水平井事故預(yù)防與處理

梁成亮　薄和秋

摘 要：水平井因特殊的井身軌跡可以貫穿油氣儲(chǔ)層，增加儲(chǔ)層泄油面積，具有"少井高產(chǎn)"的特點(diǎn)，在當(dāng)前油田勘探開(kāi)發(fā)中應(yīng)用逐步增多。但是，在鉆井中因特殊井身軌跡易造成卡鉆等事故，本文就是針對(duì)水平井卡鉆等事故原因及預(yù)防措施的分析，對(duì)出現(xiàn)事故后的處理措施進(jìn)行了簡(jiǎn)要研究。

關(guān)鍵詞：水平井；卡鉆事故；井下事故

在油田勘探開(kāi)發(fā)中，水平井應(yīng)用逐步增多，特別是在部分易漏失、巖層穩(wěn)定性差的巖層，在水平段和大斜度井段鉆進(jìn)過(guò)程中易出現(xiàn)漏失、井壁失穩(wěn)、井壁坍塌等引發(fā)卡鉆或井下復(fù)雜事故，影響鉆井施工正常進(jìn)行。因此，有必要針對(duì)水平井卡鉆等主要事故發(fā)生原因分析，對(duì)預(yù)防措施進(jìn)行研究，并對(duì)出現(xiàn)事故后的處理措施進(jìn)行一定的探究。

1 水平井事故的原因

水平井鉆井中，明化鎮(zhèn)組和東營(yíng)組不利于水平井鉆進(jìn)，前者造漿性能較強(qiáng)，鉆井中易吸水產(chǎn)生膨脹，巖層中砂巖、含礫砂巖泥質(zhì)膠結(jié)較為疏松，穩(wěn)定性較差，易出現(xiàn)井壁坍塌和縮徑等問(wèn)題；后者極易吸水膨脹，鉆井后井壁穩(wěn)定性較差。在水平井施工過(guò)程中，容易在這兩個(gè)層位出現(xiàn)卡鉆事故。

卡鉆的原因主要是井下形成巖屑床或砂橋造成卡鉆、或者粘附卡鉆。具體原因主要有以下幾點(diǎn)：

一是井壁失穩(wěn)造成巖塊掉落形成砂橋。在鉆井中，隨著鉆井深度增加，各巖層在鉆井中受到鉆井液浸泡的時(shí)間逐步延長(zhǎng)，在油頁(yè)巖及該巖層以下地層巖性不穩(wěn)定，浸泡5d左右就會(huì)發(fā)生周期性井壁坍塌。特別是在使用LWD儀器的鉆井中，定向后因?yàn)閮x器信號(hào)穩(wěn)定性較差，需要進(jìn)行大頻率測(cè)斜作業(yè)，測(cè)斜中需要扭方位，造成鉆進(jìn)速度較慢，且反復(fù)測(cè)斜易對(duì)井壁造成擾動(dòng)，影響井壁穩(wěn)定性。部分水平井鉆井液密度偏低，影響了對(duì)井壁的保護(hù)。

二是體積較大的巖層掉落塊和巖屑床返排不及時(shí)。在大井眼水平井鉆井中，存在大塊巖層掉落的可能，特別是在油頁(yè)巖等地層鉆井中井徑擴(kuò)大率較大，鉆進(jìn)中排量較大，泥漿返速較低，影響了巖屑和巖塊返排。在周期性測(cè)斜作業(yè)中，需要間歇性停泵，影響了巖屑運(yùn)移的穩(wěn)定性。

三是個(gè)別因?yàn)檎晨ㄔ斐墒鹿?。在?shí)際鉆進(jìn)中，個(gè)別油井因?yàn)殂@井液固相含量較高，影響了泥餅質(zhì)量，摩阻和高溫高壓濾失問(wèn)題埋下了事故隱患。

2水平井事故的預(yù)防措施

鑒于水平井大位移、大井斜角的特點(diǎn)，巖屑和巖塊受重力影響在無(wú)外力影響下也會(huì)向下在井底或大斜度部位沉積，最終形成砂橋或巖屑床，加劇井下事故復(fù)雜性，可采取以下方法預(yù)防。

一是確保泥漿泵排量滿足使用要求。要加大泥漿泵排量，確保鉆井液環(huán)空上返速度可以返排巖屑和巖塊，實(shí)現(xiàn)清潔井筒、井壁的目的。要加強(qiáng)除砂器、振動(dòng)篩、離心機(jī)等鉆井固控儀器使用，防止巖屑再次入井。可以根據(jù)區(qū)塊地層性質(zhì)，合理調(diào)節(jié)鉆井液配比，通過(guò)鉆井液粘度提高增強(qiáng)對(duì)巖屑的粘附力，使巖屑更易被鉆井液攜帶；通過(guò)配比調(diào)整改善鉆井液層流和屈服值，減小鉆井液靜切力，改善井筒環(huán)空凈化效果。具體可針對(duì)井斜角采取針對(duì)性措施，井斜角在55度以上時(shí)，可采用紊流清楚的方式；井斜角在45度以內(nèi)時(shí)，層流具有較好的清潔效果；井斜角大于70度時(shí)，屈服值基本不會(huì)發(fā)揮井眼凈化作用，要根據(jù)具體井斜角調(diào)整鉆井液配比。

二是及時(shí)清除巖屑。在鉆進(jìn)至井斜角較大井段或水平段后，要合理安排作業(yè)計(jì)劃，及時(shí)進(jìn)行短起下作業(yè)，破壞巖屑床沉積和形成。在滑動(dòng)鉆進(jìn)中要及時(shí)進(jìn)行鉆柱旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)巖屑的有效攪動(dòng)，便于形成紊流或增強(qiáng)紊流效果，達(dá)到更好地凈化效果。在高鉆速井段鉆進(jìn)中要控制鉆速，減少巖屑床沉積可能。

三是注重泥餅質(zhì)量改善。水平井粘卡是井下事故的重要原因，要及時(shí)向鉆井液中補(bǔ)充潤(rùn)滑劑，形成質(zhì)地較薄但彈性較足的泥餅，發(fā)揮濾失控制和潤(rùn)滑作用，降低鉆進(jìn)摩阻，提升泥餅潤(rùn)滑性，防止虛泥餅形成及粘卡。在具體鉆進(jìn)中，單根鉆井都采取滑動(dòng)加復(fù)合鉆進(jìn)方式，防止鉆柱長(zhǎng)期滑動(dòng)形成巖屑床或在鉆柱周邊形成巖屑聚集，便于巖屑返排。要注重鉆井液失水量控制，減小井壁吸水膨脹可能。

四是嚴(yán)格遵循鉆井作業(yè)規(guī)范。在造斜和水平段鉆進(jìn)中，鉆柱彎曲應(yīng)力較大，長(zhǎng)期作業(yè)會(huì)造成鉆具疲勞損害，特別是曲率較大井段鉆具承受較多交變應(yīng)力，嚴(yán)重情況下發(fā)生鉆具斷裂。因此，作業(yè)中要嚴(yán)格遵循規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)常性進(jìn)行鉆柱活動(dòng)，將鉆具井下靜止時(shí)間控制在2min以內(nèi)；在多次正劃眼和倒劃眼確保鉆具提放正常后再進(jìn)行測(cè)斜作業(yè)。要加強(qiáng)隨鉆監(jiān)測(cè)控制，確保井眼軌跡與設(shè)計(jì)軌跡一致、井眼曲率變化平穩(wěn)，防止局部曲率或全角變化率較大造成該部位鉆具承受較多交變應(yīng)力，降低鉆具斷裂概率。

五是優(yōu)選適用鉆頭、加強(qiáng)施工組織。在鉆井中要選擇有利于造斜的PDC鉆頭鉆進(jìn)，注重發(fā)揮高效螺桿鉆具優(yōu)勢(shì)，加強(qiáng)鉆具維護(hù)保養(yǎng)和定期檢查，預(yù)防鉆頭、螺桿等鉆具事故。要加強(qiáng)組織協(xié)調(diào)，減少鉆具靜止時(shí)間，盡量縮短鉆井周期，減少井壁在鉆井液中的浸泡時(shí)間，降低井壁剝落掉塊概率。

3 水平井鉆井事故的處理措施

水平井卡鉆是常見(jiàn)鉆井事故，事故發(fā)生后要準(zhǔn)確分析原因，進(jìn)行鉆井液性能優(yōu)化、清除環(huán)空巖屑，并采取解卡措施進(jìn)行處理：

一是浸泡解卡作業(yè)。無(wú)論水平井井下事故原因是什么，首先要嘗試浸泡解卡，可以有效解除泥包鉆頭、壓差卡鉆、沉砂卡鉆等事故。作業(yè)時(shí)可向井內(nèi)添加適量浸泡鹽水、清水、油等混合液，通過(guò)循環(huán)浸泡實(shí)現(xiàn)疏松泥餅、減小壓差粘附系數(shù)的目的，降低鉆柱與井壁接觸的可能，為鉆柱活動(dòng)創(chuàng)造條件。

二是上提和轉(zhuǎn)動(dòng)等活動(dòng)解卡作業(yè)。通過(guò)鉆具旋轉(zhuǎn)或上下活動(dòng)，建立鉆井液井內(nèi)有效循環(huán)，特別是緩慢進(jìn)行倒劃眼上提作業(yè)，在鉆柱達(dá)到原懸重后下放鉆柱。下鉆遇阻時(shí)要大力上提解卡。壓差卡鉆可采用連續(xù)性上提和下放解除事故。要注意砂卡和坍塌卡鉆避免應(yīng)用該技術(shù)，防止事故復(fù)雜化。

三是震擊解卡。在穩(wěn)定性較差、易吸水膨脹巖層，可以在鉆具適當(dāng)位置設(shè)置隨鉆震擊器，發(fā)生事故后利用液壓或機(jī)械式震擊進(jìn)行解卡。起鉆遇卡時(shí)可在卡點(diǎn)處設(shè)置倒開(kāi)鉆具和震擊器，對(duì)扣后向下震擊實(shí)現(xiàn)解卡。下鉆遇阻可利用震擊器向上震擊。震擊后可利用鉆井液建立循環(huán)、劃開(kāi)新的井眼。

四是倒扣套銑解卡作業(yè)。嚴(yán)重卡鉆時(shí)可通過(guò)倒扣、套銑等方式進(jìn)行鉆具起出，清理井筒內(nèi)各類(lèi)巖屑、雜物，再倒出下部鉆具。但該方法較為復(fù)雜、周期較長(zhǎng)。五是爆炸倒扣、套銑作業(yè)。隨著隨鉆監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)步，可以在準(zhǔn)確把握卡點(diǎn)位置基礎(chǔ)上采用該技術(shù)進(jìn)行處理，利用電纜將爆炸導(dǎo)線送入卡點(diǎn)上部第一接頭處，上提卡點(diǎn)以上部位鉆柱并施加力矩，隨后點(diǎn)燃爆炸導(dǎo)線，爆炸后可對(duì)卡點(diǎn)下部鉆具產(chǎn)生較強(qiáng)沖擊，使卡點(diǎn)鉆具彈性變形，便于倒扣解除事故；爆炸產(chǎn)生熱能有利于鉆具接頭部位熱融塑性變形，便于卸扣作業(yè)。

4 結(jié)論

綜上所述，水平井作業(yè)具有較多應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，但在具體應(yīng)用中因特殊井身軌跡加大了井下事故發(fā)生概率，特別是卡鉆事故較為常見(jiàn)，針對(duì)事故發(fā)生原因采取有針對(duì)性措施預(yù)防，事故發(fā)生后采取相應(yīng)措施予以處理，有利于更好地保障水平井鉆井技術(shù)的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]張君亞.也門(mén)1區(qū)塊Abyed-2井卡鉆事故的處理[J].石油鉆探技術(shù)，2010（05）.

[2]張新剛.H020U井鉆進(jìn)所遇問(wèn)題及處理方法[J].探礦工程（巖土鉆掘工程），2011（01）.