钻井遇阻分析及处置措施

钻井遇阻分析及处置措施

钻井过程中,遇阻是指钻头或钻具在井内运行过程中受到阻力,导致不能正常下入或起出,甚至无法转动的现象。遇阻会影响钻井进度和安全,需要进行分析和采取相应的处置措施。下面介绍常见的钻井遇阻原因、分析方法及处置措施。

一、钻井遇阻的常见原因

1、井壁不稳定

井壁不稳定是钻井过程中遇阻的常见原因之一,主要表现为井壁坍塌、缩径、掉块等现象。这种情况多发生在泥页岩、泥质砂岩等易坍塌的地层。当钻井液压力过低、井壁支撑力不足、地层遭受扰动等,都会导致井壁的岩屑或碎块掉落,阻塞井眼,引起遇阻。

应对措施:

① 提高钻井液的密度和流变性以稳定井壁;

② 使用膨润土和聚合物钻井液,可以提高钻井液的黏性和滤失性,形成高效泥饼;

③ 调整钻进参数,控制钻速,减小对井壁的扰动;

④ 针对井壁失稳较严重的情况,考虑使用套管固井法,避免后续钻进中遇到类似问题。

2、井下杂物

钻井过程中,井下工具故障、地层掉块、井壁崩落等原因都会导致井内存在杂物。这些杂物可能会卡住钻具,使其无法正常下入或提起,导致遇阻。井下杂物可能包括工具的碎片、井眼扩径后的岩屑等。

应对措施:

① 进行井下刮削和清理作业,例如使用刮削工具、磁性打捞工具等清除井下杂物;

② 通过井下摄像工具检查具体遇阻位置和情况,采取针对性的清理措施;

③ 如果无法清理掉落物,可考虑使用通井或冲击工具来打通堵塞段。

3、井眼清洁不良

井眼清洁不良会导致岩屑沉积在井底或井壁,造成钻具遇阻。尤其是在长时间钻进或地层岩性复杂的情况下,钻井液的携屑能力不佳,会使岩屑无法及时排出井筒,导致沉积。

应对措施:

① 调整钻井液的黏度、流变性和固相含量,提高其携屑能力;

② 进行短程起下钻操作(称为“循环井眼”),以清除井底或井壁的岩屑沉积;

③ 使用大排量泵进行反循环清洗,增加携带能力。

4、钻具设计或操作不当

钻具的组合设计和操作方式对钻井过程中的遇阻影响较大。例如,钻铤弯曲、钻杆连接螺纹松动、起下钻速度过快等都会导致钻具遇阻。

应对措施:

① 钻具设计应根据井深、地层条件、钻进工艺等进行优化,如选择合适的钻铤直径、材质等;

② 确保螺纹连接紧固,避免使用磨损严重的钻具;

③ 遵循规范的起下钻操作规程,尤其是在地层复杂段,起下钻速度应控制在合理范围内;

④ 使用减震器和稳定器等工具减少钻具的振动和偏摆。

5、钻井液问题

钻井液性能不佳(如黏度过大、滤失控制不当、润滑性能差等)会导致岩屑携带困难或润滑效果不佳,从而引起遇阻。钻井液是维持井眼稳定性和携带岩屑的关键介质,如果性能不佳,会直接导致井下作业困难。

应对措施:

① 定期监测钻井液的性能参数,如密度、黏度、失水量、固相含量等,确保其符合钻井作业要求;

② 使用润滑剂和稀释剂调整钻井液的流变性能,提高其润滑能力和流动性;

③ 对于粘度过大的钻井液,可以使用合适的稀释剂,控制固相比例。

二、遇阻分析方法

遇阻发生后,分析其原因是关键的一步。以下是常用的遇阻分析方法:

1、地质资料分析

钻井工程师应及时查看遇阻井段的地质资料,包括岩性、地层压力、孔隙压力等。通过分析地层性质,判断是否存在井壁坍塌、缩径的可能。根据岩性资料确定井段内是否存在泥质含量较高的地层,是否易发生井壁失稳等问题。

2、钻具及钻井液参数分析

检查钻具的设计组合和钻井液的性能参数是否合理。分析钻具的刚性、稳定性、耐磨性等参数,确保其能够应对井下复杂环境。同时检查钻井液的黏度、密度、失水量等性能参数,确保其具有良好的携屑能力和井壁稳定能力。

3、井下测量及检查

井下测量可以使用声波测井、井下成像工具、井下摄像等手段直接查看井下情况,确定井壁的完整性、井径变化情况等。通过这些方法可以直观了解遇阻的原因,例如井壁坍塌、掉块等。

4、起下钻操作记录分析

起下钻过程中会记录钻井参数(如起下钻速度、泵压、扭矩等)。分析这些操作数据可以帮助判断遇阻的具体原因,例如是否存在因起下钻速度过快导致的卡钻,或因扭矩过大导致的钻具卡阻。

三、遇阻的处置措施

不同的遇阻原因对应不同的处置措施,下面对常见措施进行详细描述:

1、井壁不稳定引起的遇阻处置措施

① 提高钻井液的密度,以增加井壁支撑力,避免坍塌;

② 采用井壁稳定剂,如聚合物、纤维等,增强泥浆的封堵和支撑能力;

③ 优化钻进参数,如降低钻速、增加钻压、控制转速等,以减少对井壁的扰动。

2、井下杂物引起的遇阻处置措施

① 通过井下刮削工具、磁性打捞工具等清理井下杂物;

② 使用反循环冲洗技术清理井内掉落物和岩屑;

③ 如果杂物无法清理,可考虑使用钻井通井工具(如扩径器)扩大井径,疏通井眼。

3、井眼清洁不良引起的遇阻处置措施

① 调整钻井液性能,增加其携屑能力,减小固相比例;

② 使用更高的泵排量进行反循环,清除井底沉积;

③ 进行短程起下钻操作(称为“循环井眼”),以避免岩屑沉积堵塞井眼。

4、钻具设计或操作不当引起的遇阻处置措施

① 重新设计或调整钻具组合,如改变钻铤的直径或钻杆的材料;

② 遵循规范的起下钻操作规程,避免过快起下钻或过大扭矩操作;

③ 使用减震器和稳定器,减少钻具的偏摆和振动,保持井眼的直度。

5、钻井液问题引起的遇阻处置措施

① 定期监测和调整钻井液性能,使用润滑剂提高其润滑效果;

② 添加合适的稀释剂或调节黏度,以改善钻井液的流动性;

③ 使用钻井液的降滤失剂和防膨剂,保持井壁的稳定性和携屑能力。

四、总结

钻井遇阻问题复杂多样,需要从多个方面进行综合分析,采取针对性的处置措施。通过合理的地质分析、钻具和钻井液设计、规范的操作和及时的应对,可以有效预防和解决钻井遇阻问题,提高钻井作业的安全性和经济效益。