钻井工程防卡与解卡.ppt

钻井工程防卡与解卡 钻完井工程系列培训 钻井工程防卡解卡技术 卡钻第一反应 卡钻第二步工作 卡钻原因进一步分析 卡钻机理 征兆和预防 非机械解卡方法 井眼清洁 震击器使用 卡钻 卡钻第一反应 卡钻第一反应 机械解卡反向运动尽量循环 钻具下放时卡钻全力上提和上击 注意钻具安全负荷 钻具上提时卡钻全力下压和下击 直至悬重放完 下放和下击不能立即解卡 则施加正向扭矩下击 无论何种卡钻都不许轻易带扭矩上击 卡钻第二步工作 迅速判断卡钻类型采取相应措施 继续尝试机械解卡如不能解卡 则进入非机械解卡程序 卡钻第二步工作 卡钻类型判断 2 2 8 卡钻第二步工作 沉砂或桥堵卡钻的解卡措施建立正常循环十分重要 方法框图见 防卡手册 85页钻进 划眼等作业 发现扭矩增高 有砂卡桥堵现象时 泵冲减半 减少严重堵塞风险桥堵严重时 立即停泵放压 控制放压速度 防止水眼堵塞 设法建立正常循环憋压2 3MPa 维持自由悬重 施加正向扭矩 维持此扭矩 先不要上下活动钻具观察泵压和返出 如有压降和部分返出 则缓慢开泵维持3MPa 如返出增大 则逐渐增大泵排量如不能恢复循环 则维持扭矩和3MPa压力 在自由悬重上下20T范围内上下活动钻具先不要震击如仍不能建立循环 增压至10MPa 继续加扭矩上下活动钻具建立循环后不能解卡 则向卡钻的反向震击 向下可加扭矩 解卡后彻底清洗井眼 卡钻第二步工作 压差卡钻的解卡措施必须明确 压差卡钻卡点在渗透性地层 通常在接单根 测斜等静止较长时间时发生 能够正常循环先以最大排量循环 冲洗井壁泥饼施加扭矩 上下活动传递扭矩至卡点停泵或降低排量 降低井内压力全力下放震击如不能解卡 则施加最大允许扭矩 重复上述操作尝试5 10次还不能解卡 则要一边震击 一边准备其它解卡方式 浸泡解卡液U型管解卡法解卡后要大排量洗井 调整泥浆性能 卡钻第二步工作 井眼形状造成卡钻的解卡措施尽量保持循环如果向上运动时遇卡则憋扭矩以最大力量下击 如果向下运动时遇卡则不加扭矩以最大力量上击对于液力震击器 下击或复位时应停泵或降低泵冲 泵压会增加液力震击器的上击力 降低其下击力 对机械式震击器影响不大 连续震击直至解卡 有时可能要震击10小时以上解卡后大排量循环 对井眼进行彻底的划眼 卡钻原因进一步分析 沉砂或桥堵卡钻沉沙 钻屑 坍塌落块沉积在钻柱周围堵塞环空桥堵 硬地层 水泥或落物的中到大尺寸碎块落入井眼而卡住钻柱易卡的不稳定地层有 活性页岩 各种应力影响的页岩 异常压力页岩层 胶结差的地层 裂缝性地层等压差卡钻在过平衡压力作用下 静止的钻柱陷入高渗地层形成的厚泥饼造成粘附卡钻井眼形状造成卡钻井眼尺寸和井斜角与钻具组合的几何形状和刚性不匹配 致使钻具不能通过变换刚性组合 键槽 狗腿 台阶 地层蠕变 小井眼等 卡钻机理 征兆和预防 压差卡钻沉砂卡钻未胶结地层异常应力地层异常压力地层水敏性地层裂缝性地层 断层塑性 蠕动性地层 键槽卡钻欠尺寸井眼狗腿或台阶卡钻套管变形卡钻落物卡钻水泥掉块卡钻未凝固水泥卡钻 压差卡钻 卡钻原因钻柱大面积接触渗透性地层高过平衡压力 形成厚泥饼钻柱静止时间过长卡钻征兆存在高渗地层和过平衡压力接立柱后上提阻力明显增加钻具长时间静止后 无法活动 循环正常预防措施在渗透地层用优质泥浆 油基 减少滤失 保持最小泥浆比重缩短BHA长度 使用螺旋钻铤 保证居中 保持钻柱运动 减少静止时间 使用浮阀会增大压差钻进低压渗透性地层时适当控制钻速 添加单封 沉砂卡钻 卡钻原因岩屑返出不畅堵在钻具周围斜井形成岩屑床 10 井径足以卡死泥浆性能不佳 循环时间不足泥浆返速低 机械搅动不充分卡钻征兆摩阻增大 泵压扭矩不稳 加不好钻压斜井工具面不好控 起5 10柱悬重上升压力激动 拔活塞 漏失岩屑返出少 磨圆 塑粘 屈服值 比重增加预防措施泥浆性能满足要求排量合适 换大泵或大尺寸钻杆 循环时间充足控制钻速 加强机械搅动 稠塞或稀塞加稠塞扫井 未胶结地层 卡钻原因地层未胶结 浅层砂 砾 河床等 泥饼少或未形成泥饼静液压力无法稳定井壁卡钻征兆扭矩摩阻增大 泵压不稳定 渗漏接单根或起下钻时有沉砂震动筛返砂多 有未胶结岩样卡钻一般出现在表层 常堵死循环通道没有任何预兆地突然卡钻 钻进或起下钻时也会出现预防措施保持静液压力 提高泥饼质量此类地层控制钻速 起下速度和停泵速度 减少冲蚀和激动勤用稠塞清扫 适当加堵漏材料 起钻前垫稠塞 短起验证 异常应力地层 卡钻原因泥浆不能平衡地应力 上覆岩层应力 构造应力不稳定泥页岩应力破碎 砂岩缩径卡钻征兆扭矩摩阻增大振动筛有垮塌岩屑卡钻时循环困难或堵死预防措施钻遇异常应力地层时适当调高泥浆比重缓慢调整泥浆比重 以稳定地层降低抽吸和激动压力 稠塞扫井尽量缩短井眼裸露时间 异常压力地层 卡钻原因泥浆过平衡导致泥 页岩孔隙压力变化快速沉积的天然异常压力泥页岩不稳定泥页岩破碎 剥落堵塞井眼卡钻征兆扭矩摩阻增大 机械钻速增大振动筛有垮塌岩屑卡钻时循环困难或堵死预防措施钻遇异常压力地层时控制合适的泥浆比重缓慢调整泥浆比重 以稳定地层降低抽吸和激动压力 尽量缩短井眼裸露时间水压应力地层使用油基 合成基泥浆 减少滤失 水敏性地层 卡钻原因用无或抑制性小的泥浆 通常是水基 钻进至水敏性页岩 页岩吸水膨胀剥落水敏反应强弱取决于浸泡时间卡钻征兆PV YP MBT升高 岩屑水化 起泥球扭矩 摩阻 泵压升高 钻具泥包 泥环 上提遇阻或抽吸卡钻多发生在起钻时 循环不畅或堵死预防措施使用抑制性泥浆 维护泥浆性能良好优化水力参数 确保清洗效果适时进行短起下 减少井眼浸泡时间 裂缝性地层 断层 卡钻原因构造活动地带 破碎灰岩带 断层等天然裂缝地层常在钻进时 岩石碎块入井引起卡钻卡钻征兆振动筛上有岩石塌块在接单根或起下钻时有沉砂钻遇裂缝发育地层 瞬时发生卡钻大多发生在钻进时 起下钻时也可能发生 卡前扭矩 摩阻突然不稳 循环不畅预防措施优质泥饼 充分循环 减少渗漏 调整BHA和钻进参数在该层段降低起下钻速度 小心划眼 防止激动和震动 塑性 蠕动性地层 卡钻原因比重低 上覆岩石重量压挤塑性岩盐或页岩使井眼缩径卡钻征兆在预测的塑性地层 上提下放异常进入塑性地层时扭矩突然增加卡钻一般发生在起钻时长时间空井后再下钻时也有可能发生循环不畅 但一般不会堵死预防措施选择合适泥浆体系 维持足够比重增加划眼或短起下次数 选用偏心PDC钻头当钻具组合进入危险地层时 放慢起下钻速度减少裸眼段暴露时间 在可控情况下 非饱和盐水清洗 键槽卡钻 卡钻原因在中软到中硬地层中存在大的狗腿钻柱拉力和转速高 在此磨出键槽长时间无划眼 起钻时钻铤等卡入键槽卡钻征兆上部井段存在大狗腿 连续钻进未短起钻具接头在某一固定位置周期性遇阻仅在起钻时发生 BHA到狗腿处突然卡循环正常 键槽以下深度钻柱活动正常预防措施控制狗腿度小于3 30m 如有严重狗腿则划眼或短起下钻具组合通过狗腿严重井段时控制上提拉力 划眼慢提快放使用钻柱扩眼器或键槽破坏器破坏键槽 欠尺寸井眼 卡钻原因钻进研磨性地层 钻头保径部分磨损用小直径钻头取心下新钻头时在下部欠尺寸井眼被卡卡钻征兆研磨性砂岩 出井钻头和扶正器磨损PDC下入牙轮钻进的井眼 取心后下钻仅发生在下钻过程中 下放突然遇阻钻头卡在井底附近或取心井段上部对循环无影响或影响较小 预防措施不要使钻头强行通过欠尺寸井段 钻具组合进入危险井段时 放慢起下钻速度下钻到井底或取心井段前提前划眼 狗腿或台阶卡钻 卡钻原因更换刚性钻具组合无法通过狗腿处软硬交错地层 断裂带等冲蚀形成台阶台阶卡住扶正器或工具加厚部分卡钻征兆预测有狗腿 软硬交互 断层 裂缝狗腿卡钻常在更换钻具组合后下钻时悬重突然变化 位置不变循环正常预防措施尽量减少钻具组合变化并考虑划眼控制狗腿严重度钻具组合在危险层段时降低下钻速度或进行划眼限制下放遇阻量 套管变形卡钻 卡钻原因套管变形卡钻征兆测井发现井径不正常下钻遇卡预防措施套管强度校和准确固井措施得当可能时固井全封重视地层的蠕变和构造运动 落物卡钻 卡钻原因钻台工具保管不好 井口未盖井下工具损坏落物掉入井眼卡住钻柱卡钻征兆在任何时候 任何作业中都可能发生振动筛处有金属屑扭矩 摩阻突然不稳钻台工具或设备丢失循环是否正常取决于落物类型预防措施保管好钻台工具 经常检查手工具 盖好井口 使用刮泥器井下工具入井前要仔细检查 水泥掉块卡钻 卡钻原因套管鞋处水泥塞胶结不牢固裸眼挤水泥或侧钻水泥塞硬水泥块掉入井中造成卡钻卡钻征兆固井口袋过长 井眼进行过固井作业在振动筛和录井岩样中有水泥掉块卡钻前扭矩和摩阻突然不稳通常可以循环预防措施尽量减少口袋长度 充分候凝对套管鞋和水泥塞井段充分划眼钻具组合到达套管鞋和水泥塞段时降低起下钻速度 未凝固水泥卡钻 卡钻原因钻柱末端插入未凝固水泥中清洗未凝固水泥时钻柱下放速度过快循环压力 下压力导致水泥闪凝卡钻征兆打水泥塞或固井后起下钻在理论的水泥塞顶部悬重下降循环严重受阻或完全堵塞预防措施掌握水泥的凝固时间在清洗过量水泥时一定要控制下钻速度在下钻时如果悬重降低 则应起出两柱循环在水泥顶上部两柱高度处提早开始循环 预防井眼几何形状原因卡钻措施概要 优化 尽量简化 钻具组合 并在可能情况下减小其刚性 如果更换钻具组合后下钻遇阻或怀疑井不规则可采取划眼下钻 在钻具到达造斜点或井眼不规则 台阶 蠕变 地层时放慢起下钻速度 将狗腿度控制在3 30m以内 在未对狗腿度很大的井段划眼或通井的情况下尽量减少旋转时间 如果可能存在键槽 可以考虑使用键槽破坏器或钻柱扩眼器 尽量减少套管口袋的长度以免在套管鞋处形成台阶 避免连续 大幅度改变井眼轨迹 避免在井眼某处长时间循环而造成井眼冲蚀和形成台阶 对蠕动性岩盐可使用非饱和的泥浆体系来溶解部分岩盐 使用偏心钻头钻进蠕变性盐岩 定期进行短起下以保持井眼畅通 钻进研磨性地层要选用镶硬质合金的扶正器和带保径的钻头 钻头和扶正器出井后要测量规径 下入取心井段提前一根开始划眼 下钻到井底前一柱划眼下入 非机械解卡方法 压差卡钻降低静液压力U型管解卡法浸泡解卡液可溶性地层泡酸解卡 灰岩 水泥淡水解卡 岩盐 降低静液压力法 降低静液压力是解除压差卡钻的基本方法方法多种 以方便快速为宜 同时必须考虑 井控问题井壁稳定问题边循环边降低泥浆比重U型管解卡法 U 型管解卡法 钻具中不能有浮阀 转盘之上钻具安装全开式考克各压力计算和低比重液体准备 用最小关闭压力关闭万能防喷器 固井泵按计算量反循环泵低比重液体至环空 倒通立管闸门 使空气能进入钻杆 正转钻具并将扭矩传递至卡点 然后下放钻具通过阻流阀缓慢释放回压 用计量罐准确计量返出的液体量 释放压力时 要大负荷活动钻具解卡后 开万能防喷器 循环泥浆至原状态 U型管解卡快速有效 但存在井控和井壁稳定的限制 必须经过基地同意才能应用可连续使用2次 单次须作用2小时 U 型管解卡法 U 型管解卡压力和低比重液体用量计算 使用U型管方法后 环空和阻流管线中低比重液体的垂直高度环空低比重液体体积使用U型管方法后 钻杆内空气的垂直高度钻杆内空气的体积泵入的低比重液体总量使用U型管方法后 加到井中其他地层的压力差初替低比重液体到环空后的阻流阀回压 浸泡解卡液 浸泡解卡液适用于压差卡钻 但无液柱压力低的忧虑谨记 在卡钻4h以内尽快泵入 浸泡时间20h 40h配制解卡液应比泥浆密度大0 10 0 20SG 所需体积为粘卡渗透性井段环空容积的1 5倍解卡液配方和配制由泥浆服务商提供 油基或水基解卡剂 常用解卡液是在柴油中加入解卡剂使其充分分散 然后加入适量的水搅拌 测定电压或漏斗粘度值至规定值 再加重注意 材料的加入顺序很重要准备8 16m3低屈服值隔离液 基体油 盐水或海水 在解卡液前泵入 然后大排量泵入解卡液至卡钻位置让解卡液对地层充分浸泡浸泡时连续活动钻具 加扭矩下压 释放扭矩上提 直至解卡替出解卡液 回收进行适当处理 不得随意排放入海 盐酸解卡 对含钙泥岩 钙质砂岩 碳酸盐地层以及水泥卡钻 可泡酸解卡运用此法解卡要注意井控因素和用酸注意事项配制酸液的体积要完全覆盖卡层 配方由泥浆服务商提供 一般是含盐酸7 5 10 用大量水作隔离液 快速泵送酸液至卡层浸泡时连续活动钻具 一般很快会解卡酸液应在5分钟内循环出来使用此法后 要尽快对钻具进行检验 淡水解卡 对岩盐层卡钻 应泡淡水运用此法解卡要注意井控因素淡水的体积要完全覆盖卡层 并在钻柱内留3m3淡水 分阶段泵入泵入和浸泡时连续活动钻具浸泡时间一般不要超过两小时 井眼清洁 查表或通过软件计算最佳环空返速和机械钻速针对不同井斜的长度系数不同 计算最低循环时间 井眼清洁 大斜度井的清洗方法 35 钻进随着井斜和地层压力升高 保持足够泥浆比重以稳定井壁 根据井眼尺寸和井斜调整合理泥浆流变性能 采用相应井眼尺寸和井斜下的最大循环排量 控制机械钻速在最大推荐值以下 用马达钻进时每钻进一柱 或半柱 进行倒划眼转速尽量高 慢提快放用马达钻进较长井段后要考虑进行短起下如果井眼状况没有改善 可先后用低粘和高比重高粘泥浆扫井 必要时停钻循环以改善井眼清洗效果 井眼清洁 大斜度井的清洗方法 35 接单根使用顶驱对井眼清洁有负面影响 必须克服 接单根 或立柱 前要大排量倒划眼 做好接单根准备 以减少接单根时间 记录自由旋转 下放和上提时的悬重 钻头提离井底时的扭矩和循环压力以便及时判断井眼清洗状况 提出卡瓦后 先缓慢转动 接着缓慢开泵并小心地下放钻具至井底 井眼清洁 大斜度井的清洗方法 35 起下钻将钻柱提离井底1至3根后循环 以免井斜下降 可采用稠 稀 塞扫井 循环时不能停泵 在循环清洗井眼时保持高转速 慢提快放 大排量循环足够时间 起钻前要确定最大的过提量 一般小于钻具组合重量的一半或15T 如果遇阻达到限定值则下放一根并在当前位置循环清洗井眼 如果继续遇阻则重复上述操作 遇阻时倒划眼或开泵上提要小心 要有耐心 为了安全起钻 可能要多次进行循环 在起钻期间记录遇卡深度和立柱号 并将其与井眼正常时相同深度的悬重进行比较以确定极限过提量 震击器使用 震击原理示意图 机械式液压式 心轴 花键 锁紧机构 外筒 延迟锁紧机构 循环或憋压对震击器的影响 泵开力 PumpOpenForce 憋压或循环压力将冲管推向开启状态可在震击器手册中查找泵开力参数泵开力对震击器复位的影响上击后复位困难或不能复位复位时降低排量 停泵或放压下击后较易复位泵开力对机械式震击器震击的影响上击上击需要的拉力较小下击下击需要较大下放重量下击时降低排量 停泵或放压泵开力对液压式震击器震击的影响上击增大上击力下击削弱下击力 向下震击时降低排量 停泵或放压 震击器复位悬重计算 复位震击器的指重表最小指示重量 震击器击发悬重计算 对于液力式震击器 应为期望击发负荷而非预设定击发负荷 击发机械式震击器指重表最小指示重量 震击器击发 机械式震击器向下震击震击器复位以后 按计算的悬重下放不需要延迟 达到预设压开重量后 锁紧机构就会解锁如果不能震击 减小排量 停泵或放压以降低泵开力如果仍不能震击 增加下压重量 5 10T 向上震击震击器复位以后 按计算的悬重上提不需要延迟 达到预设拉开重量后 锁紧机构就会解锁如果不能震击 将排量增加至最大值以提高泵开压力 但不能憋压如果仍不能震击 增加上提重量 5 10T 震击器击发 液压式震击器向下震击震击器复位以后 按计算的悬重下放等待锁紧装置解锁并震击 延迟时间参看震击器手册 短周期30 60秒 长周期2 8分钟 如果不能震击 停泵或放压 重新复位再下压如果仍不能震击 增加下压重量向上震击震击器复位以后 按计算的悬重上提等待锁紧装置解锁并震击 延迟时间参看震击器手册 短周期30 60秒 长周期2 8分钟 如果不能震击 以最大排量循环并延长等待时间如果仍不能震击 停泵重新复位后再试 震击器不能震击的原因分析 机械式震击器震击器未复位卡点在震击器以上震击器失效未考虑泵开力上提下压重量不正确井眼摩阻过大不