浅析卡钻原因及处理方法

浅析卡钻原因及处理方法

张瑞平

西部钻探克拉玛依钻井工艺研究院，克拉玛依，834000

摘要：井下卡钻事故在钻井过程中是常见事故，在定向井、水平井钻井过程中不仅要确保钻井效率和井眼轨迹，还要确保钻井过程中井下安全为了更好的预防井下卡钻事故，提高整体作业的质量以及达到满意的施工效果，通过分析地质特点、储层特点和经济技术特点及泥浆性能等，钻井过程中遇到的卡钻事故，针对性地提出了各类卡钻的处理方案和预防方法。

1前言

钻井过程中，由于各种原因造成的钻具陷在井内不能自由活动的现象，称为卡钻。主要有键槽卡钻、沉砂卡钻、井塌卡钻、压差卡钻、缩径卡钻、落物卡钻、砂桥卡钻、泥包卡钻及钻具脱落下顿卡钻等。地层构造情况、钻井液性能不良、操作不当等都可能造成卡钻，必须针对具体情况进行分析，以便有效的解卡。

2卡钻的类型、原因及预防措施

1）键槽卡钻：多发生在硬地层中，井斜或方位变化大，形成了狗腿的地方。钻进时，钻柱紧靠狗腿段旋转，起下钻时钻柱在狗腿井段上下拉刮，在井壁上磨出一条键槽，起钻时钻头拉入键槽底部被卡住。

键槽卡钻特征是下钻不遇阻，钻进正常，泵压也正常，但起钻到狗腿处常遇卡。随着井深的增加而愈加严重；能下放但不能上提，严重时可能卡死。

预防键槽卡钻的发生，首先得确保井眼质量，避免出现大斜度狗腿段；起钻时或再次下钻时应在键槽井段反复划眼，及时破坏键槽，并在起钻到键槽井段时要低速慢起，平稳操作，严禁使用高速起钻。

2）沉砂卡钻：在使用粘度小、切力小的钻井液钻进时，由于其悬浮携带岩屑的能力差，稍一停泵岩屑就会沉下来，停泵时间越长，沉砂就越多，严重时可能造成下沉的岩砂堵死环空，埋住钻头与部分钻柱，形成卡钻。此时若开泵过猛还会憋漏地层，或卡的更紧。

沉砂卡钻的表现是：重新开泵循环，泵压很高或憋泵；上提遇卡，下放遇阻且钻具的上提下放越来越困难，转动时阻力很大甚至不能转动。其表现是接单根或起钻卸开立柱后，钻井液喷势很大。为了预防沉砂卡钻，应确保钻井液的性能满足清岩和悬浮岩屑的要求，随时做好设备和循环系统的检查维护，在因故停止钻进时，避免停止井内循环；缩短接单根时间，在发现泵压升高及岩屑返出量较小时要控制钻速，加大排量洗井，停泵前要将钻具提离井底

并随时活动钻具。

3）井塌卡钻：在吸水膨胀的泥、页岩，胶结不好的砾岩砂岩等地层，在钻进或划眼过程中发生较多。主要原因是由于钻井液的失水量较大，浸泡地层的时间较长；钻井液密度小，或起钻未及时灌钻井液以及抽吸作用使井壁产生坍塌而造成卡钻。

一般在严重井塌之前，先有大块泥饼和小块地层脱落，换钻头后下钻不能到底；有时在钻井液中携带出大块未切削的上部岩石；在钻进中突然发生憋钻，上提遇阻泵压上升，憋泵甚至钻具不能转动等现象，都说明可能是井塌卡钻。

预防井塌卡钻的主要措施有：使用低失水，高矿化度和适当粘度的防塌钻井液，在破碎易塌地层适当增大钻井液密度，随时保证钻井液柱的高度；避免钻头泥包和抽吸作用引起的井壁坍塌。在准格尔盆地南缘地区地层情况较为复杂，地层压力的分布因构造、地层的不同存在很大差异，普遍存在异常高压，最大压力系数达到2. 45，钻井过程中常常遇到井壁坍塌卡钻事故。

4）压差卡钻（粘附卡钻）：水平井钻井中井下钻具由重力作用靠近下井壁，在井下压差作用下，钻柱的一些部位会贴于井壁，钻柱与井壁泥饼粘合在一起，静止时间越长则钻具与泥饼的接触面积就越大，由此而产生的卡钻，称为压差卡钻。

产生压差卡钻的原因主要是钻井液性能不好，密度过高造成井内压差太大；失水量大，泥饼厚，粘附系数大，一旦停止循环，不活动钻具，钻具就会与井壁泥饼接触，时间增加则会使接触面积和深度加大，泥饼对钻具的粘附力增加，导致钻具无法上下活动和转动，但能够开泵循环，且泵压正常稳定。

压差卡钻的预防措施主要是调节好钻井液性能，尽可能的降低钻井液的密度，提高钻井液的润滑性能，降低泥饼的粘附系数；并要加强活动钻具或采用加扶正器的方法使钻具居中。在钻井过程使用欠平衡钻井可以避免井漏，有效防止粘附卡钻。

5）缩径卡钻：缩径卡钻常发生在膨胀性地层和渗透性孔隙度良好的井段。由于钻井液性能不好，失水量大，在井壁易形成胶状疏松的泥饼，当泵排量小，钻井液上返速度低时，易在泥饼上面沉淀较多的粘土颗粒岩屑及加重剂，致使井径缩小。

缩径卡钻的主要表现是：遇阻的位置固定，循环时泵压增大，上提困难，下放容易，起出的钻杆接头的上部经常有松软的泥饼。采用低密度低固相低失水的优质钻井液，或混油其中，并在下钻遇阻井段划眼以扩大缩径处的直径，常活动钻具则可有效的预防缩径卡钻。在塑性蠕变地层包括盐层、膏层或含膏岩层、塑性泥岩地层在一定的应力和温度作用下，具有明显的塑性蠕变能力。钻井中如钻井液形成的液柱压力不足以抵抗其塑性变形时，容易迅速

产生严重的缩径卡钻。

如920021定向井在斜井段完钻后，提钻至220m 时（造斜段），上提遇阻，下放正常，判断为井眼有缩径现象，开泵进行倒划眼，控制上提速度，进行多次划眼后井眼通畅，遇阻井段为8m 。该段地层为泥岩段，易缩径，钻时慢。该井造斜完成后没有短提下钻进行划眼，致使该段缩径厉害影响提钻。

6）落物卡钻：由于操作不小心，将油抹布、卡瓦牙、吊钳牙或其他小工具掉落井内，卡在井壁与钻具或套管与钻具之间而造成落物卡钻。这种卡钻是显而易见的，只要严格执行操作规程，加强责任心就可避免的。

7）砂桥卡钻：由于在地层或井筒内砂粒的堆积而形成的砂拱或砂塞卡住钻柱的现象称为砂桥卡钻。预防的措施是及时清除“大肚子”井段，对“大肚子”井段加强循环。

此外，还有泥包卡钻、钻具脱落卜顿卡钻等类型，由此可以看出卡钻的原因很多，因此，除积极预防卡钻发生外，还要在一旦发生卡钻时进行正确的判断分析，找出卡钻的真正的原因，正确地采取有效措施及时解卡，避免事故进一步恶化。

3卡钻事故的处理方法

卡钻事故发生后，首先要根据上提，下放，转动，开泵循环情况，以及了解到的井眼情况和卡钻前的各种现象进行分析，准确判断出卡钻的原因，再采取相应的措施。但不管哪种性质的卡钻，都要设法调整钻井液的性能，及时清除岩屑，清洗井眼，一般常用以下几种方法进行解卡。

1） 浴井解卡

对于压差卡钻、泥包卡钻、缩径卡钻、沉砂卡钻等情况可以采用浴井解卡。这种方法即是向井内泡油，泡盐水或采用清水循环等方式，泡松粘稠的泥饼，降低粘附系数，减少与钻具的接触面积，减少压差，从而活动钻具解卡。

在浴井之前，首先要计算出卡点的深度，根据虎克定律，在弹性极限内，钻杆的绝对伸长量与轴向伸长和拉力成正比,而与横截面积成反比，即：

()P L F E L ????=/

12P P P -=?

式中：

L ——卡点以上的钻杆长度，m ；

E ——钢材的弹性模量，取2

6/102.1cm kg ?；

F——钻杆横截面积，cm2；

?——钻杆受拉力P

?是的绝对伸长量，cm；

L

P1——钻具自重，通常取第一次拉力，略大于钻具自重，t；

P2——第二次拉力，比P1大很多，t。

知道卡点深度后，计算出所需要的泡油量，将其注入到卡钻井段，使粘附等卡钻解除。一般要求注入的原油量要返至卡点以上100 m左右，卡点以下钻具全部泡上原油，并使钻杆内的油面高于管外油面。

2）上击、下击解卡

在钻进中遇到垮塌、粘性、膨胀性等易卡地层，可在钻杆与钻挺之间或在钻挺之间接上震击器，一旦遇卡，便立即上击或下击解卡。

起钻中遇卡，如缩径、键槽等引起的卡钻经活动不能解除时，可以在卡点处倒开钻具，再接上震击器，对扣后，下击解卡，然后循环洗井，慢慢上提钻柱，如还不能解卡，可以转动钻具倒划眼轻轻上提。下钻过程中遇阻，未能及时发现而导致卡钻，或较轻的泥饼粘附卡钻时，均可以用上击器向上震击解卡。

3）上提下放和转动钻具解卡

在循环钻井液洗井的同时配合活动钻具，若卡的很严重时可以得到解决，但活动钻具要针对不同类型的卡钻来进行，如果是沉砂卡钻或井塌卡钻则不能上提钻具，以免卡的更死，那么可以下放和旋转钻具，并设法建立循环，用倒划眼的方法慢慢上提解卡。起钻遇卡(键槽，缩径或泥包卡钻)时，可提到原悬重后猛放钻，切不可猛力上提，以免将钻头卡的更死。下钻遇阻，压得过大而卡钻时，则应用较大的力量上提解卡，对于压差卡钻，可以采取猛提猛放和旋转钻具的方法使粘附卡钻得以解卡。

4）倒扣套铣解卡

遇到严重的卡钻时用以上方法不能解除且不能循环时，现场常用倒扣、套铣的方法来取出井内全部或部分钻具。倒扣是使转盘倒转，将井内正扣钻杆倒出。每次能倒出的钻杆数量取决于井内被卡钻具丝扣松紧是否一致，通常希望从卡点处倒开。对卡点以下的钻具要下套铣筒将钻具外面的岩屑或落物碎屑等铣掉，然后再倒出钻具，这是一种比较复杂的处理方法，费时较长。

5）爆炸倒扣、套铣

这是处理卡钻的一种新倒扣方法。首先测出卡点位置，然后用电缆将导爆索从钻具内送到卡点以上第一个接头处，在导爆索中部对准接头的同时，将钻具卡点以上的重量全部提起，并给钻具施加一定的倒扣力矩，点燃爆炸索使其爆炸；导爆索爆炸时产生剧烈的冲击波及强大的震动力，足以使接头部分发生弹性变形，及时把扣倒开。同时，由于导爆索爆炸产生大量的热，使钻杆接头处受热，熔化其中的丝扣油，并产生塑性变形，也有助于卸开丝扣。

这种方法具有安全、可靠、速度快、钻具一般不易破坏，不需要反扣钻具和打捞工具等

优点，同时加快处理卡钻的速度，但要严格控制炸药量，并合理操作，倒扣后套铣、打捞。

6）爆炸、侧钻新井眼

当用上述各种方法无效，或卡点很深，用倒扣方法处理很费时间，会使井眼严重恶化时，可将未卡部分钻具用炸药炸断起出，然后在留在井内的钻具顶上打水泥塞，进行侧钻。

钻井过程中由于遇到特殊地层构造、钻井液的类型与性能选择不当、井身设计等原因都容易造成井下卡钻事故，在钻井中钻井液尤为重要，钻井液的好坏决定了整个钻井成功与否，钻井液中的固相对钻速有较大影响，设清水的钻速为100%，固相含量升高到7%时钻速降为50%。研究表明，固相含量每降1%，钻速至少可提高10%，固相含量越高越易造成井下卡钻事故。

4结论

针对井下卡钻的多发性，浅析了卡钻发生的原因，并提出了各种处理措施和预防方法。随着勘探开发的逐步深入，水平井钻井面临更加复杂的地质条件，同时也面临着工程技术复杂所带来的成本压力，因此更加迫切需要配套技术支持以降低综合成本。怎样更好有效的防止和解决卡钻问题是一个不断探索的过程。

我刚碰到一个设计井深4331米的井，打到3600米左右也是卡钻了。

处理卡钻方法有很多

从卡的种类以及严重程度度我给你一一说下

1、落物卡钻

2、粘附卡钻

3、坍塌卡钻

4、砂桥卡钻

5、缩径卡钻

算了，你想知道，给我你的邮箱吧，我给你发过去

正常方法无解了就用爆破方法了，这个是最后的方法。

沉砂卡钻

1）千方百计蹩通、小排量开泵建立循环，然后逐步开大排量带出沉砂；清洗井底。

2）及时提高钻井液的粘度和切力，所保证有效携砂为限，经验认为漏斗粘度不低于50秒。

3）边循环、边活动钻具，争取缓解卡钻程度，最后慢慢解卡。

4）循环仍不能解卡，可采用爆炸松扣，倒扣和套洗解卡。

5）切忌在排量猛开泵、盲目猛进，硬压等，使钻具卡得更死或蹩漏地层。

2、坍塌卡钻

1）坍塌不严重和钻头水眼未堵死时，应开泵设法建立循环，轻提放，转动钻具（不可硬提猛放），然后逐步加大排量。

2）适当提高钻井液密度，防止垮塌继续发生。

3）提高泥浆粘度，带出井下的大块垮塌物。

4）调整泥浆性能，（包括滤液、失水等）防止垮塌进一步严重。

5）泥浆中加入磺化沥青、氧化沥青类封堵防塌剂，提高塌层的胶结力，以阻至垮塌继续发生。

6）有的地区垮塌是有限度的，即已经水化的岩层垮一定要垮完才正常。因此，除做好泥浆的预处理外，此时应设法带出岩屑，让井逐步恢复正常，切忌盲目处理。

7）上述无效时，则采用振击解决，例如，套洗等处理。

3、压差卡钻

1）在井下不喷，塌的前提下，降低钻井液密度减少压差。

2）加入润滑剂，以解卡后减少从新卡钻机会，减少另外非卡井段再卡机会。3）要求工程上采取适当措施，让钻具在井下成弯曲状，减少和井壁的接触段。4）适当降低钻井液的静切力和动切力。

5）用柴油或煤油浸泡被卡井段，一般5~10方。

6)用解卡液浸泡被卡井段，一般除环空段外，管内留3~5方，以备浸泡期间推顶用。推顶一般每半小时~1小时一次，每次0.3~0.5方,解卡液量约15~30方。7)井下条件允许泡纯碱，在被卡井段浓度5%左右，数量15~30方。

8）注入原油（轻质）浸泡被卡井段，数量15~30方。

9）上述5~8条工程上应注意：

注入解卡液等浸泡后不停活动钻具，拟待解卡。λ

均每隔一定时间顶推部分解卡液。λ

解卡以后不能停止活动钻具。λ

解卡液对泥浆有破坏的应循环中排放掉。λ

注意计算油气层与液柱的平衡，以防井喷。λ

10）井下条件许可（如无高压油气、无垮塌层）可用清水替喷，解卡（循环清水）、垮塌层垮塌不太严重的情况下方可用无固相（降低失水15毫升以下，粘度20秒左右）循环解卡。

11）如上述方法不能解卡，或由于不允许放喷解卡时，则采取倒扣，套洗的解卡

卡钻

目录

名词解释

卡钻原因及类型

卡钻的处理方法

名词解释

卡钻原因及类型

卡钻的处理方法

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编辑本段名词解释

卡钻：凡是所下管柱及工具在井内不能上提、下放或转动的现象叫做卡钻。

卡点：被卡管柱被卡段的最上端位置称卡点

打捞：采用相应的措施工具捞出井下落物的作业过程。

落物(落鱼)：因事故滞留在井内的物体(杆类、管类、工具、仪器等)叫落物(落鱼)。

鱼顶：落物(落鱼)的顶端叫鱼顶。

编辑本段卡钻原因及类型

1.砂卡原因

(1)在生产过程中，地层砂随油流进入井内，随着流速的变化，部分砂子逐渐沉淀，从而埋住部分生产管柱，造成卡钻。

(2)冲砂时，泵排量低，冲砂液携砂性能差，冲砂工作不连续，使用直径较大的其他工具代替冲砂工具等，造成冲起的砂子重新回落并沉淀造成卡钻。

(3)压裂设计有误，施工不连续，加砂量过大，压裂后排液过猛等造成卡钻。

(4)其他原因：填砂施工中失败，注水井排液速度过快，修井时不及时向井内充补压井液造成井喷，注采过程中工作制度不合理等也可造成卡钻。

2．蜡卡原因

原油中含蜡量过高，随着原油从井底向井口流动，井筒温度逐渐降低，当温度低于蜡的凝析点时，蜡质物质便开始沉积在管壁上，如采取套管生产，清蜡工作不及时，便可造成卡钻。

3．封隔器卡

由于分采分注或套管试压等工作需要，往往需下封隔器配合完成。一旦解封失效，就可造成卡钻。常见的如封隔器胶皮老化而不能收回，卡瓦片不能有效回收等。

4．水泥卡

(1)打完水泥塞后，没有及时反洗井或上提管柱，水泥固封将井下管柱卡住。

(2)憋压挤水泥时，没有检查上部套管的破损，使水泥浆上行至套管破损位置而短路，将上部管柱固封在井里造成卡钻。

(3)挤水泥时间过长或添加剂用量不准，使水泥浆在施工中凝固。

(4)井下温度过高，对水泥浆又未加处理，或井下遇到高压盐水层，使水泥浆性能变坏，以至早期固结。

(5)计算错误，或挤注水泥时发生设备故障造成管柱或封隔器固封在井中。

(6)在注水泥后，未等井内水泥凝固，盲目探水泥面，误认为注水泥失败，此时即不上提管柱，又不洗井，造成卡钻。

(7)挤注水泥候凝过程中，由于井口渗漏，使水泥浆上返，造成井下管柱固封。

5．小件落物卡

在修井施工中，因操作失误或检查不细，致使一些手工具(管钳、牙板、搬手等)、辅助工具(大钳牙块、液压钳牙块、气动卡瓦牙块)、井口螺栓等掉人井内造成卡钻。

6．钢丝卡钻

由于清蜡，测试等工作失误，造成钢丝落井，在打捞时，因判断不准，打捞工具下得太深超过鱼顶，至使钢丝包裹钻具，上提时钢丝成团，造成卡钻。

7．套管卡

(1)对井下情况掌握不准，误将工具下过套管破损处，造成卡钻。

(2)在进行井下作业等施工过程中将套管损坏，使井下工具起不出来。

(3)构造运动、泥页岩蠕变、井壁坍塌等方面的因素造成套管损坏，致使井下工具起不出来。

(4)对规章制度执行不严、技术措施不当，均会造成套管损坏而卡钻，如注水井排液降压时，由于放压过猛会使套管错断。通井时通井规直径不符合标准，选用工具不当等均会造成卡钻。

编辑本段卡钻的处理方法

卡钻的处理方法较多，应根据卡钻的类型及原因，卡点深度等综合考虑并分析研究选择不同的解卡方式，解除卡钻。

(1)活动解卡

在井内管柱及设备能力允许范围内，通过上提下放反复活动管柱，以达到解卡目的。活动解卡适用于各种管柱或落物卡钻。

(2)震击解卡

将震击器，加速器等与打捞工具一起下井，当捞上并抓紧落物后，根据井况，通过操作，对被卡管柱进行连续上击或下击，将卡点震松以达到

解卡目的。震击解卡适用于落物被砂卡、化学堵剂卡，物件卡及套管损坏卡等。

（3)倒扣解卡

在井内被卡管柱较长，活动解卡无法解卡时可采用反扣打捞工具，将被卡管柱捞获分别倒出，以分解卡点力量，达到解卡目的。倒扣解卡适用于活动和震击解卡无效时的各种类型卡钻。

(4)套铣解卡

采用合适的套铣工具，将卡点周围的致卡物套铣干净，达到解卡目的。套铣解卡适用于砂、水泥、封隔器及小件落物卡等。

(5)浸泡解卡

对卡点注入相溶的解卡剂，通过浸泡一定时间，将卡点溶解，以达到解卡目的，浸泡解卡适用于蜡卡、泥饼卡、水泥卡等。

(6)磨蚀解卡

利用磨铣工具，对卡点进行磨铣，以达到解除卡钻的目的。磨蚀解卡适用于打捞物内外打捞工具无法进入及其它工艺无法解卡时使用。

(7)爆炸解卡

用电缆将一定数量的导爆索下至卡点处，引爆后利用爆炸震动，可使卡点钻具松动解卡，爆炸解卡适用于卡点较深的管柱卡。

以上几种方式，单一的解卡方式不一定能达到目的，根据井况，可将两种或几种方式交替使用，最终达到安全解除卡钻的目的。