大牛地氣田DPT-305井卡鉆事故處理及分析

常 明

(中石化華北石油工程有限公司五普鉆井分公司，河南新鄉453700)

大牛地氣田DPT-305井卡鉆事故處理及分析

常 明*

(中石化華北石油工程有限公司五普鉆井分公司，河南新鄉453700)

介紹了鄂爾多斯盆地鄂北工區大牛地氣田DPT-305井發生卡鉆事故過程及處理經過。闡述了事故發生后卡點確定、泡酸、泡解卡劑、注入重力塞加清掃液、正反循環、倒扣等事故處理技術，并分析了事故發生的原因，總結經驗，吸取教訓，為今后同類型復雜情況和事故處理提供借鑒。

大牛地氣田；卡鉆；泡酸；解卡劑；倒扣；碰頂

DPT-305井位于陜西省榆陽區小壕兔鄉，是一口以石炭系太原組太2段為目的層的三級井身結構水平井，該井為鄂爾多斯盆地伊陜斜坡東北部布置的開發井。一開采用?311.2mmPDC鉆頭鉆至井深406m，下入?244.5mm表層套管；二開采用?222.3mmPDC鉆頭鉆至井深3002m(A靶點)，下入?177.8mm技術套管；三開采用?152.4mmPDC鉆頭鉆至井深4302m(B靶點)完鉆。

1 卡鉆事故的經過

在完井作業的單扶通井過程中，套管下深3002m，鉆頭出套管193.99m卡死，鉆頭位置3193.99m，扶正器位置3183.47m(扶正塊27cm×2，螺旋狀)，鉆具結構：6″PDC+3-1/2″HWDP×1+?148.5mm單扶+3-1/2″HWDP×2+3-1/2″DP串+3-1/2″HWDP×25，地層巖性均為砂巖。下鉆至3086m遇阻，原懸重63t(未接方鉆桿)，最大上提至120t，下放至32t，持續操作下至3124m后無法通過，接方鉆桿排量11.88L/s，劃眼4.75m后卸方鉆桿繼續下鉆，期間多次上提下放(上提120t，下放至30t)至井深3193.99m卡鉆，井口為一柱加重鉆桿，中部單根公扣剛入鉆盤面，上提下部單根做吊卡(加重鉆桿母接箍長50cm，吊卡高度30cm)后卡死，可以正常循環。

2 處理卡鉆事故的過程

2.1 卡點深度計算[1]

(1)相同鉆具卡點深度的計算：

式中：FP——卡點深度，m；

L——鉆桿連續提升時的平均伸長，cm；

P——鉆桿連續提升時的平均拉力，t。

(2)復合鉆具卡點深度的計算：

式中：E——鋼材的彈性系數，2100000kg/cm2；

F——管體的橫截面積，cm2。

通過多項大于鉆具原懸重的實際拉力，量出鉆具總的平均伸長LT，計算在該拉力下每段鉆具的絕對伸長，假設有3種鉆具：

分析LT與ΔL1＋ΔL2＋ΔL3值的關系：

若LT≥ΔL1＋ΔL3說明卡點在鉆頭位置

若LT≥ΔL1＋ΔL2說明卡點在第三段上

若LT＞ΔL1說明卡點在第二段上

若LT≤ΔL1說明卡點在第一段上

計算LT≥ΔL1＋ΔL2的卡點深度：

先求ΔL3：ΔL3＝LT－(ΔL1＋ΔL2)

計算L3F值：

L3F為第三段未卡鉆具的長度。則卡點位置：

式中：ΔL1、ΔL2、ΔL3——自上而下3種鉆具的伸長，cm；

LT——鉆具總伸長，cm；

P——連續上提的平均拉力，t；

F1、F2、F3——自上而下3種鉆具的橫截面積，cm2；

L1、L2、L3——自上而下3種鉆具的長度，m；

E——鋼材的彈性系數，2100000kg/cm2；

L3F——第三段未卡鉆具的長度，m；

FP——卡點深度，m。

經現場用上述公式理論計算及分析，卡點應在扶正器位置3183m處。

2.2 泡酸、泡解卡劑[2]

現場使用固井車緩慢泵入1m3前置液(此時距卡鉆事故發生48h)，然后泵入1.8m3濃度為8%的酸，再泵入1m3后置液，管內留1.1m3酸，每隔3h泥漿泵頂替0.2m3，期間，轉盤施加扭矩35圈，上下活動鉆具交替進行未能解卡。

注入5%解卡劑(解卡劑配方為：柴油2m3+KT0.1t)約24h，方法同泡酸，未解卡。

2.3 重力塞加清掃液洗井

配比重為1.45g/cm3的重漿20m3，配比重為1.04g/cm3的低比重漿30m3(清掃液)。首先打入15m3清掃液，循環返出后做好收集(泥漿槽專人量比重，低比重泥漿返出時及時回收)，驗證井壁穩定性。然后注入清掃液30m3，再泵入重漿4m3，原漿頂替至重漿返出，反復4次。循環期間每隔1h在懸重60～80t施加扭矩30圈，間斷下放至懸重20t，未解卡。

2.4 固定方補心、鉆具內降比重

懸重63t(未接方鉆桿)，接方鉆桿后上提至90t方補心便提離轉盤。井隊用鋼絲繩將方補心固定在轉盤上，然后將鉆具內替滿清水，采取鉆具內降比重措施(卡點處垂深2820m，原漿比重1.2g/cm3,鉆具處于壓縮狀態，所受壓力5.5MPa)，同時轉盤施加扭矩35圈，在懸重40～80t之間上下活動鉆具，24h未解卡。

2.5 泡酸、關井憋壓[3]

泡酸時一般使卡點的下部鉆具全部泡酸，并使鉆桿內的油面高于環空油面。

所需酸量為：

式中：O——泡酸總量，m3；

VI——鉆桿內的酸量，m3；

VO——環空的酸量，m3；考慮井徑不規則，一般附加1.5倍。

根據上述公式計算出用酸量，開始泵入井內，現場使用固井車緩慢泵入1m3前置液，然后泵入2.4m3濃度為14%的酸，再泵入1m3后置液，管內留1.8m3酸，每隔3h泥漿泵頂替0.3m3，全部頂替到環空后，關井憋壓，使酸更好地與泥餅反應，浸泡24h未解卡。

2.6 倒扣[4]

上提懸重80t的情況下倒轉轉盤31圈，懸重下降至44t，判斷倒扣成功，下鉆碰魚頂，落魚下行500m，上提0.5m開泵循環0.5h，對扣成功后，循環加重泥漿至比重1.20g/cm3。起鉆至鉆頭出井，卡鉆解除。

3 卡鉆事故分析

3.1 卡鉆事故發生的原因分析[5]

(1)水平段出套管百米內大段煤層及泥巖這種復雜情況重視不夠，單扶通井作業前沒有進行常規通井。

(2)違章操作是造成本次卡鉆事故的直接原因。下鉆已多次出現連續遇阻現象卻不及時接方鉆桿，違章操作強行下壓，將上部泥巖段掉塊和泥皮全部推到下部，扶正器兩扶正塊以及間隙全部包死。

(3)泥漿性能不達標是促成本事故的又一原因。事故后調查顯示，鉆進本井段時泥漿固相含量偏高，泥漿懸浮能力差，失水控制能力差，致使在卡鉆井段夾層中泥巖吸水膨脹、形成虛厚泥餅，導致井眼變小，阻卡鉆具。

(4)遇阻后，操作人員硬拉硬壓，卡鉆后又強提鉆具做吊卡也是此次事故的主要原因之一。

3.2 卡鉆處理過程不足分析

(1)在下鉆已經出現了連續遇阻情況下，不能及時接方鉆桿循環、劃眼。

(2)本井第一次注入1.8m3濃度為8%的酸，同時在酸的前后各有1m3隔離液，形成混漿區，導致酸的濃度降低，同時量不足，未在24h浸泡時間里發揮應有的作用。

(3)在利用重塞加清掃液多次洗井過程中，對于重漿何時返出井口沒有預判，沒有做好重漿的收集再利用工作，導致重新加重，費時費力。

(4)倒扣解卡后沒有及時碰頂，而是起了3柱后才下鉆碰頂，發現落魚下行500m，繼續下鉆對扣成功后全部起出鉆具，卡鉆解除。

4 結論與建議

(1)增強責任心、提高執行力、培養風險意識、嚴守操作規程能夠有效地避免井下復雜情況。

(2)下鉆遇阻時，禁止硬壓通過，應該及時接方鉆桿建立循環、劃眼，修整井壁，反復提拉無顯示后再根據井況進行下步作業。 (3)水平段卡鉆，扭矩的傳遞很難傳到卡點位置。

(4)砂巖段泡酸對于泥餅的腐蝕效果非常明顯。

(5)比例為8%的酸對于鉆具的腐蝕并不嚴重，氣體不多。14%的酸對于鉆具的腐蝕特別嚴重，并產生大量氣體包括H2和CO2，需要關井除氣。

(6)關井憋壓有利于酸浸入地層及縫隙，更好地腐蝕泥餅。

(7)砂巖卡鉆泡解卡劑不如泡酸效果好；環空降比重不如鉆具水眼內降比重好(增大壓差壓縮鉆具本體)；重力塞加清掃液對砂巖段解卡效果并不明顯，僅能起到有效破壞泥餅、攜帶井內巖屑的作用。

(8)處理事故中，將方補心固定于轉盤并鎖死轉盤后，鉆具已經提前施加了扭矩，要避免轉盤轉動防止其自行解鎖，同時控制上提拉力，防止將方補心提出轉盤。

(9)現場認真做小型試驗，例如酸泡泥餅，根據一定時間內不同比例的酸與泥餅反應的現象，可以為選擇泡酸的比例提供依據。

(10)加強卡鉆事故預防的培訓，提高操作人員的安全意識和處理卡鉆的能力。

[1]劉琮潔，周祥易等.管柱卡點計算公式及應用[J].江漢石油學院學報，2001（4）.

[2] 喬東宇，陳若銘，等.高效解卡劑的研究與應用[J].鉆井液與完井液，2013(6).

[3] 劉俊海，高飛，寧維友.關井憋壓法處理粘附及縮徑卡鉆[J].石油鉆探技術，2004(3).

[4] 冉津津，邱流湘，等.解卡打撈定點倒扣技術研究與應用[J].石油天然氣學報，2013(6).

[5]蔣希文.鉆井事故與復雜問題[M].石油工業出版社，2006.

TE28

B

1004-5716(2015)02-0069-03

2014-11-10

2014-11-10

常明（1989-），男（漢族），河南新鄉人，助理工程師，現從事石油鉆井工藝技術工作。