常 明
(中石化華北石油工程有限公司五普鉆井分公司,河南新鄉(xiāng)453700)
大牛地氣田DPT-305井卡鉆事故處理及分析
常 明*
(中石化華北石油工程有限公司五普鉆井分公司,河南新鄉(xiāng)453700)
介紹了鄂爾多斯盆地鄂北工區(qū)大牛地氣田DPT-305井發(fā)生卡鉆事故過程及處理經(jīng)過。闡述了事故發(fā)生后卡點確定、泡酸、泡解卡劑、注入重力塞加清掃液、正反循環(huán)、倒扣等事故處理技術(shù),并分析了事故發(fā)生的原因,總結(jié)經(jīng)驗,吸取教訓(xùn),為今后同類型復(fù)雜情況和事故處理提供借鑒。
大牛地氣田;卡鉆;泡酸;解卡劑;倒扣;碰頂
DPT-305井位于陜西省榆陽區(qū)小壕兔鄉(xiāng),是一口以石炭系太原組太2段為目的層的三級井身結(jié)構(gòu)水平井,該井為鄂爾多斯盆地伊陜斜坡東北部布置的開發(fā)井。一開采用?311.2mmPDC鉆頭鉆至井深406m,下入?244.5mm表層套管;二開采用?222.3mmPDC鉆頭鉆至井深3002m(A靶點),下入?177.8mm技術(shù)套管;三開采用?152.4mmPDC鉆頭鉆至井深4302m(B靶點)完鉆。
在完井作業(yè)的單扶通井過程中,套管下深3002m,鉆頭出套管193.99m卡死,鉆頭位置3193.99m,扶正器位置3183.47m(扶正塊27cm×2,螺旋狀),鉆具結(jié)構(gòu):6″PDC+3-1/2″HWDP×1+?148.5mm單扶+3-1/2″HWDP×2+3-1/2″DP串+3-1/2″HWDP×25,地層巖性均為砂巖。下鉆至3086m遇阻,原懸重63t(未接方鉆桿),最大上提至120t,下放至32t,持續(xù)操作下至3124m后無法通過,接方鉆桿排量11.88L/s,劃眼4.75m后卸方鉆桿繼續(xù)下鉆,期間多次上提下放(上提120t,下放至30t)至井深3193.99m卡鉆,井口為一柱加重鉆桿,中部單根公扣剛?cè)脬@盤面,上提下部單根做吊卡(加重鉆桿母接箍長50cm,吊卡高度30cm)后卡死,可以正常循環(huán)。
2.1 卡點深度計算[1]
(1)相同鉆具卡點深度的計算:
式中:FP——卡點深度,m;
L——鉆桿連續(xù)提升時的平均伸長,cm;
P——鉆桿連續(xù)提升時的平均拉力,t。
(2)復(fù)合鉆具卡點深度的計算:
式中:E——鋼材的彈性系數(shù),2100000kg/cm2;
F——管體的橫截面積,cm2。
通過多項大于鉆具原懸重的實際拉力,量出鉆具總的平均伸長LT,計算在該拉力下每段鉆具的絕對伸長,假設(shè)有3種鉆具:
分析LT與ΔL1+ΔL2+ΔL3值的關(guān)系:
若LT≥ΔL1+ΔL3說明卡點在鉆頭位置
若LT≥ΔL1+ΔL2說明卡點在第三段上
若LT>ΔL1說明卡點在第二段上
若LT≤ΔL1說明卡點在第一段上
計算LT≥ΔL1+ΔL2的卡點深度:
先求ΔL3:ΔL3=LT-(ΔL1+ΔL2)
計算L3F值:
L3F為第三段未卡鉆具的長度。則卡點位置:
式中:ΔL1、ΔL2、ΔL3——自上而下3種鉆具的伸長,cm;
LT——鉆具總伸長,cm;
P——連續(xù)上提的平均拉力,t;
F1、F2、F3——自上而下3種鉆具的橫截面積,cm2;
L1、L2、L3——自上而下3種鉆具的長度,m;
E——鋼材的彈性系數(shù),2100000kg/cm2;
L3F——第三段未卡鉆具的長度,m;
FP——卡點深度,m。
經(jīng)現(xiàn)場用上述公式理論計算及分析,卡點應(yīng)在扶正器位置3183m處。
2.2 泡酸、泡解卡劑[2]
現(xiàn)場使用固井車緩慢泵入1m3前置液(此時距卡鉆事故發(fā)生48h),然后泵入1.8m3濃度為8%的酸,再泵入1m3后置液,管內(nèi)留1.1m3酸,每隔3h泥漿泵頂替0.2m3,期間,轉(zhuǎn)盤施加扭矩35圈,上下活動鉆具交替進(jìn)行未能解卡。
注入5%解卡劑(解卡劑配方為:柴油2m3+KT0.1t)約24h,方法同泡酸,未解卡。
2.3 重力塞加清掃液洗井
配比重為1.45g/cm3的重漿20m3,配比重為1.04g/cm3的低比重漿30m3(清掃液)。首先打入15m3清掃液,循環(huán)返出后做好收集(泥漿槽專人量比重,低比重泥漿返出時及時回收),驗證井壁穩(wěn)定性。然后注入清掃液30m3,再泵入重漿4m3,原漿頂替至重漿返出,反復(fù)4次。循環(huán)期間每隔1h在懸重60~80t施加扭矩30圈,間斷下放至懸重20t,未解卡。
2.4 固定方補(bǔ)心、鉆具內(nèi)降比重
懸重63t(未接方鉆桿),接方鉆桿后上提至90t方補(bǔ)心便提離轉(zhuǎn)盤。井隊用鋼絲繩將方補(bǔ)心固定在轉(zhuǎn)盤上,然后將鉆具內(nèi)替滿清水,采取鉆具內(nèi)降比重措施(卡點處垂深2820m,原漿比重1.2g/cm3,鉆具處于壓縮狀態(tài),所受壓力5.5MPa),同時轉(zhuǎn)盤施加扭矩35圈,在懸重40~80t之間上下活動鉆具,24h未解卡。
2.5 泡酸、關(guān)井憋壓[3]
泡酸時一般使卡點的下部鉆具全部泡酸,并使鉆桿內(nèi)的油面高于環(huán)空油面。
所需酸量為:
式中:O——泡酸總量,m3;
VI——鉆桿內(nèi)的酸量,m3;
VO——環(huán)空的酸量,m3;考慮井徑不規(guī)則,一般附加1.5倍。
根據(jù)上述公式計算出用酸量,開始泵入井內(nèi),現(xiàn)場使用固井車緩慢泵入1m3前置液,然后泵入2.4m3濃度為14%的酸,再泵入1m3后置液,管內(nèi)留1.8m3酸,每隔3h泥漿泵頂替0.3m3,全部頂替到環(huán)空后,關(guān)井憋壓,使酸更好地與泥餅反應(yīng),浸泡24h未解卡。
2.6 倒扣[4]
上提懸重80t的情況下倒轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤31圈,懸重下降至44t,判斷倒扣成功,下鉆碰魚頂,落魚下行500m,上提0.5m開泵循環(huán)0.5h,對扣成功后,循環(huán)加重泥漿至比重1.20g/cm3。起鉆至鉆頭出井,卡鉆解除。
3.1 卡鉆事故發(fā)生的原因分析[5]
(1)水平段出套管百米內(nèi)大段煤層及泥巖這種復(fù)雜情況重視不夠,單扶通井作業(yè)前沒有進(jìn)行常規(guī)通井。
(2)違章操作是造成本次卡鉆事故的直接原因。下鉆已多次出現(xiàn)連續(xù)遇阻現(xiàn)象卻不及時接方鉆桿,違章操作強(qiáng)行下壓,將上部泥巖段掉塊和泥皮全部推到下部,扶正器兩扶正塊以及間隙全部包死。
(3)泥漿性能不達(dá)標(biāo)是促成本事故的又一原因。事故后調(diào)查顯示,鉆進(jìn)本井段時泥漿固相含量偏高,泥漿懸浮能力差,失水控制能力差,致使在卡鉆井段夾層中泥巖吸水膨脹、形成虛厚泥餅,導(dǎo)致井眼變小,阻卡鉆具。
(4)遇阻后,操作人員硬拉硬壓,卡鉆后又強(qiáng)提鉆具做吊卡也是此次事故的主要原因之一。
3.2 卡鉆處理過程不足分析
(1)在下鉆已經(jīng)出現(xiàn)了連續(xù)遇阻情況下,不能及時接方鉆桿循環(huán)、劃眼。
(2)本井第一次注入1.8m3濃度為8%的酸,同時在酸的前后各有1m3隔離液,形成混漿區(qū),導(dǎo)致酸的濃度降低,同時量不足,未在24h浸泡時間里發(fā)揮應(yīng)有的作用。
(3)在利用重塞加清掃液多次洗井過程中,對于重漿何時返出井口沒有預(yù)判,沒有做好重漿的收集再利用工作,導(dǎo)致重新加重,費(fèi)時費(fèi)力。
(4)倒扣解卡后沒有及時碰頂,而是起了3柱后才下鉆碰頂,發(fā)現(xiàn)落魚下行500m,繼續(xù)下鉆對扣成功后全部起出鉆具,卡鉆解除。
(1)增強(qiáng)責(zé)任心、提高執(zhí)行力、培養(yǎng)風(fēng)險意識、嚴(yán)守操作規(guī)程能夠有效地避免井下復(fù)雜情況。
(2)下鉆遇阻時,禁止硬壓通過,應(yīng)該及時接方鉆桿建立循環(huán)、劃眼,修整井壁,反復(fù)提拉無顯示后再根據(jù)井況進(jìn)行下步作業(yè)。 (3)水平段卡鉆,扭矩的傳遞很難傳到卡點位置。
(4)砂巖段泡酸對于泥餅的腐蝕效果非常明顯。
(5)比例為8%的酸對于鉆具的腐蝕并不嚴(yán)重,氣體不多。14%的酸對于鉆具的腐蝕特別嚴(yán)重,并產(chǎn)生大量氣體包括H2和CO2,需要關(guān)井除氣。
(6)關(guān)井憋壓有利于酸浸入地層及縫隙,更好地腐蝕泥餅。
(7)砂巖卡鉆泡解卡劑不如泡酸效果好;環(huán)空降比重不如鉆具水眼內(nèi)降比重好(增大壓差壓縮鉆具本體);重力塞加清掃液對砂巖段解卡效果并不明顯,僅能起到有效破壞泥餅、攜帶井內(nèi)巖屑的作用。
(8)處理事故中,將方補(bǔ)心固定于轉(zhuǎn)盤并鎖死轉(zhuǎn)盤后,鉆具已經(jīng)提前施加了扭矩,要避免轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動防止其自行解鎖,同時控制上提拉力,防止將方補(bǔ)心提出轉(zhuǎn)盤。
(9)現(xiàn)場認(rèn)真做小型試驗,例如酸泡泥餅,根據(jù)一定時間內(nèi)不同比例的酸與泥餅反應(yīng)的現(xiàn)象,可以為選擇泡酸的比例提供依據(jù)。
(10)加強(qiáng)卡鉆事故預(yù)防的培訓(xùn),提高操作人員的安全意識和處理卡鉆的能力。
[1]劉琮潔,周祥易等.管柱卡點計算公式及應(yīng)用[J].江漢石油學(xué)院學(xué)報,2001(4).
[2] 喬東宇,陳若銘,等.高效解卡劑的研究與應(yīng)用[J].鉆井液與完井液,2013(6).
[3] 劉俊海,高飛,寧維友.關(guān)井憋壓法處理粘附及縮徑卡鉆[J].石油鉆探技術(shù),2004(3).
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[5]蔣希文.鉆井事故與復(fù)雜問題[M].石油工業(yè)出版社,2006.
TE28
B
1004-5716(2015)02-0069-03
2014-11-10
2014-11-10
常明(1989-),男(漢族),河南新鄉(xiāng)人,助理工程師,現(xiàn)從事石油鉆井工藝技術(shù)工作。