钻井事故及预防

钻井是一项隐蔽的地下工程，存在着大量的模糊性、随机性和不确定问题。由于对客观情况的认识不清或主观意识的决策失误，往往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。

常见的钻井事故

钻井过程中最容易发生的井下工程事故主要有：钻头事故(断刮刀片、掉牙轮和掉钻头等)、钻具事故钻具刺坏、断钻具等)、套管事故(卡套管、断套管等)、井下落物事故(小工具等落入井内)、卡钻事故(钻具在井内不能上下活动或转动)、测井事故(测井电缆遇卡、遇阻或测井仪器落井等)、注水泥事故(固井时水泥浆在钻具内未替出、水泥浆返高不够，或将水泥浆全部替出环形空间等)和井喷失控事故(不能人为控制的钻井井喷)等。

钻井事故发生的原因

1）地质因素

钻井的对象是地层，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足够的了解，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（盐膏、软泥岩）的蠕变应力，作为井身结构和钻井液设计的主要依据。一般地说，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、膏盐层、富含水的软泥岩层、吸水膨胀的泥岩层、裂缝发育容易坍塌剥落的泥岩层、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的主要原因。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，即使是已经开发的油田，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，因而复杂情且况屡屡发生。

2）工程因素

钻井作业具有隐蔽性、复杂性，由于地质资料掌握不全不准，或者虽有可靠地质资料而未严格地按科学方法进行井身结构设计，使同一段裸眼中喷、漏层并存，治喷则漏，治漏则喷。虽然下了套管但不装并控设备，或者虽然装了井控设备但不讲求质量，一旦钻遇高压层，应急使用时，到处刺漏，甚至造成井喷失控。钻井液体系和性能与地层特性不相适应，甚至片面强调节约钻井液处理剂，使钻井液性能恶化，造成裸眼井段中某些地层的缩径或坍塌。

  钻井液密度不合适，也会造成井喷、井漏或井塌。操作不适当，下钻速度过快会产生很大的激动压力，易将地层憋漏。起钻速度过快会产生很大的抽吸力，易将油气层抽喷或将结构松软的地层抽塌，特别是在钻头或扶正器泥包的情况下更为严重。

  钻井设备发生故障，被迫停止钻具的活动或钻井液的循环，是发生井下事故的最普通最常见的因素。此外，管理工作薄弱，有章不循，有表（指重表、泵压表、扭矩表）不看，遇事不思，盲目决断，但求省力，不顾后果，起钻猛提，下钻猛压，遇卡硬转，遇漏硬憋，这是造成井下事故的常见原因。

常用处理方法

1)卡钻事故原因及处理

卡钻及造成原因：卡钻就是在钻井过程中因地质因素、钻井液性能不好、技术措施不当等原因，使钻具在井内长时间不能自由活动，这种现象叫卡钻。主要有黏附卡钻、沉砂卡钻、砂桥卡钻、井塌卡钻、缩径卡钻、泥包卡钻、落物卡钻及钻具脱落下顿卡钻等。

处理卡钻事故的方法：

• 泡油解卡

• 使用震击器震击解卡

• 倒扣套铣

• 爆炸松扣

• 爆炸钻具侧钻新眼等

2）井塌事故原因及处理

井塌是钻井过程中井壁失稳垮塌的现象。发生井塌的原因包括：

• 井内液柱压力不能平衡地层压力

• 地层受钻井液浸泡，发生水敏膨胀、破碎、剥离

• 地层本身破碎、疏松，上提钻具时造成抽汲现象使下部井筒压力下降

• 在起钻过程中，未及时回灌钻井液造成井内液柱压力下降

• 停钻时间过长，钻井液性能发生变化

• 在裸眼井段长时间、大排量循环等

• 井塌严重时会导致井眼情况复杂，引起井内事故

► 延伸阅读 | 井塌处理方法

(1)下钻过程，如发现井口不返钻井液,或者钻杆内反喷钻井液，这是井塌的象征，应立即停止下钻。开泵循环通井或划眼,待井下情况正常后，再恢复下钻工作。

(2)起钻过程,如发现井口液面不降，或钻杆内反喷钻井液，这是井塌的象征，应立即停止起钻。开泵循环钻井液,•待泵压正常，井下畅通无阻,管柱内外压力平衡后，再恢复起钻工作。 
(3)无论任何时候，如发现有井塌现象，开泵时均须用小排量顶通。然后逐渐渐增加排量，中间不可停泵。如果小排量顶不通,泵压上升，井口不返钻井液，证明地层漏失，不可继续挤入钻井液。

3）钻头事故及预防措施    

在钻进过程中所发生的钻头事故，包括牙轮钻头掉牙爪，牙轮、蹩断牙爪、牙齿、牙轮；刮刀钻头蹩断刀片、接头，PDC钻头脱落; 或人造聚晶金刚石、天然金刚石脱落等，统称钻头事故。

► 预防钻头事故

• 选用质量合格的钻头，出厂使用说明书要求正确使用钻头

• 精心操作，均匀送钻，严防溜钻、顿钻事故发生。 

• 正确操作，按设计施工，根据钻具组合和地层井深按要求加压。

4）井漏事故及处理

井漏是钻井过程中，井筒内钻井液或其他介质(固井水泥浆等)漏入地层孔隙、裂缝等空间的现象。井漏是钻井工程中常见的井内复杂情况，多数钻井过程都有不同程度的漏失。严重的井漏会导致井内压力下降，影响正常钻井、引起井壁失稳、诱发地层流体涌入井筒并井喷。

►井漏的处理措施

(1)对井下压力系统和地层比较复杂的井只能采取堵漏的办法进行处理；

(2)而对于井下压力系统单一、地层结构强度较大的井则可以采用降低钻井液密度的办法处理。

(3)可在钻井液中加入堵漏材料，如锯末，马粪，贝壳粉、粘土等。

(4)裂缝漏失需采用稠钻井液加堵漏物的如锯屑，棉子壳等，在处理井漏上和工艺措施配合，下钻速度要慢，泵压排量要适当。

5）井喷事故及处理

井喷，是一种地层中流体喷出地面或流入井内其它地层的现象，大多发生在开采石油天然气的现场。引起井喷的原因有多种：地层压力掌握不准、泥浆密度偏低、井内泥浆液柱高度降低；起钻抽吸，以及其他不当措施等。

井喷发生后对其控制的方法叫压井，压井主要有司钻压井法和工程师压井法，司钻压井法是先把井里的气或油排出来，再用重泥浆替换原来太轻的泥浆，这种方法需要时间较长，在加重设备不足的时候时常使用。工程师压井法是在计算好需要泥浆的量以后一次性打入井筒中的方法，井喷事故处理在前边已经有介绍此处不在赘述。