钻井工程事故处理.pdf

钻处钻处井工程事故理井工程事故理 （钻井监督培训教材） 编写人贾仲宣编写人贾仲宣 中油股份勘探与生产工程监督中心中油股份勘探与生产工程监督中心 目 录 1 前前 言言 钻井是一项隐蔽的地下工程，存在着大量的模糊性、随机性和不确定 性，是一项真正的高风险的作业。对象是地层岩石，目标是找油找气。在 钻井作业中，由于对深埋在地壳内的岩石的认识不清（客观因素）或技术 因素（工程因素）以及作业者决策的失误（人为因素） ，往往会产生许多井 下复杂情况，甚至造成严重的井下事故，轻者耗费大量人力、财力和时间， 重者将导致油气资源的浪费和全井的废弃。据近年来的钻井资料分析，在 钻井过程中，处理井下复杂情况和钻井事故的时间，约占钻井总时间的 38。正确处理因地质因素产生的井下复杂情况，避免或减少因决策失 误、处理不当而造成的井下事故是提高钻井速度，降低钻井成本的重要途 径，也是钻井工程技术人员（包括现场钻井监督）的主要任务和基本功。 1 发生井下复杂与事故的因素、诊断及处理原则发生井下复杂与事故的因素、诊断及处理原则 1.1. 造成井下复杂与事故的因素造成井下复杂与事故的因素 造成井下复杂与事故有诸多因素，但概括起来主要是地质因素（客观 条件）和工程因素（主观决策）两大类。 1.1.1. 地质因素地质因素 钻井过程中，钻遇不同的地层会遇到许多困难问题，如地层岩性的多 变性，压力系统的复杂性，地质构造不同所造成的不稳定性等造成井下复 杂使作业暂时中途,不能顺利进行,延误钻井时间。 引起钻井作业中复杂与事 故的主要地质因素见表 1-1 表表 1-1 钻进中产生复杂与事故的主要地质因素钻进中产生复杂与事故的主要地质因素 序 号 序 号 项 目 项 目 类别类别 产生复杂的主要原因产生复杂的主要原因 主要复杂主要复杂 性质性质 可能引发可能引发 的事故的事故 2 序 号 序 号 项 目 项 目 类别类别 产生复杂的主要原因产生复杂的主要原因 主要复杂主要复杂 性质性质 可能引发可能引发 的事故的事故 泥页岩 含高岭土、蒙托石、云母 等硅酸盐矿物， 具有可塑 性、吸附性和膨胀性。 剥落、掉块 等 井 壁 不 稳定 起 下 钻 阻 卡，可造成 沉砂卡钻 砂砾岩 含石英、燧石块、大小悬 殊、泥质胶结的不均匀 性。 蹩、跳、渗 漏 粘扣、粘卡、 断钻具、掉 牙轮 砂砾岩 粉砂岩 含石英、 长石胶结物为铁 质、钙质和硅质，具有极 高的硬度 极 强 的 研 磨性、跳钻 钻头缩径、 掉牙轮、掉 钻具 石膏、岩 盐层 有弹性迟滞和弹性后效 现象，易蠕动、易溶解、 易垮塌 蠕变、缩径 起 下 钻 阻 卡、卡钻 1 岩 性 碳酸岩层 主要成分 CaO、MgO 和 CO2 等有溶解与重结晶 等作用。 形 成 溶 剂 与裂缝 产生漏失、 阻卡、卡钻 2 地 层 压 力 高孔隙压 力 高密度钻井液中高固相 含量、恶化钻井液性能， 加大井底压差 钻速漫、滤 饼厚、压差 大、井涌、 溢流 压差卡钻、 井喷 3 序 号 序 号 项 目 项 目 类别类别 产生复杂的主要原因产生复杂的主要原因 主要复杂主要复杂 性质性质 可能引发可能引发 的事故的事故 低破裂压 力 使用堵漏材料， 恶化钻井 条件 井漏、堵漏 卡钻、井塌 褶皱 地层变形产生裂缝与内 应力和大倾角地层 井 斜 、 漏 失、井塌 卡钻 3 地 质 构 造 断层 地层变位产生断裂与断 层 井斜、漏失 卡钻 1.1.2. 工程因素工程因素 造成井下复杂的地质因素是客观存在，是不可更改的。如果我们对它 的认识了解多一些，采取了相应的对策，做到心中有数，就可化险为夷， 减轻钻进中复杂产生的程度，甚至可避免事故的发生。工程因素就是主观 因素的具体反映，适应地质因素的施工设计、技术操作、工艺措施等，这 是可更改的、可调节的人为因素。工程因素主要见表 1-2。 表表 1-2 影响井下复杂与事故的主要工程因素影响井下复杂与事故的主要工程因素 序 号 序 号 项目项目 主要技术要求主要技术要求 主要作用主要作用 1 井身结 构 套管封固不同压力层系与不稳定地 层。 防塌、防卡、防喷、防 漏。 钻井泵排量可调，有足够的功率。 清洗井底、净化井筒、 防卡、防钻头泥包。 转盘软特性，转速可调。 防蹩、防断。 顶驱。 及时处理复杂，减少卡 钻。 2 钻井设 备 固控完好，处理量满足要求。 降低固相含量。 4 3 井控设 备 压力级别与地层压力匹配，试压合 格。 防喷、节流压井。 4 钻井液 根据地层岩性、 压力， 选择合适的类 型与性能参数。 防塌、防卡、防钻头泥 包、提高钻速。 5 钻具结 构 根据地层岩性、 倾角、 钻井工艺条件 选择钻具结构及井下工具。 防斜、防断、防振、防 卡、防掉。 6 钻井仪 表 要求全面准确反映钻井参数。 提供钻进中井下真实动 态、信息，准确及时判 断井下情况。 7 钻头选 择 根据地层可钻性选择钻头类型与钻 进参数。 提高钻速，防掉、防跳。 8 操作技 术 严格遵守钻进中各项技术操作规程 和技术标准。 防止操作失误、违规， 使井下情况复杂化或造 成更大事故。 9 应急或 处理措 施 准确判断井下情况， 制订正确的处理 措施，及时分析，修正处理方案，具 有多种应急手段。 减少失误，减少时间损 失，提高事故处理效率 和一次成功率。 10 钻井用 器材与 工具 质量合格、性能可靠。 少发生或不发生井下事 故，保证顺利钻进。 1.2. 复杂与事故的诊断复杂与事故的诊断 钻井技术工作者是真正的地下工作者。所钻地层是摸不着，也不能直 观看见的，造成的井眼形状也不能直观的一目了然。因此井下情况只有通 过直接反映钻井活动的仪表、钻具的运动状态、钻头的钻进状态、钻井液 的流动状态、具体分析判断井下所发生的复杂与事故的性质与类型。井下 发生复杂与事故，都有其各自的特点，又有互相联系。在判断时，有可能 造成误差。应该说，在复杂与事故的分析判断中存在着很大的经验性。这 和医院对病人的诊断有相同之处。接触的病人多，经验累积的多，诊断的 准确性高。相反，缺乏实践经验的医生，误诊的机率就大些。 正确诊断井下复杂与事故是能否迅速、简捷处理好复杂与事故的先决 条件，误诊可能使复杂变为恶性事故，甚至造成井的报废。钻井技术工作 5 者（包括钻井监督）必须善于捕捉反映井下情况的各种不同信息，去伪存 真，综合分析，切忌主观臆断，要收集真实的第一手资料。力求全面的将 井下情况复印在自己脑海中。 1.2.1 井下复杂情况诊断井下复杂情况诊断 井下复杂情况常见的是井漏、井塌、钻头泥包、缩径等造成的阻卡， 其诊断方法见表 1-3。 表表 1-3 井下复杂情况诊断井下复杂情况诊断 其它 复杂类型 诊断依据 井 漏 井 塌 沉砂 砂桥 溢 流 泥 包 缩 径 键 槽 钻具 刺漏 牙轮 卡死 钻头水 眼刺掉 钻头 水眼堵 扭矩正常 B 扭矩增大 A AA1A1BA1 转盘 转动 状况 蹩钻 A2A2 上提遇卡 A AAAA 下放遇阻 A AA 钻具 运动 状态 活动正常 B BB B B 正常 BBB 增高 A1 A A1 缓慢下降 A A 突降 A 泵压 变化 情况 蹩泵 A2 正常 BBBB B 减少 A 增加 A 井口 流量 变化 不返 A 加快 B 减慢 A ABA 机械 钻速 变化 无进尺 注 1、表栏中 A 为诊断复杂的充分条件，角码 1 或 2 可能单独一项或 2 项同时存在； 2、B 为辅助判断依据。 1.2.2 井下事故诊断井下事故诊断 井下事故常见的有卡钻、钻具断落和井内落物等，诊断方法见表 1-4。 6 表表 1-4 井下事故诊断井下事故诊断 井内落物 复杂类型 诊断依据 卡钻 钻具 断落 钻头 落井 钻头上 钻头下 井 喷 扭矩增加 A A B 扭矩减小 A A 跳钻 A1 蹩钻 A A 转盘转动 状况 不能转动 A 上提遇卡 A 钻具运动 状态 下放遇阻 A 正常 悬重变化 下降 A B B 正常 上升 B B 泵压变化 情况 下降 A A B 正常 B B B B 增大 A 减小 井口流量 变化 不返 减慢 A 机械钻速 变化 无进尺 A A A 注 1、卡钻事故的性质不同，诊断方法也各异，表 4 中卡钻事故的诊断 为通用诊断方法； 2、A、B、A1代号的意义见表 1-3。 1.3. 井下复杂与事故的处理原则井下复杂与事故的处理原则 1.3.1 安全原则安全原则 井下复杂与事故多种多样，井下情况千变万化，处理方法、处理工具多 种多样。“魔高一尺、道高一丈”。但总的原则是将“安全第一”的思想，贯彻 7 到事故处理全过程。从制订处理方案、处理技术措施、处理工具的选择以 及人员组织等均应有周密的策划。重大事故还应制订应急方案，如井喷、 着火等。在处理井下复杂过程中，尤为小心，稍有不慎，就可能造成事故。 而在处理事故过程中的失误又可能使事故更加恶化。安全原则体现在对事 故性质、井下情况准确分析和判断的基础上。在处理中使事故严重程度逐 渐减轻，不致加重。因此，入井工具、器材、药品，严格质量检验，下得 去，能起出，用得上。操作人员应熟知入井打捞工具的结构和正确使用方 法。处理方案中还应包括人员设备的防护和环境保护等措施。 1.3.2 快捷原则快捷原则 复杂与事故随着时间的推移而恶化，尤其是卡钻事故与井喷事故，要 求在短期内进行处理，不能延误时间。快捷原则体现在迅速决策制订处理 方案。甚至制订几套处理方案，迅速组织处理工具与器材，加快处理作业 进度，协调工序衔接，减少组织停工。同时有几套处理方案时应优选其中 最有把握、最省时、风险最小的方案。实施第一方案时，同时准备第二方 案。要做到心中有数，要有预见性，不能看一步，走一步，时间就是效益。 旷日持久、劳师无功，必然会影响信心，降低士气，精力分散，更容易出 问题。要做到处理一次，有一次收获，增加一份信心，提高一份士气。 1.3.3 科学诊断原则科学诊断原则 科学诊断原则就是还原复杂与事故的本来面貌。 这一原则应贯穿在处 理的全过程中。要认真收集现场（井下）第一手资料，特别是操作者提供 的直接信息。科学的分析，去伪存真，准确地描绘井下情况，切忌主观臆 断，或仅凭以往的经验，武断做出结论。在处理过程中还应对井下情况进 行必要的计算和草图绘制，以及时纠正或补充处理方案，使处理方案尽可 能切合实际，做到“事半功倍”，少犯错误，加快处理进度，减少经济损失。 8 1.3.4 经济原则经济原则 根据事故性质、地质条件、工具、器材供应状况、技术手段等，全面 分析、评估事故处理的时间与费用。根据处理方案对比，经济合算，则继 续处理下去，若处理时间长，费用太高，则停止处理，另想其它办法，如 条件许可，移井位重钻或原井眼填井侧钻等。 事故处理费用包括①预计事故处理时间的钻机日费；②处理事故时 井下工具、钻具的租赁费；③处理事故消耗的材料费；④技术服务费或其 它费用。 移井位费用预算①搬迁费；②钻前工程费；③钻达事故井深的进尺 费。 填井侧钻费用预算①技术服务费（打水泥塞费、测井费、侧钻工具 与人工费等） ；②材料费；③钻达事故井深的时间费用。 “钻井工程事故处理与典型事故处理实例”培训教材，主要参考蒋希文 编著的钻井事故与复杂问题 （石油工业出版社出版）一书。典型事故、 处理实例是选取了三个不同探区的深探井中不同性质事故的具体处理方 法。对我们从事现场具体技术工作或遇到类似的事故处理中可吸取经验与 教训，开阔视野，少犯错误，更好地做好本职工作。 2 事故的种类、发生的原因及预防与处理事故的种类、发生的原因及预防与处理 2.1. 卡钻事故卡钻事故 钻柱在井内某井段被卡，致使整个钻柱失去自由（不能上下活动和转 动） 叫做卡钻。由于造成卡钻的原因不同，卡钻按其性质分为粘吸卡钻、 坍塌卡钻、砂桥卡钻、缩径卡钻、键槽卡钻、泥包卡钻、落物卡钻和钻头 干钻卡钻等。 2.1.1 卡钻事故发生的原因、预防与处理卡钻事故发生的原因、预防与处理 卡钻事故一般发生在钻进、接单根、循环钻井液和起下钻过程中，钻 9 柱落井也容易造成卡钻。为了对比各种不同卡钻的主要特征、发生原因、 预防措施和处理方法，将 8 种不同性质的卡钻列入表 2-1 中。 2.1.2 卡钻事故处理通则卡钻事故处理通则 卡钻事故发生后，应首先考虑的问题是为顺利解除事故创造条件。 ① 维持钻井液循环，保持井筒畅通。 卡钻后，一旦水眼或环空被堵，循环丧失，就失去了浸泡、爆炸松扣 的可能，并诱发井塌和砂桥的形成，加重卡钻事故处理的难度。 ② 保持钻柱的完整性。 卡钻后，在提拉、扭转钻柱时，不能超过钻杆的允许拉伸负荷和允许扭 转圈数。一旦钻杆被拉断和扭断，断口不齐，会造成打捞工具套入困难， 同时下部钻柱断口会被钻屑和井壁落物堵塞，给打捞作业造成极大困难。 ③ 切忌将钻杆螺纹扭得过紧。 联接螺纹紧扣后，将会给倒扣作业造成困难，更可能使打捞工具损坏， 延长处理时间。 2.1.3 卡钻事故处理程序卡钻事故处理程序 不同性质的卡钻事故，有不同的处理程序。总结起来，多数卡钻事故 的处理方法，总是遵循以下 6 个处理程序 一通，保持水眼畅通，恢复钻井液循环； 二动，活动钻具，上下提拉或扭转，以提拉为主； 三泡，注入解卡剂，对卡钻部位进行浸泡； 四震，使用震击器震击（单独震击或泡后震击） ； 五倒，套铣、倒扣； 六侧钻，在鱼顶以上进行侧钻。 图 2-1 与图 2-2 为 8 种卡钻事故处理程序图 10 表表 2-1 卡钻事故发生的原因、预防与处理卡钻事故发生的原因、预防与处理 序序 号号 卡 钻 卡 钻 类 型 类 型 主要特征主要特征 主要原因主要原因 预防措施预防措施 处理方法处理方法 1 粘 吸 卡 钻 1、循环正常、泵压无变 化 2、发生在钻具静止时间 较长时 3、被卡部位主要在钻铤 4、随时间推移，卡点上 移，粘卡井段增长，卡得 越牢 1、井壁存在疏松的厚泥 饼 2、滤饼存在强负电力场 3、钻井液柱压力与地层 孔压差值较大 4、钻柱与井径直径差值 小 5、井斜角较大 1、 使用中性钻井液或阳离子 钻井液 2、钻井液中加入润滑剂 3、 减少钻具在井内静止时间 4、 降低钻井液密度实现近平 衡压力钻井 5、使用优质加重剂 6、 在钻柱中加入螺扶和加重 钻杆，减少大直径钻铤，并 加入随钻震击器 7、提高井身质量，减少井斜 1、上下活动钻具 2、使用震击器解卡 3、浸泡与震击 4、套铣、倒扣 5、侧钻 11 序序 号号 卡 钻 卡 钻 类 型 类 型 主要特征主要特征 主要原因主要原因 预防措施预防措施 处理方法处理方法 角 2 坍 塌 卡 钻 1、钻进中扭矩增大，泵 压升高 2、钻具上提遇卡，下放 遇阻 3、起下钻时阻卡严重， 循环后阻卡减轻或清除 4、划眼时井口返出大量 岩屑，呈块状或片状 1、地质方面的原因，如 断层面、构造褶皱带、 地层倾角大、胶结差、 破碎带、压力异常带等 2、物理方面原因，如泥 页岩水化膨胀 3、钻井工艺方面原因， 如钻井液密度低、流变 性差、起下钻压力激动 与抽吸等 1、优化井身结构设计，封固 易坍塌层和高压层等 2、使用防塌钻井液，防止地 层水化膨胀 3、 保持井筒有足够的液柱压 力，并减少压力激动 4、调整钻井液流变性 1、钻井液回流，应停 止下一步作业，开泵循 环、划眼，使井筒畅通 2、注入高粘钻井液带 砂，不让坍塌岩屑堆积 3、不能恢复循环时， 进行套铣、倒扣 12 序序 号号 卡 钻 卡 钻 类 型 类 型 主要特征主要特征 主要原因主要原因 预防措施预防措施 处理方法处理方法 3 砂 桥 卡 钻 1、起下钻时有阻卡，开 泵循环、 活动钻具可解除 2、阻卡井段基本固定 3、正常钻进时，扭矩略 有波动 1、松软地层钻速快，井 筒岩屑浓度高，停止循 环后，钻屑迅速沉积在 小井眼处 2 钻井液切力低， 携岩性 能差 3、脆性泥页岩剥落后， 岩屑堆积在小井眼井段 1、 用低失水的钻井液钻疏松 地层 2、 在易剥落地层中钻进时提 高钻井液的携岩性能，并控 制钻速 3、优化钻井参数，选择适当 排量 4、减少裸眼井段长度 1、恢复循环，排量从 小到大，小距离活动钻 具，不转或慢转钻具 2、一旦卡死，在卡点 处倒开，套铣倒扣 13 序序 号号 卡 钻 卡 钻 类 型 类 型 主要特征主要特征 主要原因主要原因 预防措施预防措施 处理方法处理方法 4 缩 径 卡 钻 1、单向遇阻，阻卡点深 度固定 2、钻进泵压正常，钻头 或稳定器通过时遇阻、 泵 压升高，有时造成蹩泵。 钻进时扭矩略有增加 1、渗透性较大地层形成 较厚滤饼 2、盐岩层、石膏层地层 蠕变 3、钻头直径磨小，新钻 头下入小井眼 1、认真测量入井工具尺寸， 通过小井眼井段时控制速度 和限制遇阻吨位 2、 改变钻具结构时遇阻划眼 3、提高钻井液密度，选择适 应地层的钻井液 1、上提遇卡，可倒划 眼 2、使用震击器，上提 遇卡下击，遇阻上击 3、注入油类或润滑剂 后再震击 4、一旦卡死进行套铣 倒扣 14 序序 号号 卡 钻 卡 钻 类 型 类 型 主要特征主要特征 主要原因主要原因 预防措施预防措施 处理方法处理方法 5 键 槽 卡 钻 1、只发生在起下钻过程 中， 阻卡井段固定或少有 移动 2、可循环钻井液，泵压 无变化 3、阻卡时转动随拉力增 大而困难 由井眼狗腿角较大形成 较深的沟槽，大钻具或 钻头通过时造成阻卡 1、定向井控制降斜速度 2、 直井钻进中控制井斜与方 位变化 3、使用键槽破坏器划眼，扩 大键槽的通道 1、上提遇卡，大力下 压，或边循环边下压， 或用震击器下击解卡， 倒划眼等 2、已卡死，倒扣、套 铣 15 序序 号号 卡 钻 卡 钻 类 型 类 型 主要特征主要特征 主要原因主要原因 预防措施预防措施 处理方法处理方法 6 泥 包 卡 钻 1、钻进时扭矩渐增，钻 速降低，间有蹩跳 2、上提阻力与泵压随泥 包严重程度而变化 3、起钻时阻力随井径而 变化， 井口钻井液时有外 溢 1、地层松软水化成泥团 附在钻头和稳定器上 2、钻井液性能差，滤饼 松软 3、钻井液排量小，岩屑 重复破碎成泥团 4 钻具短路， 钻屑带不上 来、 1、 钻软地层时用较大的排量 2、 钻井液性能适合所钻地层 3、 软地层中钻进时控制钻速 4、发现泥包起钻清除 1、钻头在井底被卡， 增大排量，上提或向上 震击 2、中途遇卡，下压或 向下震击 3、在钻井液中加入润 滑剂 4、已卡死，倒扣、套 铣 16 序序 号号 卡 钻 卡 钻 类 型 类 型 主要特征主要特征 主要原因主要原因 预防措施预防措施 处理方法处理方法 7 落 物 卡 钻 1、钻进蹩，上提卡。阻 卡位置固定， 阻卡程度与 落物大小形状有关 2、起下钻时落物不随钻 具上移或下移， 转动困难 3、可循环钻井液 1、 手工具、 钳头、 钳销、 接头、螺丝等由井口掉 入井内 2、大块岩石或原已附在 井壁上的牙轮、刮刀片、 铁块等物再次掉入环空 1、 井口操作时仔细检查各种 工具，并妥善使用保管，远 距井口 2、保护好井口，严防落物 3、减少套管鞋下的口袋长 度，防止水泥掉块 4、井底落物应打捞或磨掉， 不应挤入井壁，留下隐患 1、钻进时阻卡，慢转 上提，将落物挤碎（岩 块）或挤入井壁（大井 径段） ，使其落入井底 后磨碎 2、起钻遇卡，下压或 下击，慢转下击 3、已卡死，倒扣、套 铣 17 序序 号号 卡 钻 卡 钻 类 型 类 型 主要特征主要特征 主要原因主要原因 预防措施预防措施 处理方法处理方法 8 钻 头 干 钻 卡 死 1、泵压逐渐下降，扭矩 逐渐增大 2、钻速下降，甚至无进 尺 3、既不能转动，又不能 上提 1、钻井泵及地面循环系 统发生故障，供给排量 不足 2、井内钻具刺坏，短路 循环 1、检查泵压表，校核排量 2、钻速下降时停止钻进，分 析原因，检查设备 3、起钻检查 1、倒出钻头以上的钻 具，将钻头磨掉 2、倒扣后钻头上留有 较多钻具，无法套铣时 侧钻 18 图图 2-1 卡钻处理程序之一卡钻处理程序之一 N N N N y y y y y N y N N N N y y y y N N y N N y y y y y N N 粘吸卡钻 钻头在井底 坍塌卡钻 砂桥卡钻 可循环 泥包卡钻 上下活动、转动 向上震击 上提、转动 上、下震击 提粘切、增排量 活动钻具 震击 可循环 提排量循环 注解卡剂 钻头在井底 循环正常 不能循环 活动钻具 下压 上提 下震击 上震击 19 y y N N N y y N N N 浸泡、震击 爆炸松扣 套铣、倒扣 侧钻 钻头上爆破 循环 大排量冲洗 事故解除 20 图图 2-2 卡钻处理程序之二卡钻处理程序之二 y y y N N N N N y y y y y N N N y N N N y y N N y y y y N 缩径卡钻 键槽卡钻 键槽中卡死 干钻卡钻 上提活动 随钻下击 向下活动 下击 向下活动 下击器下 在键槽中活动 倒划眼 钻头在井底 落物卡钻 正转活动 向下震击 向上震击 起钻 下钻 钻头不在井底 向下活动 向上活动 向上提拉 向上震击 转动 21 y y N N N N 爆炸松扣 套铣、倒扣 侧钻 事故解除 地面下击 22 2.2. 钻具断落事故钻具断落事故 钻具断落事故是钻井作业中常见的事故之一。若井况正常，处理也容 易，成功率较高。若井筒条件差，井况复杂，可伴随卡钻事故发生，处理 不慎， 也会造成复杂事故。 钻井作业中常见的钻柱事故与处理方法见表 2-2。 2.3. 井下落物事故井下落物事故 井下落物是指碎小的不规则或没有打捞部位或无法与打捞工具连接的 落物，如牙轮、刮刀片、手工具等。这些落物掉到井底，给钻头正常钻进 造成困难，蹩坏牙齿或刀片。掉到钻头或钻具稳定器上可直接造成阻力， 起下钻挂卡。当嵌入井壁后，起下钻随时掉入井底或钻头上部，成为隐患。 钻井中常见的井内落物事故与处理方法见表 2-3。 2.4. 下套管作业中的复杂与事故下套管作业中的复杂与事故 套管事故是指在下套管作业过程中或套管串部件满足不了正常工艺要 求以及注水泥后套管本体失效等影响油井寿命和正常工作的缺陷。 下套管作业中最常见的复杂与事故是卡套管，循环梗阻、循环失效、 套管挤毁、套管断裂和套管泄露等 6 方面问题。这些复杂与事故产生的原 因、预防与处理方法见表 2-4。 2.5. 注水泥作业中的复杂与事故注水泥作业中的复杂与事故 注水泥作业是建井过程中最后也是最主要的一道工序。它关系到一口 井的质量与寿命。钻井技术工作者对注水泥作业应给予极大的关注，不容 许有任何疏漏。但由于地层因素、管材、器材质量以及技术因素等造成注 水泥作业产生漏失、蹩泵、不碰压、窜槽和漏封等复杂和事故发生。这些 复杂与事故的主要原因与采取的措施见表 2-5。 23 表表 2-2 钻井作业中常见的钻柱事故钻井作业中常见的钻柱事故 序 号 序 号 类型类型 发生部位发生部位 主要特征主要特征 主要原因主要原因 预防措施预防措施 主要处理方法主要处理方法 1 钻杆 折断 靠 近 内 螺 纹端本体 1、扭矩与拉力超过钻杆 屈服极限； 2、本体有伤痕（卡瓦牙 刻痕）蚀坑或制造缺陷 （裂纹） ； 3、过度磨损、疲劳破坏。 1、处理事故时拉力与扭矩应 在安全范围内； 2、严格检验入井钻具，不符 合要求的钻具严禁使用； 3、编组倒换。 1、 断口整齐采用母 锥； 2、 断口不整齐采用 卡瓦打捞筒。 2 钻铤 及井 下工 具折 断 常 发 生 在 中 和 点 附 近 钻 铤 及 井 下 工 具 的 外 螺 纹 根部 1、钻铤受力复杂，易疲 劳破坏； 2、螺纹加工质量欠佳， 应力集中； 3、存在裂纹或缺陷。 1、定期倒换或卸扣； 2、定期探伤； 3、提高加工质量，不合格不 得入井使用。 3 滑扣 螺 纹 纵 向 受 力 后 滑 开 1、悬重突 降 2、泵压下 降 3、扭矩减 少 4、无进尺 1、螺纹严重磨损，接触 面减少； 2、扣型不标准，不易上 紧； 3、未按规定扭矩紧扣。 1、不合格或有缺陷的螺纹严 禁入井使用； 2、使用液压大钳按规定扭矩 紧扣。 1、采用公锥造扣； 2、鱼顶不规则，修 整后采用公锥或母 锥； 3、卡瓦打捞筒。 24 4 脱扣 螺 纹 磨 损 扭 转 时 自 行退开 1、憋钻后打倒车造成倒 扣； 2、未按规定扭矩紧扣， 致使外螺纹接头膨大（磨 薄） 。 1、在夹层砾岩中钻进时，严 重憋钻； 2、使用液压大钳按规定扭矩 紧扣。 1、螺纹完好，对扣 打捞； 2、使用公锥或母 锥。 3、使用卡瓦打捞 筒。 5 刺扣 螺 纹 连 接 处 被 钻 井 液刺蚀 螺 纹 或 者 管 体 刺 穿 后，部分短 路循环，泵 压下降，钻 速下降 长 期 间 刺 漏 刷 造 成 折断 1、密封脂不合格，或未 涂抹均匀； 2、螺纹未上紧或螺纹有 缺陷； 3、直接变化处产生紊流， 刺坏管壁和螺纹。 1、使用合格得螺纹密封脂， 并涂抹均匀； 2、按规定扭矩紧扣； 3、泵压下降时及时起钻检查。 1、准确判断，及时 起钻检查； 2、起钻时，严禁转 盘卸扣。 6 粘扣 螺 纹 连 接 处 粘 合 一 体 不 能 卸 开 螺 纹 不 能 卸开（接合 面咬合） 1、夹层或者硬地层中钻 进时严重憋跳引起纵横 振动导致螺纹互相咬合； 2、螺纹加工质量不规范， 表面硬度不一致； 3、螺纹自动紧扣或密封 脂不合格。 1、钻头上加减震器； 2、严格检验螺纹加工质量， 采用相同的钢级； 3、采用合格密封脂，并按规 定扭矩紧扣。 换钻铤 25 表表 2-3 钻井作业中常见的井内落物事故钻井作业中常见的井内落物事故 序 号 序 号 类型类型 主要特征主要特征 主要原因主要原因 预防措施预防措施 处理方法处理方法 1 掉钻头 1、无进尺； 2、扭矩、泵压下 降； 3、 悬重变化不大。 1、钻头接头连接螺纹不一 致，螺纹折断； 2、严重憋跳，造成内螺纹 胀大脱扣； 3、打倒车造成钻头螺纹倒 扣。 1、严格检查螺纹质 量； 2、 憋跳时， 调整钻压， 控制钻头扭矩； 3、严防打倒车。 1、钻头整体落井，下 磨鞋磨铣； 2、螺纹脱扣可对扣打 捞 或 用 丝 锥 造 扣 打 捞。 2 掉牙轮或刮刀片 1、钻进时严重憋 跳； 2、进尺降低或无 进尺。 1、产品质量材质加工存在 缺陷； 2、使用不当，参数配合不 合理，钻压扭矩过大； 3、使用时间过长； 1、入井前严格检验钻 头质量，采用合理参 数； 2、遵守操作规程，防 止钻头早期损坏，准 1、使用磨鞋磨碎； 2、使用打捞篮捞获； 3、使用强磁 捞获； 4、使用一把抓。 26 4、操作失误如溜钻，顿钻， 严重憋跳。 确 判 断 钻 头 使 用 状 态。 3 牙齿掉井 进尺降低， 参数无 变化 1、钻头选型不适合地层岩 性； 2、井底有其他金属落物或 岩块； 3、钻头憋跳时操作不当。 1、根据岩性选择钻头 型号； 2、严防井底落物，在 钻头上加打捞杯； 3、调整参数严防憋 跳。 1、下磨鞋磨碎； 2、下强磁捞获； 3、下打捞杯捞获。 4 井口落物（接头、 钳牙、钳屑、卡瓦 牙、手工具等） 1、未掉入井底， 有憋劲或不影响 钻进； 2、起钻后或掉入 井底严重憋跳， 无 1、未保护好井口； 2、违反操作规程； 3、未检查井口工具。 1、起钻后盖好井口或 在井口修理时管好工 具和配件； 2、遵守操作规程。 1、未掉入井底时下钻 划眼通至井底； 2、视落物情况下打捞 筒、强磁、一把抓或 磨鞋。 27 法钻进。 5 测井仪器与电缆 掉井 1、连接不牢； 2、井内遇阻卡或上提速度 过快； 3、井口操作失误（电缆打 扭） 。 1、 测井前， 井筒畅通， 井壁稳定，钻井液性 能良好； 2、井口与仪器操作保 持密切配合，按章操 作。 1、测井仪器带电缆 时，采用钻杆穿心打 捞工具捞获； 2、仅掉仪器时，可用 长捞筒捞获。 28 表表 2-4 下套管作业中的复杂与事故下套管作业中的复杂与事故 序号 类型 性质 主要原因 预防措施 主要处理方法 粘卡 1、井身质量差，井斜角大，井径变 化大，缩径； 2、钻井液性能差，滤饼松软、厚； 3、套管与井眼间隙小。 1、下套管前调整钻井液性能，降切降 粘，减摩阻，活动套管； 2、下套管对扣扶正，缩短紧扣时间。 注入解卡剂。 1 卡 套 管 砂卡 1、井壁失稳（环空钻井液倒流或漏 失、发生溢流、井喷） ； 2、洗井不彻底，井内有沉砂（井径 不规则） 。 1、用重钻井液举砂或调整钻井液性能； 2、及时灌浆，分井段循环、活动套管； 3、控制下入速度，平稳开泵由小到大。 1、提粘、提切恢复循环； 2、套管下到井底造成砂卡，可立即固井（已恢复循 环） ； 3、未到井底砂卡，可先固井，后下尾管封下部井段。 回压阀 堵死 套管内掉入内径规、棉纱、手套、 钢丝刷等物。 井口操作严防落物。 中途堵塞，起出套管，已下完套管可射孔固井。 2 循环 梗阻 环空 堵塞 井壁坍塌。 调整钻井液性能（下套管前） 。 求卡点，下内管带封隔器，射孔固下部井段，再固上 部井段。 3 循环 失效 漏失 1、存在漏失层，下套管速度快，产 生波动压力； 2、环空堵塞，蹩漏地层。 1、下套管前对漏失层进行堵漏； 2、控制下套管速度。 1、改善钻井液性能，降低钻井液密度，减少排量； 2、起至漏失层，堵漏。 回压阀 挤毁 不及时灌浆，存在过大压差。 4 挤毁 套管 挤毁 不及时灌浆，或套管壁厚不均匀， 存在较大椭圆。 按时灌满钻井液； 2、严格按要求检查下井套管。 下套管过程中套管或回压阀被挤毁后，拔出套管更 换。 5 套管 断裂 螺纹 脱扣 1、螺纹联接不牢，对扣不正，存在 错扣； 2、上提压力过大。 1、设计防硫套管及附件； 2、热采井考虑温度对套管影响； 3、上提拉力不超过抗滑脱强度的 80； 套管断裂将产生灾难性后果 1、套管螺纹滑脱，可以对扣； 2、表层或技套断落可以重新注水泥固定； 29 本体 断裂 1、钻井液含有 H2S，在高温下产生 氢脆； 2、表层或技套底部未固好，受钻柱 碰撞； 3、钻柱接头磨穿（井斜较大） ； 4、地层水含腐蚀物质。 4、表层或技套最下部套管使用螺纹锁 紧剂，并座封在不易坍塌地层； 5、采取有效措施，防止套管磨损。 3、若下部套管断裂可在断裂部位侧钻，后下小一级 套管重新固井。 6 套管 泄漏 1、套管本体有裂纹，下井前未进行 水压试验； 2、螺纹扭紧程度达不到要求； 3、内压过大将套管胀裂； 4、钻进中将上部套管磨薄或磨穿。 1、下套管进行水压试验； 2、使用合格螺纹脂，按规定扭矩上紧； 3、气井水泥返至地面，用气密封螺纹 联接； 4、钻进中钻杆应加保护套。 找漏点后用超细水泥浆挤堵。 表表 2-5 注水泥作业中的复杂与事故注水泥作业中的复杂与事故 序号序号 类型类型 主要原因主要原因 危害危害 采取措施采取措施 1 漏失 封固段存在低压地层，环空水泥 浆液柱与钻井液液柱压力之和 大于地层破裂压力而发生漏失。 返高达不到预 计要求，不能 封隔地层，造 成产层和水层 互窜。 1、确定地层孔隙压力与破裂压力，采用低密 度水泥浆固井； 2、采用分级固井，以减少一次水泥浆封固长 度； 3、采用先期完成或尾管固井； 4、利用管外封隔器隔离漏失层； 30 5、采用管外注水泥工艺，或反循环注水泥固 井。 2 蹩泵 1、管内堵塞（胶塞吸入或双胶 塞反装） ； 2、水泥浆闪凝（水泥浆配制不 恰当） ； 3、隔离液与水泥浆接触胶凝； 4、环空桥堵。 套管内留过多 水泥塞，而地 层漏封。 1、根据井底温度选择水泥品种及外加剂加量； 2、水泥浆入井前进行模拟化验，确定稠化时 间和强度； 3、使用合格的隔离液，防止稠化，水泥浆中 加入减阻剂； 4、严格执行施工技术措施，适宜的替速和适 量的冲洗液。 3 不碰压 1、阻流环挤坏，或阻流环处套 管螺纹未上紧（生铁圈） ； 2、未放胶塞，或胶塞不密封； 3、计量不准； 4、套管有破损。 套外替空造成 漏封或管内留 过多水泥塞。 1、入井套管按规定进行水压试验，合格后入 井； 2、套管螺纹紧扣按规定扭矩上紧； 3、下套管中及时灌浆，防止挤毁回压阀； 4、使用合格胶塞，套管下完后不能长时间循 31 环，防止刺坏密封球； 5、使用准确流量计，慢速碰压。 4 套外水泥 封固后窜 槽 1、高压层未压稳； 2、井身质量差，井斜、方位变 化大，井径不规则； 3、套管不居中，或替速不够， 顶替效率差； 4、注入水泥浆密度不均匀，或 水泥质量不合格，自由水析出量 超标； 5、封固段存在差异较大的不同 压力层系。 产层间互窜， 压力传递影响 分层开采，甚 至 井 口 冒 油 气。 1、提高井身质量和采用优质钻井液，为固井 提供良好井筒条件； 2、精细固井设计，套管居中，清除井壁疏松 泥饼； 3、选用管外封隔器，防止油气窜通； 4、优化注水泥工艺，优选水泥外加剂和隔离 液； 5、采用分段注水泥工艺，减少水泥浆失水量 的影响。 5 漏封产层 1、设计注入水泥量有误，或注 水泥时存在漏失（环空堵塞造 产层漏封，不 能正常开采。 射孔补水泥，先确定层位，再进行射孔、挤水 泥或不射孔反向注水泥。 32 成） ； 2、胶塞提前投入，水泥浆未全 部替出。 33 3 处理事故中的主要技术工具处理事故中的主要技术工具 3.1.