卡鉆事故原因分析及處理

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1、卡鉆事故原因分析及處理馮宗偉（長城鉆探鉆井液公司技術(shù)中心，北京）摘要正確分析鉆井過程中發(fā)生的卡鉆事故原因，根據(jù)井下卡鉆類型做好相關(guān)的防卡預(yù)案和解卡措施，是實(shí)現(xiàn)安全、快速和低成本鉆井的關(guān)鍵。本文分析了鉆井過程中所出現(xiàn)卡鉆現(xiàn)象原因，并根據(jù)不同的卡鉆原因?qū)⒖ㄣ@分成了沉砂卡鉆、壓差卡鉆、鍵槽卡鉆、泥包卡鉆、井塌卡鉆、縮徑卡鉆和落物卡鉆等七大類，同時按照不同的卡鉆類型制定了相應(yīng)的防卡解卡措施，為保障井下安全提供了一定的技術(shù)支持。關(guān)鍵詞鉆井液密度卡鉆解卡第1卷第2期卡鉆事故原因分析及處理5鉆井過程中，由于各種原因造成的鉆具陷進(jìn)井內(nèi)不能自由活動的現(xiàn)

2、象，稱為卡鉆[1]。地層原因、鉆井液性能不良、操作不當(dāng)?shù)榷伎赡茉斐煽ㄣ@。必須針對不同情況進(jìn)行分析，以便有效的解卡。及早地發(fā)現(xiàn)井下異常并采取適當(dāng)措施是防卡的關(guān)鍵。通過對不同卡鉆原因的分析和總結(jié)，制定相關(guān)的防卡解卡措施，以便減小鉆井過程中卡鉆事故的發(fā)生頻率，提高鉆速，降低鉆井成本。1卡鉆事故類型及產(chǎn)生的原因1.1沉砂卡鉆用清水鉆進(jìn)或用粘度小、切力低的鉆井液鉆進(jìn)時，由于其懸浮巖屑的能力差，稍一停泵巖屑就會下沉，停泵時間越長，沉砂量就越多，尤其是在鉆速較快時更是如此，嚴(yán)重時就可能造成下沉的巖屑堵死環(huán)空、埋住鉆頭與部分鉆具，形成卡鉆。此時若開泵

3、過猛還會憋漏地層，或卡的更緊。沉砂卡鉆的表現(xiàn)是：接單根或起鉆卸開立柱后，鉆井液倒返甚至噴勢很大，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或下放越來越困難，轉(zhuǎn)動時阻力很大甚至不能轉(zhuǎn)動。1.2壓差卡鉆（泥餅粘附卡鉆）凡是使用水基鉆井液和有固相鉆井液時，鉆井液中的自由水在液柱壓力大于地層壓力所產(chǎn)生的壓差作用下，滲入地層，而鉆井液的固相部分難以滲入地層，則糊在井壁上形成了一層泥餅。當(dāng)鉆具接觸井壁時，尤其是在鉆井液密度較高時在壓差的作用下形成一個推力，將鉆具壓在井壁并嵌入泥餅中。如果鉆具與井壁泥餅所產(chǎn)生的摩阻力與鉆具在鉆井液

4、中的重量之和大于鉆機(jī)安全提升拉力時，則發(fā)生卡鉆事故。通常稱為泥餅粘附卡鉆或壓差卡鉆[2]。發(fā)生粘卡后，鉆具不能上提下放或轉(zhuǎn)動，但開泵正常且泵壓正常，一般沒有大量的沉沙返出，振動篩上比較干凈。1.2.1壓差卡鉆原因凡是泥餅質(zhì)量和井身質(zhì)量差以及井內(nèi)壓差大時都容易發(fā)生粘附卡鉆。造成粘卡的原因是多方面的，它與泥餅?zāi)ψ柘禂?shù)、鉆井液密度及鉆具與井壁的接觸面積等因素有關(guān)。1）鉆井液因素鉆井液性能不好，失水量過大，鉆井液凈化差，固相含量高，加之地層滲透性好，便會在井壁上形成厚厚的泥餅。如果含沙量高則形成一層“砂餅”，從而提高泥餅的摩阻系數(shù)。若遇到漏失

5、層，鉆井液中加入了堵漏材料（如鋸末、貝殼渣等），這樣同樣會提高泥餅的厚度和摩阻力；另外，為了平衡高壓地層而采用加重鉆井液時，高密的鉆井液會在非高壓層產(chǎn)生很大的壓力差，增加了對鉆具的橫向推力。2）鉆井液受污染如遇鹽水層或石膏層，鉆井液受到鹽水和鈣第1卷第2期卡鉆事故原因分析及處理5的浸污后性能變壞，失水變大，泥餅質(zhì)量變差，如果處理不及時就會有造成粘卡的危險。3）活動鉆具不及時設(shè)備故障無法活動或鉆具折斷后靠在井壁上等原因，使鉆具與泥餅相接觸的相對靜止時間增長，都可能發(fā)生粘卡。如果及時活動鉆具，使井壁與鉆具之間有了一層鉆井液，使鉆柱四周有液

6、柱壓力存在，可以避免卡鉆事故的發(fā)生。4）井身結(jié)構(gòu)井斜過大，會使鉆具的大部分貼在井壁上，增加了粘卡的機(jī)會。實(shí)踐證明，定向井發(fā)生粘卡的頻率超過了直井。1.3.鍵槽卡鉆鍵槽卡鉆多發(fā)生在硬地層中，井斜和方位變化大時，形成了急彎（狗腿）的地方。鉆進(jìn)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，在井壁上磨出一條細(xì)槽（形如鍵槽），它比鉆桿接頭稍大但比鉆頭直徑小，起鉆時鉆頭拉入鍵槽底部時被卡住。鍵槽卡鉆發(fā)生前即可發(fā)現(xiàn)鉆桿接頭偏磨嚴(yán)重，下鉆不遇阻，鉆進(jìn)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

7、卡死。1.4.泥包卡鉆凡是鉆頭或扶正器泥包而造成的卡鉆就叫泥包卡鉆。泥包卡鉆的種類有：干鉆造成鉆頭泥包，排量不足而引起的鉆頭泥包，鉆井液性能差引起鉆頭泥包而產(chǎn)生的卡鉆。1.4.1泥包卡鉆原因1）鉆井液循環(huán)在沒有鉆井液循環(huán)的情況下鉆進(jìn)，失去了潤滑和冷卻鉆頭的手段而造成鉆頭迅速泥包，甚至燒死牙輪鉆頭軸承。在沒有鉆井液沖洗井壁的情況下，所鉆的井眼與鉆頭一樣大，井眼也不規(guī)則，很容易造成卡鉆。鉆頭干鉆往往是工作中疏忽大意造成的，大體有三種情況：一是鉆井泵上水不好，在鉆井中出現(xiàn)倒車，轉(zhuǎn)不動，提不起鉆具的現(xiàn)象，卡鉆后再開泵時開不開；二是在鉆進(jìn)時司鉆

8、與副司鉆配合不好，副司鉆不與司鉆取得聯(lián)系就停泵，司鉆也看不見泵壓的變化和返出鉆井液的情況而造成干鉆；三是在鉆進(jìn)過程中鉆桿刺壞，短路循環(huán)造成干鉆，如果司鉆經(jīng)驗(yàn)不足或大意，出現(xiàn)干鉆，有時由于灌鉆井液閥門壞或沒關(guān)好而造成短路。