钻井事故与复杂问题(第二章 钻具断落事故)
第二章钻具断落事故
钻具断落是钻井过程中经常碰到的事故。有的情况比较简单,处理起来比较容易,往往会一次成功。有的处理起来就比较麻烦,?因为钻具断落之后,往往伴随着卡钻事故的发生。如果处理不慎,还会带来新的事故。如果造成事故摞事故的局面,那就很难收拾了。因此我们必须慎重的研究这个问题。
第一节钻具事故发生的原因
造成钻具断落事故的原因不外乎疲劳破坏、腐蚀破坏、机械破坏及事故破坏,但它们之间不是独立存在的，往往是互相关联互相促进的,但就某一具体事故来说,可能是一种或一种以上的原因造成的。
一.疲劳破坏:
这是钢材破坏的最基本最主要的形式。金属在足够大的交变应力作用下,会在局部区域产生热能,使金属结构的聚合力降低,?形成微观裂纹,这些微裂纹又沿着晶体平面滑动发展,逐渐连通成可见的裂纹。一般来说,裂纹的方向与应力的方向垂直,故钻具疲劳破坏的断面是圆周方向的。形成疲劳破坏的原因有:
1.钻具在长期工作中承受拉伸、压缩、弯曲、剪切等复杂应力,?而且在某些区域还产生频繁的交变应力,如正常钻进中中和点附近的钻具、处理卡钻事故时的自由段钻具以及在弯曲井眼中运转的钻具,当这种应力达到足够的强度和足够的交变次数时,便产生疲劳破坏。
2.临界转速引起的振动破坏:钻柱旋转速度达到临界转速时,会使钻具产生振动,有纵向振动和横向摆动两种形式,同时在一定的井深这两种形式的振动还会重合在一起,这种振动会使钻具承受交变应力,促使钻具过早地疲劳。各种钢质钻杆的临界转速及两种振动重合时的井深列于表2-1,作为参考。
3.钻进时的跳钻、别钻,?既使钻具产生纵向振动,又使钻具产生横向振动,对受压部分的钻具破坏极为严重,所以在砾石层中钻进,最容易发生钻铤事故。
4.钻具在弯曲的井眼中转动,?必然以自身的轴线为中心进行旋转,这部分钻杆靠井壁的一边受压力,离井壁的一边受拉力,每旋转一圈,拉、压应力交变一次,如此形成频繁的交变应力,促使钻具早期破坏。
5.天车、转盘、井口不在一条中心上,转盘本身形成了一个拐点,井口附近的钻具就好像在弯曲井眼中转动一样,产生了交变应力。
6.将弯钻杆接入钻柱中间,?弯钻杆本身和与其上下相连接的钻杆都要产生弯曲应力。如这段钻具和狗腿井段相遇时,所产生的交变应力将是相当大的。
二.腐蚀破坏:
钻具在恶劣的环境中储存或工作,都会产生腐蚀,这是钻具提前损坏的普遍原因。
有时几种腐蚀会同时发生,但是总是以某一种腐蚀形式为主要破坏原因。由于腐蚀使管壁变薄,表面产生凹痕,甚至使钢材变质,降低了钢材的使用价值和使用寿命。造成钢材腐蚀的因素有:
1.氧气的腐蚀:氧气可以说是无处不在,它存在于空气中,也存在于水中和钻井液中,钻具无论存放或使用,都要接触氧气,它是最常见的腐蚀剂。在很低的浓度(<1ppm)下,就能产生严重的腐蚀。如果水中含有二氧化碳或硫化氢时,其腐蚀性急剧增加。氧的腐蚀机理可写成阳极反应 Fe→Fe+2＋2e
阴极反应 O2+2H2O+4e→4OH-
4Fe+6H2O+3O2→4Fe(OH)3↓
由以上反应式可以看出,?铁在阳极释放电子,生成二价铁离子,氧在阴极接受电子与水反应生成氢氧离子,以后二价铁离子被氧化成三价铁离子(即又被氧夺去一个电子)与氢氧离子反应生成氢氧化铁,从溶液中沉淀出来,这就是经常可以看到的铁锈。氧的浓度越大,反应越快,腐蚀就越历害。氧的腐蚀首先是坑蚀,然后由点到面发展,覆盖整个钻具表面。
2.二氧化碳的腐蚀:二氧化碳可能由地层产生,也可能由钻井液处理剂的分解而产生。二氧化碳与水反应后形成一种弱酸即碳酸,也会在钻具表面造成蚀疤。它的反应式如下: ??? CO2+H2O→H2CO3
如果钻井液中或水中溶有重碳酸盐,?在较低的pH值下,碳酸氢根与氢离子结合也可生成碳酸.它的反应式如下:
????HCO3+H+→H2CO3
如果溶液的pH值较高,?没有过多的氢离子参与碳酸氢根的反应,?则不会生成碳酸,腐蚀性就会降低。
3.硫化氢的腐蚀:硫化氢主要由地层产生,但也可以由含硫有机处理剂的热分解而产生。硫化氢溶解于水形成一种弱酸,对钻具有腐蚀作用。但它的主要作用不在于腐蚀,而在于使钢材发生氢脆破坏。氢原子有个特性,在有硫化物的环境中以原子形式存在,在其它的环境中以分子形式存在。氢原子是所有原子中最小的原子,?它能渗入钢材或其它金属材料并扩散到材料内部,而且最容易集中到材料受力最大的区域,但当氢原子脱离了硫化物的环境后,?很快结合成氢分子,氢分子的体积要比氢原子大许多倍,它能破坏钢材的组织结构,降低钢材的韧性,产生各种微小的裂纹。氢原子又继续聚积到裂纹尖端,并使裂纹发展,直至钢材不能承受外界负荷时,会突然发生断裂,这种现象称为脆化。对氢脆的敏感性由下列因素决定:
(1) 钢材的屈服强度:屈服强度低于630MPa 的普通碳素钢一般不会发生氢脆断裂,强度越高,产生破坏的时间越短。
(2)?钢材的硬度:合金钢的硬度大于Rc22时容易遭到破坏。
(3) 硫化氢的浓度:硫化氢浓度越高,氢脆破坏的时间越短。
(4)溶液的pH值:随着pH值的降低,氢脆断裂的趋势增长,如果pH值维持在9.0以上,则氢脆破坏可显著减少。
(5) 温度:温度超过83℃,氢脆断裂的敏感性降低。
(6) 应力:外载施于钢材的应力越大,氢脆断裂的时间越短。
4.溶解盐类的腐蚀:氯化物、碳酸盐、硫酸盐都对钢材有腐蚀作用,它们的腐蚀过程都有显著地电化学作用,由于它增强了钻井液的导电性,促使其它形式的腐蚀作用增强。溶解盐类的腐蚀有如下规律:
(1)和钻井液的pH值有关,pH值越低腐蚀作用越强。
(2)和温度有关.温度越高,分子活动能力越强,腐蚀速度加快。
(3)和溶解盐浓度有关.溶解盐浓度越大,腐蚀速度越快。
(4)?和钻井液的流速有关,流速越大,腐蚀越快。所以钻具内壁的腐蚀要比外壁的腐蚀快。
而这一点往往是人们注意不到的。
5.各种酸类的腐蚀:?酸类的腐蚀作用是由于它降低了钻井液的pH值和损害了管材的保护膜,同时也加强了钻井液的导电性,使电化学腐蚀作用增强,并且还会产生氢原子,如果有硫化物同时存在的话,会产生氢脆作用。溶解于钻井液中的氧气,也会显著的加强酸类的腐蚀作用。
6.电化学腐蚀:钻具在钻井液中类似于电极在电解液中,也可以产生导电反应,不同金属之间,不同的钢材化学成份之间就会产生导电现象。如铜和钢连在一起放入水中,则铜为阴极,钢为阳极,产生电流,钢被腐蚀。但钢与易反应的金属如铝和镁等连在一起放入水中,则钢为阴极,铝镁成为阳极,产生电流,铝镁被腐蚀,而钢得到了保护。新钻杆与旧钻杆连接在一起,则新钻杆起阳极作用,旧钻杆起阴极作用,新钻杆先被腐蚀。钻具的氧化皮与钢材本身之间的差异,也会产生电流,使钢本身进一步遭到腐蚀。受应力的金属对不受应力的金属呈负电位,?也可形成电池效应。当电流流过钢材时,会带走微量的金属分子,并沉积于电流的另一端,这样就会形成伤疤,引起应力集中或造成疲劳破坏。
三.机械破坏
1.钻具制造中形成的缺陷如:(1)轧制过程形成的夹层;(2)调制过程发生结晶组织变化;(3)公母螺纹连接螺纹的临界断面模数配比不合理,?不是母强公弱,就是公强母弱;(4)钻杆加厚过渡带几何形状设计不合理,因为这里是最容易造成应力集中的地方;(5)钻铤公螺纹未车应力减轻槽;这些先天不足,往往会导致钻具早期损坏。
2 钻具在长期使用中的腐蚀与磨损,?某些区域管壁变薄或存在微细裂纹,强度大为减弱,在外力的作用下,?钻杆最容易从最薄弱的地方被拉断或扭断。
3.处理卡钻事故时,不恰当地用大力活动,当应力超过其屈服极限时,就产生变形,把钻杆拉细拉长。当应力超过其强度极限时,就会把钻杆拉断。
4.搬运或使用过程中造成了外伤,如卡瓦牙痕,井下落物(钻头牙齿、钳牙、卡瓦牙等)造成的横向刻痕以及撞伤、砸伤等,往往成为应力集中点,由此而向外扩展,而且各种腐蚀也容易从这里开始,造成钻具的局部损坏。
5.上扣不紧,?不按规定扭矩上扣,接头台肩靠不紧,一方面台肩失去密封作用,螺纹容易被钻井液剌坏,另一方面,由于失去台肩的支撑力,公母螺纹产生频繁地交变应力,会使螺纹疲劳折断。
6.钻进时加压过大,或发生连续别钻,或在遇阻遇卡时强扭,把钻杆母螺纹胀大、胀裂,造成钻具脱落。
7.对各种连接螺纹特别是配合接头的连接螺纹长期使用而不定期卸开检查,?以致螺纹磨损造成钻具脱落。要知道,连接着的螺纹也经常处于变化之中,不可不查。
8.在接头或钻杆加厚部分的内径突变处,流动的钻井液形成涡流,冲蚀管壁,甚至会把管壁剌穿,降低了钻杆的抗拉抗扭强度。
9.将连接螺纹的规范搞错,把尺寸相近而又不是同一规范的公母螺纹连接在一起,因为它们咬合不紧,在运转过程中容易磨损而造成钻具脱落。
10.中途测试挤坏钻杆:为了进行地层测试,测试工具要用钻杆连接下到测试层位,在测试阀打开之前,钻杆内是空的,底部钻杆处于钻井液的静压下,如超过了钻杆的抗挤强度,就会把钻杆挤坏。下面把各种钻杆的最小抗挤压力列于表2-2和表2-3中,以做参考。
表2-2 新钻杆及一级钻杆最小抗外挤力不从心 MPa
表 2-3 二、三级钻杆最小抗挤外力 MPa
四事故破坏
1.把不同钢级、不同壁厚、不同等级的钻杆混同使用,强度最弱的钻杆总是首先遭到破坏的。
2.顿钻造成钻具折断,?如因顶天车、刹车失灵、井口工具失效、单吊环提钻、井口上部钻具倒扣、都有可能把钻具顿入井中,这种事故是非常恶性的事故,它有可能把钻具顿弯,有可能把钻头顿掉,也有可能把钻具顿成几截,处理起来是比较困难的。
3.事故倒扣:在处理卡钻事故中,为了套铣或侧钻,不得不将一部分钻具倒入井中。
4.过失倒扣.由于操作者的失误,在下列三种情况下有可能将钻具倒入井中:(1)在下左旋
螺纹工具的过程中,用转盘正转的办法给左旋螺纹钻杆上扣,把转盘以下的左旋螺纹钻具倒入井中;(2)在钻进或划眼时,钻头遇阻遇卡,上面的钻具继续旋转,储存了很大的能量,一旦摘开转盘离合器而不加控制,整个钻柱要飞速的倒转,在惯性力的作用下,把下部钻具倒开,在这种时候,越是靠近钻头的地方,所受的反扭矩的冲击力越大,所以最容易把钻头倒掉;(3)在钻进或划眼时,钻头遇阻遇卡,上面的钻具继续旋转,储存了很大能量,一旦阻力被克服,整个钻柱要飞速正转,但转盘的转速不可能与钻柱的转速同步,反而起到了制动作用,在惯性力的作用下,把上部的钻具倒开。
第二节钻具的使用、维护与管理
要想不发生钻具事故,就必须正确使用钻具,并做好日常工作中的维护与管理工作。
一.钻具的贮存:无论是在仓库或是在工作场所,都要按下列要求进行贮存。
1.要贮存在管架台上,管架台要垫离地面0.3m以上,防止水、湿气、泥土的锈蚀。
2 架存不许超过三层,层与层之间应均匀衬以垫木或垫杠三根,防止钻具产生弯曲。
3.钻具应按钢级、壁厚、分类等级、接头水眼大小分别存放。每根钻杆在适当部位打上钢印?(包括钢级、壁厚、编号),并登记卡片两张,一张存档,一张随钻杆转运。
4.对长期存放的钻具,要定期检查其内外表面的腐蚀情况,并进行防腐工作。
5.公、母螺纹及台肩要清洗干净,涂好防锈油,戴好护丝。
6.凡是检查出的有问题的钻具,要与完好钻具分别存放,避免混入好钻具中。并且要用红漆或黄漆在有问题的地方标上明显的记号。
7.在管子站内存放,要取掉钻杆上的胶皮护箍,否则,它会在钻杆本体上造成环状腐蚀槽。
8.管具存放前应清洗、吹干，存期不宜超过2年。
二.钻具在日常使用中的维护工作
1.钻具上下钻台,公、母螺纹必须戴好护丝。并且要平稳起下,不许碰撞钻杆两端的接头。
2.钻具连接前,?要将公、母螺纹及台肩清洗干净,仔细检查,认为没有问题,方可涂好合格的螺纹脂,进行连接。特别是方钻杆保护接头更要注意,?因为它要和每个钻杆母接头连接一次,该接头若有损伤,会造成许多钻杆母接头的损伤。
3.上、卸扣时,绝不允许大钳咬钻杆本体。
4.当钻具悬重超过1100kN时,?井口不许用短体卡瓦夹持钻具,以免挤伤钻杆,此时应改用长体卡瓦或用双吊卡进行起下钻和接单根等工作。
5.空吊卡、钻具立柱或单根均不许撞击井口钻具的母接头台肩。
6.上扣时,?公、母接头必须对中,当有摇摆和阻卡现象时,不能快速旋扣。当发现有咬扣现象时,必须卸开重上,不能用大钳硬上。
7.上扣时,必须用双钳按标准扭矩紧扣,不能松也不能过紧。
8.鼠洞接单根时也必须用双钳紧扣。
9.钻铤的提升短节也必须用大钳紧扣。防止下边上扣时,上边倒扣,使钻铤掉入井中。
10.卸扣时,?大钩弹簧要承受一定的拉力,保证被卸开的螺纹不受压力,同时也要防止钻具立柱在弹簧力的作用下撞击井口的母接头。
11.卸扣时,不许用转盘绷扣。
12.要避免产生刻痕,特别是横向刻痕,这些刻痕大部分是由大钳、卡瓦和井下落物造成。
13.除处理事故外,弯钻杆不许下井,特别是不许使用弯曲的方钻杆,如发现方钻杆弯曲,应立即换掉。
14.不能用钻杆做电焊时的搭铁线,因为容易烧成伤疤。
15.在任何情况下,都不允许超过钻具的屈服强度提拉或扭转。
16.使用高矿化度钻井液时,应加防腐剂,以保护钻具。实验证明，在钻井液中加入
（NH4）2HPO4和K2HPO4不但有很好的防腐作用，而且也能改善钻井液的流变性。（NH4）2HPO4在钻井液中电离成两部分，一部分是容易被金属表面吸附的含氮的极性团，另一部分是高价磷酸根PO4-3，高价磷酸根可与金属铁络合，生成磷酸铁保护膜，将腐蚀介质与金属表面隔开，从而改变了得以发生电化学反应的条件，抑制或延缓了钻井液对钻具的腐蚀。
17.钻井液的pH值应维持在9.5以上,这样可以减少腐蚀和断裂。实验表明，pH值低于6时，腐蚀速度急剧加快；pH值在9～10.5时,可使腐蚀速度大大降低。但pH值也不能过高，过高则会导致（NH4）2HPO4分解释放氨，降低（NH4）2HPO4的使用效果。
18.钻遇硫化氢气体,?应坚决压死。如非得在硫化环境中工作不可,应使用E级钢以下的钻杆,这里要特别提醒一点,各种配合接头也不得用高级合金钢制造。控制钻井液的pH值在12以上，使钻井液中的H2S转变为硫离子；同时加入除硫剂如海绵铁、碱式碳酸锌等。
19.井下温度超过148℃时,在钻井液处理剂和螺纹脂中,要避免含有硫的成份。
20.进行钻杆测试时,?钻杆在硫化氢环境中暴露的时间不得超过1小时。可以打入抑制缓冲液,在钻杆关闭后,可通过循环短节进行钻柱循环。
三. 钻具管理:
为了合理地使用钻具,延长其使用寿命,减少钻具事故发生率,还须制定一套合理的钻具管理制度。
1.钻具应分类组合,?成套使用,实行租用制度。把新钻杆、一级、二级、三级钻杆的租金拉开档次,优质优价,次质次价,有偿使用,损坏赔偿。鼓励浅井、中深井使用二、三级钻杆,澈底废除钻具费用摊销制度。
2.入井钻具要详细检查钢号(没有钢号者要补打钢号)?、壁厚、公母接头水眼直径(注意:有些规范相同的钻杆,?其接头水眼并不一样,更有甚者,一根钻杆的公、母接头,其水眼直径也不一样),丈量长度,登记造册。要把接头台肩及螺纹清洗干净,?检查有无致命的损伤,同时还
要检查钻杆本体有无致命的损伤,不合格者不许下井。
3.在井使用钻具要实行定期上下倒换制度,?抽上加下,或抽下加上均可,目的是改变钻具的受力状态,使整套钻具的各个部分的受力趋于一致。
4.执行错扣检查制度,如果是三个单根组成一个立柱的话,每起一趟钻,错一个单根螺纹卸扣,三趟钻即可错完。错扣检查的目的有二:?(a)检查接头螺纹及台肩的完好程度,如发现螺纹内没有螺纹脂,或者是充满了钻井液,肯定是台肩密封失去效用,应详细检查螺纹及台肩有无损伤。(b)经常错扣可以防止扣紧难卸的问题。
5.要执行定期探伤制度:钻具的暗伤,特别是螺纹部分的暗伤,用肉眼是难以检查出来的,必须用超声波或磁粉进行探伤。钻铤和各种连接接头的螺纹,每运转200-300小时应探伤一次,这是经验做法,各地区可以根据自已的实际情况,确定合理的探伤时间。
6.在腐蚀性的作业环境中,?最好使用有内涂层的钻杆,并要定期检查内涂层剥蚀情况。利用内窥镜检查内涂层是比较麻烦的,可以用测厚仪测量钻杆不同部位的壁厚,推知内涂层的好坏状态。
7.各种连接接头必须定期卸开检查,如有问题,应及时予以更换。
8.要经常用肉眼观察,?钻具表面有无麻坑、横向刻痕和裂纹,防腐层是否损坏,接头台肩是否平整,宽度是否磨薄,螺纹是否磨尖、变形及损伤,钻具是否弯曲,接头是否偏磨,发现以上情况,应将该钻具降级使用,或送管子站进行修理。
9.钻具卸入场地存放时,应用清水清洗钻具内外表面及螺纹,清除腐蚀性物质,并在接头螺纹及台肩上涂上防腐油,并戴好护丝。
第三节钻具断落后的井下情况分析
钻具断落应该很容易发现,它的特征是:(1)悬重下降;(2)泵压下降;(3)转盘负荷减轻; (4)没有进尺或者放空。有时落鱼很少,如只有一个钻头或一个钻铤,从悬重上很难分辨,但其它各项显示则是很清处的。
一经发现钻具断落,?应立即用原钻具探索鱼头,只有鱼头探到了,才可以有的放矢的进行打捞。但同时也要注意保护鱼头,不能在探索鱼头的过程中损坏鱼头,因为一个完整的鱼头是进行打捞的必要条件,否则，将会给打捞工作带来不应有的因难。由于各种因素的影响,?一般钻具断落后,鱼顶不在计算位置,在纵向和横向上都有许多不确定性,因此,探鱼头往往成为打捞工作中所碰到的第一个棘手问题。
从纵向上看,鱼头位置不确定的因素有:
1.钻头在井底,?落鱼只是一个断口,这是最简单的情况。但是如果断口在中和点以上,原来一部分受拉力的钻具在断落后变为受压状态,而且随着井径的大小变化而呈弯曲形状,断口位置必然下移。断口以上的钻具原来所受拉力较大,现在所受拉力变小,上部钻具的自重伸长减少,断口要上移。这样.就形成了一定的距离,这个距离的大小要视钻具总长度和落鱼长度而定,即井越深、落鱼长度越大、断口间形成的距离也越大。如果断口在中和点以下,可能出现相反的情况,即鱼头可能有少许的上移。
2．钻头虽在井底,?但落鱼不是一个断面,也就是说,钻具同时断成了几截。如果断口处井径大于钻具接头直径的两倍,落鱼有可能穿插下行,此时鱼头已不是一个,实际鱼顶位置和计算鱼顶位置相差就相当大了，应首先探明最上一个鱼顶位置,打捞以后,再探下一个鱼顶位置。
3．起下钻过程中遇阻遇卡时,提、压、扭转用力过大,或者由于钻具本身的缺陷,过早地破坏,此时断落的钻具可能在原位置,也可能下行了,什么地方有支撑点,它就留在什么地方,很难确定鱼顶的位置。在套铣落鱼时,如果落鱼处于井眼的中部,一旦卡点套通后,落鱼也会下行,可能一直落到井底。
4．顿钻造成的事故更为复杂,由于各种原因造成的顿钻,钻具从井口脱落以后,以加速度向下运行,顿入井底。可能把钻具顿成几截,?也可能使钻具严重弯曲,有几个鱼头和鱼头在什么位置很难预料,只有逐步试探,才能知其大概。
5．用电测的方法寻找鱼顶位置应该是比较可靠的,但是由于钻具的自重伸长和电缆的自重伸长不一样，再加上各自丈量的误差,电测的鱼顶深度和用钻具计算的鱼顶深度也是不一致的。
基于以上原因,?探测鱼顶时在纵向上允许有一定的活动范围,可以超过计算鱼顶位置下探,但下放速度要慢,遇阻时不能多压,更不能强转,因为下列几种情况都可能造成遇阻:(1)碰到了鱼头;(2)从鱼顶旁边插下去,碰到了下部钻杆的接头;(3)到了小井径位置,不论是遇到钻杆接头还是钻杆本体都会遇阻;如果是在小压力(5-10kN)?下慢转,压力不降或者突然消失,可能是遇到了鱼头或钻杆接头,这时可以提起钻具在原处重复试探,以确定该处是否是鱼头;如果慢转时压力不降或缓慢下降并发出轻微的金属撞击的“咔嗒、咔嗒”声,证明已到了落鱼旁边,就不应继续下探了,以防把落鱼挤向井壁,更难打捞。这里所说的慢转绝不是不受限制的连续旋转,探鱼遇阻时是不允许连续旋转的,每次只能慢转1-2圈,最多不许超过5圈,只要能帮助我们判明问题就行了,因为我们必须保护鱼头,防止任何性质的破坏。探鱼工具起出后,要进行仔细地检查,凡是探鱼工具顶部有擦痕,说明它接触到了鱼顶;凡是探鱼工具顶部无擦痕而周围有擦痕或磨光现象说明探鱼工具超过了鱼头。
如果下的是打捞工具,即是打捞不成功,也会给我们带来许多可贵的信息,就拿公锥来说吧,下钻到鱼顶位置遇阻,造扣时也打倒车,很像是进入鱼头,但上提一些拉力就滑脱,有些人往往不甘心,就屡试屡败,屡败屡试。实际上一开泵就知道了,?如果进入鱼头,泵压必然上升,反之,如果泵压不上升,肯定是未进入鱼头。另外从起出的公锥可以分析,凡是造扣部位有伤痕的,肯定是进入了鱼顶;凡是光杆部位及接头下台肩磨光的，是下入的公锥直径太小;?凡是公锥顶部磨光而且顶端几扣螺纹磨平的,是下入的公锥直径太大;凡是接头周围及下台肩上有擦痕的,?是下入到了落鱼旁边;这些情况都有助于我们决定下一步应采取什么措施,万万不可等闲视之。
从横向上看,裸眼井段并不是我们想像的那样规距,有缩径的井段,其直径甚至小于钻头直径。但大多数泥页岩井段,由于钻井液的冲蚀和岩层的垮塌,形成的井径大于钻头直径,甚至超过钻头直径两倍以上,这些情况都给探测鱼顶带来了极大的因难。我们分下列几种情况加以讨论:
1.井眼直径小于钻具直
径的两倍,?如Φ215.9mm井
眼和Φ127mm钻杆,一个井
眼中容不下两套钻具,探鱼
顶时必然会直接碰到鱼顶,?
而且在井内钻具断成几截的
情况下也不会相互平行穿插,
如图2-1(a)所示,这是最理
想最简单的情况。
2.井眼直径大于钻具接头直径的两倍,?如Φ311mm井眼和Φ127mm钻杆,探鱼时有可能从鱼顶旁边插下去,如图2-1(b)所示。但若井眼直径小于钻头和钻具直径之和,则下钻头或与钻头相仿的工具探鱼时可以探到鱼顶,如图2-1(c)所示。
3.若井眼直径大于钻头和钻具直径之和,?有可能用钻头也探不到鱼顶,更大的工具是无法下入的,此时只好用弯钻杆或可变弯接头探鱼顶,?如图2-1(d)所示。弯钻杆端部偏离钻柱轴线的距离,视井下情况而定,但须大于井眼名义直径,可以偏离轴线500mm以上。弯钻杆可以
从距母接头2m左右的地方拉弯,这样的话,弯曲角度小而位移大,下钻时也由于弹性应变大而不容易遇阻。事实证明,只要是在表层套管或技术套管中能下去的弯钻杆,在裸眼内是很少遇阻的。
4.如因顿钻而将钻具顿断,可能落鱼不是一截,而是二截或三截,如果断口正处于井径大的井段(井径小的井段,?钻具不易顿断),落鱼有可能穿插下行,出现图2-1(e)、图2-1(f)的情况,图2-11(e)表示两段落鱼,上鱼的鱼顶在下鱼的鱼顶以上,这种情况比较容易打捞;图
2-11(f)也表示两段落鱼,但上鱼的鱼顶在下鱼的鱼顶以下,这就很难判断那个是上鱼顶,那个是下鱼顶,如果先捞的是下鱼的鱼顶的话,那是根本起不出来的。至于那个是上鱼鱼顶,那个是下鱼鱼顶,一开泵循环,就很清楚了,因为下鱼往往带有钻头,泵压高;而上鱼在开泵时泵压要小得多.
5.如果上部井眼很规矩,而落鱼鱼头正处在井径突然变大处,如图2-1(g)所示,形成所谓的藏头鱼,这是打捞工作中最棘手的问题。这种鱼头有的根本碰不到,有的既使能碰到,但任何打捞工具都抓不到它。在这种情况下,?只好用可变弯接头带打捞工具进行打捞,因为可变弯接头在短距离内可以形成较大的位移,比弯钻杆优越。如果使用可变弯接头带打捞工具仍抓不着鱼头,?可以在打捞筒下接壁钩,或在壁钩内装公锥,先用壁钩把鱼头拨正,?然后进行打捞。如果短壁钩不起作用,就用长壁钩下到鱼顶以下较深部位(不能超过鱼顶以下的第一个接头),正转,有别劲后,关死转盘锁销,上提壁钩,以便把鱼头拉活动,使之离开井壁,或者改变鱼头在空间所处的位置,?如果证明鱼头能够活动,则不可把壁钩提离鱼头,在壁钩钩头搂着鱼身而打捞工具正处于鱼头以上时,可以下放进行打捞。
对于比较复杂的情况,往往令人捉摸不定,如何才能知道其概略呢?这就需要利用一切必要的侦察手段,将侦察得来的材料加以分析研究,做出比较符合实际的判断,定出下一步的打捞方案。
如果用钻杆甚至用钻头都探不到鱼顶的话,就应该用电测的方法探测鱼顶位置及鱼顶上下井径大小,鱼顶以下不少于20m,?鱼顶以上不少于100m。这些资料虽然也有一定的误差,但毕竟是可供我们直观的有效数据。
其次是对每一打捞过程,?即使是失败了,也要收集与分析一切可以得到的信息,如在鱼头处的阻、卡、别、跳现象及各种声响及打捞工具的内外擦痕与螺纹的磨损、崩落等,使用弯钻杆或可变弯接头时,还要记清这些擦痕的方向,譬如,擦痕在弯钻杆的弯曲方向,说明弯钻杆的偏移值不够,下一次应下偏移值更大的弯钻杆;?如擦痕在弯钻杆弯曲方向的背面,说明弯钻杆的偏移值太大,下一次应下偏移值较小的弯钻杆。公锥造扣部位螺纹完好,说明未进入鱼头。转动时有钢铁撞击声,说明打捞工具已超过鱼头。最直观的还是泵压的变化,无论公锥、母锥、打捞筒,只要抓着了鱼头,泵压必然会上升,除非落鱼是相当短的,否则,泵压不可能不起变化。
虽然我们尽量使自已的思想符合客观实际,但井下情况是看不见摸不着的,难免和实际情况有一定的误差,常常有这样的情况,经过反复探索找不到鱼顶,但不定向的用转盘转动着下放找鱼,反而把落鱼抓到了。这也是"山穷水尽疑无路,柳暗花明又一村"了。其实这个道理也很简单,当打捞工具不带弯钻杆或可变弯接头而静止下放时是一个点,当转动时,由于下面钻具的摆动,而形成一个扫描面,碰到落鱼的机会就增多了。如果打捞工具带有弯钻杆或可变弯
接头,静止下放时,它扫描的是一个弧线,转动
着下放时,它扫描的是一个环形面,也增加了
碰到鱼顶的机会。当然这要反复多做,不可能
一蹴而就。毕竟碰到鱼顶的机遇率是很低的,
如果撞进了鱼头,千万不能提离,因为失去了
这个机会,可能再也得不到这个机会。
这里还需要说明一个问题,落鱼轴线和井
眼轴线不可能重合,打捞钻具的轴线和井眼轴线也不可能重合,绝对的直井是没有的,因而钻具总是靠着井壁的下限。如果带有弯钻杆或可变弯接头,钻柱轴线并不在井眼轴线上,而是在井眼的低边上。随着转盘的转动,弯钻杆或肘节产生移轴现象,于是就产生如图2-2所示的三种情况:(1) 当弯钻杆偏移值等于或小于实际井眼半径时,它扫描的面积如图2-2(a)所示,
是靠近井筒下限的眼球状面积,?还有一部分弯月形面积是扫不到的;(2) 如果弯钻杆的偏移值大于实际井眼半径而小于其直径时,它扫描的面积如图2-2(b)所示,是靠近井筒下限的带
瞳孔的眼球状面积,其月牙面和瞳孔面是扫不到的 (3)如果弯钻杆的偏移值等于或大于实际井眼直径,它所扫描的面积如图2-2(c)所示,是个环形面积,中间的这部分圆面积是扫不到的。所以在大井眼中打捞钻具时,随着对井下情况的不断认识,经常需要改变弯钻杆的偏移值,那是很自然的事。
如果鱼顶部位井径很
大,?而弯钻杆又不可能弯曲
得很大,因为太弯了,从井口
就下不去。可以采取两种办
法:(1)在弯钻杆下边接一个
直钻杆,?然后在直钻杆上接
打捞工具,这样,偏移值可以
增加很多;(2)用偏水眼公锥或偏水眼接头,如图2-3所示,把正常公锥的下部水眼堵死,而从侧面开一个新的水眼,这个新水眼,不能开在造扣部位,而应开在造扣部位以下。如果偏水眼公锥与弯钻杆配合在一起使用,则偏水眼的方向一定要与弯钻杆的弯曲方向相反。由于是偏水眼,在开泵循环时,利用液流的反推力,而将公锥推向井壁一边,转盘旋转一周,公锥可沿井眼周边探测一周。同时我们还可以利用钻井泵排量的大小变化,来调节公锥的侧向反推力,排量越大,公锥的位移越大,排量越小,公锥的位移越小,停止循环时公锥垂直向下。由于它活动范围大,且可以自由调节,有些用弯钻杆很难找到的鱼头,用偏水眼公锥却可以找到,这是它的优点。但是,由于是偏水眼,?循环钻井液时直接冲剌井壁,对不稳定地层容易冲垮。另外打捞钻具后,也不能较长时间的大排量循环,?因为造扣后,偏水眼虽然不可能堵死,但周边环形间隙很小,形成的液流速度很高,很容易剌坏钻具。由于它有这两个致命的弱点,所以不到万不得已时,是很少用偏水眼公锥的。
偏水眼接头的作用和偏水眼公锥一样,只是把公锥上部的配合接头上开一个侧眼,而把公锥本身的水眼堵死。但是在打捞后,下部钻具失去循环,对解除事故不利。所以只有在下部钻具已经失去循环或者在打捞后根本不想进行循环的情况下才能使用偏水眼接头。
第四节打捞落鱼的工具及使用方法
打捞落鱼的工具多种多样,主要根据鱼头的形状和管壁的厚薄进行选择,分插入式和套入式两种。插入式工具是插入鱼头水眼即从落鱼内径进行打捞,如公锥、捞矛等;套入式工具是把鱼头引入工具内部即从鱼头外径进行打捞,如母锥、打捞筒等。
一公锥
1. 公锥的结
构、性能、规范
公锥是打捞作
业中经常使用的工
具,它是由高强度合
金钢锻造、车制并经热处理制成,其机械性能应符合下列要求
抗拉强度极限不小于932MPa
屈服强度极限不小于784MPa
断面收缩率不小于40%
打捞螺纹表面硬度
公锥的结构如图
2-4所示,分右旋螺纹和
左旋螺纹两种,右旋螺
纹公锥用于右旋螺纹钻
杆的打捞作业,左旋螺
纹公锥与左旋螺纹钻杆
配合用于右旋螺纹钻具的倒扣作业。在接头部位的标志槽中以L表示左旋螺纹,如GZ/NC50L 就表示连接螺纹为NC50的左旋螺纹公锥。
还有一种大范围打捞公锥,它的特点是打捞螺纹部分较长,直径变化较大,可以打捞若干个内径不同的落鱼,适用范围较广,因而在落鱼内径不很清处的情况下,可以使用这种公锥。其结构如图2-5所示。其规范如表2-5所示。
国内常用的公锥规范如表2-4所示
表2-4 公锥规范单位:mm
注:DG-四川现有,QZ-东风厂造,其余为宝鸡厂造
还有一种特殊公锥,叫正反螺纹公锥,其连接螺纹为右旋螺纹,打捞螺纹为左旋螺纹,这是用右旋螺纹钻杆倒扣的公锥,在没有左旋螺纹钻杆的情况下,不得已而用之。
在现场使用的公锥,往往是可以反复使用反复修理的,其外形尺寸变化很大,所以在现场使用公锥时,不能只看标志槽的钢印标志,而必须对各部进行详细的检查并丈量尺寸,绘制草图,方可下井。
2. 公锥的适用范围
公锥是从鱼头内孔打捞落鱼的,它和机械加工中的丝攻一样,从落鱼内孔攻出螺纹借以把公锥与落鱼连接起来。由于公锥螺纹表面硬度大于落鱼的钢材硬度,?在挤压力下强行攻扣,给鱼头形成很大的张应力,所以宜在管壁较厚的部位使用,通常对于钻铤、钻杆接头、钻杆加厚部分可以使用公锥打捞,而对于钻杆及套管本体则不宜用公锥打捞。
3. 使用公锥的技术要求
(1)选择公锥:公锥有带排屑槽和不带排屑槽的两种,一般打捞应选不带排屑槽的公锥,因为我们在捞住落鱼后,?还要循环钻井液,甚至还要注入解卡剂,带排屑槽的公锥,在鱼顶处不能很好地密封,极易形成短路循环,?使下一步的工作无法进行。即是用左旋螺纹钻具倒扣,能循环钻井液也有莫大的好处,起码它可以巩固井壁,防止坍塌和积砂,避免事故的进一步恶化,所以不是万不得已时不能随意放弃循环,而带排屑槽的公锥恰恰具有这个致命的弱点。只有在确证无循环希望时才可以使用带排屑槽的公锥。建议厂家制造公锥时,?不要刨排屑槽。设计者可能认为有排屑槽容易造扣,?大量事实证明,造扣容易与否,主要决定于公锥的材质与热处理工艺,?而与排屑槽的有无与多少毫无关系。制造排屑槽,不但增加了一道工序,而且给使用者带来了极大的隐患,?实在是画蛇添足的做法。另外,要选择螺距较大的公锥,螺距越大,螺纹本身强度越高,越不容易滑扣。
(2)硬度校验:公锥螺纹表面硬度必须大于落鱼钢材硬度,才可以造扣。在现场,可以用大钳牙、卡瓦牙与公锥螺纹硬度进行比较,凡是硬度等于或大于大钳牙、卡瓦牙硬度者可以使用。特别是打捞G105以上钢材制成的钻具,对公锥螺纹硬度的要求更高,因为它很容易滑扣。
(3)测量有关数据:首先必须了解井下落鱼的内径,根据落鱼内径测出公锥螺纹的造扣部位及相关尺寸，据此计算好鱼顶方入、造扣方入及公锥接头下台肩碰到鱼顶的方入,?这样在打捞时可以帮助我们判明公锥在井下的工作情况。
(4)公锥进入鱼头:公锥下至距鱼顶0.5-1m处,开泵循环钻井液,一方面冲洗鱼顶积砂,一方面巩固上部井壁。循环一周后,下放公锥找鱼头,此时可以开泵找鱼,也可以停泵找鱼,开泵找鱼的好处是当公锥进入鱼头后泵压会突然上升,井下情况很容易判明,它的缺点是有可能憋泵,也有可能把鱼头内壁剌坏;停泵打捞的优缺点正好与前者相反。在鱼顶方入处遇阻,?说明公锥端部碰到了鱼顶,此时可以用转盘间断地慢转钻具，待阻力消失后再继续下放公锥,?若在造扣方入遇阻,说明公锥进入了鱼头。若造扣方入处不遇阻,说明公锥进入了环空。但井下常常有这样的情况,?鱼顶方入遇阻,造扣方入也遇阻,甚至转动钻具还有别劲,一切现象和公锥进入鱼头无异,反复造扣不成,实际上是公锥插到了鱼顶旁边。这种情况,只要一开泵,就可以判断得清清楚楚。
(5)?造扣:造扣时必须停泵,加压10-40kN,间隙地慢转钻具,并把压力跟上,记录转盘实际正转与倒车圈数,实际造扣以3-4圈为宜。此时可以上提钻具,若悬重上升,证明已经捞住落鱼,可开泵循环。请注意,在落鱼内部钻井液未完全替出钻头以前,?随时有憋泵的可能,因为鱼顶若在裸眼内,鱼顶部位的砂子及其它落物随钻井液下行,到钻头部位时可能堵塞钻头水眼。如果循环正常,可以把扣再造紧一些,根据多年打捞经验，最多的造扣数不可能超过6扣。
(6)?起出落鱼:如果落鱼未卡,无论是否能循环得通,都应起钻。如落鱼已卡且循环正常,可以注解卡剂浸泡解卡,或用震击器震击解卡,然后起出落鱼。在起钻前,先把落鱼提离井底一个单根左右,猛放猛刹几次，其目的在于检验造扣是否牢靠,在起钻过程中,不许用转盘卸扣,以免公锥滑扣,或将安全接头倒开。在起钻中途若遇阻遇卡,最好开泵循环钻井液,轻提慢放活动起出,不要转动钻具倒划眼,因为公锥在受拉力的情况下最容易滑扣。
(7)?退出公锥:公锥的最大缺点是只能进扣不能退扣,若退不出来,它又堵塞了落鱼水眼,其它工具也无法下入。所以一般下公锥打捞都要带安全接头,即是这样,也只好把公锥和安全接头的一半扔到井下。所以我们主张公锥初始造扣不宜太多,以3-4扣为宜,如果证实落鱼被卡而又循环不通,就要为公锥的退出留一条后路,?此时,可以在上下多次的强力活动中使公锥滑扣,但最好的办法是在上提一定的拉力下,用转盘转动，迫使公锥滑扣。
(8)其它应注意事项
①鱼顶不规则,如断口不齐,形状不圆,或鱼头破损,不能直接使用公锥打捞。应用领眼磨鞋或套筒磨鞋修整鱼头,然后打捞。
②使用公锥时最好接安全接头,有条件时也要下入震击器,因为落鱼遇卡的可能性很大。
③如果鱼头不好找或不容易进入的话,可以在公锥上接引鞋,或把公锥顶端削成马蹄形,或在公锥上接弯钻杆或可变弯接头,?或使用偏水眼公锥,?加大公锥与鱼头接触的可能性。
二．母锥
1．母锥的结构、性能与
规范
母锥和公锥一样,?是由
高强度合金钢锻造、车制并
经热处理制成。母锥的形状
如图2-6所示。母锥的规范
见表2-6所示。
表2-6 母锥规范单位:mm
母锥也分右旋螺纹与左旋螺纹两种,右旋螺纹母锥用于右旋螺纹钻杆打捞作业,左旋螺纹母锥和左旋螺纹钻杆配合用于右旋钻具的倒扣作业,左旋螺纹在标志槽中以L表示,如
MZ/NC38L就表示连接螺纹为NC38的左旋螺纹母锥。
母锥的性能要求与公锥相同。
2．母锥的适用范围
母锥是从落鱼外部打捞落鱼的一种工具,?它不受落鱼管壁厚薄的限制,但却要受井眼直径的限制,一般要求母锥最大外径要小于钻头直径10～20mm,?这就大大限制了母锥的适用范围。只能打捞钻杆、油管等外径较小的落鱼,而很少用来打捞钻铤、套管等外径较大的落鱼。
3．使用母锥的技术要求
(1)选择母锥:母锥也有带排屑槽与不带排屑槽的两种,我们应选用不带排屑槽的母锥,因为落鱼有被卡的可能,?打捞造扣后,要循环钻井液,甚至还要注解卡剂,必须保证鱼头部位的密封性,以免造成短路循环。如果仅仅是为了倒出部分落鱼,那也可以用带排屑槽的母锥。建议厂家以后不要制造带排屑槽的母锥,因为造扣容易与否,?和母锥的材质与热处理工艺有关,和排屑槽的有无与多少无关。增加了排屑槽,不但增加了加工工序,而且带来了严重的隐患,结果是事与愿违。
(2)硬度校验:因为要求母锥螺纹硬度必须大于落鱼材质硬度,在现场可以用大钳牙进行校验,只要其硬度等于或大于大钳牙的硬度,就可以下井使用。
(3)测量有关数据:根据鱼头外径,测量母锥的造扣部位,计算好鱼顶方入和造扣方入,并绘制草图,标明各部尺寸,以备检查。
(4)母锥套进鱼头:下钻距鱼顶0.5-1m,开泵循环钻井液一周以上,然后慢放钻具探鱼顶,在鱼顶方入遇阻,?可慢慢转动钻具,将鱼头引入母锥,待阻力消失,可继续下放钻具,到造扣方入遇阻,且泵压上升,证明鱼头已进入母锥,可停泵造扣。如在造扣方入不遇阻,泵压也不上升,说明母锥插到鱼头旁边去了,应提起母锥，重新探鱼顶。母锥探鱼,可以开泵,也可以停泵,开泵探鱼,井下情况的现示比较清楚,但有憋泵的危险,只要机泵房和钻台工作配合密切,还是开泵探鱼的效果好。
(5)?造扣:和公锥相比,母锥与鱼头的接触面积较大,造扣时需要用较大的力量,一般加压20-50kN,实际造扣以4-6扣为宜。捞住落鱼后,?可开泵循环,在落鱼内腔原来储存的钻井液未替出钻头以前,要密切注意泵压的变化,因为鱼顶附近的砂子及其它落物随钻井液的流动而下行,当它们到达钻头时,有可能堵塞钻头水眼,造成憋泵。
(6)起出落鱼:如落鱼未卡,可在循环钻井液后直接起钻,但不许用转盘卸扣。如落鱼被卡,但能循环钻井液,可以注入解卡剂浸泡解卡,也可以用震击器震击解卡。如落鱼被卡,钻头水眼被堵,不能循环钻井液，可立即从钻具内孔下入爆炸筒或切割弹至接近钻头位置爆炸切割,?这样,可以打开一条循环通路,为循环钻井液和注解卡剂创造了条件,在这一点上,母锥比公锥具有明显地优越性。不过,时间一定要抓紧,钻具内钻井液静止时间长了,性能会发生变化,到那时,想下爆炸和切割工具也下不去了。
(7)其它应注意事项
①鱼头不规则,?断口不齐,形状不圆,或鱼头破损,不能用母锥直接打捞,应先用领眼磨鞋或套筒磨鞋修整鱼头,然后打捞。
②使用母锥打捞时,?可以接安全接头和震击器,但必须考虑它们的水眼尺寸,以不妨碍下入爆炸松扣工具和爆炸筒为前提。
③如果钻头直径很大,落鱼鱼头直径相对较小,为了容易把鱼头引入母锥,可以在母锥上接引鞋或弯钻杆(或可变弯接头),以扩大母锥的接触范围。
三．卡瓦打捞筒
卡瓦打捞筒是从落鱼外径抓捞落鱼的一种工具。由于它和落鱼的接触面积大,?能经受强力提拉、扭转和震动。由于它设计有可靠的密封件,能密闭筒体与鱼顶之间的环空,可以实现憋泵与循环。由于每套工具可以配备数种不同尺寸的卡瓦,所以它打捞的适用范围较广,钻铤、钻杆本体、钻杆接头、套管、油管及其接箍均可打捞。卡瓦打捞筒抓捞和释放落鱼均较方便,?而且内径大,不妨碍其它作业,所以在现场得到了较广泛的应用。卡瓦打捞筒种类繁多,过去我们使用的苏式或罗式卡瓦打捞筒,是单斜面的卡瓦,筒体较厚,需要的环形空间较大,因而它的
适用范围较小。现在发
展了多斜面的螺旋卡瓦
和篮状卡瓦打捞筒,筒
体厚度大为减薄,筒体
外径减小,扩大了打捞
筒的适用范围。现就常
用的LT型卡瓦打捞筒加
以简述。
(一)结构与技术规
范
1.主体结构:参看
图2-7和图2-8
(1)上接头:为打捞
钻具与打捞筒连接之
用。
(2)?筒体:为卡瓦打捞筒主体。篮状卡瓦打捞筒内装篮状卡瓦、控制环、密封圈。螺旋卡瓦打捞筒内装螺旋卡瓦、控制卡和A型盘根。外筒中部车有节距较大的倒锯齿形左旋螺纹,一般φ203mm卡瓦打捞筒其节距为60mm,角度为9度,共有3-4圈,它与卡瓦外部的左旋螺纹相配合。在螺纹的最下部有一凹槽,其槽底与外筒壁平,此槽使卡瓦和控制环的凸键或控制卡的卡健套合在一起,阻止卡瓦在筒体内转动。
(3)卡瓦:是打捞筒的核心部件,分为螺旋卡瓦和篮状卡瓦两种,每类卡瓦又有几种不同的尺寸。
螺旋卡瓦形如弹簧,外面为宽锯齿左旋螺纹,与筒体的内螺纹相配合,螺距相同,但螺纹面较筒体的内螺纹面窄得多,?因此可以上下移动一定距离。螺旋卡瓦内部有抓捞牙,为多头左旋锯齿形螺牙,节距5mm,牙高2mm,?螺牙硬度为HRC58-62,渗碳深度为0.8～1.2mm。螺旋卡瓦下端焊有指形键,与控制卡配合,防止卡瓦在筒体内转动。
篮状卡瓦:?篮状卡瓦为圆筒状,形如花篮,卡瓦外部为完整的宽锯齿左旋螺纹,与外筒的内螺纹相配合，螺距相同,但齿面要窄得多,可以在筒体内上下
移动一定距离,内部抓捞牙亦为多头左旋锯齿螺纹,卡瓦下端开
有键槽,?与控制环上的凸键相配合,防止卡瓦在筒体内转动。卡
瓦纵向上开有等分胀缩槽,可以使卡瓦的内径胀大或缩小。有的
卡瓦内孔上部有限位台肩,?可防止鱼顶超出卡瓦,其结构如图
2-9所示。
相同外径的打捞筒,螺旋卡瓦和篮状卡瓦可以互换使用，螺
旋卡瓦体积较小,?可以打捞较大的落鱼。而篮状卡瓦体积较大,
只能打捞较小的落鱼。
(4)控制机构:
控制卡:?由控制卡套和卡键组成,卡套为圆环状零件,外圆上带有凹口槽,?槽内焊有卡键,它与螺旋卡瓦配套使用,固定筒体与卡瓦,?使卡瓦在筒体内只能上下移动,而不能转动，并引导落鱼进入卡瓦。
控制环:?为圆环状,上端有凸键,和篮状卡瓦下端的键槽相配合,使其只能在筒体内上下移动,而不能转动。下端为光滑的喇叭口,?用以引导鱼头进入卡瓦。如果把喇叭口改做成铣齿,就成为磨铣型控制环,用来磨铣鱼顶毛剌、飞边和破口。选配时,卡瓦与控制环的规范必须一致。
(5)?密封机构:螺旋卡瓦用A型盘根密封,它是一个橡胶筒,内部有密封唇,两端有压紧斜面,用以实现落鱼外径与筒体内壁之间的密封,使之能循环钻井液。选配时,A型盘根的尺寸必须与螺旋卡瓦的尺寸一致,否则不起作用。
篮状卡瓦用R型.E型.M型密封机构密封。在控制环
外面有密封台肩,安装O型密封圈,其内表面有密封环槽,
粘结R型密封圈,用以实现落鱼外径与筒体内壁之间的密
封,使之能循环钻井液。由于密封件的安装方法不同,可以
分为R型、E型、M型三种,R型的内外密封圈可以在现场
更换,使用起来比较方便,但密封的可靠性较差;?E型的内
密封件是模压的,外密封件可以在现场更换;M型的内外密
封件都是模压的,在现场不能更换，但密封的可靠性最好。
(6)引鞋:为圆筒体,下有螺旋形斜面,用以引导落鱼
进入捞筒。
2．附件:主要有以下几种
（1）加长筒:其结构和外筒相同,两端车有连接螺纹,
内壁不车锯齿螺纹,当鱼顶破裂或缩小时,为了使卡瓦能
捞住鱼顶以下部分,而将外筒加长,接在接头与筒体之间,如图2-10 所示。
(2) 壁钩式引鞋:当落鱼不好引入捞筒时,可以把捞筒下部的标准引鞋卸去,而换上壁钩式引鞋,其形状如图2-11所示。
(3)?大引鞋:在井径大而落鱼小的情况下,为了使落鱼容易进入捞筒,可以采用加大引鞋,其结构如图2-12 所示。
(4)?内铣鞋:当鱼头变形较大,而用篮
状卡瓦打捞筒本身的铣鞋无法修整时,或
者在使用不带铣鞋的螺旋卡瓦打捞筒时,
可以卸掉引鞋而接内铣鞋。内铣鞋有两种，
一种为内锥面上铣成齿形,?经热处理增加
牙尖硬度,形同铣刀,如图2-13（a）所示。
另一种为内锥面上铺焊碳化钨,?如图
2-13(b)所示;另
(5) 锁定环:由两个相同的环组成,环
的一面有锯形齿,另
一面带有滚花,在边
缘上有两条卸松槽。
它们是用合金钢精
制的,经过消除应力
和热处理。成对的使
用于接头与筒体连
接螺纹之间,防止捞筒在倒转作业时从此处倒扣,其结构如图2-14所示。
(6)?D型密封件总成:D型密封件和螺旋卡瓦配合使用,当落鱼鱼顶为油管接箍时,因接箍太短,A型盘根无法密封,此时，不装A型盘根,而改装D型密封件总成。参看图2-15,它由盘根体、弹簧、O型盘根和人字形盘根组成,其中,O型盘根密封盘根体与打捞筒内壁,人字形盘根密封鱼头外径,弹簧可使盘根体压向螺旋卡瓦,盘根体可以限制鱼头继续上行,而处于螺旋卡瓦的最佳打捞位置。
钻井用卡瓦打捞筒的技术规格如表2-7所示
表2-7 钻井用卡瓦打捞筒技术规格
表2-8 常用打捞筒的配套卡瓦单位:mm
此外,每种卡瓦打捞筒都配有三种以上不同内径的卡瓦,每种卡瓦的打捞范围为3mm,所以其总抓捞范围为9-12mm。对常用打捞筒的卡瓦配套情况列于表2-8中,做为参考。卡瓦上都打有钢号,其打捞范围比钢号数字大0.8mm,小2.4mm。具体说来,177.8mm的卡瓦可以打捞178.6～175.4mm的鱼头,174,6mm的卡瓦可以打捞175.4-172.2mm的鱼头,依此类推。
(二)工作原理
打捞筒的抓捞部件是卡瓦,有螺旋卡瓦和篮状卡瓦两种,卡瓦的外锯齿左旋螺纹与筒体的内锯齿左旋螺纹相配合,?但配合的间隙较大,能使卡瓦在筒体中一定的行程范围内胀大和缩小,所配卡瓦的内径一定要小于鱼头外径1～2mm,?当鱼头被引入捞筒后,只要施加一轴向压力,鱼头便迫使卡瓦上行并将卡瓦胀大而进入卡瓦,?卡瓦在弹性力的作用下,紧紧抱住鱼头,当上提钻柱时,筒体与卡瓦配合之锯齿螺纹做相对运动,迫使卡瓦收缩,?坚硬而锋利的卡瓦牙将鱼头死死咬住,拉力越大,卡得越牢。抓捞的全部力量被均匀地分布在筒体的螺旋面上,所以虽然受力很大,也不致损坏筒体和鱼头。
释放卡瓦也比较容易,因为筒体和卡瓦的螺纹都是左旋螺纹,并由控制环或控制卡约束了它们之间的相对旋转运动,所以当井内落鱼被卡需要释放时,可用钻柱下压或用震击器下击,使筒体与卡瓦产生相对运动，锯齿螺纹斜面松开,然后右旋管柱同时上提,每次上提1～2cm,使捞筒受拉力不大于10kN即可,直至捞筒脱离鱼头。
(三)卡瓦打捞筒的使用
1．打捞筒的选择:?首先要了解井眼情况和鱼顶情况,根据鱼头外径选择卡瓦尺寸,卡瓦内径应小于鱼头外径1～2mm,?然后根据井径选择允许下入的最大的打捞筒外径,在裸眼中打捞,捞筒外径应小于井径20mm以上,在套管中打捞,捞筒外径应小于最小套管内径6mm以上，这两个数字确定之后,根据表2-7和表2-8选择合适的打捞筒及卡瓦,并注意使控制件和密封件与卡瓦的尺寸相一致。在有足够的环形空间时,尽量选用直径较大的打捞筒,这样既增加了强度,又便于将鱼头引入捞筒。然后再根据鱼头情况,决定是否用铣鞋、加长筒、壁钩等附件。
2. 打捞钻柱组合
(1)一般打捞钻柱组合
卡瓦打捞筒+安全接头+下击器+钻具
(2)最优打捞钻柱组合
卡瓦打捞筒+安全接头+下击器+上击器+部分钻铤+加速器+钻具
(3)大井眼中打捞钻柱组合
壁钩式引鞋+卡瓦打捞筒+短钻杆(2～3m)+可变弯接头+钻具
或者
卡瓦打捞筒+安全接头+弯钻杆一根+下击器+上击器+钻具
卡瓦打捞筒本来是可以退出的,为什么要加安全接头呢?因为在打捞后,在长期大负荷量的工作状态下,有可能发生捞筒结构破坏或鱼头变形的情况,而使卡瓦退不出来,所以要接安全接头,以防万一。
加下击器的目的,主要是为了在退出打捞筒时利用下击器的力量释放卡瓦。
加壁钩式引鞋、弯钻杆、可变弯接头、大引鞋都是为了容易找到鱼顶。
3. 打捞筒的操作步骤
(1) 选好打捞筒及各部零件之后,再核查并丈量各部有关尺寸,依次安装,擦洗干净,并涂好黄油,算好引鞋方入、控制环(卡)方入、卡瓦顶部方入、A型盘根顶部方入几个关键数据,做为打捞时的参考。
(2)?打捞筒下至距鱼顶0.5～1m处,开泵循环钻井液,冲洗鱼顶沉砂,并试探鱼顶,核对方入,同时要记清泵压及开泵与停泵时的钻具悬重。
(3)?打捞落鱼:慢转下放打捞,开泵与停泵均可。如套鱼顺利,一切现象很清楚,最好停泵打捞。如套鱼不顺利,可开泵打捞,因为它有利于清除鱼头周围的沉积物,也增加了一个判断井下情况的手段,但要注意泵压的变化,当鱼头进入密封机构后,泵压会突然上升。转动时若有别、跳现象,应分析原因,可能是鱼头对不正,不可蛮干,应提起打捞筒,重新下放拨鱼,或起钻改变钻具组合。如鱼头进入引鞋,而在铣鞋位置遇阻,说明鱼头变形或有毛剌,应加压10～
20kN磨铣,如磨铣20～30分钟仍进不去,说明鱼头变形很大,或者是所选的铣鞋内径太小。如果鱼顶通过铣鞋,?加压50～100kN仍进不了卡瓦,说明卡瓦内径选小了。如果鱼头能顺利进入卡瓦,?但上提钻具时只有挂卡现象而抱不住鱼头,说明卡瓦内径选大了。所有这些情况,都得起钻换合适的打捞筒。
如果打捞筒选配无误,则鱼顶接触卡瓦时,会有一定阻力,此时不能转动,可加一定压力使鱼头进入卡瓦,压力的多少视卡瓦与鱼头外径的差值而定,一般为30～50kN,但在深井及井下磨阻力较大的情况下,有时,需要加100～150kN。对于螺旋卡瓦来说,?鱼顶一定要进入A型盘根顶部。对于篮状卡瓦来说,鱼顶一定要进入卡瓦顶部。此时上提钻具,若悬重增加,证明已捞住落鱼。
(4)?起出落鱼:如落鱼未卡,可循环钻井液,充分洗井,将落鱼提离井底,猛放猛刹几次,证明落鱼确实抓牢,即可起钻,起钻时不能用转盘卸扣。
(5)?利用卡瓦打捞筒倒扣:有时落鱼被卡,可以进行震击或浸泡解卡剂,若仍不解卡,可以利用打捞筒倒出部分落鱼,?但倒扣中最怕的是从打捞筒大小头细螺纹处倒开,为防止此类事故的发生,可在该处加一个锁定环,?锁定环的结构如图2-14所示,是成对使用的,当上扣时,滚花面压在大小头下台肩与筒体上台肩上,能产生很大的摩擦力,两环面间有锯齿形牙,倒转时,两斜面产生相对滑动,增加轴向压力,防止倒开,它的卸扣扭矩为上扣扭矩的三倍。另外,?如要倒扣,最好用篮状卡瓦,因螺旋卡瓦在倒扣时易损坏。如果使用螺旋卡瓦的话,?必然要加装A型盘根,在加装锁定环之后,在密封环与上部接头之间需要装一个间隔环,以填补由于使用自锁环而造成的间隙。
四卡瓦打捞矛
打捞矛和公锥一样,是从落鱼内孔打捞落鱼的一种常用工具。它的
用途比较广泛,不仅可以打捞钻杆、钻铤,还可以打捞套管、油管,特别
是在进行内切割作业时,它具有其它打捞工具无可替代的功能。
打捞矛是由高强度合金钢经机械加工和热处理而成,?芯轴硬度调
质为HB285～327, 卡瓦两端薄壁部分硬度调质为HRC38～45,?目的是
要有一定的柔性,防止脆裂。卡瓦外齿硬度调质为HRC58～62,使其大
于落鱼钢材硬度,便于抓捞。卡瓦打捞矛种类很多,现就常用的几种简
述如下。
(一)LM型卡瓦打捞矛
1．结构与技术规格
LM型卡瓦打捞矛的结构如图2-16所示,它是由芯轴、卡瓦、释放
环及引鞋等组成,芯轴上车有宽锯齿左旋螺纹斜面,?下大上小,与卡瓦
的内锯齿左旋螺纹斜面相配合。卡瓦分组装式和整体式两种,卡瓦体是
圆筒状,纵向上开有等分胀缩槽,其内部车有锯齿形左旋螺纹斜面,和
芯轴的外螺纹斜面相配合,卡瓦外部抓牙亦为多头左旋锯齿螺纹。卡瓦
下行时,?外径胀大,可捞住落鱼，卡瓦上行时,?两斜面脱离接触,卸去
外挤力,可以从鱼头退出。大直径捞矛多用组合式卡瓦,?小直径捞矛因
受空间限制,?多用整体式卡瓦。其技术规格如表2-9所示
2.打捞钻具组合
(1)在不易卡钻的情况下:打捞矛+下击器+钻杆
(2)在容易卡钻或井下情况不明时: 打捞矛+安全接头+下击器+上击器+加重钻杆+钻杆
(3)?打捞后需要憋泵.循环钻井液时,在打捞矛下接堵塞器,但要注意,打捞部位和密封部位的落鱼内径要一致,在内径有变化的地方,如钻杆的内加厚或内外加厚部位,堵塞器将不起
作用。
(4)与内割刀配合使用时:内割刀+小钻具+打捞矛+钻具
3.卡瓦选配:?打捞矛不受井径限制,只须选择卡瓦外径与落鱼水眼的配合尺寸,因为这种捞矛是多锥体式,上下移动范围小,向外扩张的范围也小,每一种卡瓦的打捞范围也小,一般的有效范围为3mm。如LM50型捞矛配有四种卡瓦,?外径111mm的卡瓦可捞108.6～110.5mm 的水眼,外径115的卡瓦可捞112～114的水眼,超过此范围,则不起作用,因此选择卡瓦时一定要了解落鱼水眼的实际尺寸。钻井队对下井的钻铤、钻杆、各种配合接头及特殊工具的内外径要详细丈量,?做好记录。若落鱼的实际尺寸非表2-9所列,可按比实际尺寸大1～3mm的原则选配卡瓦。大尺寸的打捞矛,?卡瓦外径还可以比落鱼实际水眼尺寸再适当的放大一些。每只卡瓦上都打有卡瓦外径尺寸的印记,切不可弄错。
表2-9 LM型打捞矛技术规格
XX石油钻井公司工程事故和复杂情况责任追究管理规定
XX石油钻井公司 工程事故和复杂情况责任追究管理规定 （讨论稿） 第一章总则 第一条为进一步强化对工程事故和复杂情况（以下统称为“井下故障”或“故障”）的管控，降低井下故障率，杜绝重大工程事故发生，特制订本规定。 第二条本规定涉及的井下故障包括在钻井和专业技术服务施工作业过程中，因违章操作、管理不到位或服务质量问题等人为原因造成的责任故障，以及因技术水平或服务能力不足等客观因素导致的故障。 第三条发生井下故障，相关责任方应承担因故障造成的经济损失；人为原因造成的责任故障，还应对相关责任人进行追责。 第四条本规定适用于公司各二级单位和机关部门。 第二章工作职责 第五条工程技术处职责： （一）负责组织制订井下故障责任追究规章制度。 （二）负责组织开展井下故障收集、统计、分析和上报。 （三）负责组织开展井下故障预防与处理，提供技术指导，制定技术管理措施。 第六条其他相关处室职责： （一）质量安全环保处负责组织调查井下故障中涉及的
技术类产品质量。 （二）概预算中心负责组织测算井下故障造成的直接和间接经济损失。 （三）人事处和纪委监察处负责对责任故障相关责任人进行经济处罚和行政处分。 （四）财务资产处负责对井下故障造成的经济损失按责任划分进行财务核算。 第三章范围及分类 第七条工程事故包括钻完井施工过程中发生的卡钻、卡套管、卡连续油管、固钻具、断钻具等；测井过程中发生放射源落井等。 第八条工程复杂情况包括钻井过程中发生的长时间划眼、严重井漏和井塌、下井定向仪器没信号、套管下入中途起套管等。 第九条按照井下故障造成的时间和经济损失，共分为四类故障： （一）一般故障：损失时间在7天以内，或直接和间接经济损失总计在50万元以内的故障。 （二）较大故障：损失时间在7~30天，或直接和间接经济损失总计在50~300万元的故障。 （三）重大故障：损失时间在31~90天，或直接和间接经济损失总计在301~1000万元的故障。 （四）特大故障：损失时间在90天以上，或直接和间接经济损失总计在1000万元以上的故障。
钻井设备检修和复杂情况的处理
8设备检修及复杂情况处理 本指导书适用于钻井队设备检修及地表面复杂情况处理。 8.1 钻进中断传动链条的处理 8.1.1 处理方法 （1）立即刹住绞车滚筒，摘掉绞车总离合器开关，卸下与总车离合器连接的进气管线。用绳子将气开关绑牢在司钻操作台上，防止误操作。 （2）井浅时用人力或气（电）小绞车拉转盘传动链条强制活动钻具，井深时可将钻具重量的2/3压至井底，造成钻具多次弯曲，并保持井内的正常循环，以减少粘卡的机会。 （3）将传动链条护罩打开，取出断链条。 （4）将小绞车吊绳拉至井架以外，用9毫米钢丝绳套拴牢在新链条一端的第一个链条节上。 （5）将白棕绳其中的一股破开，抽出绳芯，分别从绞车与正车箱链轮的下面穿出，并留出适当长度绳头。 （6）指挥小绞车将链条吊至绞车链轮上方。将正车箱链轮处的棕绳头挽在链条的第二节上。 （7）在小绞车缓慢下放的同时，用力拉动绞车链轮端的绳头，使链条绕过正车箱链轮，从绞车链轮上部拉出。 （8）当链条拉至与两端链轮长度相等时，停止下放，将正车箱端的链条用绳子固定在链轮上。解下绳套。顺势将绳芯从链条
的第二个链节下面穿过。 （9）拉紧绳芯，并将绳芯从绞车链轮端链条的第二节下面穿进、上面穿出。如此反复缠绕2~3次，使链条两端距离缩至最小极限。 （10）将接链器丝杠调至最大极限，分别卡在链条两端的链条上。 （11）用加力杆旋紧丝杠，直至链节孔与链条销距离相吻合。 （12）将链条销插进链条孔内排好内片，用榔头轻轻敲击直至全部进入链节内。 （13）将链条外片装好，锁好安全销。拆除接链器，解去所有绳索，装好护罩。 （14）所有人员撤离作业区，二次挂合总离合器启动绞车，经检查无误后，目视指重表，挂合低速离合器试提钻具，如井下正常无卡滞现象时，恢复正常钻进。 8.1.2 安全要求 （1）用榔头砸链条时应佩带护目镜，以防飞溅物损伤眼睛。 （2）抢接链条的过程中，必须保持井内的正常循环及时活动钻具，在确保井下安全的情况下组织人员迅速处理。 （3）在对所有动力驱动的设备进行维护时，最接近的能源要关掉并挂牌标明，确保操作者的人身安全。 （4）处理过程中由司钻统一指挥，全体人员密切配合防止不必要的事故发生。 （5）处理完毕由司钻发出信号，挂合绞车试运转，经检查确认无误后恢复正常生产。
钻井事故与复杂问题
?????钻井事故与复杂问题 绪论 ?钻井工程是勘探开发石油、天然气的主要手段。而一般钻井工程讲述的是钻井方法、井身结构及固井、井身剖面设计与控制、钻柱设计、钻头使用、钻井液设计与油气井压力控制、钻井水力学与钻进参数的优化配合、完井方法、经济技术指标等各个钻井环节必不可少的内容,而对于钻井事故与复杂问题则涉及不多或论述不深.但是钻井事故与复杂问题是客观存在,因为钻井是一项隐蔽的地下工程,存在着大量的模糊性、随机性和不确定性问题,由于对客观情况的认识不清或主观意识的决策失误,会产生许多复杂情况甚至造成严重的事故,轻者耗费大量人力物力和时间,?重者导致全井的废弃。据近年来的钻井资料分析,钻井过程中,处理复杂情况和钻井事故的时间,约占施工总时间的6～8%,一个拥有百台钻机的油田,一年中就有6～8台钻机在做无功的工作,?何况资金的消耗并不和时间成比例,而是要大得多,这是多么惊人的浪费。任何一个钻井工作者都不愿意和事故打交道,也不乐意看到诸多复杂问题,但事物是相反相成的,不愿意看到复杂问题和钻井事故,这只能是人们的良好愿望。不懂得复杂问题与钻井事故的预防与处理办法的人,难免不碰到这些问题,而且一旦碰到了会惊慌失措,?举止无着,把小病治成大病,大病治成死病。而懂得复杂问题与钻井事故的预防和处理办法的人,?一旦遇到这些问题则心中有数,采取正确的措施,往往可以化险为夷,转危为安,这才是一个成熟的钻井工作者必须具备的条件。 ????任何事物的发生与发展都有其主、客观原因,钻井事故与复杂问题的发生与发展也不例外,因此钻井工作者必须对钻井事故与复杂问题发生发展的主要原因要有一个清晰的认识,一旦出现异常情况时,思想上会有正确的判断,?行动上也会采取正确的措施,只有这样,在大多数情况下,可以避免事故的发生,把复杂情况带来的损失降至最低限度。造成井下事故与复杂情况有诸多因素: ?? ?一地质因素: 钻井的对象是地层,就是要揭穿地层深处的奥秘。而地层结构有硬有软,压力系统有高有低,?孔隙有大有小,如果对这些情况没有了解,就难免要发生难以预料的问题。首先我们应该了解设计井的地层孔隙压力、地层破裂压力、地层坍塌压力及一些特殊地层(如盐膏、软泥岩、沥青)?的蠕变应力,作为井身结构和钻井液设计的主要依据。一般的说,在同一个裸眼井段内不能让喷、漏层同时存在,不能让蠕变层与漏层同时存在。如果在井身结构上无法实现上述要求,而且高压层和蠕变层在漏层的下部,那就应对漏层进行预处理,不能盲目向深部钻进。如果高压层或蠕变层下部有低压层或漏失层,那就只好把高压层或蠕变层用套管封掉。其次,?对一些特殊地层如在一定温度、压力下发生蠕变的盐岩层、盐膏层、沥青层、富含水的软泥岩层、吸水膨胀的泥页岩层、裂缝发育容易坍塌剥落的泥页岩层、煤层及某些火成岩侵入层都应有较详细的了解,因为这些地层是造成井下复杂问题的主要对象。同时对一些地质现象如断层、裂缝、溶洞、特高渗透层的位置及硫化氢、二氧化碳的存在和含量也应有所了解。 ????以上这些资料对打成一口井来说至关重要,但地质部门所提供的比较详细的资料是油气层资料,而对工程上所需要的重要资料则提供不多,或不够详细,甚至有些数据与实际情况相距甚远,即是已经开发的油田,?由于注水开发的结果,?地下的压力系统变化很大,也很难以邻井的资料作为主要依据,这就使钻井过程往往不得不打遭遇战,因而复杂情况屡屡发生。???? 二.?工程因素:
井内复杂事故处理
井内复杂事故的处理 钻井事故的简单与复杂没有明确的界线，更没有定量的标准，只能把井壁不够稳定，事故钻具卡阻比较严重，事故钻具头偏离钻井中心远，事故有几个断头等视作相对复杂的井内事故。必须明确一点:处理方法及操作很重要。看来很简单的事故，如钻杆折断，下打捞筒对上提钻就行，但如对上不愿提钻而继续钻进，就很有可能烧钻;又如处理事故中途将工具掉人井内，事故也会复杂化。而有些看来比较复杂的井内事故，由于处理措施得当，操作精心，很快就能处理结束。已发生的事故是客观存在的，我们应当仔细分析，采取正确的处理措施并谨慎操作，争取尽快把事故处理好，把事故带来的损失减小到最低程度。 处理井内事故的基本原则 一、了解井内的具体情况 1、井内情况:地层特点、井内结构、井壁状况及井径变化、井底岩心和岩屑数量井身弯曲情况及有无物件落入井内或粘附于井壁等 2、钻进情况:仪表显示、设备运转、钻进时间及进尺情况等。 3、事故情况:事故性质、程度，断脱事故中的断头形状、大小、部位、井深位置偏离程度等。 二、精准施策 1.合理选择事故处理工具及组合形式
2.合理制定处理方案 (1)根据事故性质及程度确定处理步骤。 (2)具体措施的运用要贯彻先易后难的原则。 (3)不留隐患。 (4)前一步为后一步考虑，要留有余地。如探头石、缩径、键槽卡阻时尽量不要拉死，串拉无效应放回井底，设法扫通卡阻部位或改换钻具组成。 (5)在事故处理过程中，应根据情况的变化及对事故的进一步了解，及时修订处理方案 (6)方案制定要考虑设备、工具及工艺水平的实际状况。各队、各地区的设备类型，工具种类及数量，以至操作习惯都不尽一致，制定具体措施时应当从具体条件出发。 三、处理要快 钻具停留在井内越久，卡钻越严重。如断钻杆处理不及时，岩粉沉淀、井壁脱落、塌陷能进一步造成卡、埋。处理迅速不仅有利恢复钻进，也有利于事故处理本身。 四、操作要稳 处理要快不等于蛮干。如起下钻盲目求快易造成溜钻，趸坏打捞工具与事故接头，破坏井壁甚至插入井壁与事故钻具间，使事故复杂化。 1、对处理事故的工具、设备要严格检查
钻井事故与复杂问题复习题
钻井事故与复杂问题复习题 1．发现井壁坍塌，为什么不能用钻头通井？ 因为井壁坍塌，一般在上部松软地层，如用钻头通井，很容易钻出新眼，失去老眼，导致前功尽弃。因此，如在松软地层发现井塌，应用领眼工具通井。因领眼工具不会钻切井壁，它永远不会钻出新眼。 2．如发现井塌，尚未卡钻，如何防止卡钻？ 如发生井塌必然是泵压上升，井口排量减少或不返。此时首先应禁止无限制地憋入钻井液，一般地要求不超过5方，因为憋入的钻井液越多，起出钻具的可能性越小。此时，只要钻具未卡，虽然阻力很大，而且反喷很厉害，只要能够上起，就应在安全限度以内，尽一切可能上起。而且中途不准试开泵，这样，钻具基本可以起完。即使起不完，所剩无多，也好处理。如果中途试开泵，十有八九会起不出钻具。不可存侥幸心理。 3．对付盐岩层的主要措施是什么？ 因为盐岩层有蠕变性能，其蠕变力各向相同，和上覆岩层压力和盐层温度有直接关系，即井越深、温度越高，蠕变力越大。所以，钻遇盐层时，应根据盐层的深度和温度采取如下措施：（1）设计合理的井身结构，盐层以上的漏层（相对于高密度钻井液而言）全部封掉；（2）提高钻井液密度，和盐层蠕变应力相抗衡；（3）采用饱和盐水钻井液，防止盐岩层溶解；（4）盐岩层固井时，其套管抗挤强度按蠕变压力计算。这样才能保证安全。 4．键槽卡钻如何处理？ 根据不同情况采取不同措施：（1）如发现键槽，起不出钻具来，但并未卡钻。如键槽在井眼上部，已起出一半以上钻具，此时可在井口接键槽破坏器，下钻至键槽上部，向下划眼，破坏键槽，然后起钻。（2）如发现键槽，起不出钻具来，而键槽在井眼下部，此时可以适当力量将钻具提死，将钻具从键槽以上倒开，下入带防掉接头的套铣筒套铣，破坏键槽后，即可将全部钻具起出。或者下入对扣接头带下击器和键槽破坏器，对扣后，下击，将被卡钻具震开，然后向下划眼，破坏键槽，再起出全部钻具。（3）发现是键槽卡钻，如钻柱上带有下击器，应立即启动下击器下击。如果钻柱上未带下击器，应从键槽上部倒开，接入下击器，对扣后进行下击。（4）解卡后，必须下入专用工具，破坏键槽。 5．液压震击器的工作原理是怎样的？ 参看图1-53,?上缸体、中缸体和两端的密封件组成一个空腔,?中间充满了耐磨液压 油,?心轴、震击垫、活塞浸泡 在油缸中,?活塞本身就是一个 不太密封的单流阀。 (1)?如图1-53(a),活塞下 行复位时,?活塞环被迫靠向环 槽上部,?但它堵不住旁通孔, 活塞环不起密封作用,液压油 从下油腔经活塞环槽、旁通孔 而至上油腔,?形成无阻流动,? 活塞仅克服摩擦力即可下行, 完成复位动作。 (2)?如图1-53(b),当心轴 受拉力时,活塞上行,活塞环被 压向环槽下面,?同时和缸体的 内壁紧紧贴住,?形成一个有效
常见井下事故及复杂情况处理
常见井下事故及复杂情况处理 钻进过程中会发生各种各样的井下事故和复杂情况，如各种类型卡钻、井漏、井塌等，而其中卡钻事故是最常见事故。卡钻是钻头或钻具在井眼内被卡住而不能起下和转动的现象，卡钻的种类多种多样，就其性质不同可分为压差卡钻、缩径卡钻、沉砂卡钻、垮塌卡钻、键槽卡钻、小井眼卡钻、落物卡钻等。 6.1 卡钻 6.1.1 卡钻的种类、原因及预防 （1）压差卡钻：是指在压差作用下，钻具被推向井壁并粘住而不能活动的现象，又称泥饼粘附卡钻。压差卡钻常因高压差作用、地层渗透性好、厚泥饼、钻井液性能不稳定、司钻操作不当而引起。压差卡钻的特点是：钻具上下活动困难又不能转动，但循环畅通、泵压稳定，随着时间的增加卡钻力会越来越大，被卡钻具段可能越来越长。预防措施：采用优质防卡钻井液，降低钻井液泥饼厚度和磨擦系数，尽可能设计和使用合理的钻井液密度，实现平衡钻进，在满足工艺技术要求的情况下，钻铤不宜过长，钻铤尺寸要小，也可在钻具组合中加入稳定器，应尽量减小钻具在裸眼井段内的静止时间，有条件时，应将钻具起出渗透地层井段。 （2）缩径卡钻：钻遇塑性流动状的地层及渗透性好而易形成厚泥饼的地层，使井径缩小，钻头通过困难而造成的卡钻称缩径卡钻。缩径卡钻的特点是起钻时上提困难，下放比较容易，循环泵压增高，起出的钻具常常在钻头上有泥饼。预防措施：控制钻井液失水量与泥饼厚度，选择适当的ρm，在井径小的井段勤划眼，起钻时慢起慢
下，严禁猛起猛下。施工速度尽量要快，要多短起下钻。 （3）沉砂卡钻：这种卡钻多发生于钻井液的悬浮能力差，泵排量小，或钻具循环短路以及钻井液净化工作差，使岩屑没有及时带出和除净，当停止循环时，大量砂子下沉，埋住钻头及部分钻具而造成卡钻，沉砂卡钻的特点是：泵压极高，严重时循环不通或憋漏地层，只进不出，钻具不能上下活动和转动。预防措施：保证合理的上返速度，使用适当粘度和切力的钻井液，以满足携带岩屑的要求，快速钻进中，接单根前应循环，保证岩屑返到一定高度，有足够的时间接单根，起钻前应充分循环以带出井内的岩屑。 （4）地层垮塌卡钻：这种卡钻一般发生在吸水易膨胀剥落的页岩、泥岩、胶结不好的砾岩及断裂破碎地层。垮塌卡钻的主要原因是：钻井液的防塌性能差，钻井液失水量大或ρm不足，矿化度小，泡时间长，钻井液密度过小或起钻灌钻井液不够、井漏、抽吸而致使井内液柱压力不足以平衡地层侧压力。井垮后，返出岩屑大多以垮塌物为主，在钻进中有蹩钻现象，上提遇阻，泵压时高时低，严重时还会憋泵。预防措施：采用抑制性好、防塌能力强的钻井液，钻井液的失水量要小，矿化度要符合要求，粘度要适当，保持钻井液密度与地层压力相适应。起钻时，灌满钻井液，防止抽吸，发现井垮后，严禁钻头在井底位置时停泵，而应保持循环，调整钻井液性能（提高钻井液密度、粘度，降低失水量等），待处理正常后才能起钻，井壁形成大肚子时，将影响岩屑返出，可采取补救措施。 （5）键槽卡钻：当井身质量差，出现全角变化率大（即井眼出现“狗腿”）时，钻杆接头在靠着井壁旋转及起下钻拉刮下将形成键槽，起钻遇着大于钻杆接头尺寸的钻具或钻头时就会发生卡钻。键槽发生卡钻的特点是：卡钻前钻杆接头偏磨严重，卡钻后能开泵
钻井工程复杂情况判断与处理
钻井工程复杂情况判断与处理职工培训中心张怀文 一、下钻遇阻是何原因？怎样处理？ 答：下钻遇阻是：（1）起钻完后井塌；（2）钻井液性能不好、失水大、泥饼厚，地层膨胀致使井径缩小；（3）上次起钻钻头直径磨小严重，下新钻头造成遇阻； （4）起钻前未循环好钻井液，下钻下不到底；（5）钻具结构变化。如果换大钻具，或加入大直径扶正器，或更换了钻头类型，也容易遇阻。 处理办法（包括预防措施）：起钻前必须充分循环钻井液，处理好钻井液性能，起钻中必须按规定灌钻井液。下钻过程中遇阻要划眼，不能强压、强下。下钻前必须详细检查钻头类型和尺寸。钻具尺寸若改变，下钻时应控制下放速度，严格执行操作规程，防止遇阻、遇卡。 二、为什么有时下钻中途要循环泥浆？ 答：因为（1）井下较长时间未下钻，或上次起钻前因其它原因未循环好钻井液，防止因钻井液性能变坏开不开泵。（2）井下地层有坍塌现象（已经发现）。（3）钻井液性能变坏，被盐水侵、石膏侵等。（4）井下有轻微漏失。（5）井下情况复杂，经常开不开泵。（6）复杂深井或超深井，还有高压油气层存在时，要分段处理钻井液，若不中途循环钻井液会造成下钻遇阻，下钻完开不开泵，或泵压过高蹩漏地层。（7）中途循环钻井液可以将下钻时钻具划下的泥沙循环出来。 三、下钻完开不开泵是何原因？该怎样处理？答：（1）本次下钻时大量更换钻具，钻具水眼内不清洁，堵塞钻头水眼。（2）下钻时钻具内掉了东西，如丝扣油刷子、手套、棉纱等物。（3）下钻中由于井壁坍塌，严重倒返钻井液，钻屑带入钻具，堵塞钻头水眼。（4）冬季地面管线或钻具冻结。（5）井壁泥饼厚，钻头泥包，钻井液不能上返，如果下部有滲透层还易蹩漏地层。 处理措施：如果开不开泵，首先要排除地面因素，然后处理井下堵塞，应大距离活动钻具，用小排量慢慢开泵，如无效应立即起钻，以防井下恶化，造成卡钻。 四、钻进中水龙头或水龙带坏了，不能循环钻井液，应怎样正确处理？ 答：钻进中如果水龙头漏泥浆或水龙带坏了，进行修理时，首先应当起100—200米钻具到安全井段一面专人活动钻具，一面组织人力抢修或更换，如井下情况复杂，应把钻具起到技术套管内，如没下技术套管，应将钻具全部起完，不准接方钻杆把钻具放在井内修理水龙头，或更换水龙带，以防卡钻。 五、钻进中井口返出钻井液减少或不返钻井液，是何原因？如何正确处理？ 答：首先检查地面管线，如地面管线正常，就依次检查地面管汇，泥浆泵。如地面正常，则判断为井下漏失。 原因如下：（1）地下有渗透性漏失层或地层裂缝；（2）有石灰岩融洞；（3）井塌造成暂时不返钻井液。 处理措施：（1）渗透性漏失，可适当降低钻井液密度；（2）严重漏失，应立即起钻，采取堵漏措施；（3）如果是井塌应处理好钻井液性能，大幅度活动钻具，慢慢划眼，循环出岩屑，防止卡钻。 六、什么叫钻井液短路？是何原因，怎样判断？怎样处理？ 答：钻井液不完全从钻头水眼返出叫钻井液短路。 短路的原因；（1）地面高压管线、管汇（闸门、法兰、由壬、焊口）刺坏或闸门倒
钻井常见井下事故的处理
6 常见井下事故及复杂情况处理 钻进过程中会发生各种各样的井下事故和复杂情况，如各种类型卡钻、井漏、井塌等，而其中卡钻事故是最常见事故。卡钻是钻头或钻具在井眼内被卡住而不能起下和转动的现象，卡钻的种类多种多样，就其性质不同可分为压差卡钻、缩径卡钻、沉砂卡钻、垮塌卡钻、键槽卡钻、小井眼卡钻、落物卡钻等。 6.1 卡钻 6.1.1 卡钻的种类、原因及预防 （1）压差卡钻：是指在压差作用下，钻具被推向井壁并粘住而不能活动的现象，又称泥饼粘附卡钻。压差卡钻常因高压差作用、地层渗透性好、厚泥饼、钻井液性能不稳定、司钻操作不当而引起。压差卡钻的特点是：钻具上下活动困难又不能转动，但循环畅通、泵压稳定，随着时间的增加卡钻力会越来越大，被卡钻具段可能越来越长。预防措施：采用优质防卡钻井液，降低钻井液泥饼厚度和磨擦系数，尽可能设计和使用合理的钻井液密度，实现平衡钻进，在满足工艺技术要求的情况下，钻铤不宜过长，钻铤尺寸要小，也可在钻具组合中加入稳定器，应尽量减小钻具在裸眼井段内的静止
时间，有条件时，应将钻具起出渗透地层井段。 （2）缩径卡钻：钻遇塑性流动状的地层及渗透性好而易形成厚泥饼的地层，使井径缩小，钻头通过困难而造成的卡钻称缩径卡钻。缩径卡钻的特点是起钻时上提困难，下放比较容易，循环泵压增高，起出的钻具常常在钻头上有泥饼。预防措施：控制钻井液失水量与泥饼厚度，选择适当的ρm，在井径小的井段勤划眼，起钻时慢起慢下，严禁猛起猛下。施工速度尽量要快，要多短起下钻。 （3）沉砂卡钻：这种卡钻多发生于钻井液的悬浮能力差，泵排量小，或钻具循环短路以及钻井液净化工作差，使岩屑没有及时带出和除净，当停止循环时，大量砂子下沉，埋住钻头及部分钻具而造成卡钻，沉砂卡钻的特点是：泵压极高，严重时循环不通或憋漏地层，只进不出，钻具不能上下活动和转动。预防措施：保证合理的上返速度，使用适当粘度和切力的钻井液，以满足携带岩屑的要求，快速钻进中，接单根前应循环，保证岩屑返到一定高度，有足够的时间接单根，起钻前应充分循环以带出井内的岩屑。 （4）地层垮塌卡钻：这种卡钻一般发生在吸水易膨胀剥落的页岩、泥岩、胶结不好的砾岩及断裂破碎地层。垮塌卡钻的主要原因是：钻井液的防塌性能差，钻井液失水量大或ρm不足，矿化度小，泡时间长，钻井液密度过小或起钻灌钻井液不够、井漏、抽吸而致
井下复杂情况、事故的判断及处理
井下复杂情况、事故的判断及处理 目录 一、井塌： (2) 1.井塌现象： (2) 2.在渤海湾井塌可能发生的地层： (3) 3.发生井塌的可能原因： (3) 4.预防井塌基本原则： (3) 5.处理井塌的基本原则： (3) 二、井漏： (4) 1.井漏的类型及现象： (4) 2.井漏所带来的损失及潜在的危害： (5) 3.预防井漏的一般原则： (5) 4.处理井漏的一般原则： (6) 三、井涌： (6) 1.井涌的征兆： (6) 2.引发井涌的可能因素： (7) 3.处理井涌的一般原则： (7) 四、井喷： (7) 1.引发井喷的可能因素： (8) 2.处理井喷的一般原则： (8) 五、浅层气和浅层气井喷 (9) 1、浅层气、浅层气井涌有以下特点： (10) 2、钻前准备工作： (10) 3、一开钻遇浅层气应注意的事项及处理方法： (10) 4、二开钻遇浅层气应注意的事项及处理方法： (11)
钻井作业过程中各种各样的井下复杂情况有人为造成的，也有由于地质情况复杂自然造成的，人们在处理这些复杂情况的实践中积累了大量的经验和处理方法，这些经验和方法为后人在从事钻井作业中提供了大量可借鉴资料和财富。 复杂情况是一个量的概念，它在不断地向人们提供信息，告诉作业人员井上、井下情况，当这个量积累到一定程度，就要发生质的转变－事故。这个积累过程有长有短，表现出来的各种现象有的明显，有的不明显；有的表现出来的是真相，而有的表现出来的则是假象，需要去粗取精，去伪存真。当然，在处理复杂情况时，人为的因素（指挥与操作）极为重要，正确的判断，正确的处理措施，正确的操作这三点是解决问题的根本，缺一不可，而第一点则来源与数据的准确记录和收集；第二点则来源与丰富经验和处理方法的积累；第三点则来源与组织、应变能力和操作的技能。 下面我们就几个方面来分别描述： 1.井塌； 2.井漏； 3.井涌； 4.井喷； 5.浅层气及浅层气井喷； 6.卡钻； 7.卡套管； 8.卡电缆； 9.钻头及钻具泥包； 10.钻头不正常损坏。 井塌： 井塌的发生与所钻地层的岩性有关，与地层应力有关。 井塌的发生一般是由于泥浆液柱压力不能平衡地层压力或不能平衡地层的坍塌压力所造成。当然有些井塌是由于地层的岩性水敏性较好，泥浆中的水进入地层，造成井壁剥落。 1.井塌现象： 钻进和循环： ●振动筛处岩屑返出量比正常返出量增多； ●岩屑形状和大小发生变化；
石油钻井事故和复杂处理
第十一章事故和复杂处理一.常用单词和短语 bit balling 钻头泥包 bit bounce 跳钻 lost circulation 井漏 get stuck 卡钻 tight spot 遇阻点 cave in 井垮 slough 坍塌 kick 井涌 mud gain 泥浆增量 mud loss 泥浆漏失 blow out 井喷 kill well 压井 differential sticking 压差卡钻keyseat 键槽 free drill pipe 钻杆解卡 free point 卡点 back off 倒扣 acid wash 酸洗 set plug 打水泥塞sidetrack 侧钻 fishing tool 打捞工具squeeze cement 挤水泥 overshot 卡瓦打捞筒 grapple 卡瓦 spiral grapple 螺旋卡瓦 basket grapple 篮状卡瓦 reverse circulating junk basket 反循环打捞篮boot basket 打捞杯 fishing tap 打捞公锥 spear 打捞矛 safety joint 安全接头 impression block 印模 fishing magnet 打捞磁铁 free point indicator 测卡仪 hook wall 壁钩 mill shoe 磨鞋 washover pipe 套铣筒 hydraulic cutter 水力割刀 fishing jar 打捞震击器 bumper sub 地面震击器 LCM=lost circulating material堵漏剂 二.扩展词汇-钻井日报表词汇摘录 Drill 222.25mm hole from 3452m to 3488m - 300 psi pressure drop 自3452到3488米钻进222.25mm 井眼-泵压下降300psi Check surf equipment . OK 检查地面设备。正常。 POOH - check drill string for wash-out 起钻-检查钻柱刺漏。
钻井事故与复杂问题-第5章井喷事故
第五章井喷事故 井喷是事故，井喷失控是损失巨大、影响恶劣的灾难性事故，这一点必须认识清楚。在 科学技术相当发达的今天,?还以井喷作为发现油气田的手段来看待，如果不是犯罪，也是愚昧无知的表现。井喷失控的危害是非常大的： 1损坏设备:?如大庆油田的喇83井、杏5井都是因井喷失控将整套设备陷入地壳，四川气田从1957年到1981年发生井喷着火 31井次、烧毁钻机18台，全国从1950年至1997 年，发生井喷失控井 319 口，失控后着火井 78 口，因井喷失控着火烧毁钻机以及因井喷地层塌陷埋掉钻机共59台。其损失是相当惊人的。 2死伤人员:?这类事在四川、华北、胜利、中原等各个油田都发生过，仅四川局的32111 钻井队在1966年的一次井喷事故中就死亡6人，2003年12月23日重庆开县罗16h井天然 气（含硫化氢）井喷，死243人，中毒住院2142人，紧急疏散65000人，经济损失6432 万元人民币，教训是非常惨痛的。 3浪费油气资源：无控制的井喷，不仅喷出了大量的油气，而且对油气藏的能量的损失是难以计算的，可以说是对油气藏的灾难性的破坏。仅四川合4井等8 口井的统计，因井喷 放空天然气6.98 X 108m,为储量的11%损失是十分惊人的。 4污染环境；喷出的油气随风飘扬，对周围环境造成严重的污染，特别是喷出物含有硫化氢的时候，搅得四邻不安，人心惶惶，影响极坏。 5. 污染油气层:据四川石油管理局多年对多口井的统计资料分析，凡是钻井液喷空后压 井或反复测试后压井，都会对产层造成严重伤害，其产量将下降30?50%，甚至有的井不经酸化则见不到产量，可以说井喷后压井才是油气产层污染的罪魁。 6报废井：井喷失控到了无法处理的时候，最后不得不把井眼报废。如新疆柯克亚地区 的几口高产深井，胜利油田的罗5井、新罗5井等。 7造成大量资金损失:?除上述五项都和资金有关的因素外，在处理井喷事故时，如灭 火、压井、钻救援井等都需要投入大量的人力、物力、财力。还要赔偿因井喷而造成的其它一切经济损失。 &打乱正常的生产秩序：失控井喷特别是井喷着火，往往是震惊整个油田甚至地方行政部门，要调集各种可用的手段来处理事故，正常生产秩序被打乱了。 尤其在注重社会效益与经济效益的今天，?无论是地质家还是工程师都应把防止井喷做为自已的主要职责，凡是明知故犯，或玩忽职守，造成失控井喷事故者都应受到行政的或法律的制栽，不能以“花钱买教训”来进行搪塞。 第一节溢流产生的原因 我们知道，?造成井喷必须有三个基本条件:（1）要有连通性好的地层；（2）要有流体（油、气、?水）存在；（3）要有一定的能量，也就是说，要有一定的地层压力。 地层压力是指作用在岩石孔隙内流体上的压力，故又叫地层孔隙压力。在地层沉积中，正常地层压力等于从地表到地下该地层深处的静液柱压力，?其值大小取决于孔隙内流体的 密度，如为淡水，则正常地层压力梯度为0.01MPa/m，?当量钻井液密度为 1.00g/cm 3，如为盐水，则正常地层压力梯度为0.0107MPa/m，当量钻井液密度为1.07g/cm 3。但是由于各种原 因，?地层压力并不总是遵守这个规律，有的高于正常压力，有的低于正常压力。高于正常压 力的叫异常高压。低于正常压力的叫异常低压。造成异常高压的原因有：
钻井施工现场常见事故处理(超有用)
《钻井事故与复杂情况》 钻井工程报废drilling abandonment：指钻井队在某井未完成最后一道工序而离开的井，还包括有些井由于钻井事故而未钻到目的层，也未取得设计上要求的地质资料，又不能用做采油、采气或辅助生产的井。 报废井段abandoned zone：包括两种情况：⑴因钻井事故而决定不再继续钻进时，如某井段已取得设计所要求的地质资料，则自该井段以下没有取得设计所要求的地质资料的井段为报废井段；⑵有些探井由于钻井事故而未钻到目的层，也未取得设计所要求的地质资料，但是穿过了油气层，可以用作采油、采气或辅助生产井，则自油气层以下不能利用的井段为报废井段。 报废进尺abandoned footage：指由于钻井事故无法解除而报废的进尺，或由于灾害等其他原因造成的无效进尺。 事故损失时间accident lost time:指从事故发生起到事故解除恢复正常状态为止的时间。事故包括井下事故(如卡钻、打捞)、井喷事故、地面机械设备事故、火灾事故及人身事故等等。 修理时间repairing time：指由于机械设备或地面建筑物损坏或运转失灵被迫停止钻进工作，进行修理的时间。包括机械动力修理和钻具修理等。 组织停工损失时间management down time lose：指由于组织工作不善、器材供应不及时或劳力调配不当、等待命令等原因而造成的停工时间。 处理复杂情况时间problem handling time：指处理井斜过大或井壁坍塌回填重钻、井漏、水浸、气浸、遇阻遇卡、钻井液循环发生故障、钻井液性能变坏、跳钻、蹩钻等时间。 抽油杆故障：抽油杆在工作中承受交变载荷发生的疲劳破坏导致断裂。 电缆击穿：由于电缆质量问题，或长期使用老化，或电缆受到腐蚀等因素影响，容易发生击穿，起泵时电缆断掉、滑脱，甚至堆积而发生井下事故。 工程报废井：engineering abandoned well由于钻井事故工程事故，无法钻达地质设计深度而报废的井。 弃井abandoned well 钻井质量drilling quality 钻井事故及处理：drilling accidents and treatments 地质报废： 井下事故：由于各种因素而造成油水井井内管柱遇片，工具、仪器及钻柱等 掉落井内的现象。 井下事故处理：针对井下事故所采取的相应措施。 孔内事故 down-hole trouble造成孔内钻具正常工作中断的突然情况。 遇阻：下钻时若悬重比原悬重降低。 遇卡：上提钻具时若悬重超过原悬重。 埋井：指石油钻井所用的工具或钻具由于钻井事故造成无法从井内起出的现象。 井孔弯曲：由于地质条件、钻探设备安装和操作方面的原因造成的井眼倾斜的现象。 井孔坍塌：钻井液的静压力小于孔壁的侧压力和地下水的侧压力导致孔壁的稳定和完整遭到破坏的现象。 （由于井眼不稳定导致的井壁岩石碎块掉入井内的现象。） 憋泵overpressure pumping：冲洗液循环通道堵塞，泵压增高。 埋钻 drill rod burying：孔内钻具被岩粉、岩屑沉淀或被孔壁坍塌(或流砂)埋住，不能回转和提升，冲洗液不能流通的孔内事故。 烧钻bit burnt：钻进中因冷却不良或无冲洗液流通，使钻具下端与孔底岩石、岩粉、孔壁烧结在一起的孔内事故。
事故与复杂(第二章)解析
第二章钻具断落事故 钻具断落是钻井过程中经常碰到的事故。有的情况比较简单,处理起来比较容易,往往会一次成功。有的处理起来就比较麻烦,?因为钻具断落之后,往往伴随着卡钻事故的发生。如果处理不慎,还会带来新的事故。如果造成事故摞事故的局面,那就很难收拾了。因此我们必须慎重的研究这个问题。 第一节钻具事故发生的原因 造成钻具断落事故的原因不外乎疲劳破坏、腐蚀破坏、机械破坏及事故破坏,但它们之间不是独立存在的，往往是互相关联互相促进的,但就某一具体事故来说,可能是一种或一种以上的原因造成的。 一.疲劳破坏:这是钢材破坏的最基本最主要的形式。金属在足够大的交变应力作用下,会在局部区域产生热能,使金属结构的聚合力降低,?形成微观裂纹,这些微裂纹又沿着晶体平面滑动发展,逐渐连通成可见的裂纹。一般来说,裂纹的方向与应力的方向垂直,故钻具疲劳破坏的断面是园周方向的。形成疲劳破坏的原因有: 1.钻具在长期工作中承受拉伸、压缩、弯曲、扭切等复杂应力,?而且在某些区域还产生频繁的交变应力,如正常钻进中中和点附近的钻具、处理卡钻事故时的自由段钻具以及在弯曲井眼中运转的钻具,当这种应力达到足够的强度和足够的交变次数时,便产生疲劳破坏。 2.临界转速引起的振动破坏:钻柱旋转速度达到临界转速时,会使钻具产生振动,有纵向振动和横向摆动两种形式,同时在一定的井深这两种形式的振动还会重合在一起,这种振动会使钻具承受交变应力,促使钻具过早地疲劳。各种钢质钻杆的临界转速及两种振动重合时的井深列于表2-1,作为参考。 3.钻进时的跳钻、别钻,?既使钻具产生纵向振动,又使钻具产生横向振动,对受压部分的钻具破坏极为严重,所以在砾石层中钻进,最容易发生钻铤事故。 4.钻具在弯曲的井眼中转动,?必然以自身的轴线为中心进行旋转,这部分钻杆靠井壁的一边受压力,离井壁的一边受拉力,每旋转一圈,拉、压应力交变一次,如此形成频繁的交变应力,促使钻具早期破坏。 5.天车、转盘、井口不在一条中心上,转盘本身形成了一个拐点,井口附近的钻具就好像在弯曲井眼中转动一样,产生了交变应力。 6.将弯钻杆接入钻柱中间,?弯钻杆本身和与其上下相连接的钻杆都要产生弯曲应力。如这段钻具和狗腿井段相遇时,所产生的交变应力将是相当大的。 二.腐蚀破坏:钻具在恶劣的环境中储存或工作,都会产生腐蚀,这是钻具提前损坏的普遍原因。 有时几种腐蚀会同时发生,但是总是以某一种腐蚀形式为主要破坏原因。由于腐蚀使管壁变薄,表面产生凹痕,甚至使钢材变质,降低了钢材的使用价值和使用寿命。造成钢材腐蚀的因素有: 1.氧气的腐蚀:氧气可以说是无处不在,它存在于空气中,也存在于水中和钻井液中,钻具
钻井施工过程中常见事故的预防及处理详细版
文件编号：GD/FS-7987 （操作规程范本系列） 钻井施工过程中常见事故的预防及处理详细版 The Daily Operation Mode, It Includes All The Implementation Items, And Acts To Regulate Individual Actions, Regulate Or Limit All Their Behaviors, And Finally Simplify Management Process. 编辑：_________________ 单位：_________________ 日期：_________________
钻井施工过程中常见事故的预防及 处理详细版 提示语：本操作规程文件适合使用于日常的规则或运作模式中，包含所有的执行事项，并作用于规范个体行动，规范或限制其所有行为，最终实现简化管理过程，提高管理效率。，文档所展示内容即为所得，可在下载完成后直接进行编辑。 钻井事故制约了钻井速度的发展，而且增加了钻井液对地层的浸泡时间，使井下更加复杂，若油层已钻开，则会加重对油层的污染，给国家和企业造成人力物力和财力重大损失，多年来，如何最大限度的减少钻井事故，缩短钻井周期，提高经济效益和社会效益是每一个钻井工作者为之奋斗的目标，下面简要讲一下钻井事故的预防及处理。 一：卡钻事故 卡钻是指钻具在井下失去活动能力的事故。它可分粘附卡钻、憋漏卡钻、沉砂卡钻、键槽卡钻、井塌
卡钻、井下落物卡钻、干钻卡钻、缩径卡钻等。卡钻事故是在钻井工程事故中发生机率最高、最常见的事故，发生的原因也是多方面的。 （—）泥饼粘附卡钻 1、发生粘附卡钻的条件： 泥饼是造成粘附卡钻的前提条件。 凡是使用水基钻井液和有固相钻井液时，钻井液中的自由水在液柱压力大于地层压力这个压差的作用下，渗入地层，而钻井液的固相部分难以渗入地层，则糊在井壁上形成了一层泥饼。等钻具接触井壁时，在压差的作用下产生了一个推力，将钻具压向井壁并嵌入泥饼中。如果钻具与井壁泥饼所产生的摩阻力加钻具在钻井液中的重量之和大于钻机安全提升拉力时，则发生卡钻。通常称为泥饼粘附卡钻或压差卡钻。
钻井事故报告
羊塔克5-3井卡钻事故报告 一．基本数据： 1.事故井深:4580.31米 2.井身结构：12 1/4"×4580.31+13 3/8"×510.09米 3.地层及岩性:上第三系吉迪克组,砂岩,泥岩 4.泥浆性能（当时）: 密度1.48g/ cm3,粘度,60秒,氯根15500PPm, 5.井下落鱼：12 1/4" FS2563钻头+630*NC56(母)+8"NDC*1根＋ 8"LDC*1根+12 1/4"F+8"LDC*3根鱼长45.79米 6.鱼顶位置:实探在443 7.5米 7.发生时间：2003年10月20日16:40 8.解除时间：2003年11月29日19：30 9.损失时间：962：50 10.工程报废进尺：330.31米 11、返工进尺：330.31米 12、返工井段：4250-4580.31米 二.发生经过: 2003年10月20日16:40钻进至4580.31m,转盘扭矩增大,上提钻具遇卡10吨,活动钻具,最大220吨,最小160吨(钻具原悬重170吨),转盘不能转动,活动无效,钻具卡死. 三.处理过程: 1.循环活动钻具:钻具卡死以后,循环Q:46L/S,P:20MPa,活动 钻具(160~220吨),循环过程中泵压逐渐上升,环空不畅通,
间断开泵循环,转动转盘,试图蹩通环空,泵压最大24MPa, 最小降至9MPa,泥浆出口密度1.49 g/cm3,粘度59秒,出口 排量逐渐减小,泵压24MPa压力不降.环空堵死. 2.溢流关井观察:环空堵死后,继续蹩压24MPa上下活动钻具, 转动转盘,试图蹩通环空, 期间泥浆出口间断返出,液面上 涨 2.5方,关环形防喷器,套压由0↗2.5MPa,立压24↘ 11MPa.正打压至立压14MPa,观察,立压14MPa↘8.5MPa↗ 24MPa,紧急关方钻杆下旋塞。关井观察，地面准备重泥浆 (密度1.91g/cm3泥浆70方)至21日3：00套压降至0MPa。3．开井求压：2003年10月21日11：30开井观察环空无外溢，灌泥浆 1.2方返出,继续观察环空无外溢.井口卸方钻杆接105MP a控制头,用700型压裂车打平衡压20MPa,开下旋塞,钻杆内压力25.5MPa(当时泥浆密度1.49g/cm3,折算地层压力系数2.05)。间断放压3次,压力25.5↘16↗24.5,共出泥浆0.2方,无气。连接地面压裂车至井口控制头管线，管线试压40MPa，试压合格，正打压30至60MPa，钻头水眼不通，放压至25MPa，关闭井口控制头。连接井口控制头至节流管汇管线，放立压25MPa↘0MPa，钻杆内无外溢，钻头水眼堵死，此时环空亦无外溢。 4．倒扣起钻：2003年10月22日19：25开井观察环空外溢，关环形防喷器，套压0↗2.6MPa.钻杆内无外溢.地面配泥浆(密度1.72g/cm3,80方),测卡车测卡点,深度990米，现场决定从卡点处倒开钻具，进行压井作业。在钻具紧扣过程中，钻具突然解卡，
《钻井过程》第1章 绪 论
《钻井工程》 姜仁编石油工业出版社 参考书目 1、《钻井工程理论与技术》陈廷根管志川主编石油大学出版社 2、《钻探工程学》马植侃汪滨刘建明编中国矿业大学出版社 3、《石油钻井综合知识读本》高绍智主编石油工业出版社 4、《钻井工程设计》周开吉郝俊芳编石油大学出版社 5、《钻井机械》赵怀文陈智喜主编石油工业出版社 6、《钻井事故与复杂问题》蒋希文编著石油工业出版社 7、《陕北天然气井钻井技术》李海石编著石油工业出版社 8、《钻井监督》（上、下） 中国石油勘探与生产分公司工程技术与监督处编石油工业出版社 9、《中国钻探科学技术史》刘广志主编地震出版社 10、《钻井工程》郝瑞主编石油工业出版社 11、《钻井实习指导书》江苏石油勘探局技工学校章影主编石油工业出版社 12、《油气钻井工程经济》于洪金赵俊平艾池编著石油工业出版社 13、《钻井工程事故预防与处理》 刘子春张召平石凤歧等编著中国石化出版社 14、《定向钻井》[英] T.A.英格里斯苏义脑等译石油工业出版社 15、《钻井工人岗位技术学习问答》梅江等编石油工业出版社 16、《钻探地质录井手册》中国石油天然气总公司勘探局编石油工业出版社
第一章绪论 第一节概述 一、上天难入地更难 上天：人类遨游太空； 入地：人类钻井入地的纪录------ 中国：1978年，钻井井深7175米； 美国：1974年，钻井井深9583米； 前苏联：钻井井深纪录是12000米。 多数固体矿产，需挖掘大口径的井（人可入内），如：煤矿竖井。 流体矿产开发，为小口径的井（人不入内），井径一般为100～500mm。 石油工业钻井一般是指用外径为114～168mm钻杆所钻井。 二、石油钻井的种类 1、基准井 在区域普查阶段，为了了解地层的沉积特征和含油气情况，验证物探成果，提供地球物理参数而钻的井。一般钻到基岩并要求全井取芯。 2、剖面井 在覆盖区沿区域性大剖面所钻的井。目的是为了揭露区域地质剖面，研究地层岩性、岩相变化并寻找构造。主要用于区域普查阶段。 3、参数井 在含油盆地内，为了解区域构造，提供岩石物性参数所钻的井。参数井主要用于综合详查阶段。 4、构造井 为了编制地下某一标准层的构造图，了解其地质构造特征，验证物探成果所钻的井。 5、探井 在有利的集油气构造或油气田范围内，为确定油气藏是否存在，圈定油气藏的边界，并对油气藏进行工业评价及取得油气开发所需的地质资料而钻的井。各勘探阶段所钻的井，又可分为预探井、初探井、详探井等。
钻井事故复杂题
钻井事故与复杂问题试题 二、论述题： 1、粘吸卡钻的预防 1)按设计处理好钻井液，在定向井段及时混入液体或固体润滑 剂，井斜较大或井深轨迹不好的井要加入固体润滑剂，如石墨 料、塑料小球等，以减少泥饼的摩擦系数。 2)使用合理的钻井液密度和粘度，，控制钻井液失水量。 3)加强活动钻具定向井不超过3分钟活动一次，活动钻具时须有 一定的活动范围，一般每千米1.5米左右。 4)加强接单根，测斜时的钻具活动，接单根时间较长，测斜过程 中应活动钻具。 5)调整处理钻井液性能或提高钻井液密度时，要加强活动钻具， 在加重时，加重材料易沉淀，此时泥饼粘滞系数较大。 6)简化钻具结构，减少钻铤数量，使用防卡扶正器或加重钻杆， 减少钻具与泥饼的接触面积。 7)要保持良好的井身质量，控制井深轨迹，增斜率和扭方位不易 过大、过急。 8)检修设备或无法活动时，应将钻具重量的二分之一或三分之二 压在钻头上，增加钻具的支撑点，减少钻具与泥饼的接触面积。 9)钻具应保持足够的活动范围，以免发生沾卡后，失去下砸的可 能。 10)地面仪表灵敏可靠，以利于做出正确判断。
2.坍塌卡钻的预防 1.设计合理的井深结构：下如适当的表层套管、技术套管封掉松软 及易坍塌地层。 2.要尽量减少套管鞋以下的口袋长度：较长的口袋是岩屑的储藏所，易引起水泥掉块及沉砂卡钻。 3.钻井液性能适当钻进地层：①胶结不好的砾石层、沙层使用适当的密度和较高的切力。 ②不稳定、裂缝发育的泥岩层、煤层等，使用较高的密度和适当的粘度和切力。 ③控制钻井液PH值，可减弱高碱性对泥页岩的强水化作用 ④采用混油的方法，抑制水化膨胀 ⑤提高钻井液矿化度，降低泥页岩含水量和孔隙压力是泥页岩强度增加。 ⑥促进泥页岩离子交换，使甲基钻井液增加泥页岩胶结力。 4.保持钻井液液柱压力：①起钻要连续向井内灌钻井液，保持井口液面不降。 ②修理设备、测井时要定时向井内补充钻井液。 ③钻柱或管柱回压法尔时要定时向管柱内灌钻井液，冬季下钻要保持钻具畅通，防止钻井液倒流抽垮井壁。 ④内外压力不平衡，停泵后有回压是，应循环正常方可卸扣。 5.减少激动压力：①起钻控制速度防止缩径井段发生抽吸，造成井