鉆井事故與復(fù)雜問題.ppt

鉆井事故及復(fù)雜情況預(yù)防處理,第一章 卡鉆事故,鉆具失去了活動(dòng)的自由，既不能轉(zhuǎn)動(dòng)又不 能上下活動(dòng)，這就是鉆井過程中常見的井下事故。,卡鉆定義：,卡鉆類型：,粘吸卡鉆、坍塌卡鉆、 砂橋卡鉆、縮徑卡鉆、 鍵槽卡鉆、泥包卡鉆、 干鉆卡鉆、落物卡鉆、 水泥固結(jié)卡鉆等,第一節(jié) 粘吸卡鉆,一、粘吸卡鉆的原因 二、粘吸卡鉆的特征 三、粘吸卡鉆的預(yù)防 四、粘吸卡鉆的處理 五、處理粘吸卡鉆應(yīng)注意的問題,一、粘吸卡鉆的原因： 井壁是有濾餅的存在是造成粘吸卡鉆的內(nèi)在原因。因?yàn)榇蠖鄶?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(rèn)為濾餅是由于鉆井液的濾失造成的，沒有濾失量就不會(huì)有濾餅，人們總認(rèn)為鉆井液在砂巖中的濾失量大，才會(huì)形成濾餅，粘吸卡鉆只能發(fā)生在砂巖發(fā)育井段。其實(shí)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?yàn)闉V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(gè)特性。第二是沉積，鉆井液在流動(dòng)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(rùn)，只要是水基鉆井液即使濾失量等于零，這個(gè)浸潤(rùn)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(jī)會(huì)比較少。,粘吸卡鉆示意圖,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的壓差下卻不卡鉆。,當(dāng)鉆柱被井壁濾餅粘吸之后緊靠井壁一邊，鉆柱的一側(cè)所受的是地層孔隙壓力，另一側(cè)受鉆井液液柱壓力，如后者大于前者，即有正壓差存在，可把鉆柱壓向井壁一邊，進(jìn)一步縮小吸跗面之間的間隙，增強(qiáng)了吸附力，并進(jìn)一步擴(kuò)大了鉆柱與井壁的接觸面積。它的發(fā)展過程如下圖,鉆井液,表示鉆柱接觸井壁濾餅，發(fā)生吸附作用，此時(shí)有一個(gè)較小的接觸面積,表示在壓差作用下，進(jìn)一步將鉆柱壓向井壁擴(kuò)大了與濾餅接觸的面積，吸附力量進(jìn)一步加強(qiáng)。,表示在鉆柱不能活動(dòng)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(shí)間的延長(zhǎng)，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(jìn)一步擴(kuò)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間的間隙很小，使鉆井液無法循環(huán)，時(shí)間長(zhǎng)了，會(huì)被鉆屑和固體顆粒充填，形成新的濾餅，增加鉆柱被吸長(zhǎng)度。,縱觀粘吸卡鉆這個(gè)問題，的確有許多矛盾存在，前面提到的一些看法，不能說沒有一定的道理，但都沒有抓著主要矛盾。主要矛盾不是壓差，不是濾餅質(zhì)量，而是濾餅的性質(zhì)，是濾餅力場(chǎng)的指向和大小。,粘吸卡鉆是在鉆柱靜止的狀態(tài)下才能發(fā)生的，至于靜止多長(zhǎng)時(shí)間會(huì)發(fā)生卡鉆，是和鉆井液體系、性能、鉆具結(jié)構(gòu)、井眼質(zhì)量有密切關(guān)系，但必須有一個(gè)靜止的過程。 粘吸卡鉆后的卡點(diǎn)位置不會(huì)是鉆頭，而是鉆鋌或鉆桿部位。 粘吸卡鉆前后，鉆井液循環(huán)正常，進(jìn)出口流量平衡，泵壓沒有變化。 粘吸卡鉆后，如活動(dòng)不及時(shí)，卡點(diǎn)可能上移，甚至直移直套管鞋附近。,二、粘吸卡鉆的特征,三、粘吸卡鉆的預(yù)防,一般的要求，鉆柱靜止時(shí)間不許超過3-5分鐘。 如果鉆頭在井底，無法活動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，那就只好將鉆具懸重的1/22/3壓在鉆頭上，以求把下部鉆柱壓彎，減少鉆柱與井壁泥餅的接觸面積，減少總的粘附力。 在正常鉆進(jìn)時(shí)，如水龍頭、水龍帶發(fā)生故障，絕不能將方鉆桿坐在井口進(jìn)行維修，如果一旦發(fā)生卡鉆，將失去下壓和轉(zhuǎn)動(dòng)鉆柱的可能。 在鉆柱中要帶上隨鉆震擊器，因?yàn)樵谡晨òl(fā)生的最初階段，震擊解卡是很有效的。,四、粘吸卡鉆的處理,1. 強(qiáng)力活動(dòng) 下壓可以把全部鉆柱的重量壓上，也可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)動(dòng)，最重要是要在安全限度內(nèi)以最大力量進(jìn)行活動(dòng)，不能限制過死。上提拉力不要超過自由鉆柱懸重100-200kN，下壓力量根據(jù)井深及最內(nèi)一層套管的下深而定，可以把自由鉆柱重量的二分之一甚至全部壓上去，使裸眼內(nèi)鉆柱彎曲，減少與井壁的接觸點(diǎn)，防止卡點(diǎn)上移。（注意鉆柱只能是在受壓的狀態(tài)下靜止，不許在受拉的狀態(tài)下靜止）。 2. 震擊解卡 帶有震擊器，下?lián)羝飨聯(lián)簦郧蠼饪?，這比單純的上提、下壓的力量要集中。,3. 浸泡解卡劑 浸泡解卡劑是解除粘吸卡鉆最重要的辦法，用專門物料 配成的用于解除粘吸卡鉆的特殊溶液，有油基和水基的，高壓井只能選用高密度解卡劑。 求卡點(diǎn)位置 最準(zhǔn)確的辦法是利用測(cè)卡儀測(cè)量。但現(xiàn)場(chǎng)常用的辦法是根據(jù)鉆柱在一定拉力下的彈性伸長(zhǎng)來計(jì)算。依據(jù)虎克定律： l=LF/ES 卡點(diǎn)的計(jì)算公式： L K,四、粘吸卡鉆的處理,e,P,L: 卡點(diǎn)深度 米 e: 連續(xù)提升時(shí)鉆桿平均伸長(zhǎng) 厘米 K：鉆具的伸長(zhǎng)系數(shù) P：為提拉懸重的差值 噸,五、處理粘吸卡鉆應(yīng)注意的問題,使用什么樣的解卡劑，壓迫根據(jù)具體情況定，最好是使用可以調(diào)整密度的油基解卡劑。 注入解卡劑前，最好做一次鉆井液循環(huán)周試驗(yàn)，確保鉆具沒有刺漏現(xiàn)象，方可注入。 注解卡劑前特別是注低密度解卡劑前，必須在鉆桿上或方鉆桿上接回壓閥或旋塞。 要保持鉆頭水眼和環(huán)空不被堵塞。 粘吸卡鉆發(fā)生后，要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的具體情況采取相應(yīng)的措施，具體問題要具體分析具體對(duì)待，不能一概而論。,第二節(jié) 井壁失穩(wěn)與坍塌卡鉆,坍塌卡鉆是卡鉆事故中性質(zhì)最為惡劣的一種事故。因?yàn)樘幚磉@種事故的工序最復(fù)雜，耗費(fèi)時(shí)間最多，風(fēng)險(xiǎn)性最大，甚至有全井或部分井眼報(bào)廢的可能，所以在鉆井過程中應(yīng)盡力避免這種事故的發(fā)生。,一、地層坍塌的原因,地質(zhì)方面的原因 原始地層應(yīng)力 地層的結(jié)構(gòu)狀態(tài) 巖石本身的性質(zhì) 泥頁巖孔隙壓力異常 高壓油氣層的影響,2. 物理化學(xué)方面的原因 水化膨脹 毛細(xì)管作用 流體靜壓力,3.工藝方面的原因 鉆井液液柱壓力 基于平衡理論，首先必須采取適當(dāng)?shù)你@井液密度，形成適當(dāng)?shù)囊褐鶋毫?，這是對(duì)付薄弱地層、破屑地層及應(yīng)力相對(duì)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(duì)井壁的支撐力，另一方面它會(huì)導(dǎo)致濾液進(jìn)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?yàn)樵O(shè)計(jì)鉆井液的密度的主要目的是保護(hù)油氣層； 鉆井液液柱壓力不能超過地層的破裂壓力；受機(jī)械鉆速的制約，鉆井液液柱壓力越低，機(jī)械鉆速越快，所以現(xiàn)在提倡負(fù)壓鉆進(jìn)，地層穩(wěn)定會(huì)帶來很大的經(jīng)濟(jì)效益，地層不穩(wěn)定，將會(huì)帶來井塌的惡果。, 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。 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。,鉆具組合 為了保持井眼垂直或穩(wěn)斜鉆進(jìn)，下部鉆具采用剛性結(jié)構(gòu)，但如鉆鋌直徑太大，扶正器過多，下部鉆具與井壁之間的間隙小，起下鉆時(shí)容易生產(chǎn)壓力激動(dòng)，導(dǎo)致井壁不穩(wěn)。 鉆井液液面下降 液柱壓力降低，引起井塌原因是： 第一、起鉆時(shí)未灌鉆井液和灌入的數(shù)量不足。 第二、下鉆具和套管時(shí)，下部裝有回壓閥，未及時(shí)向 管內(nèi)灌注鉆井液，回壓閥擠毀，環(huán)空液體倒流。 第三、在注入低密度解卡劑，管內(nèi)外形成很大壓差，地面管線或閥門發(fā)生故障，會(huì)時(shí)環(huán)空液體倒流。 第四、突發(fā)性井漏，井內(nèi)液面迅速下降。,壓力激動(dòng) 開泵過猛，下鉆速度過快，易生產(chǎn)壓力激動(dòng)，使瞬間的井內(nèi)壓力大于地層破裂壓力而壓裂地層。 井噴引起井塌 井噴后，一方面由于油氣的混入，使鉆井液液柱壓力降低，另一方面由于高速油氣流的沖刷，破壞了井壁濾餅，液破壞了井眼周圍結(jié)構(gòu)薄弱的巖層，所以井噴時(shí)總是夾帶著大量的砂石噴出地面，當(dāng)沖落的砂石達(dá)到一定的數(shù)量，油氣流無力將其舉升到地面時(shí)，就堵塞了環(huán)空，有些井噴自動(dòng)停噴。,二、井壁坍塌的特征,在鉆進(jìn)過程中發(fā)生坍塌 起鉆時(shí)發(fā)生井塌 下鉆時(shí)發(fā)生井塌 劃眼情況不同,三、井壁坍塌的預(yù)防,1.采取適當(dāng)?shù)墓に嚧胧?（1）設(shè)計(jì)合理的井身結(jié)構(gòu) （2）盡量減少套管鞋以下的大井眼預(yù)留長(zhǎng)度 （3）調(diào)整鉆井液性格使其適應(yīng)鉆進(jìn)地層 （4）保持鉆井液柱壓力 （5）減少壓力激動(dòng),2.使用具有防塌性能的鉆井液 （1）油基泥漿 （2）油包水泥漿 （3）硅酸鹽泥漿 （4）鉀基鉆井液 （5）低濾失高礦化度鉆井液 （6）含有各種堵塞劑的鉆井液 （7）陽離子和部分水解聚丙烯酰胺鉆井液,四、井塌問題的處理,如發(fā)生有井塌現(xiàn)象，開泵時(shí)均須用小排量頂通，然后逐漸增加排量，中間不可停泵。如小排量頂不通，泵壓上升，井口不返鉆井液，證明是地層漏失，不可繼續(xù)擠入鉆井液，一般經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)是漏失量不可超過5方，如恢復(fù)無望，鉆具能活動(dòng)，應(yīng)立即起鉆。液面如不在井口，應(yīng)灌滿鉆井液，中途決不可試著去開泵。,五、坍塌卡鉆的處理,控制井口流量與出口流量的基本平衡。在循環(huán)穩(wěn)定之后，逐漸提高鉆井液的粘度和切力，以提高它的攜砂能力，然后逐漸提高排量，爭(zhēng)取把坍塌的巖塊帶到地面。這一步走好后，即使發(fā)生了粘吸卡鉆，也好處理。但有時(shí)候會(huì)有這樣情況，小排量可以循環(huán)，一增加排量就發(fā)生漏失，返出量不增加停泵后，鉆井液返吐不止，這時(shí)應(yīng)倒扣。,第三節(jié) 砂橋卡鉆,砂橋卡鉆也是沉砂卡鉆，其性質(zhì)和坍塌差不多，其危害比粘吸卡鉆更甚。,砂橋卡鉆示意圖,一、砂橋形成的原因,在軟地層用清水鉆進(jìn)，清水懸浮能力差，巖屑下沉，一旦停止循環(huán)時(shí)間較長(zhǎng)，極易形成砂橋。 表層套管下得太少，松軟地層暴露太多，這種地層總有滲透性漏失，鉆井液滲入以后，破壞了地層的原有結(jié)構(gòu)，一旦液柱壓力稍有減少，就會(huì)發(fā)生局部坍塌，而形成砂橋。,在鉆井液中加入絮凝劑過量，細(xì)碎的砂粒和混入鉆井液中的粘土絮凝成團(tuán)，停止35分鐘，既形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，搭成砂橋。 有些井機(jī)械鉆速快，鉆井液排量跟不上，鉆井液中的巖屑濃度過大，一部分巖屑附于井壁，排不出來，一旦停泵，就容易形成砂橋。 改變井內(nèi)原有的鉆井液體系，或急劇地改變鉆井液性能時(shí)，破壞井內(nèi)原有形成的平衡關(guān)系，會(huì)導(dǎo)致井壁泥餅的剝落和原已粘附在井壁上的巖屑的滑動(dòng)，而形成砂橋。,井內(nèi)鉆井液長(zhǎng)期靜止之后，由于切力太小，鉆屑向下滑落，如果鉆具下入過猛，開泵過猛，就幫助巖屑擠壓在一起，泵壓越高，擠壓越緊，形成堅(jiān)實(shí)的砂橋。 有些井，施工時(shí)間長(zhǎng)，鉆井液性能不足以抑制地層的坍塌，使泥頁巖井段的井徑變得很大，而砂巖井段卻保持鉆頭直徑。開泵循環(huán)時(shí)把巖屑擠壓在一起，形成砂橋。 用解卡劑浸泡解除粘吸卡鉆時(shí)，容易把井壁泥餅泡松泡垮，增加了解卡中的固相含量，排解卡劑時(shí)，如開泵過猛，泵量過大，極容將巖屑與泥餅擠壓在一起，形成砂橋。,下鉆時(shí)井口不返鉆井液或者鉆桿內(nèi)反噴鉆井液：鉆頭進(jìn)入砂橋后，由于砂橋隔斷了循環(huán)通路，被鉆具體積排出的鉆井液不能從井口返出，而被迫進(jìn)入鉆頭水眼從鉆桿內(nèi)返出，或者被擠入松軟地層中。 在砂橋未完全形成以前，下鉆時(shí)可能不遇阻，或者阻力很小，而且隨著鉆具的繼續(xù)深入，阻力逐漸增加，所以鉆具的遇阻是軟遇阻，沒有固定的突發(fā)性阻點(diǎn)。有時(shí)發(fā)生鉆具下入而懸重不增加的現(xiàn)象，是因?yàn)殂@具增加的重量被砂橋的阻力所抵消的緣故。 起鉆時(shí)若發(fā)生砂橋，則環(huán)空液面不降，而鉆具水眼內(nèi)的液面下降很快。 鉆具進(jìn)入砂橋后，在未開泵以前，上下活動(dòng)與轉(zhuǎn)動(dòng)自如，如要開泵循環(huán)，則泵壓升高，懸重下降，井口不返鉆井液或返出很少。 在鉆進(jìn)時(shí)，如鉆井液排量小，或攜砂能力不好，在開泵循環(huán)過程，鉆具上下活動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)均無阻力，一旦停泵則鉆具提不起來，特別是無固相鉆井液，這種情況發(fā)生的較多。,二、井眼中有砂橋的象征,最好不用清水鉆進(jìn)。 優(yōu)化鉆井液設(shè)計(jì) 鉆進(jìn)時(shí)要根據(jù)地層特性選用適合的泵量，既保護(hù)井眼清潔又不能沖蝕井壁。 在膠結(jié)不好的地層井段不要?jiǎng)澭郏鹣裸@、循環(huán)鉆井液時(shí)，鉆頭或扶正器處于該井段時(shí)不要徹底轉(zhuǎn)動(dòng)鉆具，保護(hù)泥餅。 下鉆時(shí)發(fā)現(xiàn)井口不返鉆井液或鉆桿水眼內(nèi)反噴，應(yīng)停止下鉆。 井徑擴(kuò)大率控制在10%15%以內(nèi)。,三、砂橋卡鉆的預(yù)防,在地層松軟，機(jī)械鉆速快的時(shí)候，鉆井液的巖屑濃度必然增大，應(yīng)延長(zhǎng)循環(huán)時(shí)間，待鉆屑舉升到一定高度均勻分布后，災(zāi)停泵接單根。 要維護(hù)鉆井液體系和性能穩(wěn)定，除密度根據(jù)需求隨時(shí)調(diào)整，其他性能的改變要慎重。 粘吸卡鉆，一般用解卡劑浸泡解卡，排解解卡劑時(shí)，先小排量開通，經(jīng)一段時(shí)間后，再逐步增加排量。在解卡劑沒有出井口以前，不能隨意停泵、倒泵。 裸眼井段，鉆井液靜止的時(shí)間不能過長(zhǎng)，特別是松軟地層沒有用套管封隔的情況下更要注意。因?yàn)榫趧兟洮F(xiàn)象是經(jīng)常發(fā)生的，有時(shí)是周期的出現(xiàn)。在正常循環(huán)時(shí)剝落的巖屑筒鉆屑一起被鉆井液帶出，同時(shí)鉆井液的流動(dòng)阻力會(huì)給地層增加一定的回壓。停止循環(huán)回壓消失，井壁剝落速度會(huì)增加。同時(shí)長(zhǎng)期積存于大井眼的陳砂可能滑移到鉆井液中，這些巖屑越積越多，最終把井眼堵塞。,如能用小排量循環(huán)，就要逐步增加泥漿粘度、切力，待情況穩(wěn)定后，再逐步增加排量，力爭(zhēng)把循環(huán)通路打開，不能貿(mào)然增加排量，增加泵壓，把砂橋擠死。 如開泵時(shí)鉆井液只進(jìn)不出，鉆具遇卡，無法活動(dòng)，應(yīng)算準(zhǔn)卡點(diǎn)位置，爭(zhēng)取時(shí)間從卡點(diǎn)附近倒開。 砂橋形成的位置可能是上部和下部，但井段不會(huì)長(zhǎng)，不可能把落井鉆具全部埋死。如砂橋在上部可能利用長(zhǎng)筒套銑解除砂橋；如砂橋在下部利用爆炸松扣的辦法，一次將未卡鉆具倒完，在套銑。 砂橋卡鉆是在起下鉆過程中發(fā)生的，鉆頭不在井底，在套銑中，落魚可能下沉，遇到這種情況，應(yīng)立即對(duì)扣，活動(dòng)鉆具。有可能在活動(dòng)中解卡。 如果鉆具上帶有扶正器，砂橋一般在最上一個(gè)扶正器的上面，因此套銑到扶正器以后，就可以接震擊器解卡。,四、砂橋卡鉆的處理,縮徑卡鉆，就是小井徑卡鉆。鉆頭通過的井段其井徑小于鉆頭直徑均可造成卡鉆。這些小于鉆頭的井徑，有些是縮徑造成的，有些是原本就存在的?？s徑卡鉆是鉆井中常見的事故。,第四節(jié) 縮徑卡鉆,砂礫巖的縮徑 砂巖、礫巖、砂礫混層如果膠結(jié)不好或沒有膠結(jié)物，在井眼形成之后，由于其濾失量大，在井壁上形成厚的泥餅，而縮小了原已形成的井眼。,一、縮徑卡鉆的原因,泥頁巖縮徑 有些泥頁巖吸水后膨脹，可使井徑縮小，特別是一些含水泥巖，在沉積過程中，受到局部封閉環(huán)境的限制，水分排不出去，在壓實(shí)過程中呈欠壓實(shí)狀態(tài)，沒有骨架，一旦打開一個(gè)孔道，在上覆地層壓力作用下，急速向孔道蠕動(dòng)，把井睛徑縮小，甚至把鉆頭包住而失去循環(huán)通道。,軟泥巖,泥環(huán),泥球,鹽巖縮徑 鹽巖層的密度不隨埋藏深度的增加而增加，且其三軸應(yīng)力相等，其極限強(qiáng)度隨約束力的增加有少量增加，但隨溫度的上升而顯著下降，其延展性速溫度的上升而迅速增加，其強(qiáng)度隨深度的的增加而減少。鹽巖層在一定的溫度和壓力下會(huì)發(fā)生明顯變形，稱為蠕變 。在鹽層鉆進(jìn)，縮徑速率和井眼成反比。隨著埋藏深度的增加，溫度、壓力頁相應(yīng)的自己，巖鹽層逐漸失去自持能力，如果沒有一定的鉆井液柱壓力與之抗衡，一旦鉆孔形成，它就向鉆孔蠕動(dòng)，而使井眼縮小。,深部的石膏層 一般認(rèn)為在上覆巖層壓力下把結(jié)晶水?dāng)D掉，成為無水石膏，當(dāng)鉆開時(shí)，石膏又吸水膨脹，減弱強(qiáng)度，縮小井徑。無水石膏密度為2.9g/cm3 ,含水石膏密度為2.3g/cm3 ，既無水石膏變?yōu)楹鄷r(shí)體積要膨脹26%。,原以存在的小井眼 鉆頭使用后期，外徑磨小，形成一段小井眼，刮刀鉆頭尤其顯著，如下鉆不注意，或擴(kuò)、劃眼過程中發(fā)生溜鉆，也會(huì)造成卡鉆。,砂巖,泥巖,彎曲井眼 有些井在鉆進(jìn)過程中，由于下部鉆具結(jié)構(gòu)剛性不夠，在鉆進(jìn)時(shí)形成彎曲井眼。當(dāng)下部鉆具結(jié)構(gòu)改變，剛性增強(qiáng)或下外徑較大長(zhǎng)度較長(zhǎng)的套銑工具、打撈工具時(shí)，在彎曲井眼處容易卡住。,有狗腿的,螺旋形的,Z字形的,地層錯(cuò)動(dòng)，造成井眼橫向位移 由于所鉆地層有斷層和節(jié)理存在，當(dāng)鉆井液濾液浸入斷層面或節(jié)理面后，引起孔隙壓力升高，產(chǎn)生了沿?cái)鄬用婊蚬?jié)理面的滑動(dòng)，導(dǎo)致了井眼的橫向錯(cuò)動(dòng)。入這現(xiàn)象發(fā)生在下鉆前，下鉆會(huì)在錯(cuò)動(dòng)處遇阻；在起鉆前起刀錯(cuò)動(dòng)位置時(shí)會(huì)發(fā)生遇阻遇卡，嚴(yán)重的錯(cuò)動(dòng)會(huì)立即把鉆柱卡住。,單向遇阻，阻卡點(diǎn)固定在井深某一點(diǎn)。 多數(shù)卡點(diǎn)是在鉆具運(yùn)行中造成，有少數(shù)卡鉆是在鉆進(jìn)時(shí)造成的。 鉆遇蠕動(dòng)速率較大甚至是鹽鹽、瀝青層、含水軟泥巖時(shí)，泵壓要逐漸升高，甚至?xí)パh(huán)。 離開遇阻點(diǎn)則上下活動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)正常，阻力稍大則轉(zhuǎn)動(dòng)困難。 下鉆距井底不遠(yuǎn)遇阻，一種是沉砂引起遇阻另一種是上一只鉆頭在使用后期直徑磨小，形成小井眼。 如鉆遇蠕動(dòng)性的鹽巖層、瀝青層、含水軟泥巖層，機(jī)械鉆速過快，轉(zhuǎn)盤扭矩增大，并有別鉆現(xiàn)象，提起鉆頭后，放不到原來井深，劃眼比鉆進(jìn)還困難。若蠕變速率較小，泵壓沒有多大變化。若蠕變速率較大，可以發(fā)現(xiàn)泵壓逐漸上升，直至憋泵。 縮徑卡鉆的卡點(diǎn)是鉆頭或大直徑工具，而不可能是鉆桿和鉆鋌。,二、縮徑卡鉆的特征,下入鉆頭、扶正器或其他直徑較大的工具時(shí)，應(yīng)仔細(xì)丈量外徑，不能把大于正常井眼的鉆頭或工具下入井內(nèi)。使用打撈工具時(shí)，其外徑應(yīng)比井眼小10-25mm。 起出的舊鉆頭和扶正器，應(yīng)檢查磨損程度，發(fā)現(xiàn)外徑磨小，已經(jīng)鉆成了一段欠尺寸的井眼，下入新鉆頭時(shí)應(yīng)提前若干米劃眼，不能一次下鉆到底。 在用牙輪鉆頭鉆進(jìn)的井段，下入金剛石、PDC及足尺寸的取心鉆頭時(shí)要特別小心，遇阻不許超過50KN。 取心井段必須用常規(guī)鉆頭擴(kuò)眼或劃眼。連續(xù)取心的井段，應(yīng)每取心50米左右，用常規(guī)鉆頭擴(kuò)、劃眼一次。 改變下部鉆具結(jié)構(gòu)，增加鉆具剛性，以及下入外徑較大的套銑工具和打撈工具時(shí)應(yīng)控制、速度慢下，不允許在阻力超過50KN的情況下強(qiáng)行下入。,三、縮徑卡鉆的預(yù)防,起鉆遇阻絕不能強(qiáng)提。 下鉆遇阻絕不可強(qiáng)壓。 控制鉆井液濾失量及固相含量。 鉆遇特殊巖層如鹽巖層、瀝青層和含水軟地層，必須提高鉆井液的密度，增大鉆井液的液柱壓力，以抗衡圍巖的蠕動(dòng)。 如上提遇阻，倒劃眼無效，可以接擴(kuò)孔器于鉆柱中間，下鉆倒遇阻位置擴(kuò)眼。 如果井下情況復(fù)雜，可在鉆鋌頂部接一擴(kuò)孔器。 在復(fù)雜井段鉆進(jìn)，要簡(jiǎn)化鉆具結(jié)構(gòu)。 在鉆進(jìn)過程中，要有規(guī)律進(jìn)行通井，既定期進(jìn)行短起下鉆。 在起下鉆過程中，要詳細(xì)記錄阻卡點(diǎn)，對(duì)于較復(fù)雜井?dāng)啵M(jìn)行多次劃眼，以消除阻卡現(xiàn)象。 對(duì)于蠕變地層可使用偏心PDC鉆頭，鉆較大的井眼，也可以在鉆頭以上適當(dāng)位置接牙輪擴(kuò)大器，以修整縮小的井眼。,遇卡初期，應(yīng)大力活動(dòng)鉆具，爭(zhēng)取解卡。如大力活動(dòng)數(shù)次不能解卡，應(yīng)循環(huán)鉆井液，在適當(dāng)?shù)睦毫Ψ秶鷥?nèi)定期活動(dòng)鉆具，最好每10-15分活動(dòng)二三次，保持鉆具不被粘卡。 用震擊器震擊解卡。在起鉆中遇卡的時(shí)候用下?lián)羝飨聯(lián)簦辉谙裸@中遇卡，應(yīng)用上擊器上擊。如果在起鉆遇卡，有足夠的鉆柱重量，可以在井口接地面下?lián)羝飨聯(lián)?。如果是下鉆遇阻，最好是把鉆具從卡點(diǎn)以上倒開，把上擊器接到距卡點(diǎn)較近的位置，然后連續(xù)上擊。 如果是縮徑與粘吸的復(fù)合卡鉆，應(yīng)先浸泡解卡劑，然后再進(jìn)行震擊。 如果縮徑是鹽巖層造成的，可以泵入淡水到鹽層縮徑井段以溶化鹽層，同時(shí)配合震擊器震擊。 如果是泥頁巖縮徑卡鉆，可以泵入油類和清洗劑，并配合配合震擊器震擊。 如果大力活動(dòng)鉆具和震擊無效，那就爆松倒扣和套銑。 如果經(jīng)測(cè)算，套銑倒扣在時(shí)間上經(jīng)濟(jì)上不合算，就只有側(cè)鉆。,四、縮徑卡鉆的處理,作業(yè)內(nèi)容,下鉆,鉆進(jìn),起鉆,大力上提活動(dòng)解卡,大力向下活動(dòng)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,N,N,N,N,N,N,N,一、鍵槽的形成 鍵槽的形成主要條件是：井身軌跡不是一條直線而產(chǎn)生了局部彎曲，形成了狗腿。，由傾斜角變化產(chǎn)生的狗腿叫傾斜狗腿；由方位角產(chǎn)生的狗腿叫方位狗腿，實(shí)際井眼中的狗腿是這兩種狗腿的綜合體。,第五節(jié) 鍵槽卡鉆,主井眼,鍵槽,頂視圖,在大段的易坍塌的泥頁巖中夾有薄層砂巖，當(dāng)泥頁巖坍塌井徑擴(kuò)大后，薄層砂巖仍然保持著鉆頭井徑鉆柱由于自身的重量也總是靠向井眼低邊的，只有教硬砂巖的壁價(jià)支持著鉆柱的側(cè)向力，當(dāng)大部分井徑擴(kuò)大到鉆頭直徑與鉆桿接頭直徑之和以上時(shí)，壁價(jià)上就會(huì)產(chǎn)生鍵槽,還有一種鍵槽叫壁階式鍵槽：,鍵槽形成過程,第一階段：狗腿處尚未原始狀態(tài)，大眼無變化，小眼剛開始產(chǎn)生。,第二階段：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。,第三階段：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。,第四階段：鍵槽已相當(dāng)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。,第五階段：鍵槽已達(dá)最大深度，該處狗腿已經(jīng)消失。一般情況下，達(dá)不到這個(gè)程度，就已經(jīng)發(fā)生卡鉆了。,鍵槽卡鉆只會(huì)發(fā)生在起鉆過程，因?yàn)樵谙裸@時(shí)鉆頭及較大的工具進(jìn)不了鍵槽。只有在起鉆時(shí)，鉆柱在自重分力作用下，靠向鍵槽一邊，在鍵槽中運(yùn)行，當(dāng)直徑較大的鉆鋌、鉆頭進(jìn)入鍵槽時(shí)，就發(fā)生遇阻遇卡情況。 如果鉆鋌外徑大于鉆桿接頭，則鉆鋌頂部接觸鍵槽下口時(shí)既遇阻遇卡。如鉆鋌外徑不大于鉆桿接頭，只有鉆頭或大直徑工具接觸鍵槽時(shí)，才發(fā)生遇阻遇卡。 在巖性均勻的地層中，鍵槽是向上下兩端發(fā)展的，如井徑規(guī)則，每次起鉆的遇阻點(diǎn)向下移動(dòng)。如巖性不均勻井徑不規(guī)則，這種鍵槽的位置固定，不會(huì)向上下發(fā)展，因此遇阻點(diǎn)是固定不變的。 鍵槽中遇阻遇卡，開泵循環(huán)鉆井液時(shí)，泵壓無變化，鉆井液性能無變化，進(jìn)出口流量平衡。 在鍵槽中遇阻，拉力稍大，啟動(dòng)轉(zhuǎn)盤很困難，但只要下放鉆柱脫離鍵槽，則旋轉(zhuǎn)自如。,二、鍵槽卡鉆的特性,鉆直井時(shí)，最好把井鉆直，使井斜不要有忽大忽小的變化。同時(shí)控制方位不要有大的變化，減少產(chǎn)生狗腿的可能。 鉆定向井時(shí)，在地質(zhì)條件許可的情況下，盡量簡(jiǎn)化井身軌跡，多增斜，少減斜。 用套管封掉易產(chǎn)生鍵槽的井段。 縮短套管鞋以下的口袋長(zhǎng)度，長(zhǎng)的口袋容易造成套管鞋的磨損，甚至把下部套管偏磨形成鍵槽。這是電測(cè)儀器遇卡的主要原因。 每次起下鉆，都要詳細(xì)記錄遇阻點(diǎn)井深，阻力大小，以便綜合分析井下情況，辯明井下遇阻遇卡的原因。,三、鍵槽卡鉆的預(yù)防,起鉆遇阻不能強(qiáng)提，應(yīng)反復(fù)上下活動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)方向，以求解卡。如長(zhǎng)期活動(dòng)無效，應(yīng)采取倒劃眼的辦法。 如鍵槽遇阻井深小于總井深一半時(shí)，可在鉆柱上接擴(kuò)孔器，重新下到預(yù)計(jì)鍵槽頂部，用擴(kuò)孔器破除鍵槽。 發(fā)現(xiàn)鍵槽后，應(yīng)主動(dòng)破除鍵槽，既在鉆柱中間接鍵槽擴(kuò)大器，其長(zhǎng)度大于預(yù)計(jì)的鍵槽長(zhǎng)度，再接足夠數(shù)量的鉆鋌，使其能 產(chǎn)生足夠的側(cè)向力。 如井身質(zhì)量不好，圍防止鍵槽卡鉆，可在鉆鋌頂部接一滑套式鍵槽破壞器，如鉆鋌直徑不大于鉆桿接頭，可把擴(kuò)孔器接在近鉆頭的第一根鉆鋌上，這樣在起鉆遇阻時(shí)可以破壞鍵槽。 在鉆柱上帶隨鉆震擊器，一旦遇卡可啟動(dòng)下?lián)羝飨聯(lián)艚饪?，但震擊器的外徑不能大于鉆桿接頭外徑，以防 震擊器被卡而失去作用。,大力下壓。 用下?lián)羝飨聯(lián)?。必要時(shí)可把鉆柱從下部倒開，把下?lián)羝鹘釉诳拷c(diǎn)的位置，進(jìn)行下?lián)簟?套銑解卡。如果震擊無效，只好用原鉆具倒扣，或爆炸倒扣，然后套銑解卡。 如果是石灰?guī)r、白云巖地層形成的鍵槽卡鉆，可以用抑制性鹽酸來解除。,四、鍵槽卡鉆的處理,鉆具狀態(tài),鍵槽卡鉆的處理程序,在鍵槽中卡死,能活動(dòng)但起不出鍵槽,大力向下活動(dòng)解卡,鉆頭位置小于1/2井深,用下?lián)羝飨聯(lián)艚饪?輕提慢轉(zhuǎn)倒劃眼,鉆柱中間接擴(kuò)大器下鉆破壞鍵槽,爆炸倒扣套銑解卡,提死爆松倒扣再接震擊器擴(kuò)大器下鉆連接后震解擴(kuò)孔,結(jié)束作業(yè),鉆頭位置小于1/2井深,第六節(jié) 泥包卡鉆,泥包的定義： 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(jī)械鉆速，重則把鉆頭或扶正器包成一個(gè)圓柱狀活塞，使其在起鉆過程遇阻遇卡。,泥包卡鉆示意圖,鉆遇松軟而粘結(jié)性很強(qiáng)的泥巖時(shí)，巖層的水化力極強(qiáng)，切削物不成碎屑，而成泥團(tuán)，并牢牢低粘附在鉆頭或扶正器周圍。 鉆井液循環(huán)排量太小，不足以把巖屑攜帶離井底，如果這些鉆屑是水化力較強(qiáng)的泥巖，在重復(fù)破碎的過程中顆粒越變?cè)郊?xì)，吸水面積越變?cè)酱?，最后水化而成泥團(tuán)，粘附在鉆頭表面或鋃嵌在牙輪間隙中。 鉆井液性能不好，粘度太大，濾失量太高，固相含量過大，在井壁上形成了松軟的厚泥餅，在起鉆過程中被扶正器或鉆頭刮削，越集越多，最后把扶正器或鉆頭周圍之間隙堵塞。 鉆具有刺漏現(xiàn)象，部分鉆井液短路循環(huán)，到達(dá)鉆頭的液量越來越少，鉆屑帶不上來，只好粘附在鉆頭上。,一、泥包卡鉆的原因,鉆進(jìn)時(shí)，機(jī)械鉆速逐漸降低，轉(zhuǎn)盤扭矩逐漸增大，如因泥包而卡死牙輪，則有別鉆現(xiàn)象發(fā)生。如鉆頭或扶正器周圍泥包嚴(yán)重，減少了循環(huán)通道，泵壓還會(huì)有所上升。 上提鉆頭有阻力，阻力的大小隨泥包的程度而定。 起鉆時(shí)，隨著井徑的不同，阻力有所變化，一般都是軟遇阻，既在一定的阻力下一定的井段內(nèi)，鉆具可以上下運(yùn)行，但阻力隨著鉆具的上提而增大，只有倒小井徑處才會(huì)遇卡。 起鉆時(shí)，井口環(huán)形空間的液面下降，或下降很慢，或隨鉆具的上起而外溢。鉆桿內(nèi)看不到液面。,二、產(chǎn)生泥包的象征,要有足夠的鉆井液排量。 在軟地層鉆進(jìn)，一定要維持低粘度、低切力的鉆井液性能。 在軟地層鉆進(jìn)，最好使用刮刀鉆頭，而不要用牙輪或其他型式的鉆頭。 在軟地層鉆進(jìn)，要有意控制機(jī)械鉆速，或增加循環(huán)鉆井液的時(shí)間，其目的是為了降低鉆井液中的巖屑濃度。 在鉆進(jìn)時(shí)，要經(jīng)常觀察泵壓和鉆井液出口流量有無變化。 如發(fā)現(xiàn)有泥包現(xiàn)象，應(yīng)停止鉆進(jìn)，提起鉆頭，高速旋轉(zhuǎn)，快速下放，利用鉆頭的離心力和液流的高速?zèng)_刷力將泥包物清除。 如已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有泥包現(xiàn)象，而又不能有效清除，起鉆時(shí)要特別注意，不能在連續(xù)遇阻或有抽吸作用的情況下起鉆，容易引起井噴，容易抽垮地層，更容易造成卡鉆，最好的辦法是邊循環(huán)鉆井液邊起鉆，直到正常井段。,三、泥包的預(yù)防,如果在井底發(fā)生泥包卡鉆，應(yīng)盡可能開大泵量，降低鉆井液粘度和切力，以便增大鉆井液的沖刷力，同時(shí)用最大的能力上提，或用上震擊器上擊。 如果在起鉆中途遇卡，應(yīng)用鉆具的重量盡全力下壓，或用井下震擊器以較大力量下?lián)簟?如果震擊無效，可以注入解卡劑，一方面消除鉆具與泥餅的吸附，另一方面可以減少泥包物與鉆頭或扶正器的吸附力。 泥包后的鉆頭或扶正器像活塞一樣，在較大拉力下把鉆具提死，堵塞環(huán)空，失去循環(huán)鉆井液的條件，不能注入解卡劑。在震擊無效，只要用鉆具倒扣或爆松倒扣，然后套銑解卡。 如果泥包卡鉆，循環(huán)無路，時(shí)間長(zhǎng)又有粘吸卡鉆的并發(fā)癥，則不可輕易倒扣，還是從鉆頭以上爆破，恢復(fù)循環(huán)。,四、泥包卡鉆的處理,泥包卡鉆處理程序,循環(huán)狀態(tài),能正常循環(huán),大力上提解卡,震擊器上擊解卡,調(diào)整鉆井液性能 大排量循環(huán)沖洗,浸泡解卡劑解卡,爆松套銑解卡,套銑倒扣解卡,側(cè)鉆,結(jié)束作業(yè),失去循環(huán),短路循環(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 大排量循環(huán)沖洗,調(diào)整鉆井液性能 大排量循環(huán)沖洗,第七節(jié) 落物卡鉆,井下落物各種各樣，能造成卡鉆事故的是處于鉆頭或扶正器以上的落物，由于井眼與鉆柱之間的環(huán)空有限，較大的落物會(huì)像楔鐵一樣鑲嵌在鉆具與井壁中間，較小的落物嵌在鉆頭、磨鞋或扶正器與井壁的中間，使其鉆具失去活動(dòng)能力，造成卡鉆。,落物,鉆具,套管,落物卡鉆示意圖,一、落物卡鉆的原因,在鉆進(jìn)中有落物落在環(huán)空會(huì)有別鉆現(xiàn)象發(fā)生，上提鉆具有阻力，小落物有可能提脫，大落物會(huì)越提越死。 起鉆過程遇有落物會(huì)突然遇阻，只要上提力量不大，下放比較容易。若落物所處位置固定，則卡點(diǎn)液固定。若落物隨鉆具上下移動(dòng)，則只能下放不能上提，阻卡點(diǎn)隨鉆頭的下移而下移。在下放無阻力時(shí)可以轉(zhuǎn)動(dòng)，在上提有阻力時(shí)很難轉(zhuǎn)動(dòng)。 落物卡鉆的卡點(diǎn)一般在鉆頭或 扶正器位置，較大的落物液可能卡在鉆桿接頭位置。 在因有落物造成遇阻遇卡的情況下，開泵循環(huán)正常，泵壓、排量、鉆井液性能均無變化。,二、落物卡鉆的象征,定時(shí)檢查所有的井口工具，尤其是大鉗、卡瓦和吊卡。 在起下鉆或接單根時(shí)防止井口落物，鉆具在井內(nèi)，井口不使用撬杠、榔頭等足以引起卡鉆的大型工具，要使用時(shí)必須把井口圍蓋好。 凡下井的鉆具和工具必須是經(jīng)廠檢驗(yàn)合格的產(chǎn)品，在下井以前還要在井場(chǎng)進(jìn)行仔細(xì)檢查。 盡量減少套管鞋以下的口袋（1-1.5米好），同時(shí)要保證套管鞋處有高質(zhì)量的水泥，防止水泥塊破落。 明知道是落物卡鉆，絕對(duì)禁止硬提，應(yīng)下放鉆具在無阻力的情況下轉(zhuǎn)動(dòng)。 磨銑井底落物時(shí)，要定期提起鉆具活動(dòng)， 在懸重不正?；虮脡翰徽５那闆r下，不可以從鉆桿內(nèi)投入測(cè)斜儀、鋼球等物件。 在裸眼中磨銑用小于鉆頭10-20 mm磨鞋。,三、落物卡鉆的預(yù)防,爭(zhēng)取轉(zhuǎn)動(dòng)解卡。 在安全的條件下，盡量大力量上提，因向下無路，轉(zhuǎn)又轉(zhuǎn)不開。 用震擊器向上震擊，可能震擊開，也可能使鉆頭與落物一同上移但不能解卡。不過，只要有了一段活動(dòng)距離，反過來再下壓或下?lián)簦涂梢越饪ā?四、落物卡鉆的處理,1. 鉆頭在井底時(shí)發(fā)生的落物卡鉆,猛力下壓。 用震擊器下?lián)簟?倒扣。 如果是水泥塊造成的卡鉆，套銑是很容易解卡的。 套銑。,1. 在起鉆過程中發(fā)生的落物卡鉆,卡鉆時(shí)鉆頭位置,鉆頭在井底,鉆頭不在井底,正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)活動(dòng)解卡,全力下壓活動(dòng)解卡,大力上提活動(dòng)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,一、干鉆的原因,第八節(jié) 干鉆卡鉆,干鉆就是鉆頭部位失去鉆井液循環(huán)，鉆頭對(duì)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，積累的熱量達(dá)到一定程度，足以使鋼鐵軟化甚至熔化，鉆頭