钻井工程预警

名词解释

刺漏现象：由于循环系统含沙量过高，导致钻杆管壁完全穿透。

水眼：三牙轮钻头水眼是在钻头体的适当位置开出的孔道，与钻头体内腔流道相连通，构成了钻井液由钻杆内部进入井底的通路．普通(非喷射式)钻头的水眼，仅是在钻头体的适当位置开孔并焊上水眼套，而适合喷射钻井需要的钻头即喷射式钻头，则要在水眼处安装硬质合金喷嘴，且对水眼有关的钻头结构有特殊的要求，即：钻头体内腔流道应使钻井液流动时阻力最小；喷嘴形状应有较好的射流特性(流量系数大、等速核长)；可以根据水力设计要求，方便地选用和更换喷嘴；水眼的布置(喷射方向、水眼位置的高低、数量等)要有利于清除岩屑。

 

预警知识

井漏

　　　井漏是当井筒钻井液液柱压力大于地层压力时，钻井液从井筒漏入地层的一种现象。以漏失速度的快慢可以将井漏划分为渗漏、小漏、大漏和有进无出等几种类型。形成井漏的原因主要有以下几种：

　　　A、钻入裂缝、孔洞发育的碳酸盐岩地层或高孔隙度的碎屑岩地层，钻井液液柱压力大于地层压力。

　　　B、由于钻井液密度过高，造成井眼内液柱压力大于地层破裂压力将地层压裂造成井漏。

          C、下钻过程中，由于冲击压力或钻具破坏井壁泥饼造成井漏。

 

溢流\井涌

　　　井涌是在地层压力大于钻井液液柱压力的情况下流体持续进入井筒，与钻井液一同溢出井口的现象。

　　　井涌发生原因主要有以下几点：

　　　A、钻遇异常高压地层，地层压力驱动地层流体进入井筒造成井涌。

　　　B、在井底压力近平衡状态时停止循环，作用与井底地层的环空压耗消失，地层流体进入井筒造成井涌。

　　　C、起钻时未按规定灌钻井液使井筒液面下降，钻井液液柱压力减小到不能制约地层压力时，地层流体进入井筒造成井涌。

　　　D、井漏时钻井液补充不足使井筒液面下降或补充的钻井液密度不足以制约地层压力，地层流体进入井筒，造成井涌。

　　　E、钻井液因为地层流体不断侵入而密度下降，密度降低又导致了地层流体的入侵速度加快，最终造成井涌。

　　　F、起钻时，特别时钻头出现“泥包”时，或使用PDC钻头时，抽汲作用诱发井涌。

G、使用综合录井仪对井涌进行监测和预报按照发现时间的早晚可以分为四个阶段，即早期预报、临涌期预报、上返期预报和井口发现。

 

放空

　　　在砂泥岩剖面中钻达储层或岩层时会出现钻时加快现象，在碳酸盐岩剖面中钻达缝洞发育的储层段时，会发生放空，出现钻时加快现象，司钻会有“加不上压”的感觉。此时在录井参数方面的表现则是大钩负荷值和钻压值在正常范围内大幅度摆动，扭矩亦有较大幅度的摆动，泵压也会有波动。在经过一个迟到时间后，如果钻遇油气层，气测系统会有油气显示；如果钻遇岩层，钻井液发生盐侵，会出现电导率上升的现象；如果钻遇水层，可能有水侵现象发生。对快钻时放空及时预报可以使工程施工人员有充分的时间进行准备，处理井涌、井喷、井漏、盐水侵等可能发生的问题。

 

有毒有害气体

　　　钻井作业中有害气体主要来源有：

　　　某些钻井液（钻井液）处理剂在高温热分解作用下产生硫化氢；某些钻井液（钻井液）中细菌的作用；钻入含硫化氢地层时侵入井内。

　　　硫化氢检测仪报警浓度设置： 

　　　A、第一级报警阈值应设置在10mg/m3，但不启动报警音响，仅向钻井施工人员提示硫化氢目前浓度值。

　　　B、第二级报警阈值应设置在20mg/m3。

　　　当空气中硫化氢含量超过安全临界浓度时，监测仪能自动报警，其音响应使井场工作人员皆能听到。二层台应装设音响报警器。

　　　钻入气层时，应加密对钻井液中硫化氢的测定。

　　　在新构造上钻第一口探井时，应采取相应的硫化氢监测和预防措施。

 

钻具刺

　　　A、当钻具本体被腐蚀、疲劳损伤，或者有的是钻具加工时就存在问题，会造成钻具刺漏现象，钻具刺穿后，钻井液分流。钻井液循环到达钻头和井底的流量大量减小或者完全消失，这样钻头水眼流量减小或消失，钻头就得不到充分的润滑和冷却，井底得不到充分的清洗。因此就出现了干钻现象，造成钻头磨损。

　　　B、钻具刺多发生在距离母扣半米处的加厚消失端处，由于此处是应力集中区，并且泥浆在此形成涡流冲刷，内涂层容易脱落，当内涂层一旦脱落，钻具将以数倍于以前的速度受到腐蚀，腐蚀坑在泥浆、应力作用下迅速扩展成片，形成微裂纹、裂纹，最后产生刺漏孔洞，如钻进时未发现泥浆刺漏导致的泵压下降，很容易出现钻具断裂落井事故。

 

断钻具

　　　钻具断裂在钻具事故中所占比例较大，危害也很严重，导致断钻具事故多是由于使用的钻具较旧，钻进中未及时发现钻具刺漏，或钻进时因溜钻、顿钻引起扭矩急剧升高及起钻过程中遇卡后的野蛮性强提拉等。形成的原因可能有以下几种：

　　　过载断裂：由于工作应力超过材料的抗拉强度引起的。如钻杆遇卡提升时焊缝热影响区的断裂，蹩钻时的钻具体折断等；

　　　低应力脆断：主要由于钻具的疲劳损伤。在突然断裂前没有宏观前兆，是最危险的断裂方式之一。另外，应力腐蚀断裂，钻杆接触某些腐蚀介质（如盐酸，氯化物类）时的应力腐蚀断裂等；

　　　氢脆断裂：一般发生在钻杆接头、钻铤和转换接头螺纹部位等截面变化区域或因表面损伤而造成的应力集中区处。由于整个钻具承受复杂的交变应力，有些部位如螺纹根部、焊缝及划伤等缺陷处会出现应力集中，缺口根部应力可高出平均应力几倍或更高，所以缺陷处很快发生裂纹并扩展，直到断裂，疲劳断裂失效是钻具的主要失效形式。

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。

 

井壁垮塌

           井壁垮塌与卡钻类工程复杂发生前及发生过程中扭矩、转盘转速、泵冲及泵压等相关参数均有较明显的变化，主要表现为在泵冲不变的情况下，泵压出现一定幅度的波动，而扭矩则有较大幅度的波动，多呈锯齿状，且时有时无，转盘变化不明显。对这类工程隐患的判断，还有一项重要的参数或现象在现场通常没有引起我们的足够重视，那就是井口返出岩屑成份与返出量的变化：在事故发生之前一段时间里，井口返出的岩屑量与正常钻井时相比会有一定程度的增加，并可在砂样中见到大量的上部地层的掉块。在录井监测过程中，这一现象应当引起现场技术人员足够的重视，本类事故的发生不是用简单的参数变化就能直接判断和预报，要综合的知识面宽，还必须积累较多的实战经验，有时坍塌原因较单一，可以及时发现，采取适当针对性措施就可避免进一步复杂，有时较复杂，一旦发生就会带来严重后果。

 

 

堵水眼

　　　发生钻头水眼堵的原因主要是下钻过程中由于钻头没有做防堵水眼措施，或钻进时钻井液中大颗粒物体进入水眼，将水眼堵死，造成钻井液无法循环。

 

钻头老化

　　　钻头是钻井中的重要工具，它是直接影响钻井质量、钻井成本和钻井工程顺利进行的重要因素。因钻头的使用不当引起钻头事故时有发生,利用综合录井技术对钻井工程参数的实时监控,能够有效评价井下钻头的使用情况,避免钻井事故的发生。

　　　钻头老化终结的原因及危害：钻头是用钻头本体上的牙齿切削地层岩石来实现钻进，当钻头牙齿切削地层岩石到一定程度时，钻头上的牙齿会脱落或磨平，这时机械钻速明显降低，增加钻井成本。

钻头老化终结的识别方法：钻头钻进时要求井底干净，如果井底有落物或落物打捞不干净，将使钻头的牙齿较早磨平、脱落、缩短钻头的使用寿命。钻头终结后，机械钻速降低，泵压在钻头到底与钻头提离井底时不同，钻头到底后泵压将上升，这是由于钻头老化终结后牙齿磨平或脱落使钻头水眼与井底间隙变小造成泵压上升。另外钻头老化时还表现为扭矩变小，震动幅度增大，准确及时判断钻头老化，及时更换钻头，可提高钻井时效。

 

钻头泥包

　　　钻头泥包一般发生在钻遇大段泥岩或泥岩较为松软的地层中。主要由于钻头选型不合理（牙齿大小，水眼大小等）或转盘转速、钻压、泵压等工程参数的搭配不合理，钻头就会泥包，泥包后的钻头机械钻速会明显降低，将会影响钻井工期，如果以泥包钻头起钻还将诱发井涌甚至井喷。

判断方法：钻头泥包一般发生在钻大段泥岩，钻头泥包后，机械钻速会明显降低，扭矩变小而且波动变小，但有时会出现时大时小的曲线，而且扭矩曲线较钻头没有泥包时平滑。钻头泥包后还表现为钻头到底与钻头离开井底扭矩变化较小，返出的岩屑为泥岩。

 

溜钻

　　　溜钻一般是司钻送钻不均匀，在钻头上突然施加上超限的钻压，导致钻具压缩、井深突然增加的现象。

　　　频繁发生溜钻或顿钻会损害钻头的使用寿命，视其溜钻的程度的大小，其后果也不相同。轻者钻头损坏；重者钻头报废，牙轮掉入井底，钻具变形。溜钻在录井参数上最直接的表现：钻时陡减、悬重陡降、扭矩陡升、大钩高度陡降。

 

顿钻

　　　顿钻一般是在钻头提离井底后，由于未控制好刹把，钻具自然下落，在钻头上突然施加上超限的钻压，导致钻具压缩、井深突然增加的现象。顿钻在录井参数上最直接的表现：大钩高度陡降（大钩下降速度增加）、悬重陡降。