钻井故障及复杂处理PPT课件.ppt

钻井故障与复杂情况的预防及处理 讨论提纲 1 讨论内容 新时期钻井技术面临的主要问题发生钻井故障和复杂情况的原因预防钻井故障和复杂情况的关键环节处理钻井故障和复杂情况的基本要求及步骤处理钻井故障和复杂情况的常用方法及要点复杂情况下的井控技术认识与建议 2 一 新时期钻井技术面临的主要问题 作业环境 复杂地质构造和作业环境 异常压力系统 复杂油气藏等给钻井安全施工带来一系列新难题 施工井型 对深井 超深井 密集型大丛式井组 复杂结构井 特殊工艺井中的故障和复杂情况发生几率增多 预防 处理的难度越来越大 处理手段 尽管钻井装备 工具 仪器 材料的发展推动了钻井工艺技术的进步 但处理故障和复杂情况的专用装备 工具和仪器在国内还是弱项 技术进步 对预防 处理故障和复杂情况缺乏系统的攻关研究 3 二 发生故障和复杂情况的原因及类型 1 复杂压力系统条件下深井 超深井钻井故障和复杂情况钻井液安全密度窗口窄 套管程序选择受限 已成为深井 超深井及异常压力井施工的技术 瓶颈 2 喷漏同存及富含强腐蚀性流涕条件下的钻井故障和复杂情况对漏失机理的分析 漏层的准确判识 堵漏材料和堵漏工艺的选择 有效控制井涌等方面 还缺乏成熟配套的工艺技术 3 强蠕变性地层 破碎地层 易水化剥蚀地层的钻井故障和复杂情况缩径卡钻 掉块卡钻 坍塌卡钻以及井眼不规则 起下钻不畅通 电测阻卡等难题还不能有效处理 4 4 老区调整井施工中钻井故障和复杂情况注水压力高 浅井高密度 枯竭油气层异常低压等 使老区调整井施工变得复杂化 施工质量难以保证 5 大位移井 水平井 分支井以及密集型丛式井的钻井故障和复杂情况键槽卡钻 粘吸卡钻 井塌卡钻 井眼曲率变化引起的钻具和套管被卡 井径不规则引起的复杂井眼 丛式井钻碰邻井套管等时常发生 6 实施特殊钻井工艺引起的故障和复杂情况在欠平衡钻井 边漏边钻 气体钻井等井喷 井塌 掉块卡钻 钻具磨损和疲劳折断 气液转换过程中井漏及卡钻等复杂情况还不能有效避免和处理等 二 发生故障和复杂情况的原因及类型 5 7 钻遇高陡构造 研磨性极强地层 非均质地层面临的故障和复杂情况机械钻速低 严重蹩跳钻 钻头先期损坏 钻具疲劳折断 井斜难以控制等 预防处理难度大 8 因管具 工具质量问题造成的故障和复杂情况完井后套管断裂 脱扣 密封失效 管具 工具断落后处理工具不配套或没有打捞空间或结构 处理难度大 9 特殊完井工艺引起的钻井故障和复杂情况特殊水泥浆体系固井 长封固段固井 窄间隙固井等造成的憋泵 灌香肠 井漏 油气上窜 井涌等 封固质量难以保证 缺陷补救成功率低 10 操作因素造成的各种故障和复杂情况操作不熟练 经验不足 特别是对井下故障和复杂情况的预兆判断处置不当 导致一系列故障和复杂情况发生 二 发生故障和复杂情况的原因及类型 6 三 预防钻井故障和复杂情况关键环节 抓源头 钻井设计 地质资料 邻井施工资料 井身结构 施工工艺 钻井液类型 关键技术措施等 打基础 钻井装备配套 安装及调试 对施工队伍技术交底 生产组织和保障等 早准备 进行详细的施工策划和编制针对性 可操作性强的施工技术方案 多应变 既要严格按照设计和技术规范施工 又要根据实际情况适时调整技术措施 盯关键 在施工过程中切实抓好钻井液技术 转观念 正确处理钻井速度 油气层保护 投资成本与安全施工的关系 强管理 加强施工管理 消除人为因素对施工的影响 重岗位 施工管理者 现场技术人员 重点岗位操作者都应具备对各类故障和复杂情况预兆及时发现 准确判断 正确处置的基本技能等 7 1 基本要求调查详细 分析认真 判断准确 方法得当 措施严密 能进能退 杜绝恶化 2 主要步骤 详细了解故障和复杂情况发生的过程和现象 查看有关自动记录资料和人工记录的资料 综合分析 判断故障 复杂情况发生类型和原因 充分利用 反推法 验证判断的准确性 依据施工条件和技术现状提出切实可行 及时处理的方案 编制处理程序和施工技术措施 做好应急预案或补救方案 召开施工技术交底会 精心组织实施 分析井下情况的变化 及时调整处理方案 总结经验和教训 提出预防措施 四 处理故障和复杂情况的基本要求和步骤 8 五 处理故障和复杂情况的常用方法及要点 常见的故障 压差粘吸卡钻 沉砂卡钻 坍塌卡钻 井壁掉块卡钻 开泵憋 漏 卡钻 井内落物卡钻 缩径卡钻 键槽卡钻 钻头泥包卡钻 钻具断落 测井故障 下套管及固井故障 失控井喷等 常见复杂情况 井斜 井壁坍塌 井漏 缩径 井涌 井喷 可控 地层流体侵入污染钻井液等 大多数故障和复杂情况都是有预兆的 只要注意及时发现预兆 采取合理的措施 就可以有效避免故障和复杂情况发生 一 概述 9 二 发现预兆应采取的措施 压差粘吸卡钻 五 处理故障和复杂情况常用方法及要点 形成原因 井壁因吸附 沉积形成较厚滤饼 地层孔隙压力低于泥浆液柱压力而形成压差 管柱与滤饼紧密接触 静态 动态 主要特征 钻柱有处于静止状态或摩阻 扭矩增大的过程 卡钻前后钻井液循环正常 卡点位置在钻柱部分 卡点可随时间延长而上移 处理措施 卡钻初起 可在安全负荷范围内采取上提下砸措施 往往可迅速解卡 不能解卡时 将钻具下压控制卡点上移 定向井不宜下压 10 开泵憋 漏 卡钻 沉砂卡钻 坍塌卡钻 五 处理故障和复杂情况常用方法及要点 形成原因 井壁垮塌 钻屑堆积 或井眼因地层膨胀而缩径 循环不畅通 在环空形成堵塞 开泵过猛过急造成憋泵而卡钻 主要特征 下钻过程返泥浆不正常 起钻过程拔活塞或灌泥浆不正常 循环过程中泵压波动 开泵时有憋泵现象 钻具上提下放 转动摩阻扭矩增大等 处理措施 减少排量和降低转速 开泵前上下活动钻具 看井口液面是否变化正常 若不正常 将钻具起至 或下至 正常位置 再开泵 一旦建立循环 不急于提高排量和上下大幅度活动钻具 以免憋泵等 11 井壁掉块卡钻 井内落物卡钻 五 处理故障和复杂情况常用方法及要点 形成原因 钻遇硬地层时因井壁掉块使钻头或稳定器被卡 井内落物造成卡钻等 主要特征 起初 钻具上提下放有阻卡 弹跳现象 旋转扭矩波动 但循环正常等 处理措施 若判断是井壁掉块 则采用上提一定拉力 一般 吨 转动钻具 破碎掉块 若难以破碎或是井内坚硬落物 则缓慢上提 并配合下放方式 将掉块带至大井眼段 提出钻具 切不可硬提强转 只要不拔死 一般都能解除 12 缩径卡钻 五 处理故障和复杂情况常用方法及要点 形成原因 井眼因地层膨胀 蠕变或泥饼厚而缩径 钻头泥包或径向磨损 下钻或起钻过程阻卡严重等 主要特征 开泵困难或循环时泵压升高 钻头磨损后小井眼不明显 下钻遇阻后上提拉力很大才解脱 上提时遇卡后下放困难并伴随突然解脱 且解脱吨位大于上提阻力 两者转动都困难等 处理措施 主要采取遇阻划眼或倒划眼方法解除 若卡点位置靠上 钻头距井底距离足够长 可在井口钻柱中接扩划工具 切不可遇阻硬砸 遇卡硬拉或强转 13 键槽卡钻 五 处理故障和复杂情况常用方法及要点 形成原因 井眼轨迹存在全角变化率较大的井段 易形成键槽 当起钻时比钻杆接箍外径大的钻具在键槽处遇卡等 主要特征 开泵正常 阻卡点固定 稍用力上提 下放就有遇卡现象 尤其是定向井中常见 处理措施 先采取倒划眼方式 试探着将钻具提出 若困难 则根据键槽位置深度 采用接键槽消除器 下钻消除方式 严重阻卡或键槽位置较深 不能接键槽消除器时 采用下放钻具 循环处理好钻井液后 采取倒扣处理 切忌硬拉等 键槽形成过程 键槽消除器 14 钻具断落 不包括氢脆断裂 五 处理故障和复杂情况方法及要点 形成原因 钻具疲劳折断或拉断 钻具螺纹刺坏 钻具因扭矩过大而涨扣脱扣 转动中因扭矩增大停转时倒车严重等都可造成钻具断落 主要特征 悬重和扭矩突然下降 泵压下降 钻具弹跳 下放钻具有时泵压上升 有时遇阻点不固定 或遇阻点固定且有硬碰现象等 处理措施 发生严重倒车后 不急于上提钻具 应正转上扣 防止钻具脱开 发现钻具断脱 先将钻具压在鱼头处冲洗井眼和鱼头 然后起钻 切不可反复试探 将鱼头弄坏或挤偏等 15 钻头泥包 或干钻 卡钻 五 处理故障和复杂情况常用方法及要点 形成原因 钻遇松软且粘性地层 切削物易形成泥团 排量太小 井底清洗效果差 泥岩重复破碎 水化成团 钻井液性能差 高粘 高失水 高固相含量易形成厚泥饼积聚 钻具循环短路 钻头 稳定器处钻屑堆积粘附等 主要特征 钻速逐渐降低 牙轮钻头出现周期性蹩钻 泵压略有升高 起钻时随井径不同阻力有变化 起钻时环空灌不进泥浆 提钻阻力的大小与泥包程度有关等 处理措施 发现泥包显示 停止钻进 提离井底 加大排量循环 降低钻井液的粘度和切力 强力转动钻具 或将钻头轻压至井底反复启动转盘将牙轮活动开 起钻时注意防止抽吸等 16 三 发生卡钻故障后应采取的措施 设法建立循环 在故障原因不明之前 不得强扭 强拉 硬砸 要尽可能保持钻柱完整性 在容易引起粘卡的井要设法控制卡点上移 变换吨位提拉或采用压弯钻具措施 要注意井喷等其它故障连锁反应 确定和判断卡点位置 确定处理方案 五 处理故障和复杂情况常用方法及要点 17 浸泡解卡法 卡点位置确定和浸泡井段选择 解卡剂类型和性能的选择 注解卡剂前的井眼准备及钻井液的处理 准确计算和正确的施工步骤 根据地层岩性 空隙压力 解卡剂类型 确定浸泡时间和顶替措施 解卡后采取合理的排解卡剂措施 浸泡过程中注意防喷 内防喷器 等 通常情况下只要能循环都应该首先采用这种方式 因为在渗透性较好的地层 只要卡钻往往会引起粘卡 五 处理故障和复杂情况常用方法及要点 四 常用故障和复杂情况处理方法 18 套铣 爆松 倒扣解卡法倒扣与套铣工具 倒扣接头 倒扣打捞矛 倒扣打捞筒 铣鞋 铣管 测卡与爆松倒扣装置等 切割工具 机械式内割刀 机械式外割刀 水力式内割刀 水力外割刀 水力切割接头等 主要处理中断循环和键槽 落物卡钻 根据情况采用爆炸松扣或爆炸切割工艺 采用反转钻具进行直接倒扣工艺 倒扣时合理上提拉力和控制扭转速度是关键 每次套铣 倒扣要为下一步留足 引子 要配合应用安全接头等 这是一种费时 不安全 极易损坏设备 处理效果差的处理方法 但对恶性卡钻是必选的处理方法之一 五 处理故障和复杂情况常用方法及要点 19 磨铣处理法 这是一种针对井下落物的处理方法 根据落物形状选择合适的磨铣工具 管内 裸眼 对平板状 尖部朝上等落物要避免 磨铣失效 磨铣过程中注意防止卡钻 为提高磨铣效率 在磨铣工具上部宜接 打捞杯 如何判断分析磨铣情况至关重要 通常情况下 这是一种比打捞落物最保险的方法 但与打捞相比费时更长 因此 在无法有效打捞的情况下 井深 地层较软 落物难以拨动等 应当选用这种方法 五 处理故障和复杂情况常用方法及要点 20 震击解卡法震击解卡工具 液压上击器 机械上击器 地面震击器 闭式下击器 开式下击器 液压加速器等 适用于因井内落物 井壁掉块 键槽 粘吸等多种卡钻故障的处理 使用范围广 操作简单 在上击解卡过程中配接加速器效果更好 有井下和地面震击两种 在选用地面震击时 要注意安全 使用随钻震击器时 要注意起下钻过程中误击 对能够循环的卡钻配合浸泡更好 此法对开泵憋漏卡钻 严重沉砂卡钻不适宜 五 处理故障和复杂情况常用方法及要点 21 测井仪器打捞法常用电缆及仪器打捞工具 内钩捞绳器 外钩捞绳器 卡板式 卡瓦式 打捞筒 钻杆穿心打捞工具 旁开式打捞筒等 采用穿心打捞注意事项 采用打捞矛打捞电缆注意事项 采用打捞筒打捞注意事项 打捞放射性仪器注意事项 采用旁开式打捞筒的使用范围和注意事项 打捞过程中如何防止卡钻等 采用何种方法打捞要与测井人员共同商量 达成共识 才能密切配合 五 处理故障和复杂情况常用方法及要点 钻杆穿心打捞工具 22 断电缆打捞 内钩捞绳器 外钩捞绳器 打捞 使用安全接头 计算电缆位置 防止电缆堆积 套管内打捞工具加挡盘 一次下入 100m 允许捞空 电测仪器的打捞 卡瓦打捞筒 卡板打捞筒 卡簧打捞筒 五 处理故障和复杂情况常用方法及要点 测井仪器打捞法 旁开式测井仪器 打捞筒 23 强磁打捞要点 适用于打捞较小的铁物 注意清除井底沉砂 在较软地层不宜采用 打捞效果差 深井受温度影响打捞效果差 目前常用的反循环磁铁打捞器效果差 打捞时要停泵 反复打捞等 强磁打捞器切勿用气焊烧烤 修整引鞋 五 处理故障和复杂情况常用方法及要点 落物打捞工具 磨铣工具 磁铁打捞器 反循环打捞蓝 取心式打捞工具 多功能打捞器 随钻打捞杯 磨鞋等 井底落物打捞法 24 2020 2 6 25 篮式卡瓦打捞筒 引鞋 自锁环 五 处理故障和复杂情况处理方法及要点 断落钻具打捞 卡瓦打捞筒 钻具组合 卡瓦打捞筒 安全接头 下击器 上击器 部分钻铤 加速器 钻具 工具 附件选择 篮式卡瓦 螺旋卡瓦 卡瓦尺寸 引鞋 内铣鞋 自锁环 使用 打捞 循环 退出 常用打捞工具 公锥 母锥 卡瓦打捞筒 卡瓦打捞矛等辅助打捞工具 安全接头 可变弯接头 打捞筒等 26 断落钻具打捞 可变弯接头 弯钻杆 壁钩 五 处理故障和复杂情况常用方法及要点 27 鱼头 的探摸与处理鱼顶修理工具 探测工具 环形磨铣工具 领眼磨鞋 铅模 扩孔铣锥等 如何处理不规则的鱼头 磨铣 用弯钻杆找鱼头应注意的问题 鱼头在键槽内的寻找方法 利用栽 引子 套铣被卡落鱼的方法 利用特殊工具寻找被挤压在井壁中的鱼头 利用电阻率测井和铅印确定鱼头位置和形状 利用 壁钩 找鱼头时注意事项 五 处理故障和复杂情况常用方法及要点 28 五 处理故障和复杂情况常用方法及要点 29 井漏的处理 准确判断井漏位置 漏失压力 井内液面 灌轻泥浆 观察液面变化非常重要 静止堵漏 稠浆堵漏是第一选择 选择堵漏材料和堵漏工艺是关键 水泥堵漏要有足够水泥浆量和正确的措施 不得一次钻完水泥塞 堵漏过程中注意防喷 如何保持堵漏液静止稳定是关键 五 处理故障和复杂情况常用方法及要点 30 喷漏同存复杂情况的处理 在循环堵漏 原钻具堵漏无法进行时采用灌重泥浆控制液面的方法起钻 当重泥浆无法灌入时 关井挤注重泥浆 用上述方法把钻杆下入井内 当裸眼井段较长或只有表层套管时 应当多灌重浆 以不发生液面上涨为宜 否则 不能盲目起钻 堵漏过程中注意防喷和卡钻等 对恶性漏失 喷漏同存井 通过欠平衡装置进行控压钻井是较好的办法 高压井 钻井液密度高的井慎用 因为地面钻井液分离困难 极易诱发失控井喷 五 处理故障和复杂情况常用方法及要点 31 井涌的处理避免下列几种错误的做法 在高压气井钻进时 遇快鉆时停钻循环观察 钻井液密度越高越好 发生溢流不立即关井 继续循环观察 关井后长时间等候准备压井液 为防止卡钻 用环形封井器活动钻具或强行起钻至套管内 通过放压的办法降低套压等 思考 关于气体滑脱和油气上窜对井内压力影响 五 处理故障和复杂情况常用方法及要点 32 钻遇岩盐 蠕变地层复杂情况的处理 选择适宜的盐水钻井液体系 提高钻井液密度 简化底部钻具组合 采取少钻多划的方式 注意套管挤毁变形 有些区域可采用扩眼和随钻扩眼措施 五 处理故障和复杂情况常用方法及要点 SK 井实钻发现多套盐膏层 比较集中的有三段 2905m 3081m 3301m 3442m 3581m 3683m 累计厚度419m 中间夹杂着强蠕变性的软泥岩地层 3050m 3410m 长达360m 33 井壁失稳的处理 根据地层特性选用适宜的钻井液体系 胜利油区 西部 南方部分地区井壁失稳特点 钻遇复杂地层前调整钻井液性能 抑制性 封堵性 护壁性 携岩悬浮性是关键 选择合理的钻具结构和钻头类型 当出现复杂情况时采用合理的处理措施 当钻具严重阻卡 反复划眼无效时采用边开泵边上提钻具的方法 配合稠浆封井或用段塞稠泥浆循环等 五 处理故障和复杂情况常用方法及要点 34 软地层划眼防出新眼和出新眼后的处理 根据地层岩性选择合理的划眼措施 胜利 冲 通 划 法 根据复杂井眼性质调整钻井液性能 分析出新眼的原因和位置 选择找老眼的钻具组合 定向井用动力钻具找老眼因准确控制反扭角较难 不宜使用 当进入老眼后迅速破除 三岔口 注意在后续作业中防止再进新眼等 五 处理故障和复杂情况常用方法及要点 35 丛式井组防碰及处理 选择合理钻具结构和防碰钻进措施 带稳定器的满眼钻具较适用 不宜采用带动力钻具的复合钻进方式 选择牙轮钻头 发现异常时立即起钻检查 分析原因 切勿反复试探 对变形套管采取整形措施 丛式井组采用防碰扫描 陀螺定向等 五 处理故障和复杂情况常用方法及要点 36 定向井常见故障和复杂情况预防及处理 软 硬键槽卡钻 注意水平井段键槽问题 改变钻具刚度引起的下钻压卡 电测故障与复杂情况处理 复杂井眼的预防及处理 如何保护下井壁规则 井下落物的处理 其它钻具故障的处理等 五 处理故障和复杂情况常用方法及要点 37 一 浅层气井控技术 井控特点 埋藏浅 压力正常 预兆不明显 往往在接单跟 起下钻或中断循环时突发 危害大 因井喷导致失火 井口下陷 钻井设备被埋 预防和处理要点 有条件时井口安装导流器 或采用小直径钻头开孔 然后扩眼 钻进时接单根要快 井涌时设法恢复循环 注意松软地层长期导流会导致井架基础下沉 插入法固井要注意防止浅层气诱喷 下套管注意灌满泥浆后开泵 防止诱喷 井漏时注意浅气层井喷等 六 复杂情况下的井控技术 38 二 高压气井的井控技术 高压气井井控特点 高压 超高压 产层压力系数高达1 6 2 2 地层压力 45MPa 高酸性气体 硫化氢含量高达15 以上 二氧化碳含量12 以上 突发性 天然气的压缩 膨胀特性 密度低特性 导致从溢流到井喷时间短 危害大 影响大 易燃易爆 有毒有害 殃及周围居民 高压气井井控难点 1 在相同条件下天然气比油发生溢流 井涌 井喷机率高 控制难度大 2 井控涉及气体 液体 气液混合体等复杂多相流体 难以准确进行压井计算 复杂地质条件下天然气井井控难度更大 六 复杂情况下的井控技术 39 高压气井井控要点 建议 1 如何及时发现溢流 关井和压井第一步 钻遇快钻时 停钻 上提钻柱 停泵 观察 发现溢流 立即关井 第二步 无溢流 则循环观察 发现溢流立即停泵关井 第三步 关井后无合适的压井液 采用司钻法排溢流 关井 第四步 有足够的压井液时 用司钻法或工程师法立即压井 不得长时间关井等候加重而贻误战机 长时间关井 气体滑脱导致井口压力升高 硫化氢等腐蚀性气体对套管 钻具及井口装置腐蚀破坏导致井喷失控等 六 复杂情况下的井控技术 40 喷漏同存复杂情况下的处理第一步 采用先堵漏 再压井方式 第二步 若漏失严重 无法正循环堵漏 则将堵漏泥浆从环空挤入井内 应根据套管下深和裸眼承压能力而定 成功后恢复循环 压井 第三步 有条件时 采用 吊灌法 把钻具起至套管内 套管下深能够保证压井 裸眼井段较短 第四步 若发生恶性漏失 气体滑脱至井口 无法有效控制 可采用正压反压结合 必要时采用快凝水泥浆封井措施 六 复杂情况下的井控技术 41 空井 井内钻柱少 循环失灵等复杂情况下的处理若井口压力低 判断井下可能会压漏时 采用重泥浆反推压井 若井口压力高 采用先放压 待压力降低后立即反注重泥浆浆 注意放压时只放气体 见液体立即关节流阀 若井口压力高 地层难压破 采取 置换法 压井 井内为气液混合体时 此法难以进行 上述处理的条件是 技术套管下至足够深度 六 复杂