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1、钻井事故及复杂情况钻井事故及复杂情况预防处理预防处理第一章第一章 卡钻事故卡钻事故钻具失去了活动的自由，既不能转动又不钻具失去了活动的自由，既不能转动又不 能上下活能上下活动，这就是钻井过程中常见的井下事故。动，这就是钻井过程中常见的井下事故。卡钻定义：卡钻定义：卡钻类型：卡钻类型：粘吸卡钻、坍塌卡钻、粘吸卡钻、坍塌卡钻、砂桥卡钻、缩径卡钻、砂桥卡钻、缩径卡钻、键槽卡钻、泥包卡钻、键槽卡钻、泥包卡钻、干钻卡钻、落物卡钻、干钻卡钻、落物卡钻、水泥固结卡钻等水泥固结卡钻等第一节第一节 粘吸卡钻粘吸卡钻一、粘吸卡钻的原因一、粘吸卡钻的原因二、粘吸卡钻的特征二、粘吸卡钻的特征三、粘吸卡钻的预防三、粘吸
2、卡钻的预防四、粘吸卡钻的处理四、粘吸卡钻的处理五、处理粘吸卡钻应注意的问题五、处理粘吸卡钻应注意的问题一、粘吸卡钻的原因：一、粘吸卡钻的原因：一、粘吸卡钻的原因：一、粘吸卡钻的原因： 井壁是有滤饼的存在是造成粘吸卡钻的内在原因。因为大多数井壁是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。有人认为滤饼是由于钻井液的滤颗粒附着在井壁上就形成了滤饼。有人认为滤饼是由于钻井液的滤失造成的，没有滤失量就不会有滤饼，人们总认为钻井液在砂岩中失造成的，没有滤失
3、量就不会有滤饼，人们总认为钻井液在砂岩中的滤失量大，才会形成滤饼，粘吸卡钻只能发生在砂岩发育井段。的滤失量大，才会形成滤饼，粘吸卡钻只能发生在砂岩发育井段。其实不然，在裸眼井段内，泥页岩也有泥饼，而且要比砂岩井段的其实不然，在裸眼井段内，泥页岩也有泥饼，而且要比砂岩井段的滤饼厚得多。这是因为滤饼形成有三种原因：第一是吸附，钻井液滤饼厚得多。这是因为滤饼形成有三种原因：第一是吸附，钻井液中的固相颗粒吸附在岩石表面，无论砂岩、泥岩都有这个特性。第中的固相颗粒吸附在岩石表面，无论砂岩、泥岩都有这个特性。第二是沉积，钻井液在流动过程中，靠近井壁的流速几乎是零，钻井二是沉积，钻井液在流动过程中，靠近井壁
4、的流速几乎是零，钻井液中的固相颗粒液中的固相颗粒 便沉积在井壁上。泥页岩井段的井径要壁砂岩井段便沉积在井壁上。泥页岩井段的井径要壁砂岩井段的井径大得多，沉积作用显著。第三是滤失作用，它加速了钻井液的井径大得多，沉积作用显著。第三是滤失作用，它加速了钻井液中固相颗粒在渗透性岩层表面的沉积，泥页岩虽然滤失性小，但它中固相颗粒在渗透性岩层表面的沉积，泥页岩虽然滤失性小，但它亲水，可以被水浸润，只要是水基钻井液即使滤失量等于零，这个亲水，可以被水浸润，只要是水基钻井液即使滤失量等于零，这个浸润过程也无法停止。只要有滤饼存在，就有粘吸卡钻的可能。泥浸润过程也无法停止。只要有滤饼存在，就有粘吸卡钻的可能。
5、泥页岩井段的井径往往不规则，和钻柱接触面积少，所以粘吸卡钻的页岩井段的井径往往不规则，和钻柱接触面积少，所以粘吸卡钻的机会比较少。机会比较少。粘吸卡钻示意图粘吸卡钻示意图 压差是不可避免的，压差卡钻也是不可避免的。压差是不可避免的，压差卡钻也是不可避免的。但是某些类型井的钻井液如油基钻井液在同样大的压但是某些类型井的钻井液如油基钻井液在同样大的压差下却不卡钻。差下却不卡钻。 当钻柱被井壁滤饼粘吸之后紧靠井壁一边，钻柱的一侧所受的是地层孔隙压当钻柱被井壁滤饼粘吸之后紧靠井壁一边，钻柱的一侧所受的是地层孔隙压当钻柱被井壁滤饼粘吸之后紧靠井壁一边，钻柱的一侧所受的是地层孔隙压当钻柱被井壁滤饼粘吸之后
6、紧靠井壁一边，钻柱的一侧所受的是地层孔隙压力，另一侧受钻井液液柱压力，如后者大于前者，即有正压差存在，可把钻柱压力，另一侧受钻井液液柱压力，如后者大于前者，即有正压差存在，可把钻柱压力，另一侧受钻井液液柱压力，如后者大于前者，即有正压差存在，可把钻柱压力，另一侧受钻井液液柱压力，如后者大于前者，即有正压差存在，可把钻柱压向井壁一边，进一步缩小吸跗面之间的间隙，增强了吸附力，并进一步扩大了钻向井壁一边，进一步缩小吸跗面之间的间隙，增强了吸附力，并进一步扩大了钻向井壁一边，进一步缩小吸跗面之间的间隙，增强了吸附力，并进一步扩大了钻向井壁一边，进一步缩小吸跗面之间的间隙，增强了吸附力，并进一步扩大了
7、钻柱与井壁的接触面积。柱与井壁的接触面积。柱与井壁的接触面积。柱与井壁的接触面积。它的发展过程如下图它的发展过程如下图钻井液地层泥饼钻柱表示钻柱接触井壁滤饼，发生吸附作用，此时有一个较小的接触面积表示在压差作用下，进一步将钻柱压向井壁扩大了与滤饼接触的面积，吸附力量进一步加强。表示在钻柱不能活动的情况下，除已经接触的滤饼面积外，在接触面的两边形成了一部分钻井液不能循环到的死区，随着时间的延长，大量岩屑和钻井液中的固相颗粒沉淀于此，又形成新的滤饼，进一步扩大了钻柱与滤饼的接触面积。表示由于井径不规则的原因，从纵向看，一部分钻柱与井壁滤饼接触，一部分钻柱与井壁滤饼不接触，但有一部分钻柱与井壁之间的
8、间隙很小，使钻井液无法循环，时间长了，会被钻屑和固体颗粒充填，形成新的滤饼，增加钻柱被吸长度。 纵观粘吸卡钻这个问题，纵观粘吸卡钻这个问题，的确有许多矛盾存在，前面提的确有许多矛盾存在，前面提到的一些看法，不能说没有一到的一些看法，不能说没有一定的道理，但都没有抓着主要定的道理，但都没有抓着主要矛盾。主要矛盾不是压差，不矛盾。主要矛盾不是压差，不是滤饼质量，而是滤饼的性质，是滤饼质量，而是滤饼的性质，是滤饼力场的指向和大小。是滤饼力场的指向和大小。粘吸卡钻是在钻柱静止的状态下才能发生的，至粘吸卡钻是在钻柱静止的状态下才能发生的，至粘吸卡钻是在钻柱静止的状态下才能发生的，至粘吸卡钻是在钻柱静止的
9、状态下才能发生的，至于静止多长时间会发生卡钻，是和钻井液体系、于静止多长时间会发生卡钻，是和钻井液体系、于静止多长时间会发生卡钻，是和钻井液体系、于静止多长时间会发生卡钻，是和钻井液体系、性能、钻具结构、井眼质量有密切关系，但必须性能、钻具结构、井眼质量有密切关系，但必须性能、钻具结构、井眼质量有密切关系，但必须性能、钻具结构、井眼质量有密切关系，但必须有一个静止的过程。有一个静止的过程。有一个静止的过程。有一个静止的过程。粘吸卡钻后的卡点位置不会是钻头，而是钻铤或粘吸卡钻后的卡点位置不会是钻头，而是钻铤或粘吸卡钻后的卡点位置不会是钻头，而是钻铤或粘吸卡钻后的卡点位置不会是钻头，而是钻铤或钻杆
10、部位。钻杆部位。钻杆部位。钻杆部位。粘吸卡钻前后，钻井液循环正常，进出口流量平粘吸卡钻前后，钻井液循环正常，进出口流量平粘吸卡钻前后，钻井液循环正常，进出口流量平粘吸卡钻前后，钻井液循环正常，进出口流量平衡，泵压没有变化。衡，泵压没有变化。衡，泵压没有变化。衡，泵压没有变化。粘吸卡钻后，如活动不及时，卡点可能上移，甚粘吸卡钻后，如活动不及时，卡点可能上移，甚粘吸卡钻后，如活动不及时，卡点可能上移，甚粘吸卡钻后，如活动不及时，卡点可能上移，甚至直移直套管鞋附近。至直移直套管鞋附近。至直移直套管鞋附近。至直移直套管鞋附近。二、粘吸卡钻的特征二、粘吸卡钻的特征三、粘吸卡钻的预防三、粘吸卡钻的预防l一
11、般的要求，钻柱静止时间不许超过3-5分钟。l如果钻头在井底，无法活动和转动，那就只好将钻具悬重的1/22/3压在钻头上，以求把下部钻柱压弯，减少钻柱与井壁泥饼的接触面积，减少总的粘附力。l在正常钻进时，如水龙头、水龙带发生故障，绝不能将方钻杆坐在井口进行维修，如果一旦发生卡钻，将失去下压和转动钻柱的可能。l在钻柱中要带上随钻震击器，因为在粘卡发生的最初阶段，震击解卡是很有效的。四、粘吸卡钻的处理四、粘吸卡钻的处理l 1. 强力活动强力活动 下压可以把全部钻柱的重量压上，也可以进行适当的转下压可以把全部钻柱的重量压上，也可以进行适当的转下压可以把全部钻柱的重量压上，也可以进行适当的转下压可以把全
12、部钻柱的重量压上，也可以进行适当的转动，最重要是要在安全限度内以最大力量进行活动，动，最重要是要在安全限度内以最大力量进行活动，动，最重要是要在安全限度内以最大力量进行活动，动，最重要是要在安全限度内以最大力量进行活动，不能限制过死。上提拉力不要超过自由钻柱悬重不能限制过死。上提拉力不要超过自由钻柱悬重不能限制过死。上提拉力不要超过自由钻柱悬重不能限制过死。上提拉力不要超过自由钻柱悬重100-100-200kN200kN，下压力量根据井深及最内一层套管的下深而定下压力量根据井深及最内一层套管的下深而定下压力量根据井深及最内一层套管的下深而定下压力量根据井深及最内一层套管的下深而定，可以把自由钻
13、柱重量的二分之一甚至全部压上去，可以把自由钻柱重量的二分之一甚至全部压上去，可以把自由钻柱重量的二分之一甚至全部压上去，可以把自由钻柱重量的二分之一甚至全部压上去，使裸眼内钻柱弯曲，减少与井壁的接触点，防止卡点使裸眼内钻柱弯曲，减少与井壁的接触点，防止卡点使裸眼内钻柱弯曲，减少与井壁的接触点，防止卡点使裸眼内钻柱弯曲，减少与井壁的接触点，防止卡点上移。（注意钻柱只能是在受压的状态下静止，不许上移。（注意钻柱只能是在受压的状态下静止，不许上移。（注意钻柱只能是在受压的状态下静止，不许上移。（注意钻柱只能是在受压的状态下静止，不许在受拉的状态下静止）。在受拉的状态下静止）。在受拉的状态下静止）。在
14、受拉的状态下静止）。l2. 震击解卡震击解卡 带有震击器，下击器下击，以求解卡，这比单纯的上带有震击器，下击器下击，以求解卡，这比单纯的上带有震击器，下击器下击，以求解卡，这比单纯的上带有震击器，下击器下击，以求解卡，这比单纯的上提、下压的力量要集中。提、下压的力量要集中。提、下压的力量要集中。提、下压的力量要集中。 l3. 浸泡解卡剂浸泡解卡剂 浸泡解卡剂是解除粘吸卡钻最重要的办法，用专门物浸泡解卡剂是解除粘吸卡钻最重要的办法，用专门物浸泡解卡剂是解除粘吸卡钻最重要的办法，用专门物浸泡解卡剂是解除粘吸卡钻最重要的办法，用专门物料料料料 配成的用于解除粘吸卡钻的特殊溶液，有油基和水配成的用于解
15、除粘吸卡钻的特殊溶液，有油基和水配成的用于解除粘吸卡钻的特殊溶液，有油基和水配成的用于解除粘吸卡钻的特殊溶液，有油基和水基的，高压井只能选用高密度解卡剂。基的，高压井只能选用高密度解卡剂。基的，高压井只能选用高密度解卡剂。基的，高压井只能选用高密度解卡剂。q求卡点位置求卡点位置 最准确的办法是利用测卡仪测量。但现场常用的办法最准确的办法是利用测卡仪测量。但现场常用的办法是根据钻柱在一定拉力下的弹性伸长来计算。依据虎是根据钻柱在一定拉力下的弹性伸长来计算。依据虎克定律：克定律： l=LF/ES 卡点的计算公式：卡点的计算公式：卡点的计算公式：卡点的计算公式： L KL K四、粘吸卡钻的处理四、粘
16、吸卡钻的处理e PL: 卡点深度 米e: 连续提升时钻杆平均伸长 厘米K：钻具的伸长系数 P：为提拉悬重的差值 吨五、处理粘吸卡钻应注意的问题五、处理粘吸卡钻应注意的问题l使用什么样的解卡剂，压迫根据具体情况定，最好是使用可使用什么样的解卡剂，压迫根据具体情况定，最好是使用可使用什么样的解卡剂，压迫根据具体情况定，最好是使用可使用什么样的解卡剂，压迫根据具体情况定，最好是使用可以调整密度的油基解卡剂。以调整密度的油基解卡剂。以调整密度的油基解卡剂。以调整密度的油基解卡剂。l注入解卡剂前，最好做一次钻井液循环周试验，确保钻具没注入解卡剂前，最好做一次钻井液循环周试验，确保钻具没注入解卡剂前，最好做一次钻井液循环周试验，确保钻具没注入解卡剂前，最好做一次钻井液循环周试验，确保钻具没有刺漏现象，方可注入。有刺漏现象，方可注入。有刺漏现象，方可注入。有刺漏现象，方可注入。l注解卡剂前特别是注低密度解卡剂前，必须在钻杆上或方钻注解卡剂前特别是注低密度解卡剂前，必须在钻杆上或方钻注解卡剂前特别是注低密度解卡剂前，必须在钻杆上或方钻注解卡剂前特别是注低密度解卡剂前，必须在钻杆上或方钻杆上接回压阀或旋
