钻井事故与复杂问题预防处理措施.ppt

钻井事故及复杂情况预防处理 第一章卡钻事故 钻具失去了活动的自由 既不能转动又不能上下活动 这就是钻井过程中常见的井下事故 卡钻定义 卡钻类型 粘吸卡钻 坍塌卡钻 砂桥卡钻 缩径卡钻 键槽卡钻 泥包卡钻 干钻卡钻 落物卡钻 水泥固结卡钻等 第一节粘吸卡钻 一 粘吸卡钻的原因二 粘吸卡钻的特征三 粘吸卡钻的预防四 粘吸卡钻的处理五 处理粘吸卡钻应注意的问题 一 粘吸卡钻的原因 井壁是有滤饼的存在是造成粘吸卡钻的内在原因 因为大多数钻井液是固 液两相流体或者是固 液 气三相流体 其中的固相颗粒附着在井壁上就形成了滤饼 有人认为滤饼是由于钻井液的滤失造成的 没有滤失量就不会有滤饼 人们总认为钻井液在砂岩中的滤失量大 才会形成滤饼 粘吸卡钻只能发生在砂岩发育井段 其实不然 在裸眼井段内 泥页岩也有泥饼 而且要比砂岩井段的滤饼厚得多 这是因为滤饼形成有三种原因 第一是吸附 钻井液中的固相颗粒吸附在岩石表面 无论砂岩 泥岩都有这个特性 第二是沉积 钻井液在流动过程中 靠近井壁的流速几乎是零 钻井液中的固相颗粒便沉积在井壁上 泥页岩井段的井径要壁砂岩井段的井径大得多 沉积作用显著 第三是滤失作用 它加速了钻井液中固相颗粒在渗透性岩层表面的沉积 泥页岩虽然滤失性小 但它亲水 可以被水浸润 只要是水基钻井液即使滤失量等于零 这个浸润过程也无法停止 只要有滤饼存在 就有粘吸卡钻的可能 泥页岩井段的井径往往不规则 和钻柱接触面积少 所以粘吸卡钻的机会比较少 粘吸卡钻示意图 压差是不可避免的 压差卡钻也是不可避免的 但是某些类型井的钻井液如油基钻井液在同样大的压差下却不卡钻 当钻柱被井壁滤饼粘吸之后紧靠井壁一边 钻柱的一侧所受的是地层孔隙压力 另一侧受钻井液液柱压力 如后者大于前者 即有正压差存在 可把钻柱压向井壁一边 进一步缩小吸跗面之间的间隙 增强了吸附力 并进一步扩大了钻柱与井壁的接触面积 它的发展过程如下图 钻井液 表示钻柱接触井壁滤饼 发生吸附作用 此时有一个较小的接触面积 表示在压差作用下 进一步将钻柱压向井壁扩大了与滤饼接触的面积 吸附力量进一步加强 表示在钻柱不能活动的情况下 除已经接触的滤饼面积外 在接触面的两边形成了一部分钻井液不能循环到的死区 随着时间的延长 大量岩屑和钻井液中的固相颗粒沉淀于此 又形成新的滤饼 进一步扩大了钻柱与滤饼的接触面积 表示由于井径不规则的原因 从纵向看 一部分钻柱与井壁滤饼接触 一部分钻柱与井壁滤饼不接触 但有一部分钻柱与井壁之间的间隙很小 使钻井液无法循环 时间长了 会被钻屑和固体颗粒充填 形成新的滤饼 增加钻柱被吸长度 纵观粘吸卡钻这个问题 的确有许多矛盾存在 前面提到的一些看法 不能说没有一定的道理 但都没有抓着主要矛盾 主要矛盾不是压差 不是滤饼质量 而是滤饼的性质 是滤饼力场的指向和大小 粘吸卡钻是在钻柱静止的状态下才能发生的 至于静止多长时间会发生卡钻 是和钻井液体系 性能 钻具结构 井眼质量有密切关系 但必须有一个静止的过程 粘吸卡钻后的卡点位置不会是钻头 而是钻铤或钻杆部位 粘吸卡钻前后 钻井液循环正常 进出口流量平衡 泵压没有变化 粘吸卡钻后 如活动不及时 卡点可能上移 甚至直移直套管鞋附近 二 粘吸卡钻的特征 三 粘吸卡钻的预防 一般的要求 钻柱静止时间不许超过3 5分钟 如果钻头在井底 无法活动和转动 那就只好将钻具悬重的1 2 2 3压在钻头上 以求把下部钻柱压弯 减少钻柱与井壁泥饼的接触面积 减少总的粘附力 在正常钻进时 如水龙头 水龙带发生故障 绝不能将方钻杆坐在井口进行维修 如果一旦发生卡钻 将失去下压和转动钻柱的可能 在钻柱中要带上随钻震击器 因为在粘卡发生的最初阶段 震击解卡是很有效的 四 粘吸卡钻的处理 1 强力活动下压可以把全部钻柱的重量压上 也可以进行适当的转动 最重要是要在安全限度内以最大力量进行活动 不能限制过死 上提拉力不要超过自由钻柱悬重100 200kN 下压力量根据井深及最内一层套管的下深而定 可以把自由钻柱重量的二分之一甚至全部压上去 使裸眼内钻柱弯曲 减少与井壁的接触点 防止卡点上移 注意钻柱只能是在受压的状态下静止 不许在受拉的状态下静止 2 震击解卡带有震击器 下击器下击 以求解卡 这比单纯的上提 下压的力量要集中 3 浸泡解卡剂浸泡解卡剂是解除粘吸卡钻最重要的办法 用专门物料配成的用于解除粘吸卡钻的特殊溶液 有油基和水基的 高压井只能选用高密度解卡剂 求卡点位置最准确的办法是利用测卡仪测量 但现场常用的办法是根据钻柱在一定拉力下的弹性伸长来计算 依据虎克定律 l LF ES卡点的计算公式 LK 四 粘吸卡钻的处理 e P L 卡点深度米e 连续提升时钻杆平均伸长厘米K 钻具的伸长系数P 为提拉悬重的差值吨 五 处理粘吸卡钻应注意的问题 使用什么样的解卡剂 压迫根据具体情况定 最好是使用可以调整密度的油基解卡剂 注入解卡剂前 最好做一次钻井液循环周试验 确保钻具没有刺漏现象 方可注入 注解卡剂前特别是注低密度解卡剂前 必须在钻杆上或方钻杆上接回压阀或旋塞 要保持钻头水眼和环空不被堵塞 粘吸卡钻发生后 要根据现场的具体情况采取相应的措施 具体问题要具体分析具体对待 不能一概而论 第二节井壁失稳与坍塌卡钻 坍塌卡钻是卡钻事故中性质最为恶劣的一种事故 因为处理这种事故的工序最复杂 耗费时间最多 风险性最大 甚至有全井或部分井眼报废的可能 所以在钻井过程中应尽力避免这种事故的发生 一 地层坍塌的原因 地质方面的原因 原始地层应力 地层的结构状态 岩石本身的性质 泥页岩孔隙压力异常 高压油气层的影响 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 钻井液液柱压力基于平衡理论 首先必须采取适当的钻井液密度 形成适当的液柱压力 这是对付薄弱地层 破屑地层及应力相对集中的地层的有效措施 但增加钻井液的密度液有两重性 一方面钻井液密度高了有利于增加对井壁的支撑力 另一方面它会导致滤液进入地层 增大地层的孔隙压力 增大粘土的水化面积和水化作用从而降低地层内部的结构力 另外钻井液密度的确定 也受其他因素的影响 如 钻井液液柱压力不恩能够超过产层的孔隙压力 因为设计钻井液的密度的主要目的是保护油气层 钻井液液柱压力不能超过地层的破裂压力 受机械钻速的制约 钻井液液柱压力越低 机械钻速越快 所以现在提倡负压钻进 地层稳定会带来很大的经济效益 地层不稳定 将会带来井塌的恶果 钻井液的性能和流变性钻井液的循环排量大返速高呈紊流 容易冲蚀井壁地层 引起坍塌 但是如果钻井液循环排量小返速低呈层流状态 某些松软地层极易缩径 而且在已经发生井塌的情况下不得不增大排量和返速 否则不足将塌块带出 高粘高切低滤失的钻井液有助于防塌 液有利于携带岩屑 但不利于提高钻速 井斜与方位的影响在同一地层条件下 直井比斜井稳定 而斜井的稳定性又和方位有关系 位于最小水平应力方向的井眼稳定 位于最大水平主应力和最小水平主应力方向中分线的井眼稳定 而位于最大水平主应力方向的井眼不稳定 钻具组合为了保持井眼垂直或稳斜钻进 下部钻具采用刚性结构 但如钻铤直径太大 扶正器过多 下部钻具与井壁之间的间隙小 起下钻时容易生产压力激动 导致井壁不稳 钻井液液面下降液柱压力降低 引起井塌原因是 第一 起钻时未灌钻井液和灌入的数量不足 第二 下钻具和套管时 下部装有回压阀 未及时向管内灌注钻井液 回压阀挤毁 环空液体倒流 第三 在注入低密度解卡剂 管内外形成很大压差 地面管线或阀门发生故障 会时环空液体倒流 第四 突发性井漏 井内液面迅速下降 压力激动开泵过猛 下钻速度过快 易生产压力激动 使瞬间的井内压力大于地层破裂压力而压裂地层 井喷引起井塌井喷后 一方面由于油气的混入 使钻井液液柱压力降低 另一方面由于高速油气流的冲刷 破坏了井壁滤饼 液破坏了井眼周围结构薄弱的岩层 所以井喷时总是夹带着大量的砂石喷出地面 当冲落的砂石达到一定的数量 油气流无力将其举升到地面时 就堵塞了环空 有些井喷自动停喷 二 井壁坍塌的特征 在钻进过程中发生坍塌起钻时发生井塌下钻时发生井塌划眼情况不同 三 井壁坍塌的预防 1 采取适当的工艺措施 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 调整钻井液性格使其适应钻进地层 4 保持钻井液柱压力 5 减少压力激动 2 使用具有防塌性能的钻井液 1 油基泥浆 2 油包水泥浆 3 硅酸盐泥浆 4 钾基钻井液 5 低滤失高矿化度钻井液 6 含有各种堵塞剂的钻井液 7 阳离子和部分水解聚丙烯酰胺钻井液 四 井塌问题的处理 如发生有井塌现象 开泵时均须用小排量顶通 然后逐渐增加排量 中间不可停泵 如小排量顶不通 泵压上升 井口不返钻井液 证明是地层漏失 不可继续挤入钻井液 一般经验数据是漏失量不可超过5方 如恢复无望 钻具能活动 应立即起钻 液面如不在井口 应灌满钻井液 中途决不可试着去开泵 五 坍塌卡钻的处理 控制井口流量与出口流量的基本平衡 在循环稳定之后 逐渐提高钻井液的粘度和切力 以提高它的携砂能力 然后逐渐提高排量 争取把坍塌的岩块带到地面 这一步走好后 即使发生了粘吸卡钻 也好处理 但有时候会有这样情况 小排量可以循环 一增加排量就发生漏失 返出量不增加停泵后 钻井液返吐不止 这时应倒扣 第三节砂桥卡钻 砂桥卡钻也是沉砂卡钻 其性质和坍塌差不多 其危害比粘吸卡钻更甚 砂桥卡钻示意图 一 砂桥形成的原因 在软地层用清水钻进 清水悬浮能力差 岩屑下沉 一旦停止循环时间较长 极易形成砂桥 表层套管下得太少 松软地层暴露太多 这种地层总有渗透性漏失 钻井液渗入以后 破坏了地层的原有结构 一旦液柱压力稍有减少 就会发生局部坍塌 而形成砂桥 在钻井液中加入絮凝剂过量 细碎的砂粒和混入钻井液中的粘土絮凝成团 停止3 5分钟 既形成网状结构 搭成砂桥 有些井机械钻速快 钻井液排量跟不上 钻井液中的岩屑浓度过大 一部分岩屑附于井壁 排不出来 一旦停泵 就容易形成砂桥 改变井内原有的钻井液体系 或急剧地改变钻井液性能时 破坏井内原有形成的平衡关系 会导致井壁泥饼的剥落和原已粘附在井壁上的岩屑的滑动 而形成砂桥 井内钻井液长期静止之后 由于切力太小 钻屑向下滑落 如果钻具下入过猛 开泵过猛 就帮助岩屑挤压在一起 泵压越高 挤压越紧 形成坚实的砂桥 有些井 施工时间长 钻井液性能不足以抑制地层的坍塌 使泥页岩井段的井径变得很大 而砂岩井段却保持钻头直径 开泵循环时把岩屑挤压在一起 形成砂桥 用解卡剂浸泡解除粘吸卡钻时 容易把井壁泥饼泡松泡垮 增加了解卡中的固相含量 排解卡剂时 如开泵过猛 泵量过大 极容将岩屑与泥饼挤压在一起 形成砂桥 下钻时井口不返钻井液或者钻杆内反喷钻井液 钻头进入砂桥后 由于砂桥隔断了循环通路 被钻具体积排出的钻井液不能从井口返出 而被迫进入钻头水眼从钻杆内返出 或者被挤入松软地层中 在砂桥未完全形成以前 下钻时可能不遇阻 或者阻力很小 而且随着钻具的继续深入 阻力逐渐增加 所以钻具的遇阻是软遇阻 没有固定的突发性阻点 有时发生钻具下入而悬重不增加的现象 是因为钻具增加的重量被砂桥的阻力所抵消的缘故 起钻时若发生砂桥 则环空液面不降 而钻具水眼内的液面下降很快 钻具进入砂桥后 在未开泵以前 上下活动与转动自如 如要开泵循环 则泵压升高 悬重下降 井口不返钻井液或返出很少 在钻进时 如钻井液排量小 或携砂能力不好 在开泵循环过程 钻具上下活动转动均无阻力 一旦停泵则钻具提不起来 特别是无固相钻井液 这种情况发生的较多 二 井眼中有砂桥的象征 最好不用清水钻进 优化钻井液设计钻进时要根据地层特性选用适合的泵量 既保护井眼清洁又不能冲蚀井壁 在胶结不好的地层井段不要划眼 起下钻 循环钻井液时 钻头或扶正器处于该井段时不要彻底转动钻具 保护泥饼 下钻时发现井口不返钻井液或钻杆水眼内反喷 应停止下钻 井径扩大率控制在10 15 以内 三 砂桥卡钻的预防 在地层松软 机械钻速快的时候 钻井液的岩屑浓度必然增大 应延长循环时间 待钻屑举升到一定高度均匀分布后 灾停泵接单根 要维护钻井液体系和性能稳定 除密度根据需求随时调整 其他性能的改变要慎重 粘吸卡钻 一般用解卡剂浸泡解卡 排解解卡剂时 先小排量开通 经一段时间后 再逐步增加排量 在解卡剂没有出井口以前 不能随意停泵 倒泵 裸眼井段 钻井液静止的时间不能过长 特别是松软地层没有用套管封隔的情况下更要注意 因为井壁剥落现象是经常发生的 有时是周期的出现 在正常循环时剥落的岩屑筒钻屑一起被钻井液带出 同时钻井液的流动阻力会给地层增加一定的回压 停止循环回压消失 井壁剥落速度会增加 同时长期积存于大井眼的陈砂可能滑移到钻井液中 这些岩屑越积越多 最终把井眼堵塞 如能用小排量循环 就要逐步增加泥浆粘度 切力 待情况稳定后 再逐步增加排量 力争把循环通路打开 不能贸然增加排量 增加泵压 把砂桥挤死 如开泵时钻井液只进不出 钻具遇卡 无法活动 应算准卡点位置 争取时间从卡点附近倒开 砂桥形成的位置可能是上部和下部 但井段不会长 不可能把落井钻具全部埋死 如砂桥在上部可能利用长筒套铣解除砂桥 如砂桥在下部利用爆炸松扣的办法 一次将未卡钻具倒完 在套铣 砂桥卡钻是在起下钻过程中发生的 钻头不在井底 在套铣中 落鱼可能下沉 遇到这种情况 应立即对扣 活动钻具 有可能在活动中解卡 如果钻具上带有扶正器 砂桥一般在最上一个扶正器的上面 因此套铣到扶正器以后 就可以接震击器解卡 四 砂桥卡钻的处理 缩径卡钻 就是小井径卡钻 钻头通过的井段其井径小于钻头直径均可造成卡钻 这些小于钻头的井径 有些是缩径造成的 有些是原本就存在的 缩径卡钻是钻井中常见的事故 第四节缩径卡钻 砂砾岩的缩径砂岩 砾岩 砂砾混层如果胶结不好或没有胶结物 在井眼形成之后 由于其滤失量大 在井壁上形成厚的泥饼 而缩小了原已形成的井眼 一 缩径卡钻的原因 泥页岩缩径有些泥页岩吸水后膨胀 可使井径缩小 特别是一些含水泥岩 在沉积过程中 受到局部封闭环境的限制 水分排不出去 在压实过程中呈欠压实状态 没有骨架 一旦打开一个孔道 在上覆地层压力作用下 急速向孔道蠕动 把井睛径缩小 甚至把钻头包住而失去循环通道 软泥岩 泥环 泥球 盐岩缩径盐岩层的密度不随埋藏深度的增加而增加 且其三轴应力相等 其极限强度随约束力的增加有少量增加 但随温度的上升而显著下降 其延展性速温度的上升而迅速增加 其强度随深度的的增加而减少 盐岩层在一定的温度和压力下会发生明显变形 称为蠕变 在盐层钻进 缩径速率和井眼成反比 随着埋藏深度的增加 温度 压力页相应的自己 岩盐层逐渐失去自持能力 如果没有一定的钻井液柱压力与之抗衡 一旦钻孔形成 它就向钻孔蠕动 而使井眼缩小 深部的石膏层一般认为在上覆岩层压力下把结晶水挤掉 成为无水石膏 当钻开时 石膏又吸水膨胀 减弱强度 缩小井径 无水石膏密度为2 9g cm3 含水石膏密度为2 3g cm3 既无水石膏变为含水石膏时体积要膨胀26 原以存在的小井眼钻头使用后期 外径磨小 形成一段小井眼 刮刀钻头尤其显著 如下钻不注意 或扩 划眼过程中发生溜钻 也会造成卡钻 砂岩 泥岩 弯曲井眼有些井在钻进过程中 由于下部钻具结构刚性不够 在钻进时形成弯曲井眼 当下部钻具结构改变 刚性增强或下外径较大长度较长的套铣工具 打捞工具时 在弯曲井眼处容易卡住 有狗腿的 螺旋形的 Z字形的 地层错动 造成井眼横向位移由于所钻地层有断层和节理存在 当钻井液滤液浸入断层面或节理面后 引起孔隙压力升高 产生了沿断层面或节理面的滑动 导致了井眼的横向错动 入这现象发生在下钻前 下钻会在错动处遇阻 在起钻前起刀错动位置时会发生遇阻遇卡 严重的错动会立即把钻柱卡住 单向遇阻 阻卡点固定在井深某一点 多数卡点是在钻具运行中造成 有少数卡钻是在钻进时造成的 钻遇蠕动速率较大甚至是盐盐 沥青层 含水软泥岩时 泵压要逐渐升高 甚至会失去循环 离开遇阻点则上下活动 转动正常 阻力稍大则转动困难 下钻距井底不远遇阻 一种是沉砂引起遇阻另一种是上一只钻头在使用后期直径磨小 形成小井眼 如钻遇蠕动性的盐岩层 沥青层 含水软泥岩层 机械钻速过快 转盘扭矩增大 并有别钻现象 提起钻头后 放不到原来井深 划眼比钻进还困难 若蠕变速率较小 泵压没有多大变化 若蠕变速率较大 可以发现泵压逐渐上升 直至憋泵 缩径卡钻的卡点是钻头或大直径工具 而不可能是钻杆和钻铤 二 缩径卡钻的特征 下入钻头 扶正器或其他直径较大的工具时 应仔细丈量外径 不能把大于正常井眼的钻头或工具下入井内 使用打捞工具时 其外径应比井眼小10 25mm 起出的旧钻头和扶正器 应检查磨损程度 发现外径磨小 已经钻成了一段欠尺寸的井眼 下入新钻头时应提前若干米划眼 不能一次下钻到底 在用牙轮钻头钻进的井段 下入金刚石 PDC及足尺寸的取心钻头时要特别小心 遇阻不许超过50KN 取心井段必须用常规钻头扩眼或划眼 连续取心的井段 应每取心50米左右 用常规钻头扩 划眼一次 改变下部钻具结构 增加钻具刚性 以及下入外径较大的套铣工具和打捞工具时应控制 速度慢下 不允许在阻力超过50KN的情况下强行下入 三 缩径卡钻的预防 起钻遇阻绝不能强提 下钻遇阻绝不可强压 控制钻井液滤失量及固相含量 钻遇特殊岩层如盐岩层 沥青层和含水软地层 必须提高钻井液的密度 增大钻井液的液柱压力 以抗衡围岩的蠕动 如上提遇阻 倒划眼无效 可以接扩孔器于钻柱中间 下钻倒遇阻位置扩眼 如果井下情况复杂 可在钻铤顶部接一扩孔器 在复杂井段钻进 要简化钻具结构 在钻进过程中 要有规律进行通井 既定期进行短起下钻 在起下钻过程中 要详细记录阻卡点 对于较复杂井断 要进行多次划眼 以消除阻卡现象 对于蠕变地层可使用偏心PDC钻头 钻较大的井眼 也可以在钻头以上适当位置接牙轮扩大器 以修整缩小的井眼 遇卡初期 应大力活动钻具 争取解卡 如大力活动数次不能解卡 应循环钻井液 在适当的拉力压力范围内定期活动钻具 最好每10 15分活动二三次 保持钻具不被粘卡 用震击器震击解卡 在起钻中遇卡的时候用下击器下击 在下钻中遇卡 应用上击器上击 如果在起钻遇卡 有足够的钻柱重量 可以在井口接地面下击器下击 如果是下钻遇阻 最好是把钻具从卡点以上倒开 把上击器接到距卡点较近的位置 然后连续上击 如果是缩径与粘吸的复合卡钻 应先浸泡解卡剂 然后再进行震击 如果缩径是盐岩层造成的 可以泵入淡水到盐层缩径井段以溶化盐层 同时配合震击器震击 如果是泥页岩缩径卡钻 可以泵入油类和清洗剂 并配合配合震击器震击 如果大力活动钻具和震击无效 那就爆松倒扣和套铣 如果经测算 套铣倒扣在时间上经济上不合算 就只有侧钻 四 缩径卡钻的处理 作业内容 下钻 钻进 起钻 大力上提活动解卡 大力向下活动解卡 用上击器上击解卡 随钻下击解卡 地面下击解卡 爆松倒扣套铣解卡 套铣倒扣解卡 侧钻 结束作业 Y Y Y Y Y Y Y N N N N N N N 一 键槽的形成键槽的形成主要条件是 井身轨迹不是一条直线而产生了局部弯曲 形成了狗腿 由倾斜角变化产生的狗腿叫倾斜狗腿 由方位角产生的狗腿叫方位狗腿 实际井眼中的狗腿是这两种狗腿的综合体 第五节键槽卡钻 主井眼 键槽 顶视图 在大段的易坍塌的泥页岩中夹有薄层砂岩 当泥页岩坍塌井径扩大后 薄层砂岩仍然保持着钻头井径钻柱由于自身的重量也总是靠向井眼低边的 只有教硬砂岩的壁价支持着钻柱的侧向力 当大部分井径扩大到钻头直径与钻杆接头直径之和以上时 壁价上就会产生键槽 还有一种键槽叫壁阶式键槽 键槽形成过程 第一阶段 狗腿处尚未原始状态 大眼无变化 小眼刚开始产生 第二阶段 狗腿处已出现浅的键槽 其深度不超过钻杆接头直径的一半 起下钻正常 第三阶段 狗腿处出现了较深的键槽 其深度已超过钻杆接头直径的一半 但不到钻铤直径的一半 第四阶段 键槽已相当深 钻杆接头完全处于小井眼中 其深度以超过直径的一半 但不到钻铤直径的一半 第五阶段 键槽已达最大深度 该处狗腿已经消失 一般情况下 达不到这个程度 就已经发生卡钻了 键槽卡钻只会发生在起钻过程 因为在下钻时钻头及较大的工具进不了键槽 只有在起钻时 钻柱在自重分力作用下 靠向键槽一边 在键槽中运行 当直径较大的钻铤 钻头进入键槽时 就发生遇阻遇卡情况 如果钻铤外径大于钻杆接头 则钻铤顶部接触键槽下口时既遇阻遇卡 如钻铤外径不大于钻杆接头 只有钻头或大直径工具接触键槽时 才发生遇阻遇卡 在岩性均匀的地层中 键槽是向上下两端发展的 如井径规则 每次起钻的遇阻点向下移动 如岩性不均匀井径不规则 这种键槽的位置固定 不会向上下发展 因此遇阻点是固定不变的 键槽中遇阻遇卡 开泵循环钻井液时 泵压无变化 钻井液性能无变化 进出口流量平衡 在键槽中遇阻 拉力稍大 启动转盘很困难 但只要下放钻柱脱离键槽 则旋转自如 二 键槽卡钻的特性 钻直井时 最好把井钻直 使井斜不要有忽大忽小的变化 同时控制方位不要有大的变化 减少产生狗腿的可能 钻定向井时 在地质条件许可的情况下 尽量简化井身轨迹 多增斜 少减斜 用套管封掉易产生键槽的井段 缩短套管鞋以下的口袋长度 长的口袋容易造成套管鞋的磨损 甚至把下部套管偏磨形成键槽 这是电测仪器遇卡的主要原因 每次起下钻 都要详细记录遇阻点井深 阻力大小 以便综合分析井下情况 辩明井下遇阻遇卡的原因 三 键槽卡钻的预防 起钻遇阻不能强提 应反复上下活动 转动方向 以求解卡 如长期活动无效 应采取倒划眼的办法 如键槽遇阻井深小于总井深一半时 可在钻柱上接扩孔器 重新下到预计键槽顶部 用扩孔器破除键槽 发现键槽后 应主动破除键槽 既在钻柱中间接键槽扩大器 其长度大于预计的键槽长度 再接足够数量的钻铤 使其能产生足够的侧向力 如井身质量不好 围防止键槽卡钻 可在钻铤顶部接一滑套式键槽破坏器 如钻铤直径不大于钻杆接头 可把扩孔器接在近钻头的第一根钻铤上 这样在起钻遇阻时可以破坏键槽 在钻柱上带随钻震击器 一旦遇卡可启动下击器下击解卡 但震击器的外径不能大于钻杆接头外径 以防震击器被卡而失去作用 大力下压 用下击器下击 必要时可把钻柱从下部倒开 把下击器接在靠近卡点的位置 进行下击 套铣解卡 如果震击无效 只好用原钻具倒扣 或爆炸倒扣 然后套铣解卡 如果是石灰岩 白云岩地层形成的键槽卡钻 可以用抑制性盐酸来解除 四 键槽卡钻的处理 钻具状态 键槽卡钻的处理程序 在键槽中卡死 能活动但起不出键槽 大力向下活动解卡 钻头位置小于1 2井深 用下击器下击解卡 轻提慢转倒划眼 钻柱中间接扩大器下钻破坏键槽 爆炸倒扣套铣解卡 提死爆松倒扣再接震击器扩大器下钻连接后震解扩孔 结束作业 钻头位置小于1 2井深 第六节泥包卡钻 泥包的定义 就是软泥 泥饼 钻屑粘附在钻头或扶正器周围 或填塞在牙轮或刀片间隙之间 或锒嵌在牙轮之间 轻则降低机械钻速 重则把钻头或扶正器包成一个圆柱状活塞 使其在起钻过程遇阻遇卡 泥包卡钻示意图 钻遇松软而粘结性很强的泥岩时 岩层的水化力极强 切削物不成碎屑 而成泥团 并牢牢低粘附在钻头或扶正器周围 钻井液循环排量太小 不足以把岩屑携带离井底 如果这些钻屑是水化力较强的泥岩 在重复破碎的过程中颗粒越变越细 吸水面积越变越大 最后水化而成泥团 粘附在钻头表面或锒嵌在牙轮间隙中 钻井液性能不好 粘度太大 滤失量太高 固相含量过大 在井壁上形成了松软的厚泥饼 在起钻过程中被扶正器或钻头刮削 越集越多 最后把扶正器或钻头周围之间隙堵塞 钻具有刺漏现象 部分钻井液短路循环 到达钻头的液量越来越少 钻屑带不上来 只好粘附在钻头上 一 泥包卡钻的原因 钻进时 机械钻速逐渐降低 转盘扭矩逐渐增大 如因泥包而卡死牙轮 则有别钻现象发生 如钻头或扶正器周围泥包严重 减少了循环通道 泵压还会有所上升 上提钻头有阻力 阻力的大小随泥包的程度而定 起钻时 随着井径的不同 阻力有所变化 一般都是软遇阻 既在一定的阻力下一定的井段内 钻具可以上下运行 但阻力随着钻具的上提而增大 只有倒小井径处才会遇卡 起钻时 井口环形空间的液面下降 或下降很慢 或随钻具的上起而外溢 钻杆内看不到液面 二 产生泥包的象征 要有足够的钻井液排量 在软地层钻进 一定要维持低粘度 低切力的钻井液性能 在软地层钻进 最好使用刮刀钻头 而不要用牙轮或其他型式的钻头 在软地层钻进 要有意控制机械钻速 或增加循环钻井液的时间 其目的是为了降低钻井液中的岩屑浓度 在钻进时 要经常观察泵压和钻井液出口流量有无变化 如发现有泥包现象 应停止钻进 提起钻头 高速旋转 快速下放 利用钻头的离心力和液流的高速冲刷力将泥包物清除 如已经发现有泥包现象 而又不能有效清除 起钻时要特别注意 不能在连续遇阻或有抽吸作用的情况下起钻 容易引起井喷 容易抽垮地层 更容易造成卡钻 最好的办法是边循环钻井液边起钻 直到正常井段 三 泥包的预防 如果在井底发生泥包卡钻 应尽可能开大泵量 降低钻井液粘度和切力 以便增大钻井液的冲刷力 同时用最大的能力上提 或用上震击器上击 如果在起钻中途遇卡 应用钻具的重量尽全力下压 或用井下震击器以较大力量下击 如果震击无效 可以注入解卡剂 一方面消除钻具与泥饼的吸附 另一方面可以减少泥包物与钻头或扶正器的吸附力 泥包后的钻头或扶正器像活塞一样 在较大拉力下把钻具提死 堵塞环空 失去循环钻井液的条件 不能注入解卡剂 在震击无效 只要用钻具倒扣或爆松倒扣 然后套铣解卡 如果泥包卡钻 循环无路 时间长又有粘吸卡钻的并发症 则不可轻易倒扣 还是从钻头以上爆破 恢复循环 四 泥包卡钻的处理 泥包卡钻处理程序 循环状态 能正常循环 大力上提解卡 震击器上击解卡 调整钻井液性能大排量循环冲洗 浸泡解卡剂解卡 爆松套铣解卡 套铣倒扣解卡 侧钻 结束作业 失去循环 短路循环 大力上提解卡 大力上提解卡 震击器上击解卡 震击器上击解卡 调整钻井液性能大排量循环冲洗 调整钻井液性能大排量循环冲洗 第七节落物卡钻 井下落物各种各样 能造成卡钻事故的是处于钻头或扶正器以上的落物 由于井眼与钻柱之间的环空有限 较大的落物会像楔铁一样镶嵌在钻具与井壁中间 较小的落物嵌在钻头 磨鞋或扶正器与井壁的中间 使其钻具失去活动能力 造成卡钻 落物 钻具 套管 落物卡钻示意图 一 落物卡钻的原因 在钻进中有落物落在环空会有别钻现象发生 上提钻具有阻力 小落物有可能提脱 大落物会越提越死 起钻过程遇有落物会突然遇阻 只要上提力量不大 下放比较容易 若落物所处位置固定 则卡点液固定 若落物随钻具上下移动 则只能下放不能上提 阻卡点随钻头的下移而下移 在下放无阻力时可以转动 在上提有阻力时很难转动 落物卡钻的卡点一般在钻头或扶正器位置 较大的落物液可能卡在钻杆接头位置 在因有落物造成遇阻遇卡的情况下 开泵循环正常 泵压 排量 钻井液性能均无变化 二 落物卡钻的象征 定时检查所有的井口工具 尤其是大钳 卡瓦和吊卡 在起下钻或接单根时防止井口落物 钻具在井内 井口不使用撬杠 榔头等足以引起卡钻的大型工具 要使用时必须把井口围盖好 凡下井的钻具和工具必须是经厂检验合格的产品 在下井以前还要在井场进行仔细检查 尽量减少套管鞋以下的口袋 1 1 5米好 同时要保证套管鞋处有高质量的水泥 防止水泥块破落 明知道是落物卡钻 绝对禁止硬提 应下放钻具在无阻力的情况下转动 磨铣井底落物时 要定期提起钻具活动 在悬重不正常或泵压不正常的情况下 不可以从钻杆内投入测斜仪 钢球等物件 在裸眼中磨铣用小于钻头10 20mm磨鞋 三 落物卡钻的预防 争取转动解卡 在安全的条件下 尽量大力量上提 因向下无路 转又转不开 用震击器向上震击 可能震击开 也可能使钻头与落物一同上移但不能解卡 不过 只要有了一段活动距离 反过来再下压或下击 就可以解卡 四 落物卡钻的处理 1 钻头在井底时发生的落物卡钻 猛力下压 用震击器下击 倒扣 如果是水泥块造成的卡钻 套铣是很容易解卡的 套铣 1 在起钻过程中发生的落物卡钻 卡钻时钻头位置 钻头在井底 钻头不在井底 正转反转活动解卡 全力下压活动解卡 大力上提活动解卡 震击器下击解卡 震击器上击解卡 套铣 倒扣 解卡 套铣 震击 解卡 侧钻 结束作业 如伴随粘吸卡钻发生可注入解卡剂 一 干钻的原因 第八节干钻卡钻 干钻就是钻头部位失去钻井液循环 钻头对岩石作功所产生的热量散发不出去 切削的岩屑携带不上来 积累的热量达到一定程度 足以使钢铁软化甚至熔化 钻头和钻铤在外力作用下产生变形 和岩屑熔合在一起 造成了干钻卡钻 如果钻具刺漏 则在正常排量下 泵压会逐步下降 待泵压下降到一定程度时 全部钻井液由漏点上返 漏点以下便失去循环 如钻井泵上水不好 或地面管线 阀门有刺漏的地方则泵压下降 井口返出量减少 钻井液温度液显著下降 机械钻速明显下降 转盘扭距增大 干钻的第一阶段是泥包 可以活动 但上提时有阻力 干钻的结果一般都是钻头水眼堵死 除钻具有刺漏的情况外 是无法开泵循环的 二 干钻的特征 要经常注意泵压和井口钻井液返出量 发现异常及时停钻检查 如发现机械钻速下降 转盘扭矩增大 甚至憋钻 打倒车现象时 要结合现状进行综合分析 泵房和钻台工作要协调配合 在钻进过程中不许停泵 倒泵 若必须停泵时 必须先将钻具提起 若停止循环时间较长 应将钻具提离井底一定高度 然后活动转动钻具 不允许将钻头压在井底用转盘转动的方法活动钻具 对气侵钻井液 应加强除气工作 以提高钻井泵的上水效率 钻进取心及打捞工作中人为的干钻没有必要 三 干钻的预防 用震击器上击 爆炸切割 爆松倒扣 或用原钻具直接倒扣 扩眼 套铣 填井 侧钻 四 干钻卡钻的处理 第九节水泥卡钻 在钻井过程中 为了纠正井眼轨迹 或避开井底落物 或在套管内开窗侧钻等 需要打水泥塞 尾管固井 井下试油作业需要打水泥 总之 凡是钻具或油管接触水泥 就有被水泥 焊 死的可能 水泥凝固卡钻示意图 套管 钻具 水泥 对所使用的水泥和外加剂的混合物不做理化试验 也不把水泥与井浆做混配试验 不掌握水泥浆的性能和变化规律 注水泥设备和钻具提升设备没有充分的保障 在施工中途发生问题 使施工不连续或延长了施工时间 施工措施不当或操作失误 探水泥塞时间过早或措施不当 在水泥浆未凝固以前将钻具压入水泥塞中造成卡钻 一般的探水泥塞的时间应在注水泥施工完毕后的48小时以后 一 水泥卡钻的原因 在裸眼井段注水泥塞 要测量井径 按实际井径计算水泥浆用量 附加量不超过30 入井水泥浆必须做理化试验 并要和井浆做混溶试验 掌握水泥浆的稠化 初凝 终凝时间 施工时间要控制在稠化时间的一半以内 打水泥塞的钻具结构越简单越好 一般只下光钻杆 不能带钻头 钻铤 打水泥塞前 井下要平稳 既不喷不漏不塌 提升钻具设备和注水泥设备一定要完好 保证施工连续 在注水泥过程中 要不停底活动钻具 以防止发生钻具粘卡事故 在设计水泥塞顶部循环钻井液将多余的水泥浆替出时 在残余水泥浆没有完全返出井口以前 不能随意停泵或倒泵 要不停地上下或转动活动钻具 二 水泥卡钻的预防 在把钻具提离水泥塞的关键时刻 井口操作要紧张有序 忙而不乱 不能发生任何操作失误现象 探水泥塞的时间不能过早 一定要等到水泥终凝以后再探 钻具下到预计井深 先循环钻井液 把上部井眼搞畅通 然后停泵逐步向下试探 遇阻后不能硬压 硬立即提起钻具 再开泵向下试探 水泥卡钻除了爆炸切割 套铣 倒扣以外别无其它方法 特别是套管内的水泥卡钻 危害更大 因为钻杆或油管紧靠井壁一边 要套铣非常困难 搞不好会把套管铣穿 如果被卡管柱不太长的话 也可以用领眼铣鞋把整个管柱铣掉 三 水泥卡钻的处理