田少雄,吳治南,劉仕娟

(河北省煤田地質(zhì)局第二地質(zhì)隊(duì)(河北省干熱巖研究中心),河北邢臺 054001)

1 蘭州地?zé)峋鹿矢艣r

蘭州地?zé)峋@遇第四系、第三系等地層,由于地質(zhì)條件和環(huán)境等原因,鉆進(jìn)過程中極易發(fā)生粘吸卡鉆事故,處理不當(dāng)將會造成嚴(yán)重?fù)p失[1]。

工程2022年8月25日開鉆,設(shè)計(jì)深度2000 m。2022年10月25日發(fā)生地?zé)峋鹿?井深結(jié)構(gòu)見表1,井深1385.23 m。事故地層為白堊系砂礫巖,鉆進(jìn)過程泵壓11 MPa,排量20.5 L/s,鉆壓100 kN,轉(zhuǎn)速63 r/min,泥漿黏度25 s,泥漿密度1.17 g/cm3,泥漿濾失量9 mL,泥漿pH=9,泥漿含沙量0.5%,泥漿溫度40 ℃。

表1 井深結(jié)構(gòu)

在井深1385.23 m處接單根后下放方鉆桿未果,懸重420 kN,最大拉力1300 kN,鉆具不能上提下放,不可轉(zhuǎn)動,開泵正常且泵壓穩(wěn)定,沒有大量沉砂返出,振動篩上較干凈,綜上判斷井下發(fā)生粘吸卡鉆事故。鉆具組合為:241 mm PDC鉆頭+6節(jié)178 mm 鉆鋌+3節(jié)165 mm鉆鋌+88.9 mm鉆桿。

2 粘卡原因分析

2.1 客觀因素

主要是鉆遇松散地層,礦物成分為黏土礦物,巖性為砂礫巖,原生礦物有石英、云母碎片等[2];在通井過程中,地層為水敏性地層,具有較強(qiáng)的親水性,井內(nèi)出現(xiàn)膨脹、縮徑和坍塌、掉塊現(xiàn)象;地層巖性力學(xué)性能和穩(wěn)定性差[3]。

2.2 主觀因素

鉆遇水敏性地層,平均鉆效3 m/h,鉆速較快,沒有經(jīng)常上下提動井內(nèi)鉆具進(jìn)行劃眼;在提鉆加鉆時,停泵時間超過5 min;經(jīng)后續(xù)測井資料顯示,在落魚頭位置(井深1262.5 m)井斜為11°,井斜較大,導(dǎo)致井段鉆具與泥餅接觸面積較大[4]。

3 解卡處理步驟

(1)首先連續(xù)注入3次濃度為15%火堿溶液(共計(jì)15 m3)浸泡事故井段,每次浸泡4 h,持續(xù)循環(huán)調(diào)整泥漿性能,上下竄動鉆具,未解卡[5]。

(2)注入3 m3柴油,浸泡事故井段2 h,鉆具轉(zhuǎn)不動,鉆具上提拉力至600 kN,開泵循環(huán),清理井內(nèi)巖粉,持續(xù)循環(huán)調(diào)整泥漿性能,上下竄動鉆具,未解卡。

(3)再次注入5 m3濃度15%火堿溶液,浸泡事故井段,浸泡4 h,開泵循環(huán),持續(xù)竄動鉆具,懸重拉至900 kN,未解卡。

(4)在井口鉆具中安裝上擊振擊器(可最上振擊900 kN),注入3 m3解卡劑溶液至井底,浸泡井壁8 h,考慮鉆具質(zhì)量問題持續(xù)上振擊至500～550 kN,未解卡[6]。

(5)準(zhǔn)備爆破松扣,同時準(zhǔn)備88.9 mm反絲鉆具及套掃筒,套掃打撈,等待期間持續(xù)循環(huán)調(diào)整泥漿性能,上下竄動鉆具,未解卡。

4 爆破處理步驟

(1)在88.9 mm鉆桿內(nèi)眼中下入儀器測卡點(diǎn),再下入炸藥爆破松扣,成功倒扣并上提鉆具,井內(nèi)無阻力,松扣井深1262.5 m。井內(nèi)落魚:241.3 mm PDC鉆頭+6節(jié)178 mm鉆鋌+3節(jié)165 mm鉆鋌+3節(jié)88.9 mm鉆桿。

(2)下入88.9 mm反絲鉆桿+1節(jié)219 mm套掃筒(約9 m),最大外徑230 mm,下至井深1000 m遇阻,開始根根沖掃,掃至井深1100 m,掃孔阻力逐漸加大,分析認(rèn)為偏掃井壁,擔(dān)心偏出新井眼,提出鉆具。

(3)下入88.9 mm反絲鉆桿+88.9 mm公錐,下至井深1090 m遇阻,分析認(rèn)為上次使用219 mm套掃筒掃孔已吃入井壁,致使部分井壁脫落,提出鉆具。

(4)下入88.9 mm正絲鉆桿+1節(jié)203 mm鉆鋌+241.3 mm牙輪鉆頭捅井,遇阻則開泵沖掃,通井至井深1163 m,反復(fù)上下沖掃4 h未通過,分析認(rèn)為有掉塊,203 mm鉆鋌與井壁間隙小,風(fēng)險(xiǎn)較大,提出鉆具。

(5)下入241.3 mm PDC鉆頭+1節(jié)178 mm鉆鋌+1節(jié)165 mm鉆鋌通井,掃孔通井至爆破松扣位置1262.5 m,提出鉆具。

(6)下入241.3 mm PDC鉆頭+1節(jié)178 mm鉆鋌(本體上焊接12塊保徑,外徑230 mm)通井,在井深580 m、1100 m遇阻沖掃通過,通至爆破松扣井深1262.5 m,上提至1050 m無阻力。再次接單根下鉆通井,在1060 m托勁,下壓40～50 kN,未通過,分析認(rèn)為此井段有水侵破壞泥漿,坍塌掉塊,在井內(nèi)搭橋,根根沖掃至井深1262.5 m,循環(huán)調(diào)漿提鉆[7]。

(7)下入88.9 mm反絲鉆桿+219 mm套掃筒(9 m)井內(nèi)無阻力,套掃之井深1270.5 m沖孔后提鉆。

(8)下入88.9 mm反絲鉆桿+219 mm套掃筒(26 m)井內(nèi)無阻力,套掃至井深1282 m,不進(jìn)尺后提鉆,檢查套掃鉆頭磨損嚴(yán)重。

(9)下入89 mm公錐(接頭處焊接外徑為219 mm 導(dǎo)向管),下至井深1020 m遇阻,托勁70～80 kN,反復(fù)嘗試無法通過,提鉆檢查。

(10)下入241.3 mm PDC鉆頭+2節(jié)165 m鉆鋌+88.9 mm反絲鉆桿至井深1010m處遇阻,掃孔時發(fā)生3次卡鉆,反復(fù)活動后提出,判斷地層不穩(wěn)定,造成坍塌。掃至井深1150 m井內(nèi)阻力減小,掃至井深1262.5 m調(diào)漿,短起下950.0～1262.5 m井段順暢,提出鉆具[8]。

(11)下入88.9 mm反絲鉆桿+219 mm套掃筒(9 m)至井深1030 m遇阻,提鉆。

(12)下入241.3 mm PDC鉆頭+2節(jié)165 m鉆鋌+88.9 mm反絲鉆桿順利到井深1262.5 m,井底有約1 m沉淀,沖孔后提鉆。

(13)下入88.9 mm+反絲鉆桿219 mm套掃筒(9 m底端切割大馬蹄口)至井深1030 m遇阻,反復(fù)嘗試轉(zhuǎn)圈未通過,提鉆,分析認(rèn)為此處有平臺[9]。

(14)88.9 mm反絲鉆桿+219 mm套掃筒(26 m)下至井深1030 m人工旋轉(zhuǎn)鉆具,反復(fù)嘗試未通過,提鉆。

(15)下入241.3 mm PDC+178 mm鉆鋌(帶保徑,240 mm)+1節(jié)165 mm鉆鋌,下至1030 m無阻力,反復(fù)修復(fù)井壁至井深1262.5 m。

(16)下入88.9 mm+反絲鉆桿219 mm套掃筒(9 m)井內(nèi)無阻力,套掃進(jìn)尺2 m,有憋車現(xiàn)象,轉(zhuǎn)盤故障提鉆檢查。

(17)下入88.9 mm+反絲鉆桿219 mm套掃筒(9 m)井內(nèi)無阻力,套掃進(jìn)尺2.2 m,不進(jìn)尺,提鉆檢查鉆頭,套掃鉆頭磨損嚴(yán)重,判斷落魚鉆桿靠一側(cè)井壁,致使套掃鉆頭貼孔壁套掃[10]。

(18)下入88.9 mm+反絲鉆桿219 mm套掃筒(9 m)井內(nèi)無阻力,套掃至井深1271 m提鉆。后下入88.9 mm反絲鉆桿+219 mm套掃筒(26 m),已套掃井段反復(fù)套掃,套掃至井深1279.5 m不進(jìn)尺后提鉆,套掃鉆頭磨損嚴(yán)重。

(19)更換套掃鉆頭,下入88.9 mm反絲鉆桿+219 mm套掃筒(26 m)已套掃井段需反復(fù)套掃,套掃至井深1283.5 m不進(jìn)尺后提鉆。

(20)下入88.9 mm反絲鉆桿+88.9 mm公錐,順利至井底,反復(fù)嘗試未錐住落魚鉆具,下放超過井深1262.5 m,下放9 m遇阻,判斷落魚鉆具靠一側(cè)井壁,提鉆。

(21)下入88.9 mm反絲鉆桿+88.9 mm公錐(焊接導(dǎo)向),順利至井底,錐住落魚鉆具旋轉(zhuǎn)6圈倒開鉆具,提出長6 m直徑88.9 mm鉆桿,斷頭處磨損明顯,認(rèn)為套掃筒套掃時發(fā)生“插蠟”[11]。

(22)下入88.9 mm+反絲鉆桿219 mm套掃筒(9 m)套掃1 h,進(jìn)尺3 m,提出鉆具,套掃鉆頭里口磨損嚴(yán)重,外合金輕微磨損,證明為套住落魚鉆具套掃。

(23)下入241.3 mm磨鞋,發(fā)現(xiàn)鉆具下移至井底,磨銑進(jìn)尺0.9 m至1280.82 m提出鉆具。磨銑進(jìn)尺慢,考慮繼續(xù)處理成本高,不再處理井內(nèi)卡鉆事故,進(jìn)行定向側(cè)鉆[12]。

5 預(yù)防措施

本次事故處理過程繁瑣,時間周期長,耗費(fèi)成本高,主要原因是在900～1385 m井段進(jìn)尺較快,鉆速3～4 m/h,地層為白堊系砂礫巖,水敏性地層,具有較強(qiáng)的親水性,由于沒有合理控制鉆速,造成井斜較大,在井深900 m處井斜為4°,井深1262.5 m處井斜增加至11°。由于井斜較大,鉆具與泥餅接觸的面積較多,加之泥漿泵排量小,造成井壁不穩(wěn)定坍塌掉塊。在井內(nèi)搭橋,套掃落魚過程中多次發(fā)生套掃筒插井壁,套掃筒合金磨損嚴(yán)重,致使最終解卡失敗。

今后若發(fā)生類似事故,應(yīng)首先在卡點(diǎn)以上爆破松扣,注水泥后,通過側(cè)鉆方式進(jìn)行處理,避免井內(nèi)次生事故發(fā)生,同時保持泥漿性能良好,有較好的潤滑性、較小的濾失量、適當(dāng)?shù)酿ざ群颓辛?通過減小井壁的摩阻系數(shù),降低事故發(fā)生的概率。