鉆井风险因素研究报告.doc

钻井风险因素研究报告 西南石油大学油气井工程研究所 2009年3月16日 目 录 1卡钻风险因素研究 2 1.1压差卡钻风险因素识别 2 1.1.1压差卡钻的产生 2 1.1.2压差卡钻机理研究 3 1.1.3压差卡钻风险因素识别 5 1.1.4压差卡钻风险因素分析研究 5 1.1.5压差卡钻的评价方法与评价指标 11 1.2沉砂卡钻风险因素识别 14 1.2.1沉砂的形成 14 1.2.2引起沉砂的风险因素识别 15 1.2.3沉砂卡钻风险因素分析研究 16 1.3砂桥卡钻风险因素识别 19 1.3.1砂桥的形成 19 1.3.2引起砂桥的风险因素识别 20 1.3.3砂卡钻风险因素分析研究 21 1.4键槽卡钻风险因素识别 21 1.4.1键槽形成因素分析 21 1.4.2键槽风险因素识别 22 1.5缩径卡钻 22 1.5.1缩径卡钻风险因素识别 22 1.5.2地层蠕变趋势（蠕变速率）评价 23 1.6小井眼卡钻风险因素识别 27 1.6.1引起小井眼的因素分析 27 1.6.2小井眼风险因素识别 28 1.6.3力学模型的建立与分析 29 1.7垮塌卡钻 31 1.7.2井塌风险因素识别 31 1.7.2井塌风险因素分析研究 34 1.7.3井漏 37 1.7.4波动压力计算分析 46 1.8泥包卡钻风险因素识别 50 1.8.1泥包的产生 50 1.8.2泥包风险因素识别 51 1.8.3钻头泥包的判断方法 52 2钻具失效风险因素研究 53 2.1钻具的主要失效类型及特点 53 2.2钻具失效的主要影响因素 53 2.3钻具刺漏 55 2.3.1引起刺漏因素分析 55 2.3.2刺漏风险识别 56 2.3.3钻具刺漏判别和预报 57 2.4钻具接头粘扣 58 2.4.1钻具接头粘扣原因分析 58 2.4.2接头粘扣风险因素分析 58 3.4.5井眼净化 59 3各种异常情况定性描述 61 3.1钻具刺漏 61 3.2掉钻具 61 3.3卡钻、遇阻 61 3.4井漏 61 3.5井壁坍塌 61 3.6盐侵 62 3.7油（气）侵 62 3.8钻遇粘土层 62 3.9关于异常情况相关参数的定量化 62 钻井风险识别是指对钻井项目在实施过程中存在的风险事件进行鉴别,对尚未显化的、处于潜伏状态的各种风险进行辨别。只有对钻井风险进行准确地识别,知道存在的风险事件的类别、特征以及可能造成的危害,才能采取必要的措施并加以防范 。 根据钻井过程的特点,仔细研究、分析造成漏、喷、卡、塌等钻井复杂与事故的风险因素，提取与风险因素相关的参数并建立了相关的理论模型，这些模型可以定量或半定量地预测风险发展趋势，为进一步的风险预测奠定了主要基础。 1卡钻风险因素研究 1.1压差卡钻风险因素研究 1.1.1压差卡钻的产生 钻井中由于井眼不可能完全垂直，当井下钻具静止不动时，在井下压差的作用下，钻柱的一些部位会贴于井壁，与井壁泥饼粘合在一起，静止时间越长则钻具与泥饼的接触面积就越大，由此而产生的卡钻称为压差卡钻。 产生压差卡钻的原因是钻井液性能不好，密度过高造成井内压差太大；失水量大，泥饼厚，粘附系数大，一旦停止循环，不活动钻具，钻具就会与井壁泥饼接触，时间增加则会使接触面积和深度增加，导致钻具无法上下活动和转动，但能够开泵循环，且泵压正常稳定。 显然，发生压差卡钻的条件为： 钻柱对应着较高渗透性地层（一般为高渗砂岩地层），并且在该地层上形成厚泥饼； 钻柱处于静止状态或者缓慢运动状态； 较高的正压差。 通过对压差卡钻发生机理进行分析，现将影响压差卡钻的因素可归纳如下： 地层岩石的渗透性质； 地层压力； 泥浆体系及性能（如固相含量）； 泥饼质量（包括泥饼的厚度、润滑性、强度和渗透性）； 钻柱与泥饼的接触面积； 井眼形状、井深质量。 以上诸因素中，地层压力是不可变因素，其余因素理论上讲是可以改变的，但改变的范围各不相同，但最主要的影响因素是地层岩石的渗透性质和泥饼质量。 1.1.2压差卡钻机理研究 压差卡钻常发生在钻具因故停止转动，以及钻井液停止循环时。这种现象首先由Hayward在1937年认识到，而其机理由Helmick与Longley于1957年在实验室证明。 压差卡钻的机理简述如下：钻柱的一部分靠在倾斜的井眼低边。钻柱旋转时，它被一层钻井液膜所润滑，钻柱各边的压力都相等。但是当钻柱停止旋转时和泥饼相接触的钻柱部分与钻井液柱相隔绝，这样就在钻柱两侧之间产生压差，于是增加了上提钻柱时的阻力，如果阻力超过钻机的提升能力就会造成卡钻。因此，起钻时阻力预示着卡钻危险。 Outmans对压差卡钻的机理作了严格的分析，总结如下： 钻铤总是靠在井眼的低边，因而压差卡钻总是发