鉆井過程中的卡鉆形式及預(yù)防

徐喜迎

[摘 要]鉆井過程中，由于各種原因造成的鉆具陷在井內(nèi)不能自由活動的現(xiàn)象，稱為卡鉆。鉆具在井內(nèi)不能起出，甚至無法下放或轉(zhuǎn)動，有的卡鉆還無法循環(huán)鉆井液。這是鉆井工作中一種常見的事故。卡鉆可以由各種原因造成，如粘吸卡鉆、坍塌卡鉆、砂橋卡鉆、縮徑卡鉆、鍵槽卡鉆、泥包卡鉆、干鉆卡鉆、落物卡鉆、水泥固結(jié)卡鉆等各種卡鉆產(chǎn)生的機理不同，處理的方法也各異。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，是實現(xiàn)安全、快速和低成本鉆井的關(guān)鍵。

[關(guān)鍵詞]卡鉆；機理；解卡

中圖分類號：TE28 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2018）17-0025-01

一、引言

鉆井過程中，由于各種原因造成的鉆具陷進井內(nèi)不能自由活動的現(xiàn)象，稱為卡鉆。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。

二、卡鉆的類型

2.1 鍵槽卡鉆

多發(fā)生在硬地層中，井斜或方位變化大，形成了狗腿的地方。鉆進時，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，在井壁上磨出一條鍵槽，起鉆時鉆頭拉入鍵槽底部被卡住。

鍵槽卡鉆特征是下鉆不遇阻，鉆進正常，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)重時可能卡死。

預(yù)防鍵槽卡鉆的發(fā)生，首先得確保井眼質(zhì)量，避免出現(xiàn)大斜度狗腿段；起鉆時或再次下鉆時應(yīng)在鍵槽井段反復(fù)劃眼，及時破壞鍵槽，并在起鉆到鍵槽井段時要低速慢起，平穩(wěn)操作，嚴(yán)禁使用高速起鉆。

2.2 井塌卡鉆

在吸水膨脹的泥、頁巖，膠結(jié)不好的礫巖砂巖等地層，在鉆進或劃眼過程中發(fā)生較多。主要原因是由于鉆井液的失水量較大，浸泡地層的時間較長；鉆井液密度小，或起鉆未及時灌鉆井液以及抽吸作用使井壁產(chǎn)生坍塌而造成卡鉆。

一般在嚴(yán)重井塌之前，先有大塊泥餅和小塊地層脫落，換鉆頭后下鉆不能到底；有時在鉆井液中攜帶出大塊未切削的上部巖石；在鉆進中突然發(fā)生憋鉆，上提遇阻泵壓上升，憋泵甚至鉆具不能轉(zhuǎn)動等現(xiàn)象，都說明可能是井塌卡鉆。

預(yù)防井塌卡鉆的主要措施有：使用低失水，高礦化度和適當(dāng)粘度的防塌鉆井液，在破碎易塌地層適當(dāng)增大鉆井液密度，隨時保證鉆井液柱的高度；避免鉆頭泥包和抽吸作用引起的井壁坍塌。在準(zhǔn)格爾盆地南緣地區(qū)地層情況較為復(fù)雜，地層壓力的分布因構(gòu)造、地層的不同存在很大差異，普遍存在異常高壓，最大壓力系數(shù)達到2.45，鉆井過程中常常遇到井壁坍塌卡鉆事故。

2.3 沉砂卡鉆

用清水鉆進或用粘度小、切力低的鉆井液鉆進時，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。

2.4 縮徑卡鉆

縮徑卡鉆常發(fā)生在膨脹性地層和滲透性孔隙度良好的井段。由于鉆井液性能不好，失水量大，在井壁易形成膠狀疏松的泥餅，當(dāng)泵排量小，鉆井液上返速度低時，易在泥餅上面沉淀較多的粘土顆粒巖屑及加重劑，致使井徑縮小。

縮徑卡鉆的主要表現(xiàn)是：遇阻的位置固定，循環(huán)時泵壓增大，上提困難，下放容易，起出的鉆桿接頭的上部經(jīng)常有松軟的泥餅。采用低密度低固相低失水的優(yōu)質(zhì)鉆井液，或混油其中，并在下鉆遇阻井段劃眼以擴大縮徑處的直徑，?；顒鱼@具則可有效的預(yù)防縮徑卡鉆。在塑性蠕變地層包括鹽層、膏層或含膏巖層、塑性泥巖地層在一定的應(yīng)力和溫度作用下，具有明顯的塑性蠕變能力。鉆井中如鉆井液形成的液柱壓力不足以抵抗其塑性變形時，容易迅速產(chǎn)生嚴(yán)重的縮徑卡鉆。

三、卡鉆事故的處理方法

卡鉆事故發(fā)生后，首先要根據(jù)上提，下放，轉(zhuǎn)動，開泵循環(huán)情況，以及了解到的井眼情況和卡鉆前的各種現(xiàn)象進行分析，準(zhǔn)確判斷出卡鉆的原因，再采取相應(yīng)的措施。但不管哪種性質(zhì)的卡鉆，都要設(shè)法調(diào)整鉆井液的性能，及時清除巖屑，清洗井眼，一般常用以下幾種方法解卡方法：（1）浴井解卡；（2）上擊、下?lián)艚饪?；?）上提下放和轉(zhuǎn)動鉆具解卡；（4）倒扣套銑解卡；（5）爆炸倒扣、套銑；（6）爆炸、側(cè)鉆新井眼。

四、各種類型卡鉆事故的預(yù)防措施

1、保持良好的聯(lián)系。要求井隊成員定時通報井眼的情況，要確保不斷記錄井眼狀況，并在交接班時把情況交接清楚。統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明大多數(shù)卡鉆事故發(fā)生在交接班前后、這個時間發(fā)生的卡鉆事故要比平時高出兩倍半。

2、制定應(yīng)急措施。要始終掌握鉆遇的地層情況，并估計到可能出現(xiàn)的問題，提前做好各種復(fù)雜情況的應(yīng)變計劃，一旦出現(xiàn)問題就不會使你措手不及。

3、不斷了解井下情況。扭矩、摩阻、巖屑、泵壓的變化都能表明井下情況是否良好。記錄全部的數(shù)據(jù)，及時發(fā)現(xiàn)井下變化趨勢，將有助于判明井眼已出現(xiàn)或即將出現(xiàn)的問題。

4、保持良好的鉆井液性能。保持鉆井液性能參數(shù)在指定的范圍內(nèi)，特別是密度、流變性、低密度固相以及失水等。當(dāng)鉆井液性能發(fā)生變化時，要及時找出發(fā)生變化的原因，并對井下情況作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

5、不斷地活動鉆具。在裸眼井段中，任何時候都要盡可能保持鉆具的運動。

6、保持井眼干凈。鉆進時要盡快把巖屑攜帶出來，以保證井眼干凈。一定要牢記，在大肚子井眼和定問井中，要用更高的環(huán)空返速來有效地凈化井眼。在起鉆前必須將鉆屑循環(huán)干凈。

7、采取措施要及時果斷。一旦發(fā)生卡鉆，要盡快地采取行動進行解卡，而不能讓問題變得更復(fù)雜。

五、總結(jié)

隨著勘探開發(fā)的逐步深入，水平井鉆井面臨更加復(fù)雜的地質(zhì)條件，同時也面臨著工程技術(shù)復(fù)雜所帶來的成本壓力，堅持預(yù)防為主、安全第一的理念，在復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境下對可能產(chǎn)生的卡鉆事故做好提前預(yù)防，對現(xiàn)場鉆井液工程師來說，要控制好鉆井液性能，保證鉆井施工不受鉆井液性能的影響，將卡鉆事故遏制在萌芽狀態(tài)，使鉆井施工順利，提高鉆井效率，降低成本。

參考文獻

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