梁成亮　薄和秋

摘 要：水平井因特殊的井身軌跡可以貫穿油氣儲層，增加儲層泄油面積，具有"少井高產(chǎn)"的特點，在當(dāng)前油田勘探開發(fā)中應(yīng)用逐步增多。但是，在鉆井中因特殊井身軌跡易造成卡鉆等事故，本文就是針對水平井卡鉆等事故原因及預(yù)防措施的分析，對出現(xiàn)事故后的處理措施進(jìn)行了簡要研究。

關(guān)鍵詞：水平井；卡鉆事故；井下事故

在油田勘探開發(fā)中，水平井應(yīng)用逐步增多，特別是在部分易漏失、巖層穩(wěn)定性差的巖層，在水平段和大斜度井段鉆進(jìn)過程中易出現(xiàn)漏失、井壁失穩(wěn)、井壁坍塌等引發(fā)卡鉆或井下復(fù)雜事故，影響鉆井施工正常進(jìn)行。因此，有必要針對水平井卡鉆等主要事故發(fā)生原因分析，對預(yù)防措施進(jìn)行研究，并對出現(xiàn)事故后的處理措施進(jìn)行一定的探究。

1 水平井事故的原因

水平井鉆井中，明化鎮(zhèn)組和東營組不利于水平井鉆進(jìn)，前者造漿性能較強(qiáng)，鉆井中易吸水產(chǎn)生膨脹，巖層中砂巖、含礫砂巖泥質(zhì)膠結(jié)較為疏松，穩(wěn)定性較差，易出現(xiàn)井壁坍塌和縮徑等問題；后者極易吸水膨脹，鉆井后井壁穩(wěn)定性較差。在水平井施工過程中，容易在這兩個層位出現(xiàn)卡鉆事故。

卡鉆的原因主要是井下形成巖屑床或砂橋造成卡鉆、或者粘附卡鉆。具體原因主要有以下幾點：

一是井壁失穩(wěn)造成巖塊掉落形成砂橋。在鉆井中，隨著鉆井深度增加，各巖層在鉆井中受到鉆井液浸泡的時間逐步延長，在油頁巖及該巖層以下地層巖性不穩(wěn)定，浸泡5d左右就會發(fā)生周期性井壁坍塌。特別是在使用LWD儀器的鉆井中，定向后因為儀器信號穩(wěn)定性較差，需要進(jìn)行大頻率測斜作業(yè)，測斜中需要扭方位，造成鉆進(jìn)速度較慢，且反復(fù)測斜易對井壁造成擾動，影響井壁穩(wěn)定性。部分水平井鉆井液密度偏低，影響了對井壁的保護(hù)。

二是體積較大的巖層掉落塊和巖屑床返排不及時。在大井眼水平井鉆井中，存在大塊巖層掉落的可能，特別是在油頁巖等地層鉆井中井徑擴(kuò)大率較大，鉆進(jìn)中排量較大，泥漿返速較低，影響了巖屑和巖塊返排。在周期性測斜作業(yè)中，需要間歇性停泵，影響了巖屑運移的穩(wěn)定性。

三是個別因為粘卡造成事故。在實際鉆進(jìn)中，個別油井因為鉆井液固相含量較高，影響了泥餅質(zhì)量，摩阻和高溫高壓濾失問題埋下了事故隱患。

2水平井事故的預(yù)防措施

鑒于水平井大位移、大井斜角的特點，巖屑和巖塊受重力影響在無外力影響下也會向下在井底或大斜度部位沉積，最終形成砂橋或巖屑床，加劇井下事故復(fù)雜性，可采取以下方法預(yù)防。

一是確保泥漿泵排量滿足使用要求。要加大泥漿泵排量，確保鉆井液環(huán)空上返速度可以返排巖屑和巖塊，實現(xiàn)清潔井筒、井壁的目的。要加強(qiáng)除砂器、振動篩、離心機(jī)等鉆井固控儀器使用，防止巖屑再次入井?？梢愿鶕?jù)區(qū)塊地層性質(zhì)，合理調(diào)節(jié)鉆井液配比，通過鉆井液粘度提高增強(qiáng)對巖屑的粘附力，使巖屑更易被鉆井液攜帶；通過配比調(diào)整改善鉆井液層流和屈服值，減小鉆井液靜切力，改善井筒環(huán)空凈化效果。具體可針對井斜角采取針對性措施，井斜角在55度以上時，可采用紊流清楚的方式；井斜角在45度以內(nèi)時，層流具有較好的清潔效果；井斜角大于70度時，屈服值基本不會發(fā)揮井眼凈化作用，要根據(jù)具體井斜角調(diào)整鉆井液配比。

二是及時清除巖屑。在鉆進(jìn)至井斜角較大井段或水平段后，要合理安排作業(yè)計劃，及時進(jìn)行短起下作業(yè)，破壞巖屑床沉積和形成。在滑動鉆進(jìn)中要及時進(jìn)行鉆柱旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)對巖屑的有效攪動，便于形成紊流或增強(qiáng)紊流效果，達(dá)到更好地凈化效果。在高鉆速井段鉆進(jìn)中要控制鉆速，減少巖屑床沉積可能。

三是注重泥餅質(zhì)量改善。水平井粘卡是井下事故的重要原因，要及時向鉆井液中補(bǔ)充潤滑劑，形成質(zhì)地較薄但彈性較足的泥餅，發(fā)揮濾失控制和潤滑作用，降低鉆進(jìn)摩阻，提升泥餅潤滑性，防止虛泥餅形成及粘卡。在具體鉆進(jìn)中，單根鉆井都采取滑動加復(fù)合鉆進(jìn)方式，防止鉆柱長期滑動形成巖屑床或在鉆柱周邊形成巖屑聚集，便于巖屑返排。要注重鉆井液失水量控制，減小井壁吸水膨脹可能。

四是嚴(yán)格遵循鉆井作業(yè)規(guī)范。在造斜和水平段鉆進(jìn)中，鉆柱彎曲應(yīng)力較大，長期作業(yè)會造成鉆具疲勞損害，特別是曲率較大井段鉆具承受較多交變應(yīng)力，嚴(yán)重情況下發(fā)生鉆具斷裂。因此，作業(yè)中要嚴(yán)格遵循規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)常性進(jìn)行鉆柱活動，將鉆具井下靜止時間控制在2min以內(nèi)；在多次正劃眼和倒劃眼確保鉆具提放正常后再進(jìn)行測斜作業(yè)。要加強(qiáng)隨鉆監(jiān)測控制，確保井眼軌跡與設(shè)計軌跡一致、井眼曲率變化平穩(wěn)，防止局部曲率或全角變化率較大造成該部位鉆具承受較多交變應(yīng)力，降低鉆具斷裂概率。

五是優(yōu)選適用鉆頭、加強(qiáng)施工組織。在鉆井中要選擇有利于造斜的PDC鉆頭鉆進(jìn)，注重發(fā)揮高效螺桿鉆具優(yōu)勢，加強(qiáng)鉆具維護(hù)保養(yǎng)和定期檢查，預(yù)防鉆頭、螺桿等鉆具事故。要加強(qiáng)組織協(xié)調(diào)，減少鉆具靜止時間，盡量縮短鉆井周期，減少井壁在鉆井液中的浸泡時間，降低井壁剝落掉塊概率。

3 水平井鉆井事故的處理措施

水平井卡鉆是常見鉆井事故，事故發(fā)生后要準(zhǔn)確分析原因，進(jìn)行鉆井液性能優(yōu)化、清除環(huán)空巖屑，并采取解卡措施進(jìn)行處理：

一是浸泡解卡作業(yè)。無論水平井井下事故原因是什么，首先要嘗試浸泡解卡，可以有效解除泥包鉆頭、壓差卡鉆、沉砂卡鉆等事故。作業(yè)時可向井內(nèi)添加適量浸泡鹽水、清水、油等混合液，通過循環(huán)浸泡實現(xiàn)疏松泥餅、減小壓差粘附系數(shù)的目的，降低鉆柱與井壁接觸的可能，為鉆柱活動創(chuàng)造條件。

二是上提和轉(zhuǎn)動等活動解卡作業(yè)。通過鉆具旋轉(zhuǎn)或上下活動，建立鉆井液井內(nèi)有效循環(huán)，特別是緩慢進(jìn)行倒劃眼上提作業(yè)，在鉆柱達(dá)到原懸重后下放鉆柱。下鉆遇阻時要大力上提解卡。壓差卡鉆可采用連續(xù)性上提和下放解除事故。要注意砂卡和坍塌卡鉆避免應(yīng)用該技術(shù)，防止事故復(fù)雜化。

三是震擊解卡。在穩(wěn)定性較差、易吸水膨脹巖層，可以在鉆具適當(dāng)位置設(shè)置隨鉆震擊器，發(fā)生事故后利用液壓或機(jī)械式震擊進(jìn)行解卡。起鉆遇卡時可在卡點處設(shè)置倒開鉆具和震擊器，對扣后向下震擊實現(xiàn)解卡。下鉆遇阻可利用震擊器向上震擊。震擊后可利用鉆井液建立循環(huán)、劃開新的井眼。

四是倒扣套銑解卡作業(yè)。嚴(yán)重卡鉆時可通過倒扣、套銑等方式進(jìn)行鉆具起出，清理井筒內(nèi)各類巖屑、雜物，再倒出下部鉆具。但該方法較為復(fù)雜、周期較長。五是爆炸倒扣、套銑作業(yè)。隨著隨鉆監(jiān)測技術(shù)進(jìn)步，可以在準(zhǔn)確把握卡點位置基礎(chǔ)上采用該技術(shù)進(jìn)行處理，利用電纜將爆炸導(dǎo)線送入卡點上部第一接頭處，上提卡點以上部位鉆柱并施加力矩，隨后點燃爆炸導(dǎo)線，爆炸后可對卡點下部鉆具產(chǎn)生較強(qiáng)沖擊，使卡點鉆具彈性變形，便于倒扣解除事故；爆炸產(chǎn)生熱能有利于鉆具接頭部位熱融塑性變形，便于卸扣作業(yè)。

4 結(jié)論

綜上所述，水平井作業(yè)具有較多應(yīng)用優(yōu)勢，但在具體應(yīng)用中因特殊井身軌跡加大了井下事故發(fā)生概率，特別是卡鉆事故較為常見，針對事故發(fā)生原因采取有針對性措施預(yù)防，事故發(fā)生后采取相應(yīng)措施予以處理，有利于更好地保障水平井鉆井技術(shù)的應(yīng)用。

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