理井下复杂及事故的原则(1)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。(2)科学决策正确,组织周密,准备充分。(3)快速详实掌握现场信息,不失有利战机。(4)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。概述6:事故处理的基本程序:(1)划分事故类型:按事故产生的原因可分卡钻事故、钻具事故、钻头事故、落物事故、井喷及井喷失控事故,顿钻事故、完井事故等。(2)确定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;确定卡点位置;防止钻具连接螺纹扭转过紧;建立专业化的队伍。概述(3)正确计算卡点:测卡仪实测根据拉力—伸长计算FlKL/FlSL/210FllKLL)(121FlllKLLL)(21321或2段复合钻柱3段复合钻柱其中:L-自由钻柱长度mK-计算系数(715,491,387)F-超过自由钻柱自重的拉力kNS-自由钻柱横截面积cm2l-自由钻柱在F力下的伸长cm概述(4)确定限制钻杆扭转圈数:按计算:2215)/(10532.1FqHDHN式中:N—限制扭转圈数(5,7,9)H—卡点深度,mD—卡点以上钻柱直径,cm1—钢材屈服强度,Mpaq—钻柱在泥浆中的重量,N/mF—管体截面积,cm2公式使用条件:一级钻杆、大钩悬重等于卡点以上钻具重量,浅井可使用一般手册上的N=KH数据(5)制定事故处理方案:根据卡钻性质和井上实际情况制定出事故处理的具体方案1卡钻事故种类及预防与处理原因井壁因吸附、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。(1)粘吸卡钻(压差卡钻):预测压差卡钻危险性曲线1卡钻事故种类及预防与处理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、硷水、盐水、酸剂…1卡钻事故种类及预防与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。粘吸卡钻处理程序如图1-71卡钻事故种类及预防与处理粘吸卡钻(举例1)辛斜160井的粘吸卡钻现象辛斜160井完钻井深3340m,技术套管1896.27m。本井区21002500m有一大段低压砂层,密度加至1.63以上即出现严重粘卡现象:钻具稍停即卡;起钻在此段拉力增加200500kN;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,封过大段砂层。之后,该区井钻井施工顺利。启示不同地层中,压差的“外因”作用亦不相同录井图1卡钻事故种类及预防与处理粘吸卡钻(举例2)郝科1井粘吸卡钻经过郝科1井1996年6月3日11:00钻水泥塞至井深4320.89m时发生井涌,当时泥浆密度为1.77g/cm3。12:00关井,至16:10以密度1.92~1.95g/cm3泥浆压井,井下平衡。继续钻进时将泥浆密度提到1.94~1.99g/cm3,6日5:00钻至井深4383.87m(出技术套管59.03m)接单根15min发生卡钻。卡钻后开泵正常,活动钻具最大提到1380kN、下砸到0不能解卡。处理分析卡钻原因认为,4324.8m~4369.75m井段砂层发育,泥浆密度高,卡钻为压差卡钻。7日5:10将泥浆密度降到1.91~1.92g/cm3,钻具自动解卡。启示此类卡钻与钻具所处裸眼长度关系不大,裸眼长度短时采取降密度的方法有效。1卡钻事故种类及预防与处理(2)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1卡钻事故种类及预防与处理预防合理设计表层套管须封松软层,技套封至明显漏层以上,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1卡钻事故种类及预防与处理处理井塌--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”),掌握新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1卡钻事故种类及预防与处理坍塌循环尽量维持循环改变泥浆性能清除坍塌岩块,灰岩可考虑注酸套铣、倒扣.具体处理程序见图1-161卡钻事故种类及预防与处理(3)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1卡钻事故种类及预防与处理预防尽量使用泥浆开钻二开清水钻进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倒扣、套铣具体处理程序见图1-191卡钻事故种类及预防与处理(4)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种类及预防与处理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预防卡1钻1卡钻事故种类及预防与处理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、侧钻具体处理程序见图1-311卡钻事故种类及预防与处理实例英国BP石油公司在北海西南区块多口井(钻头:121/4”)钻进盐岩、膏盐及与砂泥岩的互层,用常规钻头缩经阻卡严重:每口井每天阻卡12次;每钻进6min或6″就必须上提划眼;上提接单根必须先划眼;必须加重泥浆防缩径;起钻几乎靠倒划眼;钻头在井底时必须保持旋转;否则卡钻头。处理:用随钻微扩眼钻头(类型:随钻微扩眼钻头、同名井径扩径器、可膨胀钻头)克服了上述复杂问题。1卡钻事故种类及预防与处理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键槽。键槽形成与地层软硬、井斜大小基本无关。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(5)键槽卡钻1卡钻事故种类及预防与处理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1卡钻事故种类及预防与处理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,可注盐酸溶解具体处理程序见图1-40键槽破坏器1卡钻事故种类及预防与处理(6)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1卡钻事故种类及预防与处理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.开大泵量,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、爆松具体处理分两种情况1、钻头在井底时泥包卡钻处理,见图1-422、钻头在中途时泥包卡钻处理,见图1-431卡钻事故种类及预防与处理(7)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
本文标题:钻井复杂与事故
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