海上石油卡鉆事故處理方法探究

盧 艷中海油田服務(wù)股份有限公司油田生產(chǎn)事業(yè)部鉆修井作業(yè)公司 天津 300250

海上石油卡鉆事故處理方法探究

盧 艷
中海油田服務(wù)股份有限公司油田生產(chǎn)事業(yè)部鉆修井作業(yè)公司 天津 300250

石油開采是目前各個(gè)國家非常注重的一項(xiàng)開發(fā)技術(shù)，而在開采前的鉆井技術(shù)也已經(jīng)是有效開采石油的一項(xiàng)重要手段，我們在鉆井過程中遇到了許許多多的問題，今天我們主要對在鉆井過程中出現(xiàn)的卡鉆事故及其對這種事故的處理方法進(jìn)行研究。

卡鉆；處理方法；預(yù)防措施

先進(jìn)技術(shù)可以給我們帶來許許多多的方便，但是有利便有弊，沒有什么技術(shù)是十全十美的，先進(jìn)技術(shù)設(shè)備由于它自身的重要性，因此在使用過程中也會(huì)出現(xiàn)很多的問題。譬如我們在鉆井過程中出現(xiàn)任何的故障都是我們無法預(yù)知的，因此每一次的開采也是對鉆井技術(shù)的每一次改進(jìn)，針對不同的故障我們會(huì)有相對應(yīng)的解決方法。人工挖井是我們最原始的鉆井方式，它為人類探索鉆井機(jī)械奠定了基礎(chǔ)，是我們開啟鉆井機(jī)械的第一步，這種鉆井方式由于比較原始，所以它的弊處很多，比如速度慢，工期長等等，因此相對應(yīng)的研究人員也對此進(jìn)行了巨大改進(jìn)，但是也依舊會(huì)出現(xiàn)故障，現(xiàn)在我們就在石油開采中出現(xiàn)的卡鉆問題進(jìn)行探討。

一、卡鉆的概述

卡鉆，顧名思義即是鉆頭卡住，在鉆井過程中，鉆柱會(huì)被有一個(gè)上下提放的過程，在這個(gè)過程中會(huì)在井中的某一段遇阻，使鉆柱不能自由的進(jìn)行上下提放活動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)的故障即為卡鉆。找到石油資源后，采用鉆井的方式獲得石油資源是一個(gè)非常艱辛的過程，在這個(gè)過程中會(huì)發(fā)生多種多樣的事故，比如說井噴、井漏等一系列的事故，但是在石油鉆井過程中，最常出現(xiàn)的事故是鉆井卡鉆事故，該事故一旦發(fā)生，和其相關(guān)的鉆井過程就會(huì)被終止。從而增加了鉆井消耗的時(shí)間，以及石油開采的成本。

鉆井過程中，如果發(fā)生卡鉆不能及時(shí)的發(fā)現(xiàn)和預(yù)防，將會(huì)引起嚴(yán)重的次生危害，所以要有效地解決卡鉆事故所帶來的鉆井周期長，成本高的問題，提高鉆井的效率，保證鉆井的安全，需要采取有針對性的預(yù)防措施，對潛在的卡鉆風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)防，并針對卡鉆發(fā)生后的事故類型進(jìn)行識(shí)別，從而輔助工程技術(shù)人員采取應(yīng)急措施對其繼續(xù)預(yù)防和處理。但是，預(yù)防卡鉆是多學(xué)科相結(jié)合的一項(xiàng)技術(shù)，在鉆井過程中面臨著巨大的挑戰(zhàn)，如何正確的預(yù)防和處理卡鉆問題是一個(gè)復(fù)雜的過程，需要綜合的進(jìn)行考慮。本文結(jié)合卡鉆的種類，對卡鉆的現(xiàn)象進(jìn)行預(yù)防護(hù)措施和處理措施的分析，可提高整體的石油鉆井技術(shù)水平，預(yù)防和減少卡鉆事故的發(fā)生，縮短了海上石油鉆井的周期，具有很高的參考價(jià)值。

二、卡鉆事故分類及風(fēng)險(xiǎn)因素分析

卡鉆是鉆井中常見的井下事故，根據(jù)事故的原因可分為吸附卡鉆、坍塌卡鉆和縮徑卡鉆幾種。不同卡鉆事故的原因產(chǎn)生的機(jī)理不同，因此事故的處理方法也不同。

1.吸附卡鉆

吸附卡鉆產(chǎn)生的主要原因是：吸附卡鉆又被稱為壓差卡鉆，部分鉆柱停靠在較低的井眼旁邊，當(dāng)鉆柱旋轉(zhuǎn)的時(shí)候會(huì)被鉆井液膜包住，并且鉆柱周圍的壓力相等。在鉆井的過程中因?yàn)榫凼遣粫?huì)完全垂直的，當(dāng)井內(nèi)的鉆具靜止時(shí)在井下的壓差作用下，鉆柱的一部分會(huì)牢牢貼住井壁，與井壁上的泥壁混合在一起，如果井內(nèi)的鉆具靜止時(shí)間太長的話，鉆具與泥壁的接觸面積就會(huì)越大，它的最明顯的現(xiàn)象就是鉆井的鉆具被卡住不能轉(zhuǎn)動(dòng)也不能上下移動(dòng)，但是鉆井液循環(huán)正常運(yùn)行，鉆井液的循環(huán)時(shí)間越長，鉆具具有的上升阻力就會(huì)越大，給鉆具造成很大的麻煩。

因此，發(fā)生吸附卡鉆事故的主要原因?yàn)樽饔迷阢@柱上面的井底壓力和空隙之間的壓力之差和井壁之間產(chǎn)生了摩擦力。

2.坍塌卡鉆

坍塌卡鉆即是井壁發(fā)生損壞，其主要原因是：鉆井設(shè)備在鉆孔過程中使井壁周圍的應(yīng)力場發(fā)生變化，使得井壁周圍的應(yīng)力集中聚集起來，造成坍塌的原因有多種主要是地質(zhì)原因，鉆井技術(shù)和物理場變化等。在同一地區(qū)的而不同井來說，產(chǎn)生坍塌卡鉆的原因也可能不同，絕大部分的井發(fā)生井壁坍塌的主要原因?yàn)椋?/p>

(1)地質(zhì)原因

地質(zhì)原因是造成井壁坍塌的重要原因。在鉆井的過程中，因?yàn)殂@井液液柱壓力取代了一部分的地層壓力，因此，井壁周圍的應(yīng)力場就被重新的劃分為軸向、周向和徑向的應(yīng)力。并且在斜井眼的地方還會(huì)產(chǎn)生一些附件的剪切應(yīng)力。在鉆井液液柱壓力不能維持平衡時(shí)，地層就會(huì)發(fā)生井壁的失衡，從而引起了井壁的坍塌。

其次，地層巖石的性質(zhì)也是造成坍塌的一個(gè)原因。因?yàn)椴煌牡貙訋r石的礦物組成、埋藏的時(shí)間以及沉積的環(huán)境不同，造成鉆地層的井壁穩(wěn)定性的不同。

(2)物理化學(xué)影響

引起井壁坍塌的物理化學(xué)原因主要為泥頁巖的毛細(xì)管作用和流體靜壓力等原因。在應(yīng)用水機(jī)鉆井液的時(shí)候，泥頁巖遇到水的時(shí)候會(huì)發(fā)生膨脹現(xiàn)象，使得井壁的穩(wěn)定性下降，從而產(chǎn)生了井壁坍塌的現(xiàn)象。

3.縮徑卡鉆

鉆井中的縮徑卡鉆產(chǎn)生的原因是由于地層吸水膨脹導(dǎo)致的井徑的變小。導(dǎo)致了已經(jīng)鉆出來的井眼小于原來的井眼的井徑。產(chǎn)生縮徑卡鉆的主要因素有：

(1)地層巖石，容易發(fā)生在泥頁巖這些蠕變性很大的巖層以及具有高滲透性的地層中。

(2)地質(zhì)構(gòu)造，在地層傾角較大的地層中，因?yàn)槠錁?gòu)造受地質(zhì)應(yīng)用的影響，在地層側(cè)壓力的影響下，容易發(fā)生層間的蠕動(dòng)或者是位移，從而導(dǎo)致了塑性變形，井眼會(huì)產(chǎn)生不規(guī)則的變形，從而產(chǎn)生了小井眼井段。

三、卡鉆的預(yù)防措施

針對不同的卡鉆方式，我們都應(yīng)該有相對應(yīng)的預(yù)防措施。

(1)如果發(fā)生吸附卡鉆，要想預(yù)防，我們需要認(rèn)真調(diào)節(jié)好鉆井液的性能，盡可能的降低到一定的鉆井液密度，減小其的粘性系數(shù)，需要采用優(yōu)質(zhì)的鉆井泥漿液，盡量減少鉆井鉆具和泥漿的接觸時(shí)間，防止因?yàn)楣探Y(jié)而產(chǎn)生更大的阻力，相對應(yīng)的可以加大鉆井液的鉆井流速并且減小鉆井液的循環(huán)時(shí)間，使其一直處于快速流速的過程中，避免黏著在泥壁上。

(2)為了防止發(fā)生坍塌卡鉆，需要在施工前進(jìn)行嚴(yán)格的地質(zhì)監(jiān)測，最大化的確保開采石油周圍地質(zhì)條件符合開采要求，并且制定相對應(yīng)的解決備用方案。

(3)縮徑卡鉆意為地層膨脹或滲水性能好的地段，因?yàn)殂@井液的液性性能不好，易失水，在井壁上容易形成泥壁，當(dāng)泵動(dòng)力較小時(shí)，鉆井液的流動(dòng)速度低時(shí)，容易在管壁周圍沉積，使井壁孔徑縮小，這樣不利于鉆井設(shè)備的順利進(jìn)行。

四、卡鉆的處理辦法

(1)當(dāng)發(fā)生吸附卡鉆時(shí)，我們可以迅速加大泵動(dòng)力，使勁上下攢動(dòng)鉆具，借著鉆具在井眼中的伸張，收縮和震動(dòng)作用，使鉆井液在井內(nèi)產(chǎn)生橫向沖撞，當(dāng)鉆具在發(fā)生伸縮的作用下和泥壁之間形成了細(xì)小間隙，沖洗液在灌輸過程中通過橫向，縱向的作用下通過滲入那些細(xì)小間隙以致破壞泥壁結(jié)構(gòu)，從而將吸附在泥壁上的鉆漿液剝離。也可以采用一種浴井液，這種液體的使用方法是向井內(nèi)泡油，泡酸或者用清水沖洗等等方法。

(2)應(yīng)該合理科學(xué)的制定卡鉆解除設(shè)計(jì)方案，這樣既可以提高解除卡管柱的效率，減少卡套管的破壞，而且可以縮短施工周期，卡鉆解除施工方案的制定與實(shí)施由以下環(huán)節(jié)組成：首先準(zhǔn)確的判斷卡鉆的類型，然后合理選擇卡鉆的解除方案，最后是科學(xué)有效的實(shí)施解除卡鉆的施工方案。

(3)解除縮徑卡鉆的方法是在遇到孔徑縮小初期，加大鉆孔設(shè)備的活動(dòng)率，并且根據(jù)當(dāng)?shù)氐貙硬扇∠鄬?yīng)的地面措施，若以上反映無效時(shí)，需要小范圍的爆破。若倒扣無法進(jìn)行或不經(jīng)濟(jì)時(shí)可以考慮側(cè)鉆。在器械設(shè)備上可以加以改進(jìn)，提高清孔器具的清渣能力，加大清孔時(shí)輸入孔內(nèi)高壓空氣的氣量，增大空氣壓力，提高清孔效率。

(4)震擊解卡。在井壁不穩(wěn)定容易發(fā)生坍塌的地層中，可以在鉆具合理的位置安放隨鉆震擊器。在鉆井過程中發(fā)生卡鉆的時(shí)候，使用震擊器度卡鉆進(jìn)行解卡。對于起鉆過程中出現(xiàn)的卡鉆現(xiàn)象，可以在鉆具卡點(diǎn)的位置處倒開鉆具，然后再放震擊器對其解卡。如果在鉆井過程中遇到卡鉆，可使用震擊器向上震擊解卡。隨后進(jìn)行循環(huán)的鉆井液清理井眼，上提鉆柱解卡，重復(fù)上述步驟進(jìn)行解卡。

(5)保持有效的溝通，確保工作人員充分的了解井內(nèi)的情況，并互相提醒。即使在處理一些小事物上也要特別的小心，對井下的情況進(jìn)行詳細(xì)的記錄并且嚴(yán)格管理交接班制度。計(jì)劃在前，對卡鉆的危險(xiǎn)要有深刻的認(rèn)識(shí)，做好準(zhǔn)備，提前制定好應(yīng)急預(yù)案。遇到問題要冷靜，采取正確的處理方案。

(6)對井下的情況進(jìn)行跟蹤，保持對井下參數(shù)的跟蹤，有助于準(zhǔn)確的判斷井下的情況變化，以便采取應(yīng)急措施，避免情況的繼續(xù)惡化。一旦發(fā)生問題，要做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)，并且對問題產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，確定石油鉆井卡鉆的原因，采取正確的處理方法，將卡鉆問題消滅在萌芽階段。在卡鉆剛發(fā)生的時(shí)候，處理效果是最好的。

五、總結(jié)

對海下情況的潛在危險(xiǎn)要做提前探究和了解，并且對于海下的危險(xiǎn)情況做提前的應(yīng)對準(zhǔn)備計(jì)劃，以防止在遇到問題時(shí)太過慌張而發(fā)生二次問題，在遇到問題時(shí)需要我們保持鎮(zhèn)靜，及時(shí)采取正確的處理措施，對于鉆漿液的需求要更加精確，對其密度，流量變化，含水率和失水率時(shí)常進(jìn)行監(jiān)測，對于他們的儲(chǔ)存環(huán)境也要嚴(yán)格配置，分析鉆井液發(fā)生變化的原因，并對其進(jìn)行改進(jìn)。不論是在井上情況的突發(fā)還是井下的問題，一旦出現(xiàn)，要及時(shí)處理，不能拖延，并且在解決問題時(shí)進(jìn)行總結(jié)，以防止下次這種問題的出現(xiàn)，準(zhǔn)確確定卡鉆的類型，以便可以采取正確的處理方式，然后將剛出現(xiàn)的卡鉆問題及時(shí)解決，有時(shí)候的卡鉆問題在剛剛出現(xiàn)時(shí)及時(shí)解決會(huì)是特別有效的。

[1] 李斌,遲守平,呂照龍等.用于衰竭地層的新型鉆井、完井和修井液:避免漏失、地層傷害和卡鉆[J].國外油田工程,2004,20(11):6-11.

[2] 趙蘇文,邵詩軍,段澤輝等.南海西部北部灣盆地大斜度長裸眼定向井鉆井技術(shù)[J].石油鉆采工藝,2011,33(1):27-31.

Offshore oil sticking accident treatment method to explore

Lu Yan，China oilf eld services co., LTD., oil f eld drilling and workover operation company production division，Tianjin，300250

Oil exploitation is a development technology which attracts many countries’ attention at present and also the drilling technology before exploitation already become one effective method of oil exploitation . In the course of well drilling , we have met a lot of problems, hereby, this paper will study on the problem of sticking of tool in the course of well drilling and on the handing methods for this problem.

Sticking of Tool, Handling Method, Preventive Measures

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A

盧艷（1985～），男，漢，中海油田服務(wù)股份有限公司油田生產(chǎn)事業(yè)部鉆修井作業(yè)公司，助理工程師，研究方向：海上石油鉆井。