鉆井事故與復雜問題PPT學習教案

1、會計學1 鉆井事故與復雜問題鉆井事故與復雜問題 鉆具失去了活動的自由，既不能轉(zhuǎn)動又不鉆具失去了活動的自由，既不能轉(zhuǎn)動又不 能上下活能上下活 動，這就是鉆井過程中常見的井下事故。動，這就是鉆井過程中常見的井下事故。 粘吸卡鉆、坍塌卡鉆、粘吸卡鉆、坍塌卡鉆、 砂橋卡鉆、縮徑卡鉆、砂橋卡鉆、縮徑卡鉆、 鍵槽卡鉆、泥包卡鉆、鍵槽卡鉆、泥包卡鉆、 干鉆卡鉆、落物卡鉆、干鉆卡鉆、落物卡鉆、 水泥固結(jié)卡鉆等水泥固結(jié)卡鉆等 第1頁/共74頁 第2頁/共74頁 井壁是有濾餅的存在是造成粘吸卡鉆的內(nèi)在原因。因為大多數(shù)鉆井液是固、液兩相流體或者是固、液、氣三相流體，其中的固相顆粒附著在井壁上就形成了濾餅。有人認為濾

2、餅是由于鉆井液的濾失造成的，沒有濾失量就不會有濾餅，人們總認為鉆井液在砂巖中的濾失量大，才會形成濾餅，粘吸卡鉆只能發(fā)生在砂巖發(fā)育井段。其實不然，在裸眼井段內(nèi)，泥頁巖也有泥餅，而且要比砂巖井段的濾餅厚得多。這是因為濾餅形成有三種原因：第一是吸附，鉆井液中的固相顆粒吸附在巖石表面，無論砂巖、泥巖都有這個特性。第二是沉積，鉆井液在流動過程中，靠近井壁的流速幾乎是零，鉆井液中的固相顆粒井壁是有濾餅的存在是造成粘吸卡鉆的內(nèi)在原因。因為大多數(shù)鉆井液是固、液兩相流體或者是固、液、氣三相流體，其中的固相顆粒附著在井壁上就形成了濾餅。有人認為濾餅是由于鉆井液的濾失造成的，沒有濾失量就不會有濾餅，人們總認為鉆井液

3、在砂巖中的濾失量大，才會形成濾餅，粘吸卡鉆只能發(fā)生在砂巖發(fā)育井段。其實不然，在裸眼井段內(nèi)，泥頁巖也有泥餅，而且要比砂巖井段的濾餅厚得多。這是因為濾餅形成有三種原因：第一是吸附，鉆井液中的固相顆粒吸附在巖石表面，無論砂巖、泥巖都有這個特性。第二是沉積，鉆井液在流動過程中，靠近井壁的流速幾乎是零，鉆井液中的固相顆粒 便沉積在井壁上。泥頁巖井段的井徑要壁砂巖井段的井徑大得多，沉積作用顯著。第三是濾失作用，它加速了鉆井液中固相顆粒在滲透性巖層表面的沉積，泥頁巖雖然濾失性小，但它親水，可以被水浸潤，只要是水基鉆井液即使濾失量等于零，這個浸潤過程也無法停止。只要有濾餅存在，就有粘吸卡鉆的可能。泥頁巖井段的

4、井徑往往不規(guī)則，和鉆柱接觸面積少，所以粘吸卡鉆的機會比較少。便沉積在井壁上。泥頁巖井段的井徑要壁砂巖井段的井徑大得多，沉積作用顯著。第三是濾失作用，它加速了鉆井液中固相顆粒在滲透性巖層表面的沉積，泥頁巖雖然濾失性小，但它親水，可以被水浸潤，只要是水基鉆井液即使濾失量等于零，這個浸潤過程也無法停止。只要有濾餅存在，就有粘吸卡鉆的可能。泥頁巖井段的井徑往往不規(guī)則，和鉆柱接觸面積少，所以粘吸卡鉆的機會比較少。 第3頁/共74頁 壓差是不可避免的，壓差卡鉆也是不可避免的壓差是不可避免的，壓差卡鉆也是不可避免的 。但是某些類型井的鉆井液如油基鉆井液在同樣大。但是某些類型井的鉆井液如油基鉆井液在同樣大 的

5、壓差下卻不卡鉆。的壓差下卻不卡鉆。 第4頁/共74頁 它的發(fā)展過程如下圖它的發(fā)展過程如下圖 鉆井液 地層 泥餅 鉆柱 表示鉆柱接觸井壁濾餅，發(fā)生吸附作用，此時有一個較小的接觸面積 表示在壓差作用下，進一步將鉆柱壓向井壁擴大了與濾餅接觸的面積，吸附力量進一步加強。 第5頁/共74頁 表示在鉆柱不能活動的情況下，除已經(jīng)接觸的濾餅面積外，在接觸面的兩邊形成了一部分鉆井液不能循環(huán)到的死區(qū)，隨著時間的延長，大量巖屑和鉆井液中的固相顆粒沉淀于此，又形成新的濾餅，進一步擴大了鉆柱與濾餅的接觸面積。表示由于井徑不規(guī)則的原因，從縱向看，一部分鉆柱與井壁濾餅接觸，一部分鉆柱與井壁濾餅不接觸，但有一部分鉆柱與井壁之

6、間的間隙很小，使鉆井液無法循環(huán)，時間長了，會被鉆屑和固體顆粒充填，形成新的濾餅，增加鉆柱被吸長度。 第6頁/共74頁 第7頁/共74頁 第8頁/共74頁 第9頁/共74頁 第10頁/共74頁 e P L: 卡點深度 米 e: 連續(xù)提升時鉆桿平均伸長 厘米 K：鉆具的伸長系數(shù) P：為提拉懸重的差值 噸 第11頁/共74頁 第12頁/共74頁 第13頁/共74頁 原始地層應(yīng)力原始地層應(yīng)力 地層的結(jié)構(gòu)狀態(tài)地層的結(jié)構(gòu)狀態(tài) 巖石本身的性質(zhì)巖石本身的性質(zhì) 泥頁巖孔隙壓力異常泥頁巖孔隙壓力異常 高壓油氣層的影響高壓油氣層的影響 水化膨脹水化膨脹 毛細管作用毛細管作用 流體靜壓力流體靜壓力 第14頁/共74頁

7、 基于平衡理論，首先必須采取適當?shù)你@井液密度，形成適當?shù)囊褐鶋毫?，這是對付薄弱地層、破屑地層及應(yīng)力相對集中的地層的有效措施。但增加鉆井液的密度液有兩重性，一方面鉆井液密度高了有利于增加對井壁的支撐力，另一方面它會導致濾液進入地層，增大地層的孔隙壓力，增大粘土的水化面積和水化作用從而降低地層內(nèi)部的結(jié)構(gòu)力。另外鉆井液密度的確定，也受其他因素的影響。 如鉆井液液柱壓力不恩能夠超過產(chǎn)層的孔隙壓力，因為設(shè)計鉆井液的密度的主要目的是保護油氣層； 鉆井液液柱壓力不能超過地層的破裂壓力；受機械鉆速的制約，鉆井液液柱壓力越低，機械鉆速越快，所以現(xiàn)在提倡負壓鉆進，地層穩(wěn)定會帶來很大的經(jīng)濟效益，地層不穩(wěn)定，將會帶來

8、井塌的惡果。 第15頁/共74頁 鉆井液的性能和流變性鉆井液的性能和流變性 鉆井液的循環(huán)排量大返速高呈紊流，容易沖蝕井壁地層，引起坍塌，但是如果鉆井液循環(huán)排量小返速低呈層流狀態(tài)，某些松軟地層極易縮徑。而且在已經(jīng)發(fā)生井塌的情況下不得不增大排量和返速，否則不足將塌塊帶出。高粘高切低濾失的鉆井液有助于防塌，液有利于攜帶巖屑，但不利于提高鉆速。鉆井液的循環(huán)排量大返速高呈紊流，容易沖蝕井壁地層，引起坍塌，但是如果鉆井液循環(huán)排量小返速低呈層流狀態(tài)，某些松軟地層極易縮徑。而且在已經(jīng)發(fā)生井塌的情況下不得不增大排量和返速，否則不足將塌塊帶出。高粘高切低濾失的鉆井液有助于防塌，液有利于攜帶巖屑，但不利于提高鉆速。

9、 井斜與方位的影響井斜與方位的影響 在同一地層條件下，直井比斜井穩(wěn)定，而斜井的穩(wěn)定性又和方位有關(guān)系，位于最小水平應(yīng)力方向的井眼穩(wěn)定，位于最大水平主應(yīng)力和最小水平主應(yīng)力方向中分線的井眼穩(wěn)定，而位于最大水平主應(yīng)力方向的井眼不穩(wěn)定。在同一地層條件下，直井比斜井穩(wěn)定，而斜井的穩(wěn)定性又和方位有關(guān)系，位于最小水平應(yīng)力方向的井眼穩(wěn)定，位于最大水平主應(yīng)力和最小水平主應(yīng)力方向中分線的井眼穩(wěn)定，而位于最大水平主應(yīng)力方向的井眼不穩(wěn)定。 第16頁/共74頁 第17頁/共74頁 第18頁/共74頁 第19頁/共74頁 第20頁/共74頁 第21頁/共74頁 著去開泵。 第22頁/共74頁 第23頁/共74頁 砂橋卡鉆示

10、意圖 第24頁/共74頁 第25頁/共74頁 第26頁/共74頁 第27頁/共74頁 第28頁/共74頁 第29頁/共74頁 第30頁/共74頁 第31頁/共74頁 第32頁/共74頁 形成的井眼。 第33頁/共74頁 第34頁/共74頁 第35頁/共74頁 第36頁/共74頁 第37頁/共74頁 沿裂隙切向位置沿裂隙切向位置 沿裂隙傾向反向位置沿裂隙傾向反向位置 正向位置正向位置 第38頁/共74頁 第39頁/共74頁 第40頁/共74頁 第41頁/共74頁 第42頁/共74頁 作業(yè)內(nèi)容 下鉆鉆進起鉆 大力上提活動解卡大力向下活動解卡 用上擊器上擊解卡 隨鉆下?lián)艚饪?地面下?lián)艚饪?爆松倒扣套

11、銑解卡 套銑倒扣解卡 側(cè)鉆 結(jié)束作業(yè) Y Y Y Y Y Y Y 第43頁/共74頁 主井眼主井眼 鍵槽鍵槽 頂視圖頂視圖 第44頁/共74頁 在大段的易坍塌的在大段的易坍塌的 泥頁巖中夾有薄層泥頁巖中夾有薄層 砂巖，當泥頁巖坍砂巖，當泥頁巖坍 塌井徑擴大后，薄塌井徑擴大后，薄 層砂巖仍然保持著層砂巖仍然保持著 鉆頭井徑鉆柱由于鉆頭井徑鉆柱由于 自身的重量也總是自身的重量也總是 靠向井眼低邊的，靠向井眼低邊的， 只有教硬砂巖的壁只有教硬砂巖的壁 價支持著鉆柱的側(cè)價支持著鉆柱的側(cè) 向力，當大部分井向力，當大部分井 徑擴大到鉆頭直徑徑擴大到鉆頭直徑 與鉆桿接頭直徑之與鉆桿接頭直徑之 和以上時，壁價

12、上和以上時，壁價上 就會產(chǎn)生鍵槽就會產(chǎn)生鍵槽 ： 第45頁/共74頁 ：狗腿處尚未原始狀態(tài)，大眼無變化，小眼剛開始產(chǎn)生。：狗腿處尚未原始狀態(tài)，大眼無變化，小眼剛開始產(chǎn)生。 ：狗腿處已出現(xiàn)淺的鍵槽，其深度不超過鉆桿接頭直徑的一半，起下鉆正常。：狗腿處已出現(xiàn)淺的鍵槽，其深度不超過鉆桿接頭直徑的一半，起下鉆正常。 ：狗腿處出現(xiàn)了較深的鍵槽，其深度已超過鉆桿接頭直徑的一半，但不到鉆鋌直徑的一半。：狗腿處出現(xiàn)了較深的鍵槽，其深度已超過鉆桿接頭直徑的一半，但不到鉆鋌直徑的一半。 第46頁/共74頁 ：鍵槽已相當深，鉆桿接頭完全處于小井眼中，其深度以超過直徑的一半，但不到鉆鋌直徑的一半。：鍵槽已相當深，鉆桿

13、接頭完全處于小井眼中，其深度以超過直徑的一半，但不到鉆鋌直徑的一半。 ：鍵槽已達最大深度，該處狗腿已經(jīng)消失。一般情況下，達不到這個程度，就已經(jīng)發(fā)生卡鉆了。：鍵槽已達最大深度，該處狗腿已經(jīng)消失。一般情況下，達不到這個程度，就已經(jīng)發(fā)生卡鉆了。 第47頁/共74頁 第48頁/共74頁 第49頁/共74頁 第50頁/共74頁 第51頁/共74頁 第52頁/共74頁 就是軟泥、泥餅、鉆屑粘附在鉆頭或扶正器周圍，或填塞在牙輪或刀片間隙之間，或鋃嵌在牙輪之間，輕則降低機械鉆速，重則把鉆頭或扶正器包成一個圓柱狀活塞，使其在起鉆過程遇阻遇卡。就是軟泥、泥餅、鉆屑粘附在鉆頭或扶正器周圍，或填塞在牙輪或刀片間隙之間

14、，或鋃嵌在牙輪之間，輕則降低機械鉆速，重則把鉆頭或扶正器包成一個圓柱狀活塞，使其在起鉆過程遇阻遇卡。 第53頁/共74頁 第54頁/共74頁 第55頁/共74頁 第56頁/共74頁 第57頁/共74頁 循環(huán)狀態(tài)循環(huán)狀態(tài) 能正常循環(huán)能正常循環(huán) 大力上提解卡大力上提解卡 震擊器上擊解卡震擊器上擊解卡 調(diào)整鉆井液性能調(diào)整鉆井液性能 大排量循環(huán)沖洗大排量循環(huán)沖洗 浸泡解卡劑解卡浸泡解卡劑解卡 爆松套銑解卡爆松套銑解卡 套銑倒扣解卡套銑倒扣解卡 側(cè)鉆側(cè)鉆 結(jié)束作業(yè)結(jié)束作業(yè) 失去循環(huán)失去循環(huán)短路循環(huán)短路循環(huán) 大力上提解卡大力上提解卡大力上提解卡大力上提解卡 震擊器上擊解卡震擊器上擊解卡震擊器上擊解卡震擊器

15、上擊解卡 調(diào)整鉆井液性能調(diào)整鉆井液性能 大排量循環(huán)沖洗大排量循環(huán)沖洗 調(diào)整鉆井液性能調(diào)整鉆井液性能 大排量循環(huán)沖洗大排量循環(huán)沖洗 第58頁/共74頁 井下落物各種各樣，井下落物各種各樣， 能造成卡鉆事故的是能造成卡鉆事故的是 處于鉆頭或扶正器以處于鉆頭或扶正器以 上的落物，由于井上的落物，由于井 眼與鉆柱之間的環(huán)空眼與鉆柱之間的環(huán)空 有限，較大的落物會有限，較大的落物會 像楔鐵一樣鑲嵌在鉆像楔鐵一樣鑲嵌在鉆 具與井壁中間，較小具與井壁中間，較小 的落物嵌在鉆頭、磨的落物嵌在鉆頭、磨 鞋或扶正器與井壁的鞋或扶正器與井壁的 中間，使其鉆具失去中間，使其鉆具失去 活動能力，造成卡鉆活動能力，造成卡鉆

16、 。 落物落物 鉆具鉆具 套管套管 落物卡鉆示意圖 第59頁/共74頁 第60頁/共74頁 第61頁/共74頁 第62頁/共74頁 第63頁/共74頁 卡鉆時鉆頭位置 鉆頭在井底鉆頭不在井底 正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)活動解卡全力下壓活動解卡 大力上提活動解卡震擊器下?lián)艚饪?震擊器上擊解卡 套銑、倒扣、解卡 套銑、震擊、解卡 側(cè)鉆 結(jié)束作業(yè) 如伴隨粘吸 卡鉆發(fā)生可 注入解卡劑 第64頁/共74頁 干鉆就是鉆頭部位失去鉆井液循環(huán)干鉆就是鉆頭部位失去鉆井液循環(huán) ，鉆頭對巖石作功所產(chǎn)生的熱量散發(fā)不，鉆頭對巖石作功所產(chǎn)生的熱量散發(fā)不 出去，切削的巖屑攜帶不上來，積累的出去，切削的巖屑攜帶不上來，積累的 熱量達到一定程度，足以使鋼鐵軟化甚熱量達到一定程度，足以使鋼鐵軟化甚 至熔化，鉆頭和鉆鋌在外力作用下產(chǎn)生至熔化，鉆頭和鉆鋌在外力作用下產(chǎn)生 變形，和巖屑熔合在一起，造成了干鉆變形，和巖屑熔合在一起，造成了干鉆 卡鉆?？ㄣ@。 第65頁/共74頁 第66頁/共74頁 第67頁/共74頁 第68頁/共74頁 在鉆井過程中，為在鉆井過程中，為 了糾正井眼軌跡，了糾正井眼軌跡，