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钻井施工过程中常见事故的预防及处理

钻井事故制约了钻井速度的发展，而且增加了钻井液对地层的浸泡时间，使井下更加复杂，假设油层已钻开，则会加重对油层的污染，给国家和企业造成人力物力和财力重大损失，多年来，如何最大限度的减少钻井事故，缩短钻井周期，提升经济效益和社会效益是每一个钻井工为之奋斗的目标，下面简要讲一下钻井事故的预防及处理。
一：卡钻事故
    卡钻是指钻具在井下失去活动能力的事故。它可分粘附卡钻、憋漏卡钻、沉砂卡钻、键槽卡钻、井塌卡钻、井下落物卡钻、干钻卡钻、缩径卡钻等。卡钻事故是在钻井工程事故中发生机率最高、最常见的事故，发生的原因也是多方面的。
〔—〕泥饼粘附卡钻
1、 发生粘附卡钻的条件：
泥饼是造成粘附卡钻的前提条件。
凡是使用水基钻井液和有固相钻井液时，钻井液中的自由水在液柱压力大于地层压力这个压差的作用下，渗入地层，而钻井液的固相部分难以渗入地层，则糊在井壁上形成了一层泥饼。等钻具接触井壁时，在压差的作用下产生了一个推力，将钻具压向井壁并嵌入泥饼中。如果钻具与井壁泥饼所产生的摩阻力加钻具在钻井液中的重量之和大于钻机安全提升拉力时，则发生卡钻。通常称为泥饼粘附卡钻或压差卡钻。
凡是泥饼质量和井身质量差以及井内压差大时都容易发生粘卡。造成粘卡的原因是多反面的，它与泥饼摩阻系数、钻井液密度及钻具与井壁的接触面积等因素有关。
钻井液因素：钻井液性能不好，失水量大，钻井液净化差，固相含量较高，加之地层渗透性好，便会在井壁上形成厚厚的泥饼。假设遇漏失层，钻井液中加入了堵漏材料，同样会提升泥饼的厚度和摩阻力。
钻井液受浸污：如果钻遇水层或石膏层，钻井液受到盐水或钙的浸污后性能变坏，失水和泥饼都会迅速增加，如果处理不及时就会造成卡钻的事故。
活动钻具不及时：因设备故障无法活动或钻具折断后靠在井壁上等原因，使钻具与泥饼接触的相对静止时间过长，都可能发生卡钻。
井身质量差：狗腿度过大，会使钻具的大部分贴在了井壁上，增加了粘卡的机会。
2、 粘卡的现象：
发生粘卡后，钻具不能上提下放或转动，但开泵正常且泵压稳定；一般没有大量的沉砂返出振动筛上比较干净；钻具的伸长随卡钻的时间的增加越来越小〔卡点上移〕。
3、 采纳近平衡压力钻井减小压差，为了防止粘卡，应尽量使用具有防卡性能的优质钻井液尽量降低泥饼的摩阻系数，降低失水量和加强泥饼的可压缩性；使用重钻井液时，混油或固相润滑剂，或加入表面活性剂，可以提升钻井液的润滑性。
4、 粘卡后的处理：
卡钻后首先要保证正常循环钻井液，调整钻井液性能，强化净化工作，充分洗井，这是处理粘卡的前提条件。卡钻初期，在尚未彻底卡死的状况下〔卡点低，被卡段少〕，可采纳下砸的办法。目前所用钻杆大部分经过摩损，而无准确的使用记录，井队很难掌握抗拉及扭转的强度。施行证实，靠大力上拔解卡往往是失败的。如果卡点较高，被卡段很长，就采用泡油〔或解卡剂〕、泡酸〔石灰岩地层〕的办法解卡。在为处理卡钻事故之前应维持钻井液循环和防止卡点上移〔采纳压弯钻具等办法〕。假设无效，采纳爆炸松扣、套铣倒扣。再无效，填井侧钻。
〔二〕开泵憋漏卡钻
在环形空间堵塞，井眼复杂的状况，连续强行开泵把井眼憋漏，钻井液大量漏失，井眼垮塌所造成的卡钻就叫开泵憋漏卡钻。
开泵憋漏卡钻的特点及发生原因
卡钻的根本原因是由于沉砂、砂桥、井壁垮塌等因素造成了井眼环空不畅通。在这种状况下强行开泵，泵压逐渐升高〔悬重下降〕，等泵压高达某一值时地层破裂，大量的钻井液注入地层造成井漏。这种地层的特点是：有漏必垮。
这种卡钻在开泵前钻具一般可以自由活动。开泵后压力升高，高达一定值即下降，但停泵后不回零。持续开泵钻井液只进不出。假设漏失量小，钻具仍可以活动，但随着多次的开泵，钻井液大量漏失，便出现转盘负荷重，上下活动钻具阻卡直至最后卡死。
施行证实，如果一旦发生开泵把地层憋漏，如果不再试开，则卡钻的可能性就很小。应该及时灌钻井液强行起钻，这样完全可以起出或抢出大部分的钻具。
一旦发生卡钻，如果井内钻具不多而且漏失量也不大〔小于10m3〕，这时应在井架与钻具的安全负荷下不断活动和灌钻井液，有希望则大幅度活动，配合转动〔不准开泵〕，然后将钻具起出。否则会造成恶性卡钻〔不能硬拔硬转〕，只能套铣倒扣处理。
开泵憋漏卡钻的处理
开泵憋漏卡钻后，要视具体状况进行处理。一般来讲，卡点浅，倒扣容易的状况下，采纳倒出卡点以上钻具〔有时卡点上留有一根钻具作引子，在套铣时便于入鱼头〕，然后用套铣倒扣的办法处理。如果卡点深且倒扣困难，采纳爆炸松扣的办法起出卡点以上钻具，然后队卡点以下的钻具套铣倒扣。常用的倒扣工具有倒扣器、倒扣接头、倒扣捞矛、倒扣捞筒、倒扣套铣矛。
〔三〕泥包卡钻
凡是钻头或扶正器泥包而造成的卡钻就叫泥包卡钻。
泥包卡钻的种类有：干钻造成钻头泥包，排量不够而引起的钻头泥包，带引子打眼形成干钻，即形成干领眼而造成钻头泥包而卡钻，短路循环后泥包，钻头不合适或喷嘴配备不好导致泥包。
钻头干钻往往是工作中疏忽大意造成的，大体有三种状况，一是钻井泵上水不好，甚至不上水，在钻进中出现打倒车，转不动，提不起钻具的想象，卡钻后再开泵时开不开；二是因某种原因，在钻进时司钻与副司钻配合不好，副司钻不与司钻取得联系就停泵，司钻也看不见泵压的变化和返出钻井液的状况而造成干钻；三是在钻进过程中钻刺坏，短路循环造成干钻，如果司钻经验不够或大意，出现干钻，有时由于灌钻井液阀门坏或没管好而造成短路。总之只要钻头没有钻井液通过，20分钟左右即可把钻头烧坏，如此时再开泵是开不通的。
干钻引起钻头泥包卡钻的现象主要有：〔1〕转盘负荷增大，上提钻具有阻力；〔2〕开泵泵压下降，甚至没有泵压；〔3〕钻井液返出正常，钻屑没有返出或突然减少；〔4〕井口不返钻井液，此时恢复循环已晚。出现钻头泥包的征兆后，应马上停止钻进，分析状况并设法恢复循环或起钻检查。干钻卡钻后是开不开泵的，应套铣倒扣处理。
造成泥包卡钻是因为钻进到可钻性较好的地层时排量低，错误的使用单泵或因钻井泵上水不好而造成排量小而钻进使用牙齿小的钻头，钻井液性能不好，粘度大切力大，会促使钻头迅速泥包，扶正器泥包，而引起在小井眼出卡钻。
在使用直径大的钻头钻进或扩眼时，也可能因排量不够造成泥包卡钻。
钻头由于排量不够造成的泥包有以下现象：一是钻进中排量不够上水不好，有跳、憋钻现象；二是钻屑返出的很少或没有大棱角的岩屑返出，即无新钻屑；三是钻速显然下降，泵压升高。
发生因排量不够而造成钻头泥包后，可加大排量循环处理，如果已经造成了卡钻，可解卡。
〔四〕键槽卡钻
在钻进中，钻柱中和点以上受拉力的部分，在井眼全角变化率大的地方产生较大的水平分力，使钻柱紧靠此处旋转。起下钻时在此处上下拉刮，逐渐在井壁上磨出一条细槽〔键槽〕。键槽的直径稍大于钻杆接头但小与钻头直径。起钻时钻头拉入键槽的直径稍大于钻杆接头但小与钻头直径处，钻头拉入键槽底部被卡住，即称为键槽卡钻。
井眼键槽的形成是：当井斜变化率达到2°／50m以上，方位变化率30°／50m以上，井眼有狗腿存在；钻杆在井壁上作用时间长，或起下钻次数多；中硬地层或中软地层。以上因素综合在井壁上形成键槽。发生键槽卡钻前，一般都有比较显然的征兆：〔1〕钻杆出现显然的偏磨；〔2〕发现钻杆偏磨后，起钻在井斜变化率大的地方遇卡，卡点越来越深，是键槽越来越深的结果；〔3〕在起钻过程中，转动自如，开泵畅通，稍提一点拉力转动一下钻具就可跳出键槽，再不遇卡，有的状况在遇卡时稍提拉力就转不动；〔4〕起出钻无泥包现象；〔5〕下钻畅通无阻，起起钻遇卡倒划眼时稍多提点拉力，憋劲就非常大；〔6〕遇卡后大力上提钻具可卡死钻具，卡点就在键槽处。
当发生较轻的键槽卡钻时，可采纳循环的办法砸开，采纳轻提慢转可转开，耐心的倒划眼，配合以下不同的方向上提，不规则的转动转盘，使井下钻具摆动而跳出。严重的键槽卡钻以后，提拉力会使其卡死，然后倒扣或爆炸松扣将卡点以上的钻杆全部倒出，然后再打捞井下落鱼。尽量不要采用套铣倒扣的办法，避免堵塞落鱼水眼。
键槽卡钻以后，还可以上提提死钻具，倒出上部钻具，然后下入1～2根钻杆＋扩展器或键槽破坏器＋下击器和落鱼对扣下砸解卡，开泵循环，然后向下划眼，破坏键槽后即可起出被卡钻具。
键槽卡钻后，常用的处理工具有随钻震击器、液压上击器、开式上击器和地面震击器。
〔五〕井塌及岩屑沉淀卡钻
井塌卡钻是一种恶性卡钻，多发生在砾石层，“红层〞及胶结不好的地层，当地层倾角较大，长时间停钻也容易造成井塌。井塌后轻者可大排量循环下放，上提正、倒划眼解卡。严重井塌开泵不通，只有倒扣处理。
井塌比较容易判断在大塌前有小掉块，有时在钻井液中冲出未经切削的上部地层砂子，钻进中有憋钻、上提遇卡的现象，憋泵、接不上单根，开泵返出的砂子很少等现象。
沉砂卡钻主要是在清水钻进阶段。粘度、切力小，在快速钻进时或钻达硬地层、砂岩、泥岩层时，停泵后会产生钻屑沉淀埋死钻头，开泵不通造成卡钻。这种卡钻，只能用倒扣的办法处理.。
〔六〕缩径卡钻：
          钻进过程中当钻遇含膨胀性粘土的页岩层，红层时，常常造成由于钻井液不够一平衡地层压力，致使井眼直径缩小而卡钻，这一卡钻称之为缩径卡钻。
解决这一问题的方法是选择合适的钻井液体系。
(七)压差卡钻
为了防止地层流体流入井眼，井眼内钻井液静液压力必须平衡于或超过孔隙压力。在渗透性地层，会发生自然过滤过程而使钻井液的流体含量部分侵入地层同时固相堆积在井壁上形成泥饼。假设泥饼变厚，使钻铤与其接触并嵌入泥饼中。假设正压差很大，就很难
使管柱解卡。此问题在定向井及水平井施工中常常碰到，因为钻铤
趋于定向井眼的低边下垂而被卡钻，这一卡钻称之为压差卡钻。
此卡钻与钻井液与地层流体之间的压力差，钻具与井壁之间
的接触面积，钻具与井壁之间的摩擦系数有关。
解决压差卡钻的方法：
通过减少三个起作用的因素中的每一个即可使问题得已解决。
1〕可以降低钻井液静压力而减少压差，可以将水或较轻钻井液〔柴油〕泵入钻柱，但是，在裸眼井段中会导致其它地层发生井涌。
2〕通过使用外表面切割宽槽的螺旋钻铤可以减少接触面积。目前，在定向井及水平井施工中，大多使用加重钻杆代替钻铤。
    3〕通过使用润滑剂或油基钻井液降低摩擦系数。
二． 钻具事故及井下落物事故
      〔—〕钻具事故及处理
钻井过程中，钻具受力状况复杂，由于各种各样的原因，常常会发生钻具折断滑扣脱扣等钻具事故。
处理钻具事故应依据鱼顶形状和井眼的实际状况来选择合适的打捞工具，必要时还应依据实际需要另外制定特别的打捞工具。目前常用的打捞工具有以下几种；
1．公锥
      公锥是打捞管柱内孔部位的一种常用的打捞工具。公锥技术规格主要有SY5114-86,公锥打捞螺纹分为锯齿螺纹和三角螺纹两种，三角螺纹强度高。螺纹又分为右螺纹和左螺纹，识别标志在标志槽侧。
2．母锥
        母锥是打捞管柱外径部位的一种常用的打捞工具。母锥技术规格主要有SY5114-86,公锥打捞螺纹分为锯齿螺纹和三角螺纹两种，三角螺纹强度高。螺纹又分为右螺纹和左螺纹，识别标志在标志槽侧。
3．可退式卡瓦打捞矛
4．可退式卡瓦打捞筒
5．分瓣捞矛
〔二〕井下落物事故及处理
  落物的打捞应依据落物的大小形状等采纳不同的打捞工具有时需要制定特别的工具进行打捞，常见的打捞工具有反循环强磁打捞蓝随钻打捞杯磁力打捞器等等。