测卡、爆炸解卡技术在卡钻处理中的应用

2013-09-07王海东欧跃强

石油工业技术监督 2013年8期

王海东欧跃强陈奂

中国石油川庆钻探工程有限公司测井公司（重庆 400021）

在石油钻井工程中，由于众多主客观因素造成的卡钻是油气勘探的一个难题，使得钻井过程中出现复杂的井下情况，甚至造成严重的井下事故。这不仅会浪费时间、人力、物力和财力，严重的会造成油气资源浪费甚至油气井报废。据统计，全国每年发生卡钻事故上千次，其损失占总事故损失70%～80%[1]。运用测卡技术测取卡点并实施爆炸解卡是处理卡钻事故，减少经济损失的一项行之有效的解决方法。

1 爆炸解卡原理与特点

1.1 爆炸解卡原理

常见的爆炸解卡工具连接结构图（图1）。

解卡前将爆炸杆中点尽量对准钻具中需解卡的接箍，钻具提至中和点以上，并施加一定反扭矩，通电引爆雷管，使得导爆索在钻具接头部位爆炸。爆炸时产生强大的冲击波及震动力，促使接头部位发生一定的弹性形变，瞬间使钻具从接箍丝扣处松开[2]，从而成功解卡。

1.2 爆炸解卡技术的特点

（1）实用性:任何卡钻类型，只要满足内径和通过性的要求，该技术都能作相应的处理。

（2）成功性:准确测出钻具卡点并把握好相关技术要点，成功解卡率高。

（3）时间性:能够节约多次起下钻具和解卡剂处理等方面的时间，提高了解卡的时效性。

（4）经济性:可节约卡钻事故处理中的人工成本、钻具和工具成本、化学药剂成本等。

（5）危险性:施工需要用到电雷管，炸药（导爆索）等爆炸物品，其危险性强。

2 测卡方法

2.1 注磁测卡法

通过电缆将注磁器下人钻具内，通过注磁面板，用电容充电、放电瞬间注磁[3]的方式给钻具定点注磁，记录注磁曲线；在钻具的允许拉力范围内，反复拉伸活动钻具即消磁，并记录消磁曲线。把钻具接箍基线、注磁曲线、消磁曲线进行对比，即可确定钻具卡点位置。

2.2 扭矩测卡法

测卡仪器结构与相关参数:扭矩测卡仪是由磁性定位仪、上下驱动部、连接接头和传感器等构成，每个驱动部都包含有一个连接着3条独立支撑臂的直流马达（图2）。仪器总长度:2536mm，耐压:124 MPa；耐温:163℃；外径:39.6mm；测量最大内直径:286.3mm。

图2 扭矩测卡仪外形结构图

测卡原理:仪器供电时，驱动部马达开始工作，仪器的支撑臂张开，下驱动部分首先锁紧，上驱动部分再锁紧并有效地使仪器钳在钻杆内。钻具运动时传感器可以采集到测量点钻杆的运动变化量，电子部件将这种变化量转化成信号并传输到地面的面板上。通过面板上表盘指针的信号幅度变化可判断所测点是否被卡。

扭矩法在操作性、时效性、准确性以及测卡效果等方面较注磁法都具有一定的优越性。

3 施工技术要点

3.1 确定扭矩圈数

扭矩测卡时，施加钻具一定的正扭矩以便测卡仪采集信号。施加正扭矩时，必须保证扭矩输送能够到达卡点位置。据现场经验直井为2圈/km，小斜度井（小于30°）为 2.5～3圈/km，大于 30°的斜井为3.5～4圈/km。

爆炸解卡时，需施加一定的反扭矩，据现场经验直井为 2～2.5 圈/km，小斜度井（小于 30°）为 3～3.5圈/km，大于 30°的斜井为 4～4.5圈/km，具体圈数应根据现场实际情况而定。

3.2 确定上提拉力

消磁过程中，必须在钻具允许的拉力范围内多次活动钻具。爆炸解卡时，上提拉力需稍大于卡点以上钻具的自然悬重,选择多附加的吨位为0.5～1t/km,或为上提拉力为卡点上部钻具自然悬重的105%～115%。

3.3 确定火工品的性能

所使用的电雷管和导爆索是直接裸露井内，所以其耐温、耐压条件以及安全阻值和爆炸能量必须满足井况的施工要求。

3.4 确定炸药药量

如果炸药药量过小，解卡不成功；药量过大则可能损坏钻具丝扣或使其严重的变形造成再次卡钻。依据现场施工经验，药量选择如表1所示。

表1 井深与炸药药量关系表

3.5 确定爆炸位置

爆炸解卡时，将爆炸杆中部对准解卡接箍，爆炸时产生的最大冲击作用于该接箍上，如果爆炸位置误差较大则可能解卡不成功或者解卡位置偏移。

4 现场应用

4.1 注磁测卡法爆炸解卡应用

川西地区A井，人工井深4370.0m，井内泥浆密度1.20g/cm3，最小水眼38mm，88.9mm钻杆的钻具组合，预计卡点位置4100m左右。

施工步骤:①采用最大外径32mm的仪器组合通井至4250.3m，测钻具接箍基线图；②避开钻具接箍注磁并测注磁曲线图；③多次活动钻具进行消磁并测消磁曲线图；④将所测图进行对比，确定卡点位置为4150.40m；⑤在安全条件下进行爆炸杆地面组装；⑥将装配好的爆炸杆输送至解卡接箍位置；⑦施加反扭矩和上提拉力，供电点火爆炸。

解卡相关数据，炸药药量:225g；反扭矩:8圈；钻具悬重:105t；解卡吨位:115t。

4.2 扭矩测卡法爆炸解卡应用

川西北地区B井，人工井深2436.0m，井内泥浆密度1.23g/cm3，最小水眼71mm，127mm钻杆的钻具组合，预计卡点位置2000m左右。

施工步骤:①采用最大外径为44mm的仪器组合通井至2407.3m；②下扭矩测卡仪测卡，分别测量位置有2021.0m、1973.0m和1957.0m，前两测量点表盘指针无变化，第三测量点表盘指针变化明显(图3)。卡点确定后，施工步骤与上节相同。解卡相关数据，炸药药量:170g；反扭矩:5圈；钻具悬重:54t；解卡吨位:58t。

4.3 效益分析

解卡成功后，相关工程人员可制定后续的处理措施，节约了处理时间并减少损失。

A井卡钻后，在未采用爆炸解卡处理之前，2次泡解卡剂共计43.2m3，活动钻具260余次，耗时超过400h，加之其他材料费用和成本，共计损失约70万元；B井卡钻以后，经相关技术专家分析后选择了爆炸解卡方法，并一次解卡成功。爆炸解卡共计耗时12h，相比传统解卡方法节约了大量时间，打捞工具费用以及其他费用。B井为该地区的一口重点探井，在后来钻遇2600m～2670m时，钻井、录井显示良好，该井射孔完井以后，试气日产量上百万方，由此该段储层也成为了该井，该地区的天然气主力产层，这为该地区后期勘探和开发提供了重要依据。