淺析鉆井卡鉆事故原因以及處理實例

淺析鉆井卡鉆事故原因以及處理實例姓名：班級：學(xué)號：序號：指導(dǎo)教師：日期：摘要鉆井過程中，由于各種原因造成的鉆具陷在井內(nèi)不能自由活動的現(xiàn)象，稱為卡鉆。主要有鍵槽卡鉆、沉砂卡鉆、井塌卡鉆、壓差卡鉆、縮徑卡鉆、落物卡鉆、砂橋卡鉆、泥包卡鉆及鉆具脫落下頓卡鉆等。地層構(gòu)造情況、鉆井液性能不良、操作不當(dāng)?shù)榷伎赡茉斐煽ㄣ@，必須針對具體情況進行分析，以便有效的解卡。

一丶卡鉆的類型、原因及預(yù)防措施

（1）鍵槽卡鉆：多發(fā)生在硬地層中，井斜或方位變化大，形成了狗腿的地方。鉆進時，鉆柱緊靠狗腿段旋轉(zhuǎn)，起下鉆時鉆柱在狗腿井段上下拉刮，在井壁上磨出一條鍵槽，起鉆時鉆頭拉入鍵槽底部被卡住。

鍵槽卡鉆特征是下鉆不遇阻，鉆進正常，泵壓也正常，但起鉆到狗腿處常遇卡。隨著井深的增加而愈加嚴(yán)重；能下放但不能上提，嚴(yán)重時可能卡死。

預(yù)防鍵槽卡鉆的發(fā)生，首先得確保井眼質(zhì)量，避免出現(xiàn)大斜度狗腿段；起鉆時或再次下鉆時應(yīng)在鍵槽井段反復(fù)劃眼，及時破壞鍵槽，并在起鉆到鍵槽井段時要低速慢起，平穩(wěn)操作，嚴(yán)禁使用高速起鉆。

（2）沉砂卡鉆：在使用粘度小、切力小的鉆井液鉆進時，由于其懸浮攜帶巖屑的能力差，稍一停泵巖屑就會沉下來，停泵時間越長，沉砂就越多，嚴(yán)重時可能造成下沉的巖砂堵死環(huán)空，埋住鉆頭與部分鉆柱，形成卡鉆。此時若開泵過猛還會憋漏地層，或卡的更緊。

沉砂卡鉆的表現(xiàn)是：重新開泵循環(huán)，泵壓很高或憋泵；上提遇卡，下放遇阻且鉆具的上提下放越來越困難，轉(zhuǎn)動時阻力很大甚至不能轉(zhuǎn)動。其表現(xiàn)是接單根或起鉆卸開立柱后，鉆井液噴勢很大。為了預(yù)防沉砂卡鉆，應(yīng)確保鉆井液的性能滿足清巖和懸浮巖屑的要求，隨時做好設(shè)備和循環(huán)系統(tǒng)的檢查維護，在因故停止鉆進時，避免停止井內(nèi)循環(huán)；縮短接單根時間，在發(fā)現(xiàn)泵壓升高及巖屑返出量較小時要控制鉆速，加大排量洗井，停泵前要將鉆具提離井底并隨時活動鉆具。

（3）井塌卡鉆：在吸水膨脹的泥、頁巖，膠結(jié)不好的礫巖砂巖等地層，在鉆進或劃眼過程中發(fā)生較多。主要原因是由于鉆井液的失水量較大，浸泡地層的時間較長；鉆井液密度小，或起鉆未及時灌鉆井液以及抽吸作用使井壁產(chǎn)生坍塌而造成卡鉆。

一般在嚴(yán)重井塌之前，先有大塊泥餅和小塊地層脫落，換鉆頭后下鉆不能到底；有時在鉆井液中攜帶出大塊未切削的上部巖石；在鉆進中突然發(fā)生憋鉆，上提遇阻泵壓上升，憋泵甚至鉆具不能轉(zhuǎn)動等現(xiàn)象，都說明可能是井塌卡鉆。

預(yù)防井塌卡鉆的主要措施有：使用低失水，高礦化度和適當(dāng)粘度的防塌鉆井液，在破碎易塌地層適當(dāng)增大鉆井液密度，隨時保證鉆井液柱的高度；避免鉆頭泥包和抽吸作用引起的井壁坍塌。在準(zhǔn)格爾盆地南緣地區(qū)地層情況較為復(fù)雜，地層壓力的分布因構(gòu)造、地層的不同存在很大差異，普遍存在異常高壓，最大壓力系數(shù)達(dá)到2.45，鉆井過程中常常遇到井壁坍塌卡鉆事故。

（4）壓差卡鉆（粘附卡鉆）：水平井鉆井中井下鉆具由重力作用靠近下井壁，在井下壓差作用下，鉆柱的一些部位會貼于井壁，鉆柱與井壁泥餅粘合在一起，積分?jǐn)?shù)提高至2.0％、大排量循環(huán)等措施，14.5h后解卡。短起至井深240m，下鉆至井深270m遇阻，在270～350m井段劃眼3.5h，起鉆檢查鉆頭。下鉆時，在280～384m井段劃眼1h后，利用現(xiàn)場的PAC和膨潤土進行了穩(wěn)定泡沫轉(zhuǎn)換硬膠泡沫的嘗試，由于沒有足夠的時間對基液進行水化攪拌，硬膠泡沫基液堵塞了注液泵(霧化泵)，起鉆至井深230m，清洗注液泵(霧化泵)上水管線。清洗結(jié)束后，下鉆至井深276m遇阻，在276～16m井段劃跟10h后恢復(fù)正常鉆進。由于硬膠泡沫基液嚴(yán)重影響了泡沫液的注入效率，于是又調(diào)整為注清水。鉆至井深750m時，用霧化泵泵入8m3高黏度鉆井液循環(huán)清潔井眼。井眼清潔結(jié)束后起鉆，起至井深635、593和463m時出現(xiàn)了掛卡現(xiàn)象。起鉆至井萬方數(shù)據(jù)石油鉆探技術(shù)深191m后下鉆，在井深262m遇阻，在262～750m井段劃眼36h后，劃至井深750m，在井深300、570m左右劃眼異常困難。采用泡沫鉆井液循環(huán)1h，打稠漿160m3至設(shè)計的灰?guī)r底。起鉆至井深568m嚴(yán)重阻卡，采取上下活動鉆具并配合坐鉆桿卡瓦倒劃眼的措施無法消除，再次下鉆到底，568～750m井段無遇阻現(xiàn)象。從環(huán)空灌高黏度鉆井液167m3，起鉆至井深568m出現(xiàn)掛卡現(xiàn)象，采取反復(fù)上下活動的措施無法消除(最大上提力1650kN，下放無遇阻)，倒劃眼至井深564.5m，倒劃眼參數(shù)：轉(zhuǎn)速30～60r/min，注氣量57.0～70.8m3/min，基液注入量3.15L/s，泡沫體積分?jǐn)?shù)1.O％～1.5％。初始階段曾嘗試用干空氣進行循環(huán)，但無論采用何種循環(huán)方式井口均無返出；當(dāng)上提力為1200kN時下放出現(xiàn)遇阻(下放至140kN)，轉(zhuǎn)盤不能轉(zhuǎn)動，鉆具卡死。(6)處理過程主要采取上下活動鉆具(上提力最大至1200kN，下放至140kN，原懸重660kN)，配合空氣和泡沫循環(huán)方式(注氣量45.3m3/min，基液注入量3.15L/s，泡沫體積分?jǐn)?shù)為1.0％，注氣壓力5.4MPa)處理卡鉆，無法解卡，并且井口無返出。當(dāng)上提力由600kN下放至120kN后再次上提時懸重突然降至140kN，初步判斷井下鉆具斷裂。起鉆后發(fā)現(xiàn)加重鉆桿上部第一根55127.0mm鉆桿本體斷裂，加重鉆桿以下鉆具全部落井。井下落魚：Φ660.4mm牙輪鉆頭+Φ241.3mm減振器+Φ241.3mm鉆鋌3根+Φ203.2mm鉆鋌8根+Φ203.2mm隨鉆震擊器+Φ158.8mm鉆鋌6根+Φ127.0mm加重鉆桿15根+Φ127.0mm鉆桿×4.7m。落魚長313.53m，魚頂位置253.47m。起出鉆具斷口變形，鉆具彎曲?，F(xiàn)場加工乒508.0mm卡瓦打撈筒打撈落魚，打撈4次，未能找到魚頭。于是放棄打撈，棄井，移井架10m后重鉆。(7)原因分析①穆卡拉組地層膠結(jié)疏松，易垮塌，穩(wěn)定泡沫鉆井液對井壁支撐有限。該段砂巖垮塌是造成劃眼困難及卡鉆的主要原因。②對極不穩(wěn)定地層的泡沫鉆井工藝還沒有完全掌握，泡沫性能參數(shù)選擇不合適，如注氣量選擇過大(注氣排量57.0～70.8m3/min，基液排量3.15L/s)，對井壁形成強烈沖刷，使井壁垮塌，造成井徑不規(guī)則和井徑擴大。③承擔(dān)氣體鉆井技術(shù)服務(wù)的威德福公司缺乏在砂泥巖地層實施泡沫鉆井的經(jīng)驗，現(xiàn)場服務(wù)工程師不能根據(jù)井下情況及時調(diào)整泡沫鉆井參數(shù)，出現(xiàn)問題后，沒有應(yīng)對措施。④卡鉆后未能及時建立起循環(huán)。由于當(dāng)時污水池已滿，無法處理排出的泡沫和鉆屑，未能用泡沫鉆井液進行循環(huán)，使井下故障加劇。⑤空氣鉆井設(shè)備無法滿足連續(xù)施工作業(yè)的要求。在Φ660.4mm井眼施工過程中，經(jīng)常出現(xiàn)空氣壓縮設(shè)備停止運轉(zhuǎn)及井口旋轉(zhuǎn)控制頭泄漏等問題，導(dǎo)致施工時斷時續(xù)，使井下故障發(fā)生的概率增大。⑥處理卡鉆事故時考慮不全面。在下壓鉆具過程中，沒有考慮到大尺寸井眼對鉆具彎曲變形的影響，鉆具被卡后長時間受拉伸、壓縮和扭轉(zhuǎn)等交變應(yīng)力的作用，造成其疲勞破壞而斷裂落井。（8）結(jié)論及建議①在空氣鉆井中，細(xì)致的前期準(zhǔn)備和施工過程的連續(xù)性是保證空氣鉆井安全的基礎(chǔ)，特別是在疏松易垮塌層段應(yīng)用空氣鉆井技術(shù)時，更要加快施工速度，當(dāng)井下出現(xiàn)明顯的復(fù)雜情況且使用氣體或泡沫循環(huán)介質(zhì)無法解決時，應(yīng)及時將循環(huán)介質(zhì)轉(zhuǎn)換為鉆井液，以保證井下安全。②在大尺寸井眼中，鉆具與井壁環(huán)空間隙較大，下壓鉆具時其彎曲程度即變形程度也較大，在較為固定的交變應(yīng)力作用下，可能使鉆具在某處發(fā)生疲勞破壞，造成鉆具斷裂。在卡鉆后活動鉆具避免采用固定的上提或下放拉力以避免在固定點處產(chǎn)生疲勞破壞。③在處理事故中，要保證所有入井工具安全可靠，使用狀態(tài)良好，避免造成事故累加，增加理的難度。④在海外勘探過程中，各種常用工具，特別是事故處理中所需工具必須要配齊配全，各種材料也必須有一定的儲備，以備不時之需，避免因為等工具或材料而錯失處理事故的最佳時機，造成事故雜化甚至井眼的報廢。參考文獻(xiàn)[1]李作賓．TasW-1井鉆井復(fù)雜情況處理技術(shù)[J]．石油鉆探技術(shù)，2010，38(2)：88—90．[2]李振杰，徐云鵬．定向井處理粘吸卡鉆事故的技術(shù)方法[J]．探礦工程：巖土鉆掘工程，2010，37(6)：24—27．[3]王斌．大牛地氣田封隔器解卡技術(shù)方法研究[J]．石油鉆采工藝。2009，31(4)：120-121.[4]周濤，方滿宗,郭書生，等.利用套管錘入技術(shù)解除卡鉆[J].石油鉆采工藝，2007,29（6）：119-120.[5]劉同茹，魏群濤，吳思瓊.等．測卡松扣儀及其在卡鉆事故檢測中的應(yīng)用[J].石油鉆采工藝，2006,28(6)：18-20．[6]裴建忠，劉天科.孫啟忠.等．勝科1井鉆井事故的預(yù)防與處理[J]．石油鉆探技術(shù)，2007，36(6)：18—21．[7]耿書肖。張永i奚國銀：等．水平井卡鉆事故處理實踐及預(yù)防措施探討[J]．探礦工程：巖土鉆掘工程，2010，37(2)：9-13．[8]陳在君，劉頂運，韋海防，等.泡酸解除GP25—17井卡鉆事故[J]．鉆井液與完井液，2