钻井工程事故处理与典型

钻井工程事故处理与典型内容摘要：

5 测井仪器与电缆掉井 连接不牢； 井内遇阻卡或上提速度过快； 井口操作失误（电缆打扭）。 测井前，井筒畅通，井壁稳定，钻井液性能良好； 井口与仪器操作保持密切配合，按章操作。 测井仪器带电缆时，采用钻杆穿心打捞工具捞获； 仅掉仪器时，可用长捞筒捞获。 表24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 井身质量差，井斜角大，井径变化大，缩径； 钻井液性能差，滤饼松软、厚； 套管与井眼间隙小。 下套管前调整钻井液性能，降切降粘，减摩阻，活动套管； 下套管对扣扶正，缩短紧扣时间。 注入解卡剂。 砂卡 井壁失稳（环空钻井液倒流或漏失、发生溢流、井喷）； 洗井不彻底，井内有沉砂（井径不规则）。 用重钻井液举砂或调整钻井液性能； 及时灌浆，分井段循环、活动套管； 控制下入速度，平稳开泵由小到大。 提粘、提切恢复循环； 套管下到井底造成砂卡，可立即固井（已恢复循环）； 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 存在漏失层，下套管速度快，产生波动压力； 环空堵塞，蹩漏地层。 下套管前对漏失层进行堵漏； 控制下套管速度。 改善钻井液性能，降低钻井液密度，减少排量； 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。 按时灌满钻井液； 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 螺纹联接不牢，对扣不正，存在错扣； 上提压力过大。 设计防硫套管及附件； 热采井考虑温度对套管影响； 上提拉力不超过抗滑脱强度的80%； 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； 采取有效措施，防止套管磨损。 套管断裂将产生灾难性后果： 套管螺纹滑脱，可以对扣； 表层或技套断落可以重新注水泥固定； 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 钻井液含有H2S，在高温下产生氢脆； 表层或技套底部未固好，受钻柱碰撞； 钻柱接头磨穿（井斜较大）； 地层水含腐蚀物质。 6 套管 泄漏 套管本体有裂纹，下井前未进行水压试验； 螺纹扭紧程度达不到要求； 内压过大将套管胀裂； 钻进中将上部套管磨薄或磨穿。 下套管进行水压试验； 使用合格螺纹脂，按规定扭矩上紧； 气井水泥返至地面，用气密封螺纹联接； 钻进中钻杆应加保护套。 找漏点后用超细水泥浆挤堵。 表25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。 确定地层孔隙压力与破裂压力，采用低密度水泥浆固井； 采用分级固井，以减少一次水泥浆封固长度； 采用先期完成或尾管固井； 利用管外封隔器隔离漏失层； 采用管外注水泥工艺，或反循环注水泥固井。 2 蹩泵 管内堵塞（胶塞吸入或双胶塞反装）； 水泥浆闪凝（水泥浆配制不恰当）； 隔离液与水泥浆接触胶凝； 环空桥堵。 套管内留过多水泥塞，而地层漏封。 根据井底温度选择水泥品种及外加剂加量； 水泥浆入井前进行模拟化验，确定稠化时间和强度； 使用合格的隔离液，防止稠化，水泥浆中加入减阻剂； 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 阻流环挤坏，或阻流环处套管螺纹未上紧（生铁圈）； 未放胶塞，或胶塞不密封； 计量不准； 套管有破损。 套外替空造成漏封或管内留过多水泥塞。 入井套管按规定进行水压试验，合格后入井； 套管螺纹紧扣按规定扭矩上紧； 下套管中及时灌浆，防止挤毁回压阀； 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； 使用准确流量计，慢速碰压。 4 套外水泥 封固后窜槽 高压层未压稳； 井身质量差，井斜、方位变化大，井径不规则； 套管不居中，或替速不够，顶替效率差； 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； 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。 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； 精细固井设计，套管居中，清除井壁疏松泥饼； 选用管外封隔器，防止油气窜通； 优化注水泥工艺，优选水泥外加剂和隔离液； 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 设计注入水泥量有误，或注水泥时存在漏失（环空堵塞造成）； 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 .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。 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。 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31。 表31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36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34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36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150500kN，下井后调节时，摩擦力增加20kN（反转减少），靠近卡点安装，上部接515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612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 震击器的工作原理 ⑴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31随钻液压上击器和图32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。 ⑵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33。 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。 震击器的操作技术 ⑴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13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。 ⑵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3—6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。 ⑶机械上击器与地面下击器 机械上击器（见图34）与地面下击器（见图35）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。 .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。