钻井卡钻事故及处理
136页1、钻井常见 事故与复杂,井下事故与复杂的原因,一、地质因素 二、工程因素,地质因素,地层孔隙压力、地层破裂压力、地层坍塌压力、特殊地层(盐膏、软泥岩、沥青)的蠕变应力;火成岩、煤层、断层、裂缝、溶洞、特高渗透层、硫化氢、二氧化碳。,工程因素,不严格执行设计、钻井液体系和性能不合适、违章操作、设备故障、管理工作薄弱。 对于复杂情况处理不及时方法不得当、组织工作不善,停工时间过多, 钻井周期过长。,处理井下事故与复杂遵循的原则,安全的原则:设备、工具、技术方案、技术措施、人员素质,快速的原则:迅速地决策、迅速地组织、 迅速地施工、工序衔接要有条不紊,灵活的原则:随机应变,及时调整方案,经济的原则:处理方案的安全性、有效 性工艺的难易程度、工具材料费用、占 用钻机时间、环境影响等,事故与复杂,复杂:井涌、井漏、轻度井塌、砂桥、泥包、缩径、键槽、钻具刺漏、地层蠕变、地应力引起的井眼变形、钻井液污染及有害气体溢出等,事故:卡钻、井喷、严重井塌、钻具或 套管断落、井下落物、钻出新井眼丢失 老井眼等,卡钻事故,卡钻是钻井过程中常见的井下事故。,卡钻: 就是钻头或钻具在井眼内被卡住而 不能起下和转动的现
2、象,类型:粘吸、坍塌、砂桥、缩径、键槽、 泥包、干钻、落物、水泥固结,卡钻的首要工作,必须维持钻井液循环畅通,保持钻柱完整,不能把钻具连接螺纹扭的过紧,常用钻杆允许扭转系数(圈/m),卡钻事故,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 干钻卡钻 水泥卡钻,粘吸卡钻,只在压差作用下钻具被推向井壁并粘住,而不能活动。也叫压差卡钻,粘吸卡钻,一、粘卡的原因 二、粘卡的特征 三、粘卡的预防 四、粘卡的处理 五、处理粘卡的注意事项,一、粘卡的原因,内因:井壁上有滤饼的存在,外因:地层孔隙压力和钻井液 液柱压力的压差存在,吸附: 钻井液中的固相颗粒吸附在岩石 表面(砂岩、泥岩);,滤饼形成的原因,沉积: 钻井液中的固相颗粒沉积在井壁 上(泥页岩井段大于砂岩井段,容易形成厚滤饼);,滤失作用: 它加速了钻井液中固相颗粒在渗透性岩层表面的沉积。,结论:只要有滤饼存在就有粘卡的可能,压差可使粘卡卡的更结实,有正压差存在可将钻柱压向井壁一边,进一步缩小了吸附面间的间隙,增强了吸附力,并进一步扩大了钻柱与井壁的接触面积。,压差的存在,泥饼粘吸的发展过程,二、粘卡的特征,1. 在钻
3、柱静止状态下才能发生,2. 卡点位置一般在钻铤或钻杆部位,3. 粘卡前后钻井液循环正常,进出口流量平衡,泵压没有变化。,4. 粘卡后如活动不及时卡点有可能上移甚至移至套管鞋附近。,特点:钻具上下活动困难,泵压正常循环畅通,一般卡在加重钻杆以下钻具。,三、粘卡的预防,1. 使用中性钻井液 2. 钻柱静止时间不许超过35分钟 3. 对阴离子钻井液要求有效好的润滑性,较小的滤失量,适当的粘度和切力,必要时加入润滑剂、活性剂、塑料球等减少滤饼的摩阻系数 4. 搞好固控工作 5. 没有高压层、坍塌层存在,做到近平衡压力钻进 6. 钻井液加重时,要用优质的加重材料均匀加入 7. 设计合理的钻具结构,特别是下部钻柱结构,三、粘卡的预防,8. 如果钻头在井底无法上提和转动,将钻柱悬重的1/22/3压在钻头上。 9. 测斜前,最好短起下一次。测斜时,勤活动钻具。 10. 正常钻进时,决不能将方钻杆座在井口进行维修。 11. 指重表、泵压表、扭矩表必须灵敏可靠。 12. 保持良好的井身质量(直井防斜打直,斜井保证井眼轨迹平滑) 13. 钻柱中要带上随钻震击器(根据特殊井段选用,长期使用可能失效,出现负面影
4、响) 14. 钻进、起下钻过程中要详细记录与钻头或扶正器相对应的高扭矩大摩阻的井段,并分析所在地层的岩性,四、粘卡的处理,强力活动钻具 震击解卡 浸泡解卡剂 爆炸松扣 套铣解卡 填眼侧钻,浸泡解卡剂的施工步骤,求卡点位置:现场根据钻柱在一定的拉力下的弹性伸长来计算。 依虎克定律:自由钻柱的伸长和拉力及钻柱的长度成正比,和钻柱的横截面积及钢材的弹性系数成反比,则公式表示为: 移项得: 式中 L卡点位置m;F上提拉力kN; S横截面积cm2; 拉力作用下的伸长cm; E钢材的弹性系数2.1105 MPa,求卡点位置,一定的钻柱, S、E均为定值,则上式改写为: 式中 K=ES ,称为计算系数 常用钻杆、钻铤的计算系数可查工具手册。127mm的钻杆 K=7150 复合钻柱求卡点:根据钻具的外径和壁厚的不同,将钻柱分若干段,长度分别为L1、L2、L3,在一定的拉力下,伸长值分别为 1、 2、 3。 利用此式可分别求出 1、 2、 3,求解卡剂用量,Q=Q1+Q2+Q3 =0.785(D2-d12)HK+0.785d22H+Q3 式中 Q解卡剂总用量 m3 Q1粘卡段环空容量 m3 Q2粘卡段管
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