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鉆井施工過(guò)程中常見(jiàn)事故的預(yù)防及處理

  
評(píng)論: 更新日期:2018年10月17日

?? 鉆井事故制約了鉆井速度的發(fā)展,而且增加了鉆井液對(duì)地層的浸泡時(shí)間,使井下更加復(fù)雜,若油層已鉆開(kāi),則會(huì)加重對(duì)油層的污染,給國(guó)家和企業(yè)造成人力物力和財(cái)力重大損失,多年來(lái),如何最大限度的減少鉆井事故,縮短鉆井周期,提高經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益是每一個(gè)鉆井工作者為之奮斗的目標(biāo),下面簡(jiǎn)要講一下鉆井事故的預(yù)防及處理。
一:卡鉆事故
??? 卡鉆是指鉆具在井下失去活動(dòng)能力的事故。它可分粘附卡鉆、憋漏卡鉆、沉砂卡鉆、鍵槽卡鉆、井塌卡鉆、井下落物卡鉆、干鉆卡鉆、縮徑卡鉆等??ㄣ@事故是在鉆井工程事故中發(fā)生機(jī)率最高、最常見(jiàn)的事故,發(fā)生的原因也是多方面的。
(—)泥餅粘附卡鉆
1、 發(fā)生粘附卡鉆的條件:
泥餅是造成粘附卡鉆的前提條件。
凡是使用水基鉆井液和有固相鉆井液時(shí),鉆井液中的自由水在液柱壓力大于地層壓力這個(gè)壓差的作用下,滲入地層,而鉆井液的固相部分難以滲入地層,則糊在井壁上形成了一層泥餅。等鉆具接觸井壁時(shí),在壓差的作用下產(chǎn)生了一個(gè)推力,將鉆具壓向井壁并嵌入泥餅中。如果鉆具與井壁泥餅所產(chǎn)生的摩阻力加鉆具在鉆井液中的重量之和大于鉆機(jī)安全提升拉力時(shí),則發(fā)生卡鉆。通常稱為泥餅粘附卡鉆或壓差卡鉆。
凡是泥餅質(zhì)量和井身質(zhì)量差以及井內(nèi)壓差大時(shí)都容易發(fā)生粘卡。造成粘卡的原因是多反面的,它與泥餅?zāi)ψ柘禂?shù)、鉆井液密度及鉆具與井壁的接觸面積等因素有關(guān)。
鉆井液因素:鉆井液性能不好,失水量大,鉆井液凈化差,固相含量較高,加之地層滲透性好,便會(huì)在井壁上形成厚厚的泥餅。若遇漏失層,鉆井液中加入了堵漏材料,同樣會(huì)提高泥餅的厚度和摩阻力。
鉆井液受浸污:如果鉆遇水層或石膏層,鉆井液受到鹽水或鈣的浸污后性能變壞,失水和泥餅都會(huì)迅速增加,如果處理不及時(shí)就會(huì)造成卡鉆的事故。
活動(dòng)鉆具不及時(shí):因設(shè)備故障無(wú)法活動(dòng)或鉆具折斷后靠在井壁上等原因,使鉆具與泥餅接觸的相對(duì)靜止時(shí)間過(guò)長(zhǎng),都可能發(fā)生卡鉆。
井身質(zhì)量差:狗腿度過(guò)大,會(huì)使鉆具的大部分貼在了井壁上,增加了粘卡的機(jī)會(huì)。
2、 粘卡的現(xiàn)象:
發(fā)生粘卡后,鉆具不能上提下放或轉(zhuǎn)動(dòng),但開(kāi)泵正常且泵壓穩(wěn)定;一般沒(méi)有大量的沉砂返出,振動(dòng)篩上比較干凈;鉆具的伸長(zhǎng)隨卡鉆的時(shí)間的增加越來(lái)越小(卡點(diǎn)上移)。
3、 采用近平衡壓力鉆井減小壓差,為了防止粘卡,應(yīng)盡量使用具有防卡性能的優(yōu)質(zhì)鉆井液盡量降低泥餅的摩阻系數(shù),降低失水量和增強(qiáng)泥餅的可壓縮性;使用重鉆井液時(shí),混油或固相潤(rùn)滑劑,或加入表面活性劑,可以提高鉆井液的潤(rùn)滑性。
4、 粘卡后的處理:
卡鉆后首先要保證正常循環(huán)鉆井液,調(diào)整鉆井液性能,加強(qiáng)凈化工作,充分洗井,這是處理粘卡的前提條件。卡鉆初期,在尚未徹底卡死的情況下(卡點(diǎn)低,被卡段少),可采用下砸的辦法。目前所用鉆桿大部分經(jīng)過(guò)摩損,而無(wú)準(zhǔn)確的使用記錄,井隊(duì)很難掌握抗拉及扭轉(zhuǎn)的強(qiáng)度。實(shí)踐證明,靠大力上拔解卡往往是失敗的。如果卡點(diǎn)較高,被卡段很長(zhǎng),就采取泡油(或解卡劑)、泡酸(石灰?guī)r地層)的辦法解卡。在為處理卡鉆事故之前應(yīng)維持鉆井液循環(huán)和防止卡點(diǎn)上移(采用壓彎鉆具等辦法)。若無(wú)效,采用爆炸松扣、套銑倒扣。再無(wú)效,填井側(cè)鉆。
(二)開(kāi)泵憋漏卡鉆
在環(huán)形空間堵塞,井眼復(fù)雜的情況,連續(xù)強(qiáng)行開(kāi)泵把井眼憋漏,鉆井液大量漏失,井眼垮塌所造成的卡鉆就叫開(kāi)泵憋漏卡鉆。
開(kāi)泵憋漏卡鉆的特點(diǎn)及發(fā)生原因
卡鉆的根本原因是由于沉砂、砂橋、井壁垮塌等因素造成了井眼環(huán)空不暢通。在這種情況下強(qiáng)行開(kāi)泵,泵壓逐漸升高(懸重下降),等泵壓高達(dá)某一值時(shí)地層破裂,大量的鉆井液注入地層造成井漏。這種地層的特點(diǎn)是:有漏必垮。
這種卡鉆在開(kāi)泵前鉆具一般可以自由活動(dòng)。開(kāi)泵后壓力升高,高達(dá)一定值即下降,但停泵后不回零。繼續(xù)開(kāi)泵鉆井液只進(jìn)不出。若漏失量小,鉆具仍可以活動(dòng),但隨著多次的開(kāi)泵,鉆井液大量漏失,便出現(xiàn)轉(zhuǎn)盤負(fù)荷重,上下活動(dòng)鉆具阻卡直至最后卡死。
實(shí)踐證明,如果一旦發(fā)生開(kāi)泵把地層憋漏,如果不再試開(kāi),則卡鉆的可能性就很小。應(yīng)該及時(shí)灌鉆井液強(qiáng)行起鉆,這樣完全可以起出或搶出大部分的鉆具。
一旦發(fā)生卡鉆,如果井內(nèi)鉆具不多而且漏失量也不大(小于10m3),這時(shí)應(yīng)在井架與鉆具的安全負(fù)荷下不斷活動(dòng)和灌鉆井液,有希望則大幅度活動(dòng),配合轉(zhuǎn)動(dòng)(不準(zhǔn)開(kāi)泵),然后將鉆具起出。否則會(huì)造成惡性卡鉆(不能硬拔硬轉(zhuǎn)),只能套銑倒扣處理。
開(kāi)泵憋漏卡鉆的處理:
開(kāi)泵憋漏卡鉆后,要視具體情況進(jìn)行處理。一般來(lái)講,卡點(diǎn)淺,倒扣容易的情況下,采用倒出卡點(diǎn)以上鉆具(有時(shí)卡點(diǎn)上留有一根鉆具作引子,在套銑時(shí)便于入魚頭),然后用套銑倒扣的辦法處理。如果卡點(diǎn)深且倒扣困難,采用爆炸松扣的辦法起出卡點(diǎn)以上鉆具,然后隊(duì)卡點(diǎn)以下的鉆具套銑倒扣。常用的倒扣工具有倒扣器、倒扣接頭、倒扣撈矛、倒扣撈筒、倒扣套銑矛。
(三)泥包卡鉆
凡是鉆頭或扶正器泥包而造成的卡鉆就叫泥包卡鉆。
泥包卡鉆的種類有:干鉆造成鉆頭泥包,排量不足而引起的鉆頭泥包,帶引子打眼形成干鉆,即形成干領(lǐng)眼而造成鉆頭泥包而卡鉆,短路循環(huán)后泥包,鉆頭不合適或噴嘴配備不好導(dǎo)致泥包。
鉆頭干鉆往往是工作中疏忽大意造成的,大體有三種情況,一是鉆井泵上水不好,甚至不上水,在鉆進(jìn)中出現(xiàn)打倒車,轉(zhuǎn)不動(dòng),提不起鉆具的想象,卡鉆后再開(kāi)泵時(shí)開(kāi)不開(kāi);二是因某種原因,在鉆進(jìn)時(shí)司鉆與副司鉆配合不好,副司鉆不與司鉆取得聯(lián)系就停泵,司鉆也看不見(jiàn)泵壓的變化和返出鉆井液的情況而造成干鉆;三是在鉆進(jìn)過(guò)程中鉆刺壞,短路循環(huán)造成干鉆,如果司鉆經(jīng)驗(yàn)不足或大意,出現(xiàn)干鉆,有時(shí)由于灌鉆井液閥門壞或沒(méi)管好而造成短路。總之只要鉆頭沒(méi)有鉆井液通過(guò),20分鐘左右即可把鉆頭燒壞,如此時(shí)再開(kāi)泵是開(kāi)不通的。
干鉆引起鉆頭泥包卡鉆的現(xiàn)象主要有:(1)轉(zhuǎn)盤負(fù)荷增大,上提鉆具有阻力;(2)開(kāi)泵泵壓下降,甚至沒(méi)有泵壓;(3)鉆井液返出正常,鉆屑沒(méi)有返出或突然減少;(4)井口不返鉆井液,此時(shí)恢復(fù)循環(huán)已晚。出現(xiàn)鉆頭泥包的征兆后,應(yīng)立即停止鉆進(jìn),分析情況并設(shè)法恢復(fù)循環(huán)或起鉆檢查。干鉆卡鉆后是開(kāi)不開(kāi)泵的,應(yīng)套銑倒扣處理。
造成泥包卡鉆是因?yàn)殂@進(jìn)到可鉆性較好的地層時(shí)排量低,錯(cuò)誤的使用單泵或因鉆井泵上水不好而造成排量小而鉆進(jìn)使用牙齒小的鉆頭,鉆井液性能不好,粘度大切力大,會(huì)促使鉆頭迅速泥包,扶正器泥包,而引起在小井眼出卡鉆。
在使用直徑大的鉆頭鉆進(jìn)或擴(kuò)眼時(shí),也可能因排量不足造成泥包卡鉆。
鉆頭由于排量不足造成的泥包有以下現(xiàn)象:一是鉆進(jìn)中排量不足上水不好,有跳、憋鉆現(xiàn)象;二是鉆屑返出的很少或沒(méi)有大棱角的巖屑返出,即無(wú)新鉆屑;三是鉆速明顯下降,泵壓升高。
發(fā)生因排量不足而造成鉆頭泥包后,可加大排量循環(huán)處理,如果已經(jīng)造成了卡鉆,可解卡。
(四)鍵槽卡鉆
在鉆進(jìn)中,鉆柱中和點(diǎn)以上受拉力的部分,在井眼全角變化率大的地方產(chǎn)生較大的水平分力,使鉆柱緊靠此處旋轉(zhuǎn)。起下鉆時(shí)在此處上下拉刮,逐漸在井壁上磨出一條細(xì)槽(鍵槽)。鍵槽的直徑稍大于鉆桿接頭但小與鉆頭直徑。起鉆時(shí)鉆頭拉入鍵槽的直徑稍大于鉆桿接頭但小與鉆頭直徑處,鉆頭拉入鍵槽底部被卡住,即稱為鍵槽卡鉆。
井眼鍵槽的形成是:當(dāng)井斜變化率達(dá)到2°/50m以上,方位變化率30°/50m以上,井眼有狗腿存在;鉆桿在井壁上作用時(shí)間長(zhǎng),或起下鉆次數(shù)多;中硬地層或中軟地層。以上因素綜合在井壁上形成鍵槽。發(fā)生鍵槽卡鉆前,一般都有比較明顯的征兆:(1)鉆桿出現(xiàn)明顯的偏磨;(2)發(fā)現(xiàn)鉆桿偏磨后,起鉆在井斜變化率大的地方遇卡,卡點(diǎn)越來(lái)越深,是鍵槽越來(lái)越深的結(jié)果;(3)在起鉆過(guò)程中,轉(zhuǎn)動(dòng)自如,開(kāi)泵暢通,稍提一點(diǎn)拉力轉(zhuǎn)動(dòng)一下鉆具就可跳出鍵槽,再不遇卡,有的情況在遇卡時(shí)稍提拉力就轉(zhuǎn)不動(dòng);(4)起出鉆無(wú)泥包現(xiàn)象;(5)下鉆暢通無(wú)阻,起起鉆遇卡倒劃眼時(shí)稍多提點(diǎn)拉力,憋勁就非常大;(6)遇卡后大力上提鉆具可卡死鉆具,卡點(diǎn)就在鍵槽處。
當(dāng)發(fā)生較輕的鍵槽卡鉆時(shí),可采用循環(huán)的辦法砸開(kāi),采用輕提慢轉(zhuǎn)可轉(zhuǎn)開(kāi),耐心的倒劃眼,配合以下不同的方向上提,不規(guī)則的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)盤,使井下鉆具擺動(dòng)而跳出。嚴(yán)重的鍵槽卡鉆以后,提拉力會(huì)使其卡死,然后倒扣或爆炸松扣將卡點(diǎn)以上的鉆桿全部倒出,然后再打撈井下落魚。盡量不要采取套銑倒扣的辦法,避免堵塞落魚水眼。
鍵槽卡鉆以后,還可以上提提死鉆具,倒出上部鉆具,然后下入1~2根鉆桿+擴(kuò)大器或鍵槽破壞器+下?lián)羝骱吐漪~對(duì)扣下砸解卡,開(kāi)泵循環(huán),然后向下劃眼,破壞鍵槽后即可起出被卡鉆具。
鍵槽卡鉆后,常用的處理工具有隨鉆震擊器、液壓上擊器、開(kāi)式上擊器和地面震擊器。
(五)井塌及巖屑沉淀卡鉆
井塌卡鉆是一種惡性卡鉆,多發(fā)生在礫石層,“紅層”及膠結(jié)不好的地層,當(dāng)?shù)貙觾A角較大,長(zhǎng)時(shí)間停鉆也容易造成井塌。井塌后輕者可大排量循環(huán)下放,上提正、倒劃眼解卡。嚴(yán)重井塌開(kāi)泵不通,只有倒扣處理。
井塌比較容易判斷,在大塌前有小掉塊,有時(shí)在鉆井液中沖出未經(jīng)切削的上部地層砂子,鉆進(jìn)中有憋鉆、上提遇卡的現(xiàn)象,憋泵、接不上單根,開(kāi)泵返出的砂子很少等現(xiàn)象。
沉砂卡鉆主要是在清水鉆進(jìn)階段。粘度、切力小,在快速鉆進(jìn)時(shí)或鉆達(dá)硬地層、砂巖、泥巖層時(shí),停泵后會(huì)產(chǎn)生鉆屑沉淀埋死鉆頭,開(kāi)泵不通造成卡鉆。這種卡鉆,只能用倒扣的辦法處理.。
(六)縮徑卡鉆:
????????? 鉆進(jìn)過(guò)程中當(dāng)鉆遇含膨脹性粘土的頁(yè)巖層,紅層時(shí),經(jīng)常造成由于鉆井液不足一平衡地層壓力,致使井眼直徑縮小而卡鉆,這一卡鉆稱之為縮徑卡鉆。
解決這一問(wèn)題的方法是選擇合適的鉆井液體系。
(七)壓差卡鉆
為了防止地層流體流入井眼,井眼內(nèi)鉆井液靜液壓力必須平衡于或超過(guò)孔隙壓力。在滲透性地層,會(huì)發(fā)生自然過(guò)濾過(guò)程而使鉆井液的流體含量部分侵入地層同時(shí)固相堆積在井壁上形成泥餅。若泥餅變厚,使鉆鋌與其接觸并嵌入泥餅中。若正壓差很大,就很難
使管柱解卡。此問(wèn)題在定向井及水平井施工中經(jīng)常遇到,因?yàn)殂@鋌
趨于定向井眼的低邊下垂而被卡鉆,這一卡鉆稱之為壓差卡鉆。
此卡鉆與鉆井液與地層流體之間的壓力差,鉆具與井壁之間
的接觸面積,鉆具與井壁之間的摩擦系數(shù)有關(guān)。
解決壓差卡鉆的方法:
通過(guò)減少三個(gè)起作用的因素中的每一個(gè)即可使問(wèn)題得已解決。
1)可以降低鉆井液靜壓力而減少壓差,可以將水或較輕鉆井液(柴油)泵入鉆柱,但是,在裸眼井段中會(huì)導(dǎo)致其它地層發(fā)生井涌。
2)通過(guò)使用外表面切割寬槽的螺旋鉆鋌可以減少接觸面積。目前,在定向井及水平井施工中,大多使用加重鉆桿代替鉆鋌。
??? 3)通過(guò)使用潤(rùn)滑劑或油基鉆井液降低摩擦系數(shù)。
二. 鉆具事故及井下落物事故
????? (—)鉆具事故及處理
鉆井過(guò)程中,鉆具受力情況復(fù)雜,由于各種各樣的原因,經(jīng)常會(huì)發(fā)生鉆具折斷滑扣脫扣等鉆具事故。
處理鉆具事故應(yīng)根據(jù)魚頂形狀和井眼的實(shí)際情況來(lái)選擇合適的打撈工具,必要時(shí)還應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要另外設(shè)計(jì)特殊的打撈工具。目前常用的打撈工具有下列幾種;
1.公錐
????? 公錐是打撈管柱內(nèi)孔部位的一種常用的打撈工具。公錐技術(shù)規(guī)格主要有SY5114-86,公錐打撈螺紋分為鋸齒螺紋和三角螺紋兩種,三角螺紋強(qiáng)度高。螺紋又分為右螺紋和左螺紋,識(shí)別標(biāo)志在標(biāo)志槽側(cè)。
2.母錐
??????? 母錐是打撈管柱外徑部位的一種常用的打撈工具。母錐技術(shù)規(guī)格主要有SY5114-86,公錐打撈螺紋分為鋸齒螺紋和三角螺紋兩種,三角螺紋強(qiáng)度高。螺紋又分為右螺紋和左螺紋,識(shí)別標(biāo)志在標(biāo)志槽側(cè)。
3.可退式卡瓦打撈矛
4.可退式卡瓦打撈筒
5.分瓣撈矛
(二)井下落物事故及處理
? 落物的打撈應(yīng)根據(jù)落物的大小形狀等采用不同的打撈工具有時(shí)需要設(shè)計(jì)特殊的工具進(jìn)行打撈,常見(jiàn)的打撈工具有反循環(huán)強(qiáng)磁打撈藍(lán)隨鉆打撈杯磁力打撈器等等。
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