大牛地氣田DPT-305井卡鉆事故處理及分析

常 明

(中石化華北石油工程有限公司五普鉆井分公司，河南新鄉(xiāng)453700)

大牛地氣田DPT-305井卡鉆事故處理及分析

常 明*

(中石化華北石油工程有限公司五普鉆井分公司，河南新鄉(xiāng)453700)

介紹了鄂爾多斯盆地鄂北工區(qū)大牛地氣田DPT-305井發(fā)生卡鉆事故過程及處理經(jīng)過。闡述了事故發(fā)生后卡點(diǎn)確定、泡酸、泡解卡劑、注入重力塞加清掃液、正反循環(huán)、倒扣等事故處理技術(shù)，并分析了事故發(fā)生的原因，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，吸取教訓(xùn)，為今后同類型復(fù)雜情況和事故處理提供借鑒。

大牛地氣田；卡鉆；泡酸；解卡劑；倒扣；碰頂

DPT-305井位于陜西省榆陽區(qū)小壕兔鄉(xiāng)，是一口以石炭系太原組太2段為目的層的三級井身結(jié)構(gòu)水平井，該井為鄂爾多斯盆地伊陜斜坡東北部布置的開發(fā)井。一開采用?311.2mmPDC鉆頭鉆至井深406m，下入?244.5mm表層套管；二開采用?222.3mmPDC鉆頭鉆至井深3002m(A靶點(diǎn))，下入?177.8mm技術(shù)套管；三開采用?152.4mmPDC鉆頭鉆至井深4302m(B靶點(diǎn))完鉆。

1 卡鉆事故的經(jīng)過

在完井作業(yè)的單扶通井過程中，套管下深3002m，鉆頭出套管193.99m卡死，鉆頭位置3193.99m，扶正器位置3183.47m(扶正塊27cm×2，螺旋狀)，鉆具結(jié)構(gòu)：6″PDC+3-1/2″HWDP×1+?148.5mm單扶+3-1/2″HWDP×2+3-1/2″DP串+3-1/2″HWDP×25，地層巖性均為砂巖。下鉆至3086m遇阻，原懸重63t(未接方鉆桿)，最大上提至120t，下放至32t，持續(xù)操作下至3124m后無法通過，接方鉆桿排量11.88L/s，劃眼4.75m后卸方鉆桿繼續(xù)下鉆，期間多次上提下放(上提120t，下放至30t)至井深3193.99m卡鉆，井口為一柱加重鉆桿，中部單根公扣剛?cè)脬@盤面，上提下部單根做吊卡(加重鉆桿母接箍長50cm，吊卡高度30cm)后卡死，可以正常循環(huán)。

2 處理卡鉆事故的過程

2.1 卡點(diǎn)深度計(jì)算[1]

(1)相同鉆具卡點(diǎn)深度的計(jì)算：

式中：FP——卡點(diǎn)深度，m；

L——鉆桿連續(xù)提升時的平均伸長，cm；

P——鉆桿連續(xù)提升時的平均拉力，t。

(2)復(fù)合鉆具卡點(diǎn)深度的計(jì)算：

式中：E——鋼材的彈性系數(shù)，2100000kg/cm2；

F——管體的橫截面積，cm2。

通過多項(xiàng)大于鉆具原懸重的實(shí)際拉力，量出鉆具總的平均伸長LT，計(jì)算在該拉力下每段鉆具的絕對伸長，假設(shè)有3種鉆具：

分析LT與ΔL1＋ΔL2＋ΔL3值的關(guān)系：

若LT≥ΔL1＋ΔL3說明卡點(diǎn)在鉆頭位置

若LT≥ΔL1＋ΔL2說明卡點(diǎn)在第三段上

若LT＞ΔL1說明卡點(diǎn)在第二段上

若LT≤ΔL1說明卡點(diǎn)在第一段上

計(jì)算LT≥ΔL1＋ΔL2的卡點(diǎn)深度：

先求ΔL3：ΔL3＝LT－(ΔL1＋ΔL2)

計(jì)算L3F值：

L3F為第三段未卡鉆具的長度。則卡點(diǎn)位置：

式中：ΔL1、ΔL2、ΔL3——自上而下3種鉆具的伸長，cm；

LT——鉆具總伸長，cm；

P——連續(xù)上提的平均拉力，t；

F1、F2、F3——自上而下3種鉆具的橫截面積，cm2；

L1、L2、L3——自上而下3種鉆具的長度，m；

E——鋼材的彈性系數(shù)，2100000kg/cm2；

L3F——第三段未卡鉆具的長度，m；

FP——卡點(diǎn)深度，m。

經(jīng)現(xiàn)場用上述公式理論計(jì)算及分析，卡點(diǎn)應(yīng)在扶正器位置3183m處。

2.2 泡酸、泡解卡劑[2]

現(xiàn)場使用固井車緩慢泵入1m3前置液(此時距卡鉆事故發(fā)生48h)，然后泵入1.8m3濃度為8%的酸，再泵入1m3后置液，管內(nèi)留1.1m3酸，每隔3h泥漿泵頂替0.2m3，期間，轉(zhuǎn)盤施加扭矩35圈，上下活動鉆具交替進(jìn)行未能解卡。

注入5%解卡劑(解卡劑配方為：柴油2m3+KT0.1t)約24h，方法同泡酸，未解卡。

2.3 重力塞加清掃液洗井

配比重為1.45g/cm3的重漿20m3，配比重為1.04g/cm3的低比重漿30m3(清掃液)。首先打入15m3清掃液，循環(huán)返出后做好收集(泥漿槽專人量比重，低比重泥漿返出時及時回收)，驗(yàn)證井壁穩(wěn)定性。然后注入清掃液30m3，再泵入重漿4m3，原漿頂替至重漿返出，反復(fù)4次。循環(huán)期間每隔1h在懸重60～80t施加扭矩30圈，間斷下放至懸重20t，未解卡。

2.4 固定方補(bǔ)心、鉆具內(nèi)降比重

懸重63t(未接方鉆桿)，接方鉆桿后上提至90t方補(bǔ)心便提離轉(zhuǎn)盤。井隊(duì)用鋼絲繩將方補(bǔ)心固定在轉(zhuǎn)盤上，然后將鉆具內(nèi)替滿清水，采取鉆具內(nèi)降比重措施(卡點(diǎn)處垂深2820m，原漿比重1.2g/cm3,鉆具處于壓縮狀態(tài)，所受壓力5.5MPa)，同時轉(zhuǎn)盤施加扭矩35圈，在懸重40～80t之間上下活動鉆具，24h未解卡。

2.5 泡酸、關(guān)井憋壓[3]

泡酸時一般使卡點(diǎn)的下部鉆具全部泡酸，并使鉆桿內(nèi)的油面高于環(huán)空油面。

所需酸量為：

式中：O——泡酸總量，m3；

VI——鉆桿內(nèi)的酸量，m3；

VO——環(huán)空的酸量，m3；考慮井徑不規(guī)則，一般附加1.5倍。

根據(jù)上述公式計(jì)算出用酸量，開始泵入井內(nèi)，現(xiàn)場使用固井車緩慢泵入1m3前置液，然后泵入2.4m3濃度為14%的酸，再泵入1m3后置液，管內(nèi)留1.8m3酸，每隔3h泥漿泵頂替0.3m3，全部頂替到環(huán)空后，關(guān)井憋壓，使酸更好地與泥餅反應(yīng)，浸泡24h未解卡。

2.6 倒扣[4]

上提懸重80t的情況下倒轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤31圈，懸重下降至44t，判斷倒扣成功，下鉆碰魚頂，落魚下行500m，上提0.5m開泵循環(huán)0.5h，對扣成功后，循環(huán)加重泥漿至比重1.20g/cm3。起鉆至鉆頭出井，卡鉆解除。

3 卡鉆事故分析

3.1 卡鉆事故發(fā)生的原因分析[5]

(1)水平段出套管百米內(nèi)大段煤層及泥巖這種復(fù)雜情況重視不夠，單扶通井作業(yè)前沒有進(jìn)行常規(guī)通井。

(2)違章操作是造成本次卡鉆事故的直接原因。下鉆已多次出現(xiàn)連續(xù)遇阻現(xiàn)象卻不及時接方鉆桿，違章操作強(qiáng)行下壓，將上部泥巖段掉塊和泥皮全部推到下部，扶正器兩扶正塊以及間隙全部包死。

(3)泥漿性能不達(dá)標(biāo)是促成本事故的又一原因。事故后調(diào)查顯示，鉆進(jìn)本井段時泥漿固相含量偏高，泥漿懸浮能力差，失水控制能力差，致使在卡鉆井段夾層中泥巖吸水膨脹、形成虛厚泥餅，導(dǎo)致井眼變小，阻卡鉆具。

(4)遇阻后，操作人員硬拉硬壓，卡鉆后又強(qiáng)提鉆具做吊卡也是此次事故的主要原因之一。

3.2 卡鉆處理過程不足分析

(1)在下鉆已經(jīng)出現(xiàn)了連續(xù)遇阻情況下，不能及時接方鉆桿循環(huán)、劃眼。

(2)本井第一次注入1.8m3濃度為8%的酸，同時在酸的前后各有1m3隔離液，形成混漿區(qū)，導(dǎo)致酸的濃度降低，同時量不足，未在24h浸泡時間里發(fā)揮應(yīng)有的作用。

(3)在利用重塞加清掃液多次洗井過程中，對于重漿何時返出井口沒有預(yù)判，沒有做好重漿的收集再利用工作，導(dǎo)致重新加重，費(fèi)時費(fèi)力。

(4)倒扣解卡后沒有及時碰頂，而是起了3柱后才下鉆碰頂，發(fā)現(xiàn)落魚下行500m，繼續(xù)下鉆對扣成功后全部起出鉆具，卡鉆解除。

4 結(jié)論與建議

(1)增強(qiáng)責(zé)任心、提高執(zhí)行力、培養(yǎng)風(fēng)險意識、嚴(yán)守操作規(guī)程能夠有效地避免井下復(fù)雜情況。

(2)下鉆遇阻時，禁止硬壓通過，應(yīng)該及時接方鉆桿建立循環(huán)、劃眼，修整井壁，反復(fù)提拉無顯示后再根據(jù)井況進(jìn)行下步作業(yè)。 (3)水平段卡鉆，扭矩的傳遞很難傳到卡點(diǎn)位置。

(4)砂巖段泡酸對于泥餅的腐蝕效果非常明顯。

(5)比例為8%的酸對于鉆具的腐蝕并不嚴(yán)重，氣體不多。14%的酸對于鉆具的腐蝕特別嚴(yán)重，并產(chǎn)生大量氣體包括H2和CO2，需要關(guān)井除氣。

(6)關(guān)井憋壓有利于酸浸入地層及縫隙，更好地腐蝕泥餅。

(7)砂巖卡鉆泡解卡劑不如泡酸效果好；環(huán)空降比重不如鉆具水眼內(nèi)降比重好(增大壓差壓縮鉆具本體)；重力塞加清掃液對砂巖段解卡效果并不明顯，僅能起到有效破壞泥餅、攜帶井內(nèi)巖屑的作用。

(8)處理事故中，將方補(bǔ)心固定于轉(zhuǎn)盤并鎖死轉(zhuǎn)盤后，鉆具已經(jīng)提前施加了扭矩，要避免轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動防止其自行解鎖，同時控制上提拉力，防止將方補(bǔ)心提出轉(zhuǎn)盤。

(9)現(xiàn)場認(rèn)真做小型試驗(yàn)，例如酸泡泥餅，根據(jù)一定時間內(nèi)不同比例的酸與泥餅反應(yīng)的現(xiàn)象，可以為選擇泡酸的比例提供依據(jù)。

(10)加強(qiáng)卡鉆事故預(yù)防的培訓(xùn)，提高操作人員的安全意識和處理卡鉆的能力。

[1]劉琮潔，周祥易等.管柱卡點(diǎn)計(jì)算公式及應(yīng)用[J].江漢石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2001（4）.

[2] 喬東宇，陳若銘，等.高效解卡劑的研究與應(yīng)用[J].鉆井液與完井液，2013(6).

[3] 劉俊海，高飛，寧維友.關(guān)井憋壓法處理粘附及縮徑卡鉆[J].石油鉆探技術(shù)，2004(3).

[4] 冉津津，邱流湘，等.解卡打撈定點(diǎn)倒扣技術(shù)研究與應(yīng)用[J].石油天然氣學(xué)報(bào)，2013(6).

[5]蔣希文.鉆井事故與復(fù)雜問題[M].石油工業(yè)出版社，2006.

TE28

B

1004-5716(2015)02-0069-03

2014-11-10

2014-11-10

常明（1989-），男（漢族），河南新鄉(xiāng)人，助理工程師，現(xiàn)從事石油鉆井工藝技術(shù)工作。