钻井故障及复杂处理课件

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,*,钻井故障与复杂情况的预防及处理,（讨论提纲）,钻井故障与复杂情况的预防及处理,1,讨论内 容,新时期钻井技术面临的主要问题,发生钻井故障和复杂情况的原因,预防钻井故障和复杂情况的关键环节,处理钻井故障和复杂情况的基本要求及步骤,处理钻井故障和复杂情况的常用方法及要点,复杂情况下的井控技术,认识与建议,讨论内 容 新时期钻井技术面临的主要问题,2,一、新时期钻井技术面临的主要问题,作业环境：,复杂地质构造和作业环境、异常压力系统、复杂油气藏等给钻井安全施工带来一系列新难题。,施工井型:,对深井、超深井、密集型大丛式井组、复杂结构井、特殊工艺井中的故障和复杂情况发生几率增多，预防、处理的难度越来越大。,处理手段：,尽管钻井装备、工具、仪器、材料的发展推动了钻井工艺技术的进步，但处理故障和复杂情况的专用装备、工具和仪器在国内还是弱项。,技术进步：,对预防、处理故障和复杂情况缺乏系统的攻关研究。,一、新时期钻井技术面临的主要问题作业环境：复杂地质构造和作业,3,二、发生故障和复杂情况的原因及类型,1、复杂压力系统条件下深井、超深井钻井故障和复杂情况,钻井液安全密度窗口窄，套管程序选择受限，已成为深井、超深井及异常压力井施工的技术“瓶颈”。,2、喷漏同存及富含强腐蚀性流涕条件下的钻井故障和复杂情况,对漏失机理的分析、漏层的准确判识、堵漏材料和堵漏工艺的选择、有效控制井涌等方面，还缺乏成熟配套的工艺技术。,3、强蠕变性地层、破碎地层、易水化剥蚀地层的钻井故障和复杂情况,缩径卡钻、掉块卡钻、坍塌卡钻以及井眼不规则、起下钻不畅通、电测阻卡等难题还不能有效处理。,二、发生故障和复杂情况的原因及类型1、复杂压力系统条件下深井,4,4、老区调整井施工中钻井故障和复杂情况,注水压力高、浅井高密度、枯竭油气层异常低压等，使老区调整井施工变得复杂化，施工质量难以保证。,5、大位移井、水平井、分支井以及密集型丛式井的钻井故障和复杂情况,键槽卡钻、粘吸卡钻、井塌卡钻、井眼曲率变化引起的钻具和套管被卡、井径不规则引起的复杂井眼、丛式井钻碰邻井套管等时常发生。,6、实施特殊钻井工艺引起的故障和复杂情况,在欠平衡钻井、边漏边钻、气体钻井等井喷、井塌、掉块卡钻、钻具磨损和疲劳折断、气液转换过程中井漏及卡钻等复杂情况还不能有效避免和处理等。,二、发生故障和复杂情况的原因及类型,4、老区调整井施工中钻井故障和复杂情况二、发生故障和复杂情况,5,7、钻遇高陡构造、研磨性极强地层、非均质地层面临的故障和复杂情况,机械钻速低、严重蹩跳钻、钻头先期损坏、钻具疲劳折断、井斜难以控制等，预防处理难度大。,8、因管具、工具质量问题造成的故障和复杂情况,完井后套管断裂、脱扣、密封失效，管具、工具断落后处理工具不配套或没有打捞空间或结构，处理难度大。,9、特殊完井工艺引起的钻井故障和复杂情况,特殊水泥浆体系固井、长封固段固井、窄间隙固井等造成的憋泵、“灌香肠”、井漏、油气上窜、井涌等，封固质量难以保证，缺陷补救成功率低。,10、操作因素造成的各种故障和复杂情况,操作不熟练、经验不足、特别是对井下故障和复杂情况的预兆判断处置不当，导致一系列故障和复杂情况发生。,二、发生故障和复杂情况的原因及类型,7、钻遇高陡构造、研磨性极强地层、非均质地层面临的故障和复杂,6,三、预防钻井故障和复杂情况关键环节,、,抓源头,：钻井设计（地质资料、邻井施工资料、井身结构、施工工艺、钻井液类型、关键技术措施等）。,、,打基础,：钻井装备配套、安装及调试，对施工队伍技术交底，生产组织和保障等。,、,早准备,：进行详细的施工策划和编制针对性、可操作性强的施工技术方案。,、,多应变,：既要严格按照设计和技术规范施工，又要根据实际情况适时调整技术措施。,、,盯关键,：在施工过程中切实抓好钻井液技术。,、,转观念,：正确处理钻井速度、油气层保护、投资成本与安全施工的关系。,、,强管理,：加强施工管理，消除人为因素对施工的影响。,、,重岗位,：施工管理者、现场技术人员、重点岗位操作者都应具备对各类故障和复杂情况预兆及时发现、准确判断、正确处置的基本技能等。,三、预防钻井故障和复杂情况关键环节、抓源头：钻井设计（地质,7,1、基本要求,调查详细、分析认真、判断准确、方法得当、措施严密、,能进能退,、杜绝恶化。,2、主要步骤,（）详细了解故障和复杂情况发生的过程和现象；,（）查看有关自动记录资料和人工记录的资料；,（）综合分析、判断故障、复杂情况发生类型和原因；,（）充分利用“反推法”验证判断的准确性；,（）依据施工条件和技术现状提出切实可行、及时处理的方案；,（）编制处理程序和施工技术措施；,（）做好应急预案或补救方案；,（）召开施工技术交底会；,（）精心组织实施；,（）分析井下情况的变化，及时调整处理方案；,（）总结经验和教训，提出预防措施。,四、处理故障和复杂情况的基本要求和步骤,1、基本要求四、处理故障和复杂情况的基本要求和步骤,8,五、处理故障和复杂情况的常用方法及要点,常见的故障：,压差粘吸卡钻、沉砂卡钻、坍塌卡钻、井壁掉块卡钻、开泵憋（漏）卡钻、井内落物卡钻、缩径卡钻、键槽卡钻、钻头泥包卡钻、钻具断落、测井故障、下套管及固井故障、失控井喷等。,常见复杂情况：,井斜、井壁坍塌、井漏、缩径、井涌、井喷（可控）、地层流体侵入污染钻井液等。,大多数故障和复杂情况都是有预兆的，只要注意及时发现预兆，采取合理的措施，就可以有效避免故障和复杂情况发生。,（一）概述,五、处理故障和复杂情况的常用方法及要点常见的故障：（一）概述,9,（二）发现预兆应采取的措施,（）,压差粘吸卡钻,五、处理故障和复杂情况常用方法及要点,形成原因：,井壁因吸附、沉积形成较厚滤饼；地层孔隙压力低于泥浆液柱压力而形成压差；管柱与滤饼紧密接触（静态、动态）。,主要特征：,钻柱有处于静止状态或摩阻、扭矩增大的过程；卡钻前后钻井液循环正常；卡点位置在钻柱部分；卡点可随时间延长而上移。,处理措施：,卡钻初起，可在安全负荷范围内采取上提下砸措施，往往可迅速解卡。不能解卡时，将钻具下压控制卡点上移（定向井不宜下压）。,（二）发现预兆应采取的措施五、处理故障和复杂情况常用方法及要,10,（）开泵憋（漏）卡钻（,沉砂卡钻、坍塌卡钻,）,五、处理故障和复杂情况常用方法及要点,形成原因：,井壁垮塌（钻屑堆积）或井眼因地层膨胀而缩径，循环不畅通，在环空形成堵塞，开泵过猛过急造成憋泵而卡钻。,主要特征：,下钻过程返泥浆不正常；起钻过程拔活塞或灌泥浆不正常；循环过程中泵压波动；开泵时有憋泵现象，钻具上提下放、转动摩阻扭矩增大等。,处理措施：,减少排量和降低转速；开泵前上下活动钻具，看井口液面是否变化正常，若不正常，将钻具起至（或下至）正常位置，再开泵；一旦建立循环，不急于提高排量和上下大幅度活动钻具，以免憋泵等。,（）开泵憋（漏）卡钻（沉砂卡钻、坍塌卡钻）五、处理故障和复,11,（）,井壁掉块卡钻（井内落物卡钻）,；,五、处理故障和复杂情况常用方法及要点,形成原因：,钻遇硬地层时因井壁掉块使钻头或稳定器被卡；井内落物造成卡钻等。,主要特征：,起初，钻具上提下放有阻卡、弹跳现象，旋转扭矩波动，但循环正常等。,处理措施：,若判断是井壁掉块，则采用上提一定拉力（一般吨），转动钻具，破碎掉块；若难以破碎或是井内坚硬落物，则缓慢上提，并配合下放方式，将掉块带至大井眼段，提出钻具。切不可硬提强转，只要不拔死，一般都能解除。,（）井壁掉块卡钻（井内落物卡钻）；五、处理故障和复杂情况常,12,（）,缩径卡钻,五、处理故障和复杂情况常用方法及要点,形成原因：,井眼因地层膨胀、蠕变或泥饼厚而缩径，钻头泥包或径向磨损，下钻或起钻过程阻卡严重等。,主要特征：,开泵困难或循环时泵压升高（钻头磨损后小井眼不明显），下钻遇阻后上提拉力很大才解脱；上提时遇卡后下放困难并伴随突然解脱，且解脱吨位大于上提阻力；两者转动都困难等。,处理措施：,主要采取遇阻划眼或倒划眼方法解除，若卡点位置靠上，钻头距井底距离足够长，可在井口钻柱中接扩划工具。切不可遇阻硬砸、遇卡硬拉或强转。,（）缩径卡钻五、处理故障和复杂情况常用方法及要点形成原因：,13,（）,键槽卡钻,五、处理故障和复杂情况常用方法及要点,形成原因：,井眼轨迹存在全角变化率较大的井段，易形成键槽，当起钻时比钻杆接箍外径大的钻具在键槽处遇卡等。,主要特征：,开泵正常，阻卡点固定，稍用力上提，下放就有遇卡现象，尤其是定向井中常见。,处理措施：,先采取倒划眼方式，试探着将钻具提出；若困难，则根据键槽位置深度，采用接键槽消除器，下钻消除方式；严重阻卡或键槽位置较深，不能接键槽消除器时，采用下放钻具，循环处理好钻井液后，采取倒扣处理，切忌硬拉等。,键槽形成过程,键槽消除器,（）键槽卡钻五、处理故障和复杂情况常用方法及要点形成原因：,14,（）,钻具断落（不包括氢脆断裂）,五、处理故障和复杂情况方法及要点,形成原因：,钻具疲劳折断或拉断、钻具螺纹刺坏、钻具因扭矩过大而涨扣脱扣，转动中因扭矩增大停转时倒车严重等都可造成钻具断落。,主要特征：,悬重和扭矩突然下降、泵压下降、钻具弹跳；下放钻具有时泵压上升，有时遇阻点不固定，或遇阻点固定且有硬碰现象等。,处理措施：,发生严重倒车后，不急于上提钻具，应正转上扣，防止钻具脱开；发现钻具断脱，先将钻具压在鱼头处冲洗井眼和鱼头，然后起钻，切不可反复试探，将鱼头弄坏或挤偏等。,（）钻具断落（不包括氢脆断裂）五、处理故障和复杂情况方法及,15,（）,钻头泥包（或干钻）卡钻,五、处理故障和复杂情况常用方法及要点,形成原因：,钻遇松软且粘性地层，切削物易形成泥团；,排量太小，井底清洗效果差，泥岩重复破碎、水化成团；,钻井液性能差，高粘、高失水、高固相含量 易形成厚泥饼积聚；,钻具循环短路，钻头、稳定器处钻屑堆积粘附等。,主要特征：,钻速逐渐降低，牙轮钻头出现周期性蹩钻，泵压略有升高；起钻时随井径不同阻力有变化；,起钻时环空灌不进泥浆；,提钻阻力的大小与泥包程度有关等。,处理措施：,发现泥包显示，停止钻进、提离井底、加大排量循环、降低钻井液的粘度和切力、强力转动钻具；或将钻头轻压至井底反复启动转盘将牙轮活动开；起钻时注意防止抽吸等。,（）钻头泥包（或干钻）卡钻五、处理故障和复杂情况常用方法及,16,（三）发生卡钻故障后应采取的措施,（）,设法建立循环；,（）在故障原因不明之前，不得强扭、强拉、硬砸；,（）要尽可能保持钻柱完整性；,（）在容易引起粘卡的井要设法控制卡点上移（变换吨位提拉或采用压弯钻具措施）；,（）要注意井喷等其它故障连锁反应；,（）确定和判断卡点位置；,（）确定处理方案。,五、处理故障和复杂情况常用方法及要点,（三）发生卡钻故障后应采取的措施五、处理故障和复杂情况常用方,17,、浸泡解卡法,（）卡点位置确定和浸泡井段选择；,（）解卡剂类型和性能的选择；,（）注解卡剂前的井眼准备及钻井液的处理；,（）准确计算和正确的施工步骤；,（）根据地层岩性、空隙压力、解卡剂类型，确定浸泡时间和顶替措施；,（）解卡后采取合理的排解卡剂措施；,（）浸泡过程中注意防喷（内防喷器）等。,通常情况下只要能循环都应该首先采用这种方式，因为在渗透,性较好的地层，只要卡钻往往会引起粘卡。,五、处理故障和复杂情况常用方法及要点,（四）常用故障和复杂情况处理方法,、浸泡解卡法五、处理故障和复杂情况常用方法及要点（四）常用,18,、套铣（爆松）倒扣解卡法,倒扣与套铣工具：倒扣接头、倒扣打捞矛、倒扣打捞筒、铣鞋、铣管、测卡与爆松倒扣装置等。切割工具：机械式内割刀、机械式外割刀、水力式内割刀、水力外割刀、水力切割接头等。,（）主要处理中断循环和键槽、落物卡钻；,（）根据情况采用爆炸松扣或爆炸切割工艺；,（）采用反转钻具进行直接倒扣工艺；,（）倒扣时合理上提拉力和控制扭转速度是关键；,（）每次套铣、倒扣要为下一步留足“引子”；,（）要配合应用安全接头等。,这是一种费时、不安