钻井工程事故处理与典型事故处理实例.doc

钻井工程事故处理与典型事故处理实例（钻井监督培训教材）编写人：贾仲宣中油股份勘探与生产工程监督中心目 录1 发生井下复杂与事故的因素、诊断及处理原则 11.1. 造成井下复杂与事故的因素 11.1.1. 地质因素 11.1.2. 工程因素 21.2. 复杂与事故的诊断 21.2.1 井下复杂情况诊断 31.2.2 井下事故诊断 31.3. 井下复杂与事故的处理原则 41.3.1 安全原则 41.3.2 快捷原则 51.3.3 科学诊断原则 51.3.4 经济原则 52 事故的种类、发生的原因及预防与处理 52.1. 卡钻事故 52.1.1 卡钻事故发生的原因、预防与处理 62.1.2 卡钻事故处理通则 62.1.3 卡钻事故处理程序 62.2. 钻具断落事故 112.3. 井下落物事故 112.4. 下套管作业中的复杂与事故 112.5. 注水泥作业中的复杂与事故 113处理事故中的主要技术工具 163.1. 震击解卡工具 163.1.1 震击器的结构特点 163.1.2 震击解卡工具的种类 163.1.3 震击器的工作原理 183.1.4 震击器的操作技术 193.2. 倒扣、切割工具 213.3. 套铣工具 213.4. 打捞井内钻具断落工具 223.5. 井底落物打捞工具 224处理钻井工程事故中应主要关注的问题 274.1. 探鱼顶 274.2. 井内安全问题 274.3. 处理事故中的有关计算 274.3.1 卡点位置计算 274.3.2 压差卡钻程度的计算 284.3.3 上击器震击动载计算（震击模型见图4-1） 294.3.4 下击器震击动载计算（震击模型见图4-2） 294.3.5 钻柱在井筒内自由降落时的速度与对井底冲击力计算 304.3.6 处理井下事故常用的钻柱结构 325. 典型钻井工程事故处理实例 325.1. 大庆油田葡深1井钻铤公扣折断钻铤落井事故 325.1.1 事故发生经过 325.1.2 事故原因分析 335.1.3 事故处理经过 335.1.4 经济损失与经验教训 375.2. 塔里木盆地丰南1井卡钻事故 405.2.1 概况 405.2.2 12井眼裸眼侧钻技术 415.2.3 9套管内开窗侧钻技术 425.2.4 几点认识 455.3. 青海柴达木鸭深1井减振器折断事故 475.3.1 概况 475.3.2 事故处理经过 475.3.3 事故原因分析 48前 言钻井是一项隐蔽的地下工程，存在着大量的模糊性、随机性和不确定性，是一项真正的高风险的作业。对象是地层岩石，目标是找油找气。在钻井作业中，由于对深埋在地壳内的岩石的认识不清（客观因素）或技术因素（工程因素）以及作业者决策的失误（人为因素），往往会产生许多井下复杂情况，甚至造成严重的井下事故，轻者耗费大量人力、财力和时间，重者将导致油气资源的浪费和全井的废弃。据近年来的钻井资料分析，在钻井过程中，处理井下复杂情况和钻井事故的时间，约占钻井总时间的3%8%。正确处理因地质因素产生的井下复杂情况，避免或减少因决策失误、处理不当而造成的井下事故是提高钻井速度，降低钻井成本的重要途径，也是钻井工程技术人员（包括现场钻井监督）的主要任务和基本功。1 发生井下复杂与事故的因素、诊断及处理原则1.1. 造成井下复杂与事故的因素造成井下复杂与事故有诸多因素，但概括起来主要是地质因素（客观条件）和工程因素（主观决策）两大类。1.1.1. 地质因素钻井过程中，钻遇不同的地层会遇到许多困难问题，如地层岩性的多变性，压力系统的复杂性，地质构造不同所造成的不稳定性等造成井下复杂使作业暂时中途,不能顺利进行,延误钻井时间。引起钻井作业中复杂与事故的主要地质因素见表1-1表1-1 钻进中产生复杂与事故的主要地质因素序号项目类别产生复杂的主要原因主要复杂性质可能引发的事故1岩性泥页岩含高岭土、蒙托石、云母等硅酸盐矿物，具有可塑性、吸附性和膨胀性。剥落、掉块等井壁不稳定起下钻阻卡，可造成沉砂卡钻砂砾岩含石英、燧石块、大小悬殊、泥质胶结的不均匀性。蹩、跳、渗漏粘扣、粘卡、断钻具、掉牙轮砂砾岩粉砂岩含石英、长石胶结物为铁质、钙质和硅质，具有极高的硬度极强的研磨性、跳钻钻头缩径、掉牙轮、掉钻具石膏、岩盐层有弹性迟滞和弹性后效现象，易蠕动、易溶解、易垮塌蠕变、缩径起下钻阻卡、卡钻碳酸岩层主要成分CaO、MgO和CO2等有溶解与重结晶等作用。形成溶剂与裂缝产生漏失、阻卡、卡钻2地层压力高孔隙压力高密度钻井液中高固相含量、恶化钻井液性能，加大井底压差钻速漫、滤饼厚、压差大、井涌、溢流压差卡钻、井喷低破裂压力使用堵漏材料，恶化钻井条件井漏、堵漏卡钻、井塌3地质构造褶皱地层变形产生裂缝与内应力和大倾角地层井斜、漏失、井塌卡钻断层地层变位产生断裂与断层井斜、漏失卡钻1.1.2. 工程因素 造成井下复杂的地质因素是客观存在，是不可更改的。如果我们对它的认识了解多一些，采取了相应的对策，做到心中有数，就可化险为夷，减轻钻进中复杂产生的程度，甚至可避免事故的发生。工程因素就是主观因素的具体反映，适应地质因素的施工设计、技术操作、工艺措施等，这是可更改的、可调节的人为因素。工程因素主要见表1-2。表1-2 影响井下复杂与事故的主要工程因素序号项目主要技术要求主要作用1井身结构套管封固不同压力层系与不稳定地层。防塌、防卡、防喷、防漏。2钻井设备钻井泵排量可调，有足够的功率。清洗井底、净化井筒、防卡、防钻头泥包。转盘软特性，转速可调。防蹩、防断。顶驱。及时处理复杂，减少卡钻。固控完好，处理量满足要求。降低固相含量。3井控设备压力级别与地层压力匹配，试压合格。防喷、节流压井。4钻井液根据地层岩性、压力，选择合适的类型与性能参数。防塌、防卡、防钻头泥包、提高钻速。5钻具结构根据地层岩性、倾角、钻井工艺条件选择钻具结构及井下工具。防斜、防断、防振、防卡、防掉。6钻井仪表要求全面准确反映钻井参数。提供钻进中井下真实动态、信息，准确及时判断井下情况。7钻头选择根据地层可钻性选择钻头类型与钻进参数。提高钻速，防掉、防跳。8操作技术严格遵守钻进中各项技术操作规程和技术标准。防止操作失误、违规，使井下情况复杂化或造成更大事故。9应急或处理措施准确判断井下情况，制订正确的处理措施，及时分析，修正处理方案，具有多种应急手段。减少失误，减少时间损失，提高事故处理效率和一次成功率。10钻井用器材与工具质量合格、性能可靠。少发生或不发生井下事故，保证顺利钻进。1.2. 复杂与事故的诊断 钻井技术工作者是真正的地下工作者。所钻地层是摸不着，也不能直观看见的，造成的井眼形状也不能直观的一目了然。因此井下情况只有通过直接反映钻井活动的仪表、钻具的运动状态、钻头的钻进状态、钻井液的流动状态、具体分析判断井下所发生的复杂与事故的性质与类型。井下发生复杂与事故，都有其各自的特点，又有互相联系。在判断时，有可能造成误差。应该说，在复杂与事故的分析判断中存在着很大的经验性。这和医院对病人的诊断有相同之处。接触的病人多，经验累积的多，诊断的准确性高。相反，缺乏实践经验的医生，误诊的机率就大些。 正确诊断井下复杂与事故是能否迅速、简捷处理好复杂与事故的先决条件，误诊可能使复杂变为恶性事故，甚至造成井的报废。钻井技术工作者（包括钻井监督）必须善于捕捉反映井下情况的各种不同信息，去伪存真，综合分析，切忌主观臆断，要收集真实的第一手资料。力求全面的将井下情况复印在自己脑海中。1.2.1 井下复杂情况诊断 井下复杂情况常见的是井漏、井塌、钻头泥包、缩径等造成的阻卡，其诊断方法见表1-3。表1-3 井下复杂情况诊断复杂类型诊断依据井漏井塌沉砂(砂桥)溢流泥包缩径键槽其它钻具刺漏牙轮卡死钻头水眼刺掉钻头水眼堵转盘转动状况扭矩正常BB扭矩增大AAA1A1BA1蹩钻A2A2钻具运动状态上提遇卡AAAAA下放遇阻AAA活动正常BBBBB泵压变化情况正常BBB增高A1AA1缓慢下降AA突降A蹩泵A2井口流量变化正常BBBBB减少A1增加A不返A2机械钻速变化加快B减慢AABA无进尺注: 1、表栏中A为诊断复杂的充分条件，角码1或2可能单独一项或2项同时存在；2、B为辅助判断依据。1.2.2 井下事故诊断井下事故常见的有卡钻、钻具断落和井内落物等，诊断方法见表1-4。表1-4 井下事故诊断复杂类型诊断依据卡钻钻具断落钻头落井井内落物井喷钻头上钻头下转盘转动状况扭矩增加AAB扭矩减小AA跳钻A1蹩钻AA不能转动A钻具运动状态上提遇卡A下放遇阻A悬重变化正常下降ABB泵压变化情况正常上升BB下降AAB井口流量变化正常BBBB增大A减小不返机械钻速变化减慢A无进尺AAA注： 1、卡钻事故的性质不同，诊断方法也各异，表4中卡钻事故的诊断为通用诊断方法； 2、A、B、A1代号的意义见表1-3。1.3. 井下复杂与事故的处理原则1.3.1 安全原则井下复杂与事故多种多样，井下情况千变万化，处理方法、处理工具多种多样。“魔高一尺、道高一丈”。但总的原则是将“安全第一”的思想，贯彻到事故处理全过程。从制订处理方案、处理技术措施、处理工具的选择以及人员组织等均应有周密的策划。重大事故还应制订应急方案，如井喷、着火等。在处理井下复杂过程中，尤为小心，稍有不慎，就可能造成事故。而在处理事故过程中的失误又可能使事故更加恶化。安全原则体现在对事故性质、井下情况准确分析和判断的基础上。在处理中使事故严重程度逐渐减轻，不致加重。因此，入井工具、器材、药品，严格质量检验，下得去，能起出，用得上。操作人员应熟知入井打捞工具的结构和正确使用方法。处理方案中还应包括人员设备的防护和环境保护等措施。1.3.2 快捷原则 复杂与事故随着时间的推移而恶化，尤其是卡钻事故与井喷事故，要求在短期内进行处理，不能延误时间。快捷原则体现在迅速决策制订处理方案。甚至制订几套处理方案，迅速组织处理工具与器材，加快处理作业进度，协调工序衔接，减少组织停工。同时有几套处理方案时应优选其中最有把握、最省时、风险最小的方案。实施第一方案时，同时准备第二方案。要做到心中有数，要有预见性，不能看一步，走一步，时间就是效益。旷日持久、劳师无功，必然会影响信心，降低士气，精力分散，更容易出问题。要做到处理一次，有一次收获，增加一份信心，提高一份士气。1.3.3 科学诊断原则科学诊断原则就是还原复杂与事故的本来面貌。这一原则应贯穿在处理的全过程中。要认真收集现场（井下）第一手资料，特别是操作者提供的直接信息。科学的分析，去伪存真，准确地描绘井下情况，切忌主观臆断，或仅凭以往的经验，武断做出结论。在处理过程中还应对井下情况进行必要的计算和草图绘制，以及时纠正或补充处理方案，使处理方案尽可能切合实际，做到“事半功倍”，少犯错误，加快处理进度，减少经济损失。1.3.4 经济原则根据事故性质、地质条件、工具、器材供应状况、技术手段等，全面分析、评估事故处理的时间与费用。根据处理方案对比，经济合算，则继续处理下去，若处理时间长，费用太高，则停止处理，另想其它办法，如条件许可，移井位重钻或原井眼填井侧钻等。 事故处理费用包括：预计事故处理时间的钻机日费；处理事故时井下工具、钻具的租赁费；处理事故消耗的材料费；技术服务费或其它费用。 移井位费用预算：搬迁费；钻前工程费；钻达事故井深的进尺费。 填井侧钻费用预算：技术服务费（打水泥塞费、测井费、侧钻工具与人工费等）；材料费；钻达事故井深的时间费用。 “钻井工程事故处理与典型事故处理实例”培训教材，主要参考蒋希文编著的钻井事故与复杂问题（石油工业出版社出版）一书。典型事故、处理实例是选取了三个不同探区的深探井中不同性质事故的具体处理方法。对我们从事现场具体技术工作或遇到类似的事故处理中可吸取经验与教训，开阔视野，少犯错误，更好地做好本职工作。2 事故的种类、发生的原因及预防与处理2.1. 卡钻事故 钻柱在井内某井段被卡，致使整个钻柱失去自由（不能上下活动和转动） 叫做卡钻。由于造成卡钻的原因不同，卡钻按其性质分为粘吸卡钻、坍塌卡钻、砂桥卡钻、缩径卡钻、键槽卡钻、泥包卡钻、落物卡钻和钻头干钻卡钻等。2.1.1 卡钻事故发生的原因、预防与处理 卡钻事故一般发生在钻进、接单根、循环钻井液和起下钻过程中，钻柱落井也容易造成卡钻。为了对比各种不同卡钻的主要特征、发生原因、预防措施和处理方法，将8种不同性质的卡钻列入表2-1中。2.1.2 卡钻事故处理通则 卡钻事故发生后，应首先考虑的问题是为顺利解除事故创造条件。 维持钻井液循环，保持井筒畅通。卡钻后，一旦水眼或环空被堵，循环丧失，就失去了浸泡、爆炸松扣的可能，并诱发井塌和砂桥的形成，加重卡钻事故处理的难度。 保持钻柱的完整性。卡钻后，在提拉、扭转钻柱时，不能超过钻杆的允许拉伸负荷和允许扭转圈数。一旦钻杆被拉断和扭断，断口不齐，会造成打捞工具套入困难，同时下部钻柱断口会被钻屑和井壁落物堵塞，给打捞作业造成极大困难。 切忌将钻杆螺纹扭得过紧。联接螺纹紧扣后，将会给倒扣作业造成困难，更可能使打捞工具损坏，延长处理时间。2.1.3 卡钻事故处理程序 不同性质的卡钻事故，有不同的处理程序。总结起来，多数卡钻事故的处理方法，总是遵循以下6个处理程序：一通，保持水眼畅通，恢复钻井液循环； 二动，活动钻具，上下提拉或扭转，以提拉为主； 三泡，注入解卡剂，对卡钻部位进行浸泡； 四震，使用震击器震击（单独震击或泡后震击）； 五倒，套铣、倒扣； 六侧钻，在鱼顶以上进行侧钻。图2-1与图2-2为8种卡钻事故处理程序图表2-1 卡钻事故发生的原因、预防与处理序号卡钻类型主要特征主要原因预防措施处理方法1粘吸卡钻1、循环正常、泵压无变化2、发生在钻具静止时间较长时3、被卡部位主要在钻铤4、随时间推移，卡点上移，粘卡井段增长，卡得越牢1、井壁存在疏松的厚泥饼2、滤饼存在强负电力场3、钻井液柱压力与地层孔压差值较大4、钻柱与井径直径差值小5、井斜角较大1、使用中性钻井液或阳离子钻井液2、钻井液中加入润滑剂3、减少钻具在井内静止时间4、降低钻井液密度实现近平衡压力钻井5、使用优质加重剂6、在钻柱中加入螺扶和加重钻杆，减少大直径钻铤，并加入随钻震击器7、提高井身质量，减少井斜角1、上下活动钻具2、使用震击器解卡3、浸泡与震击4、套铣、倒扣5、侧钻2坍塌卡钻1、钻进中扭矩增大，泵压升高2、钻具上提遇卡，下放遇阻3、起下钻时阻卡严重，循环后阻卡减轻或清除4、划眼时井口返出大量岩屑，呈块状或片状1、地质方面的原因，如断层面、构造褶皱带、地层倾角大、胶结差、破碎带、压力异常带等2、物理方面原因，如泥页岩水化膨胀3、钻井工艺方面原因，如钻井液密度低、流变性差、起下钻压力激动与抽吸等1、优化井身结构设计，封固易坍塌层和高压层等2、使用防塌钻井液，防止地层水化膨胀3、保持井筒有足够的液柱压力，并减少压力激动4、调整钻井液流变性1、钻井液回流，应停止下一步作业，开泵循环、划眼，使井筒畅通2、注入高粘钻井液带砂，不让坍塌岩屑堆积3、不能恢复循环时，进行套铣、倒扣3砂桥卡钻1、起下钻时有阻卡，开泵循环、活动钻具可解除2、阻卡井段基本固定3、正常钻进时，扭矩略有波动1、松软地层钻速快，井筒岩屑浓度高，停止循环后，钻屑迅速沉积在小井眼处2钻井液切力低，携岩性能差3、脆性泥页岩剥落后，岩屑堆积在小井眼井段1、用低失水的钻井液钻疏松地层2、在易剥落地层中钻进时提高钻井液的携岩性能，并控制钻速3、优化钻井参数，选择适当排量4、减少裸眼井段长度1、恢复循环，排量从小到大，小距离活动钻具，不转或慢转钻具2、一旦卡死，在卡点处倒开，套铣倒扣4缩径卡钻1、单向遇阻，阻卡点深度固定2、钻进泵压正常，钻头或稳定器通过时遇阻、泵压升高，有时造成蹩泵。钻进时扭矩略有增加1、渗透性较大地层形成较厚滤饼2、盐岩层、石膏层地层蠕变3、钻头直径磨小，新钻头下入小井眼1、认真测量入井工具尺寸，通过小井眼井段时控制速度和限制遇阻吨位2、改变钻具结构时遇阻划眼3、提高钻井液密度，选择适应地层的钻井液1、上提遇卡，可倒划眼2、使用震击器，上提遇卡下击，遇阻上击3、注入油类或润滑剂后再震击4、一旦卡死进行套铣倒扣5键槽卡钻1、只发生在起下钻过程中，阻卡井段固定或少有移动2、可循环钻井液，泵压无变化3、阻卡时转动随拉力增大而困难由井眼狗腿角较大形成较深的沟槽，大钻具或钻头通过时造成阻卡1、定向井控制降斜速度2、直井钻进中控制井斜与方位变化3、使用键槽破坏器划眼，扩大键槽的通道1、上提遇卡，大力下压，或边循环边下压，或用震击器下击解卡，倒划眼等2、已卡死，倒扣、套铣6泥包卡钻1、钻进时扭矩渐增，钻速降低，间有蹩跳2、上提阻力与泵压随泥包严重程度而变化3、起钻时阻力随井径而变化，井口钻井液时有外溢1、地层松软水化成泥团附在钻头和稳定器上2、钻井液性能差，滤饼松软3、钻井液排量小，岩屑重复破碎成泥团4钻具短路，钻屑带不上来、1、钻软地层时用较大的排量2、钻井液性能适合所钻地层3、软地层中钻进时控制钻速4、发现泥包起钻清除1、钻头在井底被卡，增大排量，上提或向上震击2、中途遇卡，下压或向下震击3、在钻井液中加入润滑剂4、已卡死，倒扣、套铣7落物卡钻1、钻进蹩，上提卡。阻卡位置固定，阻卡程度与落物大小形状有关2、起下钻时落物不随钻具上移或下移，转动困难3、可循环钻井液1、手工具、钳头、钳销、接头、螺丝等由井口掉入井内2、大块岩石或原已附在井壁上的牙轮、刮刀片、铁块等物再次掉入环空1、井口操作时仔细检查各种工具，并妥善使用保管，远距井口2、保护好井口，严防落物3、减少套管鞋下的口袋长度，防止水泥掉块4、井底落物应打捞或磨掉，不应挤入井壁，留下隐患1、钻进时阻卡，慢转上提，将落物挤碎（岩块）或挤入井壁（大井径段），使其落入井底后磨碎2、起钻遇卡，下压或下击，慢转下击3、已卡死，倒扣、套铣8钻头干钻卡死1、泵压逐渐下降，扭矩逐渐增大2、钻速下降，甚至无进尺3、既不能转动，又不能上提1、钻井泵及地面循环系统发生故障，供给排量不足2、井内钻具刺坏，短路循环1、检查泵压表，校核排量2、钻速下降时停止钻进，分析原因，检查设备3、起钻检查1、倒出钻头以上的钻具，将钻头磨掉2、倒扣后钻头上留有较多钻具，无法套铣时侧钻2.2. 钻具断落事故 钻具断落事故是钻井作业中常见的事故之一。若井况正常，处理也容易，成功率较高。若井筒条件差，井况复杂，可伴随卡钻事故发生，处理不慎，也会造成复杂事故。钻井作业中常见的钻柱事故与处理方法见表2-2。2.3. 井下落物事故 井下落物是指碎小的不规则或没有打捞部位或无法与打捞工具连接的落物，如牙轮、刮刀片、手工具等。这些落物掉到井底，给钻头正常钻进造成困难，蹩坏牙齿或刀片。掉到钻头或钻具稳定器上可直接造成阻力，起下钻挂卡。当嵌入井壁后，起下钻随时掉入井底或钻头上部，成为隐患。钻井中常见的井内落物事故与处理方法见表2-3。2.4. 下套管作业中的复杂与事故套管事故是指在下套管作业过程中或套管串部件满足不了正常工艺要求以及注水泥后套管本体失效等影响油井寿命和正常工作的缺陷。下套管作业中最常见的复杂与事故是卡套管，循环梗阻、循环失效、套管挤毁、套管断裂和套管泄露等6方面问题。这些复杂与事故产生的原因、预防与处理方法见表2-4。2.5. 注水泥作业中的复杂与事故注水泥作业是建井过程中最后也是最主要的一道工序。它关系到一口井的质量与寿命。钻井技术工作者对注水泥作业应给予极大的关注，不容许有任何疏漏。但由于地层因素、管材、器材质量以及技术因素等造成注水泥作业产生漏失、蹩泵、不碰压、窜槽和漏封等复杂和事故发生。这些复杂与事故的主要原因与采取的措施见表2-5。表2-2 钻井作业中常见的钻柱事故序号类型发生部位主要特征主要原因预防措施主要处理方法1钻杆折断靠近内螺纹端本体1、悬重突降2、泵压下降3、扭矩减少4、无进尺1、扭矩与拉力超过钻杆屈服极限；2、本体有伤痕（卡瓦牙刻痕）蚀坑或制造缺陷（裂纹）；3、过度磨损、疲劳破坏。1、处理事故时拉力与扭矩应在安全范围内；2、严格检验入井钻具，不符合要求的钻具严禁使用；3、编组倒换。1、断口整齐采用母锥；2、断口不整齐采用卡瓦打捞筒。2钻铤及井下工具折断常发生在中和点附近钻铤及井下工具的外螺纹根部1、钻铤受力复杂，易疲劳破坏；2、螺纹加工质量欠佳，应力集中；3、存在裂纹或缺陷。1、定期倒换或卸扣；2、定期探伤；3、提高加工质量，不合格不得入井使用。1、采用公锥造扣；2、鱼顶不规则，修整后采用公锥或母锥；3、卡瓦打捞筒。3滑扣螺纹纵向受力后滑开1、螺纹严重磨损，接触面减少；2、扣型不标准，不易上紧；3、未按规定扭矩紧扣。1、不合格或有缺陷的螺纹严禁入井使用；2、使用液压大钳按规定扭矩紧扣。4脱扣螺纹磨损扭转时自行退开1、憋钻后打倒车造成倒扣；2、未按规定扭矩紧扣，致使外螺纹接头膨大（磨薄）。1、在夹层砾岩中钻进时，严重憋钻；2、使用液压大钳按规定扭矩紧扣。1、螺纹完好，对扣打捞；2、使用公锥或母锥。3、使用卡瓦打捞筒。5刺扣螺纹连接处被钻井液刺蚀螺纹或者管体刺穿后，部分短路循环，泵压下降，钻速下降长期间刺漏刷造成折断1、密封脂不合格，或未涂抹均匀；2、螺纹未上紧或螺纹有缺陷；3、直接变化处产生紊流，刺坏管壁和螺纹。1、使用合格得螺纹密封脂，并涂抹均匀；2、按规定扭矩紧扣；3、泵压下降时及时起钻检查。1、准确判断，及时起钻检查；2、起钻时，严禁转盘卸扣。6粘扣螺纹连接处粘合一体不能卸开螺纹不能卸开（接合面咬合）1、夹层或者硬地层中钻进时严重憋跳引起纵横振动导致螺纹互相咬合；2、螺纹加工质量不规范，表面硬度不一致；3、螺纹自动紧扣或密封脂不合格。1、钻头上加减震器；2、严格检验螺纹加工质量，采用相同的钢级；3、采用合格密封脂，并按规定扭矩紧扣。换钻铤表2-3 钻井作业中常见的井内落物事故序号类型主要特征主要原因预防措施处理方法1掉钻头1、无进尺；2、扭矩、泵压下降；3、悬重变化不大。1、钻头接头连接螺纹不一致，螺纹折断；2、严重憋跳，造成内螺纹胀大脱扣；3、打倒车造成钻头螺纹倒扣。1、严格检查螺纹质量；2、憋跳时，调整钻压，控制钻头扭矩；3、严防打倒车。1、钻头整体落井，下磨鞋磨铣；2、螺纹脱扣可对扣打捞或用丝锥造扣打捞。2掉牙轮或刮刀片1、钻进时严重憋跳；2、进尺降低或无进尺。1、产品质量材质加工存在缺陷；2、使用不当，参数配合不合理，钻压扭矩过大；3、使用时间过长；4、操作失误如溜钻，顿钻，严重憋跳。1、入井前严格检验钻头质量，采用合理参数；2、遵守操作规程，防止钻头早期损坏，准确判断钻头使用状态。1、使用磨鞋磨碎；2、使用打捞篮捞获；3、使用强磁 捞获；4、使用一把抓。3牙齿掉井进尺降低，参数无变化1、钻头选型不适合地层岩性；2、井底有其他金属落物或岩块；3、钻头憋跳时操作不当。1、根据岩性选择钻头型号；2、严防井底落物，在钻头上加打捞杯；3、调整参数严防憋跳。1、下磨鞋磨碎；2、下强磁捞获；3、下打捞杯捞获。4井口落物（接头、钳牙、钳屑、卡瓦牙、手工具等）1、未掉入井底，有憋劲或不影响钻进；2、起钻后或掉入井底严重憋跳，无法钻进。1、未保护好井口；2、违反操作规程；3、未检查井口工具。1、起钻后盖好井口或在井口修理时管好工具和配件；2、遵守操作规程。1、未掉入井底时下钻划眼通至井底；2、视落物情况下打捞筒、强磁、一把抓或磨鞋。5测井仪器与电缆掉井1、连接不牢；2、井内遇阻卡或上提速度过快；3、井口操作失误（电缆打扭）。1、测井前，井筒畅通，井壁稳定，钻井液性能良好；2、井口与仪器操作保持密切配合，按章操作。1、测井仪器带电缆时，采用钻杆穿心打捞工具捞获；2、仅掉仪器时，可用长捞筒捞获。表2-4 下套管作业中的复杂与事故序号类型性质主要原因预防措施主要处理方法1卡套管粘卡1、井身质量差，井斜角大，井径变化大，缩径；2、钻井液性能差，滤饼松软、厚；3、套管与井眼间隙小。1、下套管前调整钻井液性能，降切降粘，减摩阻，活动套管；2、下套管对扣扶正，缩短紧扣时间。注入解卡剂。砂卡1、井壁失稳（环空钻井液倒流或漏失、发生溢流、井喷）；2、洗井不彻底，井内有沉砂（井径不规则）。1、用重钻井液举砂或调整钻井液性能；2、及时灌浆，分井段循环、活动套管；3、控制下入速度，平稳开泵由小到大。1、提粘、提切恢复循环；2、套管下到井底造成砂卡，可立即固井（已恢复循环）；3、未到井底砂卡，可先固井，后下尾管封下部井段。2循环梗阻回压阀堵死套管内掉入内径规、棉纱、手套、钢丝刷等物。井口操作严防落物。中途堵塞，起出套管，已下完套管可射孔固井。环空堵塞井壁坍塌。调整钻井液性能（下套管前）。求卡点，下内管带封隔器，射孔固下部井段，再固上部井段。3循环失效漏失1、存在漏失层，下套管速度快，产生波动压力；2、环空堵塞，蹩漏地层。1、下套管前对漏失层进行堵漏；2、控制下套管速度。1、改善钻井液性能，降低钻井液密度，减少排量；2、起至漏失层，堵漏。4挤毁回压阀挤毁不及时灌浆，存在过大压差。1、 按时灌满钻井液；2、严格按要求检查下井套管。下套管过程中套管或回压阀被挤毁后，拔出套管更换。套管挤毁不及时灌浆，或套管壁厚不均匀，存在较大椭圆。5套管断裂螺纹脱扣1、螺纹联接不牢，对扣不正，存在错扣；2、上提压力过大。1、设计防硫套管及附件；2、热采井考虑温度对套管影响；3、上提拉力不超过抗滑脱强度的80%；4、表层或技套最下部套管使用螺纹锁紧剂，并座封在不易坍塌地层；5、采取有效措施，防止套管磨损。套管断裂将产生灾难性后果：1、套管螺纹滑脱，可以对扣；2、表层或技套断落可以重新注水泥固定；3、若下部套管断裂可在断裂部位侧钻，后下小一级套管重新固井。本体断裂1、钻井液含有H2S，在高温下产生氢脆；2、表层或技套底部未固好，受钻柱碰撞；3、钻柱接头磨穿（井斜较大）；4、地层水含腐蚀物质。6套管泄漏1、套管本体有裂纹，下井前未进行水压试验；2、螺纹扭紧程度达不到要求；3、内压过大将套管胀裂；4、钻进中将上部套管磨薄或磨穿。1、下套管进行水压试验；2、使用合格螺纹脂，按规定扭矩上紧；3、气井水泥返至地面，用气密封螺纹联接；4、钻进中钻杆应加保护套。找漏点后用超细水泥浆挤堵。表2-5 注水泥作业中的复杂与事故序号类型主要原因危害采取措施1漏失封固段存在低压地层，环空水泥浆液柱与钻井液液柱压力之和大于地层破裂压力而发生漏失。返高达不到预计要求，不能封隔地层，造成产层和水层互窜。1、确定地层孔隙压力与破裂压力，采用低密度水泥浆固井；2、采用分级固井，以减少一次水泥浆封固长度；3、采用先期完成或尾管固井；4、利用管外封隔器隔离漏失层；5、采用管外注水泥工艺，或反循环注水泥固井。2蹩泵1、管内堵塞（胶塞吸入或双胶塞反装）；2、水泥浆闪凝（水泥浆配制不恰当）；3、隔离液与水泥浆接触胶凝；4、环空桥堵。套管内留过多水泥塞，而地层漏封。1、根据井底温度选择水泥品种及外加剂加量；2、水泥浆入井前进行模拟化验，确定稠化时间和强度；3、使用合格的隔离液，防止稠化，水泥浆中加入减阻剂；4、严格执行施工技术措施，适宜的替速和适量的冲洗液。3不碰压1、阻流环挤坏，或阻流环处套管螺纹未上紧（生铁圈）；2、未放胶塞，或胶塞不密封；3、计量不准；4、套管有破损。套外替空造成漏封或管内留过多水泥塞。1、入井套管按规定进行水压试验，合格后入井；2、套管螺纹紧扣按规定扭矩上紧；3、下套管中及时灌浆，防止挤毁回压阀；4、使用合格胶塞，套管下完后不能长时间循环，防止刺坏密封球；5、使用准确流量计，慢速碰压。4套外水泥封固后窜槽1、高压层未压稳；2、井身质量差，井斜、方位变化大，井径不规则；3、套管不居中，或替速不够，顶替效率差；4、注入水泥浆密度不均匀，或水泥质量不合格，自由水析出量超标；5、封固段存在差异较大的不同压力层系。产层间互窜，压力传递影响分层开采，甚至井口冒油气。1、提高井身质量和采用优质钻井液，为固井提供良好井筒条件；2、精细固井设计，套管居中，清除井壁疏松泥饼；3、选用管外封隔器，防止油气窜通；4、优化注水泥工艺，优选水泥外加剂和隔离液；5、采用分段注水泥工艺，减少水泥浆失水量的影响。5漏封产层1、设计注入水泥量有误，或注水泥时存在漏失（环空堵塞造成）；2、胶塞提前投入，水泥浆未全部替出。产层漏封，不能正常开采。射孔补水泥，先确定层位，再进行射孔、挤水泥或不射孔反向注水泥。3处理事故中的主要技术工具3.1. 震击解卡工具震击解卡工具主要用于钻柱被卡后提供撞击力，使被卡钻柱松动而解卡。与上提下放活动钻具的区别在于震击器提供了强大的动能，并将这种动能在极短的时间内转换成撞击力施加给卡点。震击解卡工具是结构较为复杂的事故处理工具，根据作用原理不同基本上可分为液压和机械两种。以其提供作用力的方向不同又可分为上击器与下击器。3.1.1 震击器的结构特点震击解卡工具的结构特点是：（1）能提供循环钻井液的通道，满足事故处理工艺要求；（2）能传递扭矩、心轴与外筒之间不能有周向运动；（3）必须有寿命可靠的密封，保持持久的工作能力；（4）要有承受高压高温提供高速运动的储能机构；（5）要有强度极高的震击偶（撞击锤与震击垫）；（6）具有调节动载的调节机构；（7）工具两端具有与钻柱联接的螺纹。3.1.2 震击解卡工具的种类震击解卡工具的种类，根据用途分为解卡震击器与随钻震击器，根据加放位置不同分为地面震击器与井下震击器，根据原理不同分为液压震击器与机械震击器，根据作用力方向不同分为上击器与下击器等。常用的震击解卡工具的工作原理与使用方法见表3-1。表3-1 震击解卡工具序号工具名称工作原理使用范围使用方法1液压上击器活塞在密闭液缸内阻尼运动（有限泄流）使上部钻具伸长，储存变形能。当活塞移动至释放腔时（解除阻尼），上部钻具释放弹性能为机械能，向上震击。解卡用安放位置靠近卡点，并与加速器配合使用，两者间加钻铤3-6根。上提吨位确定以钻杆的弹性伸长量大于活塞行程和预计震击拉力伸长量之和。上提到预计吨位后，等待震击。震击后复位，再上提，再等待震击。2随钻上击器深井、定向井、水平井、复杂井钻进中使用加放在下击器之上，钻进时处于受拉状态。上部接3-4根同直径的钻铤，下部钻铤直径大于或等于震击器直径。解卡操作同液压上击器。3超级液压上击器同液压上击器。改善了撞击工作面，提高了震击力。解卡用使用方法同液压上击器。4液压加速器结构同液压上击器。区别是无泄流孔，液缸为储能器，释放能量，加速上击。与液压上击器配合使用接在上击器之上，两者间接3-6根钻铤。操作同液压上击器。5机械上击器利用摩擦卡瓦的摩擦力使上部钻具伸长变形，当卡瓦滑脱时，将上部钻具变形能变为上击力。深井、高温条件摩擦卡瓦摩擦力调节150-500kN，下井后调节时，钻具拉伸下正转每千米1.5圈，摩擦力增加20kN（反转减少），靠近卡点安装，上部接5-15根钻铤，上提达到预计滑脱力时随时震击。6地面下击器利用摩擦卡瓦付的摩擦力使卡点以上钻具的重量被提升，卡瓦滑脱时，卡点以上钻具自由下落，撞击落鱼。卡点越深，效果越好安装在钻台转盘面以上。调节吨位不能超过卡点以上钻柱的重量，拉力调节从200kN开始（地面调节），逐渐上调。7随钻下击器利用摩擦卡瓦付的摩擦力使工具上部的钻具重量超过卡瓦摩擦力时，上部钻具重量下击卡点。深井、定向井、复杂井钻进中使用安放在随钻上击器之下。定向井使用时，可在两者间加适量的加重钻杆。震击操作下放钻具等待下击，然后再上提复位。8闭式下击器利用震击器以上钻具重量和钻具弹性伸长猛烈下放以实现重锤撞击卡点。闭式下击器行程比开式下击器短，工作可靠，液压油起润滑作用，不能压缩储能。解卡用。卡点越深，效果越好震击器上接钻铤6-12根。上提钻具，使钻具有一定伸长，猛烈下放，下放距离大于上提距离，产生向下冲击力，然后上提复位，重复震击。9开式下击器3.1.3 震击器的工作原理 液压上击器的工作原理目前现场使用的上击器利用液压式的居多，即利用液缸内活塞运动的阻尼将上部钻柱伸长，将变形能储存在液缸内（相当于阻尼弹簧）当活塞运移到一定距离后，解除阻尼，储存在液体内的能量被释放上部钻柱迅速收缩将弹性能转变成动能，向上撞击被卡钻具。撞击过程见图3-1随钻液压上击器和图3-2液压解卡上击器。a、复位活塞下行（钻具下放）下液腔的液体通过活塞旁通孔流至上液腔，此动作为无阻流动。b、拉伸向上提拉钻柱，活塞下滑，上液腔液体通过活塞下部的阻尼孔，缓慢流入下液腔，活塞缓慢上行，钻具被拉变形伸长，上液腔压力增高。c、释放活塞上行至压力释放腔后，阻尼解除，被拉伸变形的钻柱迅速收缩，活塞加速向上运动。d、震击钻柱收缩释放储存的弹性能，迫使震击垫撞击承击体，产生强有力的上击作用，并将此动载传递给下部钻具的卡点。机械下击器的工作原理 机械下击器是利用摩擦卡瓦副的变形储存能量，当卡瓦副释放时，将变形能转变成下击时的动能，传递给卡点。地面下击器和随钻下击器属于机械下击器。机械下击器（摩擦卡瓦副）的工作原理见图3-3。a、卡瓦接触受力，卡瓦心轴带动卡瓦移至限位点（可调节震击吨位）。b、摩擦卡瓦棱带接触，心轴继续移动，钻柱变形（拉伸或压缩）提供了摩擦卡瓦变形的摩擦力，储存能量迫使卡瓦棱带胀大。c、变形能释放，当心轴的棱带通过卡瓦棱带后（滑脱）钻柱突然收缩，向下或向上撞击，将震击力传递给卡点。3.1.4 震击器的操作技术随钻震击器a、联结在钻柱中和点以上，震击器以下钻铤在钻井液中的重量应大于设计钻压，使上击器处于拉伸状态，下击器处于拉开状态，并在上击器以上至少联接3根钻铤。b、直井眼中钻进，上下震击器可直接连接在一起，上震击器在下震击器之上，在定向井和弯曲井眼中，在上下震击器之间应联接1-3根加重钻杆，以减小刚度。c、震击器以上的钻铤和工具接头的外径不应大于震击器的外径，震击器的外径应小于或等于下部钻铤的外径，以防止震击器以上的钻柱被卡。d、正常钻进中，上下震击器均应处在被拉状态，送钻必须均匀，防止溜钻与顿钻，否则会损坏工具。e、需上击时，下放钻柱，活塞下行回位（应计算好震击器以上钻具重量，下放量在井口做好标记）。然后上提钻柱至设计吨位，刹车等候震击，震击后下放钻柱，使活塞回位，在开始第二次震击操作。 f、需下震时，先提钻柱使其复位，然后下放钻具，使其震击，震击后再上提钻柱复位，再开始第二次下震。g、震击器起出地面时，呈拉开状态，应清洗干净，装好心轴卡箍。解卡液压上击器 a、解卡液压上击器，应尽可能靠近卡点安装，震击器下连接安全接头，震击器上部连接钻铤36根后连接液压加速器，上部再连接钻铤和加重钻杆。 b、震击器操作过程同随钻上击器。机械上击器与地面下击器 机械上击器（见图3-4）与地面下击器（见图3-5）都是利用摩擦卡瓦副的挠性变形，提供钻柱的变形能，对卡点产生撞击力。但是不同的是地面震击器在卡瓦滑脱后利用下部钻具的重量进行下击，工具本身没有震击偶。而机械上击器是利用上部钻柱的弹性能进行上击，在卡瓦滑脱后，上部钻柱迅速回缩，撞击震击垫，给卡点强有力的上击力。另一个区别是地面震击器的调节震击力在地面执行，而机械上击器调节震击力在井口转动钻具（每次1/3圈，考虑钻柱与井壁的摩擦力每千米转动一圈）。a、地面下击器调节震击吨位时，不能超过卡点以上的钻柱重量，当下部钻柱重量超过震击器允许震击吨位时，拉力不能超过震击器允许的吨位。b、自由段钻柱上提后的伸长量，不得超过工具的工作行程。c、地面震击器在浅井中使用效果较差，在操作中防止大绳跳槽，或大钩、吊环震脱。d、使用机械上击器与地面下击器，均不能给工具施加扭矩。3.2. 倒扣、切割工具倒扣或切割是在浸泡、震击之后仍不能解除卡钻的条件下进行的下一步处理事故程序。外切割和倒扣一般用于被卡的钻柱或钻铤，而内切割一般用于管径较大的被卡管柱，如套管等。 自由段管柱的倒出一般采用原管柱转盘倒扣或测卡点后爆炸松扣。后一种方法能将卡点以上的自由段管柱尽可能多的倒出来 对被卡管柱只能采用正扣钻杆套铣，使用反扣钻杆带反扣公锥倒扣。常用于倒扣与落鱼切割的井下打捞工具见表3-2。 倒扣工具有测卡仪、爆炸松扣、反扣钻杆、倒扣接头、倒扣捞矛与倒扣打捞筒等，其结构、原理、使用方法，详见参考书钻井事故与复杂问题第一章第十一节。3.3. 套铣工具 常见的套铣工具有铣鞋，铣管，防掉接头，套铣倒扣器和套铣防掉矛。其结构特点与使用方法见表3-3。结构与工作原理详见参考书钻井事故与复杂问题第一章第十一节。3.4. 打捞井内钻具断落工具 井内钻具折断、脱扣、滑扣、以及钻具倒扣作用。井内打捞工具最常用的是公锥、母锥，卡瓦打捞筒、卡瓦打捞矛等打捞工具，其用途与使用方法见表3-4。3.5. 井底落物打捞工具 打捞井底落伍工具常见的有一把抓，打捞杯，打捞篮，打捞筒等其工作原理与使用方法见表3-5。结构详见钻井事故与复杂问题第三章、第四节。表3-2 倒扣、切割工具作业内容序号工具名称工作原理使用范围使用方法倒扣1测卡仪上下弓形弹簧锚与管壁紧贴，当管壁变形时，弹簧锚将变形传给叉形管，改变磁场强度，卡点以下管柱不变形，感流电流为零可测卡点。38-120mm38-254mm两种管内径加重杆+磁性定位+伸缩杆+振荡器+上下弓形弹簧和传感器（由上而下）下入疑似卡点部位拉、扭，接受感应电流大小确定卡点，磁性定位确定准确深度。2爆炸松扣爆炸时接头螺纹处产生瞬时胀大与收缩，在反扭矩作用下螺纹联接松扣。直井效果好井内钻具分段紧扣后，爆炸点选在卡点以上2个单根接头处，用转盘施加反扭矩锁住转盘，活动钻具，拉力不超过自由钻具重量的15%，爆炸杆对准接头中点，引爆。3反扣钻杆利用反扣公锥或母锥，使用转盘施加反扭矩，反扣钻杆钢级应大于被倒扣钻杆钢级。作业危险性较大，需反扣钻杆造扣后，上提拉力使卡点处于微压状态（20-40KN）转盘硬倒，松扣后，上提30-50KN继续倒扣。4倒扣接头代替反扣公锥，不造扣，只对扣，上提胀心轴胀大，螺纹紧固程度与拉力成正比。上扣容易，也易退出，不滑扣对扣后，上提拉力超过原悬重20-40KN，然后倒扣。5倒扣捞矛卡瓦在矛杆上下移时，外径增大或缩小（矛杆有锥体）上提时卡瓦卡紧落鱼内壁。容易退出，灵活好用可靠探进鱼顶，卡瓦全部进入鱼头后，上提钻柱（中和点在卡点附近）倒扣。下压钻具右转退出倒扣工具。6倒扣打捞筒限位环形槽内装三片卡瓦，可在筒内锥面上下移动而胀大缩小，上提时卡紧落鱼。从落鱼外部打捞并倒扣进入鱼顶后，卡瓦推向上部胀大卡紧鱼头，上提倒扣，下压右转可退出工具。落鱼切割1机械式内割刀卡瓦锚定后，推刀块斜面使刀片外胀与管壁接触，旋转心轴，带动刀片进行切割。将被卡管柱在任意位置上从内向外切割下放预计切割深度（避开接头），正转3圈加压5-10KN，坐稳卡瓦，以10-18rpm正转切割，每次下放1-2mm，共下放32mm后切割完成。2水力式内割刀利用液力压差推动活塞迫使刀片外张切割管壁，切割完成后停止循环，刀片收回。从内向外切割，可段铣套管下井前先通井，工具在井口做试验，记录泵压。工具下到预定井深后，先开转盘，再开泵，转速50-60rpm，泵压下降2MPa停泵。3机械式外割刀进刀环下部呈锥面，在弹簧作用下向下移动，迫使刀头向中心转动，切割管体。由外向里切割管体套入落鱼后，清洗鱼顶，下到切割部位，上提钻具，剪断销钉，下推进刀环，停止循环，以20-30rpm转动切割。4水力式外割刀利用液力压差推动活塞和进刀套下移，剪断销钉，进刀套推动刀片向内伸出，切割管体。套入落鱼后到预定位置，开泵压力升高1.02MPa切割销钉，以15-25rpm转速切割逐渐提高泵压到规定要求。表3-3 套 铣 工 具序号工具名称类型结构特点适用范围使用方法1铣鞋铣齿铣鞋锯齿形齿，齿部堆焊或镶焊硬质合金套铣环空堵塞物和切钻软地层根据套铣情况选择铣鞋类型，套铣前应下牙轮钻头通径至鱼顶。深井、复杂井、定向井应将一根铣管试下至鱼顶后，再确定正式套铣时下入管根数。转速根据环隙大小确定，一般3050rpm。套铣压力以不蹩跳为原则，一般530KN，排量根据内外间隙大小确定，不蹩漏地层，不超过额定泵压。套铣中发现异常应立即上提，分析原因后再恢复套进，否则起钻。研磨性铣鞋锯齿平，底齿及齿内侧镶焊硬质合金修理落鱼鱼头外径保径齿铣鞋齿平，底部及齿内外两侧镶保径齿套铣硬地层及稳定器2铣管有接箍铣管管材两端加工成方扣或梯形扣，内螺纹或外螺纹用接箍联接接箍联接处有台阶，能承受较大扭矩，适应大环形空间套铣井径与铣管直径差不小于30mm，铣管内径与被套铣落鱼外径差不小于7mm。铣管下入长度根据井身质量、铣鞋质量、地层可钻性确定，一次最多可下入300m。禁止用铣管划眼，套铣中不允许蹩钻，每套铣30min上提一次。无接箍铣管管材两端加工成内、外螺纹直接联接，不用接箍无内外台阶，可有效利用环形空间，且上、卸方便3防掉接头打捞接头A型打捞接头与铣鞋用右旋螺纹联