地热钻井常见套管断裂事故的处理及预防

摘 要:套管断裂事故是地热钻井中的常见事故,论述套管断裂事故的产生原因及处理预防措施,以典型套管断裂工程事故为例,介绍其解决方法及体会。
 
关键词:地热钻井;套管断裂;事故;
 
处理及预防套管断裂事故是地热钻井中常见的一种井内事故,也是比较难处理的一种事故,如果处理不当,极可能导致新的事故发生,甚至最终导致钻孔报废,造成巨大的经济损失。
 
  1 地热钻井中套管断裂事故产生原因.
 
  地热钻井中常见套管断裂事故可能发生在套管下井过程中,也可能发生在固井后钻进下一级孔段过程中,通常事故原因有以下几种:
 
  (1)地热打井过程中套管断裂原因:
 
  ①套管材质低劣或螺纹加工质量不过关,导致套管不能承受管柱自身重量而断裂,常发生在螺纹部位。
 
  ②螺纹连接不好,特别是大直径套管很容易错扣,错扣后用大钳硬上,入井后很容易脱落。
 
  ③套管遇卡后,大拉力上提致使套管从接箍中提脱或拉断。
 
  ④卸连接头时将下部套管卸松或卸开。
 
  ⑤钻井液中有硫化氢气体,对高等级钢材有氢脆破坏作用,温度越低,氢脆破坏作用越明显,产生氢脆破坏作用后套管常从上部断裂。
 
  (2)固井后钻进下一级孔段过程中套管断裂原因:
 
  ①表层套管或技术套管底部水泥固结不良,甚至替空,在钻进下一级孔段过程中由于钻柱的撞击,致使底部套管断裂脱落。
 
  ②在表层套管或技术套管中钻进,钻杆接头将套管磨穿,或者由于孔斜等原因,起下钻具时钻头及钻柱始终帖靠套管一边,导致套管拉槽破裂,钻柱敲击孔壁使固井水泥脱落,导致套管断裂。
 
  ③洗井过程中,因为空压机抽吸或其它工作造成的巨大负压,致使套管从薄弱处变形或断裂。
 
  2 打地热井中套管断裂事故的预防及处理.
 
  2.1 套管断裂事故的预防.
 
  对待事故必须把握预防为主的原则,地热钻井中要把套管采购、加工、下井、固井和保护套管等工作扎扎实实做好,才能有效防止套管断裂事故的发生。
 
  (1)打地热井所用套管必须是符合API管材标准J55、K55或N80钢级的无缝钢管,螺纹加工符合规范要求。
 
  (2)连接套管时不许错扣,错扣后必须卸开重新对扣,严格禁止高等级套管错扣后电焊焊接。
 
  (3)套管遇卡后,可以全压,但不许多提,上提拉力不能超过套管串中最薄弱套管抗拉强度或螺纹抗滑脱强度的80%。
 
  静止时间只是加单根过程中的一部分,一般不至造成卡钻。据实际统计资料,发生卡钻时钻具静止的时间都超过了10min。
 
  (4)加强优质泥浆的使用和管理,可大幅度降低井内事故。
 
  (4)钻杆和套管采用倒扣连接头(反扣)相连,套管送到位后正向加力卸开连接头,防止下部套管卸松或卸开。
 
  (6)表层套管或技术套管要坐在稳定地层上,底部3~6根套管应用防松螺纹脂连接。
 
  (7)固井水泥浆密度在1.85g/cm3以上,表层套管水泥浆上返至地面,技术套管视情况可全段封固也可以/穿鞋戴帽0,下部水泥浆返高不少于500m,要求从管柱内注水泥,候凝时间不少于3d。
 
  (8)在表层套管或技术套管中开始小一径井段钻进时,要求加工导向使钻具居中,轻压慢转入岩;由于地热井施工周期较长,要在钻杆上加胶皮护箍以保护套管,钻孔斜度较大时尤其要注意采取措施保护套管。
 
  (9)有硫化氢地层必须先压死产层,并充分处理钻井液至硫化氢气体完全清除后才能下套管,最好采用防硫套管。
 
  2.2 地热打井中套管断裂事故的一般处理措施.
 
  (1)如果上部套管从接箍中滑脱而丝扣仍然完好,可尝试下入新套管对扣。
 
  (2)如果表层套管或技术套管从下部断落,可下入锥形引鞋扶正,并注水泥固定;如果下部断落段较短不容易扶正,可下磨鞋磨铣。
 
  (3)如果表层套管或技术套管从中间断开而且断口错位,如能下入小一级的钻头,则下入小一级的钻头钻进;如小一级的钻头无法下入,则下入铣锥修整下部断口,直至上下通行无阻,再下入一层套管,将断口隔开;如铣锥无法下入,则下入磨鞋磨掉一段套管后进行侧钻。
 
  3 几点体会.
 
  (1)地热钻井是一项高风险的工作,随时可能有事故发生,必须持科学谨慎的态度对待这项工作,牢记对待事故预防为主的原则。
 
  (2)如果钻孔孔斜较大或钻井周期较长,必须采取有效措施保护表层套管和技术套管。
 
  (3)处理套管事故以导正后补管或注水泥为首选措施,不到万不得已不能下铣锥,磨铣套管很容易使孔内事故复杂化。
 
  (4)井下电视等高科技设备是处理事故很好的辅助手段,运用得当会少走弯路,收到事半功倍的效果。
 
  5 结论与建议.
 
  (1)陕北油田定向井施工中的粘吸卡钻事故是由于设计裸眼井段长、施工中泥浆排量不足、泥饼粘滞系数高、钻具静止时间较长等综合因素造成。
 
  (2)在井身结构、井眼剖面设计暂不改变的前提下,施工实际排量控制应在28~30L/s,泥饼粘滞系数控制在0.1~0.15之内,钻具在井内静止不要超过3min,就能有效地防止事故发生。
 
  (3)一旦发生此类卡钻事故,抓紧时间采用清水大泵量循环,迅速破坏泥饼,降低压差,是解除卡钻事故的有效措施。