杜惠紅

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鍵槽卡鉆事故的預(yù)防與處理

杜惠紅

（中國石油遼河油田鉆采工藝研究院，遼寧 盤錦 124010）

鉆井施工過程中卡鉆事故常有發(fā)生，該事故的預(yù)防與處理方法是否得當(dāng)，直接影響著鉆井成本的高低，處理事故時(shí)間越長，經(jīng)濟(jì)損失越大。結(jié)合鉆井實(shí)際施工情況，闡述卡鉆事故發(fā)生的原因和特征，探討卡鉆事故的預(yù)防措施和處理方法，為今后遼河油田預(yù)防鍵槽卡鉆事故提供寶貴意見。

鍵槽卡鉆；馬古3井；事故；處理技術(shù)

1 前言

在石油的鉆井生產(chǎn)過程中，卡鉆事故是最常見的事故之一，如果對(duì)卡鉆的原因判斷準(zhǔn)確并處理得當(dāng)，就可迅速地避免卡鉆事故發(fā)生；如果處理方法不當(dāng)，就會(huì)延長事故時(shí)間，浪費(fèi)大量的人力、財(cái)力、物力，甚至導(dǎo)致油氣井的鉆井工程報(bào)廢?？ㄣ@事故包括一般鍵槽卡鉆、坍塌卡鉆、粘吸卡鉆、砂橋卡鉆、縮徑卡鉆、泥包卡鉆、落物卡鉆等。本文主要以馬古3井為例，該井是2004年遼河油田開發(fā)的一口重點(diǎn)深探井，對(duì)其發(fā)生的一次鍵槽卡鉆事故產(chǎn)生的原因、預(yù)防措施及處理方法等進(jìn)行分析。

2 事故概述

因?yàn)轳R古3井是一口定向深探井，其事故的復(fù)雜程度和難度都有所增加。2004年，遼河油田勘探項(xiàng)目管理部在馬圈子部署了馬古3井，如果該井鉆探成功，可進(jìn)一步擴(kuò)大該地區(qū)潛山含油氣面積，并增加石油地質(zhì)儲(chǔ)量，為當(dāng)年儲(chǔ)量任務(wù)的完成打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，同時(shí)兼探明沙三段和中生界的油氣發(fā)育情況，所以該井在鉆井過程中的鉆探情況和事故預(yù)防與處理情況均顯得尤其重要。下面將分別介紹馬古3井鍵槽卡鉆事故的情況、發(fā)生經(jīng)過、事故原因。

2.1 馬古3井發(fā)生鍵槽卡鉆事故時(shí)的基本參數(shù)

發(fā)生時(shí)間為2004-05-18T05：00；鉆頭型號(hào)為HJT537G；鉆頭尺寸為311.1 mm；井深3 632.57 m。

事故經(jīng)過：在鉆到3 632.75 m時(shí)，由于頂驅(qū)扭矩增大而起鉆，在此次起鉆過程中發(fā)生了鍵槽卡鉆事故。

2.2 馬古3井鍵槽卡鉆事故的發(fā)生經(jīng)過

2004-05-18T09：30起鉆至井深2 140 m處遇卡，上下活動(dòng)至2 160 m處鉆具卡死，后計(jì)算鉆頭準(zhǔn)確位置為2 165 m。最高上提懸重為2 000 kN，最多下壓懸重為450 kN，開泵循環(huán)正常。

2.3 馬古3井鍵槽卡鉆事故的原因

由于馬古3井在1 978 m處開始定向，在2 160 m井斜度為16°，此時(shí)井斜度較大，并且該井段的巖性為砂泥巖，這些都是容易形成鍵槽原因，所以馬古3井的卡鉆事故類型定為鍵槽卡鉆，現(xiàn)場的專家決定采用震擊加泡解卡劑再加震擊的方法處理該事故。

3 鍵槽卡鉆事故的主要特征

3.1 鉆井施工過程中鍵槽產(chǎn)生的原因分析

該事故屬于鍵槽卡鉆事故，由于巖性發(fā)生明顯的變化或者由于地層自身的不穩(wěn)定等因素影響，導(dǎo)致井眼處或者其他地方的井斜全角變化率與標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定出現(xiàn)不符，進(jìn)而導(dǎo)致當(dāng)前的標(biāo)準(zhǔn)井段出現(xiàn)“狗腿”情況。當(dāng)井內(nèi)出現(xiàn)“狗腿”以后，在起鉆過程中，鉆具組合處于拉伸受力狀態(tài)，當(dāng)鉆具組合經(jīng)過“狗腿”度較大的井段時(shí)候，就會(huì)存在一種使它拉直的力，即橫向力，它會(huì)使鉆具組合切入“狗腿”井段的凸邊井壁內(nèi)。當(dāng)鉆具組合在“狗腿”以下旋轉(zhuǎn)劃眼或鉆進(jìn)時(shí)，也正是由于在橫向力的作用下，鉆具組合也要切入“狗腿”井段的凸邊井壁內(nèi)，時(shí)間長了就會(huì)使“狗腿”形成鍵槽。

3.2 鉆井過程中鍵槽卡鉆的特征

對(duì)于當(dāng)前的鍵槽卡鉆情況來說，受其自身的性質(zhì)影響，該情況只會(huì)發(fā)生在鉆井施工中的起鉆環(huán)節(jié)。在實(shí)際起鉆時(shí)，受鉆柱自身的重分力影響，靠近鍵槽一邊并且直徑較大的鉆頭鉆挺進(jìn)鍵槽時(shí)才會(huì)發(fā)生卡鉆現(xiàn)象。對(duì)于處于堅(jiān)硬地段的井段來說，當(dāng)其自身的全角變化率較大時(shí)，會(huì)造成下起鉆增大，進(jìn)而提高形成鍵槽的幾率。而在當(dāng)前的均勻巖性地層中，鍵槽自身是上下兩端發(fā)展，此時(shí)，如果其井徑規(guī)則，則促使每次起鉆時(shí)的遇阻點(diǎn)向下進(jìn)行移動(dòng)，移動(dòng)距離較短；而當(dāng)其井徑不規(guī)則，則導(dǎo)致當(dāng)前的長段泥巖中央出現(xiàn)薄層砂巖，同時(shí)，該段又是當(dāng)前井段井斜方位變化最大的地方。發(fā)生泥巖垮塌時(shí)，將導(dǎo)致當(dāng)前的鉆桿接頭需要承受較大的鉆桿接頭切削力，進(jìn)而在實(shí)際的砂巖上形成鍵槽，此時(shí)，該鍵槽自身具有良好的固定作用，進(jìn)而避免其上下發(fā)展，此時(shí)的阻卡點(diǎn)也是固定不變的狀態(tài)。在實(shí)際運(yùn)行過程中，當(dāng)鍵槽遇卡時(shí)，將導(dǎo)致當(dāng)前的開泵循環(huán)泵壓不發(fā)生變化，其鉆井液的性能也不發(fā)生明顯的變化，促使進(jìn)出口的流量始終處于平衡的狀態(tài)。

4 預(yù)防與處理

實(shí)際上，鉆井安全與當(dāng)前的鍵槽卡鉆存在密切的聯(lián)系，因此，應(yīng)有合理的鍵槽事故預(yù)處理技術(shù)與方法，以此來保證鉆井安全。卡鉆事故發(fā)生后，最先考慮的問題是如何為順利解除事故創(chuàng)造條件，盡可能維持鉆井液不間斷循環(huán)；嚴(yán)禁強(qiáng)提硬轉(zhuǎn)，防止鉆具斷落和絲扣過緊；堅(jiān)持上下活動(dòng)鉆具，防止卡點(diǎn)上移并保持鉆柱完整。

4.1 鍵槽卡鉆的預(yù)防與處理

以當(dāng)前的馬古3井為例，該井采用震擊，再加泡解卡劑，震擊的當(dāng)時(shí)進(jìn)行解卡，進(jìn)而達(dá)到最終的目的。通過實(shí)際案例進(jìn)行分析，靈活利用該方式有效解決當(dāng)前出現(xiàn)的鍵槽卡鉆事故，具有較高的效率。但實(shí)際上，受其自身的性質(zhì)影響，在實(shí)際解決過程中，該形式并不適用于所有的井，當(dāng)發(fā)生安全事故時(shí)，工作人員應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況，根據(jù)實(shí)際的問題采取有效的解決措施，以滿足當(dāng)前的需求。具體來說，在解決當(dāng)前事故時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照以下幾點(diǎn)原則進(jìn)行處理與預(yù)防：①保證當(dāng)前的全角變化率在標(biāo)準(zhǔn)的范圍內(nèi)，進(jìn)而避免當(dāng)前的井身質(zhì)量受到影響。②對(duì)于當(dāng)前容易產(chǎn)生鍵槽的井段應(yīng)合理進(jìn)行封隔，尤其對(duì)于當(dāng)前的水平井、大位移井、多目標(biāo)井來說，更為重要。③在每次起鉆過程中，應(yīng)保證對(duì)遇到的阻力點(diǎn)與井深進(jìn)行詳細(xì)記錄，并通過記錄進(jìn)行有效分析，進(jìn)而獲取井下遇阻的真正原因，以滿足當(dāng)前的需求。④在鍵槽發(fā)生后，工作人員應(yīng)重點(diǎn)注意避免出現(xiàn)改變鉆具結(jié)構(gòu)的情況，在發(fā)生起鉆遇阻時(shí)，不能強(qiáng)行進(jìn)行提取，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況，上下進(jìn)行活動(dòng)，通過轉(zhuǎn)動(dòng)方向?qū)崿F(xiàn)解卡。此時(shí)，如果還未解決該問題，應(yīng)采取慢速倒劃眼方式進(jìn)行解決。

4.2 徹底破壞鍵槽的方法

當(dāng)鍵槽被破壞時(shí)，應(yīng)合理應(yīng)用當(dāng)前的“領(lǐng)眼鉆頭”對(duì)井內(nèi)的鍵槽進(jìn)行毀壞，通常情況下，其主要接在原鉆具組合的中部位置，并與下端鉆柱中安裝的穩(wěn)定器間隔一定的距離，進(jìn)而滿足當(dāng)前的需求。此時(shí)，為保證當(dāng)前的“領(lǐng)眼鉆頭”從鍵槽的底部開始逐漸向上擴(kuò)展，并對(duì)井內(nèi)的鍵槽進(jìn)行破壞，需要在領(lǐng)眼鉆頭上安裝合理的擴(kuò)眼器，同時(shí)進(jìn)行合理安全接頭，利用當(dāng)前的液壓隨鉆振擊器功能，保證在實(shí)際破壞過程中，可以靈活應(yīng)用當(dāng)前的振擊器進(jìn)行解卡，并保證該工序有效進(jìn)行。在實(shí)際破壞過程中，其主要的工序是：①將當(dāng)前的鉆具進(jìn)行組合，并將其下至鍵槽頂部10 m處，開泵玄幻鉆井液，并以合理的轉(zhuǎn)盤速度進(jìn)行擴(kuò)眼，通常情況下，其轉(zhuǎn)速在465～600 r/min之間，保證該工序有效進(jìn)行。②在進(jìn)行擴(kuò)眼后，出現(xiàn)臺(tái)肩時(shí)逐漸增大鉆壓力，并且當(dāng)其擴(kuò)眼破壞鍵槽自身的鉆具組合達(dá)到底部10 m左右，將鉆具進(jìn)行合理上提，并通過鍵槽井段處。

5 結(jié)論

做好鍵槽卡鉆事故的預(yù)防與處理可從以下4方面入手：①保證規(guī)則的井眼軌跡和合理化鉆具結(jié)構(gòu)；②積極進(jìn)行現(xiàn)場記錄，并以此為基礎(chǔ)，降低事故發(fā)生概率；③在事故發(fā)生后，應(yīng)首先分析其發(fā)生原因，并結(jié)合實(shí)際情況制訂有效的解決方案；④不斷對(duì)該技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，滿足當(dāng)前的行業(yè)需求。

［1］《鉆井手冊》編寫組.鉆井手冊［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1990.

2095－6835（2018）21－0111－02

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10.15913/j.cnki.kjycx.2018.21.111

〔編輯：嚴(yán)麗琴〕