2023年《安全管理论文》之卡钻的预防与处理.docx

卡钻的预防与处理 在钻井过程中，常因地层条件复杂、钻井液性能不好或技术措施不当等原因而造成钻具在井内卡住不能活动的现象，称为卡钻。 卡钻是常见的钻井工程事故之一。如果对卡钻的原因、性质判断正确、处理得当，可迅速解卡；否那么会使事故进一步恶化，轻那么拖延钻井时间、浪费大量的人力物力，重那么造成油气井的报费。因此，钻井工作者必须认真对待卡钻事故，做好预防工作，杜绝或尽量减少卡钻事故的发生。掌握处理卡钻的先进工艺技术及工具，一旦发生卡钻，应能迅速、果断、有效地解除，确保平安钻进。作为职工技能培训工作，应该把掌握卡钻的预防作为重点，因此在这里我想谈一谈卡钻的预防与处理。 卡钻一般分为粘吸卡钻、砂桥卡钻、泥包卡钻、坍塌卡钻、缩径卡钻、键槽卡钻、落物卡钻等类型。目前大庆油田发生的卡钻主要是粘吸卡钻、砂桥卡钻和泥包卡钻。以下主要阐述这几种卡钻的预防与处理，其它简单介绍。 一、粘吸卡钻 （一）粘吸卡钻的原因 1、井壁上有滤饼的存在是造成粘吸卡钻的内在原因。 因为大多数钻井液是固、液两相流体，或者是固、液、气三相流体，其中的固相颗粒附着在井壁上就形成了滤饼。由于滤饼的形成原因是吸附、沉积和滤失，只要有滤饼存在就有粘吸卡钻的可能。所以砂岩井段可以卡钻，泥页岩井段也可以卡钻。 2、地层孔隙压力和钻井液柱压力的压差存在，是形成粘吸卡钻的外在原因。 在钻井过程中压差是不可防止的，但是在某些类型的钻井液如油基钻井液，在同样大的压差下却不卡钻，这是因为它的内因滤饼的性质不同罢了。 （二）粘吸卡钻的特征 1、粘吸卡钻是在钻柱静止的状态下才能发生，这和钻井液体系、性能、钻具结构、井眼质量有密切关系。 2、粘吸卡钻后的卡点位置不会是钻头，而是在钻铤或钻杆部位。 3、粘吸卡钻前后钻井液循环正常，进出口流量平衡，泵压没有变化。 4、粘吸卡钻后，如活动不及时，卡点有可能上移，甚至移至套管鞋附近。 （三）粘吸卡钻的预防 1、使用中性钻井液，或者阳离子体系钻井液。在水基钻井液中，应以阳离子占主导成份。 2、一般要求钻柱静止时间不许超过3~5min。如果局部设备发生故障不能转动的话，要上下活动，不能上下活动的话，要争取转动。每次活动都要到达无阻力为止。如上下活动时，要看到指重表指针回摆至正常悬重；用转盘旋转时，要到达无倒车为止。 3、搞好固控工作。把无用的固相尽量去除干净，因为无用的固相粒子不仅会形成劣质滤饼，还会造成循环系统的磨损。 4、只要没有高压层、坍塌层存在，没有特殊需要，要使用该井段最低的钻井液密度，作到近平衡压力钻进。 5、钻井液加重时要用优质的加重材料，并要均匀参加。 6、设计合理的钻柱结构，特别是下部钻柱结构。 7、要测斜时，在测斜前最好短起、下钻一次。在测斜时除必要停止的几分钟外，要使钻具一直处于活动状态中。 8、指重表、泵压表、扭矩表必须灵敏可靠，以防做出错误的判断。 9、要保持良好的井身质量。因为在井斜或方位变化大的井段，钻柱由于其自重分力的作用紧紧靠向井壁一边，增加了粘吸卡钻的可能性。 （四）粘吸卡钻的处理 1、强力活动。 2、震击解卡。 3、浸泡解卡剂。 二、砂桥卡钻 （一）砂桥卡钻的原因 1、软地层清水钻进。因为软地层机械钻速快，钻屑多，而清水的悬浮能力差，岩屑下沉快。 2、在钻井液中参加絮凝剂过量，细碎的砂粒和混入钻井液中的粘土絮凝成团，停止循环三五分钟即形成网状结构、搭成砂桥。 3、机械钻速快，钻井液排量跟不上，钻井液中的岩屑浓度过大，一旦停泵就容易形成砂桥。 4、井内钻井液长期静止。 5、用解卡剂浸泡解除粘吸卡钻时，容易把井壁泥饼泡松泡垮，如开泵过猛，将岩屑与泥饼挤压在一起，形成砂桥。 （二）砂桥卡钻的特征 1、下钻时井口不返钻井液或者钻杆内反喷钻井液。 2、钻具软遇阻，或者阻力很小。 3、起钻时假设发生砂桥，那么环空液面不降，而钻具水眼内的液面下降很快。 4、钻具进入砂桥后，在未开泵以前，上下活动与转动自如，如要开泵循环，那么泵压升高，悬重下降，井口不返钻井液或返出很少。 5、在钻进时，如钻井液排量小，或携砂能力不好，在开泵循环过程，钻具上下活动转动均无阻力，一旦停泵那么钻具提不起来。 （三）砂桥卡钻的预防 1、优化钻井液设计。钻井液体系及其性能不仅要满足高压喷射钻进的需要，还要满足稳固井壁、携带岩屑的需要，使钻井液能形成坚韧低渗性的泥饼，借以稳固井壁。 2、钻进时要根据地层特性选用适当的泵量，起钻前要彻底循环，清洗井眼。 3、在胶结不好的地层井段不要划眼，当起下钻、循环钻井液时，钻头或扶正器处于该井段时不要转动钻具，保护已形成的泥饼。 4、井径扩大率控制在10%~15%以内。 5、在地层松软，机械钻速较快时，应适当地延长循环时间。接单根速度要快，开泵应先小排量后大排量平稳开通。 6、裸眼井段，钻井液静止的时间不能过长。 （四）砂桥卡钻的处理 1、小排量进行循环，逐步增加粘度、切力，待一切情况稳定之后，再逐步增加排量，力争把循环通路打通。 2、如果开泵时，钻井液只进不出，钻具无法活动，就应算准卡点位置，争取时间从卡点附近倒开。如果砂桥在上部，在可能利用长筒套铣就可以把砂桥解除，再下钻具对扣、恢复循环。如果砂桥在下部，应利用爆松倒扣的方法，一次将未卡钻具倒完，以下的钻具只能套铣倒扣解卡了。 三、泥包卡钻 （一）泥包卡钻的原因 1、钻遇松软而粘结性很强的泥岩时，岩层的水化力极强，切削物不成碎屑而成泥团，并牢牢地粘附在钻头或扶正器周围。 2、钻井液循环排量太小，缺乏以把岩屑携离井底，如果这些岩屑是水化力较强的泥岩，最后水化而成泥团，粘附在钻头外表或镶嵌在牙齿间隙中。 3、钻井液性能不好，粘度太大，滤失量太高，固相含量过大，在井壁上结成了松软的厚泥饼，在起钻过程中被扶正器或钻头刮削，越积越多，最后把扶正器或钻头周围间隙堵塞。 4、钻具有刺漏现象，局部钻井液短路循环，到达钻头的液量越来越少，钻屑带不上来，只好粘附在钻头上。 （二）泥包卡钻的特征 1、钻进时，机械钻速逐渐降低，转盘扭矩逐渐增大，有时有憋钻现象，严重时泵压有所上升。 2、上提钻头有阻力，阻力的大小随泥包程度而定。 3、起钻时，井口环形空间的液面不降，或下降很慢，或随钻具的上起而外溢，钻杆内看不到液面。 （三）泥包卡钻的预防 1、要有足够的钻井液排量。 2、在软地层中钻进，一定要维持低粘度、低切力的钻井液性能。最好使用刮刀钻头，并且控制机械钻速，或增加循环钻井液的时间。 3、在钻进时，要经常观察泵压和钻井液出口流量有无变化。 4、如发现有泥包现象，应停止钻进，提起钻头，高速旋转，快速下放，利用钻头的离心力和液流的高速冲刷力将泥包物去除。 5、如已经发现有泥包现象，而又不能有效去除，起钻时就要特别注意，不能在连续遇阻或有抽吸作用的情况下起钻。应边循环钻井液边起钻，直至正常井段。 （四）泥包卡钻的处理 1、如果在井底发生泥包卡钻，应尽可能开大泵量，降低钻井液的粘度和切力，同时用最大的能力上提，或用上击器上击。 2、如果在起钻中途遇卡，应用钻具的重量尽全力下压，或用井下震击器或地面震击器以较大力量下击。在条件许可时，应大排量循环钻井液，大幅度降低粘度和切力并参加清洗剂，争取把泥包物冲洗掉。 3、如果震击无效，并考虑有粘吸卡钻的并发症，可以注入解卡剂，或者注入土酸浸泡。 4、在活动无力震击无效的情况下，只有用原钻具爆炸倒扣，然后套铣解卡。 四、井塌卡钻的预防 1、采用适当的工艺措施。 （1）设计合理的井身结构。 （2）尽量减少套管鞋以下的大井眼预留长度。 （3）保持钻井液液柱压力。 （4）减少压力冲动。 2、使用具有防塌性能的钻井液。 五、缩径卡钻的预防 1、下入钻头、扶正器或其它直径较大的工具，应仔细丈量外径。 2、起出的旧钻头和扶正器有磨损时，下入新钻头应提前假设干米划眼，不能一次下钻到底。下放钻具时不允许有30KN以上的遇阻，即使是毫无遇阻显示，最后一个单根也必须划眼下放。 3、取心井段必须用常规钻头扩眼或划眼。 4、改变下部钻具结构，增加钻具的刚性。 5、下钻遇阻绝不可强压。 6、起钻遇阻绝不能硬提。 7、控制钻井液滤失量及固相含量。 8、在钻柱中接随钻震击器。 六、键槽卡钻的预防 1、钻直井时，把井钻直，减少产生狗腿度的可能。 2、钻定向井时，在地质条件许可的情况下，尽量简化井身轨迹，多增斜，少减斜。 3、用套管封掉易产生键槽的井段，这对于多目标井、大位移井、水平井尤为重要。 4、起钻遇阻，无论何种原因引起，都不能强提，应反复上下活动，转动方向，以求解卡。如活动无效采用倒划眼的方法。 5、发现键槽后，应在钻柱中接键槽扩大器，破除键槽。 6、在钻柱上带随钻震击器，但震击器的外径不能大于钻杆接头外径，以防震击器被卡而失去作用。 七、落物卡钻的预防 1、定时检查所有的井口工具。 2、在起下钻或接单根时防止井口落物。 3、如果明知是落物阻卡，绝对禁止硬提，应下放钻具在无阻力的情况下转动。 4、在悬重不正常或泵压不正常的情况下，不可从钻杆内投入测斜仪及钢球等物件。 除了以上几种卡钻还有水泥固结卡钻，因为所产生的原因大多是由固井公司对水泥设备和操作不当造成的，所以这里不作阐述。 据不完全统计，我公司1999年各类事故49起，卡钻事故33起。到2022年各类事故8起，卡钻7起。2022年卡钻1起，各类事故和卡钻事故明显减少，这除了与公司领导重视，运用了先进的钻井技术和HSE/OHS管理体系的实施运行，提高了员工的风险意识有关外，与使用优质的钻井液体系和有效的预防措施的分不开的。   参考文献： 1、刘希圣钻井工艺，石油工业出版社，1988年8月 2、蒋希文钻井事故与复杂问题，石油工业出版社，2022年6月