钻井事故与复杂情况.docx

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钻井事故与复杂情况

第十三章钻井事故与复杂情况

本章主要论述钻井作业中的井下事故和复杂情况发生的原因及其处理和预防，其次介绍常用打捞工具的结构、技术规格和使用方法。

自升式钻井平台、固定钻井平台、半潜式钻井平台和浮式钻井船在打捞工具选用、打捞方法及打捞操作方面基本上大同小异，但半潜式钻井平台在打捞作业中应注意以下几点：

1．当井下事故发生时，应立即记录升沉标高尺上的标尺高度。

2．处理井下事故及打捞起下钻过程中，半潜式钻井平台漂移应控制在规定允许的范围内。

3．打捞起下钻时，打捞工具及落鱼通过隔水管伸缩节、水下防喷器和水下井口头处时要放慢速度，注意阻卡，必要时打开升沉补偿器缓慢起下。

4．当打捞工具下至鱼顶深度前4～6米时，先打开升沉补偿器，然后再进行打捞作业，打捞起钻到正常井段后才能锁上升沉补偿器。

第一节钻井事故原因及其处理和预防

一．钻头事故原因、处理及预防

海上钻井常用的是三牙轮钻头、PDC钻头和金刚石取心钻头。

PDC钻头和金刚石取心钻头较少发生事故。

主要是三牙轮钻头掉牙轮或整个钻头落井。

钻头事故主要发生在深部地层和研磨性地层，如钙质砂岩、石英质砂岩、含砾砂岩、钙质泥岩等地层。

1．钻头事故的原因：

（1）在研磨性地层钻进时间过长，轴承发生损坏，极易导致牙轮落井。

（2）钻压过大，措施不当，导致牙轮蹩落井内。

（3）钻头选型与地层岩性不相适应，加上使用措施不当导致牙轮落井。

（4）井底有金属落物，未打捞就强行钻进导致牙轮蹩落。

（5）牙轮破碎掉落井内一一钻头制造中，由于牙轮热处理中残存有内应力或受伤，牙轮壳体淬火太老太脆，钻进中遇蹩跳钻导致一个牙轮部分或全部破碎落井（其余两个牙轮尚完好），也有三个巴掌间的焊缝质量不好导致巴掌连同牙轮一起落井的。

（6）溜、顿钻造成牙轮落井。

（7）钻头公扣根部断裂造成整个钻头落井。

（8）蹩钻严重，钻头螺纹倒扣，造成钻头落井。

（9）配合接头螺纹滑扣造成钻头落井一一钻头与钻铤之间的配合接头螺纹由于长期使用、磨尖及台肩磨薄或胀大，一遇蹩钻严重时就可能发生滑扣，把钻头遗留井底。

2．钻头事故的处理：

若钻头脱扣落井，可选用对扣接头或公锥截短后去打捞。

若掉牙轮，可选用一把爪、磁铁打捞器、反循环打捞篮、反循环磁铁打捞篮、磨鞋带打捞杯等打捞工具去打捞和磨掉。

（1）钻头在井底居中时，可用对扣接头去对扣或把公锥截短，使造扣部位进入钻头公扣水眼内造扣。

打捞钻具组合：

对扣接头（或截短公锥）十安全接头十打捞震击器十钻杆。

由于落鱼仅一只钻头，对扣或造扣时落鱼钻头可能会跟着转动，此时可采用转速忽快、忽慢、忽转、忽停的惯性对扣造扣方法上紧造牢后循环半小时起钻。

（2）钻头在井底歪斜横卧时，只能用磨鞋带打捞杯去把钻头磨碎或用电缆下入井底聚能炸药切割器向下定向切割碎，再用一把爪、反循环一把爪、磁铁打捞器、反循环打捞篮、反循环磁铁打捞篮等去打捞。

打捞钻具组合：

打捞工具（磨鞋加打捞杯、一把爪、反循环打捞篮、磁铁打捞器）十安全接头十打捞震台器十钻杆。

（3）牙轮掉井时，根据当时井底落鱼多少及井眼状况来考虑下入何种打捞工具。

若钻头掉牙轮，尤其是三个牙轮落井，在井底以上的部分井段可能是锥形小井眼，则先下钻头通井把锥形小井眼井段扩成正常尺寸的井眼后，再下磨鞋打捞杯去磨铣或下一把爪、反循环打捞篮、磁铁打捞器等去打捞。

（4）钻头事故处理时的安全注意事项。

①下磨鞋至鱼顶以上3～5米时停下，开大排量循环并反复划眼到距鱼顶0.2米时为止，然后改用小排量（通常为钻进时排量的一半）和小钻压低转速进行磨铣。

②在磨铣过程中，为保持碎铁在磨鞋下面，每磨进0.2～0.3米或磨铣半小时后上提划眼1～2次。

划眼到底后应开着泵上提3～5米，停泵l～2分钟后下放至磨鞋接触落鱼，并转动加压后再开小排量磨铣，但不许干磨。

③磨铣时如蹩跳严重，应立即上提划眼，改变磨铣参数，直到磨铣时平稳为止。

④磁铁打捞器在井底不允许转动，以防磁铁芯子损坏或落井。

停泵打捞，可多捞几个方向并记录打捞方入的变化，帮助判断是否捞获。

⑤一把爪及反循环一把爪的齿应略向内弯，在井底可少许转动或拨动落鱼进入，但不许旋转，以防落鱼把齿蹩断落井。

⑥反循环打捞篮在中软地层中可进行打捞取心钻进0.3～0.5米，使井底牙轮或碎铁随岩心一起捞上来，但打捞取心进尺以不超过反循环打捞篮内的蓝爪（卡板式岩心爪）至钢球阀座底部之间的距离为宜。

⑦打捞工具下井前应进行测绘，画草图标明各部尺寸。

⑧除磨鞋外，用其它打捞工具打捞牙轮、碎铁，起钻时禁用转盘卸扣，并按规定往井内灌满钻井液。

3．钻头事故的预防：

（l）钻头使用时间应掌握适度，钻时慢和扭矩大时应起钻换钻头。

（2）除按钻头厂家推荐的钻压和转速操作外，使用后期应特别注意，当地层岩性未变而钻速变慢且扭矩摆动变化大时，可能轴承有问题或是牙轮卡死，不应再继续钻进，应起钻换钻头。

对于“J”系列钻头，除按厂家推荐的钻压使用外，还应保持钻压×转速为常数，即钻压大时，转数应低，反之亦然。

为保证密封滑动轴承钻头的轴承安全正常工作，美国休斯公司根据“J”系列钻头轴承的承载能力，综合试验结果，推荐了允许的钻压一一转速值（详见第四章钻头与钻井参数设计）。

（3）钻头型号的选用必须与地层岩性相适应。

钻含砾砂岩及砂砾岩时，应选用契形镶齿且保径的钻头，如休斯公司生产的ATJ11、ATJ22钻头，瑞德公司生产的EHP5lA，史密斯公司生产的F2XP钻头等。

（4）井底有金属落物时应坚持打捞干净后方可钻进。

（5）钻头产品要有API质量合格证书或互ISO9000质量认证方可购买使用，以减少或避免因钻头质量差而发生的钻头事故。

（6）加强设备保养和检查，保证钻机刹车系统在任何时候都灵敏可靠。

加强司钻责任心，上岗后精力要绝对集中和按指令及安全操作规程操作，防止溜顿钻造成牙轮落井。

（7）钻头螺纹必须按规定扭矩上紧（三牙轮钻头推荐上扣扭矩见表13一1）。

（8）蹩钻时应及时停钻上提划眼、调整钻井参数，蹩钻厉害时应及时刹死转盘缓慢释放扭矩，防止因猛烈打倒车脱扣而造成钻头落井。

（9）钻头配合接头定期探伤和更换，防止严重蹩钻滑扣造成钻头落井。

二．钻具事故原因、处理及预防

钻具事故常见的有钻铤螺纹和钻杆工具接头螺纹折断、钻杆本体折断、滑扣、脱扣和粘扣等。

1．钻具事故的原因

（l）钻铤螺纹折断原因：

钻铤在井下长期处于受压应力状态，在中性点附近还处于拉压应力交替作用状态。

如加压和振摆作用产生的弯曲应力集中在钻铤公扣根部和母扣根部，则钻铤折断很容易发生在公、母扣的根部。

根据经验，钻铤公扣根部折断机率比母扣多，无论公扣根部折断或母扣根部折断都是属于弯曲应力集中引起的疲劳折断。

断口往往有一部分是旧裂纹，即断面比较光滑的那一部分，是长期受弯曲应力集中引起的疲劳裂纹。

而断口的新裂纹，其断面粗糙和凹凸不平，是在大扭矩负荷下扭断的。

（2）钻杆本体折断原因：

钻杆本体折断多发生在卡卡瓦部位。

断口有成螺旋形的，有参差不齐的，也有齐口的。

折断的原因有以下几种：

①卡瓦牙痕较深，在井下长期处于拉应力与扭应力（剪切应力）的联合作用下，逐渐加深横向裂纹，一遇严重蹩钻时就被扭断。

②钻杆本体有横向裂纹，在高压液流作用下逐渐被刺穿，在高拉力负荷下被拉断或在大扭矩作用下被扭断。

③处理卡钻事故上提拉力超负荷而将本体拉断。

（3）钻具脱扣原因：

主要是由于蹩钻厉害、打倒车严重、刹车不及时所引起的，也有由于转盘操作失误而发生的。

钻具脱扣在钻进和划眼时有发生，在起下钻中也时有发生。

（4）钻具滑扣原因：

钻具滑扣主要是由于螺纹磨尖、钻井液刺毁台肩或接头台肩磨薄并严重蹩钻而引起的。

（5）钻具粘扣原因：

钻具粘扣主要是由于螺纹表面加工粗糙、未经磷化处理和润滑脂质量不合格而引起的。

2．钻具事故的处理

（l）钻具事故打捞工具的选择：

钻具事故要根据鱼顶形状、落鱼长度、落鱼是否可能被卡、井眼尺寸和井况来决定选用何种打捞工具。

如果是钻铤螺纹折断、钻杆加厚部位折断、脱扣和滑扣，则可选用公锥、母锥、可退式打捞矛、卡瓦打捞筒去打捞。

如果是钻杆本体折断，则只能选用母锥、卡瓦打捞筒等外捞工具去打捞，决不许可用公锥、可退式打捞矛等内捞工具去打捞，以避免因鱼顶被胀破而增加事故处理的困难。

（2）钻具事故打捞钻具组合：

①钻具脱扣时，鱼顶通常为母扣，若螺纹完好时可用对扣接头接原钻具下井与鱼顶对扣。

对扣钻具组合：

对扣接头十安全接头十打捞震击器（EQ型随钻进击器或Z型油击器）十钻杆。

对扣接头十安全接头十打捞震击器（EQ型随钻震击器或Z型油击器）十钻铤3～6根十液压加速器十钻杆。

②钻具滑扣时，鱼顶通常为母扣且向外胀大，可用特制打捞接头（公扣小端切去l～2扣，公扣大端从根部削去台肩车成60度夹角的倒圆锥体）、卡瓦打捞筒或可退式打捞矛去打捞。

打捞钻具组合：

特制打捞接头（卡瓦打捞筒或可退式打捞矛）十安全接头十打捞震击器十钻杆。

特制打捞接头（卡瓦打捞筒或可退式打捞矛）十安全接头十打捞震击器十钻铤3～6根十液压加速器十钻杆。

注：

钻具滑扣且母扣向外胀大，若用卡瓦打捞筒去打捞时，则卡瓦打捞筒应带铣齿控制环将鱼顶修整好再打捞。

或先下修整工具把鱼顶修整好后，再下卡瓦打捞筒去打捞。

③钻铤螺纹根部折断、钻杆接头扣刺漏扭断和钻杆加厚部位折断时，可用外捞工具（母锥、卡瓦打捞筒）去打捞，也可用内捞工具（公锥、可退式打捞矛）去打捞。

打捞钻具组合：

母锥（卡瓦打捞筒、公锥或可退式打捞矛）十安全接头十打捞震击器十钻杆。

母锥（卡瓦打捞筒、公锥或可退式打捞矛）十安全接头十打捞震击器十铤3～6根十液压加速器十钻杆。

④钻杆本体折断时，若鱼顶断口参差不齐或破裂，则先下导向领眼磨鞋去修整鱼顶，后用外捞工具去打捞。

若鱼顶断口整齐规则，则直接下外捞工具去打捞。

打捞钻具组合：

母锥（卡瓦打捞筒）十安全接头十打捞震击器十钻杆。

母锥（卡瓦打捞筒）十安全接头十打捞震击器十钻铤3～6根十液压加速器十钻杆。

导向领眼磨鞋十打捞杯1～2个十安全接头十打捞震击器十加重钻杆十钻杆。

⑤鱼顶情况不清楚或为了解鱼顶偏离井眼中心情况，有时下铅印去打印鱼顶形状。

其打印钻具组合：

铅印十安全接头十打捞震击器十钻杆。

⑥鱼顶偏靠井壁或鱼顶在“大肚子”井段时，打捞可能摸不着鱼顶，此时需要把卡瓦打捞筒的引鞋换成壁钩或加大引鞋，公锥母锥亦可安装壁钩或加大引鞋或用笔尖式公锥、偏水眼公锥等工具。

此外在打捞钻具中还可以接入活动肘节或弯接头或摇把式弯钻杆，以帮助打捞躲在“大肚子”内的落鱼。

鱼顶偏靠井壁或躲在“大肚子”内时的打捞钻具组合：

卡瓦打捞筒或公锥或母锥（下部接有壁钩或加大引鞋）十安全接头十活动肘节（或弯接头或摇把式弯钻杆）十打捞震击器十钻杆。

（3）钻具事故打捞安全措施：

①打捞工具入井前要经过无损探伤检查。

②打捞工具应拆开检查，测量打捞部位尺寸是否与鱼顶尺寸相配套，画出草图标明尺寸；

③打捞工具和打捞钻具的螺纹要按规定扭矩—一上紧，计算好打捞方入。

④打捞工具下到距鱼顶3～5米时用小排量打通后再开大排量循环，用低转速慢慢下放至鱼顶以上0.l～0.2米冲洗清洁鱼头。

若在钻开高压油气层后进行打捞时，应循环排气至少一周以上。

深井打捞下钻中途应开泵打通一次。

⑤开小排量慢慢下放摸鱼顶，当悬重降低、泵压上升时立即停泵。

加压49～9.8千牛（0.5～1吨）慢转造扣或下放至打捞方入。

在造了3～4扣或鱼顶进入卡瓦顶部后停止造扣或停下，试着慢慢上提，如悬重略显增加，则下放继续造3～4扣或继续下放使鱼顶进入卡瓦上部的盘根内。

接着用小排量打通后开大排量循环并慢慢上提，如落鱼未被卡，提离井底4～5米，然后下放至离井底1～2米时猛刹车，检查是否抓牢。

如抓牢可靠，则循环半小时后起钻，否则重新造