钻井井下事故原因现象预防与处理
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摘 要：在钻井过程中，钻头不断地破碎岩石、新井眼随之生成，新形成的井壁岩石失去了原来的支撑条件，呈现出不稳定状态，如果钻井措施不能适应这些变化，就会造成井下诸多复杂情况和事故。据统计，当前事故与复杂情况可占钻井施工总时间的 6～8 % ，造成巨大经济损失。正确认识和预防、处理井下事故及复杂情况是钻井工作者的重要任务之一。
中途分类号：[TE28] 文献标识码：A 文章编号：1674-3520（2013）-12-0211-04
造成井下事故及复杂情况的原因
一、地质因素
异常的地层压力孔隙压力，破裂压力，坍塌压力，特殊地层的蠕变应力…；
不稳定的岩性层位蠕变的盐岩层、膏岩层、沥青层，富含水软泥岩层，吸水膨胀泥岩层，容易坍塌剥落的泥岩层、煤层，特高渗透岩层，含硫化氢、二氧化碳层…；
特殊的地质构造断层，裂缝，溶洞…。
二、工程因素
地质资料的掌握程度；工程设计的科学性；技术措施的正确性；管理、操作人员的素质。
处理井下事故及复杂情况的原则
一安全：坚持安全第一的原则，根据设备、工具、人员素质确定，技术方案和措施，避免事故进一步复杂化。
二快速：决策正确，组织周密，准备充分。
三灵活：详实掌握现场信息，不失有利战机。
四经济：综合考虑技术方案的安全性、可行性、有效性，使事故损失减至最小。
卡钻事故处理通则
分类：按卡钻产生的原因可分粘吸卡钻、坍塌卡钻、砂桥卡钻、缩径卡钻、键槽卡钻、泥包卡钻、干钻卡钻、落物卡钻、水泥固结卡钻等各种类型。
顺利解除事故的必要条件
力求钻井液循环畅通；尽量保持钻柱完整；防止钻具连接螺纹扭转过紧；建立专业化的队伍。
第一部分：钻井事故发生原因及性质的分析判断和处理程序
一、井下事故分析
二、井下事故处理程序
三、常见的几种卡钻事故的现象、原因和应具备的条件分析
第二部分：钻井井下事故处理方法
一、压差、粘吸卡钻处理方法
二、沉砂和坍塌卡钻处理方法
三、缩径、小井眼卡钻处理方法
四、键槽卡钻处理方法
五、落物卡钻处理方法
（一）井下事故分析
通过对井下情况，钻具结构，事故发生经过，现象，卡点测试等信息和情况的综合分析后，确定事故原因和事故性质，拟定处里方案。
井下事故处理程序
1.井下情况分析
井下情况分析是指对井下所有情况进行全面了解和分析。包括井深，层位，岩性，地层压力梯度，井身结构，井身质量，产层，漏层，钻井液性能.钻进及循环是否正常等。同时要对事故发生后井下情况的变化现象进行了解和分析。
2.事故发生经过
由于井下事故可以发生在钻进，起钻，下钻.堵漏及处理井下复杂等工况中，在不同的工况中事故发生过程就不一样；因此，分析事故发生经过，可获得弄清事故发生原因和事故性质的重要信息。
3.事故发生现象
不同的井下事故，其发生原因和性质有着不同的现象和特征，例如：泵压变化现象、能不能建立循环、返出岩屑是否异常、岩性是否与钻屑相同、用螺杆钻进时钻柱能不能转动等现象。分析事故发生的现象同样可以获得确定事故发生原因和性质的重要信息。
（二）井下卡钻事故处理程序
不同性质的卡钻事故，有不同的处理程序。总结起来，多数卡钻事故的处理方法，总是遵循以下6个处理程序：
一通，保持水眼畅通，恢复钻井液循环；
二动，活动钻具，上下提拉或扭转，以提拉为主
三泡，注入解卡剂，对卡钻部位进行浸泡；
四震，使用震击器震击（单独震击或泡后震击）；
五倒，套铣、倒扣；
六侧钻，在鱼顶以上进行侧钻。
（三）常见的几种卡钻事故的现象、原因和应具备的条件分析
1、压差、粘吸卡钻
1、生压差、粘吸卡钻一般有以下条件：
（1）钻井液性能不好，失水量大、滤饼厚、固相含量高、性差。
（2）地层孔隙压力和钻井液液柱压力的压差较大。
（3）在漏失层或渗透性较好的地层的滤饼较厚，堵漏材料也会增大滤饼厚度和摩阻力。
（4）钻遇盐水层或石膏层时，钻井液受到钙的侵污后性能变坏，失水和滤饼迅速增加。
2、发生压差、粘吸卡钻有以下原因：
（1）钻柱在裸眼井段处于静止状态。
（2）堵漏施工时，钻具组合不合理，钻柱下过漏失层，未及时的大幅度活动钻具。
（3）措施不当，如清水和泥浆交替使用。
3、压差、粘吸卡钻有以下现象：
（1）卡点位置在钻铤或钻杆部位。
（2）卡钻前后循环正常，泵压没有变化。
（3）卡钻后，如活动钻柱不及时，卡点有可能上移。
2.沉砂卡钻
沉砂卡钻有以下原因：
（1）钻井液悬浮岩屑能力差，停泵后岩屑下沉快，搭成砂桥，堵塞环空，埋住钻具造成卡钻。
（2）排量过小，岩屑不能及时上返，停泵后形成砂桥。
（3）用清水或无固相钻井液钻井时，由于钻时快，携砂能力差，停泵后岩屑快速下沉形成砂桥。
（4）短路循环造成井底排量小，岩屑不能返出，越积越多而引起卡钻。
（1）有条件时，在准备解卡剂期间测试卡点，确定卡点位置。
（2）注入解卡剂，环空浸泡高度一般高于卡点100m，钻杆水眼内留足顶替所需要的解卡剂用量，解卡剂的密度不低于井内钻井液密度。
（3）注入解卡剂后，应间断下击或强力活动钻柱，以求解卡，不活动时应压弯裸眼井段的钻柱。
（4）定时定量顶入钻井液，一般情况下30分钟顶入0.5立方米。
（5）解卡后立即大排量循环，大幅度活动钻具，排完解卡剂后，无溢流时方可起钻。
2.酸浴解卡
（1）卡点位置在石灰岩地层，井下无油气显示，无漏失层等复杂情况，在浸泡解卡剂无效时，可以选择泡盐酸解卡。
（2）盐酸的浓度一般在20%左右，浸泡高度取高于卡点10―20米，钻杆水眼内有一定顶替所需要盐酸用量，浸泡时间一般不超过2小时。
（3）注入盐酸后，应及时活动钻柱，力求及时解卡，不活动时应施加一定的拉力或压力，并随时注意观察悬重有无变化。
（4）定时定量顶入钻井液，一般情况下5分钟顶入0.2立方米。
（5）解卡后立即大排量循环，大幅度活动钻柱，测量出口钻井液密度。当出口流量增大，密度下降，有井涌现象时，应及时关井排酸。排完残酸无溢流时方可起钻
3.降压解卡
适用于因液柱压力过高而造成的压差粘吸卡钻。当浸泡解卡剂无效，井下因地层原因、井漏等复杂情况不允许泡酸时，可选用降压解卡。
（1）作好防喷和压井准备工作。
（2）根据液柱压力和地层空隙压力的压差值来确定钻井液的密度，全井替入低密度钻井液并保持循环。也可以根据井底压差，先向井内注入一定量的低密度钻井液或清水降低液柱压力，然后浸泡解卡剂的方法解卡。在裸眼井段不长、井壁稳定、无明显油气显示的情况下，可以直接用清水降压循环洗井。
（3）震击或强力活动钻头。
（4）解卡后替入原井浆，坚持大幅度活动钻柱，调整好钻井液性能后方可起钻。
4套铣解卡
在震击、活动钻柱、浸泡解卡剂无效，井下情况不允许采用泡酸、降压等方法处理情况下，可采用套铣解卡的方法处理。
（1）用测卡仪测卡，确定卡点位置。
（2）在卡点以上一根单根位置爆炸松扣，倒出卡点以上钻具。
（3）用套铣管套铣落鱼，使落鱼与井壁分开，解除卡钻。如果一次未铣完被卡的钻柱，可采用造扣打捞爆炸松扣套铣的程序分段处理。
（4）解卡后，对扣或造扣打捞落鱼。
（5）无测卡、爆炸松扣条件时，可以用反扣钻具进行套铣造扣打捞倒扣的程序处理。
二、沉砂和坍塌卡钻处理方法
（一）在不会引起井漏等复杂情况的前提下试憋压，想方设法地尽可能建立循环；
（二）如果不能建立循环，钻头不在井底的情况下，首先选择下击的方式力求及时解卡，然后建立循环；
（三）在井浅的情况下，可以直接用反扣钻具进行倒扣、套铣处理。井深时，采用测卡点、在卡点以上爆炸松扣，倒开扣后，调整钻井液性能、提高悬浮和携带岩屑的能力，然后起钻，下入井内下击器进行下击，力求解卡；
（四）以上方法若无效，就退出震击器，用长铣筒套铣爆炸松扣套铣打捞或套铣倒扣的程序处理。
三、缩径、小井眼卡处理方法
1、接方钻杆开泵，保持循环畅通，如果钻具组合中有扶正器，应分析卡点是否在扶正器或钻头位置，根据卡点的岩性调整钻井液性能。
2、如果钻具组合中没有扶正器，而且开泵不通，应考虑大尺寸钻具被卡，在地层允许的情况下整压，争取建立循环。
3、缩径或小井眼卡钻一般发生在起下钻过程中，如果在起钻时遇卡，应向下强力活动钻具，有随钻震击器时，应及时启动震击器向下震击，或及时接地面下击器震击。如果卡钻发生在下钻过程中，应及时向上强力活动钻具或上击，力争及时解卡。
4、测卡、爆炸松扣，下入震击器对扣进行上击或下击。
5、若震击无效，起出震击器，采用套铣解卡的方法。
6、采用浴井解卡法解卡，在强力活动钻具和震击无效时，可以根据井下情况和岩性采用清水洗井或泡酸等方法解卡。
四、键槽卡钻处理办法
1、键槽卡钻通常发生在上提钻具过程中，因此，应首先强力下砸，如有随钻震击器，应启动随钻震击下击；无随钻震击时，在井眼较规则，无“大肚子”的条件下，接地面下击器下击，若解卡，就采用倒划眼的方法起出钻具。
2、如果下击、下砸不解卡，应保持循环畅通，必要时，可浸泡解卡剂，防止发展成综合型卡钻事故。
3、有条件时，可以采用泡酸的方法解卡。
4、测卡，在卡点以上爆炸松扣，然后用井内下击器下击。
5、爆炸松扣或倒出卡点以上的钻具以后，也可以采用套铣的方法解卡。
6、解卡并起出钻具后，应破除键槽或下防卡钻具组合入井。
5、键槽卡钻分析
（1）井身质量差，全角变化率较大，在“狗腿“处形成了键槽。
（2）在井斜变化率大的井段形成了长段键槽。
（3）钻柱刚性较大，在全角度变化率较大的井段，钻柱有2个或3个点支撑在井壁上，刚性使大尺寸钻具过不了键槽下部的肩，小尺寸钻具也不能弹出键槽，在起下钻和倒划眼过程，会快速将键槽磨深，同时钻柱的刚性也会增加倒划眼的难度。
（4）钻柱刚性会增大钻头的横向分力，在倒划眼过程中，钻头将侧向切削井壁形成肩；在全角变化率较大的井段，钻头始终在肩下方；在倒划眼时，因有多个卡点需要同时扩划。
（5）在倒划眼过程中，如果泵压突然升高，未动转盘而井内钻具反转时说明钻头被卡。
五、落物卡钻处理方法
1、详细了解落物的形状、尺寸和材质了解卡钻经过，掌握井下钻具结构，分析井下情况，判断易卡位置和卡钻原因，保持循环畅通，必要时浸泡解卡剂，防止事故复杂化。
2、落物卡在牙轮钻与地层之间的处理方法：
（1）落物能够掉到钻头位置，说明落物不是很大。如果钻头不在井底，应先下砸钻具使其松动，然后转动钻具使落物磨小或挤在井壁上，再上提钻具，如果钻头在井底，应适当加压强扭，松动后转动钻具将落物磨小或挤入井壁，再变化方位上提钻具。
（2）卡点地层为酸溶性时，在不会造成井下复杂的情况下，可采用酸浴解卡。
（3）采用测卡爆炸松扣套铣落物对扣打捞、震击解卡的方法处理。
（4）起钻完，用磁力打捞器带随钻捞杯打捞清理井底。
3、落物卡在扶正器的处理方法：
（1）落物较小时，可先下砸或下击解卡，然后转动钻具磨挤落物。
（2）有条件时，可采用酸浴解卡。
（3）井下有两只以上扶正器且落物较大时，应从被卡扶正器母接头处爆炸松扣，倒出上部钻具，然后套铣落物及扶正器的扶正块。如果钻头不在井底，套铣到一定程度时，应考虑下击解卡，送钻具到井底再继续套铣，防止解卡后顿钻使事故复杂化。
（4）也可以用反扣钻具倒扣，然后套铣，如果落物在扶正器的螺旋槽内，可下砸解卡，反向拨动钻具，使落物顺着螺旋槽的旋向下移。
（5）起钻完，打捞井下剩余的落物。
4、落物卡在钻铤或螺杆位置的处理方法：
（1）落物如果能够卡在钻头或扶正器上部的螺杆或钻铤上，说明落物较大。如果上提拉力越大，就会卡得越死。因此首先应选择向下活动钻具，并保持循环畅通。
（2）钻头不在井底时，及时下砸、下击或加压强扭，力求解卡；解卡后，将钻具下放到井底，加压使钻具弯曲，然后转动钻具磨挤落物，扭矩正常后再上提钻具。
（3）钻头在井底时，可适当加压强扭，解卡后，加压使下部钻具弯曲，然后转动钻具磨挤落物。
（4）卡点地层为酸溶性岩性时，在不会造成井下复杂的情况下，可采用酸溶解卡，然后转动钻具磨挤落物。
（5）以上方法无效时，可采用测卡爆炸松扣套铣落物打捞的方法处理。
5、处理较软或较易碎物时，可采用强扭蹩碎落物的处理方法。
6、PDC钻头（或整体式钻头）带螺杆被卡的处理方法：
（1）螺杆被卡时，按方法“4”处理。
（2）PDC钻头被卡且不在井底时，先下砸、下击力求解卡，增加钻头的扭矩，然后按倒划眼的方法慢慢上提钻具，逐渐磨挤落物，若无效，可采用爆炸松扣、套铣的方法处理。
（3）PDC钻头在井底时，应坚持活动钻具，先适当上提下放，不断变动排量，力求解卡。如果不能解卡，最后只能注水泥固定螺杆，然后采用爆炸松扣、套铣、打捞的办法处理。
打捞“藏头”落鱼
所谓“藏头”落鱼是指不容易探到鱼头的井下落鱼。在井眼有“大肚子”或呈“糖葫芦”形状等复杂情况下，倒扣或钻具断裂在该井段时，鱼头就可能藏在大肚子内或糖葫芦井眼的瓶颈下面，给打捞带来很大的难度。例如井因找不到鱼头而侧钻。
打捞方法：
1.根据有关资料分析井下情况，判断落鱼的藏头状况。
2.由于藏头鱼一般都发生在复杂井段，用电测（磁定位）找鱼头的方法不可靠。
3.找鱼头钻具组合：拨钩+弯钻杆或弯接头+钻杆。弯钻杆的弯曲点应距离拨钩10米左右，弯曲度应根据鱼头位置的井径确定，以保证有足够的钩拨范围。钻具尺寸为3″以下时，可以在弯钻杆上部加钻铤。
4.拨钩可以用钻杆、套铣管或套管在现场加工制作，钩口必须在弯曲方向上；拨钩的内径必须大于落鱼外径，如图2所示。
5.钩拨方法：将拨钩下放至鱼头以下，旋转钻具，观察扭矩，判断是否钩到落鱼。当转动2圈转盘就回转2圈时，施加适当扭矩上提钻具（必须用滚子方补心），观察摩阻情况，上提使拨钩滑过鱼头时，摩阻会减小，扭矩会被释放，此时的井深就是鱼头井深。重复操作，核对鱼头井深，同时拨动落鱼。起钻完检查拨钩，拨钩变形或有磨损痕迹才能证明已经钩住落鱼。
6.鱼头需要修整时，用套子磨鞋+弯度相同的钻具组合，在鱼头井段找到鱼头后，拨动套进鱼头磨铣，能够多磨就尽量多磨铣一点，在磨铣过程中，尽量不要上提钻具。
7.打捞时，应首先考虑用母锥打捞，打捞工具以上10米左右弯钻杆或弯接头，由于鱼头偏斜以及打捞钻具的弯曲，打捞工具与鱼头是对不正的，因此，最好选用母锥强行造扣打捞。
8.打捞操方法：
（1）在鱼头井段变换方法探鱼头，探到鱼头后，适当加压拨动钻具，使打捞工具套进鱼头。
（2）加压20-30KN拨动钻具，使鱼头与打捞工具同心。
（3）加压30-60KN造扣打捞。
处理卡钻操作要求及注意事项
1.强力活动钻具及震击时，应随时检查设备，重点检查提升系统，其它人员应退到安全位置。
2.在震击.活动钻具.打捞.爆炸松扣和倒扣等作业施工前，必须用钢丝绳捆绑游车大钩，防止脱钩造成人身.设备事故和引起井下复杂。
3.用地面下击器时，震击拉力应由小调到大；震击后，指重表上应无钻具的悬重，以防震坏设备和钻具。
4.使用地面下击器前，应先了解井眼情况和地层情况，在有大井经或井眼呈糖葫芦形状的情况下，防止击断钻杆，或者将钻杆击成S形状。在井壁不稳定时，防止震击引起井塌，造成事故恶化。
5.在浴井，降压施工中，作好组织和准备工作，制订防漏，防塌，防喷措施。
6.套铣时，应调整好钻井液性能，保持钻井液具有良好的性能，降低泥饼的粘附系数。
7.处理压差粘吸卡钻时，铣管不宜过长，减少铣管与井壁的接触面。
8.由于铣管的直径较大，一般在铣管的铣管的上部接有回压阀，所以要控制起下钻速度，尽量减少波动压力。
9套铣过程中，要密切注意出口流亮和液面的变化，及时发现井漏，防止铣管被卡。
10.处理沉砂，坍塌卡钻和使用键槽扩大器时，钻井液应具有较高的悬浮和携带岩屑的能力，同时应根据井下情况适当提高密度，稳定井壁。
11.在处理井下事故和复杂期间，入井钻具的丝扣必须上紧。
结束语：
钻井工作者要坚持以预防为主的原则，施工中采取主动措施、尽可能地将事故和复杂问题消除在发生之前。处理事故及复杂情况要善于对各种信息作出客观的分析判断，利用源自实践的经验积累作出正确的决策。随着科学技术的进步，钻井事故及井下复杂情况将大大减少，其处理技术、工艺也会有飞速的发展。不断地学习、创新是我们永恒的任务。
参考文献：
钻井事故与复杂问题。蒋希文、编著、石油出版社、2001年2月
复杂钻井工艺技术。张发展、编著、石油工业出版社、2006年
石油钻井工。沈海云、编著、石油大学出版社、2006年