石油钻井安全事故

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,7-1,概述,7-2,井喷及井漏,7-3,卡钻事故的类型,本章,6,学时,第七章钻井事故,1,第七章 钻井事故,第一节 概述,一、钻井事故的原因,地,质,因,素,工,程,因,素,孔隙压力大小,地层结构软硬,压力系统高低,作业的隐蔽性,作业的复杂性,地质资料不全不准,2,二、处理井下事故的原则,1,、安全的原则：,处理井下事故，一定要保证人员、设备的安全,2,、快速的原则：,迅速地决策，迅速地组织，迅速的施工。,3,、灵活的原则：,灵活机动、掌握关键信息，多套方案。,4,、经济的原则：,经济是事故处理必须遵循的原则,各种处理方案的安全性、有效性、工艺的难易程度、工具材料费用、占用钻机时间、环境影响等方面进行综合评估，在经济上合得来则干，合不来则止。此路不通，另走他路。发生事故本已造成了经济损失，处理事故的原则是把这种损失降到最低限度，而不是增加成本。,3,一、井喷,1,、定义：地层流体无控制地进入井内，使井内钻井液喷出井口超过转盘面的现象。井喷的原因与溢流的原因相同。,第七章 钻井事故,7-2,井喷、井漏处理,(,1),井控意识不强，思想麻痹，违章操作。,（,2,）起钻抽吸，造成诱喷。,(3),起钻不灌钻井液或没有灌满。,(4),不能及时准确地发现溢流。,(5),发现溢流后处理措施不当。,(6),井口不安装防喷器。,2,、井喷,的原因：,4,(7),井控设备的安装及试压不符合要求。,(8),井身结构设计不合理。,(9),对浅气层的危害性缺乏足够的认识。,(10),地质设计未能提供准确的地层孔隙压力资料。,(11),空井时间过长，又无人观察井口。,(12),钻遇漏失层段发生井漏未能及时处理或处理措施不当。,(13),相邻注水井不停注或未减压。,(14),钻井液中混油过量或混油不均匀，造成液柱压力低于地层孔隙压力。,第七章 钻井事故,7-2,井喷、井漏处理,井喷,的原因,3,、,井喷的处理：地面灭火压井；打救援井压井。,5,二、井漏,1,、井漏的原因及类型,（,1,）井漏原因,井内钻井液液柱压力加大于地层破裂压力。,地层破裂压力异常低，岩层孔隙度大、渗透性好，或有裂缝、溶洞等；,钻井工艺措施不当。如钻井液密度大、压力过高，或开泵过猛以及下钻速度过快而造成井下压力激动等。,（,2,）井漏易出现的地层,松散的或高渗透率的地层；,天然裂缝性地层；,诱导性的裂缝性地层；,洞穴性地层。,第七章 钻井事故,7-2,井喷、井漏处理,6,（,3,）井漏类型,渗透性漏失：浅井段胶结疏松的砂、砾岩层。,漏速不大，一般在,10 m,3,h,以内。,裂缝性漏失：自然裂缝发育的地层。,有井下蹩跳、钻速加快等现象。,漏速一般为,20,100 m,3,h,不等。,溶洞性漏失：石灰岩地层（长时间溶蚀有大溶洞存在）。,会出现钻具放空，钻井液只进不出。,漏速一般在,100 m,3,h,以上，属最严重的井漏。,第七章 钻井事故,7-2,井喷、井漏处理,7,（,1,）渗透性,井漏的处理,（,2,）裂缝性,漏失的处理,（,3,）溶洞性,漏失的处理,第七章 钻井事故,7-2,井喷、井漏处理,井,漏,的,处,理,降低井下压差；降低钻井液密度，采用平衡钻井。适当提高钻井液粘度和切力，以增大钻井液流入地层空隙的阻力。在钻井液中加入桥堵剂。,注谷壳、锯末稠钻井液堵漏。对非油气层中的裂缝性漏失，注入水泥或胶质水泥堵漏。对油、气层中发生的裂缝性漏失，采用注石灰乳钻井液对裂缝性油、气层进行暂时性封堵。,直接从井口投入大体积和长纤维封堵物。采用欠平衡压力钻井技术。,8,第三节,卡钻类型及处理,卡钻：钻具陷在井内不能自由活动的现象。,一、沉砂卡钻,接单根或起钻卸开立柱后，钻井液倒返甚至喷势很大；,开泵循环时，泵压很高或憋泵；,钻具上提遇卡、下放遇阻，且上提下放越来越困难，转动时阻力很大甚至不能转动。,二、井塌卡钻,第七章 钻井事故,7-3,卡钻类型及处理,9,1,、地层坍塌的原因,（,1,）地质方面的原因：原始地应力；地层的构造状态；岩石本身的性质；泥页岩孔隙压力异常；高压油气层的影响。,坍塌卡钻示意图,原始地应力示意图,第七章 钻井事故,7-3,卡钻类型及处理,10,（,2,）物理化学方面的原因：水化膨胀；毛细管作用；流体静压力。,（,3,）工艺方面的原因：钻井液液柱压力；钻井液的性能和流变性；井斜与方位的影响；钻具组合；钻井液液面下降；压力激动；井喷引起井塌。,2,、井壁坍塌的特征,（,1,）大块泥饼和小块地层脱落，换钻头后下钻不能到底；,（,2,）钻井液中携带有大块未切削的上部岩石；,（,3,）钻进中突然发生蹩钻，上提遇阻，泵压上升，憋泵甚至钻具不能转动等现象。,第七章 钻井事故,7-3,卡钻类型及处理,11,3,、井壁坍塌的预防,（,1,）设计合理的井身结构,（,2,）尽量减少套管鞋以下的大井眼预留长度,（,3,）调整钻井液性能使其适应钻进地层,（,4,）保持钻井液液柱压力,（,5,）减少压力激动,（,6,）使用具有防塌性能的钻井液,4,、井塌卡钻的处理,12,4,、井塌卡钻的处理,13,三、压差卡钻（泥饼粘附卡钻）,1,、定义：当井下钻具静止不动时，在井下压差作用下，钻柱的一部分会贴于井壁，与井壁泥饼粘合在一起，静止时间越长则钻具与泥饼的接触面积越大，由此而产生的卡钻称为压差卡钻，也称为粘附卡钻或泥饼卡钻。,2,、现象：钻具无法上下活动或转动，但能够开泵循环，且泵压正常稳定。,3,、原因：钻井液密度过大；失水量大，泥饼厚而疏松；泥饼粘滞系数大。,第七章 钻井事故,7-3,卡钻类型及处理,14,4,、预防：,（,1,）使用中性钻井液，,如油基钻井液、油包水,钻井液，或者阳离子体,系钻井液，,（,2,）搞好固控工作,（,3,）最低的钻井液密度,压差不得超过,3,5MPa,（,4,）合理的钻柱结构,5,、粘吸卡钻的处理,（,1,）强力活动,（,2,）震击解卡,（,3,）浸泡解卡剂,第七章 钻井事故,7-3,卡钻类型及处理,15,四、键槽卡钻,现象：,（,1,）钻进正常，泵压正常；,（,2,）钻杆接头偏磨严重；,（,3,）下钻不遇阻，但起钻,到狗腿处常遇卡；,（,4,）能下放但不能上提，,严重时可卡死。,预防：,（,1,）避免出现狗腿；,（,2,）起下钻时应在键槽井段,反复划眼；,（,3,）在键槽井段低速慢起。,第七章 钻井事故,7-3,卡钻类型及处理,16,五、缩径卡钻,1,、遇阻的位置固定，,2,、循环时泵压增大，,3,、上提困难下放容易，,4,、起出的钻杆接头的上部经常有松软泥饼。,六、卡钻事故的一般处理方法,1,、上提、下放和转动钻具解卡。,2,、浴井解卡。井内泡油、泡盐水、泡酸或采用清水循环。,3,、上击、下击解卡。,4,、倒扣套铣解卡。,5,、爆炸倒扣、套铣。,6,、爆炸、侧钻新井眼。,第七章 钻井事故,7-3,卡钻类型及处理,17,第四节 钻具事故,1,、常见的钻具事故,钻杆、钻铤本体断；,钻杆滑扣、脱扣。,2,、钻具事故处理,（,1,）卡瓦打捞筒打捞,（,2,）打捞矛打捞,（,3,）公锥、母锥打捞,第七章 钻井事故,7-4,钻具事故,18,第五节、,落物事故,1,、常见的落物事故,钻头落井；,牙轮落井；,牙齿、弹子落井；金刚石齿落井，刮刀扭断,井口工具落井。,2,、钻具事故处理,（,1,）井壁埋藏法,（,2,）循环打捞法,（,3,）磁性打捞法,（,4,）一把抓,（,5,）磨鞋磨铣法,第八章,其他钻井技术及作业,8-1,井下复杂情况及事故处理,落物事故,19,复习思考题,1,、钻井事故的原因,2,、处理井下事故的原则,3,、什么叫井喷,4,、井喷,原因：,5,、什么叫井漏,6,、井漏的原因,7,、井漏的类型井漏的处理,8,、卡钻类型卡钻事故的一般处理方法,20,再 见,21,第七章 钻井事故,7-1,概述,钻井事故的原因很多但主要有地质和工程因素两大类,一、地质因素,钻井中地层结构有硬有软，压力系统有高有低，孔隙有大有小，如果对这些情况没有足够的了解，就难免要发生难以预料的问题。首先我们应该了解设计井的地层孔隙压力、地层破裂压力、地层坍塌压力及一些特殊地层（盐膏、软泥岩）的蠕变应力，作为井身结构和钻井液设计的主要依据。,一般地说，在同一个裸眼井段内不能让喷、漏层同时存在，不能让蠕变层与漏层同时存在。如果在井身结构上无法实现上述要求，而且高压层和蠕变层在漏层的下部，那就应对漏层进行预处理，不能盲目向深部钻进。如果高压层或蠕变层下部有低压层或漏失层，那就只好把高压层或蠕变层用套管封掉。,22,其次，对一些特殊地层如在一定温度、压力下发生蠕变的盐岩层、膏盐层、富含水的软泥岩层、吸水膨胀的泥岩层、裂缝发育容易坍塌剥落的泥岩层、煤层及某些火成岩侵人层都应有较详细的了解，因为这些地层是造成井下复杂的主要源。同时对一些地质现象如断层、裂缝、溶洞、特高渗透层的位置及硫化氢、二氧化碳的存在和含量也应有所了解。以上这些资料对打成一口井来说至关重要。但地质部门所提供的比较详细的资料是油气层资料，而对工程上所需要的重要资料则提供不多，或不够详细，甚至有些数据与实际情况相距甚远，即使是已经开发的油田，由于注水开发的结果，地下的压力系统变化很大，也很难以邻井的资料作为主要依据。这就使钻井过程往往不得不打遭遇战，因而复杂情且况屡屡发生。,第七章 钻井事故,7-1,概述,23,二、工程因素,由于钻井作业的隐蔽性、复杂性，所以,“,安全第一,”,应作为钻井作业的主导思想。但是由于有些人思想认识的模糊或者为某种片面的局部的利益所驱动，或明知故犯，或铤而走险，为钻井事故和复杂问题的发生创造了条件。由于地质资料掌握不全不准，或者虽有可靠地质资料而未严格地按科学方法进行井身结构设计，使同一段裸眼中喷、漏层并存，治喷则漏，治漏则喷。虽然下了套管但不装并控设备，或者虽然装了井控设备但不讲求质量，一旦钻遇高压层，应急使用时，到处刺漏，甚至造成井喷失控。钻井液体系和性能与地层特性不相适应，甚至片面强调节约钻井液处理剂，使钻井液性能恶化，造成裸眼井段中某些地层的缩径或坍塌。或者钻井液密度不合适，也会造成井喷、井漏或井塌。操作不适当，下钻速度过快会产生很大的激动压力，易将地层憋漏。起钻速度过快会产生很大的抽吸力，易将油气层抽喷或将结构松软的地层抽塌，特别是在钻头或扶正器泥包的情况下更为严重。钻井设备发生故障，被迫停止钻具的活动或钻井液的循环，是发生井下事故的最普通最常见的因素。,第七章 钻井事故,7-1,概述,24,2,、快速的原则,一旦发生井下事故或复杂问题，其情况会随着时间的推移而更趋恶化。所以在安全第一的原则下，必须抓紧时间进行处理，要迅速地决策，迅速地组织，迅速的施工，工序衔接要有条不紊。须知抓住了时机就会化难为易，做到事半功倍；丧失了时机就会变易为难，只能落得个事倍功半，甚至劳而无功。但是，随着井下情况的变化及人们认识的加深，部分修改或全部修改原定方案的事是常有的，所以在确定第一方案的同时要有第二甚至第三方案的考虑，早作准备。,“,凡事预则立，不预则废。,”,要争取以最快的速度见到实际的效果。同时对从事作业的人员来说，旷日持久，劳师无功，必然会影响工作情绪，一个士气低落的队伍是难以打攻坚战的。时间就是金钱，时间就是制胜的法宝，可惜这一点往往被人们所忽视。,第七章 钻井事故,7-1,概述,25,3,、灵活的原则,处理井下事故和复杂情况是一个多变的过程，很难有一个一成不变的方案。有时井下情况变了，人们的思想认识也要随着改变。灵活机动，捕捉战机非常重要。要做到这一点最关键的是实时地掌握现场的第一手信息，特别是关键时刻的关键信息，有些信息稍纵即逝，很难捕捉到，有些信息一般人认为无所谓，而聪明的工作者却可据此得出符合实际的认识，及时地调整方案，加速了处理过程。所以我们既要重视过去的经验，又不拘泥于过去的经验；既要灵活机动，又不违反客观规律；既要大胆思考，又要符合逻辑思维程序。,第七章 钻井事故,7-1,概述,26,3,、灵活的原则,由于井下事故的复杂性，处理的难易程度相差很大，在目前技术水平下，有的事故没有处理成功的可能性；有的事故虽有处理成功的可能性，但难度很大，需要耗费相当多的物资和时间；有的事故初期看来处理难度不大，但在处理过程中，井下情况却变得越来越复杂；有的事故用不同的方案进行处理会有不同的经济效果。因此面对不同的情况，从各种处理方案的安全性、有效性、工艺的难易程度、工具材料费用、占用钻机时间、环境影响等方面进行综合评估，在经济上合得来则干，合不来则止。此路不通，另走他路。发生事故本已造成了经济损失，处理事故的原则是把这种损失降到最低限度。钻井复杂情况主要有：井涌、井漏、轻度井塌、砂桥、泥包、缩径、键槽、地层蠕变、地应力引起的井眼变形、钻井液污染及有害气体的溢出等。钻井事故主要有卡钻、井喷、严重井塌、钻具或套管断落、井下落物及钻出新井眼丢失老井眼等。,第七章 钻井事故,7-1,概述,27,三、处理井下事故的原则,1,、安全的原则,井下事故与复杂情况多种多样，处理的手段和使用的工具也多种多样。但这些工具和方法在正常钻井过程中接触不多也不很熟悉。而且往往要采取一些强化措施如处理井下事故中拉、压、扭转都要比正常钻进时所用的力量要大得多。这些措施往往又强化到设备和工具所能承受的极限强度，稍有不慎就会造成新的事故，甚至由井下事故引发设备事故或人身事故。处理事故过程中，工序复杂，起下钻具次数频繁，也增加了发生新事故的机会。如果造成事故套事故的局面，处理的难度就更大了，甚至无法继续进行处理，致使前功尽弃。所以在处理井下事故与复杂情况的过程中，必须从设备、工具、技术方案、技术措施、人员素质各个方面进行综合考虑，不但要考虑如何进攻，而且要考虑如何退守，凡事要留有余地，留有后路。,第七章 钻井事故,7-1,概述,28,