淺析卡鉆原因及處理方法

淺析卡鉆原因及處理方法張瑞平西部鉆探克拉瑪依鉆井工藝研究院，克拉瑪依，834000摘要：井下卡鉆事故在鉆井過程中是常見事故，在定向井、水平井鉆井過程中不僅要確保鉆井效率和井眼軌跡，還要確保鉆井過程中井下安全為了更好的預(yù)防井下卡鉆事故，提高整體作業(yè)的質(zhì)量以及達(dá)到滿意的施工效果，通過分析地質(zhì)特點(diǎn)、儲(chǔ)層特點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)技術(shù)特點(diǎn)及泥漿性能等，鉆井過程中遇到的卡鉆事故，針對(duì)性地提出了各類卡鉆的處理方案和預(yù)防方法。1前言鉆井過程中，由于各種原因造成的鉆具陷在井內(nèi)不能自由活動(dòng)的現(xiàn)象，稱為卡鉆。主要有鍵槽卡鉆、沉砂卡鉆、井塌卡鉆、壓差卡鉆、縮徑卡鉆、落物卡鉆、砂橋卡鉆、泥包卡鉆及鉆具脫落下頓卡鉆等。地層構(gòu)造情況、鉆井液性能不良、操作不當(dāng)?shù)榷伎赡茉斐煽ㄣ@，必須針對(duì)具體情況進(jìn)行分析，以便有效的解卡。2卡鉆的類型、原因及預(yù)防措施1）鍵槽卡鉆：多發(fā)生在硬地層中，井斜或方位變化大，形成了狗腿的地方。鉆進(jìn)時(shí)，鉆柱緊靠狗腿段旋轉(zhuǎn)，起下鉆時(shí)鉆柱在狗腿井段上下拉刮，在井壁上磨出一條鍵槽，起鉆時(shí)鉆頭拉入鍵槽底部被卡住。鍵槽卡鉆特征是下鉆不遇阻，鉆進(jìn)正常，泵壓也正常，但起鉆到狗腿處常遇卡。隨著井深的增加而愈加嚴(yán)重；能下放但不能上提，嚴(yán)重時(shí)可能卡死。預(yù)防鍵槽卡鉆的發(fā)生，首先得確保井眼質(zhì)量，避免出現(xiàn)大斜度狗腿段；起鉆時(shí)或再次下鉆時(shí)應(yīng)在鍵槽井段反復(fù)劃眼，及時(shí)破壞鍵槽，并在起鉆到鍵槽井段時(shí)要低速慢起，平穩(wěn)操作，嚴(yán)禁使用高速起鉆。2）沉砂卡鉆：在使用粘度小、切力小的鉆井液鉆進(jìn)時(shí)，由于其懸浮攜帶巖屑的能力差，稍一停泵巖屑就會(huì)沉下來，停泵時(shí)間越長，沉砂就越多，嚴(yán)重時(shí)可能造成下沉的巖砂堵死環(huán)空，埋住鉆頭與部分鉆柱，形成卡鉆。此時(shí)若開泵過猛還會(huì)憋漏地層，或卡的更緊。沉砂卡鉆的表現(xiàn)是：重新開泵循環(huán)，泵壓很高或憋泵；上提遇卡，下放遇阻且鉆具的上提下放越來越困難，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)阻力很大甚至不能轉(zhuǎn)動(dòng)。其表現(xiàn)是接單根或起鉆卸開立柱后，鉆井液噴勢很大。為了預(yù)防沉砂卡鉆，應(yīng)確保鉆井液的性能滿足清巖和懸浮巖屑的要求，隨時(shí)做好設(shè)備和循環(huán)系統(tǒng)的檢查維護(hù)，在因故停止鉆進(jìn)時(shí)，避免停止井內(nèi)循環(huán)；縮短接單根時(shí)間，在發(fā)現(xiàn)泵壓升高及巖屑返出量較小時(shí)要控制鉆速，加大排量洗井，停泵前要將鉆具提離井底并隨時(shí)活動(dòng)鉆具。3）井塌卡鉆：在吸水膨脹的泥、頁巖，膠結(jié)不好的礫巖砂巖等地層，在鉆進(jìn)或劃眼過程中發(fā)生較多。主要原因是由于鉆井液的失水量較大，浸泡地層的時(shí)間較長；鉆井液密度小，或起鉆未及時(shí)灌鉆井液以及抽吸作用使井壁產(chǎn)生坍塌而造成卡鉆。一般在嚴(yán)重井塌之前，先有大塊泥餅和小塊地層脫落，換鉆頭后下鉆不能到底；有時(shí)在鉆井液中攜帶出大塊未切削的上部巖石；在鉆進(jìn)中突然發(fā)生憋鉆，上提遇阻泵壓上升，憋泵甚至鉆具不能轉(zhuǎn)動(dòng)等現(xiàn)象，都說明可能是井塌卡鉆。預(yù)防井塌卡鉆的主要措施有：使用低失水，高礦化度和適當(dāng)粘度的防塌鉆井液，在破碎易塌地層適當(dāng)增大鉆井液密度，隨時(shí)保證鉆井液柱的高度；避免鉆頭泥包和抽吸作用引起的井壁坍塌。在準(zhǔn)格爾盆地南緣地區(qū)地層情況較為復(fù)雜，地層壓力的分布因構(gòu)造、地層的不同存在很大差異，普遍存在異常高壓，最大壓力系數(shù)達(dá)到2.45，鉆井過程中常常遇到井壁坍塌卡鉆事故。4）壓差卡鉆（粘附卡鉆）：水平井鉆井中井下鉆具由重力作用靠近下井壁，在井下壓差作用下，鉆柱的一些部位會(huì)貼于井壁，鉆柱與井壁泥餅粘合在一起，靜止時(shí)間越長則鉆具與泥餅的接觸面積就越大，由此而產(chǎn)生的卡鉆，稱為壓差卡鉆。產(chǎn)生壓差卡鉆的原因主要是鉆井液性能不好，密度過高造成井內(nèi)壓差太大；失水量大，泥餅厚，粘附系數(shù)大，一旦停止循環(huán)，不活動(dòng)鉆具，鉆具就會(huì)與井壁泥餅接觸，時(shí)間增加則會(huì)使接觸面積和深度加大，泥餅對(duì)鉆具的粘附力增加，導(dǎo)致鉆具無法上下活動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，但能夠開泵循環(huán)，且泵壓正常穩(wěn)定。壓差卡鉆的預(yù)防措施主要是調(diào)節(jié)好鉆井液性能，盡可能的降低鉆井液的密度，提高鉆井液的潤滑性能，降低泥餅的粘附系數(shù)；并要加強(qiáng)活動(dòng)鉆具或采用加扶正器的方法使鉆具居中。在鉆井過程使用欠平衡鉆井可以避免井漏，有效防止粘附卡鉆。5）縮徑卡鉆：縮徑卡鉆常發(fā)生在膨脹性地層和滲透性孔隙度良好的井段。由于鉆井液性能不好，失水量大，在井壁易形成膠狀疏松的泥餅，當(dāng)泵排量小，鉆井液上返速度低時(shí)，易在泥餅上面沉淀較多的粘土顆粒巖屑及加重劑，致使井徑縮小?？s徑卡鉆的主要表現(xiàn)是：遇阻的位置固定，循環(huán)時(shí)泵壓增大，上提困難，下放容易，起出的鉆桿接頭的上部經(jīng)常有松軟的泥餅。采用低密度低固相低失水的優(yōu)質(zhì)鉆井液，或混油其中，并在下鉆遇阻井段劃眼以擴(kuò)大縮徑處的直徑，?；顒?dòng)鉆具則可有效的預(yù)防縮徑卡鉆。在塑性蠕變地層包括鹽層、膏層或含膏巖層、塑性泥巖地層在一定的應(yīng)力和溫度作用下，具有明顯的塑性蠕變能力。鉆井中如鉆井液形成的液柱壓力不足以抵抗其塑性變形時(shí)，容易迅速優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)加快處理卡鉆的速度，但要嚴(yán)格控制炸藥量，并合理操作，倒扣后套銑、打撈。6）爆炸、側(cè)鉆新井眼當(dāng)用上述各種方法無效，或卡點(diǎn)很深，用倒扣方法處理很費(fèi)時(shí)間，會(huì)使井眼嚴(yán)重惡化時(shí)，可將未卡部分鉆具用炸藥炸斷起出，然后在留在井內(nèi)的鉆具頂上打水泥塞，進(jìn)行側(cè)鉆。鉆井過程中由于遇到特殊地層構(gòu)造、鉆井液的類型與性能選擇不當(dāng)、井身設(shè)計(jì)等原因都容易造成井下卡鉆事故，在鉆井中鉆井液尤為重要，鉆井液的好壞決定了整個(gè)鉆井成功與否，鉆井液中的固相對(duì)鉆速有較大影響，設(shè)清水的鉆速為100%，固相含量升高到7%時(shí)鉆速降為50%。研究表明，固相含量每降1%，鉆速至少可提高10%，固相含量越高越易造成井下卡鉆事故。4結(jié)論針對(duì)井下卡鉆的多發(fā)性，淺析了卡鉆發(fā)生的原因，并提出了各種處理措施和預(yù)防方法。隨著勘探開發(fā)的逐步深入，水平井鉆井面臨更加復(fù)雜的地質(zhì)條件，同時(shí)也面臨著工程技術(shù)復(fù)雜所帶來的成本壓力，因此更加迫切需要配套技術(shù)支持以降低綜合成本。怎樣更好有效的防止和解決卡鉆問題是一個(gè)不斷探索的過程。我剛碰到一個(gè)設(shè)計(jì)井深4331米的井，打到3600米左右也是卡鉆了。處理卡鉆方法有很多從卡的種類以及嚴(yán)重程度度我給你一一說下1、落物卡鉆2、粘附卡鉆3、坍塌卡鉆4、砂橋卡鉆5、縮徑卡鉆算了，你想知道，給我你的郵箱吧，我給你發(fā)過去正常方法無解了就用爆破方法了，這個(gè)是最后的方法。沉砂卡鉆1）千方百計(jì)蹩通、小排量開泵建立循環(huán)，然后逐步開大排量帶出沉砂；清洗井底。2）及時(shí)提高鉆井液的粘度和切力，所保證有效攜砂為限，經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為漏斗粘度不低于50秒。3）邊循環(huán)、邊活動(dòng)鉆具，爭取緩解卡鉆程度，最后慢慢解卡。4）循環(huán)仍不能解卡，可采用爆炸松扣，倒扣和套洗解卡。5）切忌在排量猛開泵、盲目猛進(jìn)，硬壓等，使鉆具卡得更死或蹩漏地層。2、坍塌卡鉆1）坍塌不嚴(yán)重和鉆頭水眼未堵死時(shí)，應(yīng)開泵設(shè)法建立循環(huán)，輕提放，轉(zhuǎn)動(dòng)鉆具（不可硬提猛放），然后逐步加大排量。2）適當(dāng)提高鉆井液密度，防止垮塌繼續(xù)發(fā)生。3）提高泥漿粘度，帶出井下的大塊垮塌物。4）調(diào)整泥漿性能，（包括濾液、失水等）防止垮塌進(jìn)一步嚴(yán)重。5）泥漿中加入磺化瀝青、氧化瀝青類封堵防塌劑，提高塌層的膠結(jié)力，以阻至垮塌繼續(xù)發(fā)生。6）有的地區(qū)垮塌是有限度的，即已經(jīng)水化的巖層垮一定要垮完才正常。因此，除做好泥漿的預(yù)處理外，此時(shí)應(yīng)設(shè)法帶出巖屑，讓井逐步恢復(fù)正常，切忌盲目處理。7）上述無效時(shí)，則采用振擊解決，例如，套洗等處理。3、壓差卡鉆1）在井下不噴，塌的前提下，降低鉆井液密度減少壓差。2）加入潤滑劑，以解卡后減少從新卡鉆機(jī)會(huì)，減少另外非卡井段再卡機(jī)會(huì)。3）要求工程上采取適當(dāng)措施，讓鉆具在井下成彎曲狀，減少和井壁的接觸段。4）適當(dāng)降低鉆井液的靜切力和動(dòng)切力。5）用柴油或煤油浸泡被卡井段，一般5~10方。6)用解卡液浸泡被卡井段，一般除環(huán)空段外，管內(nèi)留3~5方，以備浸泡期間推頂用。推頂一般每半小時(shí)~1小時(shí)一次，每次0.3~0.5方,解卡液量約15~30方。7)井下條件允許泡純堿，在被卡井段濃度5%左右，數(shù)量15~30方。8）注入原油（輕質(zhì)）浸泡被卡井段，數(shù)量15~30方。9）上述5~8條工程上應(yīng)注意：注入解卡液等浸泡后不?；顒?dòng)鉆具，擬待解卡。均每隔一定時(shí)間頂推部分解卡液。解卡以后不能停止活動(dòng)鉆具。解卡液對(duì)泥漿有破壞的應(yīng)循環(huán)中排放掉。注意計(jì)算油氣層與液柱的平衡，以防井噴。10）井下條件許可（如無高壓油氣、無垮塌層）可用清水替噴，解卡（循環(huán)清水）、垮塌層垮塌不太嚴(yán)重的情況下方可用無固相（降低失水15毫升以下，粘度20秒左右）循環(huán)解卡。11）如上述方法不能解卡，或由于不允許放噴解卡時(shí)，則采取倒扣，套洗的解卡卡鉆目錄名詞解釋卡鉆原因及類型卡鉆的處理方法名詞解釋卡鉆原因及類型卡鉆的處理方法展開編輯本段名詞解釋卡鉆：凡是所下管柱及工具在井內(nèi)不能上提、下放或轉(zhuǎn)動(dòng)的現(xiàn)象叫做卡鉆。卡點(diǎn)：被卡管柱被卡段的最上端位置稱卡點(diǎn)打撈：采用相應(yīng)的措施工具撈出井下落物的作業(yè)過程。落物(落魚)：因事故滯留在井內(nèi)的物體(桿類、管類、工具、儀器等)叫落物(落魚)。魚頂：落物(落魚)的頂端叫魚頂。編輯本段卡鉆原因及類型1.砂卡原因(1)在生產(chǎn)過程中，地層砂隨油流進(jìn)入井內(nèi)，隨著流速的變化，部分砂子逐漸沉淀，從而埋住部分生產(chǎn)管柱，造成卡鉆。(2)沖砂時(shí)，泵排量低，沖砂液攜砂性能差，沖砂工作不連續(xù)，使用直徑較大的其他工具代替沖砂工具等，造成沖起的砂子重新回落并沉淀造成卡鉆。(3)壓裂設(shè)計(jì)有誤，施工不連續(xù)，加砂量過大，壓裂后排液過猛等造成卡鉆。(4)其他原因：填砂施工中失敗，注水井排液速度過快，修井時(shí)不及時(shí)向井內(nèi)充補(bǔ)壓井液造成井噴，注采過程中工作制度不合理等也可造成卡鉆。2．蠟卡原因原油中含蠟量過高，隨著原油從井底向井口流動(dòng)，井筒溫度逐漸降低，當(dāng)溫度低于蠟的凝析點(diǎn)時(shí)，蠟質(zhì)物質(zhì)便開始沉積在管壁上，如采取套管生產(chǎn)，清蠟工作不及時(shí)，便可造成卡鉆。3．封隔器卡由于分采分注或套管試壓等工作需要，往往需下封隔器配合完成。一旦解封失效，就可造成卡鉆。常見的如封隔器膠皮老化而不能收回，卡瓦片不能有效回收等。4．水泥卡(1)打完水泥塞后，沒有及時(shí)反洗井或上提管柱，水泥固封將井下管柱卡住。(2)憋壓擠水泥時(shí)，沒有檢查上部套管的破損，使水泥漿上行至套管破損位置而短路，將上部管柱固封在井里造成卡鉆。(3)擠水泥時(shí)間過長或添加劑用量不準(zhǔn)，使水泥漿在施工中凝固。(4)井下溫度過高，對(duì)水泥漿又未加處理，或井下遇到高壓鹽水層，使水泥漿性能變壞，以至早期固結(jié)。(5)計(jì)算錯(cuò)誤，或擠注水泥時(shí)發(fā)生設(shè)備故障造成管柱或封隔器固封在井中。(6)在注水泥后，未等井內(nèi)水泥凝固，盲目探水泥面，誤認(rèn)為注水泥失敗，此時(shí)即不上提管柱，又不洗井，造成卡鉆。(7)擠注水泥候凝過程中，由于井口滲漏，使水泥漿上返，造成井下管柱固封。5．小件落物卡在修井施工中，因操作失誤或檢查不細(xì)，致使一些手工具(管鉗、牙板、搬手等)、輔助工具(大鉗牙塊、液壓鉗牙塊、氣動(dòng)卡瓦牙塊)、井口螺栓等掉人井內(nèi)造成卡鉆。6．鋼絲卡鉆由于清蠟，測試等工作失誤，造成鋼絲落井，在打撈時(shí)，因判斷不準(zhǔn)，打撈工具下得太深超過魚頂，至使鋼絲包裹鉆具，上提時(shí)鋼絲成團(tuán)，造成卡鉆。7．套管卡(1)對(duì)井下情況掌握不準(zhǔn)，誤將工具下過套管破損處，造成卡鉆。(2)在進(jìn)行井下作業(yè)等施工過程中將套管損壞，使井下工具起不出來。(3)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、泥頁巖蠕變、井壁坍塌等方面的因素造成套管損壞，致使井下工具起不出來。(4)對(duì)規(guī)章制度執(zhí)行不嚴(yán)、技術(shù)措施不當(dāng)，均會(huì)造成套管損壞而卡鉆，如注水井排液降壓時(shí)，由于放壓過猛會(huì)使套管錯(cuò)斷。通井時(shí)通井規(guī)直徑不符合標(biāo)準(zhǔn)，選用工具不當(dāng)?shù)染鶗?huì)造成卡鉆。編輯本段卡鉆的處理方法卡鉆的處理方法較多，應(yīng)根據(jù)卡鉆的類型及原因，卡點(diǎn)深度等綜合考慮并分析研究選擇不同的解卡方式，解除卡鉆。(1)活動(dòng)解卡在井內(nèi)管柱及設(shè)備能力允許范圍內(nèi)，通過上提下放反復(fù)活動(dòng)管柱，以達(dá)到解卡目的?；顒?dòng)解卡適用于各種管柱或落物卡鉆。(2)震擊解卡將震擊器，加速器等與打撈工具一起下井，當(dāng)撈上并抓緊落物后，根據(jù)井況，通過操作，對(duì)被卡管柱進(jìn)行連續(xù)上擊或下?lián)?，將卡點(diǎn)震松以達(dá)到解卡目的。震擊解卡適用于落物被砂卡、化學(xué)堵劑卡，物件卡及套管損壞卡等。（3)倒扣解卡在井內(nèi)被卡管柱較長，活動(dòng)解卡無法解卡時(shí)可采用反扣打撈工具，將被卡管柱撈獲分別倒出，以分解卡點(diǎn)力量，達(dá)到解卡目的。倒扣解卡適用于活動(dòng)和震擊解卡無效時(shí)的各種類型卡鉆。(4)套銑解卡采用合適的套銑工具，將卡點(diǎn)周圍的致卡物套銑干凈，達(dá)到解卡目的。套銑解卡適用于砂、