粘卡事故落物事故的原因预防和处理.docx

粘卡事故落物事故的原因预防和处理.docx

《粘卡事故落物事故的原因预防和处理.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《粘卡事故落物事故的原因预防和处理.docx（10页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

粘卡事故落物事故的原因预防和处理

粘卡事故、落物事故的原因、预防和处理

编写人：

王守厚

工程技术分公司

二00四年十一月

第一章粘吸卡钻的原因、预防和处理

粘吸卡钻，有人也叫压差卡钻，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。

一、粘吸卡钻的原因

1.井壁上有滤饼存在是造成粘吸卡钻的内在原因。

固相颗粒附着在井壁上就形成了滤饼。

滤饼形成的原因第一是吸附，第二是沉积，第三是滤失作用。

钻井液中的固相颗粒吸附在岩石表面，无论砂岩、泥岩都有这种特性。

钻井液在流动过程中，靠近井壁的流速几乎等于零，钻井液中的固相颗粒便沉积在井壁上。

第三是滤失作用，它加速了钻井液中固相颗粒在渗透性岩层表面的沉积。

同时我们也注意到，泥页岩虽然滤失性小，但它是亲水物质，可以被水浸润，只要是水基钻井液，即使滤失量等于零，这个浸润过程也无法停止。

因此、不管是泥页岩、还是砂岩表面都有滤饼存在。

结论：

只要有滤饼存在，就有粘吸卡钻的可能，砂岩井段可以卡钻、泥页岩井段也可以卡钻。

2.地层孔隙压力和钻井液柱压力的压差存在，是形成粘吸卡钻的外在原因。

外因是变化的条件，内因是变化的根据，外因通过内因而起作用，把粘吸卡钻称之谓压差卡钻是本末倒置的说法，在同一裸眼井段中，地层的孔隙压力梯度不会是一致的，而钻井液液柱压力总是要平衡该井段中最高地层孔隙压力，对那些压力梯度相对低的地层必然会形成一个正压差。

因此、压差是不可避免的，压差卡钻也是不可避免的。

但是某些类型的钻井液如油基泥浆在同样大的压差下却不卡钻，这是因为它的内因不同罢了。

压差可使粘吸卡钻卡得更结实，它起到了雪上加霜的作用：

F=0.1K（P液－P地）A

式中F---为摩阻力,kN

A---为钻柱与滤饼的接触面积,cm2

P1---为钻井液液柱压力,MPa

P2---为地层孔隙压力,MPa

K---为滤饼摩擦系数,一般取值在0.05—0.25之间

0.1---为单位换算系数

综观粘吸卡钻这个问题,的确有许多矛盾存在,人们一般存在的看法,不能说没有一定的道理,但都没有抓住主要矛盾。

主要矛盾不是压差，不是滤饼质量，而是滤饼的性质，是滤饼力场的指向和大小。

以往，钻井工程中所用的水基钻井液，都是将粘土分散在水中形成的负电分散体系。

粘土颗粒的分散依靠其本身所带的负电荷，我们所使用的分散剂和稳定剂，其主要作用原理就是增强粘土颗粒的负电电位，强化这种负电的水化效应。

因此，这些处理剂本身都带有很强的负电基团，几乎全都是阴离子型的。

这种钻井液在井壁上所形成的滤饼有很强的负电力场，具有一定的自由表面能储量，它力图吸附异性离子以降低这个表面能储量到最小值，这是矛盾的一个方面。

矛盾的另一个方面是钻柱，在钻井液中，钻柱的表面要游离一部分铁离子，具有很强的正电荷，形成一个正电力场，也具有一定的自由表面能畜量，它也力图吸附异性离子以降低这个表面能储量到最小值。

两者之间，不某而合，于是就产生了相互吸附作用。

但它们两者之间的吸附力与两者的电荷量成正比，而与两者距离的平方成反比。

同时我们也注意到，每个极性粒子的场力作用范围都有一定值，在此范围以外不发生相互吸附现象。

因此、钻柱在运动状态时，滤饼与钻柱之间有一层水分子或胶体离子相隔，保持一定的距离，此时，在两者之间发生的只有摩擦力而无吸附力。

但是，钻柱在静止时，由于任何井都有一定的斜度，使钻柱与滤饼之间的距离缩小，当缩小到两者之间的极性分子相互起作用的范围内时，便发生了吸附作用，这就是发生粘吸卡钻的主要原因。

压差在这里所起的作用，只是使钻柱与井壁之间距离更容易缩小到极性粒子的作用范围以内。

二、粘吸卡钻的特性

1.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。

2.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。

3.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。

4.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。

三、粘吸卡钻的预防

1.使用中性钻井液，如油基钻井液，油包水钻井液，或者阳离子体系钻井液，而且阳离子数量必须加足。

2.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。

3.对于阴离子体系的钻井液来说，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。

4.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。

5.钻井液加重时，要用优质的加重材料，并要均匀加入。

6.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。

7.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。

8.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。

9.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。

10.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。

四、粘吸卡钻的处理

1.强力活动

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。

2.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。

3.泡解卡剂

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，SR301。

（1）求准卡点位置

L=Esl/F设K=ES

∴L=Kl/FL---自由钻柱的长度，m；

l---自由钻柱在F力作用下的伸长，cm；

F---自由钻柱所受超过其自身悬重的拉力，KN；

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。

（2）求解卡剂用量

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。

3.应注意的问题

粘吸卡钻是各类卡钻事故中最好处理的事故，但处理不当，往往会引发别的事故，使事故复杂化，所以在处理的每个步骤，都必须谨慎从事。

（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。

五、粘卡事故案例：

1.安56-19X井断钻具后造成粘卡（50518队）:

该井设计为三开、五段制定向井，井队用23天时间顺利打完3345m的全井进尺，完钻钻井液性能1.57/58″,4月1日，电测测标准时在2396m遇阻。

井队下钻通井到底后，循环处理好钻井液，往井内打塑料小球的过程中，突然发现泵压、悬重均下降，起钻完发现钻杆本体距公扣1.02m处断开。

钻杆为日本产，钢级s135，累计进尺2万米。

鱼顶位于1884米处，井下落鱼1461m。

先后三次下入打捞筒、母锥进行打捞，第三次下母锥造扣后钻具被卡死，测卡点在1937m。

后采取了爆炸松扣、注解卡剂、下震级器震级、倒扣等措施均未能解除事故。

经报上级主管部门同意在1750m处打水泥塞侧钻。

返工进尺1580m，埋井钻具1364m。

损失时间40d（从4月2日断钻具至5月12日再次完井电测）。

事故原因：

（1）钻杆质量问题造成本体断,其次是长时间定点旋转钻具造成疲劳破坏。

（2）使用的钻井液密度高，而且落鱼又在斜井段，在压差的作用下钻具粘附在井壁上，造成大段粘卡。

（3）工程设计人员责任心不强，造成多打进尺90m；二是使用的重晶石质量差，提密度时粘度也上升，使泥浆性能差。

2.京22-32X井粘卡事故（40542队）：

京22--32x井是一口三段制双靶定向井,设计垂深2650m，斜深2711.21m。

二开钻进至井深2166m，起钻定向，起钻前投入多点，最大井斜在1954m处，井斜7.55度，方位200度。

2153m水平位移达47m，闭合方位190.25度，与设计方位（113.82度）相差76.43度。

二开钻进至井深2166米其间井队用单点测斜三次：

井深885m,井斜0.1度,方位200度；井深1313m，井斜0度，方位0度；井深1720m吊测未成，继续钻进至定向井深再未进行测斜，由于上直段没有打直，定向时边造斜边扭方位，至2387m时井斜达到40度，方位110度，钻至井深2460m期间，因井眼曲率变化大发生断钻铤事故三起，均顺利捞获没有粘卡迹象，当钻进至井深2480m时发生井涌（二开前我们要求邻井京22-29井停止注水，但甲方说京22--29井与京22--32x井不是同一断块，因此没有停注），泥浆密度由1.28g/cm3降为1.10g/cm3，槽面上见大量油花和气泡。

加40吨重晶石粉密度才恢复至1.28g/cm3。

后来经过两天的处理，将密度调整至1.49g/cm3恢复钻进，考虑到京22—29井停注后压力由24Mpa降为15.5Mpa，停钻开离心机清除有害固相，密度降至1.44g/cm3恢复钻进，4月23日23：

26在钻至井深2578.82米，接257号单根时由于活动钻具不及时发生卡钻事故，多次上提、下放和转动钻具均无效,卡点井深2431m,钻头位置2565.76m。

事故处理经过：

由于判断为粘卡，4月24日到30日打入四次解卡剂（柴油+快T），在第三、四次注柴油+快T时，有意识的将钻井液密度降为1.35—1.36g/cm3后注入,用降低液柱压力的办法处理也无效。

第五次配SR301（1.48g/cm3）浸泡三天无效后，测卡点在2398m。

5月1日爆炸松扣。

然后下入∮178mm开式下击器、上击器和加速器，震击70余次无效。

最后用爆炸松扣起出卡点以上钻具，鱼顶：

2396.82m，落鱼长168.94m。

经研究决定后光钻杆下至1800m

钻。

返工进尺886m，埋井钻具169m。

损失时间27d（从4月23日23：

26卡钻至5月20日21：

50侧钻至原井深）。

事故原因：

（1）接单根活动钻具不及时；

（2）上直段井身质量差，定向后井斜方位变化大；

（3）由于注水井影响，打开油层后钻井液密度高压差大（设计钻井液密度1.30g/cm3，实际达到了1.51g/cm3）。

3.岔74—129x粘卡（50512队）：

4月12日电测完后下钻通井，15：

30下至井深1750m遇阻，接方钻杆开一个凡尔划眼，转动转盘打倒车、上提下放有阻卡现象，活动正常后，单泵循环30min准备继续下钻，17：

00卸方钻杆再活动井内钻具时遇卡，上下活动、转动均无效卡死。

13日2：

50注解卡剂8m3，9：

00上下活动解卡。

损失时间16h。

4.京22-32X井侧钻时断钻具造成粘卡（40542队）：

5月18日14：

30侧钻至井深2421.69m,悬重和泵压均下降,起钻完钻铤公扣断,下公锥造扣后落鱼卡死。

19日7：

08注解卡剂8.8方，11：

10浸泡解卡。

损失20h40min。

5.州16井粘卡（50501队）：

州16井是北部地区的一口重点探井，7月9日16：

00接班后检查传动链条时，没有活动好钻具造成粘卡，由于处理及时事故很快解除，没有造成大的损失。

事故原因：

没有按规定活动好钻具，思想麻痹所至

6.京22-36x井粘卡（40543）:

1月28日6:

00钻进至井深2720.63m,井场动力设备全部停止运转,钻具下压47t（悬重63t）,7:

15整修好油路,上提钻具粘卡。

处理:

13:

50注解卡剂16m3,替浆:

20.3m3,14:

11浸泡解卡。

原因分析:

高架油罐没油,误以为油路冻结,全部动力停止1:

15造成粘卡。

第二章井下落物的原因现象预防及处理

落物事故：

物体从井口井下落入井内，就叫落物事故。

由此引起的卡钻叫落物卡钻。

井下落物各种各样，有的落物形状很规则切有可供打捞的部位，在井中经常处于和井眼周线呈平行的状态，如钻杆、钻铤、套管、油管等，有的落物虽然形状规则但无可供打捞的部位，在井中经常处于斜立的状态，如撬杠、测斜仪等。

有的落物形状既不规则也无可供打捞的部位，在井中所处的状态是随遇而安，如牙轮、井口工具、绳索等。

落物的来源也有不同，有的从井口落入，如井口工具、手工具等。

有的从井下落入，如钻头、牙轮、电测仪器等。

有的从井壁落入，如砾石、岩石块、水泥块及原来附在井壁上的其他落物。

落在井底的落物，虽然妨碍钻进，但一般的不会造成卡钻事故，能造成卡钻事故的是处于钻头或扶正器以上的落物，由于井眼与钻拄之间的环形空间有限，交大的落物会像楔铁一样嵌在钻具与井壁之间，较小的落物嵌在钻头、磨鞋或扶正器与井壁的中间，使钻具失去活动能力，造成卡钻。

一、发生落物事故的原因

1.在井口操作不小心，造成手工具等物体掉井。

2.在转盘上乱放手工具或其它东西：

操作时碰撞了所放物体或因转盘转动使物体掉井。

3.转盘或井架上的一些固定螺丝，因松动后脱扣掉井。

4.在井口使用有问题的钻井工具，如大钳、卡瓦、吊卡,大钳的销子、卡瓦牙、吊卡扳手掉井。

5.在井口违章操作，如不卡安全卡瓦，用猫头吊钻具入井口，提升短节不紧扣，造成钻具掉井。

6.在装封井器及井口时不注意，掉螺丝工具等。

7.上钻头不紧扣,造成钻头落井;使用牙轮钻头到后期判断失误造成掉牙轮

8.井下地层复杂,钻井液性能不佳,造成井壁垮塌。

二、落物事故的危害

1.在钻进中有东西掉井时，如掉到井底，将损坏钻头特别是PDC钻头，有可能造成报废，如没有掉到井底，在起钻时卡钻，或不规则的物体打入井壁，切割钻杆,造成钻具事故。

2.在起下钻中，钻具掉井，钻具顿弯或紧贴井壁造成卡钻事故或致使井眼报废。

3.处理落物事故，要花一定的时间，影响了钻井，增加了钻井成本。

4.在下有技术套管的井，如发生落物事故，很可能使井报废。

三、井下有落物的征兆

1.井底有较大的落物时，钻头一接触落物就会发生蹩钻或跳钻，钻压越大，蹩跳越厉害，无进尺，起出钻头检查有明显的伤痕。

2.井底有较小的落物时，有轻轻的跳钻或蹩钻现象，时而有时而没有，没有一定的规律性，机械钻速相对较低。

起出钻头检查，有断齿或掉齿现象，若是铣齿则齿顶有被锤击的现象。

3.若钻具在井内，从环空中掉入落物，若掉在井径大的地方，留在壁阶上，则起下钻无妨碍。

若掉在井径小的地方则会对钻具的起下形成阻力，严重时会造成卡钻，若落物正好在钻头以上，往往是上提遇阻，下放不遇阻，在正常情况下，可以转动钻具，但是上提有阻力，转动也相当困难。

这种落物不一定是从井口落入的，往往是从井壁掉下的，如坍塌的砾石、水泥块，岩石块等。

4.若有较大的落物落不到井底，而是贴在井眼中部，则下钻时会遇阻，转动有蹩劲，起出钻头或其他工具检查，会有明显的伤痕。

四、井口落物及落物卡钻的预防

1.严禁将手工具螺丝等杂物放到转盘上。

2.在井口使用手工具时盖好井口，严防工具掉井。

3.起下钻前检查好大钳（液压大钳）、卡瓦、吊卡等工具，有问题及时修好。

4.起下钻严禁违章操作，提升短节大钳紧扣，起下钻铤要卡好安全卡瓦等。

5.起出钻头，要迅速盖好钻头盒，严禁在井口转动钻头。

6.转盘、井架固定螺丝定期检查，带手工具上井架要栓保险绳。

7．凡下井的钻具或工具必须是经厂内检验合格的产品，在下井以前还要在井场进行仔细检查。

8．尽量减少套管鞋以下的口袋长度（1—1.5米），同时要保证套管鞋处有高质量的水泥环，防止水泥块掉落。

9．磨铣井底落物时，宜定期提起钻具活动，一方面防止磨碎的落物冲到磨鞋上面造成卡钻，一方面再将已经冲到磨鞋上面的碎物压到磨鞋下面去。

10．如果明知是落物阻卡，绝对禁止硬提，应下放钻具在无阻力的情况下转动，因为井经并不是规则的，当落物处于大井经时转动很轻松，甚至可以把钻具起出。

如无下放余地，就在原地转动，以便扩大井眼，当无憋劲时，再上提1—2厘米，继续转动，如此耐心地操作，争取把落物磨小或挤入井壁。

11．在悬重不正常或泵压不正常的情况下，不可以从钻杆内投入测斜仪、钢球等物件。

12．在裸眼特别是在套管内进行磨铣作业，一定要选择好合适的磨铣工具外经。

五、井下落物的处理

（一）在钻进中如何处理落物事故

在钻井中发生落物事故，当落物小时，应用先慢后快转动钻具方法，将落物挤入井壁，如因落物造成卡钻应根据不同致卡原因采取相应措施解卡。

（二）钻过程中发现物体掉井的处理

若是小物体掉井，可接方钻杆转动钻具，将落物挤入井壁，当上提下放旋转无阻卡时，将钻具起完，再根据落物性质决定打捞方法。

若钻具掉井，根据钻具掉落情况打捞。

（三）下钻过程中发现物体掉井的处理

若是小物体掉井，可接方钻杆转动钻具将落物挤入井壁，当遇阻卡时，将落物划到井底，若无异常可恢复钻进，若落物在井底，打不成钻，应起钻下打捞工具打捞。

如果是钻具倒扣落井，应接着下钻对扣打捞。

（四）井内无钻具时，发现物体落井的处理

根据落井物体的大小、形状决定接什么工具下钻探落物，下到井底处理，如探不到落物，应高速转动转盘把落物挤到井壁，起钻恢复正常。

（五）处理井下落物时常用一把抓，反循环打捞篮，磁铁打捞器，磨鞋等。

如电测仪器落井，电缆断，应加工特殊工具处理。

六、落物事故实例

1、2000年桐21-22井，在准备回接`套管前，起钻完把∮203mm多片卡瓦掉入井内，在打捞多次失败后，被迫下扶正器采用高转速把卡瓦打到井壁，损失12小时。

2、2001年桐43井，在起钻过程中，由于固定液压大钳的螺丝不紧，大钳头掉出，使钳头销子落井，被迫下磨鞋处理，损失一天时间。

3、2004年安63-43X井，在起钻时发现上提有阻力，而且钻杆有刻痕，后在套管头处发现有一套液压大钳头，也不知是在什么时候掉进去的，被迫把封井器拆掉提起，而幸运的是把一套大钳头全部取出，钳牙也没有掉入井内，否则后果不堪设想。

工程技术分公司

二00四年十一月十日

粘吸卡钻、井下落物复习题

一、引起粘吸卡钻的原因？

1、壁上有滤饼存在是造成粘吸卡钻的内在原因。

2、地层孔隙压力和钻井液柱压力的压差存在是形成粘吸卡钻的外在原因。

二、粘吸卡钻的特性是什么？

1、粘吸卡钻是在钻柱静止的状态下才能发生。

2、粘吸卡钻发生后卡点位置不会是钻头，而是在钻铤或钻杆部位。

3、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。

4、发生粘吸卡钻后，如活动不及时，卡点有可能上移。

三、简述怎样预防粘卡？

1、停钻时要有专人活动钻具。

2、钻井液性能符号设计要求。

3、加强设备的检查、维修及管理，保证在钻进过程中能正常运转。

4、定向井、深井、复杂井在钻井液中加入润滑剂以降低摩阻。

5、在保证井下安全的前提下，尽量采用低密度的钻井液，做到近平衡压力钻井。

6、使用好固控设备，降低有害固相的含量。

四、发生粘卡后，在注入解卡剂前应如何处理？

应正常循环，活动钻具，上提拉力应大于卡点以上钻具重量，但必须在钻机负荷之内，其目的是避免卡点上移，停止活动时，应将卡点以上钻具重量的一部分或全部压上，使未卡钻具呈弯曲状态与井壁成点接触。

五、怎样预防井口落物事故？

1、严禁将手工具螺丝等物放在转盘上。

2、井口使用手工具时盖好井口，严防工具掉井。

3、起下钻前检查好大钳、卡瓦、吊卡等工具，有问题及时修理。

4、起下钻严禁违章操作，提升短节要大钳紧口，起下钻铤卡好安全卡瓦。

5、起至钻头，迅速盖好钻头盒，严禁在井口转动钻头。

6、转盘、井架固定螺丝要定期检查，带手工具上井架要栓保险绳。