钻井防卡手册.doc

钻井防卡手册（仅供钻井技术人员学习参考）钻井工程公司前 言“钻井防卡手册”最早是BP公司在总结前人经验的基础上提炼编汇而成的，它是现代钻井技术中防卡和解卡方面人类智慧的结晶。相比较同类手册而言，它有两大特点：一是从钻井现场作业出发，较全面地阐述了各种情况下、各种地层卡钻的原因、防卡和解卡措施，并就部分井下复杂情况的处理方法进行了阐述；二是表述文字简炼，易懂易记，图和表的编排脉络清晰，易查好用，很适于现场技术人员使用，可以帮助大家防止卡钻事故、提高钻井作业效率和降低钻井作业成本。这次编辑发布的“钻井防卡手册”，很适合我公司现场技术人员使用，希望对大家有所借鉴和帮助。本手册仅供公司现场技术人员和二线技术管理人员参考使用。本手册的编辑发布，得到钻井工程公司有关领导的指导与帮助，但由于水平有限，在编译过程中难免存在不妥之处，垦请批评指正。大港油田钻井工程公司 叶新能 徐建星2005年4月7日目 录1防卡技术概述l.1 卡钻是可以避免的1.2 底部钻具组合1.3 钻进作业时1.4 起下钻作业时l.5 下套管和固井作业时2.卡钻的预兆与原因判断2.1 卡钻诊断表3.井眼的净化3.1 好的井眼净化经验3.2 井眼净化的计算和图表3.3 起钻前的循环4 井眼的稳定性4.1胶结不好的地层4.2流塑性地层4.3 裂缝或断层性地层4.4 异常地应力地层4.5 水敏性地层5.压差卡钻5.l 避免压差卡钻的经验5.2 钻井液的性能及处理6 卡钻的其它原因6.1键槽6.2欠尺寸井眼6.3井眼不规则6.4落物6.5未凝结水泥6.6水泥掉块6.7套管变形7.解卡7.1 解卡流程图7.2 解卡表7.3 适当的解卡工作时间7.4 机械解卡75 拉力计算7.6 震击计算7.7 设法建立循环78 压差卡钻解卡决策图7.9 U形管方法7.10 泵人解卡液7.11 淡水解卡7.12 盐酸解卡7.13 爆炸倒扣8 附录8.l 钻井液性能8.2 卡钻报告8.3 司钻交接班表8.4 振动筛岩屑记录表1.防卡技术概述 及早地发现井下异常并采取适当措施是防卡的关键。通常在起下钻过程中当阻卡值大于10吨就应该汇报并记人钻井日报表；当阻卡值超过15吨时，则必须首先建立循环并同时活动钻具。1.1 卡钻是可以避免的 只要做好以下几点，就可以避免卡钻事故的发生。 1.1.1 保持良好的联系。要求井队成员定时通报井眼的情况，因为你认为是异常的情况而别人可能忽视了。要确保不断记录井眼状况，并在交接班时把情况交接清楚统计数据表明大多数卡钻事故发生在交接班前后、这个时间发生的卡钻事故要比平时高出两倍半。 1.1.2 制定应急措施。要始终掌握钻遇的地层情况，并估计到可能出现的问题，提前做好各种复杂情况的应变计划，一旦出现问题就不会使你措手不及。 1.1.3 不断了解井下情况。扭矩、摩阻、岩屑、泵压的变化都能表明井下情况是否良好。记录全部的数据，及时发现井下变化趋势，将有助于判明井眼已出现或即将出现的问题。 1.1.4 保持良好的钻井液性能。保持钻井液性能参数在指定的范围内，特别是密度、流变性、低密度固相以及失水等当钻井液性能发生变化时，要及时找出发生变化的原因，并对井下情况作适当的调整。 1.1.5 不断地活动钻具。在裸眼井段中，任何时候都要尽可能保持钻具的运动。大幅度上下活动要比转动好一些。 1.l.6 保持共眼干净。钻进时要尽快把岩屑携带出来，以保证井眼干净。一定要牢记，在大肚子井眼和定问井中,要用更高的环空返速来有效地净化井眼。在起钻前必须将钻屑循环干净。 1.1.7采取措施要及时果断。一旦发生卡钻，要尽快地采取行动进行解卡，而不能让问题变得更复杂。1.2 底部钻具组合 1.2.1 入井钻具必须经过严格检验，并且要在检验许可范围内使用。 1.2.2 要尽可能简化钻具组合，只有那些必要的钻具部件才能下入井里。要尽可能减少钻具组合的更换次数（特别是大幅度的变动）。如果在使用柔性钻具后再下入刚性钻具，划眼和卡钻的可能性会更大。 1.2.3 要尽可能下人钻进震击器。在进行钻具组合设计时，可以让震击器处于拉伸或压缩状态下，但决不可以处在中和点。要清楚地知道如何使用震击器，尤其是在钻具中带有减震器的情况下。要明白循环钻井液对震击器操作力的影响，以及扭矩对机械式震击器的作用。 124 要尽可能使用螺旋钻挺。只下人适量的钻铤以满足设计钻压的需要。更高的钻压可以由压缩震击器和加重钻杆来实现。请注意：塔式钻具虽然能够在较短的钻具上给出较大的钻压，但是却减小了环空间隙。 125 使用扶正器以减少钻具组合与井壁的接触。尽管真正影响定向井井眼轨迹控制的是钻具组合中的前三个扶正器，但是在钻具组合的上部也可以使用欠尺寸的扶正器来减少钻具与井壁的接触。除非特殊要求，一定不要在震击器以上使用扶正器。 126起出钻具时要准确地测量出钻头和扶正器的外径。要经常校验量规，确保使用的量规尺寸正确。一只外径磨小的钻头只能钻出一个欠尺寸的井眼。1.3 钻进作业时 131 在钻进时，若不能尽快地携带并清除钻屑，就会造成井眼复杂。在可钻性较好的地层，选择一个能够满足井眼清洁的最大安全钻进速度是很重要的。 132 通过不间断地监测钻进过程变化可观察井眼状况。要记录扭矩和摩阻大处的井深，并清楚发生复杂时钻头和扶正器所处的深度。要定时检查振动筛上岩屑的形状、尺寸和量的变化。 133 根据井服状况决定是否进行短起下钻。短起下钻的间隔可以依据时间或进尺而定（例如：在软地层和塑性地层中，每钻进30米或每隔12小时）。在指令中要详细安排短起下钻情况，但是在井眼条件发生变化的情况下，应对其进行修改 l3.4 在发生过复杂的井眼，接单根前应倒划眼最后一个单根（如果使用顶驱，则是最后一个立柱）。在接单报前应适当循环，要避免先停泵后上提钻具。（注意：在使用顶驱的情况下，接立柱的次数会少得多，这样的话，每个立柱只活动或划眼一次就很难满足井眼的安全）。 135 在测斜时要勤活动钻具，如果井眼状况不好，测斜工作就应该推迟进行。如果是投测，应先短起下，然后再测斜。 136 将要钻达下套管井深时，根据将入井的套管计算出所要的停钻井深，减少套管鞋以下口袋的长度（一般1至1.5米就行，除非当时的条件不允许这样做），过长的口袋会导致井眼携砂不好，也可能形成健槽，甚至引起套管鞋脱扣。 137 对半潜式钻井船和浮式钻井船，在气象和海况许可的情况下，可不使用补偿器而尽快地进行钻进，这样就可以减少由于钻速突然下降或扭矩增大而使钻具卡在井底的机会。14 起下钻作业时 l.4.1 要订好起下钻计划。首先根据钻进情况和上次起下钻的结果，弄清楚全部潜在的复杂点井深位置，做好起下钻的思想准备和应急措施，然后通过与上次起下钻的摩阻和钻井液灌入量相比较来了解井眼状况是改善了还是恶化了。一定要坚持做好起下钻的记录，并且在交接班时进行交接。 142 要清楚抽吸压力和激动压力（气测人员可以计算出来）对井眼稳定性的影响。起下钻时不要超过允许的最大钻柱运动速度，否则就可能造成井涌、井漏或井壁不隐定等复杂情况。 1.4.3 在起下钻之前，要先明确遇到阻卡井段时的第一个反应和允许的最大过负荷。一般来说，起钻时下放1个立柱，下钻时上提1个立柱，然后建立循环。这里所说的阻卡井段是指遇到的阻力超过震击器以下钻具浮重一半时的井段。 l.4.4 起钻前要循环清洁好并眼。只把井底的钻屑带到地面是不够的，还应当采取适当的循环措施来保证井眼清洁。在循环钻井液时要活动钻具，在斜井中要靠钻具的转动（一般 60转分钟）来清除岩屑床，并结合钻具的转动和上下活动来避免形成健槽。 145 下钻时要进行必要的划眼和井眼修整。在定向参数许可的情况下，可循环和划眼最后的3个单根来下钻到井底 146 根据钻头和扶正器的磨损情况以及地层的特点判断或估计出现欠尺寸井眼的可能性，下钻时要慢些，遇阻时要进行划眼。如果起出的全部扶正器的外径都磨小了，那么下钻时就应该把上只钻头钻过的全部井段进行划眼如果起出的钻具组合只有下面一部分扶正器磨小了，则可从下面第一只未磨损的扶正器所处的井眼开始划眼至井底。 147 在使用过三牙轮钻头的井段，下PDC钻头或金刚石钻头时要特别小心。即使三牙轮钻头外径磨损了很少一点，都有可能使刚性较强的PDC或金刚石钻头发生卡钻1.5下套管和固井作业 1.5.1在下套管前的通井起钻前，要循环清洁好井眼，并确保钻井液性能控制在所要求的范围内。 l.5.2 依据抽吸和激动压力可计算出套管的最大许可下放速度（由气测人员计算），下套管时不要超过这个速度值。 153 用套管扶正器来扶正套管，既能提高固井质量，又能减少压差卡钻的机会。 l54下套管遇到复杂地层时，采用循环冲洗下入的方法要比下放悬重下压套管的方法好。下到井底前的最后一根套管应采用循环冲洗法下入 155 根据水泥浆的配方和固井的数据，从理论上掌握稠化时间和水泥塞顶部深度在钻水泥塞之前，先开泵再慢放钻具查探水泥面，并且测一测水泥塞能否承受住钻压。只有在水泥塞凝固并能承受住钻压的情况下才能进行钻水泥塞作业。 156 钻水泥塞时要采用低钻压、大排量的方法，并仔细观察返出的水泥颜色和检查其强度。2.卡钻的预兆与原因判断卡钻诊断表(一)作 业地 层显 示卡钻原因进一步的确认下钻起钻钻进接单根正划眼倒划眼循环页岩盐岩砂岩灰岩白垩摩阻扭矩钻速泵压返出物很可能可能很可能可能可能增大增大压差很大的过平衡对循环无影响钻具不能活动可能可能可能可能可能增大键槽对循环无影响钻具可能转动和向下活动很可能可能很可能可能突然增大欠尺寸井眼对循环无影响检查起出的钻头和扶正器尺寸很可能可能可能可能突然增大井眼不规则对循环无影响卡钻位置的狗腿度较大地层交错可能很可能可能很可能很可能可能很可能可能可能增大增大降低升高减少井眼不干净开泵时的上提负荷变小使用高粘度钻井液塞时岩屑量较大井底有沉砂可能可能可能可能可能可能突然增大突然增大突然降低金属落物对循环无影响钻具可能可以下放可能急剧增加急剧增加未凝结水泥仍然在套管内可能能够活动或者不能建立循环卡钻诊断表(二)作 业地 层显 示卡钻原因进一步的确认下钻起钻钻进接单根正划眼倒划眼循环页岩盐岩砂岩灰岩白垩摩阻扭矩钻速泵压返出物可能可能可能可能可能可能可能突然增大突然增大突然下降水泥水泥掉块循环无影响钻具可能转动和向下活动可能可能可能可能很可能突然增大挤毁的套管循环无影响卡点在套管内可能可能可能可能可能可能可能可能增大增大增加升高检查胶结不好的地层井底有沉砂振动筛上的岩屑无切痕可能很可能可能很可能可能可能可能可能很可能增大增大降低升高检查流塑性地层当钻入岩层时钻速可能会增加可能可能可能可能可能可能可能可能可能很可能突然增大突然增大急剧增加检查裂缝性/断层性地层可能发生井漏振动筛上有不规则岩屑碎片可能可能可能很可能可能增大增大增加升高增多地应力地层振动筛上出现井塌碎片地层压力可能增大了可能可能可能可能可能可能可能很可能增大增大下降升高急剧增多水敏性地层钻进使用的是水基钻井液振动筛上有粘性泥岩2.2卡钻钻流程图2.2.1 卡钻预兆（一）欠尺寸井眼在这次起下钻中钻具组合改变了吗？井眼不规则下钻下放时阻力增大上提时摩阻很大吗?上提时摩阻很大吗?井眼不干净(岩屑床)循环受限制吗?开泵时摩阻减小吗?上只钻头磨小了吗?增大是否平稳?不平稳的平稳的水敏性地层流塑性地层井眼不干净地层不规则或地层突出欠尺寸井眼砂桥:与地层有关吗?地层突出井眼不规则水泥掉块、落笏水敏性地层流塑性地层裂缝性地层胶结差地层上只钻头磨小了吗？狗腿严重吗?磨阻与地层有关吗?水泥掉块落物裂缝性地层断裂性地层地层突出2.2.2 卡钻预兆（二）钻具转动能否通过该卡点?起钻磨阻增大或遇卡遇卡是在新井眼吗?新井眼有复杂地层吗?老井眼有复杂地层吗是否平稳?平稳的胶结差地层裂缝性地层断层性地层钻具能下放吗?落物水泥掉块循环受限制循环不受限循环不受限循环受限制水敏性地层(钻头扶正器泥包)流塑性地层胶结差地层或井眼不干净地层突出井眼不规则裂缝/断层水敏性地层(钻头扶正器泥包)流塑性地层胶结差地层或井眼不干净地层突出井眼不规则裂缝/断层不平稳的遇卡是在新井眼吗?老井眼有复杂地层吗?新井眼有复杂地层吗胶结差地层裂缝/断层地应力地层钻具能转动吗?钻具能转动吗?地层突出地层突出井眼不规则裂缝断层落物水泥块钻具能下放吗?地层突出井眼不规则键槽2.2.3 卡钻预兆（三）地应力地层胶结不好的地层裂缝/断层性地层快动的流塑性地层旋转钻进钻头工作时间很长吗?地层变化了吗?活动磨阻很大吗?可能是牙轮钻头轴轴承磨坏了井眼不规则扭矩增大扭矩增大与地层有关地层硬度变化了吗?井眼变小而导致扶正器挂住可能钻到断层了吗?水泥性地层缓动的流塑性地层落 物水泥掉块套管损坏裂缝性地层断裂性地层已出现复杂地层了吗?磨阻与狗腿有关吗?钻遇研磨性地层了吗?循环受限制吗?开泵时磨阻减小吗?钻头失效钻具损坏扶正器挂在地层突出点上井眼不干净2.2.4 卡钻预兆（四）水敏性地层流塑性地层地应力地层裂缝/断层性地层胶结不好的地层钻进、起下钻、划眼及测斜过程中，钻具在上扣之后由静止开始运动时已知的复杂地层出现了吗？循环受限制吗?开泵时磨阻减小了吗？渗透性地层暴露了吗？压差卡钻井眼不干净从静止开始运动时磨阻呈增长趋势水敏性地层流塑性地层地应力地层裂缝/断层性地层胶结不好的地层钻具能活动吗？落 物水泥掉块扶正器挂在地层突出点上落 物水泥掉块钻具损坏扶正器挂在地层突出点上2.2.5 卡钻预兆（五）正划眼循环受限制吗？增大是否平稳?上只钻头磨小了吗？循环受限制吗？井眼不干净增大划眼钻压时扭矩增加上提磨阻很大吗？平稳的不平稳的井眼的磨阻很大吗？上只钻头磨小了吗？停泵时磨阻增加吗？流塑性地层水敏性地层胶结差地层井眼不干净欠尺寸井眼井眼不规则（侧钻井段）停泵时磨阻增加吗？井眼不干净（岩屑床）井眼不干净胶结差地层裂缝/断层性地层欠尺寸井眼井眼不规则地层突出落 物水泥掉块钻头损坏2.2.6 卡钻预兆（六）倒划眼循环受限制吗？扭矩增大是否平稳?开泵时磨阻减少吗？循环受限制吗？井眼不规则地层突出钻具损坏扭矩和磨阻增大落 物水泥掉块钻具损坏平稳的不平稳的下放受限制吗？胶结不好的地层裂缝断层性地层键 槽流塑性地层水敏性地层井眼不干净2.2.7 卡钻预兆（七）循 环循环受限制吗？增大是否平稳?流塑性地层循环受限制吗？流塑性地层水敏性地层地应力地层磨阻增大落 物水泥掉块平稳的不平稳的停泵时磨阻增大吗？胶结不好的地层裂缝断层性地层井眼不干净2.2.8 卡钻预兆（八）下套管循环受限制吗？管串能向上活动吗?循环受限制吗？地面负荷受限而磨阻很大(尤其是定向井)井眼不干净(岩屑床)扶正器损坏下套管时下放阻力增大井眼堵塞水敏性地层流塑性地层胶结差地层井眼不干净渗透性地层裸露了吗？地层突出裂缝/断层性地层井眼不干净扶正器损坏套管太轻(没灌泥浆)井内有落物压差卡钻井眼堵塞水敏性地层胶结差地层狗腿严重吗?3.井眼的净化31 好的井眼净化经验31l 尽快地清除钻屑根据本章中的曲线和公式，并依据瞬时钻速来进行井眼净化的有关计算 312 确保使用性能良好的钻井液。对于井眼净化来说，钻井液的流变性是很重要的,要使钻井液性能维持在设计范围内。但是当钻井液性能明显不能满足要求，应重新确定钻井液的性能。 313 起钻前要循环干净井眼。只把井底的钻屑带出来并不能保证井眼是干净的，还应根据后面的循环指南进行循环，起钻前一定要检查振动筛是否干净。 314 循环时要不断上下、旋转活动钻具。钻具的运动有利于破坏井下的岩屑床。不能上下活动时，则应该非常慢地转动钻具，否则会形成键槽。 315 要依据井况进行通井。通井有助于阻止岩屑床的向上扩展。 316 注意观察振动筛。岩屑的数量、形状和尺寸都能明显地反映井下情况。一定要勤观察振动筛处岩屑变化情况。 317 确保循环和固控设备处于良好工况。为了防止井况恶化，在设备不能满足井眼净化要求时，应停钻并将钻具起钻到套管鞋内，并对主要设备进行修理。 31.8 对半潜式钻井平台和钻井船，要检查导管的净化效率，尤其是钻较小尺寸井眼使用了相应的低排量时，必要时应对导管增加排量，以加快返速，当导管无法增加排量时可考虑使用稠钻井液。3.2井眼净化的计算和图表 3.2.1井眼净化计算。重点是对大井斜段进行井眼净化计算。只要大井斜段净化符合要求，其它各部分也就没有问题了。经验表明最难以净化的井段在井斜为50至60范围内，超过60以上的斜井段反而不很困难。 321l 在直井中，要用高屈服值和高粘度的钻井液来净化井眼。对于大尺寸的井眼来说，只靠提高返速不能达到井眼净化的目的，要用高粘度钻井液来帮助净化井眼。当钻井液上返时，要维持足够的切力来悬浮岩屑。 当井斜变大时，排量应该增大。井斜30的斜井需用比同尺寸的直井高出20的排量，才能实现有效的井眼净化；而井斜60的井要用大约是直井两倍的返速才能实现井眼净化。 3212 斜井的净化要用高返速。在大斜度井和水平井中要使用低粘钻井液来产生紊流以帮助井眼净化。可使用低粘塞后面紧跟着高密度和高粘度钻井液塞的方法来清除岩屑床；当泵入这些塞时，一定要保持恒定的速度以防止堵塞井眼。 当井斜超过45时，转动和上下活动钻具能有效地帮助净化井眼。 请用本手册后几页中的井眼净化曲线来进行井眼净化计算，对特殊尺寸的井眼要使用瞬时钻速。 3.213 井眼净化的优化 后面的图表展示了如何对井眼净化和对钻速优化： l增大排量可以使井眼更快地净化。 （2）钻井液净化井眼的能力随携带指数的增大而增大。增大携带指数可采取下列方法： 提高钻井液密度； 增大流变参数（例如提高塑性粘度和屈服值），大斜度井和水平井应另作考虑。 注意：以上各参数的增大都会影响其它参数。 3214 井眼净化举例 一个17 1/2英寸的井眼，井斜为40，钻井液密度为1.35sg，PV=40，YP=30。如果打算以30米/小时的钻速钻进，应用井眼净化图表找出一个能够满足净化井眼需要的排量。 （1）流变参数（RF）： 从PV与YP图上可以查出RF=093 （2）井斜系数（AF）： 从表中查出，AF=124（对于40） （3）携带指数（TI）； TI135 093124=156 因为是标准井眼，不需要因井径扩大而修正TI。 （4）排量 从排量与钻速图中可以查出、如果计划的钻速是30米/小时，那么满足井眼净化要求的排量为1150加仑分钟。 322 井眼净化的图表3221 17 1/2英寸井眼净化图表 （1）流变参数（RF）：从 PV和 YP图中查出。 （2）斜系数（AF）：根据井斜角从下表查出：井斜角253035404550556065AF1.511.391.311.241.181.141.101.071.05 （3）计算携带指数（TI）：将RF、AF和钻井液密度SG代入下式即可： TISG RF AF （4）检查井径有无扩大：将扩大的井径DW代入下式来校正携带指数： TI=465TI/（038DW一200）（5）得出钻井液的排量：在排量和钻速图中根据钻速和携带指数TI（或井径扩大时的TI）查出井眼净化所需要的排量。3222 14 1/2英寸井眼净化图表 （1）流变参数（RF）：从PV和 YP图中查出。 （2）井斜系数（AF）：根据井斜角从下表中查出：井斜角253035404550556065AF1.511.391.311.241.181.141.101.071.05 （3）计算携带指数（TI）：将RF、AF、钻井液密度SG入下式即可： TISG RF AF （4）检查井径有无扩大：将扩大的共径DW代入下式来校正携带指数： TI=3.35TI（0.38DW-216）（5）得出钻井液的排量；在排量和钻速图中根据钻速和携带指数TI（或并径扩大时的TI）查出并吸净化所需的排量。3223 12 1/2英寸井眼净化图表 （1）查出流变参数（RF）。（2）查出井斜系数（AF）：井斜角303540455055606570-80AF1.391.311.241.181.141.101.071.051.02 （3）计算携带指数（TI）：将RF、AF、钻井液密度SG代人下式即可： TISG RF AF （4）检查井径有无扩大：将扩大的井径DW代人下式来校正携带指数： TI=244TI/（038DW一222） （5）得出钻井液的排量：在排量和钻速图中根据钻速和携带指数 TI（或并径扩大时的 TI ）查出井眼净化所需的排量。3224 10 5/8英寸井眼净化图表 （1）查出流变参数（RF）。 （2）查出井斜系数（AF）：井斜角303540455055606570-80AF1.391.311.241.181.141.101.071.051.02 （3）计算携带指数（TI）：将RF、AF、钻井液密度SG代人下式即可： TISG RF AF （4）检查井径有无扩大：将扩大的井径DW代人下式来校正携带指数： TI=183TI/（038DW一221） （5）得出钻井液的排量：在排量和钻速图中根据钻速和携带指数 TI（或并径扩大时的 TI ）查出井眼净化所需的排量。3225 9 7/8英寸井眼净化图表 （1）查出流变参数（RF）。 （2）查出井斜系数（AF）：井斜角303540455055606570-8080-90AF1.391.311.241.181.141.101.071.051.021.00 （3）计算携带指数（TI）：将RF、AF、钻井液密度SG代人下式即可： TISG RF AF （4）检查井径有无扩大：将扩大的井径DW代人下式来校正携带指数： TI=156TI/（038DW一219） （5）得出钻井液的排量：在排量和钻速图中根据钻速和携带指数 TI（或并径扩大时的 TI ）查出井眼净化所需的排量。3226 8 1/2英寸井眼净化图表 （1）查出流变参数（RF）。 （2）查出井斜系数（AF）：井斜角303540455055606570-8080-90AF1.391.311.241.181.141.101.071.051.021.00 （3）计算携带指数（TI）：将RF、AF、钻井液密度SG代人下式即可： TISG RF AF （4）检查井径有无扩大：将扩大的井径DW代人下式来校正携带指数： TI=112TI/（038DW一211） （5）得出钻井液的排量：在排量和钻速图中根据钻速和携带指数 TI（或并径扩大时的 TI ）查出井眼净化所需的排量。3.3起钻前的循环 起钻前的循环时间取决于井眼尺寸和井斜角的大小下述方法就是用于起钻前循环参数优化计算的方法。 注意：下面的指南仅适用于钻进时已得到良好净化的情况。如果在达到循环时间后，振动筛上仍有岩屑，那么就继续循环直到振动筛上无岩屑为止。井 斜(度)各井段的长度系数17 1/2英寸12 1/4英寸8 1/2英寸6英寸0-101.51.31.31.310-301.71.41.41.430-602.51.81.61.560-903.02.01.71.6 33l 计算循环体积 （1）依照上表中的井斜范围把井眼分成几段。 （2）对每一段井眼，用它的长度乘以从上表中查出的长度系数，可得出有效长度。 （3）循环次数等于有效长度的总和除以测量井深。 （4）循环体积等于循环次数乘以环空体积（或：循环时间等于循环次数乘以迟到时间）。 332 循环举例 以图示井为例，钻头尺寸为17 1/2英寸，测量井深为2350米，计算起钻前所需的循环量。（1）根据井斜的范围把井眼分成几段。 （2）将每一段的长度乘以从上表中查到的相应长度系数（注意：上层套管内的长度系数等同于新钻裸眼的长度系数），把所有的有效长度加起来就得出了总有效长度。 总有效长度=（8501.5）（3001.7）（4002.5）（8003.0） =5185（米） （3）循环次数=51852350=22 （4）需要循环的量=2.2从井底返刊地面的时间或体积。4.0井眼的稳定性41 胶结不好的地层胶结不好的地层通常出现在上部井段。它们主要是松散的砂子、砾石和泥土等，它们能够向井眼内流动。提高钻井液密度并不能直接解决这个问题，但是可以帮助形成泥饼起到稳定地层的作用。好的泥饼要比高的过平衡压力更有效，这也是防止井壁不稳定防止卡钻的关键。胶结不好的地层卡钻的预防: （1）设计的钻井液必须能够形成一个坚韧、低渗性的泥饼。要听取钻井液工程师或专家的建议。 （2）不要使用超出净化井眼所需的排量，太高的返速会冲蚀已形成的泥饼并影响到地层。 （3）靠近胶结不好的地层处，要尽可能避免转动钻头和扶正器，否则会导致泥饼脱落并引起地层的不稳定。 （4）起下钻通过复杂地层时，要特别小心，尽量减少泥饼的脱落尽量简化钻具组合。 （5）钻进前先清除沉砂，但不必携带出来。 （6）钻进前地层浸泡高粘钻井液以提高地层的粘合性。对水基钻井液来说，XC聚合物塞子是适川的，允许浸泡10分钟4.2 流塑性地层最常见的流塑性地层有岩盐和塑性页岩。这些地层可产生塑性变形并向井内蠕动，通过提高钻井液密度可防止或减轻地层的蠕动。流塑性地层卡钻的预防: （1）使用偏心PDC钻头钻一个稍大点的井眼，钻进时要小心钻压和高转速，也要考虑在钻具组合中使用牙轮扩眼器。 （2）下钻时要划眼。钻进时每根或每柱钻杆都进行划眼。 （3）在裸眼中要保持钻具运动。要有规律地进行通井，这可以设定一个最大时间间隔（大约 1218小时），而不是以进尺为准。 （4）在打开已知的流塑性地层前要提高钻井液密度。在最初的几米中最容易发生卡钻。 （5）在岩盐中解除卡钻，可以泵入淡水浸泡钻具组合底部周围以溶解盐层，与此同时还要进行上击。一旦解卡，应进行划眼来调整井眼。 （6）在页岩中解除卡钻，可以采用泵入油和清洗剂或润滑剂，并配以上击的方法。一旦解卡，用划眼来调整井眼。4.3裂缝或断层性地层与裂缝和断层有关的井眼失稳问题是难于防止的，最多只能使之减少。一般地随着井眼垮塌到一定程度，井壁的不稳定性会逐渐消失。提高钻井液密度对井眼的稳定性没有多大的作用，反而在一定情况下会使问题恶化。这种地层发生漏失会导致其它类型的卡钻，尤其是压差卡钻。裂缝或断层性地层卡钻的预防: （1）钻进时不断地观察井况。在钻穿潜在的严重漏失层位（例如：断层或煤层）前，要停止钻进，然后用循环来做好准备工作。干净的环形空间，有利于在严重井漏发生时防止环空堵塞。 （2）下钻时要进行冲洗和划眼。钻进前先清除沉砂。划眼时要限制转速，以尽量减小对地层的影响。钻进前不必把沉砂携带出来。 （3）严格控制通过裂缝性地层时的起下钻速度，以减小对地层的干扰。 （4）钻进时要限制循环压力以避免发生井漏。 （5）一旦在灰岩中发生卡钻，如果裂缝井段不长的话，应考虑泵入抑制性的盐酸来解卡。4.4 异常地应力地层井眼的不稳定性是由于井壁上的应力超过了地层的抗压强度而引起的；由此而导致岩石破坏，大块的岩石碎片剥落入井。井壁损坏导致井径扩大，从而引起井眼的净化问题。 由于页岩比砂岩的抗压强度低，所以页岩地层比较容易发生井壁破坏。异常地应力地层卡钻的预防: （1）保持井眼的清洁。提高排量有利于井眼的净化；由于排量大而增加了当量循环密度，所以有利于井壁的稳定。 （2）在可能的条件下要监测地层压力，地层压力高会增加井壁的不稳定性，因而需要提高钻井液密度。 （3）一旦发现问题，要尽快提高钻井液密度。一定要注意，抑制失稳井壁所需的钻井液密度要比防止井壁失稳所需的最初钻井液密度高得多。 （4）钻井液密度的增量应随井斜和方位而变化。这里有一个原则：相对于直井来说，井斜每增大30度，钻井液密度应增加0.5磅加仑（0.06 Sg）。4.5水敏性地层水敏性泥岩会因吸收钻井液中的水分而膨胀。尽管出现的主要问题是大量粘土被带到地面堵塞钻井液出口管，但更严重的问题是泥岩膨胀能够粘住钻具。这种问题大多出现在水基钻井液的情况下，但对于油基钻井液而言，当地层矿化度大于油基钻井液中水相矿化度时，也会出现同样的结果。改变钻井液的密度对此问题几乎没有什么作用。水敏性地层卡钻的预防: （1）尽快地钻穿水敏性地层并下入套管。尽量减少钻具在裸眼中的暴露时间。 （2）保证钻井液性能在要求的范围内，尤其对聚合物钻井液中的包膜聚合物和K+的浓度更是如此。（典型的KCL加量范围是1035磅桶，约等30100公斤米3）。 （3）当使用水基钻井液时，要密切注视MBT值，由它能测量出钻井液中的般土含量。如果MBT变大了，就表明泥岩正在与钻井液发生反应。 （4）减小钻县组合的长度。 （5）钻进时，要有规律地进行通井。 （6）准备放掉老浆和稀释钻井液。在非常严重的情况下，应考虑换成油基钻井液。5.压差卡钻5.1 避免压差卡钻的经验5.11 提前做好计划：要清楚所钻遇地层的情况和易发生压差卡钻的程度。象砂岩和灰岩这样的渗透性地层最有可能发生压差卡钻。一定要记住，任何一个复杂地层在被套管封隔住之前都可能使钻具和套管发生压差卡钻。 512 做好应急计划：提前选择好钻井液的处理方法和解卡方法。确保井场有足够的润滑剂、解卡剂（特别是固体解卡剂）及堵漏材料。 5l3 在有压差卡钻危险的井段中钻进时，要选择一个与井壁接触最少的钻具组合。在钻具组合的上部使用较小尺寸的扶正器，这对定向控制应该不会有什么影响。 514 按地层需要确保所钻井段必需的最低钻井液密度， 监测和维护钻井液的其它性能，尤其是切力、固相及失水。 515 在钻遇极易发生压差卡钻的井段时，应有备用钻井液，一旦卡钻发生，就可以立即配制解卡液并泵人井内。5.1.6任何时候都应坚持活动钻具和循环钻井液。尽可能选择让钻具静止时间最短的测斜方法和测斜工具，如MWD。在问题很严重的井段中接单根和测斜时，可以把钻具坐在卡瓦上并慢慢转动，以避免发生压差卡钻的危险。5.1.7密切监测地层压力。如果过平衡压力增大了，压差卡钻的机会就会增多。当过平衡压力大于3.5MPa时，随着井斜角的增大，发生压差卡钻的危险就会急剧增加。5.2 钻井液的性能与处理 下面的建议仅适用于缺乏临井资料井。 5.2.l 固相含量 不论是油基钻井液还是水基钻井液，控制低密度固相对避免压差卡钻是很重要的。请参考下表井眼尺寸（英寸）推荐的低密度固相（%）17 1/212 1/28 1/2610-158-105-85-8 5.2.2 润滑剂 润滑剂能帮助减少压差卡钻。新的润滑剂在不断地出现，除非有特殊说明，润滑剂的一般处理加量为2磅桶（6公斤米3）。在加润滑剂之前要特别注意有无环境污染问题。 5.2.3 流变性改善剂 流变性改善剂可以加到油基钻井液中以改善钻井液的低速剪切性能（6转和3转的粘度计读数）。也能帮助形成不很粘的泥饼。推荐的加人量是l磅桶（3公斤米3），但是应预先做小型试验。6卡钻的其它原因6.1键槽键槽是因钻杆在井壁的一处转动而在井壁上磨出的一道沟或一条槽。当下入钻具时，钻杆接头或底部钻具组合有时会被拉入键槽而发生卡钻。如果套管鞋处的套管磨出了键槽，也会发生卡钻。键槽卡钻的预防 （1）减小狗腿度，不要超过特定的增斜率和降斜率。 （2）缩短套管鞋下的口袋长度，长的口袋容易造成套管鞋的磨损而形成键槽。 （3）当存在键槽卡钻的可能时，要避免使用直台肩扶正器。 （4）破坏健槽时，始终要转动和上下活动钻具。向上活动钻具时要慢。使用顶驱时，向上转动和活动要用最小的拉力。 （5）为了预防出现键槽并破坏键槽，下钻时应下入划眼器或健槽破坏器。 （6）起钻时，通过狗腿处要小心，避免由于拉力太大进人任何已经形成的键槽而导致卡钻。 一旦卡钻：（1）下击或转动下放钻具来解卡。活动时要快些，否则就可能发生压差卡钻。（2）在石灰岩或白垩岩中形成的键槽可以用抑制性盐酸（HCL）解除。62 欠尺寸井眼如果钻头在井下过量磨损，就可以形成欠尺寸井眼。另一只钻头下入井内时就可能在欠尺寸井眼中发生卡钻。卡钻的预防 （1）每次起出钻具时，要测量钻头、扶正器及其它满眼钻具的直径。 （2）如果起出的钻头磨小了，下人新钻头时要小心并且要对欠尺寸的井段进行划眼（欠尺寸井段一般是从上一趟钻具组合的下部第一只未磨损的全尺寸扶正器开始至井底的井段）。如果划眼时间很长，应考虑更换这只钻头，因为它的外径也可能磨小了或轴承磨坏了。 （3）需要的话，应下入保径钻头。在强研磨性地层中，应考虑在钻头上面加一个滚子扶正器。 （4）在使用牙轮钻头后，下入PDC或金刚石钻头或取芯钻头时要特别小心。如果牙轮钻头的外径稍微磨小一点，就可能使刚度较大的钻头卡在井眼里而造成卡钻。 一旦卡钻：用允许的最大吨位进行上击解卡。6.3井眼不规则在使用柔性或弯接头钻具钻进后，下入刚性或满眼钻具就容易卡钻。因为下钻时，钻具刚度太大不适应井眼轨迹而被卡住；起钻时，钻具处于拉伸状态而柔性变小，也难以适应井眼的结构而造成卡钻。第二个问题是钻具组合悬挂在地层突出点上。这种情况较少发生，但在钻进到软硬交替的地层时就会形成地层突出点。井眼不规则卡钻的预防： （1）在造斜和降斜段中要减小狗腿度，使之不超过设计的范围。 （2）在钻具由大柔性或弯接头组合更换为满眼组合后，下钻时一定要慢些。 （3）改变钻具组合后，下钻时应做好划眼的准备。但是应注意，在造斜段用稳斜钻具进行划眼时有可能钻出另一个井眼来。划眼时，应使用适合于该井段的钻具类型。 （4）下钻时遇到严重的井眼不规则情况时，应考虑起出钻具,并更换一个柔性较大的钻具组合。但要记注，下钻时没问题并不能保证起钻时也没问题。 一旦卡钻：在起下钻的相反方向上用最大力量进行震击（起钻时下击，下钻时上击）。64 落物井内工具的部件脱落或钻台上的物品落井，可能会挤在井内钻具的外加厚部分上，造成起钻时将钻具卡住。在套管内比裸眼中更易发生落物卡钻。落物卡钻的预防： （1）只使用已经检验合格的设备和工具。在下井前，检查全部的工具有无连接松动或有无金属碎片等。 （2）定时检查所有井口工具，尤其是大钳和卡瓦。 （3）尽可能盖好井口。当井口敞开时，在附近工作要格外小心。 （4）起钻时应尽可能安放钻杆刮泥器。 一旦卡钻： （1）向下活动和向下击使落物脱离，力量要逐渐加强。 （2）如果必要的话，下钻至大直径井段，让落物掉下去。6.5未凝结水泥如果钻具下入到未完全凝结的水泥中，就会发生卡钻。正在凝结的水泥具有很高的触变性，因此钻具下压至未完全凝结的水泥中容易导致拔不出来，此时水泥会很快凝固，即使对水泥施加压力而使一部分水泥被挤出时，水泥也会发生闪凝，因此钻具很快就被固在那里了。未凝结水泥卡钻的预防：（1）弄清楚水泥顶面的位置。（2）根据水泥浆的凝固时间，给水泥以足够的凝固时间。过早地钻水泥塞是不明智的。（3）在水泥面以上至少一个立柱处开始循环，然后慢慢地下放钻具。不要依赖指重表来指示水泥的顶面。（4）钻水泥塞时，用低钻压和大排量。如果存在疑点，应该先循环并观察震动筛上