钻井事故处理及预防文档格式.docx
《钻井事故处理及预防文档格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《钻井事故处理及预防文档格式.docx(65页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
(1)安全原则
井下事故多种多样,井下情况千变万化,处理方法要得当,并要根据井下情况选用合适的事故处理工具,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计划。
重大事故还应制订应急预案。
在处理井下事故中,如措施不当,就可能使事故进一步恶化。
(2)快捷原则
事故会随着时间的推移而恶化,因此,尽可能在较短时间内进行处理,不要延误时间。
快捷原则体现在迅速决策,尽快制订处理方案,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。
(3)科学诊断原则
科学诊断原则就是正确判断事故的类型。
这一原则应贯穿在处理的全过程中,使处理方案尽可能切合实际,加快处理进度,减少经济损失。
(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,选用最经济、有效的处理方法。
3、钻井工程施工中易发生井下复杂、事故
造成井下复杂、事故的原因很多,但主要的原因有:
(1)由于地质原因所致。
表1导致井下事故的地质因素
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、蒙脱石、云母等硅酸盐矿物,具有可塑性、吸附性和膨胀性。
剥落、掉块、坍塌等井壁不稳定
起下钻阻卡,可造成沉砂、坍塌卡钻
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、掉块
粘卡、断钻具、掉牙轮、掉块卡钻
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
钻头磨损、掉牙轮、断钻具
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、垮塌
起下钻阻卡、卡钻
碳酸盐岩层
主要成分CaO、MgO和CO2,有溶解与重结晶等作用。
形成溶洞与裂缝,掉块、垮塌
产生漏失、阻卡、卡钻
2
地层
压力
高孔隙压力
高密度钻井液中固相含量高、恶化钻井液性能,加大井底压差
钻速慢、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、溢流
卡钻、井漏后井塌、井喷
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
(2)由于工程原因所致。
表2导致井下事故的工程因素
井身结构
井身结构设计不合理,套管未封固不同压力层系与不稳定地层
塌、卡、喷、漏
钻井设备
钻井泵及高压循环系统不能正常工作,不能有效清洗井底、净化井筒
卡钻、钻头泥包
钻井设备不能正常工作
固控设备配套达不到要求,使用率低,钻井液固相含量得不到有效控制
井下阻卡
井控设备
压力级别与地层压力不匹配,试压不合格
井喷、井喷失控
钻井液
钻井液性能不能满足井下需要
塌、卡、钻头泥包、溢流、喷、漏
钻具结构
钻具结构设计不合理,造成井斜增大,狗腿严重
键槽、卡钻
4
钻井仪表
钻井仪表不能全面准确反映钻井参数
造成井下复杂,甚至事故
6
操作技术
未严格遵守各项操作规程和技术措施
使井下情况复杂化或造成事故。
7
应急或处理措施
井下情况判断失误,处理措施不当。
造成井下复杂或事故
8
钻井用器材与工具
质量不合格、性能不能满足钻井工程需要。
4、卡钻事故的预防及处理
卡钻事故是钻井工程施工中最常见的事故。
因此,搞好卡钻事故的预防工作十分重要。
要根据设计和邻井、邻区域资料,针对本井施工重点和难点制定相应的技术措施,搞好卡钻事故的预防工作,同时制定各项安全措施,加强岗位责任制,严禁违章作业、违章指挥,也是预防卡钻事故的重要手段。
卡钻事故发生后,要认真分析卡钻事故发生的原因及卡钻类型,准确判断井下情况,以便为卡钻事故的处理做好准备,严防在卡钻事故发生后,在井下情况不清楚时就采取一些过激的处理措施,给下步卡钻事故处理带来困难。
卡钻事故发生后,在处理中应注意以下几点:
(1)无论哪种卡钻事故发生后,保持循环通道畅通是十分重要的。
若能保持正常循环钻井液,对下步卡钻事故的处理是非常有利的。
若循环不通,连注解卡剂也不可能;
出现这种情况,大部分井都只能走套铣、倒扣或侧钻这条路了。
(2)卡钻事故发生以后,在活动钻具时,一定要在钻具允许的安全值内活动,严防提断、扭断钻具。
一旦发生提断或扭断钻具,将给下步的事故处理带来很大困难。
(3)在处理卡钻事故中,要特别注意安全,严禁违章指挥、违章操作,严防在处理卡钻事故中发生重特大事故。
事故类型:
卡钻卡钻类型:
粘附卡钻
原因
分析
(1)泥浆失水大,泥饼较厚且质量差,泥浆润滑性不好。
(2)设备原因造成。
(3)因井深结构原因,同一裸眼段存在不同的压力系统。
(4)高密度钻井液易形成压差卡钻。
(5)钻具在井下静止时间太长。
(6)违章操作。
(7)井身质量差,如狗腿严重易造成粘卡。
(8)定向井、水平井因井眼本身原因易造成粘卡。
特征
(1)粘附、压差卡钻是在钻柱静止状态下发生的,而且发生粘附、压差卡钻的静止时间和钻井液体系、性能、钻具结构、井眼情况有直接关系。
少则几分钟,多则几十分钟,但必须是钻具静止时才能发生粘附、压差卡钻。
(2)粘附、压差卡钻卡点位置不会在钻头处,而是在钻杆或钻铤部位、或井斜和方位变化大井段以及压差大的井段。
(3)粘附、压差卡钻发生前后钻井液循环正常,进出口流量不变,泵压无变化。
(4)粘附、压差卡钻发生后,随着时间的延长,卡点有可能逐步上移。
预防
措施
(1)粘附、压差卡钻的预防,关键是要改善钻井液性能,改善滤饼质量,降低滤失量:
在钻井液中加足润滑剂,改善滤饼和钻具之间的润滑性,严格控制滤失量,尤其是高温高压滤失量;
加足耐高温磺化类材料,提高钻井液耐高温性能;
用好净化设备,降低钻井液中有害固相含量。
(2)在保证井下安全的前提下,尽可能采用较低钻井液密度,适当降低钻井液粘、切,改善其流变性,也是预防粘附、压差卡钻的方法之一。
(3)预防压差、粘附卡钻的最有效的方法是改变钻井液体系,将负离子钻井液体系转化为阳离子钻井液体系。
(根据钻井液设计情况而定。
)
(4)粘附、压差卡钻只能在钻具静止时发生,因此,尽可能减少钻具在井内静止时间是预防粘附、压差卡钻的重要手段,特别是在使用高密度钻井液时和定向井、水平井要格外注意加强钻具活动。
(5)确定合理的井身结构也是预防压差卡钻的重要措施,要尽可能避免在同一裸眼井段存在不同的压力系统。
(6)如因设备原因造成不能活动钻具时,要将钻具放至井底,将钻柱悬重的1/2~2/3压在钻头上,把下部钻柱压弯,减少钻柱与井壁的接触面积,以减少粘附力,防止粘附、压差卡钻的发生。
(7)优化钻具组合,使用螺旋钻铤、螺旋稳定器,尽量少用大尺寸钻铤,以减少粘附、压差卡钻的发生。
在钻具组合中加随钻震击器,以利于粘附、压差卡钻的处理。
(8)严格控制井身质量,尽量减少井眼中的“狗腿”。
(9)加强设备检查、保养、维修工作,确保各项设备完好有效。
处理
(1)粘附、压差卡钻初期,被粘附的钻具不会太长,而随着粘附、压差卡钻时间的延长,由于钻具不能活动,卡钻会越来越严重,因此在最初阶段,在设备、钻具允许的安全负荷内,在保证安全的前提下,应尽可能较大幅度活动钻具。
在大幅度活动钻具前,应对钻机提升系统的钢丝绳、死绳头、活绳头、传动装置、刹车系统等进行全面检查,并将大钩用钢丝绳捆死,以确保安全。
经过较长时间强力活动无效后,就没有必要再强力活动了,但要注意防止卡点上移,应在适当范围内活动钻具(上提可超过自由钻具重量100~200kN,下压可达自由钻具重量的1/2或更多)。
(2)震击解卡。
如在钻具组合中带有随钻震击器,在粘附、压差卡钻发生后,应立即启动随钻震击器进行上击或下击。
如被卡钻具不是很长(卡点在随钻震击器以下),随钻震击器工作也正常,解卡的可能性是很大的。
(3)浸泡解卡剂。
浸泡解卡剂是处理粘附、压差卡钻最有效的手段,大部分粘附、压差卡钻是通过浸泡解卡剂解除的。
浸泡解卡剂前,要较准确的计算卡点深度,并检测井下钻具是否有刺漏现象。
(4)浸泡解卡液时施工要点
①在浸泡解卡液前,根据钻井液性能情况,尽可能调整改善钻井液性能(很多粘附、压差卡钻是因为钻井液性能不好所致),并加大排量循环。
②在保证井下安全的前提下,适当降低钻井液密度和粘切是十分重要的。
部分井粘附、压差卡钻是在降低钻井液密度、粘切后,经浸泡解卡液解卡的。
③在注入解卡剂前,要循环钻井液,做钻井液迟到时间检测,以判断钻具是否有刺漏;
如有刺漏,则不能注入解卡剂。
④由于压差原因,注解卡液前,应在方钻杆下部接止回阀或旋塞,以防止注解卡剂停泵后倒流。
⑤解卡液配制完成后,用钻井液泵或水泥车将其泵入井内,用钻井液顶替到位,并在钻具内多留2m3以上,每隔半小时顶替一次,每次顶替约0.2m3。
⑥在浸泡解卡液过程中,加强钻具活动,同时加强震击,以利于解卡,并要保持循环通道畅通。
⑦粘附、压差卡钻经浸泡解卡液解卡后,要及时将井筒内解卡液排出;
在排出解卡液的过程中不能停泵,并要加强钻具活动,防止因泥饼坍塌再次发生卡钻事故;
解卡液排完后,要对钻井液进行处理,井下情况正常后再起钻,以保证井下安全。
解卡剂浸泡时间不能太长,要防止解卡剂浸泡过程中井壁坍塌造成卡钻,并一定要保持水眼畅通。
⑧如一次浸泡解卡液不能解卡,应将解卡液排出井筒,循环处理钻井液后再次浸泡解卡液;
部分井是在经过多次浸泡解卡液后才解除卡钻事故的。
⑨粘附、压差卡钻发生后,如未钻开油、气、水层,使用的钻井液密度也较低,也可浸泡清水、盐水、油;
浸泡清水、盐水、油易引发井壁坍塌,因此在浸泡过程中一定要采取措施,防止井下复杂情况发生。
⑩在油、气、水层井段浸泡解卡液时,要保持钻井液液柱压力不变,严防井喷事故发生。
⑪在浸泡解卡液(油、水等)施工过程中,要避免造成环境污染。
(5)粘附、压差卡钻的其它解卡方法
粘附、压差卡钻的解卡方法较多,如爆炸震击解卡法、水力脉冲法、电渗透解卡法、冲击波解卡、井口憋压法等,但解卡效果不如浸泡解卡液,而且施工工艺也较复杂,因此,现场使用不多。
如使用各种方法都不能解除粘附、压差卡钻,就只有从卡点以上爆炸松扣或倒扣,起出卡点以上钻具后进行套铣、倒扣打捞。
泥浆预防与处理措施
①控制、降低有害固相含量;
②控制、降低失水,形成薄、韧的泥饼;
③保持润滑剂的加量,使Kf小于0.08。
④使用合适的密度,尽可能低限;
⑤加强封堵,尤其是沥青胶体的使用;
⑥控制失水,形成薄、韧的泥饼;
⑦提高润滑性,补足润滑剂。
泥包卡钻
(1)违章操作(如活动钻具不开泵、停泵后长时间转动钻具等)。
(2)排量小、泵压低,井底清洁效果差。
(3)裸眼井段长,起下钻过程中容易形成泥包,尤其是深井。
(4)泥页岩水化。
(5)钻井液抑制性差、固相含量高、失水大、泥饼质量差、粘切高、流变性差、地面固控设备处理泥浆的效果不好。
(6)钻具短路循环未及时发现。
(1)新钻头刚下钻到底,与上只钻头相比,岩性无大的变化,但钻速极低,甚至无进尺。
(2)泵压升高,甚至开泵不通。
(3)岩性无大的变化,钻进中机械钻速逐渐降低,转盘扭矩逐步增大,并且时有蹩钻现象。
(4)起下钻中有阻力,泥包不严重时阻力不大,基本能正常起下钻;
但在起钻中随钻具上行增多,阻力增大,遇有小井眼时阻卡严重。
(5)如泥包严重,起钻中造成“拔活塞”,环空液面不仅不降,反而随钻具上行时,从井口返钻井液,而钻具水眼内不见钻井液。
如下钻中由于泥包造成水眼堵塞,钻具悬重下降,环空返出钻井液大于钻柱排出体积。
(1)优选钻井液体系。
钻井液性能优良是防止泥包的重要保证。
塔里木油田在上中部井段普遍采用聚合物或正电胶钻井液体系,具有强包被、抑制泥页岩分散的作用,取得了较好的效果。
(2)保证足够的排量和适当泵压,是防止泥包的重要措施。
特别是钻井进尺快,岩屑多时,尤其要注意防止泥包,必要时可停钻循环钻井液,或降低钻速。
(3)钻进中要注意观察泵压和出口流量的变化。
如发现泵压下降,而出口流量不变,应立即停钻检查,不是钻具刺漏就是高压循环系统闸门刺漏(如灌钻井液闸门、管汇回水闸门刺漏)。
如是钻具刺漏,应立即起钻检查钻具。
(4)在钻进中,如发现泵压逐渐升高,钻速也逐渐降低,有可能是钻头泥包,要采取措施进行处理。
(5)选用防泥包钻头。
无论是PDC钻头还是牙轮钻头,均有防泥包设计的,其效果虽不十分理想,但总是比不防泥包钻头要好一些。
(6)下钻中采取措施,防止钻头泥包或水眼被堵。
(7)发现钻头已经泥包,要加大排量循环,降低钻井液粘切,注入清洗剂,上提钻具,提高转盘转速,以较快速度下放钻具并刹车,利用钻头离心力,争取将泥包物清除。
(8)泥包后起钻若遇阻卡,并造成拔活塞时,要接方钻杆灌钻井液或循环钻井液,保证井筒内钻井液液柱压力不降,以免造成井下复杂情况。
(9)泥包后起钻遇阻卡,要严禁硬提,并要严防在小井眼段卡死,应采取下压、上下活动、开泵倒划眼等措施解除。
(1)泥包卡钻若发生在起钻中,应尽量下压,因泥包卡钻只能卡在稳定器或钻头位置,正常情况下,随钻震击器是能工作的,所以在下压的同时要启用随钻震击器进行下击;
也可用地面下击器进行下击解卡。
如泥包卡钻发生在下钻过程中,在保证安全的前提下尽力上提钻具或上击。
如仍能正常开泵循环,要加大排量进行循环,注入清洗剂;
或在保证井下安全的情况下降低钻井液粘切,并加强钻具活动,也可试启动转盘以求解卡。
但要在保证钻具安全的情况下活动和转动钻具。
(2)泥包卡钻如发生在井底,也要加大排量循环,注入清洗剂;
或在保证井下安全的情况下降低钻井液粘切;
同时上提钻具,启动随钻上击器进行上击,也可试启动转盘,以求解卡。
但也要在保证钻具安全的情况下活动和转动钻具。
(3)大幅度活动钻具、震击、转动、注入清洗剂均无效后,也可采用浸泡解卡剂、泡油、泡酸等措施,有些井就是经这些措施处理后解卡的。
(4)如泥包卡钻造成循环不通(大部分情况是可开泵,但井口不返,其原因是环空堵塞后,将地层憋漏),经循环、活动、震击仍不能解卡,也可在保证安全的前提下加大上提吨位,有部分井泥包卡钻是经大吨位提拉后解除。
(5)因泥包卡钻卡点一般只有两点,即稳定器或钻头处,因此最好用爆炸松扣,从卡点将钻具倒开,起出钻具后下入震击器与鱼头对扣后,再进行上击或下击;
如仍不能解卡,再次从卡点倒开,起出钻具后进行套铣,然后再进行打捞。
①加强抑制性,增大抑制剂加量;
②可使用氯化钾,增强抑制性;
③降低固相含量,控制较低的粘度和切力,加强对钻头的冲刷。
④使用强抑制剂,配合使用无机盐氯化钾;
干钻卡钻
(1)钻进、划眼或长时间转动钻具时,由于钻具刺漏未及时发现,尤其是井深后,钻具刺漏部位低,初期泵压下降不明显,造成钻头处钻井液流量减小,刺漏严重时钻头处无钻井液循环。
干钻使钻头、钻铤产生高热,严重时将钻头与地层烧结在一起,尤其是PDC钻头,干钻后极易与地层烧结在一起,也可使钻铤变形。
(2)泵上水不好,或基本不上水未及时发现。
操作人员既不看泵压,也无人观察出口流量变化,造成干钻卡钻。
(3)因设备原因造成,如灌钻井液闸门,或高压管汇回水阀门关闭不严、刺漏等,泵压下降也无人知道,也是造成干钻卡钻的原因。
(4)修理设备时,由于不能开泵循环,较长时间转动钻具无人过问,甚至未将钻头提离井底,就较长时间的转动钻具,因干钻造成卡钻。
(5)泵房与钻台配合不好。
泵房停泵未通知钻台,操作人员既不看泵压变化,也无人观察钻井液出口,因干钻造成卡钻,此类干钻卡钻发生的可能性较小,但也是有过先例的。
(6)违章操作造成,如活动钻具时不开泵,停泵后长时间转动钻具。
(1)钻具刺漏如在上中部易发现,因泵压下降明显。
深井钻柱下部发生刺漏时,初期泵压下降不明显,但随刺漏增大,泵压总是要下降的,只是下降的大小有差别。
(2)如是泵上水不好,灌钻井液闸门、高压管汇放回水闸门关闭不严或刺漏,泵压下降明显。
(3)钻进中,岩性无明显变化,机械钻速显著下降,转盘扭矩明显增大。
(4)干钻初期造成泥包,上提阻力大,后期烧结卡死,既不能上提、下放,也不能转动钻具,并可能造成水眼堵死。
(1)要经常注意泵压变化情况,如发现泵压下降,要立即停钻,并上提钻具离井底3~5m,检查泵压下降的原因,如地面高压循环系统、钻井液泵均无问题,必须要起钻检查钻具。
(2)注意观察泵压下降过程,如泵压突然下降,有可能是钻头水眼掉,但泵压下降值不很大;
如是钻具断、钻头落井,泵压下降值大;
如泵压是逐步下降的,就有可能是钻具刺漏。
(3)发生短路循环,在钻进或划眼时,转盘扭矩会增大。
钻进时岩性变化不大时,机械钻速明显下降,此时应立即停钻上提钻具检查原因,如判断为钻具刺漏,应立即起钻检查钻具。
(4)在检修设备时,如不能循环钻井液,要以上下活动钻具为主,不要将转动钻具作为活动钻具的唯一方法,并且只能短时间转动钻具,转动时必须将钻头提离井底。
如果检修设备时间较长,要安排起钻。
(5)防止个别人员在特殊情况下违章干钻。
(1)干钻卡钻如是在钻进时发生,钻头在井底,就只有用随钻震击器上击,并同时在保证安全的前提下加大上提吨位。
如干钻时间较短,仍有解卡的可能。
(2)如钻头不在井底,在上提、上击的同时,也可进行下压、下击。
(3)干钻卡钻发生后,如经随钻震击、强力活动、转动无效后,应从卡点爆炸松扣或倒扣,起出卡点以上钻具后,如鱼头完好,甩掉刺漏钻具,可下钻对扣,再次进行震击,以求解卡。
如仍不能解卡,但水眼未堵,能建立循环,可注入解卡液,再次强力活动钻具、震击,以求解卡。
(4)干钻卡钻经采取以上措施仍不能解卡,就只有从卡点倒扣或进行爆炸松扣,起出卡点以上钻具后,进行套铣、打捞。
砂桥/沉砂卡钻
(1)机械钻速快,钻井液排量跟不上,钻井液中岩屑浓度太高
(2)起钻前循环时间短,未将井眼清洁干净
(3)泥浆悬浮能力差,不能有效地携带岩屑或是钻井液净化差,固相含量高。
(4)地层胶结不好,稳定性差。
(5)絮凝包被剂加量过大,岩屑絮凝成团,搭成砂桥
(6)泡完解卡挤,未循环干净
(7)空气钻时地层出水
(8)套管未封堵易垮塌层
(9)井喷、溢流压井后形成的砂桥。
(10)发生井漏,液柱压力下降后岩屑滑落、沉降形成的砂桥。
(11)水平井/定向井岩屑床
(12)井眼不规则,形成“糖葫芦”井眼
(13)处理钻井液时比重、粘度降得太多、太快破坏了井内原已形成的平衡,导致泥饼和岩屑滑落,形成砂桥
(14)地层出油、气、盐水
(15)转换钻井液体系,造成井壁失稳
(1)起钻发生砂桥阻卡时,环空液面不降,钻具水眼内液面下降很快。
(2)下钻中发生砂桥阻卡,井口不返钻井液,钻杆水眼内反喷钻井液。
(3)在起下钻中发生砂桥阻卡,开泵泵压较高,悬重下降,严重时憋泵,如能建立正常循环,能较快恢复正常。
(4)钻进中形成砂桥,开泵循环钻井液时井下情况基本正常,停泵后则钻具活动困难。
(1)改善钻井液性能,优选钻井液体系,保持钻井液性能稳定,提高钻井液携砂、稳定井壁能力,搞好钻井液净化工作。
钻井液性应能满足井眼安全约束条件:
①井眼净化能力0.5以上;
②环空岩屑浓度不大于5%;
③井眼稳定Z值在6000~2000;
(2)根据井眼尺寸、钻速优选循环排量。
在进尺快