综合录井异常预报学习材料.doc

异常事故介绍
安全钻井是现代优质高效钻井的前提，任何钻井事故发生之前往往伴有一定的先兆,充分应用综合录井仪的工程参数异常预报手段，能够极大地降低钻井事故的发生概率。实践证明：无论是循环系统刺漏（或故障）、溜钻、顿钻、钻具断（脱落）、井漏、井涌、水眼堵、井下有异物（不干净）、钻井液欠平衡、替浆量不足、钻遇高压地层以及钻头寿命终结等，都或多或少地在工程参数上留有“影子”。第一时间获取这些异常信息，可及时采取补救措施，为避免发生事故或者将事故控制在一定范围提供了依据。
而在钻井施工过程中，造成地面上、下的事故及异常的原因主要有三个方面：
u 地质因素 异常的地层压力；不稳定的岩性层位；特殊的地质构造。
u 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。
u 人员因素 对事故的认识；管理和操作人员的责任心；现场人员的业务能力。
1、井浸、溢流、井涌
1、 相关定义
u 井浸：当地层孔隙压力大于井底压力时,地层孔隙中的流体(油、气、水)将进入井内,造成地面测量的泥浆密度减小。
u 溢流：当井浸发生后,井口返出的钻井液的量比泵入的钻井液的量多,停泵后井口钻井液自动外溢（流量增加）。
u 井涌：溢流进一步发展,钻井液涌出井口，泥浆池体积发生明显的增加。
2、 过程（顺序）

从上图中可以看出，溢流现象是发生井涌、井喷的前兆，所以在现场通常把观测溢流工作当做重点，从而达到井控安全的作用。
3、 溢流
（1） 溢流发生的三个基本条件：
u 要有连通好的地层。
u 流体存在。
u 要有一定的能量，也就是说要有地层压力。
（2） 溢流产生的原因
u 起钻时井内未灌满泥浆；
u 井内的液柱压力和地层压力相近时，起钻产生的抽吸压力会诱发溢流；
u 钻井液密度不够，井内的液柱压力小于地层压力；
u 发生井漏后，井内的液柱压力减小，当液柱压力小于地层压力时，会发生溢流；
u 钻遇地层压力异常，地层流体进入钻井液。
（3） 溢流的反应
溢流14种间接和直接反应统计表

（4） 预防溢流的措施
u 加强地层对比，及时提出地质预告、及时判断发生溢流的可能性；
u 加强责任心，严格落实岗位责任制，加强坐岗观察；
u 打开油气层后，起钻速度不能太快；
u 对于探井、地层压力预测不太准确开发井，钻至目的层前50-100m时做好预报工作；
u 打开油气层后，要进行短起下并测量上窜速度；
u 监测钻井液密度、气体参数的变化。
4、 井涌
（1） 井涌的前兆
井涌在地层压力未知地区（特别是老油区或地层压力异常），或压力梯度异常的碳酸盐地层钻井中易发生。它的前兆主要就是溢流，所以为了更有效的控制井涌事故，就要做好溢流的间接反应监测工作。
（2） 井涌的不同反应
u 高渗透性地层：由于流量大量的浸入钻井液，所以池体积和流量增加较快，较明显。
u 低渗透性地层：流体浸入的有限，密度变化较明显，而池体积流量不明显。
u 起钻抽吸：泥浆灌入量少或是不能灌入。
5、 举例
（1）油气显示型井涌

u 参数变化
间接反应：立压升高、悬重下降。
直接反应：池体积增加、流量增加、气测值上升。
u 经验分析
由于气测值变化较流量、池体积参数变化滞后一个管线延迟，所以气测异常出现最晚。而相比之下流量最早，池体积次之。所以在井涌发生之前，注意流量和池体积是最早最明显的变化。
（2） 抽吸型井涌

经验分析：揭开油气层后短起下遇卡，反复上提下放钻具，造成抽吸。当开泵循环时，产生井涌。
2、溜钻与顿钻
1、 定义
u 溜钻：是司钻送钻不均匀，在钻头上突然施加上超限的钻压，导致钻具压缩、井深突然增加的现象。
u 顿钻：是在钻头提离井底后，由于未控制好刹把，钻具自然下落，在钻头上突然施加上超限的钻压，导致钻具压缩、井深突然增加的现象。较溜钻后果严重，易对钻头甚至钻具产生大的影响。
2、 表现
u 相同点：井深跳进、钻时加快，钻压突然增加。
u 不同点：溜钻时扭矩突然变大，而顿钻无此现象。
3、 参数变化
参数
大钩负荷
钻压
钻时
立压
扭矩
转速
变化
下降
升高
变快
升高
升高
减小
u 主要参数大钩负荷、钻压
u 相关参数：扭矩、钻时、立压、转速
4、 举例（溜钻）
通常是钻压异常造成悬重下降、立压上升。

3、掉水眼与堵水眼
1、 定义
掉水眼：水眼安装不到位,钻井液沿水眼周边刺漏,最后刺掉水眼（有些时候可以继续钻进）。
堵水眼：下钻过程中由于钻头没有做防堵水眼措施,或钻进时钻井液中大颗粒物体进入水眼,将水眼堵死,钻井液无法循环（循环处理不好，必须起钻，防止憋坏钻具等处循环系统）。
2、 表现
掉水眼：开始立压缓降，水眼刺掉时立压下降至一稳定值（通常出现台阶）,扭矩波动,钻速降低，流量变大。
堵水眼：下钻到井底开泵或钻进循环时，立压升高，停泵后立压不降或下降很慢。
3、 参数变化
（1） 掉水眼
参数
立压
转速
扭矩
泵冲数
流量
变化
下降（台阶）
下降
下降
升高
增加
u 主要参数：立压
u 相关参数：泵冲数、扭矩、钻速、流量
（2） 堵水眼
参数
立压
流量
泵冲数
钻头成本
变化
升高（停泵后缓慢下降或不降）
变小
变小
增加
u 主要参数：立压
u 相关参数：流量、泵冲数、钻头成本
4、 举例（堵水眼）

4、掉钻具
1、 定义
掉钻具：也就是钻具落井，由于钻具刺或安装不当等原因造成钻具断或脱扣，而落入井底的现象。
2、 表现
通常表现为瞬间大钩负荷下降、流量减小、立压下降等现象。
3、 参数变化
参数
大钩负荷
立压
扭矩
泵冲数
流量
池体积
变化
下降
下降
下降
升高
增加
增加
u 主要参数：大钩负荷
u 相关参数：立压、扭矩、泵冲数、流量、池体积
4、 举例

5、泵刺
1、 参数变化
参数
立压
流量
泵冲数
变化
下降
减小
升高
2、 表现
根据泵刺的程度，立压曲线有明显变化，通常表现为台阶变化。
3、 举例

6、钻头泥包
1、 定义
钻头泥包：在钻遇大段泥岩时,由于钻头选型不合理或转盘转速、钻压、立压等工程参数的搭配不合理，易产生钻头泥包。
2、 现象
立压上升，转盘钻速上升，钻时变大，泵冲数下降，扭矩变小而且波动变小，扭矩曲线较钻头没有泥包时平滑。
3、 参数变化
参数
立压
钻时
扭矩
泵冲数
转速
变化
升高
变大
减小
下降
升高
u 主要参数：立压、钻时
u 次要参数：扭矩、转速、泵冲数
4、 举例

7、井漏
1、 原因
（1）地质因素
u 渗透性地层：粗砂岩、砾岩、含砾砂岩等
u 天然裂缝、溶洞
（2）人为因素
u 注水开发造成多压力层系
u 注水开发造成地层破裂压力的变化
u 施工措施不当：加重不均，起下压力激动，粘切高、泥包、坍塌条件下开泵过猛
2、 条件
u 钻井液与地层之间存在压差
u 钻井液漏失的通道
u 容纳钻井液的空间
3、 分类
按漏速分：五级
u Ⅰ级： 微漏,漏速≤5m3/h；
u Ⅱ级： 小漏，漏速5～15m3/h；
u Ⅲ级： 中漏，漏速15～30m3/h；
u Ⅳ级： 大漏，漏速30～60m3/h；
u Ⅴ级： 严重井漏，漏速≥60m3/h
4、 现象
主要是池体积差减小，流量变小，严重是立压降低。
5、 参数变化
参数
池体积
流量
立压
悬重
泵冲
变化
下降
下降
减小
升高
升高
u 主要参数：池体积、流量
u 次要参数：立压、悬重、泵冲
6、 举例

8、卡钻
卡钻类型包括：粘卡、沉砂、缩径、泥包、键槽、井塌卡钻等。
1、 定义
（1） 粘卡：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。
（2） 缩径卡钻：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；深 部石膏层吸水膨胀。
（3） 键槽卡钻：键槽产生的主要条件是井身轨迹产生局部弯曲，形成“狗腿”，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。
（4） 井塌卡钻：一般发生在易吸水膨胀的泥岩、页岩及交接不好的砾岩、砂岩地层，发生井漏、起钻未灌好泥浆，泥浆密度设计低等造成井塌卡钻
2、 参数变化
参数
悬重
大钩高度
流量
立压
扭矩
泵冲数
变化
升高（上提）
不变化或变化范围小
下降
升高
升高
下降
u 主要参数：悬重、大钩高度
u 次要参数：流量、立压、扭矩、泵冲数
3、 举例

9、遇阻
1、 定义
在下钻过程中，大钩高度变化范围不大的情况下，大钩负荷明显减小的现象。
2、 现象
大钩负荷减小，大钩高度无大变化
3、举例说明

10、气体参数异常
1、 相关定义：
（1） 气测异常：钻遇油气层时，由于破碎岩层及地层中油气渗滤和扩散而形成的高于背景气的显 示（2至3倍 ），这部分气体反映油气层的情况，是录井中最重要的部分。
（2） 后效异常：起下钻时，由于钻井液长时间静止，已钻穿的地层油气侵入钻井液，当下钻到底开泵循环时，在气测曲线上出现的气体峰值。所以后效气又叫起下钻气。
（3） 单根峰：①接单根时由于停泵，钻井液静止，井底压力相对减小；另外由于钻具上提产生的抽汲效应，导致已钻穿的地层中的油气侵入钻井液，当再次开泵循环恢复钻进时，在对应迟到时间的气测曲线上出现的气体峰值。②接单根后，在新接的单根和钻具中夹有一段空气，这段空气通过钻柱下到井底，再由环形空间上返到井口而出现的气体显示峰值。又称“空气垫”。该接单根气的显示时间相当于钻井液循环一周的时间。
2、 气体参数值的影响因素

（1） 地质因素
u 天然气性质及成分：石油天然气的密度越小，轻烃成分越多，气测显示越好，反之越差。对于氢火焰离子化鉴定器，当地层气成分与标定仪器时的气体组成相差太大时，会产生较大的显示误差。
u 储层性质：当储层厚度、孔隙度、含气饱和度越大时，钻穿单位体积岩层进入钻井液的油气越多，油气显示越好，反之气显示越差。
u 地层压力：①若井底为正压差，即钻井液柱压力大于地层压力时，进入钻井液的油气仅是破碎岩层而产生的，因此显示较低。对于高渗透地层，当储层被钻开时，发生钻井液超前渗滤，钻头前方岩层中的一部分油气被挤入地层，因此气显示较低。正压差越大，地层渗透性越好，气显示越低，甚至无显示。②若井底为负压差，进入钻井液的油气除破碎岩层而产生外，井筒周围地层中的油气，在地层压力的推动下，浸入钻井液，而形成高的油气显示，且接单根气、起下钻气等后效气显示明显。钻过油气层后，气测曲线不能回复至原基值，而是保持一显示，从而使气测曲线基值升高。正压差越大，地层渗透性越好，气显示越高，严重时会导致发生井涌、井喷。
u 上覆油气层的后效：已钻穿的油气层中的油气，在钻进过程中或钻井液静止期间浸入钻井液，使气显示基值升高或形成假异常，如接单根气、起下钻气等。
（2） 钻井条件
u 钻头直径：当其它钻井条件不变时，钻头直径越大，单位时间内破碎岩石的体积越大，钻井液与地层接触面积越大，因此，气显示越高
u 机械钻速：当其它条件不变时，机械钻速越大，单位时间内破碎岩石的体积越大，钻井液与地层接触面积越大，因此，气显示越高。反之，气显示越小。钻井取心时，由于机械钻速小，破碎岩石少，故气测显示低。
u 钻井液密度：密度越大，液柱压力越大，井底压差越大，油气不易进入钻井液，显示越低。
u 钻井液粘度：粘度大的钻井液对天然气的吸附和溶解作用加强，故脱气困难，气显示低。粘度越大，气显示越低。
u 钻井液流量：流量增加，单位体积钻井液中的含气量减少，但单位时间通过脱气器的钻井液体积增加，因此对气显示的影响不大（但若调整脱气器高度，气显示会降低）。
u 钻井液添加剂：部分钻井液添加剂，如铁铬盐磺化沥青等，在一定条件下可以产生烃类气体；更严重的是柴油和原油。
（3）脱气器安装条件及脱气效率：不同类型的脱气器脱气原理和效率不同，因此气显示高低不同。脱气器安装条件和位置也会影响气显示的高低。
（4）气测仪的性能和工作状况：气测仪的灵敏度、管路密封性、标定准确性等都会影响气显示。
3、种类
包括气测异常、后效异常、H2S异常、CO2异常。
11、扭矩参数应用
扭矩参数是很重要的工程参数，它是钻头接触井底时产生的参数变化量，是转盘、钻头、钻具、井眼、地层等多种因素综合作用的结果，结合钻时数据，对预测钻头泥包、牙轮框动、牙齿脱落、井底不干净等方面具有独到的作用。
1、 扭矩参数发生变化的因素
（1） 地层垮塌：会使扭矩变化很大，提起钻具循环并不断上提下放后恢复正常。
（2） 地层岩性变化：砂、泥岩性的变化，影响扭矩参数变化。
（3） 钻遇不同的地层构造：如裂缝、溶洞等。
（4） 钻具断：特别是钻铤断也会造成扭矩变化。
（5） 牙轮钻头轴承坏使扭矩变化，表现为忽高忽低的变化情况，幅度有增大的趋势。
（6） 钻头掉齿严重造成扭矩参数的变化大小比较均匀，并且是逐渐增大。
（7） 溜钻造成扭矩突然增大。
2、 举例说明
1) 钻遇裂缝

2） 掉牙轮

3）掉齿

通过以上工程异常预报有关知识的说明，希望操作人员重视工程异常预报工作。不仅做到发生异常做预报，更要通过各种间接参数变化提前做出准备判断，真正做到预报及时有效，减少甚至避免工程事故的发生，在现场真真正正地起到综合录井的作用！
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