井下事故处理技术.docx
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1、井下事故解决技术 &qB!axj 油水井在生产或作业过程中,由于操作不妥或某种因素导致的井下管柱被卡或仅能在很短的一段范围内活动或转动,按正常方式不能上提的一种井下事故称为卡钻。由于卡钻事故会使油水井的生产不能正常进行,严重时导致油水井报废,给油田的生产导致重大的损失。因而如何防止和及时妥善解决卡钻事故,对维护油田生产和提高作业水平是非常重要的。 DX H1- 第一节解卡作业技术 4/Wqeq,E8 井下作业卡钻事故按其形成的因素可分为以下几种类型: _$f XK 1、油水井生产过程中导致的油管或井下工具被卡,如砂卡、蜡卡、套管变形卡等。 m:sT) 2、井下作业措施或工具选择不妥导致的卡钻、
2、如落物卡、水泥(凝固)卡等。 LYV|aY 3、封隔器不能正常解封导致的卡钻。 kz UP 一、卡钻事故的因素与防止 +)cjW9 (一)砂卡的因素及防止 bt2elH| 1、导致砂卡的因素 4XCy;4u 1)油井生产过程中,地层砂随着油流进入套管,逐渐沉积使砂面上升,埋住封隔器或一部分油管。 - wizUp 2)在注水过程中由于压力不平稳,或停注过程中的“倒流”现象,使砂子进入套管,导致砂卡。 o/6 g)r* 3)冲砂时泵的排量局限性,使液体上返速度局限性以将砂子带到地面上来,以及倒罐或接单根时,砂子下沉导致砂卡。 B!OW2q0D 4)压裂时含砂比过大,排量达不到设计规定,压裂后放压过
3、猛,冲砂不彻底及压裂过程中设备故障等,均能导致砂卡。 #KUqJ+x 5)施工管柱管串结构不合理,导致沉砂卡钻。 MeSF,*lP 6)其它因素,如填砂,注水井排液降压时排液速度不妥等,也能导致砂卡。 a#_=ch; 2、砂卡的防止 z(yJ/m 从导致砂卡的因素来看,要避免砂卡的产生,需采用以下防止措施: chC!d1 1)对出砂较严重的生产井,要尽早采用防砂措施,或及时进行冲砂解决,防止砂卡。 nB#m?hK 2)冲砂时泵的排量要达成规定参数,以保持砂可以被带出地面,并且冲洗要彻底。倒罐或接单根时动作要快,防止砂子下沉导致砂卡。 s_j ?L 3)压裂施工作业中,要严格按照施工规定进行,避
4、免含砂比过大、排量过小及压裂后放压过猛等。 , Ac gsC 4)注水井排液降压时要注意控制,防止排液降压过猛。 E5H0Yo.Wi 5)填砂时要准确计量填入的砂量,注意泵排量,不能将砂携带到油套管环空,沉砂时要活动管柱且要洗出井筒沉砂。 i 1Lx) 6)入井管串结构要科学合理,入井前要仔细检查,不留事故隐患。 V 4Fm (二)、水泥卡钻的因素及防止 ?aMVH*Q* 1、水泥卡钻的因素 ecZT|X4u 1)注水泥塞后,没有及时上提管柱至预定水泥塞面以上进行反洗井或洗井不彻底,致使油管与套管环空多余水泥浆凝固而卡钻。 XFph 2)挤水泥时没有检查上部套管的完好限度,使水泥浆上返至套管破
5、损位置,导致卡钻。 %+=y! 3)挤注水泥时间过长或添加剂用量不准确,使水泥浆在施工过程中凝固。 f?o&y 4)井下温度高,对水泥浆没作室内实验且又未加解决剂,或井下碰到高压盐水层,使水泥浆性能变坏,导致水泥浆初期凝固。 o+:M0) 5)挤、注水泥浆时,由于计算错误或发生设备及别的故障导致管柱或封隔器被水泥浆凝固在井中。 i$wkQ$ 2、防止水泥卡钻的措施 hIHqv 1)注水泥浆后要及时、准确上提管柱至设计水泥塞面以上,保证洗井干净。 )37.H7 2)挤水泥前,一定要检查上部套管是否完好。 $bkWb*RJ 3)挤、注水泥时要保证水泥浆在稠化时间的70%内完毕,水泥添加剂的用量要适
6、当。水泥浆量和顶替量计算要准确。 ;PA ! 4)井下温度较高,或也许碰到高压盐水层时,一定要保证注水泥过程中不发生其它事故,万一发生其它事故,要立即将水泥浆推出井筒或洗出水泥浆,以上措施不能执行时,尽快上提管柱,防止管柱被固住。 #Lj,o 5)保证挤、注水泥浆过程,设备性能良好且运转正常。 m$bX;FT (三)落物卡钻的因素及防止 D.i(Irqw! 导致落物卡钻的因素多数是由于责任心不强,从井口掉下小的物体,如钳牙、卡瓦、井口螺丝、撬扛、搬手等,将井内管柱及井下结构卡住。 ,D6hJ_: 防止落物卡钻最重要的是加强工作人员的责任心,严格执行操作规程,起下油管或钻杆时所用工具、部件要具体
7、检查,并做好记录。对有损坏的工具要及时修复或更换,井口要装防掉板。油管起完后,关闭防喷器或坐上井口。 x-iBg9#l2 (四)套损卡钻的因素及防止 )t$I$h, 1)因地质因素及生产过程导致套管损坏的因素很多,由于套损导致井下管柱被卡 $RFy9( 2)由于工作不细,对井下情况掌握不准,误将工具下过套管破损处,导致卡钻。 )*b dG 3)技术措施不恰当,均会因套管损坏而卡钻。如注水井排液降压时,由于放压过猛,也许会使套管错断。 A 2 2、套损卡钻的防止 s, 为了准确计算,可用不同大小的拉力多提几次,量出几个伸长量,然后取拉力和伸长量的平均值进行计算,卡点位置H的计算见公式8-1 bz
8、l-|+!yB H=EF/10P8-1 ZOZ 式中:H卡点深度,m; FC +gJ(q E钢材弹性系数,2.1107N/cm2; 6JCq?:#ab P上提拉力平均值,N; t&oNC6 F被卡钻柱截面积,cm2; Dh4 EP/=z 平均伸长,cm。 bW/2B 2、测卡仪测卡。 (oUh:w.Gw 测卡仪见图8所示,重要由以下部件组成: )yRrD TTfU(w%&P 图8-1测卡仪 w.:fl4V 1)电缆头。电缆头是连接电缆和磁定位仪的部件,中间有导线与仪器连接形成一闭合电路。 fbjTjSzw 2)磁性定位器。与测卡仪配套使用,接在电缆头的下面。 |E(9 3)加重杆。测卡仪的加重
9、杆是空心的,中间有导线,可与仪器接通电路。每根加重杆长2m,质量约16kg。测卡时通常接1根,最多不超过根。 Wifr%&tJ 4)滑动接头。内腔有呈双层螺旋弹簧的导线,内层导线接壳体,外层导线接芯子,将滑动接头与磁定位及传感器连接后即接通电路。 CkHifmc(u- 5)震荡器。该电器组件接在滑动接头下部,中间有导线连通。当传感器线圈电口磁感量发生变化时,震荡器频率也发生变化。 F.DR Gi.i 6)弹簧锚。测卡仪有上、下两个弹簧锚,其距离是1.32m。每个弹簧锚是由4组弹簧沿圆周均匀分布,每组有两片弹簧,且用螺钉固定在定位器上。用螺旋压簧来调节弹簧的外径,并用中心杆上的定位套与定位环来固
10、定弹簧的外径尺寸,中心杆内有导线。 M In6p 7)传感器。传感器接在两个弹簧扶正器之间,当钻柱受拉或受扭时,传感器电阻值变化。 9?6Z ag 8)底部短节。接在弹簧支撑体下面。 v 50114(24)油管73168(26)钻杆001mm/ 9si,z 1.5m15045MPa3500m yce* 166203(39)钻铤114245(49)套管 0D=7Mef (F.vVldBy 测卡仪的工作原理是:当管柱在其弹性极限范围内受拉或受扭时,应变与受力或力矩成一定的线性关系。被卡管柱在卡点以上的部分受力时,应变符合上述关系,而卡点以下部分,由于力(或力矩)传不到而无应变,因此,卡点位于无应变
11、到有应变的显着变化部位。测卡仪能精确的测出2.5410-3mm的应变值,二次仪表能准确地接受、放大且明显地显示在仪表盘上,从而测出卡点。 GO|EeM!iB 4、测卡仪的使用方法及注意事项。 (+=TKI (1)测卡仪器应能顺利下入被测管柱内。 4?GA (2)测卡仪的弹簧外径必须合适,以保证仪器正常工作。 oO 8opS7F (3)所用加重杆的重量要适当,规定既能保证仪器顺利起下,双能保证仪器处在自由状态,以利于顺利测试。 $!-a)U,w$B (二)爆炸松扣、倒扣 lbg 2|o 爆炸松扣过程所选择的炸药、导火索、药量必须适当,药量过大会损坏甚至炸裂钻具,过小松不开扣,用药量根据实践而定,
12、有关爆炸松扣装置的重要技术参数见表8。 q# Sq 1、爆炸松扣的操作 ?V9?zb 1)测卡后,先将管柱上紧,达成上扣力距。将测卡仪的爆炸杆对正卡点以上管柱的第一个接箍处。 bR*/d-v 2)按330m转动四分之三圈的经验数据反向旋转管柱(大直径的钻杆或套管,一般第320m转一半圈;卡点距地面较近时,转的圈数适当减少)。 _YU%y 3)用高电压(440),低电流(1.5A)的直流电源启爆,松扣解卡。 fjh0Z i45 4)爆炸松扣成功的典型显示:从仪器上看出断路、扭矩表读值下降、井口钻具及卡瓦震动,点火后,立即上提测卡仪约30m,静止10min后,再起仪器,防止仪器、加重杆外壳快速冷却
13、淬火折断,卡住甚至切断仪器。先慢速活动上提,待摩阻正常后,再逐渐提高速度。 10pk 2、倒扣 Y7 t:8 找出卡点准确位置,进行倒扣作业,假如落鱼顶部被砂所埋,应先进行冲砂作业,将沉砂清除之后,再进行倒扣。常用倒扣工具有反扣钻杆配合相应的反扣打捞工具如公母锥、打捞矛、安全接头等)。 3?JFfYU, (三)切割 H:DTvv8e 对于被卡的管类落物或上部套管破损需要修套,用其它方法难于解决时,常采用切割的方法解决,所使用的切割工具有机械式、聚能式和化学喷射式等。 o=,q4;R 1、聚能切割和化学喷射切割 MY72K 当井内管柱被卡,采用爆炸松扣失效或无法使用机械式切割时,可采用聚能切割或
14、化学喷射切割的方法。 H(1( H0Kj 1)聚能切割。取能割刀下入需切割管柱处是当火药引爆后,在高温、高压作用下,高压气流喷出,将管子割断。其结构是由聚能器和定位器组成,其上为加重杆,采用直径8mm单芯电缆。使用此割刀,切割的油管口外径比原外径大mm,当油管质量不好时,尽量不采用此方法。 !Hk$ t 2)化学喷射切割。其原理是燃烧室内装有固体燃料,当引燃后,其高压气体推动活塞使三个爪向外扩张,并与管壁接触,起扶正固定作用,高压气体推动活塞的同时,气体经活塞中孔眼推动惰性气室内的氟气,使氟气下行将垫片压破,氟气与液氢室内的液氢化合,形成压力为MPa,温度为815的高温、高压气体,将紫铜垫击穿
15、,再通过聚能室向小孔喷出将管柱割断。 aC&ZV8of 化学喷射割刀下置需切割处,运用在高温高压下喷出的氢氟酸液体进行切割。其结构是由绳帽、磁定位器、加重杆、燃烧室、活塞、卡瓦机构、惰性气体室、液氢室及喷射头组成,此割刀器切割的管柱口整齐光滑,割口外径较原管外径大1.6mm,对下一步打捞作业影响很小。 2oneF 2、机械切割 &ynd 7o 1)机械内割刀。机械内割刀是从管子内孔部位进行井下切割的切割工具,它可以在落鱼管柱内或卡点以上进行切割。其优点是可以在井下任意更换切割位置,并具有自由脱卡优点,操作方便可靠。技术参数见表8-。 L-LN+6r (# 切割原理是当钻具正转后,滑块牙单向锯齿
16、形螺纹推扶正壳体与心轴相对运动,使卡瓦沿锥体上行,外径增大与被割管子内壁咬合将割刀与刀枕斜面相接触,将刀片向外推出与被割管子相接触,依靠主弹簧施以进刀压力,假如转动钻具,刀片即可在此位置完毕切割任务。 v%e-vl 钻具配合: CFW 鱼顶在井口时,内割刀下击器钻杆。 M =!RJ%6f 鱼顶在井下时,内割刀下击器钻杆打捞矛扶正器钻杆。 qrSJ=t 推荐技术参数:钻压:5kN、转速:r/min、排量:符合割刀设计排量。 C hHt,& 表8-2机械式内割刀技术规范 ZS-|Kx 规格型号JNGD73JNGD89JNGD101JNGD140JNGD168 +q=Y/z 外形尺寸,mm55584
17、83600907841019561381208 )TceNH 接头螺纹代号(11/2in)平式油管扣(11/2in)平式油管扣NC26NC26,NC31NC31,3301 (e/ 使 ? ?Xuq 用 F Ty#*7Ul 规 %Y7 b2pPa 范 uA?_z? 及 wlFx+AuS 进给量mm1.22.01.53.01.53.01.53.01.53.0 m9OgR5U 钻压KN34557 ?aInn:FE 更换件后扩大的切割范围mm(in)101(31/2) E+$vIYq:W 油管114(41/2) ,TDs$2x 套管139、146(51/253/4) 3bQ2jn 套管177.8(7)
18、 j088%# 2)机械式外割刀。机械式外割刀是一种从套管、油管或钻杆外部切断管柱的专用工具。它重要由上接头、卡爪装置、止推环、承载环、隔套、弹簧罩、主弹簧、进给套、剪销、刀片、轴销、丝堵、筒体、引鞋等组成。 PAxb3I 机械式外割刀是用卡爪装置固定割刀来实现定位切割的。它依靠引鞋引入落鱼之后,上提钻具使其达成设计切割位置,转动转盘,推出割刀将落鱼割断。为防止外割刀套入鱼顶之后碰断刀片,设计了扶正弹簧,改善了“承转轴承”,增长了卡簧定位的安全性。钻具配合:外割刀+套铣管+钻杆。 qFmvc 推荐技术参数:钻压:保持提断剪切销钉后的上提负荷、转速:2040r/min、排量:符合割刀设计排量。
19、yqqP7 3)水力式外割刀 mFOuE5 水力式外割刀由筒体、进给机构、切割机构、限位机构等四部分组成。 KYVB=14 水力式外割刀是靠液体的压差推动活塞。活塞下移时进刀套剪断销钉,继续下移就推动刀片绕刀销轴向内转动。此时转动工具管柱,刀片就切入管壁,实现切割运动。在切割过程中,液流产生的压差应随活塞、进刀套的下移而逐渐均匀增长,由此实现连续进刀,直止切断管柱。 ,U2 /J (四)解卡 5NRvx0 凡是由于地层砂或压裂沉砂导致的卡管柱或工具事故,统称为砂卡事故,简称为砂卡。砂卡的特性一般为管柱用正常悬重提不动、放不下、转不动且不能建立循环。 =3Hc=1?R 1)反复活动管柱解卡。当井
20、下管柱或工具遇卡时间不长,或遇卡不很严重时,应分析遇卡因素,根据井架及设备允许负荷条件,对管柱进行大力提拉活动卡具,或快速下放冲击,使卡点脱开(井底有口袋才行)。采用此方法一定要注意管柱负荷、井架及设备能力,不能盲目乱干。并且施工前,应全面检查井架、设备、绷绳、滑轮等到各部分的安全情况等,将各部分不安全因素排除之后,方可进行施工。这对于一般轻度砂卡、盐卡、蜡卡等,可以解卡。 diQl._M 2)憋压恢复循环法解卡。发现砂卡后,应争取时间开泵循环,如无循环通道,可用憋压的方法,如能憋开,则卡钻即可解除。同时上下活动管柱。憋压时应注意安全,管线连接部分的丝扣、由壬应上紧,操作人员在安全地带,以防管
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