煤層氣鉆井蓬蓋事故的發(fā)生與處理

侯德虎

(河南省煤田地質局四隊,河南 467000)

蓬蓋事故是指事故發(fā)生后,孔內(nèi)發(fā)生坍塌、掉塊等,將碰頭處的鉆具給堵住,造成打撈工具無法正常工作而達不到打撈目的,屬于發(fā)生脫、斷等事故后的一種次生事故。通過對鉆探技術處理方法進行認真的分析和研究,摸索和總結出相關的處理方法,在具體的生產(chǎn)實踐中得到了運用并取得了較好的效果。

1 發(fā)生事故的原因分析

發(fā)生蓬蓋事故的原因大致可以歸納為以下四種情況：

(1)殘留巖芯的蓬蓋

由于種種原因造成孔徑大或者在局部形成“大肚子”腔體,起鉆時巖芯未卡牢造成脫落,從而導致其藏匿在孔徑較大的腔體之中。當發(fā)生事故時,由于起鉆次數(shù)較為頻繁連續(xù)造成泥漿激烈激動,加上泥漿的循環(huán)往往又不是十分正常,而這時脫落并藏匿在孔內(nèi)的巖芯就有可能隨著泥漿的激動而松動,從而墜落造成次生的蓬蓋事故發(fā)生。

(2)孔內(nèi)掉塊的蓬蓋

由于鉆井井壁巖石較為破碎,加之泥漿護壁不好,形成井內(nèi)掉塊造成蓬蓋。

(3)發(fā)生跑鉆事故

瞬間抽吸造成井壁的易松動部分坍塌。

(4)外來墜入物的蓬蓋

由于種種原因,工作人員將使用的工具如鋃頭、管鉗、大卡頭等物品掉入井內(nèi)。

2 蓬蓋事故的基本判斷

在遇到下列情形可以基本判斷發(fā)生蓬蓋事故：

(1)在事故的處理過程中,經(jīng)多次打撈,但打撈工具不能有效地進入殘留鉆具且錐子無法正常吃扣,這種情況往往伴隨著上余的偏差。

(2)碰頭上余、井深都準確無誤的情況下,打撈工具無法進入碰頭孔井深處,致使事故無法正常處理。

(3)下鉆時遇阻,只有通過透孔的方式才能使打撈器具到達碰頭處但是不能進行打撈且錐子無法正常吃扣。

(4)由于井內(nèi)坍塌掉塊,外來墜入物將事故斷頭處蓬蓋。

3 蓬蓋事故的處理方案

(1)對于外來墜入物引發(fā)蓬蓋事故

需要制作專用的特殊工具如鉤子、狼牙棒等對墜入物進行撈取。

(2)對巖芯掉塊引發(fā)的蓬蓋事故

可通過用鋼絲鉆頭的方式進行撈取。鋼絲鉆頭的制作是用正常鉆進用的合金鉆頭,“十字”對稱鋸成8個深約0.05mm左右、寬約0.02mm的凹槽,將鋼絲制做成“U”形鑲入凹槽即成。

(3)不同井內(nèi)墜入物引發(fā)的蓬蓋事故

可采用其他方法如扁管、洗錐、菠籮鉆頭等進行掃、透等處理,但必須卡準與井內(nèi)殘留鉆具的碰頭上余和碰頭井深,以免造成將碰頭處的鉆具破壞,給下一步的處理造成麻煩。

4 事故處理實例

4.1 山西晉城煤層氣勘探區(qū)某孔

該井在施工到653m卡芯起鉆,當鉆具起到只剩有5立根鉆鋌時,發(fā)生跑鉆事故,碰頭處為鉆鋌鎖接頭母扣。雖經(jīng)過多次打撈均無效果,錐子就是無法進入且上余有0.08mm的誤差。據(jù)此,工程技術人員判斷有可能是發(fā)生了蓬蓋,故采取下入鋼絲鉆頭的方法進行套取,結果取出一塊長約0.37m的砂巖。這塊巖芯取上后,使得后面的起鉆得以順利進行。事后經(jīng)認真分析總結,認為是在起鉆時巖芯未卡牢,在鉆具起到距孔口僅有5個立根的情況下,工作人員在擰卸鉆具時操作不穩(wěn)且動作過大,造成起鉆時未卡牢的巖芯造脫落,而這些脫落的巖芯恰巧就有少量的藏匿在井徑較大的腔體處,當發(fā)生跑鉆事故時,由于鉆具下落速度較快,鉆具上部產(chǎn)生的瞬間負壓,造成藏匿在大井徑腔體中的巖芯脫落,從而造成蓬蓋。

4.2 山西陽泉煤層氣某井

該井在施工到821.75m時,發(fā)生脫扣事故,下鉆進行正常打撈,但是在井深720m處下不去,起鉆進行透孔,經(jīng)過透孔,打撈工具可以順利下到距碰頭0.5m處,但就是下不到打撈碰頭處。據(jù)此可以判定,在發(fā)生脫扣事故后又發(fā)生了次生蓬蓋事故。針對這一情況,工程技術人員采取用“先透后撈”的方法對蓬蓋事故進行處理,即先用φ89mm的馬蹄巖芯對蓬蓋物進行透掃,然后下入菠籮鉆頭,對碰頭處的脫扣口處進行鉆洗,意在將此處的堵塞物質清除,以便于下一步的打撈工作。該蓬蓋事故經(jīng)過4趟鉆,耗時20個小時,終于將蓬蓋物順利清除,使得脫扣事故得以解決。

5 結語

在正常施工過程中,井口處最大限度地不放雜物,在特殊施工過程中,對所使用的各種工具或者物品,要有專人看守或者用繩索將物品拴牢,預防發(fā)生雜物墜落井內(nèi)。

堅決反對采用“干擰”卡芯的辦法卡取巖芯,以免造成巖芯脫落,形成人為“架橋”而不得已進行透孔,為下一步的工作埋下安全隱患。

發(fā)生蓬蓋事故后,要針對鉆井的具體實際情況,制定出合理的處理方案和辦法并制做合理的打撈工具。由于施工現(xiàn)場一般來說都是在野外,在施工現(xiàn)場制作特殊打撈工具時,一定要針對實際情況,考慮周到,預防造成新的次生事故。

[1] 曾祥熹,陳志超.鉆孔護壁堵漏原理 [M].北京：地質出版社,1986：611-40.

[2] 周金葵,李效新.鉆井工程.[M].北京：石油工業(yè)出版社,2006,12：203-215.

[3] 趙運興等.煤田地質勘探技術手冊 [M].北京：煤炭工業(yè)出版社,1989,849-867.

[4] 張淑芹,李培佳.特殊工藝井鉆井術 [M].北京：石油工業(yè)出版社.2008：982-84.

[5] 彭桂湘.大口徑工程井套管事故及預防技術措施[J].探礦工程 (巖土鉆掘工程),2010,37(8)：47-50.

[6] 中國煤炭地質總局,中國地質大學 (武漢)工程學院.MT/T1076—2008.煤炭地質鉆理規(guī)程 ISI.北京：煤炭工業(yè)出版社,2008.