油井复杂情况处理技术.ppt
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1、,井下复杂情况处理,目录:,第一节:绪论、定义 第二节:粘吸卡钻 第三节:井壁失稳与坍塌卡钻 第四节:砂桥卡钻 第五节:缩径卡钻 第六节:键槽卡钻 第七节:泥包卡钻 第八节:落物卡钻 第九节:干钻卡钻 第十节:水泥卡钻,事故的种类、发生原因及预防和处理,一.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。,事故的种类、发生原因及预防和处理,二.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,
2、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,,事故的种类、发生原因及预防和处理,三.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。,事故的种类、发生原因及预防和处理,三.卡钻事故处理通则 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
3、捞作业造成极大困难。,事故的种类、发生原因及预防和处理,三.卡钻事故处理通则 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。,事故的种类、发生原因及预防和处理,四.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,总是遵循以下下6个处理程序,事故的种类、发生原因及预防和处理,四.卡钻事故处理程序 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;,事故的种类、发生原因及预防和处理,四.卡钻事故处理程序 四震,使用震击器震击(单独
4、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。,第一:粘吸卡钻,粘吸卡钻,也叫压差卡钻,是钻井过程中最常见的卡钻事故。最容易卡住钻铤,由于钻具失去了活动的自由,随时间的增长,卡点可能上移,直至套管鞋附近。 一.主要特征: 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,第一:粘吸卡钻,粘吸卡钻,也叫压差卡钻,是钻井过程中最常见的卡钻事故。最容易卡住钻铤,由于钻具失去了活动的自由,随时间的增长,卡点可能上移,直至套管鞋附近。 一.主要特征: 1、循环正常、泵压无变化 2、发生在钻具静止时间较长时
5、 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,第一:粘吸卡钻,二.主要原因: 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,第一:粘吸卡钻,三.预防措施 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,第一:粘吸卡钻,四.处理方法: 1、上下活动钻具 2、使用震击器解卡 3、浸泡与震击 4、套铣
6、、倒扣 5、侧钻,第二:坍塌卡钻,坍塌卡钻是井壁失稳造成的,是卡钻事故中性质最为恶劣的一种事故。因为处理这种事故的工序最复杂、耗费时间最多、风险性最大,甚至有全井或部分井眼报废的可能,所以在钻井过程中应尽力避免这种事故的发生。 一.主要特征: 1、钻进中扭矩增大,泵压升高 2、钻具上提遇卡,下放遇阻,第二:坍塌卡钻,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。 二.主要原因: 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
7、力激动与抽吸等,第二:坍塌卡钻,三.预防措施: 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,第二:坍塌卡钻,四.处理方法: 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,第三:砂桥卡钻,砂桥卡钻也叫沉砂卡钻,其性质和坍塌卡钻差不多,其危害较粘吸卡钻更甚。 一.主要特征: 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,第三:砂桥卡钻,二.主要原
8、因: 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,第三:砂桥卡钻,三.预防措施: 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,第三:砂桥卡钻,四.处理方法: 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,第四:缩径卡钻,缩径卡钻,说通俗一点,就是小井眼卡钻。无论何种原因,钻头通过的井段,其直径小于钻头直径,均可造成卡钻。这些小于钻头的井径,有些是
9、缩径造成的,有些是原本就存在的。缩径卡钻也是钻井工程中常见的事故,处理起来比坍塌卡钻容易一些,但比粘吸卡钻要困难得多。 一.主要特征: 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,第四:缩径卡钻,二.主要原因: 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,第四:缩径卡钻,三.预防措施: 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,第四:缩径卡钻,四.处理方法: 1、上提遇卡,可倒划
10、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,第五:键槽卡钻,健槽形成的主要条件是井身轨迹不是一条直线(斜直或垂直)而产生了局部弯曲,形成了狗腿。为了方便起见,我们把狗腿分为两种:由倾斜角变化产生的狗腿叫倾斜狗腿;由方位角变化产生的狗腿叫方位狗腿。实际井眼中的狗腿往往是这两种狗腿的综合体。 在长期起下钻过程中,由于钻杆接头的刮削作用,把受压一边的井壁削去,越削越深,变形成了健槽。而这个健槽的直井等于或稍大于钻杆接头的直径,而小于主井筒的直径。定向钻井和水平钻井在增斜和降斜井段也容易出现健槽。,第五:键槽卡钻,一.主要特征: 1、只发生在起下
11、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,第五:键槽卡钻,二.主要原因: 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 三.预防措施: 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,第五:键槽卡钻,二.主要原因: 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 三.预防措施: 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,第五:键槽卡钻,四.处理方法: 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,
12、倒划眼等 2、已卡死,倒扣、套铣,第六:泥包卡钻,所谓泥包就是软泥、滤饼、钻屑粘附在钻头或扶正器周围,或填塞在牙轮或刀片间隙之间,或镶嵌在牙齿间隙之间,轻则降低机械钻速,重则把钻头或扶正器包成一个圆柱状活塞,使其在起下钻过程中遇阻卡。最可怕的是它的抽吸作用,极易把松软地层抽垮,把产层抽喷。所以我们在钻井过程中,要防止钻头泥包现象的发生。,第六:泥包卡钻,一.主要特征: 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,第六:泥包卡钻,二.主要原因: 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
13、 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、,第六:泥包卡钻,三.预防措施: 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,第六:泥包卡钻,四.处理方法: 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,第七:落物卡钻,井下落物各种各样,有的落物形状很规则且有可供打捞的部位,在井中经常处于和井眼轴线呈平行的状态,如钻杆、钻铤、套管、油管等。有的落物虽然形状规则但无可供打捞的部位,在井中经常处于斜立的状态,如撬棍、测斜仪等。有的落物形状既
14、不规则也无可供打捞的部位,在井中所处的状态是随遇而安,如牙轮、刮刀片、井口工具、绳索等。,第七:落物卡钻,落物的来源也不同,有的从井口落入,如井口工具、手工具等。有的从井下落入,如钻头、牙轮、刮刀片、电测仪器等。有的从井壁落入,如砾石、岩块、水泥快及原来附在井壁上的其他落物。 落在井底的落物,虽然妨碍钻进,但一般的不会造成卡钻,能造成卡钻的是处于钻头活扶正器以上的落物。由于井眼与钻柱之间的环形空间有限,较大的落物就像楔铁一样嵌在钻具与井壁中间,较小的落物嵌在钻头、磨鞋或扶正器与井壁的中间,使钻具失去活动能力,造成卡钻。,第七:落物卡钻,一.主要特征: 1、钻进蹩,上提卡。阻卡位置固定,阻卡程度
15、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,第七:落物卡钻,二.主要原因: 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,第七:落物卡钻,三.预防措施: 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,第七:落物卡钻,四.处理方法: 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
16、、已卡死,倒扣、套铣,第八:干钻卡钻,所谓干钻就是钻头部位失去钻井液循环,钻头对岩石作功所产生的热量散发不出去,切削的岩屑携带不上来,积累的热量达到一定程度,足以使钢铁软化甚至熔化,钻头或钻铤下部在外力作用下产生变形,和岩屑熔合在一起,这就造成了干钻卡钻。,第八:干钻卡钻,一.主要特征: 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,第八:干钻卡钻,二.主要原因: 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,第八:干钻卡钻,三.预防措施: 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,
17、第八:干钻卡钻,四.处理方法: 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,第九:水泥卡钻,在钻井过程中,为了纠正井眼轨迹,或者为了避开井底无法打捞的落物,或者在套管内开窗侧钻,或者为了封堵漏层,都需要打水泥塞。尾管固井时,送入尾管的钻柱也要接触水泥浆。另外,井下是试油作业在上返换层时,也经常采取打水泥塞的办法。总之,凡是钻具或油管只要接触水泥浆,就有被水泥固死的可能,也就是平常形象的说法叫做“插旗杆”。,第九:水泥卡钻,一.水泥卡钻的原因: 水泥浆是流动体,如果操作不失误,一般是不应该发生卡钻的,但是各大油田每年发生的此类事故不少,甚至一口油井,由于一招
18、不慎而前功尽弃,为什么会发生此类完全不应该发生的事故呢?究其原因有以下几种。 1.对所使用的水泥和外加剂的混配物不作理化性能试验,也不把水泥浆与井浆做混配试验,不掌握水泥浆的性能和变化规律。,第九:水泥卡钻,2.注水泥设备或钻具提升设备没有充分的保障,在施工中途发生问题,使施工不连续或延长了施工时间。 3.施工措施不当或操作失误。这方面发生的问题很多,如注水泥的管柱上接上钻头和钻铤;注水泥后不能及时将管柱提离水泥段;在水泥塞顶部循环顶替不彻底;在顶替余浆的过程中不活动钻具;甚至还有因操作失误致使钻具落井等。,第九:水泥卡钻,4.探水泥塞时间过早或措施不当。一般探水泥塞的时间应在注水泥塞施工完毕
19、的48小时以后,但有的井确提前探塞,在水泥塞未凝固以前,将钻具压入水泥塞中造成卡钻。同时我们也要知道,在开泵循环的情况下去探水泥塞是不会造成卡钻的,但有些人硬是要去干探,非得碰得头破血流不可。,第九:水泥卡钻,二.水泥卡钻的预防: 1.在裸眼井段注水泥塞,要测量井径,按实际井径计算水泥浆用量,附加量不超过30。 2.入井水泥浆必须做理化性能实验,并要和井浆作混溶试验,掌握水泥浆的稠化、初凝、终凝时间,施工时间要控制在稠化时间的一半以内。 3.打水泥塞的钻具结构越简单越好,一般只下光钻杆就行,不能带钻头、钻铤等有害无益的工具。为了打好悬空水泥塞,也可带水力旋流上返接头,他的优点是:,第九:水泥卡
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