毕业设计论文—钻井事故预防与处理.doc

更多精品论文尽在我主页 0808 级级 钻井技术钻井技术 专业专业 毕业设计 论文 毕业设计 论文 题目 钻井事故预防与处理 完成时间 2011 年 5 月 10 日 辽河石油职业技术学院高职学生毕业论文 钻井事故预防与处理 1 摘 要 钻井工程是勘探开发石油 天然气的主要手段 而一般钻井工程讲述的是钻井方 法 井身结构及固井 井身剖面设计与控制 钻柱设计 钻头使用 钻井液设计与油 气井压力控制 钻井水力学与钻进参数的优化配合 完井方法 经济技术指标等各个 钻井环节必不可少的内容 而对于钻井事故与复杂问题则涉及不多或论述不深 但是钻 井事故与复杂问题是客观存在 因为钻井是一项隐蔽的地下工程 存在着大量的模糊性 随机性和不确定性问题 由于对客观情况的认识不清或主观意识的决策失误 会产生许 多复杂情况甚至造成严重的事故 轻者耗费大量人力物力和时间 重者导致全井的废弃 据近年来的钻井资料分析 钻井过程中 处理复杂情况和钻井事故的时间 约占施工总时 间的 6 8 一个拥有百台钻机的油田 一年中就有 6 8 台钻机在做无功的工作 何况 资金的消耗并不和时间成比例 而是要大得多 这是多么惊人的浪费 任何一个钻井工 作者都不愿意和事故打交道 也不乐意看到诸多复杂问题 但事物是相反相成的 不愿意 看到复杂问题和钻井事故 这只能是人们的良好愿望 不懂得复杂问题与钻井事故的预 防与处理办法的人 难免不碰到这些问题 而且一旦碰到了会惊慌失措 举止无着 把小 病治成大病 大病治成死病 而懂得复杂问题与钻井事故的预防和处理办法的人 一旦 遇到这些问题则心中有数 采取正确的措施 往往可以化险为夷 转危为安 这才是一个 成熟的钻井工作者必须具备的条件 任何事物的发生与发展都有其主 客观原因 钻井事故与复杂问题的发生与 发展也不例外 因此钻井工作者必须对钻井事故与复杂问题发生发展的主要原因要 有一个清晰的认识 一旦出现异常情况时 思想上会有正确的判断 行动上也会采取 正确的措施 只有这样 在大多数情况下 可以避免事故的发生 把复杂情况带来的损 失降至最低限度 造成井下事故与复杂情况有诸多因素 关键词 事故预防 事故分析 事故处理 辽河石油职业技术学院高职学生毕业论文 钻井事故预防与处理 2 目目 录录 1 1 绪绪 论论 1 1 1 1 卡钻事故卡钻事故 1 21 2 粘吸卡钻粘吸卡钻 1 31 3 砂桥卡钻砂桥卡钻 1 4 1 4 缩径卡钻缩径卡钻 1 51 5 键槽卡钻键槽卡钻 2 2 井下落物事故发生的原井下落物事故发生的原 2 12 1 井内有落物的象征井内有落物的象征 2 22 2 预防井内落物的措施预防井内落物的措施 2 3 2 3 井下落物的处理井下落物的处理 3 3 井漏井漏 3 1 3 1 井漏的原因和机理井漏的原因和机理 3 2 3 2 漏失层位的判断漏失层位的判断 3 3 3 3 井漏的预防井漏的预防 3 4 3 4 井漏的处理井漏的处理 4 4 结结 论论 致致 谢谢 参考参考文文献献 更多精品论文尽在我主页 1 绪 论 钻井工程是勘探开发石油 天然气的主要手段 而一般钻井工程讲述的是钻井方 法 井身结构及固井 井身剖面设计与控制 钻柱设计 钻头使用 钻井液设计与油 气井压力控制 钻井水力学与钻进参数的优化配合 完井方法 经济技术指标等各个 钻井环节必不可少的内容 而对于钻井事故与复杂问题则涉及不多或论述不深 但是钻 井事故与复杂问题是客观存在 因为钻井是一项隐蔽的地下工程 存在着大量的模糊性 随机性和不确定性问题 由于对客观情况的认识不清或主观意识的决策失误 会产生许 多复杂情况甚至造成严重的事故 轻者耗费大量人力物力和时间 重者导致全井的废弃 据近年来的钻井资料分析 钻井过程中 处理复杂情况和钻井事故的时间 约占施工总时 间的 6 8 一个拥有百台钻机的油田 一年中就有 6 8 台钻机在做无功的工作 何况 资金的消耗并不和时间成比例 而是要大得多 这是多么惊人的浪费 任何一个钻井工 作者都不愿意和事故打交道 也不乐意看到诸多复杂问题 但事物是相反相成的 不愿意 看到复杂问题和钻井事故 这只能是人们的良好愿望 不懂得复杂问题与钻井事故的预 防与处理办法的人 难免不碰到这些问题 而且一旦碰到了会惊慌失措 举止无着 把小 病治成大病 大病治成死病 而懂得复杂问题与钻井事故的预防和处理办法的人 一旦 遇到这些问题则心中有数 采取正确的措施 往往可以化险为夷 转危为安 这才是一个 成熟的钻井工作者必须具备的条件 任何事物的发生与发展都有其主 客观原因 钻井事故与复杂问题的发生与发展也不例外 因此 钻井工作者必须对钻井事故与复杂问题发生发展的主要原因要有一个清晰的认识 一旦出现异常情 况时 思想上会有正确的判断 行动上也会采取正确的措施 只有这样 在大多数情况下 可以避免事 故的发生 把复杂情况带来的损失降至最低限度 造成井下事故与复杂情况有诸多因素 辽河石油职业技术学院高职学生毕业论文 钻井事故预防与处理 第 4 页 1 11 1 卡钻事故卡钻事故 卡钻就是钻具失去了活动的自由 既不能转动又不能上下活动 这是钻井过程中常见 的井下事故 卡钻可以由各种原因造成 如粘吸卡钻 坍塌卡钻 砂桥卡钻 缩径卡 钻 键槽卡钻 泥包卡钻 干钻卡钻 落物卡钻 水泥固结卡钻等 各种卡钻产生的 机理不同 处理的方法也各异 所以当卡钻事故发生后 首先要弄清卡钻的性质 要像中 医看病一样 通过各种现象及可能获得的各种信息察出病因 才能对症下药 卡钻事故中 粘吸卡钻算是最简单的一种 但在一种卡钻事故发生之后 往往又会 诱发另一种卡钻 如在缩径卡钻 键槽卡钻 落物卡钻发生之后 由于钻柱失去了自由 运动的能力 又会发生粘吸卡钻 粘吸卡钻发生之后 由于处理不当 又会诱发坍塌卡 钻 所以在一种卡钻发生之后 要采取适当的措施防止另一种卡钻的发生 不要使其形 成复合式卡钻 处理复合式卡钻的难度要大得多 当卡钻事故发生之后 首先要考虑的问题是为顺利解除事故创造条件 1 必须维持钻井液循环畅通 要防止钻头水眼或环空堵塞 因为一旦循环失灵 就失 去了注解卡剂的可能 也很容易诱发井塌和砂桥的形成 而且要想从钻杆水眼内下爆炸 松扣工具也很难下到预定位置 2 要保持钻柱完整 因为如把钻柱提断或扭断 断点以下的钻柱便失去钻井液循环 由于钻屑和井壁坍塌落物的下沉 有可能堵塞钻头和钻柱水眼 或者在环空形成砂桥 同时如果鱼顶正好处于大井径位置 打捞钻具时 寻找鱼头也非常困难 3 不能把钻具连接螺纹扭得过紧 任何卡钻事故的发生 都有可能走到套铣倒扣的 那一步 如果扭力过大 一则可能使母螺纹胀大 使钻具从中间脱开 二则扭力过大 造 成了倒扣的困难 必然要迫使你去做许多无效的工作 甚至使事故无法继续处理下去 1 21 2 粘吸卡钻粘吸卡钻 粘吸卡钻 也叫压差卡钻 是钻井过程中最常见的卡钻事故 图 1 1 最容易卡 住的是钻铤 由于钻具失去了活动的自由 卡点可以逐渐上移 直至套管鞋附近 一 粘吸卡钻的原因 辽河石油职业技术学院高职学生毕业论文 钻井事故预防与处理 第 5 页 井壁上有滤饼的存在是造成粘吸卡钻的内在原因 因为大多数钻井液是固 液两相 流体 或者是固 液 气三相流体 其中的固相颗粒吸附在井壁上就形成了滤饼 有人 认为滤饼是由于钻井液的滤失造成的 没有滤失量就不会有滤饼 基于这种思维 他们总 认为钻井液在砂岩中的滤失量大 才会形成滤饼 粘吸卡钻只能发生在砂岩发育井段 其实不然 在裸眼井段内 不但砂岩有滤饼 泥页岩也有滤饼 而且要比砂岩井段的滤饼 厚得多 这是因为滤饼的形成有三种原因 第一是吸附 钻井液中的固相颗粒吸附在岩 石表面 无论砂岩 泥岩都有这种特性 第二是沉积 钻井液在流动过程中 靠近井壁 的流速几乎等于零 钻井液中的固相颗粒便沉积在井壁上 泥页岩井段的井径要比砂 岩井段的井径大得多 沉积作用更为显著 所以泥页岩井段容易形成厚滤饼 第三是滤 失作用 它加速了钻井液中固相颗粒在渗透性岩层表面的沉积 同时我们也注意到 泥页岩也有滤失性 而且是亲水物质 可以被水浸润 只要是水基钻井液 即使滤失量等 于零 这个浸润过程也无法停止 1 21 2 砂桥卡钻砂桥卡钻 文本文砂桥卡钻也叫沉砂卡钻 如图 1 16 所示 其性质和坍塌卡钻差不多 其为害较粘吸 卡钻更甚 一砂桥形成的原因 1 在软地层中用清水钻进时极易发生 因为软 地层机械钻速快 钻屑多 而清水的悬浮能力 辽河石油职业技术学院高职学生毕业论文 钻井事故预防与处理 第 6 页 差 岩屑下沉快 尤其是用刮刀钻头钻进时 形成的钻屑粒径大 大者如鹅卵 小者如核 桃 一旦停止循环时间较长 极易形成砂桥 2 表层套管下得太少 松软地层暴露太多 套管鞋下部的井径 太大 在平时循环时即积存了不少的岩屑 如果井内压力有波动 这些 陈砂失去了支持力 就要下滑而形成砂桥 测井作业经常在套管鞋附 近遇阻 就是这个道理 3 在钻井液中加入絮凝剂过量 细碎的砂粒和混入钻井液中的 粘土絮凝成团 停止循环三 五分钟 即形成网状结构 搭成砂桥 4 有些井机械钻速快 钻井液排量跟不上 钻井液中的岩屑浓 度过大 一部分岩屑附于井壁 排不出来 一旦停泵 就容易形成砂桥 在推广高压喷射钻井技术的过程中 有些人主张高泵压低返速 在 理论上是讲得通的 但在实际施工中 却吃了不少苦头 在胜利油田 以现有的钻井液 技术 在东营组以上地层中钻进 215 9mm 钻头 钻井液排量小于 28L s 220mm 三 刮刀钻头 钻井液排量小于 32L s 要想起出钻具来 是非常因难的 5 改变井内原有的钻井液体系 或急剧地改变钻井液性能时 破坏井内原已形成的 平衡关系 会导致井壁滤饼的剥落和原已粘附在井壁上的岩屑的滑移 而形成砂桥 6 井内钻井液长期静止之后 由于切力太小 钻屑向下滑落 有的滑落速度快 有的 滑落速度慢 有某一特定井段 岩屑浓度变得极大 但尚未形成具有一定抗压强度的砂桥 因 此 钻头可以毫不费力的通过 但是 钻井液却返不上来 遇到这种情况 如果钻具下入 过多 开泵过猛 就帮助岩屑挤压在一起 泵压越高 挤压得越紧 钻具活动就越困难 7 有些井 施工时间很长 钻井液性能不足以抑制地层的坍塌 使泥页岩井段的井 径变得很大 而砂岩井段却保持钻头直径 钻井液上返至大直径井段 返速变小 靠近 井壁的返 速接近于零 大量岩屑就在此处沉积下来 但这些堆集起来的岩屑 没有 粘合性 在自然倾斜角以内 处于稳定状态 对于钻进和起下钻毫无妨碍 可是此处的 岩屑 越集越多 当达到自然倾斜角以上时 稍有触动 即可垮塌 像雪崩一样 将下部井 眼埋住 这些岩屑和钻井液混合在一起 结构很疏松 所以下钻时可能遇阻 也可能不遇 阻 但开泵循环时 把岩屑挤压在一起 形成砂桥 钻井液返不上来 憋漏地层 泵压越 高 形成的砂桥越结实 8 用解卡剂浸泡解除粘吸卡钻时 容易把井壁滤饼泡松泡垮 增加了解卡剂中的固 体含量 排解卡剂时 如开泵过猛 泵量过大 极易将岩屑与滤饼挤压在一起 形成砂桥 9 钻井液被盐水污染后 极易破坏井壁滤饼而形成砂桥 辽河石油职业技术学院高职学生毕业论文 钻井事故预防与处理 第 7 页 10 气体 空气 氮气 天然气 废气 欠平衡钻井时 遇到地层水 会发生钻屑润湿 泡包 当湿钻屑填充了环空时 形成泥环 会切断气流 严重时会发生卡钻 1 1 3 3 缩径卡钻缩径卡钻 缩径卡钻 说通俗一点 就是小井径卡钻 无论何种原因 钻头通过的井段 其直径 小于钻头直径 均可造成卡钻 这些小于钻头的井径 有些是缩径造成的 有些是原本就 存在的 缩径卡钻也是钻井工程中常见的事故 处理起来比坍塌卡钻容易一些 但比粘 吸卡钻要困难得多 一 缩径卡钻的原因 1 砂砾岩的缩径 砂岩 砾岩 砂砾混 层 如果胶结不好或甚至没有胶结物 在井眼 形成之后 由于其滤失量大 在井壁上形成一层 厚的滤饼 而缩小了原已形成的井眼 如图 1 20 所示 2 泥页岩缩径 泥页岩井段一般表现为井 径扩大 但有些泥页岩吸水后膨胀 也可使井径 缩小 如 1 表层泥页岩 主要成分为钠蒙脱 石 具有较高的含水量 在钻进中易出现塑性变形 2 未固结的粘土 内摩擦角为零 一 旦剪切应力大于胶结强度 便发生塑性变形 3 在压力异常带的泥页岩 因其含水量和 孔隙压都远远超过正常值 也就容易发生塑性变形 3 盐膏层缩径 所谓盐膏层是指主要由盐岩 NaCl 和石膏 CaSO4或 CaSO4 2H2O 组成的岩层 在盐膏层中 盐岩和石膏的含量不等 而且还含有大量的其它矿物 除常见的石英 SiO2 长石 碳酸盐岩等矿物外 还常会有各种不同的粘土矿物 根据纯盐层厚度 盐膏层特点及夹层情况 可将盐膏层分为两大类 即纯盐岩层和盐 膏 泥复合层 4 深部沉积的石膏层 一般认为在上覆岩层压力下把结晶水挤掉 成为无水石膏 当钻开时 石膏又吸水膨胀 减弱强度 缩小井径 无水石膏密度为 2 9g cm3 含水石膏 密度为 2 3g cm3 即无水石膏变为含水石膏时体积要膨胀 26 其他盐类如芒硝 氯化 镁 氯化钙等也具有类似性质 5 原已存在的小井眼 钻头使用后期 外径磨小 形成一段小井眼 刮刀钻头尤为显 辽河石油职业技术学院高职学生毕业论文 钻井事故预防与处理 第 8 页 著 有些取心钻头 其外径小于正常钻进的钻头 或者在使用后期外径磨小 也会形成 一段小井眼 如图 1 25 所示 如下钻不注意 或扩 划眼过程中发生溜钻 也会造成卡 钻 其性质和缩径卡钻一样 6 弯曲井眼 有些井由于下部钻具结构刚性不够 形成如图 1 26 所示的弯曲井眼 当下部钻具结构改变 刚性增强 或 者下入外径较大长度较长的套铣工具或打捞工具时 在弯曲 井眼处容易卡住 7 地层错动 造成井眼 横向位移 如图 1 27 所 示 由于所钻地层有断层和节 理存在 当钻井液滤液浸入断 层面或节理面后 引起孔隙 压力的升高 产生了沿断层面或节理面的滑动 导致了 井眼 的横向错动 如这一现象发生在下钻之前 则下钻时将会在错动处遇阻 如这一现象发 生在下钻之后 则在起钻至错动位置时会发生遇阻遇卡 其情形就和缩径差不多 但却 不是缩径 严重的错动将会立即把钻具卡住 8 将大一级的钻头下入小一级的井眼中 这本来是不应该发生的事 但由于工作人 员的疏忽 不仔细检查 如将 215 9mm 钻头下入 212 7mm 的井眼中 将 247 65mm 钻头下 入 244 5mm 的井眼中 这些事听起来是笑话 但确是实实在在发生过的事 9 钻井液性能发生了较大的变化 如钻遇石膏层 盐岩层 高压盐水层 滤失量增 加 粘度 切力增加 滤饼增厚 或者为了堵漏 大幅度地调整钻井液性能 都很容易形 成假滤饼 使某些井段的井径缩小 1 41 4 键槽卡钻键槽卡钻 一 键槽的形成 键槽形成的主要条件是井身轨迹不是一条直线 斜直或垂直 而产生了局部弯曲 形 成了狗腿 如图 1 32 所示 由于井眼处于三维空间 不能用一个简单的视图表示出来 为了方便起见 我们把狗腿分为两种 由倾斜角变化产生的狗腿叫倾斜狗腿 由方位角 变化产生的狗腿叫方位狗腿 而实际井眼中的狗腿往往是这两种狗腿的综合体 辽河石油职业技术学院高职学生毕业论文 钻井事故预防与处理 第 9 页 实际井眼由垂直段 增斜段 稳斜 段 减斜段 水平段五种类型组 成 在井斜变化的井段 都会产生 狗腿 在增斜井段产生的狗腿叫增斜 狗腿 在减斜井段产生的狗腿叫减斜 狗腿 这些情况在井斜垂面图上可以 看得很清楚 另外 井斜虽然没变化 而 井斜方位发生了变化 也会产生狗腿 叫 方位狗腿 这在井斜方位图上可以看 得很清楚 还有一种键槽叫壁阶式键槽 是在以下的特定情况下产生的 如 1 33 所示 在大 段的易坍塌的泥页岩中夹有薄层砂岩 当泥页岩坍塌井径扩大之后 薄层砂岩仍保持着 钻头井径 任何直井都有一定的斜度 即使井斜及 方位不发生任何变化 钻柱由于自身的重量也总是 靠向井眼低边的 只有这部分较硬砂层的壁阶支持 着钻柱的侧向力 当大部分井径扩大至钻头直径与 钻杆接头直径之和以上时 在此种壁阶上也会产生 键槽 这种情况 好多人都未注意到 如图 1 34 a 所示 当钻杆位于倾斜角为 的 井眼中时 由于自身重量的作用必然紧靠井眼低边 在通常情况下 只有钻杆接头与井眼低边接触 每个 接头与井壁接触处都有一个与井眼轴线垂直的侧向力 F1 其总侧向力将如图 1 34 b 所 示为 F1 设钻具总拉力为 T 总重量为 Q 则有如下关系 F1 Qsin 1 30 T Qcos 1 31 辽河石油职业技术学院高职学生毕业论文 钻井事故预防与处理 第 10 页 2 2 井下落物事故发生的原因井下落物事故发生的原因 井下落物各种各样 有的落物形状很规则且有可供打捞的部位 在井中经常处于和井眼 轴线呈平行的状态 如钻杆 钻铤 套管 油管等 我们放在钻具断落一章中论述 有 的落物虽然形状规则但无可供打捞的部位 在井中经常处于斜立的状态 如橇杠 测斜 仪等 有的落物形状既不规则也无可供打捞的部位 在井中所处的状态是随遇而安 如 牙轮 刮刀片 井口工具 绳索等 落物的来源也不同 有的从井口落入 如井口工具 手工具等 有的从井下落入 如钻头 牙轮 刮刀片 电测仪器等 有的从井壁落入 如砾石 岩块 水泥块及原来 附在井壁上的其它落物 落在井底的落物 虽然妨碍钻进 但一般的不会造成 卡钻 我们放在落物事故一章中论述 能造成卡钻的是处 于钻头或扶正器以上的落物 由于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 如图 1 44 所 示 2 12 1 井内有落物的象征井内有落物的象征 1 在钻进中有落物落在环空会有别钻现象发生 上提钻具有阻力 小落物尚有可能 提脱 大落物则越提越死 2 起钻过程遇有落物则会突然遇阻 只要上提力量不大 下放比较容易 若落物所 处的位置固定 则阻卡点也固定 若落物随钻具上下移动 则钻具只能下放不能上提 阻 卡点随钻头的下移而下移 在下放无阻力时钻具可以转动 而上提有阻力时则很难转动 3 落物卡钻的卡点一般在钻头或扶正器位置 较大的东西也可能卡在钻杆接头位置 4 在因有落物造成遇阻遇卡的情况下 开泵循环正常 泵压 排量 钻井液性能均无变化 辽河石油职业技术学院高职学生毕业论文 钻井事故预防与处理 第 11 页 2 22 2 预防井内落物的措施预防井内落物的措施 1 定时检查所有的井口工具 尤其是大钳 卡瓦和吊卡 2 在起下钻 接单根时防止井口落物 钻具在井内 井口不使用橇杠 榔头等足以 引起卡钻的大型工具 要使用时必须把井口围盖好 3 凡下井的钻具和工具必须是经厂内检验合格的产品 在下井以前还要在井场进行 仔细检查 4 尽量减少套管鞋以下的口袋长度 1 1 5m 较好 同时要保证套管鞋处有高质量 的水泥封固 防止水泥块破落 5 如果明知是落物阻卡 绝对禁止硬提 应下放钻具在无阻力的情况下转动 因为 井径并不是规则的 当落物处于大井径井段时转动很轻松 甚至可以把钻具起出 如无 下放余地 就在原地转动 以便扩大井眼 当无别劲时 再上提 1 2cm 继续转动 如此耐 心地操作 争取把落物磨小或挤入井壁或带至上部的大井径中 6 磨铣井底落物时 宜定期提起钻具活动 一方面防止磨碎的落物翻到磨鞋上面 一方面再将已经翻到磨鞋上面的碎物压到磨鞋下面去 7 在悬重不正常或泵压不正常的情况下 不可从钻杆内投入测斜仪 钢球等物件 8 在裸眼中磨铣 人们往往用比钻头小 10 20mm 的磨鞋 认为周围的活动余地较大 返到大井眼中的碎物不容易造成卡钻 但在套管中磨铣 这种认识就不一定正确 一切 事物都有必然的内在联系 磨鞋与套管内壁之间的间隙越大 则允许返到磨鞋以上的碎 物的体积也越大 间隙越小 则允许返到磨鞋以上的碎物的体积也越小 一块钳牙在裸 眼中不会造成卡钻 因为岩层是容易破碎的 一个螺丝钉在套管内可以造成卡钻 因为 钢铁是不容易破碎的 9 落物没有落在井底 而是坐落在井眼中途的大井径井段 有的横梗在井 眼中 妨碍下钻 那只有磨铣或打捞了 有的坐落在井壁台阶上 不妨碍下钻 但在井 壁不稳定或在钻具的撞击下而滑落下来 这才是要命 的事 2 32 3 井下落物的处理井下落物的处理 钻头在井底时发生的落物卡钻 1 争取转动解卡 首先是用较大扭力正转 如正转 不行则倒转 因为落物像一个横向的楔子楔在钻头上 当正转 辽河石油职业技术学院高职学生毕业论文 钻井事故预防与处理 第 12 页 越挤越死时 倒转却可以松动开 许多事例都证明了这是一个有效的解卡方法 但是也 有危险性 容易把钻头倒入井底 那也没有什么关系 比钻具卡死要好得多 2 在安全的条件下 尽最大力量上提 因向下无路 转又转不开 只有这一条路可 走了 3 用震击器向上震击 可能震击开 也可能使钻头与落物一同上移但不能解卡 不过 只要有了一段活动距离 事情就好办了 反过来再下压或下击 就可以解卡了 2 在起钻过程中发生落物卡钻 1 猛力下压 可以把全部钻具的重量压上去 但是不许多提 必要时可以多提 100kN 左右 然后快速下压 形成来回错动的作用 这种错动在地面上是很难察觉的 但 活动次数多了 会逐渐扩大范围 最终促成解卡 2 用震击器下击 如钻柱中带有随钻震击器 应立即启动下击器下击 如无 可接 地面震击器下击 地面震击器的滑脱力要调至与井内钻具在钻井液中的重量相同 或者 在倒扣或爆松倒扣后 将震击器接到距卡点最近的位置向下震击 3 倒扣 如下压 震击均不起作用 应立即用原钻具倒扣 一方面利用倒转的力量 有可能解卡 一方面有可能倒出尽可能多的钻具 为下一步的处理创造了良好的条件 4 如果是水泥块造成的卡钻 可考虑泵入抑制性盐酸来溶解水泥块 并配合震击 器震击来破碎水泥块 5 套铣 如果是地层塌块或水泥块造成的卡钻 套铣是很容易解卡的 如果是钢 铁等碎物造成的卡钻 因环形井底不平 极易发生别钻 宜轻压慢铣 不可性急 如果加 压大了 在磨铣工具上形成一个纵向力偶 如图 1 46 所示 破坏连接螺纹 有可能使铣 鞋脱落 更有甚者 迫使铣鞋铣入被卡钻具 这就完全失去了套铣的意义 如果铣至钻 头仍不能解卡 可以再接震击器震击解卡 3 3 井漏井漏 井漏 是指在油气钻井工程作业中钻井液漏入地层的一种井下复杂情况 井漏 的直观表现是地面钻井液罐液面的下降 或井口无钻井液返出 或井口钻井液返出量 小于注入量 井漏对油气勘探 开发和钻井作业造成的危害极大 归纳起来有如下几 个方面 1 损失大量的钻井液 甚至使钻井作业无法进行 井漏的严重程度不同 损失的钻井液量也不一样 少则十几立方米 多则几千甚至上万立方米 2 消耗大 量的堵漏材料 堵漏是处理井漏的主要手下段 往往一次很难见效 需要进行多次 会消耗大量的堵漏材料 3 损失大量的钻井时间 井漏到了一定程度 无法继续钻 辽河石油职业技术学院高职学生毕业论文 钻井事故预防与处理 第 13 页 进 必须停钻处理 少则几十小时 多则十几天甚至数月之久 4 影响地质工作的 正常进行 井漏发生后 尤其是失返井漏 钻屑返不到地面 取不到随钻砂样 对地 层无法鉴别 若钻遇的正好是油气层 就会影响对油气层资料的分析 5 可能造成 井塌 卡钻 井喷等其它井下复杂情况或事故 井漏后 井内液面下降 液柱压力降 低 使得井内液柱压力不能平衡地层压力 造成较高地层压力中的油气进入井筒 发 生溢流或井喷 由于液柱压力的降低 不能抗衡井壁应力 导致井塌甚至卡钻 如果 处理失当 还会导致部分井段或全井段的报废 6 造成储层的严重伤害 如果漏层 就是储层 由于大量钻井液的漏入及大量堵漏材料的进入 肯定会对储层造成严重的 伤害 所以及时的处理井漏恢复正常钻进是非常重要的工作 3 13 1 井漏的原因和机理井漏的原因和机理 凡是发生钻井液漏失的地层 必须具备下列条件 1 地层中有孔隙 裂缝或溶洞 使钻 井液有通行的条件 2 地层孔隙中的流体压力小于钻井液液柱压力 在正压差的作用 下 才能发生漏失 3 地层破裂压力小于钻井液液柱压力和环空压耗或激动压力之和 把地层压裂 产生漏失 形成这些漏失的原因 有些是天然的 即在沉积过程中 或地下水溶蚀过程中 或构造 活动过程中形成的 同一构造的相同层位在横向分布上具有相近的性质 这种漏失有两 种 类 型 1 渗 透 性 漏 失 如 图 6 1 a 所示 这种漏失多发生在粗颗粒未胶结或胶结很差的地层如粗砂岩 砾岩 含砾砂 辽河石油职业技术学院高职学生毕业论文 钻井事故预防与处理 第 14 页 岩等 只要它的渗透率超过 14 达西 或者它的平均粒径大于钻井液中数量最多的大颗粒 粒径的三倍时 在钻井液液柱压力大于地层孔隙压力时 就会发生漏失 2 天然裂缝 溶洞性漏失 如图 6 1 b d 所示 如石灰岩 白云岩的裂缝 溶洞及不 整合侵蚀面 断层 地应力破碎带 火成岩侵入体等都有大量的裂缝和孔洞 在钻井 液液柱压力大于地层压力时会发生漏失 而且漏失量大 漏失速度快 3 孔隙 裂缝性漏失 即前两者因素都具备的综合性漏失 3 23 2 漏失层位的判断漏失层位的判断 漏后往往采取堵漏的办法以恢复生产 但要堵漏必须首先了解漏层的位置 才能有的放 矢 否则 便是盲人骑瞎马 夜半临深池 究竟如何判断漏失层位呢 以下给出一些判断 的方法 一 钻井液密度没有增加时产生的漏失 1 如果钻井液性能没有发生什么变化 在正常钻进中发生了井漏 则漏失层即钻头刚钻 达的位置 2 如果钻进中有放空现象 放空后即发生井漏 则漏失层即放空井段 3 下钻时如果钻头进入砂桥 或进入坍塌井段 开泵时泵压上升 地层憋漏 则漏层即在 砂桥或坍塌井段 4 下钻时观察钻井液返出动态 每下一立柱 井内应返出与一柱钻具体积相同的钻井液 量 但钻井液的返出与钻具的下入并不同时出现 有一个滞后时间 可能钻柱下完了 钻 井液才开始从井口返出 钻具下入越深 这个滞后时间越长 如果没有漏层 钻井液总是 会返出来的 当钻具下入后 井口没有钻井液返出时 说明钻头已到达或穿过漏层 以此 可以推算漏层的深度 5 在原始状态下 漏层位置在平面上的分布往往是具有同一性 所以应分析邻井过去的 钻井资料 横向对比该层在本井的深度 则此点发生漏失的可能性最大 6 如果在钻井过程中某层曾发生过漏失 以后在钻井过程中又发生了漏失 则该层应是 首先考虑的敏感区 7 根据地层压力和破裂压力的资料对比 最低压力点是首先要考虑的地方 特别是已 钻过的油 气 水层及套管鞋附近 8 根据地质剖面图和岩性对比 漏层往往在裂缝发育的地方 辽河石油职业技术学院高职学生毕业论文 钻井事故预防与处理 第 15 页 3 33 3 井漏的预防井漏的预防 对付井漏应以预防为主 尽可能避免因人为的失误而引起的井漏 凡是能搜集到的资料 都搜集齐全 凡是能做的工作都做到井漏以前 1 根据地层孔隙压力 破裂压力 坍塌压力和漏失压力曲线 正确进行井身结构和套 管程序设计 同一裸眼井段内 不允许有喷 漏并存的地层存在 2 在疏松的表层中钻进 最好不用清水而用钻井液 表层套管要下到适当的深度 固井 质量要有保证 这是一口井的基础工作 千万不可忽视 3 在松软地层中钻进 钻速很快 钻井液排量跟不上 会使岩屑浓度过大 憋漏地层 应控 制钻速 或者每打完一单根 划眼 1 2 次 延长钻井液携砂时间 4 在没有高压层存在的条件下 应尽量降低钻井液密度 认真搞好钻井液固控工作 防 止钻井液密度自然增长 穿过高渗透地层时 应提高钻井液的粘度和切力 降低滤失量 加强造壁作用 减少漏失的可能 在钻开高压层时 应严格控制钻井液密度 做到近平衡 压力钻进 既不喷 又不漏 5 在易漏地层中钻进 排量要适当 泵压要适当 钻速要适当 起下钻 接单根时下放速 度要适当 防止产生激动压力 压漏地层 发现有微小漏失时 应减小排量 降低泵压 同时应控制钻速 减少钻井液中的钻屑浓度 并防止钻头泥包 这是一个互相关联的问题 不 能顾此失彼 如果发现钻头或扶正器泥包 应设法消除 6 在易缩径地层中钻进时 应采用抑制性钻井液 防止井径缩小而增加环空流动阻力 7 如下部有高压层 而上部有低压层 又不可能用套管封隔时 在钻开高压层之前 应对 裸眼井段进行破裂压力试验 找准漏失层位 先行堵漏 待承压能力达到预期值时 再钻 开高压层 8 在已开发区钻调整井 可以调整地层压力 即降低高压层压力或提高低压层压力 降 低高压层压力的方法是 1 停止注水 2 老井排液泄压 3 在高压区先打泄压井 对 高压层排液泄压 提高低压层压力的方法是 1 加强低压层注水 2 停止采油井生产 9 对钻井液密度敏感性很高的油气层如石灰岩裂缝 溶洞 钻井液密度稍高则漏 稍低 则喷 最好是不堵 应调整钻井液性能使钻井液液柱压力与地层压力达到平衡 把目的层 钻穿 下套管完井 如胜利油田 GB 10 井 钻达 3647m 时放空 0 3m 钻井液密度高于 1 06g cm3就漏 低于 1 04g cm3就喷 堵漏四十多天无效 最后维持密度 1 06g cm3的钻 井液打钻 钻进 86m 钻遇一个 2 8m 和一个 1 2m 的溶洞 完井后 日喷油 3600 吨 成了中 国的第一个高产井 10 加重钻井液时应首先把基浆处理好 要加足够量的降失水剂 把滤失量降到 8ml 以下 粘 辽河石油职业技术学院高职学生毕业论文 钻井事故预防与处理 第 16 页 度保持在 20s 以上 然后梯次增加钻井液密度 使易漏层井壁对钻井液液柱压力有一个 逐渐适应的过程 11 使用高密度钻井液在小井眼中钻进时 在保证悬浮加重剂的前提下 应尽可能降低 钻井液的动切力和静切力 以减少环空流动阻力 12 在钻井液结构性较强的情况下 下钻时应分段循环 破坏钻井液的胶凝结构 钻井 液在井内静止时间较长时 胶凝结构增强 而且由于岩屑的下沉 局部井段岩屑浓度增加 下 钻时也要分段循环 每次开泵都要先小排量后大排量 先低泵压后高泵压 同时转动钻 具破坏钻井液结构力 防止把地层憋漏 13 如果没有高压层 而且又没有地层坍塌的可能 可以用泡沫钻井液 充气钻井液甚至 空气进行钻井 14 在钻穿易漏失地层时 在钻井液中加入适当颗粒尺寸的堵漏剂如云母片 石棉粉 超细碳酸钙 暂堵剂等 一般加量为 8 14kg m3 封堵细小裂缝和孔洞 15 如下钻过多 开泵有困难 应起出部分钻具再开泵 特别是不能憋漏 如发现憋漏 要严格控制漏失量不能超过 5m3 立即起过危险井段再开泵 如开不通 再起 再开 直至 能顺利开泵循环为止 然后再分段下钻循环 16 下钻时不要在已知的漏层位置开泵 17 下钻时如发现连下三柱钻杆井口不返钻井液 应立即开泵循环 18 下钻遇阻 必须循环钻井液划眼 19 起钻时如发现连起三柱钻杆环空液面不降 或钻杆内有反喷现象 应立即开泵循环 待井下情况恢复正常后再起 20 起钻时井口应灌满钻井液 一则是为了防止溢流 二则是为了防止井塌 而井塌不仅 会导致井漏 还会造成恶性卡钻 21 钻遇高压层发生溢流时 要按照防喷规程 进行合理的套压控制 辽河石油职业技术学院高职学生毕业论文 钻井事故预防与处理 第 17 页 3 43 4 井漏的处理井漏的处理 发现井漏以后 首先要判断漏层的性质 一般地 漏速越大 漏失越严重 漏失通道的 开口尺寸也越大 漏层如为胶结疏松的砂岩 漏失通道多为孔隙 漏层如为胶结致密 的碳酸盐盐 泥岩 则漏失通道多为裂缝 钻井过程中如出现放空 则漏层通道为溶 洞 漏层位置越深 裂缝倾角越大 即浅部地层多为横向裂缝 深部地层多为纵向裂 缝 根据漏速可以大致判断漏失通道的性质 一般的砂泥岩地层漏失 漏速每小时达 几立方米至失返 则是孔隙性漏失 泥岩地层漏失在 30m3 h 以内 则为孔隙或微小裂 缝性漏失 裂缝开度在 1mm 以内 碳酸盐地层漏失 漏速 30m3 h 以内 则为微小裂缝 性漏失 裂缝开度在 1mm 以内 碳酸盐地层漏失 漏速 30 60m3 h 则为中等裂缝性 漏失 裂缝开度在 2 5mm 在碳酸盐岩地层钻进过程中 出现钻时快 钻具别跳 发 生井漏 且井口很快失返 则属大裂缝性漏失 裂缝开度大于 5mm 在碳酸盐岩地层钻 进过程中 出现钻具放空 井口突然失返 则属溶洞性漏失 溶洞大小由几分米到好 几米 处理井漏的基本思路有三条 一是封堵漏失通道 即堵漏 二是消除或降低井筒与漏 层之间存在的正压差 三是提高钻井液在漏失通道中的流动阻力 所有这些都可以结合钻井地质资料进行分析研究 要根据井漏的不同情况 采取不同的 办法进行处理 对于井下压力系统比较复杂地层结构比较复杂的井只能采取堵漏的办 法进行处理 对于压力系统单一地层结构强度大的井可以采用降低井底压力的办法进 行处理 一 小漏的处理方法 小漏指进多出少而未失去循环的渗透性漏失 遇到这种情况 应采取如下办法 一 起钻静置 当出现这种诱导性裂缝漏失时 应停止钻进和循环 上提钻头至一定 高度 最好是进入技术套管 让下部钻井液静止几个或几十个小时 待井口液面不再下降 时 再下钻恢复钻进 因为钻井液具有触变性 漏失到地层中的钻井液 随着静切力的增 加 起到了封堵裂缝的作用 而且地层中的粘土遇水膨胀也可起封堵作用 采用此法 不用找漏和堵漏 省工省时 在好多情况下 都取得了满意的效果 二 如漏失量不大 可继续钻进 穿过漏层 利用钻屑堵漏 有可能在漏失一定钻井液量 之后不再漏失 如果还继续漏失 可提起钻头至安全位置 静止堵漏 三 调整钻井液性能 降低密度 提高粘度 切力和摩擦系数 以降低井筒液柱压力 辽河石油职业技术学院高职学生毕业论文 钻井事故预防与处理 第 18 页 循环压力和激动压力 以减少或停止漏失 对压差造成的井漏 减小钻井液密度 井 漏自然停止 对自然缝洞漏失 提高粘度 切力 以增加其流动阻力 漏失会得到抑 制 调低屈服值可减少激动压力 减小摩阻系数可降低循环压力 都对防漏有效 四 在钻井液中加入小颗粒及纤维质物质如云母片 石棉灰 石灰粉 暂堵剂等堵漏 材料 在漏失的过程中进行堵漏 采用此法时 应根据不同的漏层性质 选择堵漏材料 的级配和浓度 一般配比为 纤维状 颗粒状 片状 3 6 1 具体使用时按实际需 要调整 采用这种方法堵漏 应尽量下光钻杆 以防堵塞水眼 堵漏成功后 要立即 循环出剩余在井筒中的桥接材料 二 大漏的处理方法 大漏时钻井液只进不出 遇到这种情况 如果裸眼井段很长 很可能会发生井塌 或在局 部井段形成砂桥 在没有井喷危险的情况下 首先应考虑的是钻具的安全 此时应立即 停钻停泵 上提钻头至技术套管内 如未下技术套管 应一直起完 中间不可停顿 更不可 试图开泵循环 在上起的同时 要不间断地从环空灌入钻井液 在没有钻井液的时候也 可以灌入清水 以维持必要的液柱压力 防止井壁过早地坍塌 此时可能钻具内出现反 喷 上提阻力也可能越来越大 这正是井塌或发生砂桥的象征 越是出现这种情况 甚至 这种情况越来越严重 更要加快速度上起 更要加大井口的灌入量 只要在设备和钻具的 安全限度以内 必须尽最大可能上起 一般情况下 只要中间不要停顿 不要反复开泵 是可以把钻具起完的 既使起不完 能多起一柱 也少一柱倒扣的工作量 只要钻具不 卡 就可以从容处理井漏了 处理大漏的方法 大致有以下几种 一 静止堵漏 有些漏失 虽然只进不出 但并非大的裂缝 溶洞所造成 是由于压差较大所造成 当 钻井液漏入微细裂缝和孔隙之后 由于地层中粘土吸水膨胀和钻井液中固体颗粒的沉淀 及漏失钻井液静切力的增加也会堵住漏层 如胜利油田郝科一井从 2623m 4976m 井段 在钻井液密度 1 91g cm3的情况下共发生大漏 18 次 其中有 15 次是静止 14 24 小时后 恢复正常钻进的 此后做压力试验 竟能达到当量密度 2 22g cm3而不漏 二 微细颗粒和纤维物质堵漏 一些裂缝 孔隙的开口直径小于 150 m 较大的颗粒进入不了 只有用微细物质如云母 片 石棉粉 超细碳酸钙 氧化沥青粉等进行堵漏 在压差的作用下 随着漏失过程的 进行 纤维物质在漏失点聚结 加之钻井液中各种粒子的充填 在裂缝中及井壁表面上形 辽河石油职业技术学院高职学生毕业论文 钻井事故预防与处理 第 19 页 成非常致密的骨