反管器在處理卡鉆事故中的應用

陳向偉

[摘 要]1993年鉆機在陜西省延安市子長縣安定鎮(zhèn)中山川水庫進行石油鉆井，在鉆進過程中，柴油機突然熄火，井內(nèi)局部巖層吸水，吸附鉆具、孔壁收縮，使700多米的鉆具被抱死在孔內(nèi)。本文著重介紹了反管器的作用原理以及在本事故中的應用。

[關鍵詞]柴油機熄火；卡鉆；反管器；解卡

中圖分類號：TD421.25 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）16-0331-01

鉆井概況：

1993年7月14日我隊401、404鉆機奔赴陜西省延安市子長縣安定鎮(zhèn)中山川水庫進行石油鉆井，此井是我隊在該地區(qū)施工的第一口石油探井。該井設計孔深1050米，一開孔徑Φ280mm鉆進至基巖，下入Φ219mm套管，水泥封固套管。二開孔徑Φ190mm鉆進至1050米，下入N80Φ140mm石油技術套管并由固井車固井。鉆具結(jié)構(gòu)為：108mm四方主動鉆桿——Φ73mm鉆桿——Φ89mm鉆桿——Φ121mm鉆鋌——Φ190mm三牙輪鑲齒鉆頭。地層從上到下依次為：沖積層，砂質(zhì)泥巖、細砂巖、泥質(zhì)砂巖、中砂巖、砂質(zhì)泥巖互層，油頁巖層（其中油層為長2、長4、長6）。

事故原因：

1993年9月28日早6點，鉆機在鉆進過程中，由于氣溫下降（霜凍），0號柴油結(jié)冰，造成柴油機突然熄火，700多米的鉆具被留在孔內(nèi)，相關技術人員迅速查找原因，發(fā)現(xiàn)是由于柴油含水量較大，造成柴油結(jié)冰，使得兩臺柴油機先后滅火。經(jīng)過6、7個小時的搶修，機器再次運轉(zhuǎn)，但此時，發(fā)現(xiàn)鉆具已提拉不動，泥漿泵也打不開，根據(jù)當時地層易吸水膨脹、易吸附鉆具的特點，我們初步懷疑是由于井內(nèi)局部巖層吸水，吸附鉆具、孔壁收縮，使鉆具被抱死在孔內(nèi)。

事故處理過程：

事故發(fā)生后，經(jīng)過與鉆機技術人員的分析，決定首先用轉(zhuǎn)盤的反轉(zhuǎn)扭力反取事故鉆桿，但是在操作過程中，由于鉆桿連接力度十分大，使得鉆桿轉(zhuǎn)不動、卸不開。當時由于受到鉆機轉(zhuǎn)盤扭力的限制，使得事故沒有好的方法去處理。

當時，我隊是第一次承攬油井鉆井工程，井隊第一次遇到此種事故，對該類型的事故毫無處理的經(jīng)驗，由于受到鉆機能力的限制，更加給事故的處理帶來困難，所以我們就到各兄弟單位去咨詢、求教，結(jié)合自身處理事故的經(jīng)驗，我們研制出了一種反管器，該反管器的工作原理是利用工具與主動鉆桿連接，依靠鉆機自身的提升拉力，強力提拉該工具，使拉力轉(zhuǎn)化為扭力，傳遞到主動鉆桿上，進行反鉆桿操作處理。此種扭力較鉆機轉(zhuǎn)盤的扭力非常大（通常一米可施加幾噸至幾十噸不等的扭力）反管器是由一套和主動鉆桿形狀相同的鋼套，鋼套外圍受力鋼筋，定滑輪，鋼絲繩組成。（反管器組成見下圖）（見圖1）

具體操作過程為：將反管器套在主動鉆桿上并固定，鋼絲繩按反管方向纏繞在反管器上并與鋼筋鉤子連接，然后通過兩套定滑輪與鉆機提引大鉤連接，定滑輪通過鋼絲繩連接在塔底梁處，安裝時滑輪要略低于轉(zhuǎn)盤面，以上固定處、連接處必須要保證穩(wěn)固可靠，防止在提拉過程中崩裂。然后根據(jù)鉆機最大提拉負荷根據(jù)實際情況進行反鉆桿作業(yè)，在操作過程中，要仔細察看各連接固定處的穩(wěn)固情況，如有異常應立即停止作業(yè)，操作時，必須注意對面拉力表指針的變化，提拉力度應由小至大，操作兩個手把，要穩(wěn)、要準，保證器具平穩(wěn)受力。為安全起見，凡反管作業(yè)均由我親自操作，其他人員撤離現(xiàn)場50米范圍以外，當拉力達15噸左右時，一聲悶響拉力表指針下降表明鉆具已反開，第一次就將事故鉆桿成功的反開，提出了大部分鉆桿。

經(jīng)過總結(jié)這次經(jīng)驗認為，在處理事故過程中，如果鉆具卡死，不要強力轉(zhuǎn)動，如果轉(zhuǎn)不開，非但解決不了問題，還會為以后的處理帶來麻煩，所以規(guī)程上嚴禁強拉硬擰，同樣在其他事故中也印證了這一點，有的鉆桿上來后，由于受扭力過大，用氣焊烤才得以卸扣。所以在今后的處理事故中，建議大家盡量不要去強力轉(zhuǎn)動鉆具，在處理事故時要真正的做到“三清、兩慎、一勤”。

反出鉆桿后，鉆具所帶的泥皮韌性很強，越往下泥皮越厚，并且面積越來越大，判斷下部鉆桿和鉆鋌被孔壁黏附嚴重，同時判斷孔徑收縮嚴重，經(jīng)與現(xiàn)場人員商量后決定先不反事故鉆具，而是首先對泥漿的性能進行調(diào)整，適當加入鈉土、CMC、聚丙烯酰胺、防塌潤滑劑，使泥漿指標達到比重1.05～1.1g/cm3，粘度控制在22～26之間，含沙量小于3%，失水量小于15ml/min，下同徑190mm鉆頭掃孔，同時對泥漿進行循環(huán)，將巖粉排除孔內(nèi)，以使孔內(nèi)壓力平衡，不坍塌，不漏失，孔內(nèi)保持穩(wěn)定，同時保證事故頭的干凈，無沉淀，為下一步的處理做好準備。處理好泥漿我們選用同徑套銑筒對孔內(nèi)的鉆具進行套銑，套銑過程中也極易引發(fā)事故，所以我們嚴格按照相關規(guī)程進行，以保證套銑工作的順利進行。

首先用大鉗上卸套銑管時，鉗牙不能咬在螺紋部位，并按相應尺寸對應的扭矩把扣上緊。？套銑管下鉆遇阻時，不能用套銑管劃眼，應起鉆減少套銑管數(shù)量或下鉆頭通井。當套銑井深較深時，不能一次下到事故頭位置，應中途分段頂通、循環(huán)。以免造成開泵困難，憋漏地層。？下套銑管要控制下放速度，同時觀察好泥漿的返出情況，如因井漏環(huán)空不返泥漿時，應立即起鉆3-5柱，并邊起邊灌泥漿，然后先小排量開泵循環(huán)泥漿，觀察記錄泥漿的進入與返出量是否正常，確認井下情況正常才能繼續(xù)下鉆。當不能進行套銑作業(yè)時，要將套銑管起到安全井段。每套銑10米-20米時，反鉆具一次，反上多少鉆具，就使用同徑鉆頭通徑劃眼一次。套銑作業(yè)入事故頭時一定要精心操作，套銑入頭困難時不能采取硬銑的方法，使事故頭受損破壞或銑鞋損壞。應起鉆觀察銑鞋磨損情況，認真分析井下情況，采取相應的措施。？套銑作業(yè)時，每套銑3-5米，要上提套銑管活動一次，活動幅度要超過2米。套銑結(jié)束后，立即起鉆，盡量減少在井內(nèi)停留的時間。？套銑作業(yè)中，要認真觀察好轉(zhuǎn)盤的負荷，負荷過重時要及時進行調(diào)整，以免因扭矩過大再次引發(fā)事故。本次事故經(jīng)過幾次運用反、套處理事故的手段，最終將被卡鉆具成功的取出。

我隊人員都是第一次遇到此種事故，鉆具連接力度大，設備能力有限，當時面臨鉆孔報廢、丟鉆具的危險，在這種情況下，我們研制出了反管器，經(jīng)過充分的理論分析，我們將它投入到了實際的應用當中，經(jīng)過實踐證明，它能夠?qū)⒗D(zhuǎn)化為扭力，將原鉆機的扭力轉(zhuǎn)化成幾倍甚至幾十倍，能夠大幅度的提升鉆機的扭力，使我們在處理類似事故的時候能夠有足夠的設備能力做保證，經(jīng)過本次事故的處理使我們鍛煉了隊伍，提高職工的技術素質(zhì)。