钻井卡钻事故的预防与处理技术.doc

文献调研报告课程名称 钻井新技术 题目名称钻井卡钻事故的预防与处理技术发钻井卡钻事故的预防与处理技术发在找到油气资源,并采用钻井方法到达油气藏层去获取地下油气资源的过程是非常艰辛的.在这个过程里可能会发生各种各样的事故。比如说井漏，井喷，井塌等一系列事故。但是，在钻井过程中，却以卡钻现象出现最频繁，卡钻事故一旦发生，其相应的钻井过程就被终止，会大大增长钻井所花的时间，浪费大量的人力，物力和财力，那么到底什么是卡钻事故呢？它分为哪些类型？一、 当今卡钻的分类及产生原因与预防措施和处理措施钻井过程中常见的卡钻事故可以分为：吸附卡钻，掉块卡钻，缩径卡钻，泥包卡钻，沟槽卡钻以及井塌卡钻等。以吸附卡钻最为常见。除此以外，粘卡引起的压差卡钻也是现在卡钻过程中较为常见的一种卡钻事故。卡钻事故的定义又是什么呢？所谓卡钻事故是指由于钻头在起下钻过程中，由于阻力作用对提取钻头产生阻碍的一种现象。它可由多方面的原因产生。比如大的岩石碎块卡在井壁中，还有井筒直径缩小，钻井液固结等等一系列的原因都有可能导致卡钻事故的发生。1 吸附卡钻的成因与预防措施由于地热井施工大多采用牙轮钻进，钻具比较粗大，常发生卡钻事故。卡钻是钻探过程中经常发生的一种事故，其预兆可以从钻井过程中扭矩，上下钻具的阻力以及泥浆泵泵压的变换来判断。吸附卡钻又称压差卡钻，钻井中由于井眼不可能完全垂直，当井内钻具静止不动时，在井下压差作用下，钻柱的一些部位会贴住井壁，与井壁泥饼混合在一起，静止时间越长则钻具与泥饼的接触面积越大，由此产生的卡钻成为能够为吸附卡钻。吸附卡钻最明显的现象就是钻具被卡既不能转动，又不能上提和下方，但是泥浆循环正常，而且，钻井液循环时间越长，钻具提升阻力越大。2 如何去预防吸附卡钻呢？A. 调节好钻井液性能，尽可能降低钻进液的密度。B. 降低泥饼的粘性系数，采用优质泥浆钻井液，可混油。C. 减少钻具和井壁的接触面积，降低泥浆的失水量。D. 减小岩屑床的厚度E. 尽量减少钻具与泥浆的接触时间，防止其固结在一起。F. 可以适当加大钻井液的流速和减小循环时间，使其处于动态流动过程，避免其粘附。3 吸附卡钻的处理办法A. 发生吸附卡钻后，可以加大泵量，上下窜动钻具，借钻具伸张，收缩及震动作用，造成冲洗液在井内产生横向冲击，钻具子啊伸缩作用下与泥皮瞬间形成微小间隙，冲洗液在横向、纵向作用下，逐步渗入微小间隙和剥蚀泥皮并破坏其结构，从而解除吸附卡钻。B. 可以采用浴井液解卡。这种方法既是向井内泡油（最好使用原油，柴油也可以），泡酸或采用清水循环等方式。C. 有时用碱液或清水作浸泡剂也可或得很好的解卡效果。D. 在石灰岩地层中，可以用低浓度的盐酸溶液解卡。关于比较常见的掉块卡钻的相关成因及处理措施。1 掉块卡钻的成因是被钻取的较大的岩块被卡在井壁中间，在受井壁力的作用下将钻具死死地卡在井间，使其上不得上，下不得下的现象叫掉块卡钻。2 如何去预防掉块卡钻呢？A. 在钻具钻井的过程中，尽量地将碎石块磨细磨粉，尽量不留大块碎石。B. 使用多齿轮钻头，尽可能地去磨碎岩石。C. 加大泵压，尽可能地将大块岩屑携带出来。D. 减小钻井速度，加快旋转速度，尽可能地避免钻出大块的岩石块。3 如果出现了掉块卡钻，该怎么去处理这种事故？A. 采用快速提取冲钻具，将岩石冲破冲碎，可以解除卡钻。B. 采用开钻的方法，直接应用钻具挤压力将岩石撵碎。C. 在碳酸盐岩层，可以取少量酸液，将岩石碎块溶解。对于比较复杂的井塌卡钻事故的处理及预防4 井塌卡钻石故发生的原因是由于裸眼段泥浆静止时间长，泥浆严重变质，井壁泡松，泥页岩垮塌剥落严重。在下钻过程中，经常出现井壁垮塌埋钻的现象。1 在井漏时卡钻事故的预防A. 在发生井漏后，首先是把钻具提离井底（约30米），观察井漏的严重性，堵漏。B. 在井漏基本堵住的情况下，制定好防卡措施，一边钻井，一边计算有效循环排量，每钻进一些，及时循环返砂，直到揭穿漏失层。二、 当代比较常用的解除钻井工程中卡钻事故的方法(一) 水击解卡A. 水击理论水击解卡器的解卡理论是利用泥浆液柱的水击力来解卡的。在钻柱遇卡时，先停泵停止循环，将尼龙球投入钻柱水眼中，然后开泵循环，让尼龙球附泥浆下行，当尼龙球到达解卡器时会被球座挡住，座入球座中。这时解卡器以上的液体被阻挡不能继续流动，从而产生水击力。此时泥浆泵仍在继续工作，使钻柱受到水击压力和泵压力的双重作用而伸长。当钻柱伸到一定长度时，泥浆泵由于蹩压，超过允许压力值，安全销就会被剪断，泵压急剧下降，而且此时水压力也消失。这样，使钻柱伸长的力就消失了，钻柱会在极短的时间内缩为原长。从而产生一个向上的震击力撞击卡点，使钻柱解卡。B. 水击解卡器的使用当钻柱在井下遇卡时，按如下步骤使用水击解卡器解卡1 先停泵,将尼龙球投入钻柱水眼中。2 开泵循环泥浆，将球携带下行。球运动到解卡器位置时会被球座挡住，座入球座中。作用于尼龙球上的水击力和泵压会使钻柱伸长，并压缩解卡器以下到卡点间的钻柱。3 泵压上升使泵中的安全销被剪断，泥浆泵泄压使解卡力消失。解卡器以上的钻柱会回缩，解卡器以下钻柱会同时回伸。从而产生向上的撞击力，达到解卡的目的。C. 主要技术性能1 水击解卡器产生的解卡力为3001000KN。2 尼龙球上浮速度3150m/h。3 水击解卡器使用寿命1500h。D. 存在的问题及改进的方向1 采用的弹簧力学模型未考虑摩擦，使用时进行改进。2 因冲击力和泄压时间成平方反比关系，故突然释放液压对冲击力影响很大。3 水击压力和泵压及排量关系密切，故下击时最好提高泵压和排量。4 寻找更先进的材料，加快球的上浮速度。(二) 浴酸解除卡钻事故浴酸解卡的机理是采用适当的酸液和处理方法对被卡钻具浸泡，使得被卡钻具与地层之间的粘结物，地层岩屑或掉块发生酸化反应，使其裂解、破碎、疏松从而使被卡钻具解卡。浸泡的酸液一般式盐酸、氰氟酸或盐酸和氰氟酸混合物。在浸泡过程中，酸液与地层及岩屑等填充物发生化学反应。1 盐酸与地层（或滤饼）化学反2 氰氟酸与地层的化学反应 (三) 人工神经网络在实时卡钻预测中的应用A. 人工神经网络处理预测问题的优点它属于一种黑箱体系，应用时不需要费劲地去分析处理问题的机理，也不探讨什么样的公式适合于什么样的对象。它只强调记忆联想，所以用它来处理问题就显得非常简单。另外传统的方法一般地一个公式只代表一种定量关系，而人工神经网络可以同时代表多种定量关系，这一点是优于传统数学方法的。除此以外，它是一个活的系统，而不是一个固定的公式，可以随时输入新的数据来训练网络，使它掌握更多的知识，具有更广泛的适应性和灵活性。B. 具体的卡钻预测算法流程是否会发生卡钻网络是否空闲开始网络训练读实时卡钻参数预测卡钻推荐采取下一步措施存储数据样本结束NN在此基础上，用Delphi开发了一套交互式训练网络系统。用这套软件对钻井事故中的卡钻问题进行了预测研究。随钻数据神经网络模式识别卡钻预测处理措施钻速模型扭矩模型泵压模型大钩载荷模型训练数据（模式样本空间）新增样本继续钻井钻井现场三、 结论和建议A. 保持有效沟通确保每个工作人员了解井内情况并互相提醒，既是有些情况对你是小事面对别人可能是很关键的，也要经常提醒。保持对井下情况的详细记录，并严格交接班制度。B. 计划在先对地层潜在危险要由足够的认识，做好准备，制定好应急计划，以下便是问题出现时不慌不乱，及时采取正确的处理措施。C. 保持对井下情况的跟踪观察扭矩、大钩悬重、岩屑、泥浆泵压等都反映着井下情况的好坏，这些参数的变化，可反映井下情况的变化。保持对这些参数的跟踪，可以帮助判断井下情况的变化趋势，以便及时采取处理措施，防止井下情况的恶化。D. 保持良好的泥浆性能维护好泥浆的各种性能，特别是对密度、流变化、固相含量及失水要勤检测，对于它们的变化，要既是分析原因。E. 在裸眼段尽可能保持钻具运动保持钻具的运动能有效地防止粘附卡钻和及时反