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中图分类号:TM216+.5 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)24-0166-01
一、前言
固井作业涉及套管、水泥浆浆体性能设计、注水泥现场施工、水泥胶结质量等方面,为此,固井复杂问题和事故也可以分为这几类。本文对下套管阻卡、套管断裂、套管泄漏、套管挤毁、等复杂情况? 进行简单介绍。
二、套管阻卡
套管阻卡一般可分为套管粘吸卡,井眼缩经卡,井眼坍塌或砂桥卡三类。
1)管阻卡的原因及影响因素
套管粘吸卡是由于套管的外径往往大于钻杆的外径,套管与井壁的接触面积大于钻杆的接触面积,上扣时间要大于钻杆的上扣涉及,且下套管时又难以旋转,因此,卡套管的发生机率较大。井眼缩径卡套管是由于井眼不稳定,特别是钻遇蠕动性岩盐层或由于钻井夜性能不好形成较厚的假泥饼,导致井眼缩径,造成缩径卡套管事故。井眼坍塌或砂桥卡套管是在下套管过程中或下套管结束后发生井眼坍塌或形成砂桥造成卡套管事故。下套管前没有认真通井,对缩径段没有很好地划眼,易造成卡套管事故。.下套管作业没有认真准备(包括组织、工具等),造成下套管时间过长或中间停顿等,易发生卡套管事故。中途测试、取心、电测后没有通井而直接下套管易发生卡套管事故。钻井液性能不好,没有形成很好的滤饼,井眼摩阻系数大,尤其是高密度、分散型钻井液,发生卡套管的机率大。下套管前对漏失层没有很好地堵漏,加之下套管时速度过快,易压漏地层,造成井塌引起卡套管事故。.高压层下套管前没有压稳,在下套管过程中发生溢流,环空夜柱压力下降,易发生井塌,造成卡套管事故。.井口不,下套管上扣时反复错扣,下套管时井下套管静止时间长且没有活动套管,易发生卡套管事故。钻井液密度設计不合理,如密度设计较低,造成井眼坍塌或没有压稳蠕动性地层引起井眼缩径,造成卡套管事故。下套管时遇阻,盲目下压,造成下套管由遇阻演变成套管卡死。
2)防发生套管阻卡的技术措施
下套管前认真通井,对缩径段反复划眼。设计合理的钻井液密度,保证压稳地层,防止井眼坍塌,减少蠕动性地层的蠕动速度和井眼缩径。中途测试、取心及电测后要求认真通井才能下套管。下套管前认真处理好钻井液性能,降低钻井液粘度、切力和失水,并充分循环处理钻井液,方可下套管。对于深井、长裸眼井和定向井、水平井等,必要时在下套管前要求加入塑料小球或混入一定比例的原油,降低井眼摩阻系数。下套管作业要认真准备(包括人员组织、工具等),仅可能减少下套管时间和中间停待。下套管前对漏失层要求很好地堵漏,并控制下套管的速度,防止压漏地层。在高压层下套管前要求压稳,防止在下套管过程中发生溢流,保持井内压力平衡。在下套管过程中如发生井漏、井塌等复杂情况,一般要求起出套管,下载处理井眼,正常后再重新下套管。下套管时如遇阻,应反复活动套管,并接方钻杆或循环头循环处理钻井液,不能盲目下压,防止套管卡死。下套管前要校正井口,做到天车、转盘和井口三点一线,防止下套管上扣时错扣。下完套管后要求先灌满钻井液后再慢慢开泵循环,等循环畅通后慢慢提高循环排量,防止混入空气造成开泵困难和压漏地层。下套管过程中要及时注意井口返浆,如发现异常应立即停止下套管进行处理,待正常后方可继续下套管。
3)套管阻卡的处理方法
套管遇卡后,应在保证套管串不被破坏的前提下开展处理工作,而且,应根据不同的卡套管类型采用不同的处理方法较卡钻相比,套管遇卡处理难度更大,手段也相对较少。
(1)套管粘卡
发生套管粘卡后,通常用以下步骤进行处理:强力活动套管; 发生套管粘卡后一般是先接方钻杆或循环头开泵循环,后在套管和设备(井架、提升系统)安全的条件下,尽最大可能上下活动套管,采用此种方法一般可以消除套管粘卡。
如果强力活动次数后(通常为10次左右)仍不能解卡,一般要停止强力活动。此后,在一定范围内活动没有卡住的套管,防止卡点上移。 泡解卡剂; 在强力活动套管无效后,处理套管粘卡的主要方法是通过泡解卡剂的方法来处理套管粘吸卡。其步骤为:选择合适的解卡剂,计算卡点位置,计算解卡剂的用量,井内压力平衡计算,解卡。
(2)套管缩径卡和井眼坍塌或砂桥卡
套管缩径卡时,井内一般可以循环钻井液,可以通过类似套管粘卡的处理方法进行处理。井眼坍塌或砂桥卡时,如可以循环钻井液且井口尚能返浆,应坚持先小批量低压循环钻井液,后逐步提高钻井液的密度、切力,正常后固井。如果套管已经下到井底,且循环钻井液漏失,应根据现场实际情况进行处理。大多数情况下选择小批量固井的方法,争取把下部地层封固,必要时再对上部地层进行挤水泥作业补救。如果套管没有下到井底,可选择先固井,后采用增加一层尾管固井封固下部地层的方法补救。
三、套管断裂
1)套管断裂的原因及影响因素
套管设计时安全系数设计偏低,没有考虑如温度变化、套管弯曲等因素对套管强度的影响,造成套管强度不够而发生套管断裂。套管本身质量问题,特别是丝扣加工质量不过关,造成丝扣处脱落。套管浮箍以上由于没有对套管丝扣联接处加以固定,在钻水泥塞时造成套管脱落。钻遇硫化氢气层,钻井液中含有硫化氢而产生 氢脆作用,造成套管断裂。在技术套管中钻进,没有采取有效的防护措施,钻杆接头将套管磨穿,造成套管断裂。地层水含有腐蚀性物质,如水泥环封固质量不好,易造成套管腐蚀破坏断裂。套管遇卡后,施加拉力太大,造成套管脱落。在压裂和注水泥施工时,由于施工压力太高,超过了套管的抗压强度,造成套管断裂破坏。在热采井内,套管受热膨胀,但由于套管外面又有水泥固结,限制了套管的自由伸长,在套管内部产生压应力,当压应力超过材料的屈服极限时,套管就会断裂。
2)防止套管断裂的技术措施
下套管时防止套管错扣,不允许在错扣焊接。套管遇阻卡后,不能强拉强提,上提拉力不能大于套管本体和丝扣抗拉强度的80%。表层套管和技术套管下部的留水泥塞套管应用防止螺纹松扣脂或在松扣处采用铆钉固定,防止在钻水泥塞或下部钻进过程中造成套管脱落。对于含有硫化氢的井,下套管前必须充分循环钻井液,压稳产层,清除钻井液中的硫化氢。同时,应采用访硫套管和井口装置。应尽可能提高表层和技术套管鞋处的固井质量。
在已下套管的井内钻进,要控制转盘的转速。钻铤未出套管鞋时,转速不大于60r/min,钻铤出套管鞋后也不要超过150r/min.对于深井和复杂井,钻井周期长,对套管要采取相应的保护措施。对于热采井固井,应采用优质钢材,在固井时要提拉一定的预应力,消除因温度升高,钢材受热膨胀产生的压应力。
四、套管挤毁
1)管挤毁的原因及影响因素
套管强度设计不合理,造成套管挤毁。灌钻井液不及时,造成在下套管过程中掏空太长,引起套管挤毁。套管加工质量不好,如壁厚不均匀或椭圆度太长或钢材性能达不到标准。在挤水泥时,没有下挤水泥封隔器,挤水泥施工压力超过上部套管的抗内压强度,造成上部大直径套管挤毁。存在特殊地层,如岩盐层,由于岩盐层蠕动,蠕变压力大于套管的抗外挤强度,就会造成套管挤毁。
2)防止套管挤毁的技术对策
下套管时要及时灌浆,控制套管掏空深度。在岩盐层等蠕动性特殊地层段套管强度设计应采用蠕变压力设计,并考虑不均匀载荷的影响。挤水泥作业设计时要考虑套管抗压和抗外挤强度的影响。控制下如套管的质量,防止不合格的套管入井。尽可能提高封固段的水泥石胶结质量,尤其是蠕动性特殊地层,提高套管抗外挤能力。
一、前言
固井作业涉及套管、水泥浆浆体性能设计、注水泥现场施工、水泥胶结质量等方面,为此,固井复杂问题和事故也可以分为这几类。本文对下套管阻卡、套管断裂、套管泄漏、套管挤毁、等复杂情况? 进行简单介绍。
二、套管阻卡
套管阻卡一般可分为套管粘吸卡,井眼缩经卡,井眼坍塌或砂桥卡三类。
1)管阻卡的原因及影响因素
套管粘吸卡是由于套管的外径往往大于钻杆的外径,套管与井壁的接触面积大于钻杆的接触面积,上扣时间要大于钻杆的上扣涉及,且下套管时又难以旋转,因此,卡套管的发生机率较大。井眼缩径卡套管是由于井眼不稳定,特别是钻遇蠕动性岩盐层或由于钻井夜性能不好形成较厚的假泥饼,导致井眼缩径,造成缩径卡套管事故。井眼坍塌或砂桥卡套管是在下套管过程中或下套管结束后发生井眼坍塌或形成砂桥造成卡套管事故。下套管前没有认真通井,对缩径段没有很好地划眼,易造成卡套管事故。.下套管作业没有认真准备(包括组织、工具等),造成下套管时间过长或中间停顿等,易发生卡套管事故。中途测试、取心、电测后没有通井而直接下套管易发生卡套管事故。钻井液性能不好,没有形成很好的滤饼,井眼摩阻系数大,尤其是高密度、分散型钻井液,发生卡套管的机率大。下套管前对漏失层没有很好地堵漏,加之下套管时速度过快,易压漏地层,造成井塌引起卡套管事故。.高压层下套管前没有压稳,在下套管过程中发生溢流,环空夜柱压力下降,易发生井塌,造成卡套管事故。.井口不,下套管上扣时反复错扣,下套管时井下套管静止时间长且没有活动套管,易发生卡套管事故。钻井液密度設计不合理,如密度设计较低,造成井眼坍塌或没有压稳蠕动性地层引起井眼缩径,造成卡套管事故。下套管时遇阻,盲目下压,造成下套管由遇阻演变成套管卡死。
2)防发生套管阻卡的技术措施
下套管前认真通井,对缩径段反复划眼。设计合理的钻井液密度,保证压稳地层,防止井眼坍塌,减少蠕动性地层的蠕动速度和井眼缩径。中途测试、取心及电测后要求认真通井才能下套管。下套管前认真处理好钻井液性能,降低钻井液粘度、切力和失水,并充分循环处理钻井液,方可下套管。对于深井、长裸眼井和定向井、水平井等,必要时在下套管前要求加入塑料小球或混入一定比例的原油,降低井眼摩阻系数。下套管作业要认真准备(包括人员组织、工具等),仅可能减少下套管时间和中间停待。下套管前对漏失层要求很好地堵漏,并控制下套管的速度,防止压漏地层。在高压层下套管前要求压稳,防止在下套管过程中发生溢流,保持井内压力平衡。在下套管过程中如发生井漏、井塌等复杂情况,一般要求起出套管,下载处理井眼,正常后再重新下套管。下套管时如遇阻,应反复活动套管,并接方钻杆或循环头循环处理钻井液,不能盲目下压,防止套管卡死。下套管前要校正井口,做到天车、转盘和井口三点一线,防止下套管上扣时错扣。下完套管后要求先灌满钻井液后再慢慢开泵循环,等循环畅通后慢慢提高循环排量,防止混入空气造成开泵困难和压漏地层。下套管过程中要及时注意井口返浆,如发现异常应立即停止下套管进行处理,待正常后方可继续下套管。
3)套管阻卡的处理方法
套管遇卡后,应在保证套管串不被破坏的前提下开展处理工作,而且,应根据不同的卡套管类型采用不同的处理方法较卡钻相比,套管遇卡处理难度更大,手段也相对较少。
(1)套管粘卡
发生套管粘卡后,通常用以下步骤进行处理:强力活动套管; 发生套管粘卡后一般是先接方钻杆或循环头开泵循环,后在套管和设备(井架、提升系统)安全的条件下,尽最大可能上下活动套管,采用此种方法一般可以消除套管粘卡。
如果强力活动次数后(通常为10次左右)仍不能解卡,一般要停止强力活动。此后,在一定范围内活动没有卡住的套管,防止卡点上移。 泡解卡剂; 在强力活动套管无效后,处理套管粘卡的主要方法是通过泡解卡剂的方法来处理套管粘吸卡。其步骤为:选择合适的解卡剂,计算卡点位置,计算解卡剂的用量,井内压力平衡计算,解卡。
(2)套管缩径卡和井眼坍塌或砂桥卡
套管缩径卡时,井内一般可以循环钻井液,可以通过类似套管粘卡的处理方法进行处理。井眼坍塌或砂桥卡时,如可以循环钻井液且井口尚能返浆,应坚持先小批量低压循环钻井液,后逐步提高钻井液的密度、切力,正常后固井。如果套管已经下到井底,且循环钻井液漏失,应根据现场实际情况进行处理。大多数情况下选择小批量固井的方法,争取把下部地层封固,必要时再对上部地层进行挤水泥作业补救。如果套管没有下到井底,可选择先固井,后采用增加一层尾管固井封固下部地层的方法补救。
三、套管断裂
1)套管断裂的原因及影响因素
套管设计时安全系数设计偏低,没有考虑如温度变化、套管弯曲等因素对套管强度的影响,造成套管强度不够而发生套管断裂。套管本身质量问题,特别是丝扣加工质量不过关,造成丝扣处脱落。套管浮箍以上由于没有对套管丝扣联接处加以固定,在钻水泥塞时造成套管脱落。钻遇硫化氢气层,钻井液中含有硫化氢而产生 氢脆作用,造成套管断裂。在技术套管中钻进,没有采取有效的防护措施,钻杆接头将套管磨穿,造成套管断裂。地层水含有腐蚀性物质,如水泥环封固质量不好,易造成套管腐蚀破坏断裂。套管遇卡后,施加拉力太大,造成套管脱落。在压裂和注水泥施工时,由于施工压力太高,超过了套管的抗压强度,造成套管断裂破坏。在热采井内,套管受热膨胀,但由于套管外面又有水泥固结,限制了套管的自由伸长,在套管内部产生压应力,当压应力超过材料的屈服极限时,套管就会断裂。
2)防止套管断裂的技术措施
下套管时防止套管错扣,不允许在错扣焊接。套管遇阻卡后,不能强拉强提,上提拉力不能大于套管本体和丝扣抗拉强度的80%。表层套管和技术套管下部的留水泥塞套管应用防止螺纹松扣脂或在松扣处采用铆钉固定,防止在钻水泥塞或下部钻进过程中造成套管脱落。对于含有硫化氢的井,下套管前必须充分循环钻井液,压稳产层,清除钻井液中的硫化氢。同时,应采用访硫套管和井口装置。应尽可能提高表层和技术套管鞋处的固井质量。
在已下套管的井内钻进,要控制转盘的转速。钻铤未出套管鞋时,转速不大于60r/min,钻铤出套管鞋后也不要超过150r/min.对于深井和复杂井,钻井周期长,对套管要采取相应的保护措施。对于热采井固井,应采用优质钢材,在固井时要提拉一定的预应力,消除因温度升高,钢材受热膨胀产生的压应力。
四、套管挤毁
1)管挤毁的原因及影响因素
套管强度设计不合理,造成套管挤毁。灌钻井液不及时,造成在下套管过程中掏空太长,引起套管挤毁。套管加工质量不好,如壁厚不均匀或椭圆度太长或钢材性能达不到标准。在挤水泥时,没有下挤水泥封隔器,挤水泥施工压力超过上部套管的抗内压强度,造成上部大直径套管挤毁。存在特殊地层,如岩盐层,由于岩盐层蠕动,蠕变压力大于套管的抗外挤强度,就会造成套管挤毁。
2)防止套管挤毁的技术对策
下套管时要及时灌浆,控制套管掏空深度。在岩盐层等蠕动性特殊地层段套管强度设计应采用蠕变压力设计,并考虑不均匀载荷的影响。挤水泥作业设计时要考虑套管抗压和抗外挤强度的影响。控制下如套管的质量,防止不合格的套管入井。尽可能提高封固段的水泥石胶结质量,尤其是蠕动性特殊地层,提高套管抗外挤能力。