5种定向井卡钻及预防措施
卡钻的预防与处理
卡钻的预防与处理卡钻的预防与处理钻井四公司生产运行部王庆龙在钻井过程中，常因地层条件复杂、钻井液性能不好或技术措施不当等原因而造成钻具在井内卡住不能活动的现象，称为卡钻。
卡钻是常见的钻井工程事故之一。
如果对卡钻的原因、性质判断正确、处理得当，可迅速解卡；否则会使事故进一步恶化，轻则拖延钻井时间、浪费大量的人力物力，重则造成油气井的报费。
因此，钻井工作者必须认真对待卡钻事故，做好预防工作，杜绝或尽量减少卡钻事故的发生。
掌握处理卡钻的先进工艺技术及工具，一旦发生卡钻，应能迅速、果断、有效地解除，确保安全钻进。
作为职工技能培训工作，应该把掌握卡钻的预防作为重点，因此在这里我想谈一谈卡钻的预防与处理。
卡钻一般分为粘吸卡钻、砂桥卡钻、泥包卡钻、坍塌卡钻、缩径卡钻、键槽卡钻、落物卡钻等类型。
目前大庆油田发生的卡钻主要是粘吸卡钻、砂桥卡钻和泥包卡钻。
以下主要阐述这几种卡钻的预防与处理，其它简单介绍。
一、粘吸卡钻粘吸卡钻的原因1、井壁上有滤饼的存在是造成粘吸卡钻的内在原因。
因为大多数钻井液是固、液两相流体，或者是固、液、气三相流体，其中的固相颗粒附着在井壁上就形成了滤饼。
于滤饼的形成原因是吸附、沉积和滤失，只要有滤饼存在就有粘吸卡钻的可能。
所以砂岩井段可以卡钻，泥页岩井段也可以卡钻。
2、地层孔隙压力和钻井液柱压力的压差存在，是形成粘吸卡钻的外在原因。
在钻井过程中压差是不可避免的，但是在某些类型的钻井液如油基钻井液，在同样大的压差下却不卡钻，这是因为它的内因滤饼的性质不同罢了。
粘吸卡钻的特征1、粘吸卡钻是在钻柱静止的状态下才能发生，这和钻井液体系、性能、钻具结构、井眼质量有密切关系。
2、粘吸卡钻后的卡点位置不会是钻头，而是在钻铤或钻杆部位。
3、粘吸卡钻前后钻井液循环正常，进出口流量平衡，泵压没有变化。
4、粘吸卡钻后，如活动不及时，卡点有可能上移，甚至移至套管鞋附近。
粘吸卡钻的预防- 1 - 1、使用中性钻井液，或者阳离子体系钻井液。
定向井操作注意事项
定向井操作注意事项——田林定向井卡钻及防碰●随着科学的发展，定向钻井越来越多。
●防碰及卡钻预防相当重要。
●井间距与BHA的设计变得尤为重要。
●设计的BHA不合理是造成卡钻的原因之一。
●起、下钻时发生卡钻。
●阶梯状岩层、键槽、狗腿、塑性岩盐层、断层等都会造成卡钻。
●BHA的改变同样会造成卡钻。
新井眼说明新井眼俗称“裤衩”井，它主要出现在井眼曲率变化大或井眼垮塌的井段，下钻遇阻通过划眼，人为的划出一个无目的脱离原井眼的新井眼的事故井称为“裤衩”井。
如果出现“裤衩”井，可能会造成井下复杂情况，有时需要填井侧钻。
如何防止新井眼的产生1、操作者引起重视，遇到下钻遇阻情况，必须由钻井监督和定向井工程师进行解决。
2、滑动井段下钻遇阻，切忌随意开泵划眼。
3、首先将钻具提离遇阻点10米左右，将钻具转动90度，快速下放钻具；如果通不过，反复旋转90试下放。
4、提离遇阻点10米左右，开泵循环出工具面，将马达高边调到井眼高边(滑动时的工具面角度)，停泵下放钻具试通过，通过后倒划眼修整井眼。
5、将钻具提离遇阻点，开泵低排量、低转速划眼，钻压要小于本井段钻进钻压，划眼速度高于钻进时机械钻速的3倍以上。
通过后提高排量倒划眼。
引起碰撞的原因（人为因素）●平台导管架中的隔水导管。
平台的隔水导管是打桩机打入的，控制井斜的垂直度是很困难的，但在施工中要制定标准，按照标准执行。
●直井段的防斜打直。
一味的追求进尺，忽略了防碰安全的重要性，这种做法是很危险的。
●人为因素。
一两个平台没有发生事故，就认为存在的问题可以忽视了，该采取的措施也不执行了，侥幸心理严重。
●钻井顺序的改变。
没有执行丛式井钻井原则。
●表层轨迹没有数据。
没有进行防碰扫描。
●对防碰安全问题没有引起足够的重视，缺乏防碰危险的意识。
●没有彻底实行防碰措施。
引起碰撞的原因（作业中不确定因素）●仪器系统误差。
●测量误差。
●测量深度误差●测量间距误差●磁偏角误差●磁干扰误差。
●软件计算误差等丛式井钻进时碰撞套管的现象●滑动钻进碰撞套管时，在恒定钻压情况下，钻压升高，机械钻速降低，钻时越来越慢，钻压有增无减。
卡钻的预防与处理
卡钻的预防与处理一、钻井液的防卡措施1、沉砂卡钻1）聚合物无固相钻进a、在注入排量合理的条件下不能有效携砂，下钻沉砂超过2米，应转换成低固相钻进液。
b、无固相的粘度应根据钻速（岩屑大小）确定，一般尽量采用高限粘度。
c、发现井下垮塌起下钻阻卡严重，蹩跳、沉砂多，应立即更换成防塌泥浆、并用较高粘度（大于50秒）切力清洗一次井底到正常。
2）泥浆钻进中a、控制泥浆固相含量、充分使用净化设备，在此基础上保持合理的适当高的粘度和切力，使井眼净化。
b、强调动塑比（360~478）、n值0.4~0.7，合理的静切力自停泵后悬浮岩屑，一般初切1.5~5.0Pa，终切2.5~15Pa。
2、坍塌卡钻1）使用抑制性好，防塌能力强的钻井液体系，并保持足够的防塌剂含量。
2）控制好钻井液的流变性，以免紊流冲刷井壁。
3）对于地层倾角大特别是超过45度、地层应力强的高陡构造以及地层破碎的井应适当提高钻井液密度。
4）一旦出现垮塌，首先应提高泥浆粘度和切力，及时带出垮塔物，同时更换体系或配方，以防垮塌。
3、压差卡钻1）设计上采用合理泥浆密度，尽可能实现平衡钻井，减少压差。
2）加重钻井液时严格作到均匀、稳定，密度不能大起大落。
3）普遍采用漏浆压缩性好的聚磺体系，并严格控制HTHP失水≤20ml，HTHP泥饼≤5mm、Kf≤0.2；对于易卡地层，HTHP失水≤15ml，HTHP泥饼≤3mm、Kf≤0.15；所获得压缩性好，渗透率低，表面润滑性好的薄而韧的泥饼。
4）添加润滑剂，改变泥饼表面润滑性，例如柴油5~10%，RH-3 0.2~0.5%,RHF 0.5~2%,FK-1 0.05~2%等。
5）对于大斜度、定向井等除使用聚磺钻井液外，添加2~3%塑料小球，并严格控制泥饼致密性和厚度。
6）在悬浮加重料、岩屑的前提下应调整为尽量低的静切力，一般初切1~4 Pa，终切1.5~10Pa。
以防止开泵时压力激动增大压差。
要求工程上作到先转动破坏静切力后开泵。
卡钻的预防与处理范本（2篇）
卡钻的预防与处理范本卡钻是指在地下工程、矿山开采、隧道建设等作业过程中，钻孔工具因为遇到困难或异常情况而无法正常收回的现象。
卡钻若不及时处理，会导致工期延误、设备破损甚至事故发生。
因此，预防与处理卡钻是地下工程施工中的重要任务。
下面将就卡钻的预防与处理方法进行详细介绍。
一、预防卡钻1. 好钻孔设计：钻孔设计是预防卡钻的重要环节。
在设计阶段，应根据地质条件和钻杆、钻头等工具的规格，合理确定钻孔直径、长度和钻孔角度等参数，避免过小或过大的钻孔尺寸导致卡钻。
2. 规范操作流程：操作规范是预防卡钻的基础。
施工人员应熟悉钻孔设备的使用方法和操作规程，按照正确的操作流程进行作业。
遵守操作规程，可以降低卡钻的发生概率。
3. 定期维护保养：定期对钻孔设备进行维护保养，确保设备处于良好状态。
钻杆应定期检查，发现损坏或磨损的及时更换。
钻头也需要定期磨损，保持良好的工作状态。
维护保养的好处在于可以降低设备故障的发生率，减少卡钻的可能性。
4. 严格质量控制：钻井作业中，应建立严格的质量控制制度。
对钻孔施工过程进行监督和检查，保证每一个环节都符合要求。
及时发现和纠正存在的问题，避免因质量问题导致的卡钻。
5. 加强培训教育：钻孔作业的安全性和高效性的保证，离不开施工人员的技术水平和经验。
应加强对施工人员的培训教育，提高其专业知识和操作技能。
通过培训，可以提高施工人员的安全意识和应急处理能力，减少卡钻的发生。
二、处理卡钻1. 卡钻原因分析：发生卡钻后，首先需要分析卡钻的原因。
可能是由于地层难钻、钻杆弯曲、钻头磨损等原因导致。
通过分析卡钻原因，可以制定出合理的处理方案。
2. 根据情况选择处理方式：卡钻的处理方式根据卡钻的具体情况而定。
一般情况下，可以根据钻孔直径和长度，选择合适的处理工具进行处理。
常用的处理工具包括钻孔撤除机、转子钻头等。
根据卡钻情况选择合适的处理工具，能够提高解决卡钻问题的效率。
3. 合理施工方案：卡钻处理时，需要制定合理的施工方案。
卡钻的预防与处理
仅供参考[整理] 安全管理文书卡钻的预防与处理日期：__________________单位：__________________第1 页共10 页卡钻的预防与处理在钻井过程中，常因地层条件复杂、钻井液性能不好或技术措施不当等原因而造成钻具在井内卡住不能活动的现象，称为卡钻。
卡钻是常见的钻井工程事故之一。
如果对卡钻的原因、性质判断正确、处理得当，可迅速解卡；否则会使事故进一步恶化，轻则拖延钻井时间、浪费大量的人力物力，重则造成油气井的报费。
因此，钻井工作者必须认真对待卡钻事故，做好预防工作，杜绝或尽量减少卡钻事故的发生。
掌握处理卡钻的先进工艺技术及工具，一旦发生卡钻，应能迅速、果断、有效地解除，确保安全钻进。
作为职工技能培训工作，应该把掌握卡钻的预防作为重点，因此在这里我想谈一谈卡钻的预防与处理。
卡钻一般分为粘吸卡钻、砂桥卡钻、泥包卡钻、坍塌卡钻、缩径卡钻、键槽卡钻、落物卡钻等类型。
目前大庆油田发生的卡钻主要是粘吸卡钻、砂桥卡钻和泥包卡钻。
以下主要阐述这几种卡钻的预防与处理，其它简单介绍。
一、粘吸卡钻（一）粘吸卡钻的原因1、井壁上有滤饼的存在是造成粘吸卡钻的内在原因。
因为大多数钻井液是固、液两相流体，或者是固、液、气三相流体，其中的固相颗粒附着在井壁上就形成了滤饼。
由于滤饼的形成原因是吸附、沉积和滤失，只要有滤饼存在就有粘吸卡钻的可能。
所以砂岩井段可以卡钻，泥页岩井段也可以卡钻。
2、地层孔隙压力和钻井液柱压力的压差存在，是形成粘吸卡钻的外在原因。
在钻井过程中压差是不可避免的，但是在某些类型的钻井液如油基第 2 页共 10 页钻井液，在同样大的压差下却不卡钻，这是因为它的内因滤饼的性质不同罢了。
（二）粘吸卡钻的特征1、粘吸卡钻是在钻柱静止的状态下才能发生，这和钻井液体系、性能、钻具结构、井眼质量有密切关系。
2、粘吸卡钻后的卡点位置不会是钻头，而是在钻铤或钻杆部位。
3、粘吸卡钻前后钻井液循环正常，进出口流量平衡，泵压没有变化。
卡钻事故的预防及处理
中国石油海洋公司大港事业部
卡钻事故的预防及处理
一、粘附卡钻（压差卡钻）
原因：
1、液柱压力大于地层压力。 2、钻铤尺寸偏大，与井壁的接触面积大。 3、钻具在井内静止时间过长，或活动幅度不够。 4、钻井液失水大，润滑性差。 5、井眼轨迹差。
现象：
钻具上提下放困难，且随时间的延长而活动范围越来越小，不能转 动，循环正常，泵压稳定。
六、泥包卡钻
钻头泥包后起钻至井径较小的井段便会造成卡钻。
原因：
1、由于干钻而造成泥包卡钻（泵不上水或钻具短路） 2、在松软或高粘性地层排量不足，钻井液性能不好，钻头选型不当。
现象：
1、钻头在井底转动不灵活，有蹩跳现象，停车打倒转。 2、钻速明显减慢，泵压升高或蹩泵。 3、钻进时有卡、挂现象，起钻至小井眼处有可能卡死。 4、卡钻后，上提下放及转动都很困难，且不能循环。
附：1、计算卡点位置 H=9.8KL/P 2、解卡剂用量 Q=0.785K[D2井-d2外]H+0.785d2内h（ K为井径扩大系数，一般取1—1.2）
中国石油海洋公司大港事业部
ห้องสมุดไป่ตู้卡钻事故的预防及处理
二、沉砂卡钻
钻进过程中，在接立柱或停泵后，岩屑下沉堵塞环空，埋住钻头与部分 钻具形成卡钻。
现象：
钻井液倒返甚至喷势很大，泵压升高或蹩泵，上提遇卡，下放遇阻， 不能转动或转动时蹩劲很大。
预防：
1、起出钻头必须测量其外径，确定井内是否存在小井眼。 2、如果存在小井眼（起出钻头外径磨损严重），下钻至小井眼前应特 别注意遇阻情况，提前3—5根进行扩划眼作业。 3、下钻有遇阻现象，应及时大力上提（在钻具、大绳、游动系统允许 的范围内），不可下压。
处理：
卡钻的类型原因及预防措施
卡钻的类型原因及预防措施卡钻是指在岩石钻进过程中，岩屑或岩石颗粒堆积在钻头与钻杆之间，导致钻孔无法正常进行下去的现象。
卡钻不仅会造成施工进度延误，还可能导致设备损坏和人员伤亡，因此需要引起我们的高度重视。
下面将介绍卡钻的类型、原因及预防措施。
卡钻可以分为以下几类：1.摩擦卡钻：摩擦卡钻是指由于岩石芯样物与钻杆之间的摩擦力过大，导致钻杆无法继续下压的现象。
通常发生在岩石芯样物较硬的地层中，例如石英岩、辉绿岩等。
2.压实卡钻：压实卡钻是指由于岩屑的压实作用，导致钻头被卡住，无法进一步钻进的现象。
通常发生在岩屑较软、粘性较大的地层中，例如黏土、软岩等。
3.堆积卡钻：堆积卡钻是指岩屑或岩石颗粒在钻孔底部堆积且不断增加，导致钻头被堆积物阻塞，无法正常钻进的现象。
通常发生在岩屑含量较高的地层中，例如砂砾层、碎石层等。
导致卡钻的原因有多种：1.钻进参数不合理：钻进过程中，如果钻进参数（如旋转速度、钻压、进给速度等）设置不合理，可能导致钻孔内岩屑无法被有效排除，从而诱发卡钻。
2.钻具磨损：钻头或钻杆的磨损严重，导致工作效率降低，岩屑无法被及时清除。
3.岩性复杂：地质勘探不充分或岩性复杂的地层很难预测，在钻探过程中遇到未预料到的岩石或岩屑，容易导致卡钻。
为了预防卡钻的发生，可以采取以下措施：1.合理设置钻进参数：根据钻探地层的特点，合理设置钻进参数，确保岩屑能够顺利排出。
注意观察钻孔是否有岩屑排出，及时调整参数。
2.定期检查钻具状况：定期检查钻具的磨损情况，发现问题及时更换。
保持钻具的良好状态，提高钻探效率。
3.加强地质勘探：在进行钻探前，加强对地质条件的勘探，尽量减少对地质条件的不了解，降低发生卡钻的风险。
4.使用辅助工具：在特殊的地层条件下，采用辅助工具，如钻杆扩膨器、抽芯器等，能够有效地减少卡钻的发生。
5.定期进行钻杆清洗：对于发生卡钻的地层，定期进行钻杆清洗，以去除堆积的岩屑和岩石颗粒，确保钻孔的顺畅。
综上所述，卡钻是钻井施工中常见的问题，但通过合理设置钻进参数、定期检查钻具状况、加强地质勘探、使用辅助工具以及定期进行钻杆清洗等预防措施，可以有效地减少卡钻的发生。
定向井预防卡钻事故措施研究
定向井预防卡钻事故措施研究随着石油勘探开采深入不断提高，定向井技术的应用越来越广泛。
然而，定向井钻井过程中发生的卡钻事故不同于传统井的卡钻事故，不仅给钻井带来安全隐患，而且难以解决。
本文结合实际卡钻案例，探讨定向井预防卡钻事故的措施。
一、定向井卡钻原因定向井卡钻的原因是多方面的，主要包括以下几个方面：1. 井眼质量差。
井眼中存在大小不一、方向不一的环节，导致钻井过程中出现钻头跳动，从而引起卡钻；2. 钻头设计不当。
钻头参数与井眼直径不匹配，会导致钻头容易卡住在井眼中，难以顺利进行钻井；3. 钻井液不合适。
钻井液在定向井中不仅要具有起钻、冷却和携出岩屑的作用，而且还要具有维持井眼稳定的作用。
若钻井液密度过大或过小，会导致卡钻；4. 钻井参数设置不当。
钻进速度、压力、转速等钻井参数不合理，经常出现爆炸井、卡钻等情况，导致卡钻；5. 钻井过程中环境不稳定。
如下洞、悬挂钻时，力学能量不断积累，导致井壁坍塌或者发生其他状况，发生卡钻的风险也会相应增大。
针对以上卡钻原因，我们可以采取以下几个措施：1. 优化井眼质量。
在施工前对井眼进行观察和调查，合理设置井眼尺寸和转弯半径，并根据实际情况合理选择管柱和钻头尺寸，避免出现突变和过小的井眼，降低卡钻风险。
2. 优化钻头设计。
选择合适的钻头，根据钻进地层不同，钻头的形状、刃角、刃数等参数应作出相应的调整，以降低卡钻的风险。
3. 合理设置钻井液性能。
钻井液的密度、黏度、过滤性能、滤饼厚度等参数应根据井段不同进行合理设置，达到起钻、冷却和携出岩屑的目的，并且维持井眼稳定，减少卡钻风险。
4. 合理设置钻井参数。
根据地质结构、井深等因素合理设置钻进速度、压力和转速等钻井参数，并根据实际情况随时调整，同时要注重观察井眼状况，预测井眼稳定性，降低卡钻风险。
5. 加强现场管理。
在钻井过程中，要加强现场安全管理，如严格执行操作规程，强化监测，做到发现问题及时纠正，降低安全事故的发生概率。
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2010年第39卷第11期第68页石油矿场机械OIL FIELD EQUIPMENT2010,39(11):68~71文章编号:1001-3482(2010)11-0068-045种定向井卡钻及预防措施尹邦勇,刘刚,陈红(四川盐业地质钻井大队,四川自贡643000)摘要:总结了目前定向井钻井中容易发生卡钻的5种典型类型,分别是键槽卡钻、压差卡钻、沉屑卡钻、坍塌卡钻、落物卡钻。
并对卡钻原因进行了分析,提出了相应的预防方法和处理措施,为定向井施工提供借鉴。
关键词:定向井;卡钻;预防;处理中图分类号:T E92文献标识码:BS tudy of Direction Well Pipe-sticking ProblemsYIN Bang-y ong,LIU Gang,CH EN H ong(Sichuan Salt I nd usty Geology D r illing Gr oup,Zigong643000,China)Abstract:Pipe-sticking accident occurr ed frequently in direction w ell construct.T his paper sum ma-r izes five typical pipe-sticking in drilling operations today,they are key seating sticking,different-i al pr essure sticking,sand settling sticking,collapse sticking,lost item sticking.The reasons of the five ty pes of pipe-sticking w er e analysis to give reference o f the corr esponding m ethods of pr even-tion and treatment measures,w hich w ill help doing better in drilling o perations.Key words:direction w ell;pipe-sticking;m ethods of pr ev entio n;treatment measur e自20世纪80年代以来,定向钻井作为一种新的钻进技术得到了迅速发展[1-2]。
但是,在实际定向井施工中,由于井下情况的复杂性以及定向井技术还欠完善,卡钻事故经常发生。
处理卡钻事故需要很长时间,钻井周期将被延误,严重时可能使该井报废。
本文总结了目前定向井施工中发生卡钻的5种典型类型,分别是键槽卡钻、压差卡钻、沉屑卡钻、坍塌卡钻、落物卡钻;并对每一种卡钻原因进行了分析,提出了相应的预防方法和处理措施。
1键槽卡钻在定向钻进中,钻具会对接触到的井壁产生剧烈摩擦。
特别是在井斜曲率和井斜较大的井段,这7结语电缆防掉装置的研制成功有效地解决了濮城油田在起下电泵过程中脱落的电缆卡子落入井内,造成井况恶化的问题,对油水井的井况防治、延长油水井的使用寿命具有重要意义。
井况防治工作更重要的是井况预防和保护,以后的电泵作业和日常管理中,要加强作业质量的提高,控制下电泵管柱的速度,加强日常管理,提高电泵使用寿命,有利于油田的稳定开发和可持续发展。
参考文献:[1]李润,李黔.双向随钻扩眼器刀翼设计研究及应用[J].石油矿场机械2008,37(4):56-58.[2]苏俊,赵树栋.井下技术数据手册[K].北京:石油工业出版社,2000:375.¹收稿日期:2010-05-05作者简介:尹邦勇(1984-),男,四川成都人,主要从事钻井技术应用工作,E-mail:t kqs10000@163.co m。
种磨蚀作用就更加突出。
钻具在这段井眼承受一个垂直于钻杆中心线的弯曲应力,使起下钻受阻,同时钻具转动力矩也增大。
经多次起下钻,井眼就会拉出键槽,钻具嵌入键槽就会导致卡钻[3]。
定向井造斜曲率越大,钻具与井壁摩擦越剧烈,键槽越容易形成。
1.1特征a)通常发生在井身质量差,全角变化率大的井段。
b)只发生在起钻过程,且卡点固定。
c)钻杆接头偏磨严重。
d)开泵循环正常。
e)启动转盘困难,但只要下放钻柱脱离键槽则转动自如。
1.2预防措施a)定向井钻进时,尽量简化井身轨迹,多增斜,少减斜,保持井眼轨迹平滑。
b)用套管封易产生键槽井段。
c)起钻遇阻,绝不能强提,应反复上下活动,转动方向;活动无效,应倒划眼。
d)接随钻震击器。
1.3处理措施a)大力下压,或在全压的情况下,用泵压产生脉动,使钻具产生抖动以解卡。
b)用下击器下击或采用套铣解卡。
c)如果键槽处地层为石灰岩、白云岩地层,可用抑制性盐酸解卡。
2压差卡钻压差卡钻也称为粘附卡钻。
在定向钻井中,钻具由于受到压力差的作用,会贴靠井壁一侧并粘附于井壁上,使钻具运动困难而发生压差卡钻[4]。
2.1发生条件如果井身增斜率不大(3b/100m左右),方位角的变化率也不大,则井筒将近似于直井筒。
在这样的井段,钻具因重力的作用,将躺在井眼的下半部,钻具与井壁在很长的井段上保持很大的接触面积。
在渗透性地层,此时弯曲段钻具主要受到3种作用力,即重力在垂直于钻具方向分力P1,泥浆液柱压力P2和地层压力P3,受力情况如图1。
当重力分力P1与泥浆液柱压力P2之和大于地层压力P3时,就有一个在单位面积上的压差$P,即$P=P1+P2-P3(1)图1弯曲段钻具受力分析在这个压差作用下,钻具紧紧压向井壁,如图2。
当钻具上下运动或旋转时,在压差作用下,就会有一个和运动方向相反的摩擦阻力F。
钻具上提时,若摩阻力F和钻具重力之和大于钻机提升力Q,则钻具上提遇卡;钻具下放时,若F大于钻具自重力G,则钻具下放受阻;若转盘转动时,转盘扭矩M小于钻具与井壁摩阻力F,则钻具不能转动,此时钻具完全卡死。
图2卡钻时钻具与泥饼接触面示意2.2特点a)钻具在井内一旦静止,即有可能发生卡钻。
b)钻具既不能转动也不能上提下放,活动范围较小或根本不能活动。
c)虽然发生卡钻,但泥浆循环通畅,泵压也不升高。
2.3影响压差卡钻的因素钻具与井壁的摩擦力F可用下式计算,即F=L#P(2)P=A#$P(3)式中,L为泥饼摩擦因数;P为井壁对钻具的支撑力;$P为单位面积上重力分力P1与泥浆液柱压力P2之和与地层压力P3之差;A为钻具与井壁间的接触面积。
#69#第39卷第11期尹邦勇,等:5种定向井卡钻及预防措施将式(1)、(3)代入式(2)得F=L#!#(P1+P2-P3)(4)又知:P1=G#sin A(5)P2=C#H(6)将式(5)、(6)代入(4)式得F=L#A#(G#sin A+C#H-P2)(7)式中,G为钻具重力;A为井身弯曲段井斜角;C为泥浆密度;H为井身垂向深度。
分析式(7)可得,影响压差卡钻的因素有4个。
a)钻具与井壁接触面积A越大,则钻具与井壁的摩擦力越大,对钻具的挤压力越大,钻具越易发生卡钻。
对于定向井,接触面积的大小与井身形状,井径大小,钻具外径和泥饼厚度有关。
泥饼越厚,则钻具嵌入越深,接触面积越大。
特别是在修设备、接单根等长时间不活动钻具的过程中,由于钻具与井壁的接触面积增大,此时发生卡钻的可能性也增大[5-6]。
b)泥浆密度越高,泥浆液柱压力越高,压差越大,则卡钻越易发生。
在使用高密度泥浆的深井或超深井,压差作用明显,应通过优化加重泥浆的密度来降低压差。
c)泥饼摩擦因数越大,则钻具与井壁间的挤压力越大,钻具发生卡钻的可能性越大。
故应保证泥浆的清洁净化,泥饼应薄而致密,另外应提高泥浆和泥饼的润滑性能。
d)井身的垂向深度越大,井身弯曲段井斜角越大,则越容易发生卡钻。
3沉屑卡钻在定向井钻进中一旦钻具静止,孔内大量的岩屑就会沉积于孔底,将钻具嵌埋住而卡钻。
通常,钻进速度越快,单位时间内产生的钻屑也越多;若动力钻具排量受限,泥浆粘度较小,悬浮钻屑效果较差,则会导致钻屑返排困难;此时若钻具发生静止,例如进行测斜作业或接单根等,静止时间一长,大量钻屑由于缺乏机械扰动作用而逐渐沉积形成岩屑床,下部钻具即被埋住而发生卡钻[7]。
如图3所示。
另外,在造斜点处,由于钻具与造斜段孔壁之间持续而剧烈的摩擦,则会导致该点处井径的扩大。
在井斜角超过60b时,该造斜点属携岩能力薄弱区,易形成岩屑床。
若泥浆上返流速不大,此时钻屑易在该缓冲区淤积而逐渐/架桥0卡住钻具。
如图4所示。
图3沉屑卡钻图4架桥卡钻对沉屑卡钻和钻屑架桥卡钻,通常的预防方法是使用固相控制工艺来净化泥浆,以减少泥浆中的固相成份;另外钻进中应选择合适的排量,避免岩屑床的形成。
常用的解卡方法是:将解卡液注入井内浸泡一段时间,再起拔钻具进行解卡。
常用的解卡剂有柴油、快T等。
4坍塌卡钻定向井井壁失稳发生坍塌掉块,块状物或颗粒物会在造斜点或井底堆积,在造斜点会发生类似于架桥方式卡钻,在井底则会发生类似于沉屑方式卡钻[8]。
如图5。
井壁失稳坍塌有多方面原因。
a)地质方面的原因。
地应力聚集一旦超过岩石本身的破裂强度,井身岩石则会发生破裂掉块;井壁地层是有孔隙的,里面存在着高压的油气水等,若泥浆液柱压力小于地层孔隙压力,孔隙压力则要释放,随之发生井壁坍塌。
b)井身岩体物理化学方面的原因。
蒙脱石#70#石油矿场机械2010年11月含量高的泥页岩易发生吸水膨胀,绿泥石含量高的泥页岩易吸水裂解剥落。
井眼形成后,地应力重新分配,泥页岩吸水后强度下降较快。
c) 钻井工艺方面的原因[9]。
泥浆液柱压力小于地层压力易导致孔壁坍塌;起下钻过快所导致的压力激动也是地层坍塌的一个重要原因;另外,泥浆循环排量大,返速高呈紊流态,极易冲蚀井壁形成坍塌。
图5 坍塌卡钻预防方法是选取恰当的泥浆,密度合适,足以平衡地层压力;高粘高切低滤失量,便于保护井壁,携带岩屑。
另外起下钻合适,避免压力激动;泥浆循环排量不可过大。
若发生坍塌,可加大泥浆排量和返速,将坍塌块带出。
5 落物卡钻地面物体从井口落入井内,在钻杆与井壁之间的环隙上卡住,则会形成落物卡钻。
在造斜段下部,钻具受控而偏向于井壁一侧,在另一侧则形成较大的环空间隙,且越接近于钻头,环空间隙越小。
落物下降直至进入环空尺寸与落物本身尺寸大小处即发生卡钻。
如图6。
图6 落物卡钻为避免落物进入井中,钻探施工中孔口处应有相应的防护设施。
一旦落物进入井内,可用边震动边强力起拔的方法提钻,另外还有相应的打捞装置对落物进行打捞。
6 结论1) 总结了定向井卡钻的5种类型,并提出了相应的预防措施和处理方法。
但是,大部分卡钻事故不是单一类型,而是多种类型的复合。
因此,在现场处理中应该综合各种处理方法。
2) 预防卡钻的首要工作是必须维持钻井液循环畅通;保持钻柱完整;不能把钻具连接螺纹扭得过紧。