水文水井井眼卡钻事故浅析

水文水井井眼卡钻事故浅析

王志勇

66259部队技术室呼和浩特市010051

摘要：水文水井井眼卡钻事故是水文钻探中经常遇到的问题，处理不好会带来一定的损失，因此分析探讨卡钻的原因并有效处理事故至关重要。

关键词：水文水井；卡钻事故

1水文水井井眼卡钻的原因分析

1．1地质因素

水文水井井眼卡钻事故受到地质因素的影响主要表现在以下几个方面：第一，在砾岩或者砂岩井段，假如钻井液的滤失量相对较大，就会在井壁形成一定厚度的泥饼，从而缩小井眼的有效直径。第二，井眼在泥页岩井段会由于其吸水膨胀而导致井眼缩径。第三，如果钻井液在盐岩井段的液柱压力达不到控制盐层塑性流动的程度，就会导致盐岩的塑性变形，从而形成小井眼段。

1．2井眼因素

在钻头遇到研磨性的地层时，通常钻头已经到了使用的后期阶段，或者稳定器由于受到磨损减小了外径，形成小井眼。如果对于这段小井眼没有预见性，就很有可能导致卡钻事故。并且因为下部地层性质、钻井参数以及钻具结构等各个因素都会发生变化，有时会形成弯曲井眼，一旦下部钻具组合发生改变，下入长度较长且外径大的套铣打捞工具，也会出现卡钻事故。

1．3钻井液因素

在钻井过程中如果遇到高压盐水层、盐岩层或者石膏层时，钻井液的性能可能会发生很大的变化，比如切力以及粘度有所提高，滤失量有所增加，或者堵漏过程中如果钻井液的性能有大幅度的改变，井壁上都很容易形成假泥饼，缩小井径导致卡钻事故的发生。

1.4操作因素

按照井眼卡钻的相关力学模型分析，下钻过程中的下压吨位以及下钻速度是两个最主要原因，所以在预见到会形成小井眼井段时，要制定出严格的下钻操作规范。

2防止水文水井井眼卡钻的措施

2.1净化井眼

1、泵排量要足够

即要有足够的环空返速以防止形成岩屑床。各种井斜角下，不管是使用紊流还是层流，如果提高了泥浆环空流速则清岩的效果就会更好，排量越大，钻屑沉积床的厚度就越小，一旦排量大于一个临界值，则基本不会形成钻屑沉积床。

2、井斜角度大于可以利用紊流

如果井斜角度小于45。，层流可以达到最好的清洗效果，清井效果会随着泥浆屈服值的增加而越来越好。但紊流与流体流变性无关，只与泥浆的动量特征有关，因此如果井斜角度大于55。时，再增加泥浆的塑性粘度以及屈服值就不会再起到净化井眼的效果了，所以此时在井中利用紊流的清洁效果会相对更好。

3、改善钻井液的粘度

钻井液的粘度如果有所提高，就可以提高钻井液粘附钻屑的能力，在流动钻井液中钻屑的滑脱速度就会有所减小，从而被钻井液带出井眼。

2.2改善操作方法

1、短起下作业

如果井段的斜度大则可以有计划的采用短起下作业，钻杆紧紧贴着下井壁，在钻具进行上下活动的过程中，钻杆的接头部分可以刮开岩屑沉积床，于是岩屑就会散入环空泥浆中随其带出井口，达到净化井眼的作用。

2、旋转钻柱

泥浆被旋转的钻具不停搅动，就会带出泥浆里的岩屑，从而防止其脱滑沉积；并且旋转钻柱对于泥浆在流动过程中产生紊流也有一定的帮助。如果流体的粘度较高，采用旋转钻柱的方法可以提高井眼的净化效果。

3、钻速的控制

如果下钻的井段钻速较快，则要对其进行适当的控制。钻速提高就会增加单位时间内的钻屑量，岩屑沉积的机率也随之增加，所以要对钻速进行适当控制。此外，还要减少在下钻时的泥浆静止时问，在泥浆无法正常循环的情况下，岩屑很容易会沉积到下井壁，而且泥浆静止的时间越长，沉积就会越彻底，所以要尽量减少泥浆的静止时间

2.3保持井壁的稳定性

钻井过程中井壁的稳定性是保证钻井安全的重要因素之一，如果井壁失稳则很容易发生卡钻事故，因此要采取相应的措施以提高井壁的稳定性。比如提高泥浆的密度，为井壁提供足够的支撑力；提高泥饼的质量，从而有效防止泥浆失水，如果泥饼的质量高的话，就会牢固的吸附在井壁，并且还具有较好的润滑性能；减少泥浆的失水，尤其是高压高温环境下的失水，从而尽可以减小滤液侵入等。

2.4钻具及其组合的选择

2.4.1钻具组合结构的选择

在造斜井段，钻柱会产生比较高的弯曲应力，从而导致钻具疲劳损坏，尤其当钻柱进行旋转时，钻柱在弯曲井段会受到交变应力的作用而产生疲劳损坏，所以在选择钻具组合结构时要遵循可以顺利通过大曲率井眼的原则，钻具组合要尽可能减少转换配合，尽可能降低造斜井段钻柱的刚性，以免发生断钻具事故。此外在水平段以及造斜段可以采用斜坡钻杆，因为在斜井段钻具是紧贴下井壁的，如果采用直角钻杆会使下放阻力增加，还会利坏井壁的泥饼：而直井段则采用加重钻杆，因为加重杆的刚性相对较大，在曲率较大的井段中使用会对加重钻杆进一步的破坏，所以一般加重钻杆应用于直井段，以降低钻柱的摩阻，提高钻柱抗压失稳的能力。

2.4.2钻具的选择

要选择品质优良的钻头，以避免发生钻头事故。如果在斜井段采用PDC钻头，要选择使用造斜、短保径的高效钻头，而选择牙轮钻头时要采用带金属密封、适用于高转速的产品。这类钻头通常寿命较长。螺杆的选择也很重要，要尽量选择强度高、寿命长的高效螺杆。螺杆比较容易损坏，如果在钻井过程中发生了螺杆断裂掉入井眼的事故，则打捞工作具有一定的难度，严重的会因为一根螺杆而报废一口井眼，因此螺杆的选择很重要。

2.4.3酸化解卡

在注酸前要先采用大排量的泥浆循环两到三周，将井眼进行充分的清洁，保证其畅通。注酸作业可以采用固井水泥车来进行，先对地面管汇做试压，压力稳定且无渗漏再进行下步施工。注酸时要注意如果井眼的气层有打开，则要防止二氧化碳上举引发井喷，因此在注酸前要检查各个井控装置以及电子点火装置，备好消防设备，井场内不可擅动明火。按照浸酸井段不同控制注酸数量，在注酸替量完成15分钟后，上提钻具解卡即可。在解卡后及时活动钻具，再进行循环大排量泥浆进行除气，加入处理剂，对泥浆性能进行调整后起钻。

作者简介：王志勇，男，46岁，中国人民解放军66259部队技术室工程师