处理钻井工程复杂事故.ppt

第二章 处理钻井工程复杂事故,第一节 侧钻施工,第一节 侧钻施工,一、学习目标 掌握侧钻施工的程序和方法，能够进行侧钻施工作业。 二、准备工作 (1)检查钻井设备、地面管汇。 (2)悬重表准确灵敏。 (3)侧钻所需的钻具。,第一节 侧钻施工,三、操作步骤 1选择侧钻位置 一般选择井斜角和方位角变化较大、地层较松软、井径比较规则的井段侧钻。 2打水泥塞 进行打水泥塞操作。,第一节 侧钻施工,3侧钻 1)吊打侧钻 (1)选择钻头。硬地层选用镶齿牙轮钻头、PDC钻头或金刚石钻头，软地层选用平底刮刀钻头、钢齿牙轮钻头或PDC钻头。 (2)组合钻具。钻头+钻铤两柱+钻杆。,第一节 侧钻施工,(3)下钻至侧钻点进行侧钻。 钻头下至侧钻点，钻掉混浆段，钻头定点空转半小时，转速70120rmin，中等排量造台肩。 空转后采用吊打控时钻进，送钻要均匀。明化镇组、馆陶组1.52.0mh，东营组1.01.5mh，沙河街组0.51.0mh。 捞砂分析。水泥块消失后，继续吊打30m测斜一次。证实已钻出新井眼，且新老井眼夹壁墙超过0.5m，则可起钻换钻进用钻具结构进行钻进。,第一节 侧钻施工,2)动力钻具侧钻 (1)选择钻头。上部地层一般使用钢齿牙轮钻头，下部硬地层一般选用PDC钻头或梅花式锅底磨鞋。 (2)组合钻具。钻头+动力钻具+弯接头+钻铤(无磁)1根+钻铤1柱+钻杆。,第一节 侧钻施工,(3)下钻至侧钻点进行侧钻。 选择侧钻位置。根据原井眼井斜和方位情况，选择合适的侧钻位置。一般选择在稳定易钻地层，原井眼井径由大变小或井斜变化处。 采用变方位降斜方法，减少复杂情况。,第一节 侧钻施工,造斜要平稳。一般控制在(0.51)/10m。 捞砂分析。根据返出岩屑含水泥量判断新井眼是否形成，若已形成再打12个单根起钻换钻具。 吊测新井眼。根据测量情况，确定下一步的钻进措施。,第一节 侧钻施工,四、技术要求 吊打侧钻时，必须做到控时，吊打出新台肩；每23 m捞砂分析一次；钻头水眼要适当加大。,第一节 侧钻施工,五、相关知识 纠斜的主要任务是使井斜角不超过允许标准，满足井身质量要求。纠斜的方法主要有采用钻具组合增大降斜力纠斜、吊打纠斜、侧钻纠斜等方法。,第一节 侧钻施工,1增大降斜力纠斜方法 增大降斜力纠斜的钻具有钟摆钻具、塔式钻具和偏重钻铤等。 (1)钟摆钻具通常采用大尺寸钻铤加稳定器的办法组成。其工作原理是利用斜井内切点以下钻铤重力的横向分力把钻头推向井壁低的一侧，逐渐减小井斜，从而达到纠斜效果。,第一节 侧钻施工,(2)塔式钻具是在钻柱下部使用几段不同直径的钻铤，自下而上钻铤直径逐渐减小，形似塔状的钻具。其特点是下部质量大，刚度大，重心低，与井眼的间隙小。其工作原理是在斜井段能产生较大的钟摆力，从而起到纠斜作用。,第一节 侧钻施工,(3)偏重钻铤是沿普通钻铤的一条母线钻一排均匀分布的孔，使其产生偏重的钻铤。其工作原理是偏重钻铤旋转时产生一个朝向重边的离心力，且转速越高，离心力越大。钻具每旋转一圈会有一次钟摆力与离心力的重合，对井壁产生一个较大的冲击纠斜力，使井斜角减小；,第一节 侧钻施工,钻具转动的周期性不平衡，迫使下部钻铤产生振动，这种弹性的周期性振动大大提高了钻头切削井壁下侧的能力，使井斜角减小；由于离心力的作用使偏重钻铤在旋转时始终贴向井壁，消除了钻具自转时受压弯曲的钻柱对井斜的影响。,第一节 侧钻施工,2吊打纠斜方法 吊打纠斜的原理类似于钟摆钻具。 3侧钻纠斜方法 井下动力钻具纠斜是由于钻具结构的轴线不在一条直线上，入井后，钻柱的弯曲受到井壁的限制，迫使钻具发生弹性变形而产生弹性力矩。钻头在弹性力矩作用下对井壁产生斜向力(纠斜力)，从而起到纠斜作用。,第二节 处理复杂钻井事故,第二节 处理复杂钻井事故,一、学习目标 了解钻井事故的危害；掌握各种钻井事故发生的原因、现象和处理方法；能够处理较复杂的钻井事故。 二、准备工作 处理相应钻井事故所需的仪器、工具和材料。 三、操作步骤 (1)根据事故发生前后的现象，分析事故发生的原因。 (2)判断事故类型，确定处理方案。 (3)事故处理。,第三节 处理复杂井漏,第三节 处理复杂井漏,一、学习目标 了解复杂井漏的处理方法；掌握导致复杂井漏的原因、现象；能够处理各种复杂井漏事故。 二、准备工作 处理复杂井漏所需的仪器、工具和材料。 三、操作步骤 (1)根据井漏的层位和现象，分析井漏原因。 (2)判断井漏类型及严重度，确定堵漏方案。 (3)堵漏施工。 四、技术要求 不同的堵漏方法技术要求有所不同，见相关知识。,第三节 处理复杂井漏,五、相关知识 由于不同类型的漏层其复杂程度各异，漏失情况多变，尤其是洞穴和大裂缝漏失、水层漏失、气层漏失、长段裸眼井漏、上喷下漏、多压力层系漏失、浅层异常低压地带的井漏等复杂井漏，用单一的堵漏剂处理，往往成效不大。对严重井漏及复杂井漏，采用复合堵漏会大大地提高成功率,表10-2-1是处理不同的严重性井漏的常用复合方法。,第三节 处理复杂井漏,在采用复合堵漏法时，根据堵剂的性能需要和漏层性质的要求，堵漏材料可以用段塞的形式依次注入(如1、2、10等方式)，也可以混合使用(如3、4、5、6、7、8、9、11等方式)。,第三节 处理复杂井漏,1化学凝胶-水泥浆段塞式复合堵漏法 化学凝胶和水泥两种材料复合使用，则是充分运用它们的作用原理，达到建立高效高强度堵塞的目的。由于化学凝胶堵剂终凝后所形成的凝胶体不溶于水，所以这种以化学凝胶为先行，跟注水泥浆的段塞式复合方式在对付含水层漏失中具有独到之处。,第三节 处理复杂井漏,1)化学凝胶在复合堵漏中的作用 封堵水层漏失可采用化学凝胶水泥浆复合作业的方法。其中化学凝胶的作用是： (1)防止水泥浆和钻井液混浆。水泥浆与钻井液混浆是造成水泥浆堵漏失败的重要因素之一，采用化学凝胶水泥浆复合堵漏能有效地解决这个问题。它是处理普通井漏行之有效的方法之一。 (2)避免地下水对水泥浆的稀释。采用水泥浆堵塞水层井漏的成功率极低，其主要原因就是地下水对水泥浆的稀释，而采用与化学凝胶的复合堵漏，大大提高了施工的成功率。 (3)本身具有堵漏能力。与水泥浆复合使用，增强了堵漏效果。,第三节 处理复杂井漏,2)化学凝胶-水泥浆复合堵漏工艺要点 (1)深入了解和认识漏层情况，包括漏速、漏层位置、漏失通道状况及出水情况等。 (2)根据漏层情况、施工时间、凝胶到达漏层时的成胶状态要求，在现场进行小型试验，确定堵剂配方和初、终凝时间。在化学凝胶-水泥浆复合堵漏时，一般要求凝胶到达漏层时应处于初凝状态，以便挤入地层。,第三节 处理复杂井漏,(3)清洗一个钻井液罐，放人清水，通过钻井泵循环，由加重漏斗倒人堵剂进行配制。 (4)通过钻井泵和钻具将堵剂注入井内，凝胶注完后，紧接着由水泥车跟注水泥浆。跟注的水泥浆采用普通水泥配制，应用平衡堵漏原理，无需再加催凝剂即可形成水泥塞。 (5)用钻井液挤替，把全部凝胶和23体积的水泥浆挤入漏层。 (6)起钻候凝,第三节 处理复杂井漏,3)注意事项 对付漏、水同层，漏速较大的恶性漏失，化学凝胶-水泥浆复合堵漏是最有效的手段之一,在施工时必须注意： (1)凝胶和水泥浆采用段塞式复合，凝胶量要足以阻隔盐水，一般一次施工以10m3左右为宜。水泥用量要保证施工后在近井筒地带建立堵塞隔墙，一般为12000-15000kg。,第三节 处理复杂井漏,(2)施工前要根据资料准确地进行施工设计，确定下钻深度、注堵剂后用井浆挤替量等参数，以保证堵漏的成功率。 (3)每次堵漏作业，都要严格按操作程序进行，保持连续活动钻具，严防卡钻。,第三节 处理复杂井漏,2桥接钻井液水泥浆段塞式复合堵漏法 这种堵漏法是以桥接钻井液先行，跟注水泥浆的段塞式复合方式，主要用以对付漏层位置清楚的中、大裂缝性漏失。,第三节 处理复杂井漏,其作用机理是桥接钻井液首先进入漏失通道，在漏失通道中建桥，形成初级桥塞垫层，一方面可阻止后至的水泥浆随漏失通道流走；另一方面其自身也具有封堵漏层的作用。水泥浆进入漏层后，在压差作用下挤入和充满初级桥塞垫层的微小孔道，凝固后，可增强漏层堵塞物的承压能力。,第三节 处理复杂井漏,1)桥堵钻井液-水泥浆复合堵漏工艺要点 (1)深入了解和认识漏层情况，包括漏速、漏层位置、漏失通道状况等。 (2)根据漏层情况、施工时间等要求，确定桥接材料的粒径、配比等，确定水泥浆的初、终凝时间.,第三节 处理复杂井漏,(3)在钻井液罐中配制桥堵钻井液。 (4)通过钻井泵和钻具将堵剂注入井内，桥堵钻井液注完后，紧接着由水泥车跟注水泥浆。跟注的水泥浆采用普通油井水泥配制，应用平衡堵漏原理注入。 (5)钻井液挤替，力争把全部桥堵钻井液和23体积的水泥浆挤入漏层。 (6)起钻至安全位置候凝,第三节 处理复杂井漏,2)注意事项 桥堵钻井液水泥浆段塞式复合堵漏法是对付较大型漏失的重要手段之一，在实施过程中必须注意的问题有：,第三节 处理复杂井漏,(1)桥堵钻井液应以颗粒状材料为主，配以少量其他纤维状、片状材料，以便形成的初级垫层存在微小孔道供水泥浆通过。 (2)桥堵钻井液量不能太大，便于全部挤入漏层。 (3)水泥浆稠化时间应长一些，如果先行桥浆已堵死漏层而水泥浆无法挤入时，仍有时间来处理紧急情况。 (4)候凝时，钻具应起至安全位置。,第三节 处理复杂井漏,3高失水堵剂-桥接剂混配复合堵漏法 这种堵漏法是将桥接材料按一定粒度、配比加到高失水堵剂中，混合均匀。其复配原则是以硬果壳为主，粗、中、细搭配，并以粒径与裂缝宽度相对应的硬果壳粗颗粒为有效颗粒，以产生卡喉效应，堵剂中硬果壳类桥接剂的加入量是配制量的24。,第三节 处理复杂井漏,这种堵漏法可对付漏层位置清楚和不清楚的中型至大型漏失。 1)堵漏工艺要点 (1)清洗一个钻井液罐，要求罐上面搅拌器及蝶阀状态良好。 (2)取出泵循环系统的全部滤子及滤清器。,第三节 处理复杂井漏,(3)从加重泵加入堵漏剂。配制液为清水，配制总量一般为1020m3，加量为813。 (4)桥堵材料的加量为24，以颗粒状的为主。 (5)根据需要可把浆液密度提高到1.6gcm3。,第三节 处理复杂井漏,(6)下光钻杆至漏层顶部，钻具出裸眼后，要注意活动，防止卡钻。 (7)边搅拌边泵送堵漏浆液，后用钻井液把堵剂替至漏失井段。 (8)如果是完全漏失，一般堵漏钻井液进入漏层一定量后，就会建立循环，这时将钻具上提100200m，靠循环加压的方式增加滤饼的强度，一般1h之后就可恢复作业。,第三节 处理复杂井漏,(9)如果是部分漏失，为使堵漏钻井液大部分进入漏层就需要关井挤压。 直接挤替。堵剂泵出后立即关井，将堵漏浆液大部分挤进漏层，采用这种方法时，钻具必须在安全位置。漏层位置比较清楚时，采用此方法较好。,第三节 处理复杂井漏,先替后挤。先把堵剂完全泵出钻具，立即把钻具起至安全位置(一般为套管鞋内)，然后关井将堵剂完全挤进漏层。漏层位置不清楚时，采用此方法，理论上讲其覆盖井段较长，效果较好。挤替时，压力一般为26MPa，不要超过地层的破裂压力。挤替后，观察压力的变化，静止12h，再循环观察漏失情况，不漏后即可恢复钻进。,第三节 处理复杂井漏,4单向压力封闭剂桥接剂混配复合堵漏法 单向压力封闭剂与桥接剂按适当比例混合后，具有流变性、悬浮性、膨胀性和充填裂缝单向封闭特性。在液柱的正向压力下，能絮凝聚集覆盖在漏失段的井壁奉面，形成一个“垫层”，以阻止钻井液的流失，在负压下又能迅速解封，减少对油气层的损害。该法以裂缝性小漏至中漏以及渗透性小漏为主要堵漏对象。,第三节 处理复杂井漏,施工要点如下： (1)根据地质、工程录井等资料综合分析判断，找准漏层，确定漏层特性。 (2)设计配制方案，推荐的配方见表10-2-2。,DF-1与核桃壳配制的比例,第三节 处理复杂井漏,(3)调整携带液性能，以满足堵漏剂能均匀悬浮、流变性及稳定性好为前提。 (4)光钻柱下至漏层中上部为宜，注意防止憋泵，保持钻具畅通与活动。,第三节 处理复杂井漏,5严重井漏的处理方法 严重井漏主要起因于大的天然裂缝、孔洞或洞穴地层。这种类型井漏的处理很困难，而且不能采用处理渗漏或局部井漏的方法处理，通常需要综合处理才能解决问题。主要做法有： 先采用注体积填充材料或预注某些堵剂等方法，充填大裂缝或洞穴以建立止流屏障，然后再注永久性堵剂封堵。 组合使用多种永久性堵剂封堵。 采用多级注水泥方法封堵。,第三节 处理复杂井漏,处理严重井漏最常用的堵剂主要是液体硅酸钠、珍珠岩水泥、柴油膨润土水泥、快凝水泥及其他水泥等几种。这几种堵剂既可单独使用，也可以组合使用。在具体使用时，要根据漏层深度、漏失段长度等因素进行选择。例如快凝水泥，由于其胶凝时间短，水泥浆用量会受泵送时间的限制，因此不宜选用它作为长段天然裂缝系统或大岩洞地层的主堵剂。一般说来，用它封堵3m以下的短裂缝或孔洞地层是很可靠的。,第三节 处理复杂井漏,在注永久性封堵剂封堵漏层之前，在大天然裂缝或洞穴地层中建立止流屏障的普遍做法有： 注高浓度堵漏材料钻井液段塞。对于一般尺寸的天然裂缝或孔洞地层，在注入永久性封堵剂之前，先注入一定量高浓度堵漏材料钻井液段塞，通常可以起到缓解漏失和为其后注永久性堵剂提供止流屏障的作用。 注快凝水泥。在注永久性封堵剂前，先注入一定量快凝水泥，也是建立止流屏障的有效而普遍采用的方法。,第三节 处理复杂井漏,用体积填充材料充填大岩洞。对于足以使钻头无阻放空的孔洞或大岩洞地层，先用体积填充材料充填洞穴，以建立止流屏障，然后再注入永久性堵剂的做法，仍是一种有效方法。,第三节 处理复杂井漏,体积充填材料可以是一切可以泵人或投入井中的材料。充填方式可以多样化，既可采用在井下漏层位置下尼龙网套的方式充填，也可以直接将材料从井眼或钻杆内投入或泵入漏层位置。,第三节 处理复杂井漏,1)清水强钻、套管封隔法 当钻至大溶洞、大裂缝，或缝洞组合较长的地带，采用一般堵漏方法难以堵住漏层，采用清水强钻，下套管对过渡带和灾难性漏失带进行封隔，是一种最经济最有效的手段。,第三节 处理复杂井漏,(1)清水强钻，必须具备的前提条件是： 井眼稳定，能经受住清水长时间浸泡而不垮塌。 已钻和待钻井段无油气水进入井内。 钻头所破碎的岩屑能进入漏层。 准备足量的稠钻井液。每次起钻前注入1030m3，保证井底至漏层段井眼用钻井液保护，以提高井壁稳定性，防止沉砂卡钻。,第三节 处理复杂井漏,(2)强钻的具体措施及适用范围。 保证充足的水源。 保证井场设备的完好。强钻时，不允许停下来检修设备，特别是动力、供水及循环系统不能出现故障。 准备一定数量的高粘切钻井液，放在一个循环罐中随时待用。当钻完单根，砂子还未进入漏层，或每次起钻前，都需注入适量高粘切钻井液，以利于悬浮井底砂子，便于接单根或下钻时畅通无阻。,第三节 处理复杂井漏,强钻前检查好所有钻具，不允许有裂纹和刺坏的钻具人井；在组合钻具中，尽量少用大钻铤，不用稳定器。 在强钻前要对上部井段测一次井斜、井径，做到心中有数，万一遇到复杂情况，便可及时采取相应措施。,第三节 处理复杂井漏,确定合理的排量。排量的选择要以砂子能否及时进入漏层为主要依据，同时还要兼顾供水情况和水的储量等。 选择合理的钻压。 采用大水眼钻头。强钻时，钻头不能装喷嘴。一般情况下，应随时根据邻井的地质资料及本井强钻时的钻压、转盘载荷、机械钻速等掌握钻头运转情况，以防止牙轮掉人井内等。,第三节 处理复杂井漏,坚持探沉砂。每钻完一根单根或每次下钻时，都必须先探沉砂，若沉砂太多，不能接单根时，要先开泵，用大排量冲洗井底，待沉砂少后，再抓紧时间接单根。 强钻时，送钻要均匀、及时，钻完单根后要坚持大排量冲洗和划眼一次，以利于清洁井底。,第三节 处理复杂井漏,找准层位，特别是到强钻后期，无砂子返出时，可通过钻进资料与邻井资料的对比，确定层位。必要时，可用电测等手段找准层位，绝不允许用清水强钻到油气层。 该方法适用于堵漏无效、严重井漏的非产层井段和已知的异常低压严重漏失井段。特别适合对付表层漏失。,第三节 处理复杂井漏,2)速凝水泥堵漏法 水泥堵漏是现场常用的方法之一。水泥浆堵漏失败的原因往往是因为水泥浆在漏失通道内未能凝固，就被稀释或流失所致。因此，在水泥浆中加入速凝剂，缩短凝固时间，是提高水泥堵漏成功率的有效方法。尤其是对于溶洞和大裂缝井漏更为重要。,第三节 处理复杂井漏,速凝水泥堵漏具有流动性差、凝固时间短、风险大的特点，适用于浅层溶洞、大裂缝井漏的封堵。其施工工艺一般采用水泥浆和速凝剂在井口混合注入井内，然后挤入漏层速凝封堵。,第三节 处理复杂井漏,3)复合堵漏法 针对溶洞、大裂缝井漏的特点，采用单一的堵漏剂处理，往往成效不大，而采用复合堵漏的方式则会提高堵漏成功率。 在采用复合堵漏时，根据堵剂的性能需要配合的堵漏材料，可以用段塞的形式依次注入，也可以混合使用，但都是同时使用。,第三节 处理复杂井漏,4)井口冲砂堵漏法 对于大溶洞、大裂缝井漏，最原始的方法是空井投入填料(如砖块、石块、泥球、重晶石、水泥等)，以尽快建立井壁堵塞隔墙，为实施其他堵漏方法打下基础。然而这种方法不科学，劳动强度大，且成功率不高。胜利油田所采用的井口冲砂堵漏法是上述原始方法的进一步完善，从而有效地堵住了溶洞、大裂缝型漏失。,第三节 处理复杂井漏,(1)施工要点如下： 下光钻杆至漏层上方1-3m。 将钻具坐在转盘上，接三通漏斗接头，其内螺纹与水龙带连接。 在连续向井内泵钻井液的同时，从漏斗处投入砂石和碎石，大小交替投入，以保证大小颗粒的石块相互填实。,第三节 处理复杂井漏,根据漏层溶洞或裂缝的大小决定投入量，每投入0.5m3左右，下