钻井事故与井下复杂问题(修改稿).ppt

钻井事故与井下复杂,问题,Wang,Baoxin,2006.08.02,钻井事故与井下复杂问题,概述,卡钻事故,钻具断落事故,井下落物事故,测井事故,井喷事故,井漏,固井中的事故及复杂问题,井斜,概 述,在钻井过程中，钻头不断地破碎岩石、新井眼随之生成，新形成的井壁岩石失去了原来的支撑条件，呈现出不稳定状态，如果钻井措施不能适应这些变化，就会造成井下诸多复杂情况和事故。据统计，当前事故与复杂情况可占钻井施工总时间的,6,8,，造成巨大经济损失。正确认识和预防、处理井下事故及复杂情况是钻井工作者的重要任务之一。,概 述,造成井下事故及复杂情况的原因,地质因素,异常的地层压力,孔隙压力，破裂压力，坍塌压力，特殊地,层的蠕变应力,；,不稳定的岩性层位,蠕变的盐岩层、膏岩层、沥青层，富含,水软泥岩层，吸水膨胀泥岩层，容易坍塌剥落的泥岩,层、煤层，特高渗透岩层，含硫化氢、二氧化碳层,；,特殊的地质构造,断层，裂缝，溶洞,。,工程因素,地质资料的掌握程度；,工程设计的科学性；,技术措施的正确性；,管理、操作人员的素质。,概 述,处理井下事故及复杂情况的原则,安全,坚持安全第一的原则，根据设备、工具、人员素质确定,技术方案和措施，避免事故进一步复杂化。,快速,决策正确，组织周密，准备充分。,灵活,详实掌握现场信息，不失有利战机。,经济,综合考虑技术方案的安全性、可行性、有效性，,使事故损失减至最小。,卡钻事故,卡钻事故处理通则,分类,按卡钻产生的原因可分粘吸卡钻、坍塌卡钻、砂桥卡,钻、缩径卡钻、键槽卡钻、泥包卡钻、干钻卡钻、落物,卡钻、水泥固结卡钻等各种类型。,顺利解除事故的必要条件,力求钻井液循环畅通；,尽量保持钻柱完整；,防止钻具连接螺纹扭转过紧；,建立专业化的队伍。,卡钻事故,正确计算卡点,测卡仪实测,根据拉力,伸长计算,或,2,段复合钻柱,3,段复合钻柱,其中：,L,-,自由钻柱长度,m,K-,计算系数,F-,超过,自由钻柱自重的拉力,kN,S,-,自由钻柱横截面积,cm,2,l,-,自由钻柱在,F,力下的伸长,cm,卡钻事故,限制钻杆扭转圈数,按计算：,式中,：,N,限制扭转圈数,H,卡点深度，,m,D,卡点以上钻柱直径，,cm,1,钢材屈服强度，,Mpa,q,钻柱在泥浆中的重量，,N/m,F,管体截面积，,cm,2,公式使用条件：,一级钻杆、大钩悬重等于卡点以上,钻具重量，浅井可使用一般手册上的,N=KH,数据,卡钻事故,原因,井壁因吸附、沉积形成滤饼；,地层孔隙压力与泥浆柱压力,形成的压差。,特征,钻柱有处于静止状态的过程；,卡点位置在钻柱部分；,卡钻前后泥浆循环正常；,卡点可随时间增长而上移。,粘吸卡钻,预测压差卡钻危险性曲线,卡钻事故,粘吸卡钻,预防,使用优质钻井液,油基、油包水型、,高价阳离子,聚合物体,系钻井液；良好的润滑性、较小的固相含量和滤失量,；符合近平衡,钻井要求的密度,。,设计合理的下部钻具组合,使用螺旋钻铤、加重钻杆、,稳定器等增加钻具的支撑点，减少接触面积；使用随钻震击器。,尽量减少钻具在井下的静止时间,保证优良的井身质量,处理,发现粘卡最初阶段采取强力活动措施,下砸、震击,浸泡解卡剂,原油、解卡剂、硷水、盐水、酸剂,卡钻事故,粘吸卡钻,处理,浸泡解卡剂是解除,粘吸卡钻最有效的方法,，只要能维持循环就,不可轻言放弃,（,董,101,井,井深,5004.40,m，,因设备故障发生压差卡钻。,注密度,1.40,g/cm,3,的解卡液,195,m,3,，,浸泡,9.5,d,解卡）。,浸泡解卡的施工,步骤,：,计算卡点、计算解卡剂用量、计算注入最高泵压、制定安全,措施、注解卡剂、活动钻具、解卡。,应注意的问题,：,合理选择解卡剂；确认钻柱无循环短,路；注低密度解卡剂时钻柱中须接单流阀；重视解卡后,排解卡剂过程中的风险。,卡钻事故,粘吸卡钻,辛斜,160,井,的粘吸卡钻,现象,辛斜,160,井,完钻井深,3340,m，,技,术套管,1896.27,m。,本井区,21002500,m,有一大,段低压砂层，密度加至,1.63,以上即出现严重,粘卡现象：钻具稍停即卡；起钻在此段拉力,增加,200 500,kN；,加入多种泥浆润滑材料无,效果；测井中两次卡仪器、穿心打捞。,解决方法,增加技术套管下深，封过大段砂,层。之后，该区井钻井施工顺利。,启示,不同地层中，压差的“外因”作用亦不,相同,录井图,卡钻事故,粘吸卡钻,郝科,1,井,粘吸卡钻,经过,郝科,1,井,1996年6月3日11:00,钻水泥塞至井深,4320.89,m,时发生井涌，当时泥浆密度为,1.,77,g/cm,3,。12:00,关井，至,16:,10以密度,1.921.,95,g/cm,3,泥浆压井，井下平衡。继续钻进时将,泥浆密度提到,1.941.,99,g/cm,3,，6,日5:00,钻至井深,4383.87,m（,出技术套管,59.03,m）,接单根,15,min,发生卡钻。卡钻后开泵正常，活动钻具最大提到,1380,kN,、,下砸到,0,不能解卡。,处理,分析卡钻原因认为，,4324.8,m4369.75m,井段砂层发育，泥浆密度高，卡钻为压差卡钻。,7日5:10,将泥浆密度降,到,1.911.,92,g/cm,3,，,钻具自动解卡。,启示,此类卡钻与钻具所处裸眼长度关系不大，,裸眼长度短时采取降密度,的方法有效。,卡钻事故,坍塌卡钻,井壁坍塌原因,地质因素,原始地应力，地层构造状态，岩性，异常孔隙压力,物理化学方面原因,水化膨胀，毛细管作用，流体静压力,工艺方面原因,泥浆柱压力，泥浆性能，井身质量，油气侵，,井喷，起钻或中试抽吸,特征,钻屑返出增加、扭矩增大，泵压上升且不稳定,起钻中,（灌泥浆不及时）,上起遇阻逐渐增加且阻力,不稳，开泵返出异常、泵压升高、悬重下降,下钻井口不返，钻具内倒返，开泵现象与起钻相同,划眼困难，常需多次反复划眼才有好转,卡钻事故,坍塌卡钻,预防,合理设计,表层套管须封松软层，技套封至明显漏层以上，,下套管口袋尽量留少，设计适应所钻地层的泥浆体系,保持泥浆柱压力,起钻和停工期间灌好泥浆，下套管定期灌,满泥浆，维护管内、外压力平衡,减少压力激动,控制起、下钻速度，讲究开泵方法,使用具有防塌性能的钻井液,油基或阳离子、油包水、硅,酸盐,、钾基、低滤失高矿化度钻井液等，加入堵塞剂,（氧化沥青、淀粉）,降低地层的坍塌压力,卡钻事故,坍塌卡钻,处理,井塌,-,划眼,松软地层,低粘度泥浆，防出新眼（使用,有领眼作用的工具，“一冲、二通、三划”），,掌握新眼的处理方法,较硬地层,高切力、高动塑比泥浆，使用牙,轮钻头、增大排量，遇大掉块用磨鞋、,铣锥，正确认识、处理蹩泵现象，起钻,前稠泥浆封井,领眼通井工具,卡钻事故,坍塌卡钻,处理,坍塌卡钻,尽量维持循环,改变泥浆性能清除坍塌岩块，灰岩可考虑注酸,套铣、倒扣,卡钻事故,砂桥卡钻,砂桥形成原因,钻屑多，钻井液悬浮能力低,清水钻进，使用刮刀钻头，,钻速快，排量不足,松软地层暴露太多,表层套管少，管鞋处垮塌,钻井液中絮凝剂过量,粘土絮凝团聚积,泥浆体系或性能改变,破坏原有平衡，泥饼剥落、岩屑滑移,钻井液长期静止,泥浆切力低、岩屑下滑堆积,其他,井塌，井身质量，开泵过猛,特征,下钻不返或钻杆内倒返；下钻常见软遇阻；下钻过砂桥开泵不畅，开泵后钻具活动遇卡；起钻“拔活塞”；钻进中停泵上提遇阻,卡钻事故,砂桥卡钻,预防,尽量使用泥浆开钻,二开清水钻进设备必须有充分保证，无法循环立即,起钻；遇其他停工将清水转为泥浆,钻井液必须满足巩固井壁、携带岩屑的需要，切忌大幅度改变泥浆性能,钻进选用合适的排量，控制环空安全的岩屑浓度,执行起、下钻安全规定，掌握正确开泵方法,裸眼井段钻井液静止时间不可过长,处理,套铣、倒扣,（灌好泥浆，防粘卡，套铣防掉）,卡钻事故,缩径卡钻,原因,砂泥岩易因泥浆滤失量大形成厚泥饼,特殊泥页岩吸水膨胀，含水泥岩塑性蠕变，沥青层,盐岩蠕变,温度、压力、时间,深部石膏层吸水膨胀,地层错动、井眼横向位移,特征,单向遇阻，卡点固定,多发生在钻具运动中（蠕变层例外）,一般循环正常,卡点在钻头或大直径钻具处,蠕变岩层钻速快、扭矩大、提起难下到原井深,卡钻事故,预防,下井工具尺寸不可大于正常井眼，,遇阻不能强提硬下,注意检查旧钻头磨损程度,在钻具中接震击器、扩孔器,钻特殊岩层如岩盐层，必须提高,钻井液密度，制定安全钻进措施,控制钻井液滤失量和固相含量,简化钻具结构、选择合适钻头、使,用随钻扩眼工具等,钻盐岩层根据温度压力,确定钻井液密度,缩径卡钻,卡钻事故,缩径卡钻,处理,遇卡初大力活动钻具解卡,下阻上提，上卡下砸，钻进遇卡,上提配合转动，防粘,震击器震击解卡,起卡下击，下卡上击,浸泡剂浸泡解卡,泥岩缩径注油类润滑剂；盐岩缩径注水,上述方法组合解卡,倒扣、套铣、侧钻,卡钻事故,缩径卡钻,实例,英国,BP,石油公司,在北海,西南区块多口井（钻头：12 1/4,”,）,钻进盐岩、膏盐及与砂泥岩的互层，用常规钻头缩经阻卡严重：,每口井每天阻卡1,2,次；每钻进6,min,或6,就必须上提划眼；,上提接单根必须先划眼；必须加重泥浆防缩径；起钻几乎靠,倒划眼；钻头在井底时必须保持旋转；否则卡钻头。,处理：用随钻微扩眼钻头,（类型：随钻微扩眼钻头、同,名井径扩径器、可膨胀钻头,）,克服了上述复杂问题,。,卡钻事故,键槽形成,键槽产生的主要条件是井身轨迹,产生局部弯曲，形成“狗腿”，钻杆接头,在运动中切削与其接触的井壁形成键槽。,键槽形成与地层软硬、井斜大小基本无,关。,在大段易坍塌泥页岩中夹有薄砂层,的条件下，可形成一种“壁阶式”,键槽。,键槽形成过程,键槽卡钻,卡钻事故,键槽卡钻,特征,卡钻只会发生在起钻过程中,卡钻发生在钻具横向截面突变处,卡钻时循环正常,均质地层，卡点移动；非均质地层，卡点不动,预防,直井严防“狗腿”产生,控制井斜、方位,定向井轨迹设计应尽量简化,（多增斜，少降斜）,；技套,封过高造斜段；起钻注意观察、记录遇阻点；主动破槽,缩短套管鞋以下的口袋长度,防止套鞋偏磨成槽,钻具带随钻震击器,卡钻事故,键槽卡钻,处理,大力下压,使用,下击器下击,破槽,套铣解卡,对石灰岩、白云岩，可注盐酸溶解,键槽破坏器,卡钻事故,键槽卡钻,水平,2,井,键槽卡钻事故,事故,水平,2,井,于,92年5月25,日完钻，井深,2947,m。,起钻至,2075.8,m（,进水平段,46,m,）,遇卡，倒划眼,9,h45min,只提出,2.7,m，,其间多次卡死。,处理,下砸解卡后，下钻钻进至,2966.21,m，,在2934,m,处爆炸,切割，切除大直径钻具后顺利起出，转完井作业。损失时间,3,d5h。,启示,形成键槽的因素不是单一的，本井：长水平段特殊,地层,水平井段也出键槽?,卡钻事故,泥包卡钻,泥包产生原因,钻遇松软且粘性地层，切削物易成泥团,排量太小，井底清岩效果差,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,易成厚泥饼积聚,钻具循环短路,钻头、扶正器处钻屑堆积粘附,特征,.,钻进钻速逐渐降低,牙轮蹩钻，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,卡钻事故,泥包卡钻,预防,钻进,保证足够的排量,软地层使用低粘、低切钻井液；可使用刮刀钻头；注意控制钻速,注意泵压和钻井液出口流量,发现泥包显示，停止钻进、及时清除；起钻防抽吸,处理,.,开大泵量，降低钻井液的粘度和切力,强力活动钻具,使用震击器震击,倒扣,套铣,清除粘卡、爆松,卡钻事故,落物卡钻,原因,能造成卡钻事故的是处于钻头或扶正器以上的落物。井眼与钻柱之间的环形空间有限，较大的落物会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。,特征,.,钻进,有憋钻现象发生,卡钻发生在钻头或扶正器位置，起钻遇阻突然,卡钻时，循环正常,钻井液性能无变化,卡钻事故,落物卡钻,预防,定时检查井口工具，注意井口的围盖,极,软地层用特制,工具拨扫落物,减小套管鞋以下的口袋长度,防水泥掉块,严格管理，减少人为因素,防硬提，争取转动，磨铣防卡,处理,.,钻头在井底时发生落物卡钻，争取转动解卡，大力,上提或用震击器上击；,起钻过程中遇卡猛力下压，使用震击器下击,水泥块卡用盐酸浸泡,倒扣、套铣,卡钻事故,干钻卡钻,原因,因循环短路、泵上水不好等原因使钻头处失去冷却条件，造成钻头在外力下与岩屑熔和一体致卡。,特征,.,钻进泵压下降，钻速明显降低，扭矩增大，蹩,钻、打,倒车，情况随时间增加逐渐恶化。,预防,注意观察泵压及返出流量，保证泥浆泵上水良好，钻,进中不可停泵，打捞、取心作业中避免人为干钻。,卡钻事故,干钻卡钻,处理,初期干钻处于泥包状态，可用震击器上击,切割、爆松倒扣,扩眼套铣,填井、侧钻,钻具断落事故,原因,疲劳破坏,长期承受拉、压、弯、扭复杂应力，临界转速引起,振动，弯曲转动产生交变应力，,钻具组合不合理,腐蚀破坏,氧气、二氧化碳、硫化氢、溶解盐类、酸类、电化,学腐蚀,机械破坏,制造缺陷，磨损，超过强度极限的受力，外伤造成,的应力集中点，使用不当，泥浆冲蚀,事故破坏,顿、溜钻，人为倒开,特征,悬重下降，泵压下降，转盘负荷减小，,无进尺或放空,钻具断落事故,预防,加强钻具的使用管理,储存，日常维护，管理,处理,判定鱼顶位置及所处状态,井径与落鱼鱼顶位置的关系,钻具断落事故,处理,正确选定打捞工具,公锥、,母锥、卡瓦打捞筒、捞矛,处理复杂鱼顶的工具,可变弯接头,弯钻杆,壁钩,钻具断落事故,处理,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,篮式卡瓦打捞筒,引 鞋,自锁环,井下落物事故,原因,钻头等产品质量有问题、使用参数不当、操作不当、超时使用、螺纹规范不一致，顿钻造成钻具事故，井口落入物件,。,特征,井底有较大落物，钻进中有憋钻、跳钻现象；钻压越大，憋跳越严重；没有进尺。,井底有较小落物，有轻微的憋、跳钻现象；钻速相对降低；起出钻头可见断齿、磨痕。,环空中有较大落物时，憋钻、起下遇阻,环空中有较小落物，基本不影响钻具转动，但起钻阻力增加并不稳定。,井下落物事故,预防,防止从井口落入任何物件；不超时使用钻头，防止掉,牙轮；禁止从钻具内投入任何物件；钻头、接头、套管的,连接螺纹规范一致，连接牢靠，防止脱扣；入井钻具要严,格检查质量；钻井参数使用得当。,处理,不规则细碎物件的打捞,磁力打捞器，反循环打捞篮，随钻打捞杯，反循环强磁打捞器，反循环一把抓打捞器、喷射吸入式反循环打捞器，静水压力落物打捞器，气举打捞器、取心筒式打捞器,细长杆落物的打捞,卡板式打捞筒，卡簧式打捞筒,井底落物破碎工具,井下聚能爆炸、磨鞋,其他处理方法,测井事故,常见测井事故：卡仪器、卡电缆、掉仪器、断电缆等。,原因,表层或技术套管鞋磨损成槽,裸眼井径不规则，电缆拉槽,井壁坍塌,起钻后未灌好泥浆表层垮塌，测井其间井垮,钻井液性能不好,造成井塌，形成砂桥，粘附,操作原因,操作失误折断电缆，遇阻发现不及时电缆下入过多、,盘结成团，测井中遇井涌、喷切断电缆,预防,严格控制井身质量，搞好钻井液性能，认真执,行操作规程,（灌好泥浆、控制连续测井时间，细致,检查，明确岗位责任，杜绝违章操作）。,测井事故,处理,完整电缆的解卡,仪器遇卡必须尽一切可能不拉断电缆,钻杆穿心解卡,旁开式测井仪器,打捞筒,钻杆穿心打捞工具,测井事故,处理,电缆断后的打捞,内钩捞绳器、外钩捞绳器,打捞,：,利用测井仪器实测,电缆鱼头,位置,或,计算电缆鱼头位置；防止电缆堆积,（套管内打捞工具加挡盘，一次下入,100,m、,允许捞空）；使用安全接头,电测仪器的打捞,卡瓦打捞筒,卡板打捞筒,卡簧打捞筒,测井事故,处理,桩,5,井,卡电缆事故,经过,桩,5,井,设计井深,3400,m，,无技术套管。,1976年9月17,日,完井电测后进行井壁取心，,18日,14:5015:40,炮队将取心器,停放,在井内,2515,m,处（,？,！,），造成电缆粘卡。,打捞,使用焊环钻杆下钻剥离电缆，至,1865,m,压断电缆，,捞出,1200,m；,下刮刀钻头,探电缆鱼顶,至,1003,m,遇阻；以下用外捞,绳器捞至,3100,m（,炮身落井）；损失时间,20,天。,教训,电缆可以粘卡；下钻具探电缆鱼顶错误,井喷事故,井喷事故是损失巨大、影响恶劣的灾难性事故,溢流产生原因,地层压力掌握不准，设计的钻井液密度过低,新区探井，,注水开发区井,。,钻井液液柱高度降低,起钻后未灌好泥浆，漏失,钻井液密度降低,地层流体侵入，地面泥浆混水过多,起钻抽吸,近平衡钻近中,停泵环空压耗消失,井喷事故,钻井液返出量增大，钻井液池液面上升。,循环系统压力上升或下降。,钻进时悬重增加或减少。,返出的钻井液密度下降，粘度上升，温度增高。,返出的钻井液中有油花、气泡出现；有硫化氢溢出时，,钻井液变暗，同时可嗅到臭鸡蛋味；钻遇盐水层，则,泥浆中氯离子含量增加；钻遇油气层，则,气测时的烃含量增加。,井喷前的预兆,井喷事故,起钻灌不进泥浆，或灌入量少于起出钻具的体积。,停止循环时，井口钻井液不间断的外溢。,下钻时返出的泥浆量多于下入钻具应排出的体积，,井口外溢间隔时间缩短或不间断的外溢。,钻进时放空或钻入低压层，发生井漏，应警惕泥浆,液面下降到不足以平衡地层压力时导致先漏后喷。,井喷前的预兆,井喷事故,采用,合理的井身结构,依据两条压力,曲线确定（同一裸眼段不可同时存有压力,悬殊的地层、漏喷层），表层套管长度、,技术套管抗内压强度必须符合井控要求,较精确的地层预告,目的层深度、压,力、产能、物性,安装可靠的井控装置,考虑最高预测压,力、环保要求,适时,进行地层压力检测,dc,指数法（取,值），破裂压力测试,采用密度合适的钻井液,认真执行井控安全措施,井喷的预防,dcH,曲线,H,dc,井喷事故,掌握正确的关井程序,尽量避免“硬关井”，“四七”动作,压井数据计算,井底压力，压井液密度，压井循环立管总压力,（低泵速试验、查,P-Q,图、循环，测定初循环立管压力；压井液,到钻头时循环立管压力），压井液用量，加重剂用量，压井液,注入时间，最大允许关井套压,压井,根据“立压,-,套压”情况确定压井方式,一步到位压井,用于裸眼段长、压井液与原浆密度差大的情况，,备足压井液，低泵速控制立压,开泵,两步到位压井,用于泥浆储备较少的条件，,控制立压排除污染,泥浆，控制套压注压井液,边循环、边加重压井,适用于不能有效关井的情况，,压井排量应大于井下溢流量,井喷的处理,井喷事故,压井,反循环压井,排除溢流快，用于裸眼段短、井口控制能力强的条件，,防堵水,眼、压漏地层,特殊情况下的压井,起下钻过程发生井喷,强行下钻（控制回压排除溢流物），使用,超高密度钻井液,井内无钻具时发生井喷,体积法压井，回压法压井,-,创造下钻压,井条件,井内泥浆喷空,井内有钻具则控制井口回压注压井液；,井内钻具不足采用置换法压井,井喷的处理,井喷事故,压井,井下喷漏并存,关键在于治漏,上喷下漏,：,先堵后压,(,环空间断灌泥浆减少漏失，钻具内注堵漏泥浆,),；,下喷上漏,：,分隔喷层、漏层，堵漏压井,（起钻到漏层以上注堵漏泥浆，在喷漏层间注超高密度泥浆或重晶石塞或水泥浆再堵漏，下套管封隔）；,同层喷、漏,：,维持低压头下的,漏失、起钻,堵漏，清水强行穿过、下套管封隔,井喷的处理,注重晶石塞,井喷事故,井控作业中容易出现的错误,发现溢流后不及时关井、仍继续观察或起钻,起下钻中途发现天然气溢流，仍继续起下钻,关井后长时间不进行压井作业,压井钻井液密度过大或过小,敞开井口压井,不及时随井口压力的升高调节关井压力,井控设备不能随时处于良好的工作状态,因错误操作损坏井控设备,忽视,固井作业中的井控,井喷的处理,井喷事故,失控井喷,组织,成立抢险组织，由主管钻井领导统一指挥、协调。设技,术、施工、调度、安全、后勤保障等专业组，明确责任分工,尽量保护井口,尽一切努力防止着火,停机、停电，,消防警戒，严格用火、,用电管理，井口内外强行注水冷却,根据不同情况制定措施压井,环空得到控制,：,（用拖拉,机）抢接方钻杆，压井；,钻杆内外都喷,：,创造条件抢接方钻,杆，无此条件可套装“倒,-,正”防喷器组，压井；,套管外喷出,：,接钻杆向井口注重泥浆或水泥浆，地表坍塌则撤离人员、抢,拖设备，等待喷塌，打救援井,井喷的处理,井喷事故,失控井喷,井喷失控着火,保护井口,从四通注水，向井口喷水，围堤,清障、暴露井口,水幕 掩护，掌握风向，水力切割,灭火,引火筒（罩），,密集水流,，爆炸，快速灭火剂,拆除旧井口,安全、防火重燃,安装新井口,吊装,，扣装，磨装,压井,井喷的处理,灭火系统布置示意图,“,裙状”引火筒,压井罩,长臂桅杆吊车,罩引火筒,罩引火筒,灭井口主火,套管外割刀,手提式水力喷砂切割机,固定式水力喷砂切割机,吊装法换新井口,关井和压井,毛坝1井：,位于四川省达洲市，设计4500,m，,为中石化南方海相重点天然气预探井。,2002年11月18日钻至4322,m，,钻时由105,min/m,降至55,min/m，19,日0:19 钻至,4324.54,m,蹩钻，悬重由1500,kN,1240kN，,发生,严重井涌,。0:19 关井套压12,MPa,、,立压4,MPa,；4:50,套压29,MPa,；5:54,套压38,MPa,压井中,估算气量达50,100,10,4,m,3,/d。,在14天内共,8,次压井，井口压力最高达,38,MPa,第一次,关井：4:31关井套压升至29,MPa,放喷：喷出为气、液混合物，点火即燃，喷远约40,m。,放喷30分钟后节流点火，火焰呈橘黄色，焰高15,18,m。,放喷中发现压力迅速增加，节流点火后34分钟套压升至,38,MPa,。,压井：泥浆密度1.65,g/cm,3,;,泥浆量200,m,3,压井,压井时间2:36;压井排量1.2,1.4,m,3,/min,压井结束：返出钻井液密度1.55,g/cm,3,因液气分离器进液,管线弯头刺坏,，关井套压为由29,MPa,降为0、立压由4,MPa,变为13.5,MPa,。,（,毛坝,1,井,）,压井,第二次,关井：6:58关井套压由0升至36,MPa,，,立压8.1,MPa,压井：目的为防止套压超过井口控制能力,压井时间52分钟;排量1.2,1.4,m,3,/min,泥浆密度1.87,g/cm,3,;,泥浆量 70,m,3,压井结束：节流压井未返出钻井液，点火火焰高20,30,m，,呈橘黄色，关井套压34,MPa,，,立压 5,MPa,。,第三次,压井初始套压37,MPa,压井:目的为先用1.70,g/cm,3,泥浆建立循环，然后逐步提高泥,浆密度使循环不产生气柱，恢复钻进。,压井泥浆 300,m,3,;,密度 1.70,g/cm,3,压井时间 8:19,压井中井口有长达2400,m,左右的气柱，点火火势强劲。压井中途,管线冰堵,。解堵后用1.70,g/cm,3,泥浆无法建立平衡，边循环边加重，每周幅度不超过0.02,g/cm,3,。,压井结束：用1.88,g/cm,3,泥浆建立起不产生集中气柱的循环,第四次,用1.88,g/cm,3,泥浆钻进至井深4352.25,m,发生溢流,，,溢流2.0,m,3,关井。,压井：用1.88,g/cm,3,泥浆循环不能消除溢流，将密度提高到1.90,g/cm,3,压井成功。压井持续6:36，火焰高度15,20,m，,间断漏失泥浆19,m,3,，,压井完火焰熄灭。,第五次,循环中出现溢流（即泥浆仍不能平衡地层压力），关井套压为零、立压6,MPa,。,压井：泥浆密度,1.,90,g/cm,3,；,压井时间 1:50,火焰高度3,4,m，,其间环形防喷器胶芯坏，漏失7,m,3,压井结束：建立了不产生集中气柱的循环，换好胶芯，恢复钻进。,第六次,用1.92,g/cm,3,泥浆钻进至井深4365.00,m,中途完钻，静止2:24测得气体上窜速度768.44,m/h，,短起下10柱井下强烈井涌，气体上窜速度910.20,m/h。,压井：泥浆密度 1.92,g/cm,3,;,压井时间 2:13,压井方式 节流循环,火焰高度20,30,m，,压井中间断漏失15,m,3,压井结束:建立了不产生集中气柱的循环。,第七次,调整泥浆密度至1.95,g/cm,3,，,间断,漏失203,m,3,，,静止3:45测得气体上窜速度459.51,m/h。,井下继续溢流。,压井：注入1.92,g/cm,3,堵漏泥浆95,m,3,，,循环中将下部气浸泥浆顶出溢流。用1.92,g/cm,3,泥浆节流压井,压井排气持续25,min，,火焰高度0.5,1,m。,压井结束：建立了不产生集中气柱的循环。,第八次,用1.92,g/cm,3,循环均匀后，短起下30柱，起钻大部分拔活塞，下钻井口溢流不断，节流开泵测得气体上窜速度759.50,m/h。,压井：泥浆密度 1.92,g/cm,3,1.94g/cm,3,；,压井方式 节流（3,4,MPa,）,循环；压井时间 11:04,火焰高度2030,m,压井结束：建立了不产生集中气柱的循环。,后续工作：堵漏、加重至2.00,g/cm,3,、,短起下静止40:25，开泵测得气体上窜速度48.00,m/h，,为下部作业创造了条件。,（,毛坝,1,井,）,可鉴经验,充分准备,泥浆,重泥浆储备井筒容积两倍以上,铁矿粉储备300,t,以上,堵漏材料充足,环境,清除放喷口50,m,以内的易燃物,宿舍摆放在离井口300,m,以外,井口500,m,以内的居民迁走,硬件,进行气密封试验。,进行高低压密封试验。,节流管汇外接双闸门、两条放喷管线。,有质量过硬的泥浆回收系统，采用大,直径防硫排放管线。,井控装置备件齐全(胶心、闸板、密,封件、闸阀、安装工具等)。,备足内放喷工具，质量可靠。,防护设施配备齐全。,（,毛坝,1,井,）,可鉴经验,井,控,工艺,钻开产层前对裸眼进行承压试验,不足时应采取补救措施。,高度重视一次井控。,压力控制就高不就低，有漏失就堵，压稳后才进行后续施工。,尽早发现溢流，及时关井，不能循环观察。,尽量避免长时间关井,尽快组织用工程师法压井。,需长时间等待、有,H,2,S,时，可先用司钻法第一循环周排气，蹩压控制,溢流，再组织用工程师法压井；没,H,2,S,时，可先建立和保持循环，再,建立平衡。,没,H,2,S,长期关井井口压力超过允许值时，必须放压、补充泥浆。,压井工艺,关井程序（关环形-关闸板-开环形）的错误可能导致灾难性的恶果。,长期关井容易在井口形成气柱，间断放喷使套压升高很快。,压井可以选用先建立循环、再逐步提高密度将井压稳的方法。,放喷压力过大时必须走直通放喷管道。,对产能高的产层压井过程中极易形成冰堵。,使用,旋塞更有利于准确测知地层压力、方便进行井控作业,充分考虑循环压耗、压力激动对液柱压力的影响；保持循环和均匀的,钻井液密度非常重要。,提前制定各种预案，周密进行压井作业。,掌握油气上窜规律，保证有足够的安全作业时间。,董,1,井：,董,1,井位于准噶尔盆地中四区块董家海子东构造，距阜康市西北,约,40,km,处的一口重点探井。设计井深,6300,m，,由塔里木第三钻探公,司,7012,钻井队承钻施工。于,2003年5月13,日第一次开钻，,339.7,mm,套管下深,1498.42,m；6,月5,日二开，,244.5,mm,套管下深,4498.04,m；,8,月18,日用,215.9,mm,钻,头三开；,9月5,日钻至井,深,4871.76,m,发生强烈井,涌，关井后套压、立压,迅速上升，套压最高达,到,42,MPa,董,1,井,压井施工,实际钻进密度与设计预测的压力系数相差达,0.77,，突然钻遇高压准备明显不足，现场只储备密度,1.52,g/cm,3,泥浆,70,m,3,，,对本井压井需求只是杯水车薪，若遇压井过程中发生上部地层漏失，不只泥浆配制、加重工作量极大，压井的难度也将大大增加。,由于钻进泥浆密度过低，关井井口套压最高达,42,MPa,，,对技术套管抗内压强度（最高,64.97,MPa,）、,防喷器及管汇承压能力（,70,MPa,）,都是很严峻的考验。,关井后井口压力迅速上升，立管压力超过,20,MPa,钻井泵已无法,启动，水龙头、水龙带的承受能力也都制约着正常压井工作的,实施。,由于方钻杆下旋塞缺少日常检查、维护，在突然遭遇井涌的紧急情况下关闭失灵，从而为后来的压井造成种种不便。抢关上旋塞、卸水龙带、接压井管线、试压整改、开启上旋塞等作业都被迫在高空进行。,中石化西指组建时间短，目前应急处理突发事件的生产体系尚不完善。本井,9月5,日发生井涌，直至,9月8,日才实施压井，其中施工队伍、高压泵车、高压软管、接头加工、特殊配件等都要临时组织联系、难以“召之即来”，试想若钻遇高压气层、又不能在短时间内处理使井下压力得到平衡，其后果真可难以想象。,警示,压力预测、施工设计、井控意识、,物资准备、生产组织体系的完善,难点分析,方案,原则、组织、准备、计算、施工程序,&,风险予案、,HSE,措施,施工,9月8,日,10:5311:01,放喷,、点火，火焰高约,4,m、,喷射长度约,10,m，,喷出物为油气，放喷结束时套压由,41.4,MPa,降至,27,MPa,11:05,从压井管线打压,30,MPa、,顺利打,开上旋塞,11:1013:09,节流,控制套压在,3530,MPa，,注入密度,1.98,g/cm,3,重泥浆,40,m,3,（11:25,喷出物见泥浆，改控制立压,2023,MPa），,停泵压裂车压力表接近为零、放回水不倒返（套压,24,MPa），,钻台卸方钻杆,抢接,2,只下旋塞,，拆压井管线、接水龙带,（,气井必须连续施工,）,开泵转正常压井，泥浆密度加至,1.96,g/cm,3,井下压力平衡,井 漏,原因,地质因素,渗透性地层,粗砂岩、砾岩、含砾砂岩，渗透率,1410,-3,m,2,天然裂缝、溶洞,人为因素,注水开发造成多压力层系,注水开发造成地层破裂压力的变化,施工措施不当,加重不均，起下压力激动，粘切高、岩屑浓,度大、泥包、砂桥、坍塌条件下,开泵过猛,井 漏,漏失层的判断,密度未增加产生漏失,钻井液性能无变化，钻进时井漏，漏失层为钻头刚,钻达位置,有放空现象，发生井漏，漏失层即为放空段,进入砂桥、坍塌井段开泵蹩漏，漏层在坍塌井段,钻具下入时井口没有钻井液返出，则钻头已达漏层,根据邻井资料推算,曾发生过的漏失层以后为敏感区,井 漏,漏失层的判断,密度增加产生漏失,分析已钻井段构造、,岩性,测定,螺旋流量计，测,漏仪，井温、放射性、,RFT、,钻井液电阻率、声,波（碳酸盐地层）测井，,封隔器测试,螺旋流量计,1,2,3,4,1-,循环温度；,2-,地层温度；,3-,替入泥浆后的温度；,4-,漏层深度,井温法确定漏层,井 漏,漏失层的判断,计算,正反循环测试法（部分漏失）,H,1,H/(Q,正,/,Q,反,+,1),按,漏失前后泵压变化,（,漏后泵压不为零）,H,1,（P,立,1,-,P,立,2,）/,K(Q,进,2,-,Q,出,2,),注轻钻井液找漏层位置,H,1,=(V,内,+,V,外,),H-Qt,2,/V,外,或,H,1,=H-Q(t,2,-t,1,)/V,外,完全漏失,部 分 漏 失,井,井,用低密度泥浆顶替加重泥浆过程中立压与返出量的变化,井 漏,漏层压力计算,测知静液面深度,若漏失时液面在井口,p,1,=0.01,H,1,若漏失层不在井口,p,1,=0.01(H,1,-,H,液,),根据漏失前后悬重的变化,p,1,=0.01,m,H,1,-7.85,G,/,q,(q-,每米钻具重量,),根据不同排量循环时的压差,p,1,=p,h,+,p,af,-,p,ff,p,1,=p,h,+,p,af,-,p,ff,悬重差法,循环法,井 漏,8,预防,正确进行井身结构和套管程序设计,尽量使用泥浆开钻,松软、易漏地层钻进应控制钻速，延长钻井液携砂,时间，避免操作引起压力激动,（起下钻、开泵、加重）,采用近平衡压力方式钻井，加强泥浆抑制性的处理，,高密度、小井眼井中应尽量降低泥浆切力,上部存在低压层，应先行堵漏再钻开高压层,8,井 漏,处理,处理井漏的基本原则,注意对产层的保护,钻遇非渗透性漏失，,立即灌好泥浆、起钻出裸眼,井段,，中途不停、不试图开泵,堵漏后，恢复钻进应避免泥浆大幅度变化、避免,在漏层位置开泵,渗透性漏失,如漏失量不大可继续钻进，利用钻屑堵漏,继续漏失，停止钻进，上提钻具静止堵漏,改变钻井液性能,（,降密度、提粘、提切）,钻井液中加入堵漏材料,（石棉粉，暂堵剂,）,井 漏,处理,裂缝性漏失,小缝、小漏,加细微颗粒和纤维物质,（,云母片，石棉粉，,超细碳酸钙，氧化沥青粉，单向压力封闭剂）,大漏,使用桥接剂,（贝壳渣,，,胶粒、膨胀型堵剂及复合堵剂）,严重漏失,使用可凝固的材料,（石灰乳，柴油,-,膨润土浆，,水泥，树脂，,MTC,浆，酸溶性固化剂）,溶洞性漏失,充填与堵剂复合方法,（投粗砂、碎石、水泥球,再堵）,借助于井下工具,（尼龙袋，网袋，封隔管,）,边漏边钻、强行穿过后下技术套管,尼龙袋,水溶性壳体,封隔管及安放示意图,扩眼 下封隔管 扩型管 下球形 钻进,扩管器,异型可膨胀管,井 漏,处理,现场经验之谈：,在严重漏失地层进行堵漏施工时，在条件允许及井眼稳定的情况下，,尽可能降低堵漏液的密度，提高堵漏液膨胀性能,，,提高封堵率及填充加固能力。,岩性疏松、胶结能力差、承压能力低的漏失地层，堵漏施工时应,尽量避免使用高强度、高密度堵漏液,（,高密度,堵漏液易压漏地层；高强度胶凝塞重钻时易钻出新井眼）。,在钻开预计高压层前，对上部裸眼段进行提高承压能力的封堵时，应钻开一段、封堵一段，避免长井段及短时间内进行,承压试验。进行地层承压试验时，,宜采用逐步提高钻井,液当量密度的办法，而不应采取一次憋漏的方法,。,井 漏,在严重漏失层与低压漏失层并存的井段，堵漏施工应采用低密度、中稠度、,流动性好、滞流能力强,并具有一定强度的膨胀性堵漏液进行承压堵漏，避免堵漏液不能进入低压层、在外来压力激动作用下产生新的漏失，导致重复堵漏。,在严重漏失地层堵漏施工，尤其在水源不足的情况下，,从钻进开始即应制定实施尽可能完善的防漏、穿漏、堵漏等措施，做好进行,综合堵漏技术,的充分准备。,推荐,：,在上部易漏地层及长裸眼严重漏失地层，采用新型随钻堵漏技术进行防漏、穿漏；在恶性漏失地层，堵漏采用低密度膨胀型堵漏液；在地层疏松、岩石破碎的低压地层，,堵漏使用具有一定胶结强度的浆液，在划眼过程中使用随钻堵漏液，恢复正常,钻进采用具有防塌抑制性能的微泡沫钻井液。,固井作业事故及复杂问题,套管事故,卡套管,常见粘卡和因井壁坍塌或砂桥致卡,原因,泥浆性能差，井眼准备不好,（,通井循环不足、携砂不,净），漏层、高压层处理未达要求，执行措施不力（未及,时灌泥浆、静止时间长）,预防,下套管前认真通井、循环处理泥浆，做好基础工作尽,量缩短上扣时间，控制下放速度，正确处理漏、垮现象，,灌好泥浆，注意活动套管,处理,粘卡,按钻具粘卡处理,塌卡或砂卡,争取恢复循环、正常固井；,判断为上部漏失强行固井；,套管未下到位置，先固井、后通开下部挂尾管完成,固井作业事故及复杂问题,套管事故,套管下完不能循环,回压阀堵塞,射孔恢复循环、固井（用,加长,胶塞,）,井塌或砂堵（开泵,蹩漏,）,漏层不是产层，,挤水泥固井；漏层即产层，射孔后用小钻,杆加封隔器注水泥固井,井漏,漏层在低压产层以上、有井控条件，,可以固井（碰压后关井候凝、维持环空压,力）；产 层压力高、漏层位置不确定或产,层即漏层，则先堵漏后固井,射孔下封隔器注水泥,固井作业事故及复杂问题,套管事故,套管或回压阀挤毁,原因,下套管灌泥浆不够、内外压差,大；设计强度不足或管柱、工具质量有问,题；固井后试油、挤水泥作业中造成过大,的外挤力,预防,下套