常见卡钻原因与预防浅议.docx

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常见卡钻原因与预防浅议

常见卡钻原因与预防浅议

摘要

钻井是一种隐蔽的地下工程，要寻找油气资源，就要钻井，要钻穿各种复杂地层，钻井时可能会遇到井下岩层、压力、温度等的各种变化，而这些变化的地下信息，往往在钻井时尚未完全掌握，这样在钻井过程，常常会发生钻井事故，钻井事故会带来重大的经济损失，甚至会带来很大的安全隐患。

对于一个从事钻井工作的人员来说，了解并正确地判断钻井事故类型，并正确地处理钻井事故，具有重大的意义。

本论文主要简单地介绍在钻井过程中常见的一些卡钻事故，如粘吸卡钻、泥包卡钻、落物卡钻、键槽卡钻、砂桥卡钻、井塌卡钻、缩径卡钻、干钻卡钻等八种常见卡钻，并介绍了常见卡钻的原因、特征预防以及简单的处理。

卡钻事故是钻井过程中常见的事故。

各种卡钻产生的机理不同，处理的方法也各异。

关键词：

粘吸卡钻，泥包卡钻，落物卡钻，键槽卡钻，砂桥卡钻，

目录

第1章前言……………………………………………………………………………….1

第2章粘吸卡钻浅议…………………………………………………………………….2

2.1粘吸卡钻的原因………………………………………………………………2

2.2粘吸卡钻的特性…………………………………………………………………2

2.3粘吸卡钻的预防………………………………………………………………3

2.4粘吸卡钻的处理………………………………………………………………3

第3章泥包卡钻浅议………………………………………………………………………5

3.1产生泥包卡钻的原因………………………………………………………..5

3.2泥包卡钻的特征………………………………………………………………5

3.3泥包卡钻的预防……………………………………………………………..6

3.4泥包卡钻的处理………………………………………………………………6

第4章落物卡钻浅议………………………………………………………………………8

4.1落物卡钻的概念……………………………………………………………….8

4.2发生落物卡钻的原因………………………………………………………….8

4.3落物卡钻的危害……………………………………………………………….8

4.4井下有落物的征兆…………………………………………………………….9

4.5井口有落物及落物卡钻的预防………………………………………………10

4.6井下落物的处理……………………………………………………………..10

第5章键槽卡钻浅议……………………………………………………………………12

5.1产生键槽卡钻的原因…………………………………………………………..12

5.2键槽卡钻的特征………………………………………………………………..12

5.3键槽卡钻的预防…………………………………………………………………13

5.4键槽卡钻处理……………………………………………………………………14

第6章砂桥卡钻浅议…………………………………………………………………….15

6.1砂桥卡钻的原因………………………………………………………………..15

6.2砂桥卡钻的特征…………………………………………………………………15

6.3砂桥卡钻的预防………………………………………………………………..15

6.4砂桥卡钻的处理……………………………………………………………….16

第7章井塌卡钻浅议…………………………………………………………………17

7.1井塌卡钻的原因…………………………………………………………..17

7.2井塌卡钻的特征…………………………………………………………..17

7.3井塌卡钻的预防……………………………………………………………18

7.4井塌卡钻的处理……………………………………………………………18

第8章缩径卡钻浅议…………………………………………………………………20

8.1缩径卡钻的原因…………………………………………………………..20

8.2缩径卡钻的特征…………………………………………………………..23

8.3缩径卡钻的预防……………………………………………………………24

8.4缩径卡钻的处理…………………………………………………………….26

第9章干钻卡钻浅议……………………………………………………………………28

9.1干钻卡钻的原因…………………………………………………………….28

9.2干钻卡钻的特征……………………………………………………………28

9.3干钻卡钻的预防………………………………………………………………………29

9.4干钻卡钻的处理………………………………………………………………………29

第10章结论与认识……………………………………………………………………30

致谢………………………………………………………………………………………31

参考文献………………………………………………………………………………………………32

附录

第1章前言

钻井是一项隐蔽的地下工程，存在大量的模糊性、随机性和不确定性问题。

由于对客观情况认识不清而导致判断失误，往往会导致许多的复杂情况甚至造成严重的事故，轻者耗费大量的人力、物力和时间，重者导致全井的报废，据近年来的钻井资料分析，在钻井过程中，处理复杂情况和钻井事故的时间，约占施工总时间的6％至8％，一个拥有上百台钻机的油田，一年就有六到八台钻机在做无用功，带来大量的人力和经济浪费，让一个不了解复杂问题与钻井事故的预防和处理办法的人去处理，结果会使情况更加复杂，带来更大的经济损失。

而了解的人，则会化险为安，减少经济损失。

本文作者由于个人见解、水平有限，在这里仅简单论述常见卡钻的原因与预防，及一些简单的处理，希望和大家一起探讨，如有不足之处，欢迎赐教。

第2章粘吸卡钻浅议

粘吸卡钻也叫压差卡钻或泥饼粘附卡钻。

在钻井的过程中，由于井眼不规则、压差过大，钻具静止不动，在井下压差作用下钻柱的一些部位贴于井壁，与井壁泥饼紧密结合或陷入泥饼中，同时井内压差继续作用使钻具向井壁压得更紧，由此产生的卡钻被称为粘吸卡钻，如下图2-1所示，粘吸卡钻是钻井过程中最常见的卡钻事故，最容易卡住的是钻铤，由于钻具失去了活动的自由，卡点可以逐渐上移，直到套管鞋附近。

图2-1粘吸卡钻

2.1粘吸卡钻的原因

井壁上有滤饼存在是造成粘吸卡钻的内在原因。

压差过大是造成粘吸卡钻的外在原因。

钻井液静液柱压力大于地层压力而产生横向力把钻具推向井壁，使钻具陷入粗糙的泥饼中，两者压差愈大愈可能发生粘卡

当钻具接触井壁时，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。

凡是泥饼和井身质量差以及井内压差过大时都容易发生粘卡，造成粘吸卡钻的原因是多方面的，它与泥饼摩阻系数、钻井液及钻具与井壁的接触面积等因素有关。

2.2粘吸卡钻的特性

粘吸卡钻是在钻柱静止的状态下才能发生，至于静止多长时间才会发生粘卡，这和钻井液体系、性能、钻具结构、井眼质量有密切关系，但必须有一个静止过程。

粘吸卡钻后的卡点位置不会是钻头而是在钻铤或钻杆部位。

粘吸卡钻前后，钻井液循环正常，进出口流量平衡，泵压没有变化。

粘吸卡钻后，如活动不及时，卡点有可能上移，甚至一直上移至套管鞋附近

2.3粘吸卡钻的预防

要求钻井设备必须运转正常，如果部分设备发生故障不能转动的话，要上下活动，不能上下活动的争取转动，每次活动都要达到无阻力为止。

如即不能上下活动又不能转动，应把钻具重量的2/3压到井底，使下部钻具与井壁形成点接触。

钻井液，要有较好润滑性，较小的滤失量，适当的粘度和切力，对于定向井要加入润滑剂，以减少泥饼的摩阻系数。

只要没有高压层，坍塌层存在，要使用该井段较低的钻井液密度，做到近平衡压力钻井。

设计合理的钻柱结构，特别是下部钻具结构以达到增加支撑点，减少接触面，如使用螺旋钻铤，加重钻杆等。

在正常钻进时，如水龙头、水龙带，发生故障，绝不能将方钻杆坐在井口进行维修，如果一旦发生卡钻，将失去上下活动钻具的可能。

指重表、泵压表、扭矩表必须灵敏可靠，以防出现问题时能做出正确的判断。

要保持良好的井身质量，因为在井斜和方位变化大的井段，增加了粘吸卡钻的可能性。

在钻柱中要带上随钻震击器，因为在粘卡发生的最初阶段，震击解卡是很有效的。

总之，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，降低失水量和增强泥饼的可压缩性；使用重钻井液时，混油或固相润滑剂，或加入表面活性剂，可以提高钻井液的润滑性，减少钻具与井壁的接触面积

2.4粘吸卡钻的处理

一、强力活动

二、粘吸卡钻随着时间的延长而越来越严重。

所以在发生粘吸卡钻的最初阶段，就应在设备和钻柱的安全负荷内进行活动。

上提不能超过薄弱环节的安全负荷，下压可以把全部钻柱的重量压上，也可以进行适当的转动，如果活动十几次无效，就应采取下步措施。

三、震击解卡,如果钻柱上带有随钻震击器，应立即启动，上击器上击或下击器下击，以求解卡，这比单纯的上提、下压的力量要集中。

四、泡解卡剂

五、浸泡解卡剂是解除粘吸卡钻的最常用最重要的方法，常用的解卡剂有快替（JFC），原油、清水。

求准卡点位置依据胡克定律，自由钻柱的伸长和拉力及钻柱的长度成正比，和钻柱的横截面积及钢材的弹性系数成反比，于是成立下式l=if/es整理得i=esl/f

六、i卡点以上自由钻柱所的长度，mf自由钻柱所受的超过其自身悬重的拉力，kns自由钻柱的横截面积，

e钢材的弹性系数，2.1×105MPal自由钻柱在f力作用下的伸长量

七、K值都是新钻杆和钻铤的数据，也没有考虑接头及加厚部分的影响。

如钻杆接头占钻杆总长的4.5％--5.6％，加厚部分占钻杆总长的0.8％--1.0％，计算结果肯定会有误差，常用的钻杆每千米相差49cm。

即我们平常计算的卡点位置比实际卡点位置要深许多。

现场常用∮127mm钻杆的K值是715。

八、求解卡剂用量

九、解卡剂总用量等于预计要浸泡的环空容量和钻柱内容量两部分，浸泡液面应高于计算卡点50—100m，管内要高于管外100m左右，再附加20％左右。

一十、应注意的问题

（1）选择适合本地区地特点的解卡剂。

（2）注入解卡剂前，最好做一次钻井液循环周试验，确认钻具没有刺漏现象。

（3）注解卡剂前，特别是和泡油低密度解卡剂必须在方钻杆上接回压凡尔。

（4）要保持钻头水眼和环空不被堵塞。

（5）浸泡油类解卡剂一定要注意防火

第3章泥包卡钻浅议

所谓泥包就是软泥、泥饼、钻屑粘附在钻头或扶正器周围，或填塞在牙轮或刀片间隙之间，或陷在牙齿间隙之间，轻则降低机械钻速，重则把钻头或扶正器包成一个圆柱状活塞，使其在起钻遇阻遇卡如图3-1所示。

最可怕的是它的抽吸作用，极易把松软的地层抽垮，把产层抽喷，所以我们在钻井过程中，要防止泥包现象的发生。

图3-1泥包卡钻示意图

3.1产生泥包卡钻的原因：

①在粘性大的软地层和造浆性好的泥岩中钻进时，岩层的水化能力极强，切削物不成碎屑，而成泥团钻井液粘度、切力上升很快，加上排量不足时，泥块糊在钻头帮子和牙轮上形成泥包。

严重时可能将牙轮卡死。

造成牙轮不能转动，造成蹩钻和上提遇卡。

钻井液循环排量太小，不足以把钻屑携离井底，如果这些钻屑是水化能力较强的泥岩，在重复破碎的过程中，颗粒越变越细，吸水面积越变越大，最后水化成泥团，粘附