定向井丛式井水平井复杂情况和事故及其处理Word格式.docx
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2狗腿较大的井段。
如造斜段、扭方位井段;
3钻具刚性改变以后。
为避免出新井眼,定向钻井时应注意以下几方面:
A:
如造斜是在较浅、较疏松的地层,造斜过程应尽量使井斜、方位平缓变化,避免急剧狗腿,特别是方位的变化。
如增斜结束后,要下入刚性较强的稳斜组合,下钻要小心,不可轻易划眼;
如遇阻严重,开泵冲下,如仍遇阻,应考虑起钻用刚性较小的增斜组合通井。
有时,也可采取划眼的方式,但应在井斜较大的井段进行,必须注意划眼时钻压、扭矩等的
变化。
B:
在轨迹过渡井段,扭方位井段以及地层交接面,都要反复划眼,修正井壁,光滑井
眼。
8.4脱靶
从理论上讲,这种情况只在特殊条件下出现。
主要是考虑井眼安全,无法进行纠方位作业。
因此,对定向井工程师来说,如何准确预测轨迹变化,并把握好纠方位时机是很重要的。
8.5与邻井相碰
这种情况主要可能出现在丛式井作业中。
如何避免这一事故的发生,可以从以下几方面考虑:
1设计时,尽量把防碰问题的可能性减小到最小;
2实际作业时,严格控制井眼轨迹,按照防碰作业的有关程序采取相应措施,避免与邻井相交。
8.6卡钻:
定向井卡钻包括机械卡钻和压差卡钻。
其中机械卡钻可能有以下原因:
1井眼不干净,砂子带不上来;
2键槽形成于狗腿大的地方;
3井壁坍塌,埋死钻具;
4从井口落入不可钻物体,如硬的金属件等,卡死钻具;
5大块的水泥块掉落,造成扶正器等处被卡。
压差卡钻的原因是,泥浆比重太大,固相含量高,失水大,泥饼厚等,如钻遇高孔隙度和高渗透性地层,将进一步加剧卡钻的形成。
所以,从工艺上讲,为避免压差卡钻,必须保持良好的泥浆性能并控制好井眼轨迹。
8.7套管开窗和侧钻
8.7.1套管开窗侧钻的应用套管开窗侧钻的应用有两方面:
一是油井的钻进期间,二是油井的开采期间。
在一口井的钻进过程中,往往会发生一些井下事故,如卡钻、井塌、断钻具、井下落物等,使其钻井作业不能按正常计划进行,进一步处理会浪费大量的人力、物力和财力,于是油公司必须采取挽救该井的最好办法,使其损失降到最低限度。
实践证明,有时唯一经济有效的办法就是报废很少一段井眼进行侧钻作业,绕过有“问题”的井段。
特别是井眼很深不可能挪井位及日成本很高的情况下,侧钻是明智的选择。
如果“问题”的解决可以在上段裸眼进行,只需要打上一段水泥塞,候凝后可进行常规的定向钻井作业。
如果“问题”的解决只能在上部套管里进行,这就增加了处理的难度。
这就需要在侧钻作业以前,在套管上开个孔,这个过程就是所谓的套管开窗,有时人们将套管磨铣一段后侧钻,这叫段铣套管,其作用是一样的。
套管开窗的第二大用途,也是应用最广的,还是用于生产井。
因为一口井开采一段时期后,往往出现这样或那样的问题,如套管损坏、磨蚀、水锥、气锥造成产量下降,以及其它生产问题。
为了尽可能提高生产量,或者延长油井寿命,人们往往采用二次完井方法,比较经济实惠。
实践证明,套管开窗就是充分利用现有的各项条件,不用钻一口新井而又可进入油藏未开采部分的最佳措施。
套管开窗不受套管尺寸、壁厚、钢级的限制,可以一次穿过多层套管。
8.7.2套管开窗侧钻方法及各自优缺点
在套管井中,通常有两种套管侧钻技术,一是套管段铣(SectionMilling),二为套管开窗(WindowMilling)。
套管段铣的方法:
(SectionMilling&
Sidetracking)
1用水力切割工具段铣一段套管。
2再打一次水泥塞,封固段铣井段。
3常规侧钻作业。
套管开窗方法:
(WindowMilling&
目前流行的套管开窗技术中,由于使用了不同的方法下封隔器、造斜器等,此方法又分为常规型套管开窗和改进套管开窗。
为了便于区分,人们往往又称后一种方法为CST法。
A:
常规套管开窗法:
1准备工作
2将封隔器、造斜器随钻柱一同下井
3造斜器定向
4坐定封隔器
5剪断销钉
6开始开窗
7开窗结束
8划眼,加长窗口
9常规的侧钻作业
改进的套管开窗(CST)法:
2用电缆下永久性封隔器,如果需要的话,可以确定定位销的方向
3将造斜器下入封隔器,坐定造斜器
4开始开窗
5修整窗口
6划眼、扩眼窗口
7常规侧钻作业
两种套管侧钻方法优缺点的比较:
套管段铣方法:
优点:
①下井工具简单,操作简便
2适合各种套管尺寸
3下井工具成本低
4对日后的钻井、完井作业无妨碍
缺点:
①作业时间长,花费较多的钻机时间
2套管切削量大,容易形成“鸟窝”而卡钻,对泥浆泵磨损大,铁屑“磁化”后粘在套管上
3对高强度套管P-110、深井、小套管、高温井中,该方法问题较多
4不能一次切割多层套管;
常规套管开窗方法:
①作业时间短,起下钻次数较少
2套管切削量小,如一段20米套管,其切削量仅为段铣的50%左右
3能一次穿过多层套管(至少两层)
4不需要打水泥塞
5切屑比较细小,容易带到地面;
①下井工具多
2定方位不正确,不易改正
3如窗口不好,给下一步作业造成困难
4造斜器有时会移动或转动;
改进的套管开窗方法:
①定方位准确
2封隔器坐封位置准确,锚定牢固
3用电缆下封隔器,配合CCL仪的使用,避开封隔器坐在接箍上,避免开窗时穿过接箍
4一个金刚石铣鞋可完成开窗
5其它优点同常规法
①下井工具多,作业较复杂
②窗口修整不好,下一步作业困难多
8.7.3套管开窗前的准备不管选用哪种开窗方法(SectionMillingorWindowMilling),都应认真做有关准备
工作。
1据井下条件及钻井作业要求,确定开窗点深度。
2查阅测井图,确定开窗段的地层情况,尽可能选择可钻性较好的砂层,这将有利于日后的马达钻进。
3查阅水泥胶结质量测井图(CBL),确认开窗段的水泥封固是否好;
如水泥胶结不好,则要实施挤水泥作业。
4根据要求的开窗长度,尽量做到磨铣最少的套管接箍。
5配制好合适的泥浆。
开窗所用泥浆比重应和原先钻该地层的比重相同,其漏斗粘度
75〜100秒,以便携带铁屑。
并配制高粘度(140'
)的稠泥浆,以便在开窗过程分配携带铁屑。
6对地面泥浆循环系统作适当改进。
应在泥浆槽里和泥浆泵入口前放置打捞用磁铁,或在泥浆槽里加两道网,以捞铁屑,减少对泥浆泵的磨损。
改造泥浆槽,把封闭式改成敞开式,尽量避免用软管泥浆槽,以防铁屑堆积。
7在下入开窗工具前,进行一次通井作业,保证开窗段及其底部的套管内清洁。
8.7.4套管段铣(SectionMilling)施工程序
1开窗工具送上钻台后,再次检查所有螺钉是否上紧,再次确认其型号、刀片尺寸及扶正块外径等。
2将开窗工具接在钻具上,进行功能试验,观察不同排量下的刀片张开的不同角度,记录泵压和排量。
3用细绳或细铁丝将刀片扎紧,下钻时要平稳,不可猛刹猛下,以免损坏刀片。
4下到开窗段底部,然后上提至开窗点附近。
慢慢开泵小排量打通循环,在较小排量下(保证刀片张开)上提钻具,再次确认套管接箍位置停泵。
5在开窗点深度开泵,泵排量稍高于最低刀片张开排量。
启动转盘,转速50〜60转/
分,钻压为零。
注意扭矩变化,大约15分钟后,套管接近被切断,此时扭矩很大,甚至蹩死转盘。
切断套管后,扭矩马上变平稳。
6套管切断后,进行正常的磨铣作业,加压要均匀。
钻压是否合适,视磨铣速度和铁屑形状而定。
控制磨铳速度2小时/米左右。
比较理想的铁屑长7〜10公分,厚0.8mm左右,返出铁屑量均匀。
7当磨铣到0.8m左右时,要检查套管是否完全切断。
方法是在开泵条件下,下压3〜
5吨,钻具不下滑;
然后上提到开窗点,能上提3〜5吨的力量。
8磨铣到按箍时进尺速度要慢,要有耐心。
9每磨铣半米,要慢慢活动钻具,观察是否有铁屑堆积现象。
10随时注意铁屑返出情况。
如发现振动筛处铁屑量与磨铣进尺的铁屑量相差太多,应打稠泥浆将铁屑顶替出来,继续磨铣。
如铁屑尺寸异常(偏大或偏小)则应调整磨铣参数(如钻压)。
段铣过程异常情况诊断:
⑴如返出铁屑量少,细如头发丝,应检查排量和泥浆性能是否合适,可增加排量,也可打1-2方稠泥浆进行检查。
如数量仍不够,可增加钻压,并仔细观察参数改变后的铁屑变化。
另外,钻具刺漏也可能是磨铣的铁屑带不上来的原因,应仔细检查是否有钻具刺漏。
⑵返出铁屑形状异常。
较理想的铁屑长7〜10公分,厚0.8mm。
如铁屑长超过20公分,厚达1.5mm以上,表明钻压太大。
如形如鳞片或细丝,表明钻压太小。
应及时调整钻压。
⑶工具提不出窗口。
在磨铣过程中,如铁屑多,清洁不够,较长的铁屑就会缠绕在开窗工具上方,导致更多铁堆积。
此时应提高排量或增加粘切值,并采用倒划眼方法,一点一点往上提,切碎铁屑。
另外,如果弹簧弹性不好,刀片不能复位,工具也可能提不出窗口,这时工具上提至开窗点便遇阻,而在它处则是自由的。
此时可继续磨铣,直到刀片磨平为止。
8.7.5套管开窗(WindowMilling)施工程序
1准备工作如前所述
2电缆带上套管接箍定位仪(CCL)将封隔器下到预定井深,测出造斜点最近的一个套管接箍,最好将封隔器坐在套管接箍以上2〜3米位置,目的是使整个开窗作业是在一根套管上进行,不担心会碰上接箍,另外,如果封隔器坐在接箍上,会发生转动和滑移问题,请注意,如果井温对陀螺测量有影响,下井前装上隔热套。
3造斜器地面定向及下井
如果需要对一特定方位进行造斜,则造斜器需定向,而在垂直井中可能不需定向,但是,如果井斜角大于2度,而把造斜器的方位定到井眼边以左或以右45度,是合乎需要的。
如果要定向,在座封隔器后需作方位测量。
方位测量仪应座在封隔器定向槽内,要想达到此目的,应使其座在具有12.7mm键的50.8mm内径的衬套内。
方位测量仪应在距底部约
1.2米的顶部有几个扶正器,一旦测得定向键朝向预定方位,则可座固定锚,这时造斜器面即面对欲定方位。
固定锚的键在调定至所需方位之前,固定锚必须和造斜器相接。
固定锚的顶部接头为母扣,把它和造斜器相接前,在造斜器公扣上应涂上丝扣密封剂,然后以4746至5424N-m,
扭矩将造斜器和固定锚的顶部接头上紧,再把4个固定螺钉紧入造斜器的丝扣,如有可能,固定锚的顶部接头应和造斜器焊接在一起。
固定锚和造斜器安全地紧固后,则可完成定向的操作步骤。
造斜器定向时,罗盘卡片滑过斜口管引鞋落于固定锚底部,罗盘卡片的印刷面背离造斜器。
下一步把造斜器和所需罗盘方位对正,对正时用罗盘的外圈刻度。
做法很简单,首先将剪切螺钉暂时上到造斜器顶部的凸耳上,然后用一根线绕在剪切螺钉上沿造斜器面拉直,转动罗盘卡片直至所需方位和拉线对正,正常情况下即为高边偏左或偏右45度,然后于造器下端或固定锚顶部刻划记号。
下一步则将斜口管引鞋和封隔器中的定向键对位时,需现卸去固定斜口管引鞋的几颗12.7mm,使花键离开。
卸去固定螺丝后,拔出斜口管引鞋使刻划的记号和封隔器的定向键成一直线,再把斜口管引鞋推入固定锚,使花键合,直至固定螺丝槽和固定螺丝孔相吻合,装上固定螺丝并用内六方搬手上紧,使斜口管引鞋和固定锚成为一体。
整个工作过程应确保罗盘卡片无转动,为了加倍保险起见,应再次检查定向的准确性,以确保定向无误。
最后,把启动铣和造斜器及固定锚相接,其方法是用一剪切螺丝将启始铣和造斜器顶部凸耳连接,螺帽上紧后应用榔头将螺钉丝扣敲毛,以免螺帽倒扣。
接好后,整套工具即可准备下井。
整个下井组合是:
固定锚+造斜器+启始铣+配合接头+1根钻杆+3根钻铤+振击器+扰性接头+钻杆下钻过程一定要平稳,控制速度,以防止突然遇阻后剪切螺栓过早地被剪断,全部钻柱不应有转动。
下到离封隔器3〜5米时,应上、下活动几次钻柱,以检查钻柱在井内的实际阻力,然后慢慢下入封隔器,造斜器装置与封隔器相吻合时是自动找正,当造斜器装置下放时,固定锚上的找正槽会使造斜器转动,保证和封隔器中的键找正,正确无误。
当造斜器下入封隔器后,加压3吨,使固定锚坐牢,然后上提钻柱,超过悬重3吨以验证固定锚的锚定情况,千万不要转动钻柱。
4剪断剪切螺栓
一旦确认固定锚已被锁所,提至原悬重,并在方钻杆上划上记号,然后上提3吨,再下放钻柱使钻方钻杆的标记进入补心数英寸,目的是上提下压剪断剪切螺栓。
如果上述方法第一次拉压剪不断剪切螺栓,可以按以上方法反复数次,这种方法可以防止启始铣下压太多,将启始铣卡在套管和造斜器的凸耳之间。
正常情况下,剪断剪切螺栓的方法是上提6吨,螺栓剪断后,钻柱可放松0.25米左右,这就确认螺栓被剪断。
5开始开窗
螺栓被剪断后,启始处于自由状态。
上提钻柱1米,开泵循环,慢慢下放钻柱,慢慢以60〜70转/分的速度转动。
缓慢送钻,开始切削套管,此时施加以钻压仅为控制扭矩,防止钻柱扭断或憋转盘,此时,时时注意扭矩变化,保证扭矩在所下钻柱的安全范围内。
开始用启始铣开侧窗的进尺至少为0.8〜1米,因为这样可保证在开始切削阶段把造斜
器顶部的凸耳全部切除,起钻,换工具。
6下金刚石高速铣鞋完成开窗起出启始铣后,甩掉组装金刚石高速铣鞋及“西瓜”铣,下井组合如下:
金刚石高速铣
鞋+“西瓜”铣+配合接头+1根钻杆+6根钻铤+振击器+钻杆
此外,窗口铣鞋也可代替金刚石高速铣鞋,但实际经验告诉我们,尽管窗口铣鞋较金刚石高速铣鞋便宜,但采用金刚石高速铣鞋完成开窗工作效率高,省时间,总的成本低。
这套组合下到造斜器的顶部开始开泵,转速平均为80〜90转/分,此时仅仅是划眼,扩大启始铣工作过的套管部位,划眼约一米后,注意观察扭矩的变化。
当开始被切削的套管部位被修整完毕,金刚石铣鞋便接触到当初窗口的底部,此时扭矩会降低,此时应加快转速110〜130转/分,并观察扭矩,增加钻压,范围4〜7吨。
当所切削的窗口低于造斜器顶部2米左右时,金刚石高速铣鞋隆起中心即处于套管之上,此时把扭矩变小,几乎无进尺。
为了解决这一问题,只有观察扭矩加大钻压,使钻柱弯曲,迫使金刚石高速铣鞋的隆起中心滑离套管,当机械进尺加快后,马上减小钻压,以适当的扭矩切削完窗口。
如果金刚石高速铣鞋的钻压过高,可能会使铣鞋过早地跳离套管,以致在窗口底部留下台肩,因此,在全部切削过程中,很重要的一点就是要控制扭矩和钻压。
当窗口切削完毕,应继续钻进地层3〜5米,以便为下一趟钻头、扶正器或扩眼器预留足够的空间。
如果只是计划钻15〜20米的裸眼,根据地层情况,也可用金刚石铳鞋组合钻进,省去起下钻时间。
起钻前,应在窗口部位上、下活动钻柱数次,以清除套管上任何毛刺或毛口,确保窗口平滑,然后,起钻。
7划眼加长窗口
在下入钻井作业的钻具通过窗口以前,必须加长窗口并清除遗留的任何毛刺或修整参差不齐的窗口。
为此,下铣锥组合:
铣锥+钻柱铣+配合接头+钻铤+振击器+钻杆
该组合有较大的刚性,目的是为下一步更容易下钻进时的组合。
下钻到窗口项部(此时窗顶约在造斜器顶部上方0.5米位置,铣锥组合完成后,窗顶在造斜器顶部上方1〜1.2米)。
从顶部开始划眼并加长窗口,此时转速为90转/分,逐步施加钻压,扭矩逐渐上升,产生扭矩是由于铣锥和管柱铣接触磨铣窗口,只要发现有扭矩,就在该点继续磨铣窗口顶部。
应注意:
这套组合应慢慢反复磨铣窗口,只要发现有扭矩,就在该点继续磨铣直至扭矩消失。
全部窗口都应按此进行,直至套管上任何上点都不出现高扭矩为止。
还应注意:
在该步工作中,不要操之过急,别让铣锥卡在井底地层中。
只要窗口平滑,则应起钻。
推荐第一个钻井组合如下:
钻头+钻柱铣+配合接头+1根钻铤+“西瓜”铣+钻铤+振击器这样,最终可以将窗口加长到高于造斜器顶部1.5〜1.8米。
上述工作要点如下:
选用的磨铳工具尺寸应为API标准套管的通径尺寸(APIDRIFT)
当磨铣工具在套管中心时,应加大钻压
C:
要有一个性能可靠的转盘扭矩表
D:
如果磨铳穿过多层套管,开窗结束后,在窗口处进行挤水泥作业,目的是防止套管之间相互窜通。
然后,用窗口铣鞋钻掉水泥塞。
8钻井作业时的注意事项
继续钻井时,井下钻具组合通过窗口时应注意以下几点:
任何时候,无论钻头或扶正器,通过造斜器时,无论起下均不能转动,因为它们很可能挂住造斜器的边沿使造斜器转动,或磨坏造斜器;
如果窗口和裸眼注了水泥,钻水泥塞时必须用窗口铳鞋或金刚石高速铳鞋,千万不能用牙轮钻头。
无论什么井下钻具组合通过窗口时,均应小心谨慎并减速。
附:
套管开窗侧钻一节的有关示意图如下:
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启始链
窗口铳鞋
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窑管仪铢工具
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测量仪器
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封隔署下入、定向级坐苛
确定定位桶的方向
图8・4
图卜处itifSS地面定向示意圈
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图m剪斷锚钉图z开姑卄
图沪附修蔓窗口
图肛9:
窗口
图S-JO:
常规侧鮎作业