鉆井施工過程中常見事故的預(yù)防及處理

/鉆井施工過程中常見事故的預(yù)防及處理鉆井事故制約了鉆井速度的發(fā)展，而且增加了鉆井液對地層的浸泡時間，使井下更加困難，若油層已鉆開，則會加重對油層的污染，給國家和企業(yè)造成人力物力和財力重大損失，多年來，如何最大限度的削減鉆井事故，縮短鉆井周期，提高經(jīng)濟(jì)效益和社會效益是每一個鉆井工作者為之奮斗的目標(biāo)，下面簡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實(shí)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)朝氣率最高、最常見的事故，發(fā)生的緣由也是多方面的。（—）泥餅粘附卡鉆發(fā)生粘附卡鉆的條件：泥餅是造成粘附卡鉆的前提條件。凡是運(yùn)用水基鉆井液和有固相鉆井液時，鉆井液中的自由水在液柱壓力大于地層壓力這個壓差的作用下，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，在壓差的作用下產(chǎn)生了一個推力，將鉆具壓向井壁并嵌入泥餅中。假如鉆具和井壁泥餅所產(chǎn)生的摩阻力加鉆具在鉆井液中的重量之和大于鉆機(jī)平安提升拉力時，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)壓差大時都簡潔發(fā)生粘卡。造成粘卡的緣由是多反面的，它和泥餅?zāi)ψ柘禂?shù)、鉆井液密度及鉆具和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，同樣會提高泥餅的厚度和摩阻力。鉆井液受浸污：假如鉆遇水層或石膏層，鉆井液受到鹽水或鈣的浸污后性能變壞，失水和泥餅都會快速增加，假如處理不剛好就會造成卡鉆的事故。活動鉆具不剛好：因設(shè)備故障無法活動或鉆具折斷后靠在井壁上等緣由，使鉆具和泥餅接觸的相對靜止時間過長，都可能發(fā)生卡鉆。井身質(zhì)量差：狗腿度過大，會使鉆具的大部分貼在了井壁上，增加了粘卡的機(jī)會。粘卡的現(xiàn)象：發(fā)生粘卡后，鉆具不能上提下放或轉(zhuǎn)動，但開泵正常且泵壓穩(wěn)定；一般沒有大量的沉砂返出，振動篩上比較干凈；鉆具的伸長隨卡鉆的時間的增加越來越小（卡點(diǎn)上移）。接受近平衡壓力鉆井減小壓差，為了防止粘卡，應(yīng)盡量運(yùn)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)，降低失水量和增加泥餅的可壓縮性；運(yùn)用重鉆井液時，混油或固相潤滑劑，或加入表面活性劑，可以提高鉆井液的潤滑性。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?？ㄣ@初期，在尚未徹底卡死的狀況下（卡點(diǎn)低，被卡段少），可接受下砸的方法。目前所用鉆桿大部分經(jīng)過摩損，而無精確的運(yùn)用記錄，井隊(duì)很難駕馭抗拉及扭轉(zhuǎn)的強(qiáng)度。實(shí)踐證明，靠大力上拔解卡往往是失敗的。假如卡點(diǎn)較高，被卡段很長，就實(shí)行泡油（或解卡劑）、泡酸（石灰?guī)r地層）的方法解卡。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（接受壓彎鉆具等方法）。若無效，接受爆炸松扣、套銑倒扣。再無效，填井側(cè)鉆。（二）開泵憋漏卡鉆在環(huán)形空間堵塞，井眼困難的狀況，連續(xù)強(qiáng)行開泵把井眼憋漏，鉆井液大量漏失，井眼垮塌所造成的卡鉆就叫開泵憋漏卡鉆。開泵憋漏卡鉆的特點(diǎn)及發(fā)生緣由卡鉆的根本緣由是由于沉砂、砂橋、井壁垮塌等因素造成了井眼環(huán)空不暢通。在這種狀況下強(qiáng)行開泵，泵壓慢慢上升（懸重下降），等泵壓高達(dá)某一值時地層裂開，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。這種卡鉆在開泵前鉆具一般可以自由活動。開泵后壓力上升，高達(dá)確定值即下降，但停泵后不回零。接著開泵鉆井液只進(jìn)不出。若漏失量小，鉆具仍可以活動，但隨著多次的開泵，鉆井液大量漏失，便出現(xiàn)轉(zhuǎn)盤負(fù)荷重，上下活動鉆具阻卡直至最終卡死。實(shí)踐證明，假如一旦發(fā)生開泵把地層憋漏，假如不再試開，則卡鉆的可能性就很小。應(yīng)當(dāng)剛好灌鉆井液強(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，假如井內(nèi)鉆具不多而且漏失量也不大（小于10m3），這時應(yīng)在井架和鉆具的平安負(fù)荷下不斷活動和灌鉆井液，有希望則大幅度活動，協(xié)作轉(zhuǎn)動（不準(zhǔn)開泵），然后將鉆具起出。否則會造成惡性卡鉆（不能硬拔硬轉(zhuǎn)），只能套銑倒扣處理。開泵憋漏卡鉆的處理：開泵憋漏卡鉆后，要視具體狀況進(jìn)行處理。一般來講，卡點(diǎn)淺，倒扣簡潔的狀況下，接受倒出卡點(diǎn)以上鉆具（有時卡點(diǎn)上留有一根鉆具作引子，在套銑時便于入魚頭），然后用套銑倒扣的方法處理。假如卡點(diǎn)深且倒扣困難，接受爆炸松扣的方法起出卡點(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，大體有三種狀況，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，提不起鉆具的想象，卡鉆后再開泵時開不開；二是因某種緣由，在鉆進(jìn)時司鉆和副司鉆協(xié)作不好，副司鉆不和司鉆取得聯(lián)系就停泵，司鉆也看不見泵壓的變更和返出鉆井液的狀況而造成干鉆；三是在鉆進(jìn)過程中鉆刺壞，短路循環(huán)造成干鉆，假如司鉆閱歷不足或大意，出現(xiàn)干鉆，有時由于灌鉆井液閥門壞或沒管好而造成短路。總之只要鉆頭沒有鉆井液通過，20分鐘左右即可把鉆頭燒壞，如此時再開泵是開不通的。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）開泵泵壓下降，甚至沒有泵壓；（3）鉆井液返出正常，鉆屑沒有返出或突然削減；（4）井口不返鉆井液，此時復(fù)原循環(huán)已晚。出現(xiàn)鉆頭泥包的征兆后，應(yīng)立刻停止鉆進(jìn)，分析狀況并設(shè)法復(fù)原循環(huán)或起鉆檢查。干鉆卡鉆后是開不開泵的，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排量低，錯誤的運(yùn)用單泵或因鉆井泵上水不好而造成排量小而鉆進(jìn)運(yùn)用牙齒小的鉆頭，鉆井液性能不好，粘度大切力大，會促使鉆頭快速泥包，扶正器泥包，而引起在小井眼出卡鉆。在運(yùn)用直徑大的鉆頭鉆進(jìn)或擴(kuò)眼時，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有大棱角的巖屑返出，即無新鉆屑；三是鉆速明顯下降，泵壓上升。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，假如已經(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，在井眼全角變更率大的地方產(chǎn)生較大的水平分力，使鉆柱緊靠此處旋轉(zhuǎn)。起下鉆時在此處上下拉刮，慢慢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和鉆頭直徑。起鉆時鉆頭拉入鍵槽的直徑稍大于鉆桿接頭但小和鉆頭直徑處，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)井斜變更率達(dá)到2°／50m以上，方位變更率30°／50m以上，井眼有狗腿存在；鉆桿在井壁上作用時間長，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)覺鉆桿偏磨后，起鉆在井斜變更率大的地方遇卡，卡點(diǎn)越來越深，是鍵槽越來越深的結(jié)果；（3）在起鉆過程中，轉(zhuǎn)動自如，開泵暢通，稍提一點(diǎn)拉力轉(zhuǎn)動一下鉆具就可跳出鍵槽，再不遇卡，有的狀況在遇卡時稍提拉力就轉(zhuǎn)不動；（4）起出鉆無泥包現(xiàn)象；（5）下鉆暢通無阻，起起鉆遇卡倒劃眼時稍多提點(diǎn)拉力，憋勁就特殊大；（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，可接受循環(huán)的方法砸開，接受輕提慢轉(zhuǎn)可轉(zhuǎn)開，耐性的倒劃眼，協(xié)作以下不同的方向上提，不規(guī)則的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)盤，使井下鉆具搖擺而跳出。嚴(yán)峻的鍵槽卡鉆以后，提拉力會使其卡死，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。盡量不要實(shí)行套銑倒扣的方法，避開堵塞落魚水眼。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~對扣下砸解卡，開泵循環(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，長時間停鉆也簡潔造成井塌。井塌后輕者可大排量循環(huán)下放，上提正、倒劃眼解卡。嚴(yán)峻井塌開泵不通，只有倒扣處理。井塌比較簡潔推斷，在大塌前有小掉塊，有時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)時或鉆達(dá)硬地層、砂巖、泥巖層時，停泵后會產(chǎn)生鉆屑沉淀埋死鉆頭，開泵不通造成卡鉆。這種卡鉆，只能用倒扣的方法處理.。（六）縮徑卡鉆：鉆進(jìn)過程中當(dāng)鉆遇含膨脹性粘土的頁巖層，紅層時，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)鉆井液靜液壓力必需平衡于或超過孔隙壓力。在滲透性地層，會發(fā)生自然過濾過程而使鉆井液的流體含量部分侵入地層同時固相積累在井壁上形成泥餅。若泥餅變厚，使鉆鋌和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。此卡鉆和鉆井液和地層流體之間的壓力差，鉆具和井壁之間的接觸面積，鉆具和井壁之間的摩擦系數(shù)有關(guān)。解決壓差卡鉆的方法：通過削減三個起作用的因素中的每一個即可使問題得已解決。1）可以降低鉆井液靜壓力而削減壓差，可以將水或較輕鉆井液（柴油）泵入鉆柱，但是，在裸眼井段中會導(dǎo)致其它地層發(fā)生井涌。2）通過運(yùn)用外表面切割寬槽的螺旋鉆鋌可以削減接觸面積。目前，在定向井及水平井施工中，大多運(yùn)用加重鉆桿代替鉆鋌。3）通過運(yùn)用潤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程中，鉆具受力狀況困難，由于各種各樣的緣由，經(jīng)常會發(fā)生鉆具折斷滑扣脫扣等鉆具事故。處理鉆具事故應(yīng)依據(jù)魚頂形態(tài)和井眼的實(shí)際狀況來選擇合適的打撈工具，必要時還應(yīng)依據(jù)實(shí)際須要另外設(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