定向井叢式井水平井復雜情況和事故及其處理

1、第八章 定向井(叢式井、水平井)復雜情況和事故及其處理8.1 造斜不成功造斜不成功，可能的原因及相應(yīng)措施如下： 彎接頭度數(shù)不夠大；解決辦法是考慮換較大度數(shù)的彎接頭。 地層太軟，而鉆頭水眼則相對太小，使鉆頭來不及側(cè)向切削，水力射流就已沖掉地層；合理的做法是，盡量裝較大的水眼，并適當減少排量。 鉆具剛性太強，不能產(chǎn)生足夠的側(cè)向力。如泥漿馬達上鉆鋌根數(shù)太多。合理的做法是，盡量少加鉆鋌。 工具面沒有掌握好，工具面反復調(diào)整不容易獲得穩(wěn)定的造斜率。所以工具面應(yīng)相對穩(wěn)定。 水泥塞太軟。這種情況出現(xiàn)在側(cè)鉆作業(yè)，如水泥塞沒有足夠的強度難以側(cè)鉆脫離老井眼。因此，須保證水泥塞足夠的強度，如鉆水泥塞時，加壓510T，

2、ROP在58min/m的范圍。 馬達性能不好。一種情況是馬達不工作，應(yīng)更換掉。另一種可能情況是，馬達工作，且有較快的進尺，但造斜率遠不如其它馬達或達不到設(shè)計要求，這種情況的原因可能是馬達本體太長，或者軸承處橫向間隙太大，使鉆頭抬不起頭來。因此，當遇到造斜不成功時，可具體分析為什么，合理采取補救措施。8.2 方位偏差太大方位偏差太大的原因包括: 井眼軌跡發(fā)生始料不及的漂移，如上部井段嚴重左漂或右漂； 是由于一些特殊原因，提前結(jié)束造斜，起鉆時沒有獲得預(yù)計的井斜方位。比如馬達或測量儀器不能保證正常造斜，不得已只好提前結(jié)束造斜。 由于測量儀器故障或測量工程師的失誤，使真實定向方向不是測量儀顯示的方向，

3、致使方位偏差太大。解決方位偏差太大的辦法是進行糾方位作業(yè)。糾方位作業(yè)時應(yīng)主要考慮可能帶來的狗腿和安全問題，特別是在裸眼段較長的井段。如果偏差值大得無法以扭方位來彌補，只有填井重鉆。8.3 出新井眼(“褲襠”井)新井眼往往在以下情況中可能出現(xiàn)： 較淺、較疏松的地層； 狗腿較大的井段。如造斜段、扭方位井段； 鉆具剛性改變以后。為避免出新井眼，定向鉆井時應(yīng)注意以下幾方面：A：如造斜是在較淺、較疏松的地層，造斜過程應(yīng)盡量使井斜、方位平緩變化，避免急劇狗腿，特別是方位的變化。如增斜結(jié)束后，要下入剛性較強的穩(wěn)斜組合，下鉆要小心，不可輕易劃眼；如遇阻嚴重，開泵沖下，如仍遇阻，應(yīng)考慮起鉆用剛性較小的增斜組合通

4、井。有時，也可采取劃眼的方式，但應(yīng)在井斜較大的井段進行，必須注意劃眼時鉆壓、扭矩等的變化。B：在軌跡過渡井段，扭方位井段以及地層交接面，都要反復劃眼，修正井壁，光滑井眼。8.4 脫靶 從理論上講，這種情況只在特殊條件下出現(xiàn)。主要是考慮井眼安全，無法進行糾方位作業(yè)。因此，對定向井工程師來說，如何準確預(yù)測軌跡變化，并把握好糾方位時機是很重要的。8.5 與鄰井相碰這種情況主要可能出現(xiàn)在叢式井作業(yè)中。如何避免這一事故的發(fā)生，可以從以下幾方面考慮： 設(shè)計時，盡量把防碰問題的可能性減小到最小； 實際作業(yè)時，嚴格控制井眼軌跡，按照防碰作業(yè)的有關(guān)程序采取相應(yīng)措施，避免與鄰井相交。8.6 卡鉆：定向井卡鉆包括機

5、械卡鉆和壓差卡鉆。其中機械卡鉆可能有以下原因： 井眼不干凈，砂子帶不上來； 鍵槽形成于狗腿大的地方； 井壁坍塌，埋死鉆具； 從井口落入不可鉆物體，如硬的金屬件等，卡死鉆具； 大塊的水泥塊掉落，造成扶正器等處被卡。壓差卡鉆的原因是，泥漿比重太大，固相含量高，失水大，泥餅厚等，如鉆遇高孔隙度和高滲透性地層，將進一步加劇卡鉆的形成。所以，從工藝上講，為避免壓差卡鉆，必須保持良好的泥漿性能并控制好井眼軌跡。8.7 套管開窗和側(cè)鉆8.7.1 套管開窗側(cè)鉆的應(yīng)用套管開窗側(cè)鉆的應(yīng)用有兩方面：一是油井的鉆進期間，二是油井的開采期間。在一口井的鉆進過程中，往往會發(fā)生一些井下事故，如卡鉆、井塌、斷鉆具、井下落物等

6、，使其鉆井作業(yè)不能按正常計劃進行，進一步處理會浪費大量的人力、物力和財力，于是油公司必須采取挽救該井的最好辦法，使其損失降到最低限度。實踐證明，有時唯一經(jīng)濟有效的辦法就是報廢很少一段井眼進行側(cè)鉆作業(yè)，繞過有“問題”的井段。特別是井眼很深不可能挪井位及日成本很高的情況下，側(cè)鉆是明智的選擇。如果“問題”的解決可以在上段裸眼進行，只需要打上一段水泥塞，候凝后可進行常規(guī)的定向鉆井作業(yè)。如果“問題”的解決只能在上部套管里進行，這就增加了處理的難度。這就需要在側(cè)鉆作業(yè)以前，在套管上開個孔，這個過程就是所謂的套管開窗，有時人們將套管磨銑一段后側(cè)鉆，這叫段銑套管，其作用是一樣的。套管開窗的第二大用途，也是應(yīng)用

7、最廣的，還是用于生產(chǎn)井。因為一口井開采一段時期后，往往出現(xiàn)這樣或那樣的問題，如套管損壞、磨蝕、水錐、氣錐造成產(chǎn)量下降，以及其它生產(chǎn)問題。為了盡可能提高生產(chǎn)量，或者延長油井壽命，人們往往采用二次完井方法，比較經(jīng)濟實惠。實踐證明，套管開窗就是充分利用現(xiàn)有的各項條件，不用鉆一口新井而又可進入油藏未開采部分的最佳措施。套管開窗不受套管尺寸、壁厚、鋼級的限制，可以一次穿過多層套管。8.7.2 套管開窗側(cè)鉆方法及各自優(yōu)缺點在套管井中，通常有兩種套管側(cè)鉆技術(shù)，一是套管段銑(Section Milling)，二為套管開窗(Window Milling)。套管段銑的方法：(Section Milling &am

8、p; Sidetracking) 用水力切割工具段銑一段套管。 再打一次水泥塞，封固段銑井段。 常規(guī)側(cè)鉆作業(yè)。套管開窗方法：(Window Milling & Sidetracking)目前流行的套管開窗技術(shù)中，由于使用了不同的方法下封隔器、造斜器等，此方法又分為常規(guī)型套管開窗和改進套管開窗。為了便于區(qū)分，人們往往又稱后一種方法為CST法。A：常規(guī)套管開窗法： 準備工作 將封隔器、造斜器隨鉆柱一同下井 造斜器定向 坐定封隔器 剪斷銷釘 開始開窗 開窗結(jié)束 劃眼，加長窗口 常規(guī)的側(cè)鉆作業(yè)B：改進的套管開窗(CST)法： 準備工作 用電纜下永久性封隔器，如果需要的話，可以確定定位銷的方向

9、將造斜器下入封隔器，坐定造斜器 開始開窗 修整窗口 劃眼、擴眼窗口 常規(guī)側(cè)鉆作業(yè)兩種套管側(cè)鉆方法優(yōu)缺點的比較：套管段銑方法：優(yōu)點： 下井工具簡單，操作簡便 適合各種套管尺寸 下井工具成本低 對日后的鉆井、完井作業(yè)無妨礙缺點： 作業(yè)時間長，花費較多的鉆機時間 套管切削量大，容易形成“鳥窩”而卡鉆，對泥漿泵磨損大，鐵屑“磁化”后粘在套管上 對高強度套管P-110、深井、小套管、高溫井中，該方法問題較多 不能一次切割多層套管；常規(guī)套管開窗方法：優(yōu)點： 作業(yè)時間短，起下鉆次數(shù)較少 套管切削量小，如一段20米套管，其切削量僅為段銑的50%左右 能一次穿過多層套管(至少兩層) 不需要打水泥塞 切屑比較細小

10、，容易帶到地面；缺點： 下井工具多 定方位不正確，不易改正 如窗口不好，給下一步作業(yè)造成困難 造斜器有時會移動或轉(zhuǎn)動；改進的套管開窗方法：優(yōu)點： 定方位準確 封隔器坐封位置準確，錨定牢固 用電纜下封隔器，配合CCL儀的使用，避開封隔器坐在接箍上，避免開窗時穿過接箍 一個金剛石銑鞋可完成開窗 其它優(yōu)點同常規(guī)法缺點： 下井工具多，作業(yè)較復雜 窗口修整不好，下一步作業(yè)困難多8.7.3 套管開窗前的準備不管選用哪種開窗方法(Section Milling or Window Milling)，都應(yīng)認真做有關(guān)準備工作。 據(jù)井下條件及鉆井作業(yè)要求，確定開窗點深度。 查閱測井圖，確定開窗段的地層情況，盡可能

11、選擇可鉆性較好的砂層，這將有利于日后的馬達鉆進。 查閱水泥膠結(jié)質(zhì)量測井圖(CBL)，確認開窗段的水泥封固是否好；如水泥膠結(jié)不好，則要實施擠水泥作業(yè)。 根據(jù)要求的開窗長度，盡量做到磨銑最少的套管接箍。 配制好合適的泥漿。開窗所用泥漿比重應(yīng)和原先鉆該地層的比重相同，其漏斗粘度75100秒，以便攜帶鐵屑。并配制高粘度(140')的稠泥漿，以便在開窗過程分配攜帶鐵屑。 對地面泥漿循環(huán)系統(tǒng)作適當改進。應(yīng)在泥漿槽里和泥漿泵入口前放置打撈用磁鐵，或在泥漿槽里加兩道網(wǎng)，以撈鐵屑，減少對泥漿泵的磨損。改造泥漿槽，把封閉式改成敞開式，盡量避免用軟管泥漿槽，以防鐵屑堆積。 在下入開窗工具前，進行一次通井作業(yè)

12、，保證開窗段及其底部的套管內(nèi)清潔。8.7.4 套管段銑(Section Milling)施工程序 開窗工具送上鉆臺后，再次檢查所有螺釘是否上緊，再次確認其型號、刀片尺寸及扶正塊外徑等。 將開窗工具接在鉆具上，進行功能試驗，觀察不同排量下的刀片張開的不同角度，記錄泵壓和排量。 用細繩或細鐵絲將刀片扎緊，下鉆時要平穩(wěn)，不可猛剎猛下，以免損壞刀片。 下到開窗段底部，然后上提至開窗點附近。慢慢開泵小排量打通循環(huán)，在較小排量下(保證刀片張開)上提鉆具，再次確認套管接箍位置停泵。 在開窗點深度開泵，泵排量稍高于最低刀片張開排量。啟動轉(zhuǎn)盤，轉(zhuǎn)速5060轉(zhuǎn)/分，鉆壓為零。注意扭矩變化，大約15分鐘后，套管接近

13、被切斷，此時扭矩很大，甚至蹩死轉(zhuǎn)盤。切斷套管后，扭矩馬上變平穩(wěn)。 套管切斷后，進行正常的磨銑作業(yè)，加壓要均勻。鉆壓是否合適，視磨銑速度和鐵屑形狀而定?？刂颇ャ娝俣?小時/米左右。比較理想的鐵屑長710公分，厚0.8mm左右，返出鐵屑量均勻。 當磨銑到0.8m左右時，要檢查套管是否完全切斷。方法是在開泵條件下，下壓35噸，鉆具不下滑；然后上提到開窗點，能上提35噸的力量。 磨銑到按箍時進尺速度要慢，要有耐心。 每磨銑半米，要慢慢活動鉆具，觀察是否有鐵屑堆積現(xiàn)象。 隨時注意鐵屑返出情況。如發(fā)現(xiàn)振動篩處鐵屑量與磨銑進尺的鐵屑量相差太多，應(yīng)打稠泥漿將鐵屑頂替出來，繼續(xù)磨銑。如鐵屑尺寸異常(偏大或偏小)

14、則應(yīng)調(diào)整磨銑參數(shù)(如鉆壓)。段銑過程異常情況診斷： 如返出鐵屑量少，細如頭發(fā)絲，應(yīng)檢查排量和泥漿性能是否合適，可增加排量，也可打1-2方稠泥漿進行檢查。如數(shù)量仍不夠，可增加鉆壓，并仔細觀察參數(shù)改變后的鐵屑變化。另外，鉆具刺漏也可能是磨銑的鐵屑帶不上來的原因，應(yīng)仔細檢查是否有鉆具刺漏。 返出鐵屑形狀異常。較理想的鐵屑長710公分，厚0.8mm。如鐵屑長超過20公分，厚達1.5mm以上，表明鉆壓太大。如形如鱗片或細絲，表明鉆壓太小。應(yīng)及時調(diào)整鉆壓。 工具提不出窗口。在磨銑過程中，如鐵屑多，清潔不夠，較長的鐵屑就會纏繞在開窗工具上方，導致更多鐵堆積。此時應(yīng)提高排量或增加粘切值，并采用倒劃眼方法，一點

15、一點往上提，切碎鐵屑。另外，如果彈簧彈性不好，刀片不能復位，工具也可能提不出窗口，這時工具上提至開窗點便遇阻，而在它處則是自由的。此時可繼續(xù)磨銑，直到刀片磨平為止。8.7.5 套管開窗(Window Milling)施工程序 準備工作如前所述 電纜帶上套管接箍定位儀(CCL)將封隔器下到預(yù)定井深，測出造斜點最近的一個套管接箍，最好將封隔器坐在套管接箍以上23米位置，目的是使整個開窗作業(yè)是在一根套管上進行，不擔心會碰上接箍，另外，如果封隔器坐在接箍上，會發(fā)生轉(zhuǎn)動和滑移問題，請注意，如果井溫對陀螺測量有影響，下井前裝上隔熱套。 造斜器地面定向及下井如果需要對一特定方位進行造斜，則造斜器需定向，而在

16、垂直井中可能不需定向，但是，如果井斜角大于2度，而把造斜器的方位定到井眼邊以左或以右45度，是合乎需要的。如果要定向，在座封隔器后需作方位測量。方位測量儀應(yīng)座在封隔器定向槽內(nèi)，要想達到此目的，應(yīng)使其座在具有12.7mm鍵的50.8mm內(nèi)徑的襯套內(nèi)。方位測量儀應(yīng)在距底部約1.2米的頂部有幾個扶正器，一旦測得定向鍵朝向預(yù)定方位，則可座固定錨，這時造斜器面即面對欲定方位。固定錨的鍵在調(diào)定至所需方位之前，固定錨必須和造斜器相接。固定錨的頂部接頭為母扣，把它和造斜器相接前，在造斜器公扣上應(yīng)涂上絲扣密封劑，然后以4746至5424N-m，扭矩將造斜器和固定錨的頂部接頭上緊，再把4個固定螺釘緊入造斜器的絲扣

17、，如有可能，固定錨的頂部接頭應(yīng)和造斜器焊接在一起。固定錨和造斜器安全地緊固后，則可完成定向的操作步驟。造斜器定向時，羅盤卡片滑過斜口管引鞋落于固定錨底部，羅盤卡片的印刷面背離造斜器。下一步把造斜器和所需羅盤方位對正，對正時用羅盤的外圈刻度。做法很簡單，首先將剪切螺釘暫時上到造斜器頂部的凸耳上，然后用一根線繞在剪切螺釘上沿造斜器面拉直，轉(zhuǎn)動羅盤卡片直至所需方位和拉線對正，正常情況下即為高邊偏左或偏右45度，然后于造器下端或固定錨頂部刻劃記號。下一步則將斜口管引鞋和封隔器中的定向鍵對位時，需現(xiàn)卸去固定斜口管引鞋的幾顆12.7mm，使花鍵離開。卸去固定螺絲后，拔出斜口管引鞋使刻劃的記號和封隔器的定向

18、鍵成一直線，再把斜口管引鞋推入固定錨，使花鍵合，直至固定螺絲槽和固定螺絲孔相吻合，裝上固定螺絲并用內(nèi)六方搬手上緊，使斜口管引鞋和固定錨成為一體。整個工作過程應(yīng)確保羅盤卡片無轉(zhuǎn)動，為了加倍保險起見，應(yīng)再次檢查定向的準確性，以確保定向無誤。最后，把啟動銑和造斜器及固定錨相接，其方法是用一剪切螺絲將啟始銑和造斜器頂部凸耳連接，螺帽上緊后應(yīng)用榔頭將螺釘絲扣敲毛，以免螺帽倒扣。接好后，整套工具即可準備下井。整個下井組合是：固定錨+造斜器+啟始銑+配合接頭+1根鉆桿+3根鉆鋌+振擊器+擾性接頭+鉆桿下鉆過程一定要平穩(wěn)，控制速度，以防止突然遇阻后剪切螺栓過早地被剪斷，全部鉆柱不應(yīng)有轉(zhuǎn)動。下到離封隔器35米時

19、，應(yīng)上、下活動幾次鉆柱，以檢查鉆柱在井內(nèi)的實際阻力，然后慢慢下入封隔器，造斜器裝置與封隔器相吻合時是自動找正，當造斜器裝置下放時，固定錨上的找正槽會使造斜器轉(zhuǎn)動，保證和封隔器中的鍵找正，正確無誤。當造斜器下入封隔器后，加壓3噸，使固定錨坐牢，然后上提鉆柱，超過懸重3噸以驗證固定錨的錨定情況，千萬不要轉(zhuǎn)動鉆柱。 剪斷剪切螺栓一旦確認固定錨已被鎖所，提至原懸重，并在方鉆桿上劃上記號，然后上提3噸，再下放鉆柱使鉆方鉆桿的標記進入補心數(shù)英寸，目的是上提下壓剪斷剪切螺栓。如果上述方法第一次拉壓剪不斷剪切螺栓，可以按以上方法反復數(shù)次，這種方法可以防止啟始銑下壓太多，將啟始銑卡在套管和造斜器的凸耳之間。正常

20、情況下，剪斷剪切螺栓的方法是上提6噸，螺栓剪斷后，鉆柱可放松0.25米左右，這就確認螺栓被剪斷。 開始開窗螺栓被剪斷后，啟始處于自由狀態(tài)。上提鉆柱1米，開泵循環(huán)，慢慢下放鉆柱，慢慢以6070轉(zhuǎn)/分的速度轉(zhuǎn)動。緩慢送鉆，開始切削套管，此時施加以鉆壓僅為控制扭矩，防止鉆柱扭斷或憋轉(zhuǎn)盤，此時，時時注意扭矩變化，保證扭矩在所下鉆柱的安全范圍內(nèi)。開始用啟始銑開側(cè)窗的進尺至少為0.81米,因為這樣可保證在開始切削階段把造斜器頂部的凸耳全部切除，起鉆，換工具。 下金剛石高速銑鞋完成開窗起出啟始銑后，甩掉組裝金剛石高速銑鞋及“西瓜”銑，下井組合如下：金剛石高速銑鞋+“西瓜”銑+配合接頭+1根鉆桿+6根鉆鋌+振

21、擊器+鉆桿此外，窗口銑鞋也可代替金剛石高速銑鞋，但實際經(jīng)驗告訴我們，盡管窗口銑鞋較金剛石高速銑鞋便宜，但采用金剛石高速銑鞋完成開窗工作效率高，省時間，總的成本低。這套組合下到造斜器的頂部開始開泵，轉(zhuǎn)速平均為8090轉(zhuǎn)/分，此時僅僅是劃眼，擴大啟始銑工作過的套管部位，劃眼約一米后，注意觀察扭矩的變化。當開始被切削的套管部位被修整完畢，金剛石銑鞋便接觸到當初窗口的底部，此時扭矩會降低，此時應(yīng)加快轉(zhuǎn)速110130轉(zhuǎn)/分，并觀察扭矩，增加鉆壓，范圍47噸。當所切削的窗口低于造斜器頂部2米左右時，金剛石高速銑鞋隆起中心即處于套管之上，此時把扭矩變小，幾乎無進尺。為了解決這一問題，只有觀察扭矩加大鉆壓，使鉆柱彎曲，迫使金剛石高速銑鞋的隆起中心滑離套管，當機械進尺加快后，馬上減小鉆壓，以適當?shù)呐ぞ厍邢魍甏翱?。如果金剛石高速銑鞋的鉆壓過高，可能會使銑鞋過早地跳離套管，以致在窗口底部留下臺肩，因此，在全部切削過程中，很重要的一點就是要控制扭矩和鉆壓。當窗口切削完畢，應(yīng)繼續(xù)鉆進地層35米，以便為下一趟鉆頭、扶正器或擴眼器預(yù)留足夠的空間。如果只是計劃鉆1520米的裸眼，根據(jù)地層情況，也可用金剛石銑鞋組合鉆進，省去起下鉆時間。起鉆前，應(yīng)在窗口部位上、下活動鉆柱數(shù)次，以清除套管上任何毛刺或毛口，確保窗口平滑，然后，起鉆。 劃眼加長窗口在下入鉆井作業(yè)的鉆具通過窗口以前