辛14—8HF井钻具事故浅析

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  摘要:辛14-8HF井在定向钻进时钻时变慢,考虑到钻头到中后期,决定起钻换钻头。起出后发现钻具在定向接头母扣台阶面下13cm处断裂。通过对落鱼认真分析,下螺旋式卡瓦打捞筒打捞,一次成功,避免了填井侧钻而造成重大經济损失。本文分析了此次事故的发生原因,处理方法以及此类事故的预防措施,为现场处理并控制类似钻具事故提供了借鉴。
  关键词:辛14-8HF;井下事故;卡瓦打捞筒
  一.概述
  钻具断落是钻井过程中经常碰到的事故。有的情况比较简单,处理起来比较容易,往往会一次成功。有的处理起来就比较麻烦,因为钻具断落之后,往往伴随着卡钻事故的发生。如果处理不慎,还会带来新的事故。
  辛14-8HF是一口设计造斜点1100米,完钻井深4249米,井底位移2436米、水平段长1186米、技术套管下深3100米,导眼设计井深3767米、井底位移1944米的非常规水平井,造斜点浅、水平位移大,钻井施工难度大。
  施工起出后发现钻具在定向接头母扣台阶面下13cm处断裂。落鱼结构:钻头0.30m+动力钻具8.42m+631*630回压凡尔0.46m+631*630定向接头0.44m,共计9.62m,鱼顶位置1668.38m。起出后的定向接头断面如下图所示:
  二、处理过程
  考虑到落鱼的特点,决定使用螺旋式卡瓦打捞筒打捞。经计算鱼顶顶位置为1669.23米。打捞钻具组合为:打捞筒+631*410接头+钻杆。下钻至1600米左右时开泵循环30分钟,继续下钻探鱼头,把螺旋式打捞筒下到距鱼顶0.3~0.5m位置,开泵循环,冲洗鱼顶周围的沉积物,慢慢下放,顺时针间断转动并缓慢下放钻具,试探鱼顶。下放一段距离后,出现钻压上升,泵压升高现象,说明卡瓦已进入鱼顶打捞部位。上提钻具泵压下降,且有倒转现象,这说明没有抓牢落鱼。落鱼下面带有动力钻具,开泵打捞筒套住鱼头时,动力钻具带动钻头转动,不易抓牢落鱼。因此,停泵后慢慢下放,钻压升高10t后停止下放。此时上提钻具悬重由60t增大到100t,然后降为80t,判断为已抓牢落鱼,但由于落鱼下部被沉砂埋住,所以悬重增大到100t。此时开泵,泵压比打捞前增加4MPa,判断已抓牢落鱼,起钻。
  三、分析原因
  造成钻具断落事故的原因不外乎疲劳破坏、腐蚀破坏、机械破坏及事故破坏,但它们之间不是独立存在的,往往是互相关联互相促进的,但就某一具体事故来说,可能是一种或一种以上的原因造成的。
  疲劳破坏这是钢材破坏的最基本最主要的形式。金属在足够大的交变应力作用下,会在局部区域产生热能,使金属结构的聚合力降低,形成微观裂纹,这些微裂纹又沿着晶体平面滑动发展,逐渐连通成可见的裂纹。一般来说,裂纹的方向与应力的方向垂直,故钻具疲劳破坏的断面是沿圆周方向的。
  从此次事故的钻具的断面可知,定向接头疲劳破坏是造成此次事故的直接原因。
  四、认识和结论
  为了避免类似断钻具事故的再次发生,应注意一下几点:
  1、采用最佳紧扣扭矩
  钻具的紧扣扭矩不易过小,也不易过大,应采用一个最佳的紧扣扭矩值,如果扭矩偏小,则不能在接头台肩面产生足够弹性压缩,来防止台肩面的分离;但如果紧扣扭矩过大,超过接头的屈服强度时,则会引起公接头的伸长和母接头的膨胀变形,对于钻铤,采用最佳扭矩,尤为重要。
  2、使用加重钻杆
  在钻杆的繁重工作段,在弯曲井眼段,使用加重钻杆可降低这些段的应力,延长整个钻柱的使用寿命。 具体而言,一是在弯曲井眼段,使用加重钻杆代替钻杆,由于其刚度较大,耐磨性较强,可减少钻柱的磨损和疲劳破坏,二是加重钻杆做为钻铤和钻杆间的过渡段,我们知道,钻柱的疲劳破坏常发生在钻铤以上几根钻杆上,如果在钻铤和普通钻杆之间用一段加重钻杆,则可以缓和 断面刚度的变化,减少应力集中。
  3、钻具进行定期探伤
  钻具使用一段时间后,即使没有发生损伤,也需进行探伤,只是不同钻具的探伤周期不同。
  4、使用减震器等具有减震功能的井下工具
  在硬地层或软硬交错等地层钻进时,常常出现严重的跳钻现象。有时甚至无法加压钻进,跳钻所形成的 严重轴向和径向冲击载荷,直接危害钻头、钻具的正常使用,此时使用减震器 可减轻或避免钻具的损坏。
  5、严格钻具检查制度
  ⑴钻具到井场后,井队工程技术人员应对钻具规格、钢级、管体、螺纹等 进行严格检查,对不符合钻井设计要求的钻具不得入井,检查钻具管体有无电 弧烧伤、大钳伤痕、卡瓦伤痕、切割伤痕等,避免引起钻具伤痕疲劳破坏;检查 钻具螺纹&密封台肩及吊卡的承载台肩。
  ⑵特殊入井工具须绘制草图,以便发生钻具事故后能正确处理。
  ⑶起下钻时认真检查钻具弯曲,磨损、刺漏等情况。
  ⑷经常检查起下钻操作工具(吊卡、卡瓦等)的工作状态是否完好,注意防止在钻杆上造成伤痕。
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