钻井故障及复杂处理38页PPT

预兆及时发现、准确判断、正确处置的基本技能等。
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四、处理故障和复杂情况的基本要求和步骤
1、基本要求 调查详细、分析认真、判断准确、方法得当、措施严密、能进能退、杜绝恶化。 2、主要步骤 （１）详细了解故障和复杂情况发生的过程和现象； （２）查看有关自动记录资料和人工记录的资料； （３）综合分析、判断故障、复杂情况发生类型和原因； （４）充分利用“反推法”验证判断的准确性； （５）依据施工条件和技术现状提出切实可行、及时处理的方案； （６）编制处理程序和施工技术措施； （７）做好应急预案或补救方案； （８）召开施工技术交底会； （９）精心组织实施； （１０）分析井下情况的变化，及时调整处理方案； （１１）总结经验和教训，提出预防措施。
对漏失机理的分析、漏层的准确判识、堵漏材料和堵漏工艺的选择、有效控 制井涌等方面，还缺乏成熟配套的工艺技术。 3、强蠕变性地层、破碎地层、易水化剥蚀地层的钻井故障和复杂情况
缩径卡钻、掉块卡钻、坍塌卡钻以及井眼不规则、起下钻不畅通、电测阻 卡等难题还不能有效处理。
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二、发生故障和复杂情况的原因及类型
完井后套管断裂、脱扣、密封失效，管具、工具断落后处理工具不配套或没 有打捞空间或结构，处理难度大。 9、特殊完井工艺引起的钻井故障和复杂情况
特殊水泥浆体系固井、长封固段固井、窄间隙固井等造成的憋泵、 “灌香 肠”、井漏、油气上窜、井涌等，封固质量难以保证，缺陷补救成功率低。 10、操作因素造成的各种故障和复杂情况
在欠平衡钻井、边漏边钻、气体钻井等井喷、井塌、掉块卡钻、钻具磨损和 疲劳折断、气液转换过程中井漏及卡钻等复杂情况还不能有效避免和处理等。
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二、发生故障和复杂情况的原因及类型
7、钻遇高陡构造、研磨性极强地层、非均质地层面临的故障和复杂情况

• 卡钻前钻进时钻头在井底的转动不灵活； 有蹩跳现象或蹩钻严重，停车后打倒车； 钻速急剧下降；泵压升高或蹩泵。起钻 时一直存在卡、挂现象，起至小井眼就 有可能卡死。卡钻后上提下放及转动均 困难，且不能正常循环钻井液。
• 3）处理：泥包卡钻和缩径卡钻初期，要 尽量大排量循环，轻提猛放，转动钻具， 采取倒划眼起出复杂井段。若已卡死， 可实施震击解卡，然后再进行倒划眼起 出钻具。
• 2、坍塌卡钻
• 钻井液性能不好，滤失量太大，把地层 浸泡变松，或在地层倾角太大的井段浸 泡后的泥页岩膨胀、剥落入井造成的卡 钻称为坍塌卡钻。它一般发生在吸水膨 胀的泥岩、页岩、胶结不好的砾岩、砂 岩等地层。
• 1）坍塌卡钻的原因
• ⑴钻井液失水量大，矿化度小，浸泡地 层的时间长，把页岩、泥岩地层泡垮。
• 1）引起落物卡钻的原因
• 这类事故都是由于责任心不强、违背操 作规程而引起的。
• 2）落物卡钻的现象
• 6、泥包卡钻
• 钻井液与岩屑掺混在一起紧紧包住钻头 形成球状物，起钻拔活塞，当提到缩径 井段则卡死称为泥包卡钻。
• 1）泥包卡钻的原因
• ⑴干钻
• ⑵在松软地层或高粘性的泥岩中钻进， 由于排量不足或钻井液性能不好（粘度、 固相含量太高等），或钻头选型不当造 成钻头泥包。
• 2）泥包卡钻的现象
• 3）处理：井塌卡钻或沉砂卡钻初期，要 下至畅通井段，循环调整钻井液性能， 同时转动钻具，把垮塌物挤碎，冲洗出 来，求得解卡。若已卡死，可采取震击 解卡、套铣倒扣等方法处理。
• 8、落物卡钻
• 由于操作不小心将卡瓦牙、吊钳牙或其 它小工具落入井内，卡于井壁与钻具或 套管与钻具之间。此外，因操作不当、 刹车不灵造成顿钻事故，把钻具顿弯而 引起卡钻。

第二节 井壁失稳与坍塌卡钻
坍塌卡钻是卡钻事故 中性质最为恶劣的一 种事故。因为处理这 种事故的工序最复杂， 耗费时间最多，风险 性最大，甚至有全井 或部分井眼报废的可 能，所以在钻井过程 中应尽力避免这种事 故的发生。
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一、地层坍塌的原因
1. 地质方面的原因
2. 物理化学方面的原因
二、井壁坍塌的特征
在钻进过程中发生坍塌 起钻时发生井塌 下钻时发生井塌 划眼情况不同
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三、井壁坍塌的预防
• 1.采取适当的工艺措施 （1）设计合理的井身结构 （2）尽量减少套管鞋以下的大井眼预留长度 （3）调整钻井液性格使其适应钻进地层 （4）保持钻井液柱压力 （5）减少压力激动
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第三节 砂桥卡钻
• 砂桥卡钻也是沉砂卡钻，其性质和 坍塌差不多，其危害比粘吸卡钻更 甚。
砂桥卡钻示意图
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一、砂桥形成的原因
在软地层用清水钻进，清水悬浮能力差，岩屑下沉，一旦停止循环时间较长，极易形成砂桥。 表层套管下得太少，松软地层暴露太多，这种地层总有渗透性漏失，钻井液渗入以后，破坏了地层的原有
• 注入解卡剂前，最好做一次钻井液循环周试验，确保钻
具没有刺漏现象，方可注入。
• 注解卡剂前特别是注低密度解卡剂前，必须在钻杆上或
方钻杆上接回压阀或旋塞。
• 要保持钻头水眼和环空不被堵塞。 ❖粘吸卡钻发生后，要根据现场的具体情况采取相应的措
施，具体问题要具体分析具体对待，不能一概而论。 第12页/共74页
•在钻柱中要带上随钻震击器，因为在粘卡发
生的最初阶段，震击解卡是很有效的。
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四、粘吸卡钻的处理

三、常见故障（复杂）的分析及处理
（六）缩径卡钻
（1）钻进过程中缩径卡钻预兆
① 钻速加快，扭矩增大；
② 停钻后“倒车”严重，上提有阻力； ③ 下放遇阻，有时不能接触井底，需反复划眼；
④ 开泵、循环正常，泵压升高不明显；
⑤ 强行钻进，上述阻卡现象加重或泵压明显升高； ⑥ 表明钻遇强塑性蠕变地层（富含水软泥岩、沥青层、膏泥岩层）。
三、常见故障（复杂）的分析及处理
（七）落物（井壁掉块）卡钻
（1）钻进过程中卡钻预兆:
① 钻进中扭矩波动，停钻后“倒车”严重； ② 阻卡时开泵、循环正常； ③ 循环上提钻柱阻卡现象不变；
④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ 在一定拉力下可上行一段距离、并伴有弹跳现象； 下放正常或遇阻后突然解脱； 循环上提钻柱阻卡现象不减； 多数情况下钻进中伴有蹩跳钻现象； 落物、井下工具部件、井壁掉块致卡预兆有区别。
⑦ 有时划眼困难并伴随憋泵现象等。
三、常见故障（复杂）的分析及处理
（六）缩径卡钻
（3）欠尺寸井眼卡钻预兆（略） 卡钻特征：
①单向遇阻，阻卡点固定或多处； ②卡点在钻头、稳定器或直径较大的钻具部位； ③卡钻在钻具运行中造成； ④开泵、循环畅通程度取决于钻头、稳定器类型和地层软硬程度； ⑤在蠕变性较强地层启动泵困难、循环不畅通或憋泵； ⑥随时间延长卡点逐渐上移。
④ 与接触面积、时间相关。
三、常Байду номын сангаас故障（复杂）的分析及处理
（一）压差（粘吸）卡钻
卡钻预兆
① 摩阻扭矩增大 （与钻井液性能、循环加重及维护处理、岩屑浓度、起下钻频次、中
断循环时间及形成泥饼厚度相关） ② 卡钻迹象明显； ③ 或钻柱处于较长时间静止状态。
卡钻特征
① ② ③ ④ 开泵、循环正常； 卡点在钻柱部位，且随时间延长上移； 有时随钻井液性能改善、加大排量循环可自动解卡； 多数情况下循环（等候处理）时间越长，解卡越困难。

复 6. 钻井液加重时，要用优质的加重材料均匀加入
杂 7. 设计合理的钻具结构，特别是下部钻柱结构
三、粘卡的预防
8. 如果钻头在井底无法上提和转动，将钻柱悬重的
1/2~2/3压在钻头上。
9. 测斜前，最好短起下一次。测斜时，勤活动钻具。
10. 正常钻进时，决不能将方钻杆座在井口进行维修。
11. 指重表、泵压表、扭矩表必须灵敏可靠。
事故处理过程
1. 注入解卡剂40m3，替钻井液时，泵压由 12MPa降至10MPa，15分钟后发现井口有解 卡剂返出，判断是钻具刺漏，循环短路经 测试刺漏位置在1530m。
钻
2. 原钻具倒扣，一次倒出钻杆1651.80m，将 刺漏钻杆倒出。
井 事 故 与
3. 下φ127mm公锥打捞三次，匀未成功。
钻 12. 保持良好的井身质量（直井防斜打直，斜井保证井眼
井
轨迹平滑）
事 13. 钻柱中要带上随钻震击器（根据特殊井段选用，长期
故
使用可能失效，出现负面影响）
与 14. 钻进、起下钻过程中要详细记录与钻头或扶正器相对
复
应的高扭矩大摩阻的井段，并分析所在地层的岩性
杂
四、粘卡的处理
强力活动钻具
震击解卡
正钻地层坍塌：钻进困难，泵压上升，扭 钻 矩增大，钻头提起后，泵压下降至正常值， 井 但钻头放不到井底。 事 正钻层以上的坍塌：泵压升高，钻头提离 故 井底后泵压不降，上提下放均遇阻，井口 与 返出流量减少或不返。
复 杂
起钻时发生井塌
上起遇阻，下放也遇阻，且阻力
越来越大，但不稳定，忽大忽小。钻
钻 具也可以转动，但扭矩增加。开泵时
井斜与方位的影响
钻 井

第二节 处理复杂钻井事故
• 一、学习目标
•
了解钻井事故的危害；掌握各种钻井事故发生的原因、
现象和处理方法；能够处理较复杂的钻井事故。
• 二、准备工作
•
处理相应钻井事故所需的仪器、工具和材料。
• 三、操作步骤
•
(1)根据事故发生前后的现象，分析事故发生的原因。
•
(2)判断事故类型，确定处理方案。
•
(3)事故处理。
第一节 侧钻施工
• 2)动力钻具侧钻 ’
• (1)选择钻头。上部地层一般使用 钢齿牙轮钻头，下部硬地层一般选用 PDC钻头或梅花式锅底磨鞋。
• (2)组合钻具。钻头+动力钻具+ 弯接头+钻铤(无磁)1根+钻铤1柱+钻 杆。
第一节 侧钻施工
• (3)下钻至侧钻点进行侧钻。 • ①选择侧钻位置。根据原井眼井斜
• 1)化学凝胶在复合堵漏中的作用
•
封堵水层漏失可采用化学凝胶—水泥浆复合作业的方法。
其中化学凝胶的作用是：
•
(1)防止水泥浆和钻井液混浆。水泥浆与钻井液混浆是造
成水泥浆堵漏失败的重要因素之一，采用化学凝胶—水泥浆复
合堵漏能有效地解决这个问题。它是处理普通井漏行之有效的
方法之一。
•
(2)避免地下水对水泥浆的稀释。采用水泥浆堵塞水层井
他堵漏方法打下基础。
塞垫层，一方面可阻止后至的水泥浆随 每钻完一根单根或每次下钻时，都必须先探沉砂，若沉砂太多，不能接单根时，要先开泵，用大排量冲洗井底，待沉砂少后，再抓紧时间
接单根。 钻头+动力钻具+弯接头+钻铤(无磁)1根+钻铤1柱+钻杆。
漏失通道流走；另一方面其自身也具有 对于足以使钻头无阻放空的孔洞或大岩洞地层，先用体积填充材料充填洞穴，以建立止流屏障，然后再注入永久性堵剂的做法，仍是一种

井下落物事故的处理
(四)打捞小件落物 常用打捞工具： (1)强磁打捞器 (2) 一把抓 (3)局部反循环打捞篮
套管内落物的预防
套管内落物有两种，一个是井下落 物．另一个是井口落物。预防井下落物的方 法是严格执行起下管柱和打捞操作规程。使 用钻头及打捞工具时，必须详细检查，不合 格或与出厂合格证有出入者不能下井。对井 底的情况未搞清楚之前不要随便使用打捞工 具。自行设计制造和新装的打捞工具，要考 虑是否有应力集中以及电焊对强度的影响， 必要时进行强度校核。在打捞时如井底出现
套管内落物的预防
不正常现象，必须起出管柱检查，在未弄清 楚原因之前不可继续打捞。
在井口工作时禁止把小件工具，如钢球、 螺栓等放在井口及转盘上，以防发生落物。 井内无管柱时，一定盖好井口。如井内存管 柱而停止工作时，一定放上吊卡或卡瓦，然 后用帆布围好井口。交接班前后，必须详细 检查游动系统的各部分。
井下落物事故的处理
(一)打捞管类落物 打捞前应首先掌握油(水)井基础数据，即
了解钻井和采油资料、搞清井身结构和有无 早期落物等。其次搞清楚造成落物的原因， 落物落井后有无变形及砂面掩埋等情况。计 算打捞时可能达到的最大负荷，加固井架和 绷绳坑。还要考虑到捞住落物后再次遇卡应 采取的措施等。
井下落物事故的处理
管，也会造成砂卡 。
（2）冲砂时的排量不够，液体上返速度过小，携 砂能力差，不能将砂子完全携带到地面造成砂卡。 井口倒罐或接单根时间过长，砂子下沉造成砂卡。
卡钻事故处理
一、发生砂卡的原因：
（3）压裂时所用管柱的尾管过长，含砂比 大、排量小，压裂后放压过猛等、均能造成 砂卡。 （4）其它作业施工时，如填砂或注水井喷 水降压时喷率过大等，也能造成砂卡。

2、起钻遇卡，下压或下击，慢转下击 3、已卡死，倒扣、套铣
第八：干钻卡钻
所谓干钻就是钻头部位失去钻井液循环，钻头 对岩石作功所产生的热量散发不出去，切削的岩屑 携带不上来，积累的热量达到一定程度，足以使钢 铁软化甚至熔化，钻头或钻铤下部在外力作用下产 生变形，和岩屑熔合在一起，这就造成了干钻卡钻。
第六：泥包卡钻
三.预防措施：
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
第六：泥包卡钻
四.处理方法：
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
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，
事故的种类、发生原因及预防和处理
三.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。
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。
铤，并加入随钻震击器 7、提高井身质量，减少井斜角
第一：粘吸卡钻
四.处理方法：
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
第二：坍塌卡钻
坍塌卡钻是井壁失稳造成的，是卡钻事故中性 质最为恶劣的一种事故。因为处理这种事故的工序 最复杂、耗费时间最多、风险性最大，甚至有全井 或部分井眼报废的可能，所以在钻井过程中应尽力 避免这种事故的发生。
第八：干钻卡钻
四.处理方法：

预防： ₪ 通过提高泥浆密度可防止或减轻地层的蠕动，在打开已
知的流塑性地层前要提高泥浆的密度，在最初的几米中 最容易发生卡钻。 ₪ 使用偏心钻头钻一个稍大点的井眼或在钻具组合中使用 扩眼器； ₪ 下钻时要划眼，钻进时每个单根或每个立柱都进行划眼； ₪ 在裸眼中要保持钻具活动，要有规律地进行通井；
第15页/，这与井内摩擦力增加有关，但这种 现象也可能由其它原因造成； b. 卡钻后泥浆循环不受影响，这是压差卡钻最主要特点； c. 钻杆不能活动或转动，是压差卡钻的另一主要特点； d. 压差卡钻一般是钻具长时间静止不动而造成的，接单根也会发生 压差卡钻, 但一般都需要更长的静止时间。
的蹩着扭矩 其他方法解卡
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缩径卡钻
概念： 缩径是指已钻过井段的井眼直径小于所使用的钻头 直径，即井径缩小的现象。
缩径常发生在盐膏层、含盐膏软泥岩、含膏泥岩、浅层高含水泥岩 、浅层或中深井段的泥岩层和高渗透性砂砾岩等类地层中。造成缩径的 原因有以下几种：
(1)盐岩、含盐膏软泥岩是一种塑性体。 (2)对于浅层或中深井段成岩程度较低的含大量蒙脱石的泥岩，当其 被钻开后，蒙脱石吸水膨胀造成井径缩小。 (3)在高压高含水的塑性泥岩中钻进时，泥岩就会发生塑性变形，造 成缩径。 (4)在高渗透性砂岩或砾岩中钻进时，钻井液滤失量过大或环空返速 过低，就会形成厚泥饼而造成缩径。
岩屑床滑动；泥浆悬浮性差。
特征：泥浆出口流量减少,甚至完全不能返出；泵压增高；
扭矩增大,钻具不能活动。
预防措施：保持井璧稳定，防止出现大肚子井眼；提
高泥浆的携带能力和悬浮性能，在可能的情况下提高泥浆的排 量；起钻或接单根前增加泥浆循环时间。
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井塌卡
原因：

五、处理故障和复杂情况常用方法及要点
（三）发生卡钻故障后应采取的措施
（１）设法建立循环； （２）在故障原因不明之前，不得强扭、强拉、硬砸； （３）要尽可能保持钻柱完整性； （４）在容易引起粘卡的井要设法控制卡点上移（变换吨位提拉或采用压 弯钻具措施）； （５）要注意井喷等其它故障连锁反应； （６）确定和判断卡点位置；
（４）使用随钻震击器时，要注意起下钻过程中误击；
（５）对能够循环的卡钻配合浸泡更好。 此法对开泵憋漏卡钻、严重沉砂卡钻不适宜。
五、处理故障和复杂情况常用方法及要点
５、测井仪器打捞法
常用电缆及仪器打捞工具： 内钩捞绳器、外钩捞绳器、 卡板式（卡瓦式）打捞筒、钻杆穿心打捞工具、旁开式 钻杆穿心打捞工具 打捞筒等 （１）采用穿心打捞注意事项； （２）采用打捞矛打捞电缆注意事项； （３）采用打捞筒打捞注意事项； （４）打捞放射性仪器注意事项； （５）采用旁开式打捞筒的使用范围和注意事项； （６）打捞过程中如何防止卡钻等。 采用何种方法打捞要与测井人员共同商量，达成共识，才能密 切配合。
五、处理故障和复杂情况常用方法及要点
（３）井壁掉块卡钻（井内落物卡钻）；
形成原因： 钻遇硬地层时因井壁掉块使钻头或稳定器被卡；井内落物 造成卡钻等。
主要特征：起初，钻具上提下放有阻卡、弹跳现象，旋转扭矩波动，但 循环正常等。
处理处理：若判断是井壁掉块，则采用上提一定拉力（一般１－２吨） ，转动钻具，破碎掉块；若难以破碎或是井内坚硬落物，则缓慢上提， 并配合下放方式，将掉块带至大井眼段，提出钻具。切不可硬提强转， 只要不拔死，一般都能解除。
处理措施：先采取倒划眼方式，试探着将钻具提出；若
困难，则根据键槽位置深度，采用接键槽消除器，下钻 消除方式；严重阻卡或键槽位置较深，不能接键槽消除 器时，采用下放钻具，循环处理好钻井液后，采取倒扣 键槽消除器