定向井复杂情况和事故及其处理

1、第八章 定向井 （丛式井、水平井 ） 复杂情况和事故及其处理8.1 造斜不成功 造斜不成功，可能的原因及相应措施如下： 弯接头度数不够大；解决方法是考虑换较大度数的弯接头。 地层太软，而钻头水眼那么相对太小，使钻头来不及侧向切削，水力射流就已冲掉 地层；合理的做法是，尽量装较大的水眼，并适当减少排量。 钻具刚性太强，不能产生足够的侧向力。如泥浆马达上钻铤根数太多。合理的做法 是，尽量少加钻铤。 工具面没有掌握好，工具面反复调整不容易获得稳定的造斜率。所以工具面应相对 稳定。 水泥塞太软。这种情况出现在侧钻作业，如水泥塞没有足够的强度难以侧钻脱离老 井眼。因此，须保证水泥塞足够的强度，如钻水泥塞

2、时，加压510T, ROP在 58min/m的范围。 马达性能不好。一种情况是马达不工作，应更换掉。另一种可能情况是， 马达工作， 且有较快的进尺， 但造斜率远不如其它马达或达不到设计要求， 这种情况的原因可能是马达 本体太长，或者轴承处横向间隙太大，使钻头抬不起头来。因此，当遇到造斜不成功时，可 具体分析为什么，合理采取补救措施。8.2 方位偏差太大方位偏差太大的原因包括 : 井眼轨迹发生始料不及的漂移，如上部井段严重左漂或右漂； 是由于一些特殊原因，提前完毕造斜，起钻时没有获得预计的井斜方位。比方马达 或测量仪器不能保证正常造斜，不得已只好提前完毕造斜。 由于测量仪器故障或测量工程师的失误

3、，使真实定向方向不是测量仪显示的方向， 致使方位偏差太大。 解决方位偏差太大的方法是进展纠方位作业。 纠方位作业时应主要考虑 可能带来的狗腿和平安问题， 特别是在裸眼段较长的井段。 如果偏差值大得无法以扭方位来 弥补，只有填井重钻。8.3 出新井眼 （ “裤裆井 ） 新井眼往往在以下情况中可能出现： 较浅、较疏松的地层； 狗腿较大的井段。如造斜段、扭方位井段； 钻具刚性改变以后。 为防止出新井眼，定向钻井时应注意以下几方面：A：如造斜是在较浅、较疏松的地层，造斜过程应尽量使井斜、方位平缓变化，防止急 剧狗腿，特别是方位的变化。如增斜完毕后，要下入刚性较强的稳斜组合，下钻要小心，不 可轻易划眼；

4、如遇阻严重，开泵冲下，如仍遇阻，应考虑起钻用刚性较小的增斜组合通井。 有时， 也可采取划眼的方式，但应在井斜较大的井段进展，必须注意划眼时钻压、扭矩等的变化。B:在轨迹过渡井段，扭方位井段以及地层交接面，都要反复划眼，修正井壁，光滑井眼。8.4 脱靶从理论上讲， 这种情况只在特殊条件下出现。 主要是考虑井眼平安， 无法进展纠方位作 业。因此， 对定向井工程师来说， 如何准确预测轨迹变化， 并把握好纠方位时机是很重要的。8.5 与邻井相碰这种情况主要可能出现在丛式井作业中。 如何防止这一事故的发生， 可以从以下几方面 考虑： 设计时，尽量把防碰问题的可能性减小到最小； 实际作业时，严格控制井眼轨

5、迹，按照防碰作业的有关程序采取相应措施，防止与 邻井相交。8.6 卡钻：定向井卡钻包括机械卡钻和压差卡钻。其中机械卡钻可能有以下原因： 井眼不干净，砂子带不上来； 键槽形成于狗腿大的地方； 井壁坍塌，埋死钻具； 从井口落入不可钻物体，如硬的金属件等，卡死钻具； 大块的水泥块掉落，造成扶正器等处被卡。压差卡钻的原因是，泥浆比重太大，固相含量高，失水大，泥饼厚等，如钻遇高孔隙度 和高渗透性地层，将进一步加剧卡钻的形成。所以，从工艺上讲，为防止压差卡钻，必须保 持良好的泥浆性能并控制好井眼轨迹。8.7 套管开窗和侧钻8.7.1 套管开窗侧钻的应用 套管开窗侧钻的应用有两方面：一是油井的钻进期间，二是

6、油井的开采期间。 在一口井的钻进过程中，往往会发生一些井下事故，如卡钻、井塌、断钻具、井下落物 等，使其钻井作业不能按正常方案进展， 进一步处理会浪费大量的人力、物力和财力， 于是 油公司必须采取挽救该井的最好方法， 使其损失降到最低限度。 实践证明， 有时唯一经济有 效的方法就是报废很少一段井眼进展侧钻作业，绕过有 “问题的井段。 特别是井眼很深不可能挪井位及日本钱很高的情况下，侧钻是明智的选择。如果“问题的解决可以在上段裸眼进展， 只需要打上一段水泥塞， 候凝后可进展常规 的定向钻井作业。如果“问题的解决只能在上部套管里进展，这就增加了处理的难度。这 就需要在侧钻作业以前， 在套管上开个孔

7、， 这个过程就是所谓的套管开窗， 有时人们将套管 磨铣一段后侧钻，这叫段铣套管，其作用是一样的。套管开窗的第二大用途， 也是应用最广的， 还是用于生产井。 因为一口井开采一段时期 后，往往出现这样或那样的问题，如套管损坏、磨蚀、水锥、气锥造成产量下降，以及其它 生产问题。 为了尽可能提高生产量， 或者延长油井寿命， 人们往往采用二次完井方法， 比拟 经济实惠。 实践证明， 套管开窗就是充分利用现有的各项条件， 不用钻一口新井而又可进入 油藏未开采局部的最正确措施。 套管开窗不受套管尺寸、 壁厚、钢级的限制， 可以一次穿过 多层套管。8.7.2 套管开窗侧钻方法及各自优缺点在套管井中，通常有两种

8、套管侧钻技术，一是套管段铣 (Section Milling) ，二为套管 开窗 (Window Milling) 。套管段铣的方法： (Section Milling & Sidetracking) 用水力切割工具段铣一段套管。 再打一次水泥塞，封固段铣井段。 常规侧钻作业。套管开窗方法： (Window Milling & Sidetracking)目前流行的套管开窗技术中， 由于使用了不同的方法下封隔器、 造斜器等， 此方法又分 为常规型套管开窗和改良套管开窗。为了便于区分，人们往往又称后一种方法为CST法。A:常规套管开窗法： 准备工作 将封隔器、造斜器随钻柱一同下井

9、造斜器定向 坐定封隔器 剪断销钉 开场开窗 开窗完毕 划眼，加长窗口 常规的侧钻作业B:改良的套管开窗(CST)法： 准备工作 用电缆下永久性封隔器，如果需要的话，可以确定定位销的方向 将造斜器下入封隔器，坐定造斜器 开场开窗 修整窗口 划眼、扩眼窗口 常规侧钻作业两种套管侧钻方法优缺点的比拟：套管段铣方法：优点：下井工具简单，操作简便 适合各种套管尺寸 下井工具本钱低 对日后的钻井、完井作业无阻碍缺点：作业时间长，花费较多的钻机时间 套管切削量大，容易形成“鸟窝而卡钻，对泥浆泵磨损大，铁屑“磁化 后粘在套管上 对高强度套管 P-110 、深井、小套管、高温井中，该方法问题较多 不能一次切割多

10、层套管；常规套管开窗方法：优点：作业时间短，起下钻次数较少 套管切削量小，如一段 20 米套管，其切削量仅为段铣的 50%左右 能一次穿过多层套管 ( 至少两层 ) 不需要打水泥塞 切屑比拟细小，容易带到地面；缺点：下井工具多 定方位不正确，不易改正 如窗口不好，给下一步作业造成困难 造斜器有时会移动或转动； 改良的套管开窗方法：优点：定方位准确 封隔器坐封位置准确，锚定结实 用电缆下封隔器，配合 CCL仪的使用，避开封隔器坐在接箍上，防止开窗时 穿过接箍 一个金刚石铣鞋可完成开窗 其它优点同常规法缺点：下井工具多，作业较复杂 窗口修整不好，下一步作业困难多8.7.3 套管开窗前的准备 不管选

11、用哪种开窗方法 (Section Milling or Window Milling)，都应认真做有关准备工作。 据井下条件及钻井作业要求，确定开窗点深度。 查阅测井图，确定开窗段的地层情况，尽可能选择可钻性较好的砂层，这将有利于 日后的马达钻进。 查阅水泥胶结质量测井图(CBL)，确认开窗段的水泥封固是否好；如水泥胶结不好， 那么要实施挤水泥作业。 根据要求的开窗长度，尽量做到磨铣最少的套管接箍。 配制好适宜的泥浆。开窗所用泥浆比重应和原先钻该地层的比重一样，其漏斗粘度75100秒，以便携带铁屑。并配制高粘度(140')的稠泥浆，以便在开窗过程分配携带铁屑。 对地面泥浆循环系统作适当

12、改良。应在泥浆槽里和泥浆泵入口前放置打捞用磁铁， 或在泥浆槽里加两道网， 以捞铁屑， 减少对泥浆泵的磨损。改造泥浆槽，把封闭式改成敞开 式，尽量防止用软管泥浆槽，以防铁屑堆积。 在下入开窗工具前，进展一次通井作业，保证开窗段及其底部的套管内清洁。8.7.4 套管段铣 (Section Milling)施工程序 开窗工具送上钻台后，再次检查所有螺钉是否上紧，再次确认其型号、刀片尺寸及 扶正块外径等。 将开窗工具接在钻具上，进展功能试验，观察不同排量下的刀片张开的不同角度， 记录泵压和排量。 用细绳或细铁丝将刀片扎紧，下钻时要平稳，不可猛刹猛下，以免损坏刀片。 下到开窗段底部，然后上提至开窗点附近

13、。慢慢开泵小排量打通循环，在较小排量 下(保证刀片张开 )上提钻具，再次确认套管接箍位置停泵。 在开窗点深度开泵，泵排量稍高于最低刀片张开排量。启动转盘，转速50 60 转/分，钻压为零。注意扭矩变化，大约 1 5分钟后，套管接近被切断，此时扭矩很大，甚至蹩 死转盘。切断套管后，扭矩马上变平稳。 套管切断后，进展正常的磨铣作业，加压要均匀。钻压是否适宜，视磨铣速度和铁 屑形状而定。控制磨铳速度2小时/米左右。比拟理想的铁屑长 710公分，厚0.8mm左右， 返出铁屑量均匀。 当磨铣到 0.8m 左右时，要检查套管是否完全切断。方法是在开泵条件下，下压35 吨，钻具不下滑；然后上提到开窗点，能上

14、提3 5 吨的力量。 磨铣到按箍时进尺速度要慢，要有耐心。 每磨铣半米，要慢慢活动钻具，观察是否有铁屑堆积现象。 随时注意铁屑返出情况。如发现振动筛处铁屑量与磨铣进尺的铁屑量相差太多，应 打稠泥浆将铁屑顶替出来， 继续磨铣。 如铁屑尺寸异常 （偏大或偏小 ） 那么应调整磨铣参数 （ 如 钻压）。段铣过程异常情况诊断： 如返出铁屑量少，细如头发丝，应检查排量和泥浆性能是否适宜，可增加排量，也 可打 1-2 方稠泥浆进展检查。 如数量仍不够， 可增加钻压， 并仔细观察参数改变后的铁屑变 化。另外，钻具刺漏也可能是磨铣的铁屑带不上来的原因，应仔细检查是否有钻具刺漏。 返出铁屑形状异常。 较理想的铁屑

15、长 710公分，厚0.8mm。如铁屑长超过20公分， 厚达1.5mm以上，说明钻压太大。如形如鳞片或细丝，说明钻压太小。应及时调整钻压。 工具提不出窗口。在磨铣过程中，如铁屑多，清洁不够，较长的铁屑就会缠绕在开 窗工具上方，导致更多铁堆积。 此时应提高排量或增加粘切值，并采用倒划眼方法，一点一 点往上提，切碎铁屑。另外，如果弹簧弹性不好，刀片不能复位，工具也可能提不出窗口， 这时工具上提至开窗点便遇阻， 而在它处那么是自由的。 此时可继续磨铣， 直到刀片磨平为 止。8.7.5 套管开窗 （Window Milling） 施工程序 准备工作如前所述 电缆带上套管接箍定位仪（CCL）将封隔器下到预

16、定井深，测出造斜点最近的一个套管 接箍，最好将封隔器坐在套管接箍以上 2 3米位置，目的是使整个开窗作业是在一根套管 上进展，不担忧会碰上接箍，另外，如果封隔器坐在接箍上，会发生转动和滑移问题，请注 意，如果井温对陀螺测量有影响，下井前装上隔热套。 造斜器地面定向及下井如果需要对一特定方位进展造斜， 那么造斜器需定向， 而在垂直井中可能不需定向， 但 是，如果井斜角大于 2 度，而把造斜器的方位定到井眼边以左或以右 45度，是符合需要的。如果要定向， 在座封隔器后需作方位测量。 方位测量仪应座在封隔器定向槽内， 要想到 达此目的，应使其座在具有12.7mm键的50.8mm内径的衬套内。方位测量

17、仪应在距底部约1.2 米的顶部有几个扶正器，一旦测得定向键朝向预定方位，那么可座固定锚，这时造斜器 面即面对欲定方位。固定锚的键在调定至所需方位之前， 固定锚必须和造斜器相接。 固定锚的顶部接头为母 扣，把它和造斜器相接前，在造斜器公扣上应涂上丝扣密封剂，然后以4746 至 5424N-m，扭矩将造斜器和固定锚的顶部接头上紧，再把 4 个固定螺钉紧入造斜器的丝扣，如有可能， 固定锚的顶部接头应和造斜器焊接在一起。 固定锚和造斜器平安地紧固后， 那么可完成定向 的操作步骤。造斜器定向时， 罗盘卡片滑过斜口管引鞋落于固定锚底部， 罗盘卡片的印刷面背离造斜 器。下一步把造斜器和所需罗盘方位对正， 对

18、正时用罗盘的外圈刻度。 做法很简单， 首先将 剪切螺钉暂时上到造斜器顶部的凸耳上， 然后用一根线绕在剪切螺钉上沿造斜器面拉直， 转 动罗盘卡片直至所需方位和拉线对正，正常情况下即为高边偏左或偏右 45 度，然后于造器 下端或固定锚顶部刻划记号。下一步那么将斜口管引鞋和封隔器中的定向键对位时， 需现卸去固定斜口管引鞋的几颗 12.7mm,使花键离开。卸去固定螺丝后，拔出斜口管引鞋使刻划的记号和封隔器的定向键成 一直线，再把斜口管引鞋推入固定锚，使花键合， 直至固定螺丝槽和固定螺丝孔相吻合，装 上固定螺丝并用内六方搬手上紧,使斜口管引鞋和固定锚成为一体。整个工作过程应确保罗盘卡片无转动,为了加倍保

19、险起见,应再次检查定向的准确性, 以确保定向无误。最后, 把启动铣和造斜器及固定锚相接, 其方法是用一剪切螺丝将启始铣和造斜器顶部 凸耳连接, 螺帽上紧后应用榔头将螺钉丝扣敲毛, 以免螺帽倒扣。 接好后, 整套工具即可准 备下井。整个下井组合是：固定锚+造斜器+启始铣+配合接头 +1 根钻杆+3根钻铤+振击器+扰性接头 +钻杆 下钻过程一定要平稳, 控制速度, 以防止突然遇阻后剪切螺栓过早地被剪断, 全部钻柱 不应有转动。下到离封隔器35米时，应上、下活动几次钻柱，以检查钻柱在井内的实际阻力，然 后慢慢下入封隔器, 造斜器装置与封隔器相吻合时是自动找正, 当造斜器装置下放时, 固定 锚上的找正

20、槽会使造斜器转动, 保证和封隔器中的键找正, 正确无误。 当造斜器下入封隔器 后,加压 3吨,使固定锚坐牢,然后上提钻柱,超过悬重 3吨以验证固定锚的锚定情况,千 万不要转动钻柱。 剪断剪切螺栓一旦确认固定锚已被锁所,提至原悬重, 并在方钻杆上划上记号, 然后上提 3 吨,再下 放钻柱使钻方钻杆的标记进入补心数英寸,目的是上提下压剪断剪切螺栓。如果上述方法第一次拉压剪不断剪切螺栓, 可以按以上方法反复数次, 这种方法可以防 止启始铣下压太多,将启始铣卡在套管和造斜器的凸耳之间。正常情况下, 剪断剪切螺栓的方法是上提 6 吨,螺栓剪断后, 钻柱可放松 0.25 米左右, 这就确认螺栓被剪断。 开

21、场开窗螺栓被剪断后,启始处于自由状态。上提钻柱 1 米,开泵循环,慢慢下放钻柱,慢慢以 60 70 转/分的速度转动。缓慢送钻,开场切削套管,此时施加以钻压仅为控制扭矩,防止 钻柱扭断或憋转盘,此时,时时注意扭矩变化,保证扭矩在所下钻柱的平安范围内。开场用启始铣开侧窗的进尺至少为0.81 米,因为这样可保证在开场切削阶段把造斜器顶部的凸耳全部切除,起钻,换工具。 下金刚石高速铣鞋完成开窗起出启始铣后, 甩掉组装金刚石高速铣鞋及“西瓜铣, 下井组合如下：金刚石高速铣 鞋+“西瓜铣 +配合接头 +1 根钻杆 +6 根钻铤 +振击器 +钻杆此外, 窗口铣鞋也可代替金刚石高速铣鞋, 但实际经历告诉我们

22、, 尽管窗口铣鞋较金刚 石高速铣鞋廉价,但采用金刚石高速铣鞋完成开窗工作效率高,省时间,总的本钱低。这套组合下到造斜器的顶部开场开泵, 转速平均为 8090转/分,此时仅仅是划眼, 扩 大启始铣工作过的套管部位, 划眼约一米后, 注意观察扭矩的变化。 当开场被切削的套管部 位被修整完毕,金刚石铣鞋便接触到当初窗口的底部,此时扭矩会降低,此时应加快转速 110130转/分,并观察扭矩,增加钻压,范围47吨。当所切削的窗口低于造斜器顶部 2米左右时,金刚石高速铣鞋隆起中心即处于套管之 上,此时把扭矩变小,几乎无进尺。为了解决这一问题,只有观察扭矩加大钻压,使钻柱弯 曲,迫使金刚石高速铣鞋的隆起中心滑离套管,当机械进尺加快后,马上减小钻压,以适当 的扭矩切削完窗口。 如果金刚石高速铣鞋的钻压过高， 可能会使铣鞋过早地跳离套管， 以致 在窗口底部留下台肩，因此，在全部切削过程中，很重要的一点就是要控制扭矩和钻压。当窗口切削完毕，应继续钻进地层 35米，以便为下一趟钻头、扶正器或扩眼器预留 足够的空间。如果只是方案钻 1520米的裸眼，根据地层情况，也可用金刚石铳鞋组合钻 进，省去起下钻时间。起钻前，应在窗口部位上、下活动钻柱数次， 以去除套管上任何毛刺或毛口，确保窗口 平滑，然后，起钻。 划眼加长窗口在下入钻井作业的钻具通过窗口以前， 必须加长窗