长庆地区井下事故处理与预防措施 PPT课件

1 长庆地区井下事故与复杂的预防 长庆项目经理部40580队张连水 2 长庆气田天然气井特点 长庆气田天然气井目的层埋藏深 地层坚硬 可钻性差 延长及刘家沟组井漏 工艺复杂 导致机械钻速低 钻具事故多 钻井周期长 通过一年来在长庆地区的施工 简要介绍一下长庆气田地区钻井井下事故复杂的预防 3 一 表层钻进防漏 防斜 防跨塌 长庆气田天然气探区 点多面广 地表构造复杂 南有较厚的黄土层 北有沙漠 东有石板层和卵石层 表层钻进难度较大 针对不同区块的特点 要有不同的应对措施 4 1 完善表层防漏 堵漏工艺 以预防为主 上有较厚黄土层时 配般土浆混入一定量的单封 进行一开钻进 采用低泵压 低排量 适当转速钻穿黄土层 坚持地面循环池循环控制钻井液密度 以降低井内液柱压力 及时观察岩屑返出情况 进入石板层后如果井下不漏失可以适当调整水力参数 快速钻完一开井深 如遇一开漏失严重甚至只进不出的井 可视黄土层厚度 采用 444 5mm钻头扩眼 下如 426mm导管封隔黄土层 导管下入深度要穿过黄土层厚度1 2m 固井 榆86井一开钻进发生严重漏失 钻井液只进不出 补下 426mm导管60m 虽固井 但未能完全封隔黄土层 设计提示95m 钻进中漏失继续 采用强行钻进的方法钻至井深302m下套管 5 2 优化钻具结构 合理钻进参数 控制表层井斜 防斜方面采用塔式钻具组合 既 346mm钻头 178mm钻铤 158mm钻铤 127钻杆 针对上部黄土层 钻头水眼采用等径组合的同时减小喷嘴压降控制水利破岩 根据井下地层实际情况合理优化钻进参数 钻上部黄土层采用吊打 最大钻压不超过100kn 每打完一单根认真划眼1 2遍 并开钻前用水平尺测量方钻杆垂直度 钻遇黄土与石板层交界时适当减小钻压 防止软硬地层交错造成井斜增加 加强井身轨迹监测 每钻进100m测斜一次 一旦井斜超标及时采取纠斜措施 6 3 防跨塌 北部沙漠和神木锦界地区 上部存在流沙层 易跨塌 为保证一开的快速 安全工作要下入导管 封隔流沙层 下入导管后最好固井 并且用钢丝绳把导管拴在底座上 防止导管在钻进过程中下沉 7 二 井漏的预防处理工作 1 井漏的预防井漏应以预防为主 尽可能避免人为的失误而引起的井漏 a 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 b 在易漏地层中钻进 选择合适的排量 泵压 钻速 下钻 接单根时控制下放速度 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 c 在钻井液结构性较强的情况下 下钻时应分段循环 开泵时排量由小到大 避开易漏地层开泵 防止憋漏地层 d 在钻穿易漏地层前 在钻井液中加入堵漏剂如云母片 石棉粉 超细碳酸钙 暂堵剂等 封堵细小裂缝和孔洞 8 2 井漏的处理 发现井漏以后 要根据井漏的不同情况 采取不同的办法进行处理 9 1 小漏 渗透性漏失 的处理方法 a 停止钻进 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 b 如漏失量不大 可继续钻进 穿过漏层 利用钻屑堵漏 c 调整钻井液性能 降低密度 提高粘度和切力 以减少或停止漏失 d 在钻井液中加如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 10 2 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 上提钻具至套管内 如没有套管 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 在没有钻井液的情况下也可以灌入清水 以维持必要的液柱压力 防止井壁过早的坍塌 常用的堵漏方法有 11 a 静止堵漏 有些漏失 虽然只进不出 但并非大的裂缝 溶洞造成的 是由于压差较大造成 当钻井液漏入微细裂缝和孔隙之后 由于地层中粘土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 b 单向压力封闭剂堵漏 单向压力封闭剂是采用短棉纤维或将某种木质纤维经化学和机械加工而制成的自由流动粉末 表面可被水润湿 但不溶于水 在钻井液中加入该剂 加量不低于 在正压差的作用下 能有效地封堵砂岩 砾石层 破碎煤层及其他地层的微细裂缝和孔隙 但在负压差的作用下 能自动解堵 c 复合堵漏剂 即将不同粒径的刚性颗粒 柔性颗粒 纤维物质 片状物质按以定比例混合 加入高粘切高失水的钻井液中 泵送到漏层位置堵漏 因为一般井漏后我们很难确定漏层的性质 若是裂缝性漏失 其裂缝宽度绝对不会失一致的 而混合型堵漏剂的适用范围失比较广泛的 d 水泥浆堵漏 主要有自然平衡法和加压挤入法 12 自然平衡法就是注人水泥浆后 井筒的液柱压力大于漏层压力 使水泥浆的 或 进入漏层 随后井筒的液柱压力与漏层达到平衡 在此平衡状态下候凝以实现堵漏的目的 加压挤入法就是如水泥浆不易进入漏层 可以增加环空压力 促使水泥进入漏层 可以用循环加压法 注完水泥浆后 把钻具提离水泥面 m以上 然后循环钻井液 利用循环时的环空压耗把水泥挤入漏层缝隙 还可使用直接加压法 注完水泥浆后关井口憋压 把预计的水泥量挤入漏层 然后起钻候凝 这种方法容易把水泥挤入漏层 但也容易发生卡钻事故 间接加压法 注完水泥浆后 首先把钻具提离水泥浆面 m以上 然后再关井挤水泥 这种方法比较安全 但水泥浆在井内静止时间较长 有可能稠化 而难以挤入地层 13 长庆地区刘家沟组地层压力低 可钻性差 为区域性大漏层 尤其是在子洲地区漏失严重 漏失层位在刘家沟组的中下部 属于裂缝性漏失 榆65井钻至井深1959m发生井漏 采用静止堵漏 复合堵漏剂堵漏 水泥堵漏多次虽未能完全将漏层封堵住 但有效的减少了漏速 从开始每小时十几方减少到每小时2方 顺利完钻 14 三 各类卡钻事故的预防 长庆地区地层坚硬 可钻性差 卡钻往往是坍塌卡钻 砂桥卡钻 缩径卡钻 15 1 延长组与和尚沟组的沉砂卡钻 榆65井 井深1352m 泥浆性能1 02g cm334s15ml0 0 50 5 PH7 正常泵压11Mpa 悬重54t 快速划眼一次接单根 时间约5min 开2 泵正常 泵压11Mpa 下放方钻杆至转盘面下2m时泵压突然上升至20Mpa 同时将保险阀顶坏 副司钻立即倒换闸门 使用1 泵 司钻上提钻具此时钻具拉力逐渐增大 将单根卸掉 接上方钻杆再开泵 憋泵20Mpa不降仍无效 反复活动钻具 下放至0t 上提100t 施加扭矩7圈 无效 钻具卡死 此时128 单根离转盘面约5m 计算卡点1300m 此时泥浆性能为 1 03g cm 34s 属于清水聚合物钻井液 经测卡点在井深1327m 仅钻头和一根钻铤被卡 16 事故原因分析 泥浆属于清水聚合物钻井液体系 性能不达标 粘切不够 不能有效的悬浮岩屑 致使岩屑不能完全带出井底 从划眼时返出的岩屑看 均为大掉块 以红色泥岩 灰色泥岩为主 且划眼井段为延长组与和尚沟组交界处 此处划眼困难 井径扩大率大 此处发生跨塌并形成砂桥 也是造成沉砂卡钻的一主要原因 司钻操作不细心 开泵过猛 没有及时发现泵压异常 导致沉砂在泵压和上提的双重作用下压实 钻具卡死 17 经验教训 做好泥浆性能监测 监督泥浆搞好日常维护 保证性能达标 有效携砂 日常专人观察岩屑返出情况 如返出不正常不允许盲目接单根 测单点和起钻作业 及时通知泥浆做好处理工作 保证井下正常 要求班组人员每次接单根认真记录悬重 泵压及上提拉力变化 一有异常及时采取措施 防止事故发生 接单根要求上下划眼1 2次 必要时充分循环后再接单根 接单根时晚停泵 早开泵 使岩屑充分悬浮 严禁一次将泵气门合死 要缓慢开泵 密切注意泵压变化 防止憋泵 延长组地层卡钻到不用担心粘吸卡钻 主要因为钻井液体系是物固相或低固相钻井液 形成不了泥饼 在钻进时搞好粘切 接单根多划几次眼 延长循环时间 就可以避免卡钻 2 取心井段及马家沟地层防小井眼 缩径卡钻 长庆地区气探井多 取心多 取心多用 215 9mm取心钻头 而井眼多为 241 3mm 取心后的井眼与上部井眼尺寸不一至 如果下钻忽视此问题很容易造成 241 3mm钻头塞入 215 9mm井眼中造成小井眼卡钻 要杜绝这类事故的发生就要认真计算好取心进尺 凡是取心井段 不论钻头直径如何 都应提前划眼或扩眼 不能直接把钻头下入 19 双八井钻进到2396m 地层为马家沟组 进行取心作业 之前使用 215 9mmHA537G钻头钻到2396m 起钻正常 钻头磨损0 5mm 下入取心钻具组合 取心钻头为 215 9mm8441FQ202G 在下钻至2390m遇阻 司钻下压20吨未通过 上提钻具遇卡 最大拉力110吨 施加扭距5圈无效 悬重80吨 接方钻杆循环正常 大力活动钻具上提120吨解卡 后划眼到底 钻具被卡而能够循环 这是典型的缩径卡钻 马家沟地层岩性为褐灰色白云岩及泥质白云岩 易吸水膨胀 容易造成缩径 而司钻贸然下压20吨也是犯了严重的错误 因为阻卡力和解卡力是不成比例的 更不是对称的 建议以后进入马家沟组应优选有保径的HAT537型钻头 并在起钻前反复划眼 保证井眼尺寸 20 四 合理使用钻具 减少钻具疲劳破坏 气井由于井深 钻具在工作中同时受到拉 压 旋转扭距 多种交变应力等的作用 钻井施工中断钻具事故现象较频繁 榆43 02井设计井身结构为 346mmx500m 273 1mmx500m 241 3mmx3180m 177 8mmx3175mm在本井的二开施工中钻具组合采用 241 3mmBIT 178mmDC 127DP的组合方式 在施工中发生断钻具事故两次 一次在 178mmDC距母扣端6cm处断裂 且钻具刺坏严重 曾经一趟钻检查出坏钻铤9根 在以后的工作中由于 178mmDC数量不足使用了 158mmDC 具体钻具组合为 241 3mmBIT 178mmDC 158mmDC 127DP此种钻具组合刺断钻具情况仍未解决 但刺断位置从 178mm钻铤的母扣部位 移到 158mmDC的公扣根部 说明这两种钻具组合均不能有效解决钻具疲劳破坏问题 21 解决钻具疲劳破坏问题主要有以下措施 坚持每口井开钻前 中后期对使用的钻铤进行整体探伤 另外在钻进过程中坚持密切观察泵压 发现泵压下降 首先考虑钻具问题 第一时间起钻检查钻具 将坏钻具排除 杜绝断钻具 在钻具组合方面 可以考虑增加下部钻具外径 缩小下部钻具与井眼的间隙 制约钻具在旋转过程中的摆动幅度 同