地质岩心钻探施工中吸附卡钻事故处理措施研究

刘鹏

[摘要]笔者根据自身工作经验，主要从两方面进行了论述，即地质岩心钻探施工中吸附卡钻的原因、特征及其解卡因素；地质岩心钻探施工中吸附卡钻事故的处理方法，以保证地质岩心钻探施工及时有效的顺利进行。

[关键词]岩心钻探 吸附卡钻 事故处理方法

[中图分类号] P634 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-3-175-1

在地质岩心钻探施工中，吸附卡钻这一孔内事故时有发生，特别是常见于深孔施工过程。一旦出现吸附卡钻事故，就会呈现出下列几点症状：泥浆在卡钻后依旧能处于正常状态下循环，并且泵压也正常；不存在孔壁坍塌或者岩屑沉淀的情况；卡钻事故出现后缩短了提拉钻杆伸长活动距离，直至缩短至一定值才停止。针对上述情况，通常会采用强力起拔、震击解卡、浸泡解卡三种解卡方法。

1地质岩心钻探施工中吸附卡钻的原因、特征及其解卡因素

（1）原因

泥浆护壁法是地质岩心钻孔施工中经常用到的一种方法，岩心钻探中大部分都是水基泥浆，该泥浆主要是以水为连续相（可以是淡水、海水、硬水、软水等） 的泥浆。其固相有粘土（涵盖所钻地层进入的能水化的粘土和页岩，这些固相受化学处理后可以控制洗井液的性能） 和惰性固相颗粒（如惰性的钻屑，石灰岩）。水基泥浆具体可划分为海水泥浆、淡水泥浆、钙处理泥浆、盐水泥浆、低固相泥浆、咸水泥浆、混油泥浆、聚合物泥浆。水基泥浆处于孔壁上而产生的滤饼存在极高的负电力场，有着相当的表面能，并且还有一些铁离子游离在钻杆表面中，有着明显的正电荷现象，可产生电力场且自由表面能相当，所以两者间形成彼此吸附作用，不过这种吸附情况只在一定范围内出现。所以钻杆实际运行过程中，常常会因为一层水分子处于滤饼与钻杆间，使两者存在一定的距离，而这个时候两者间只可形成摩阻力，没有任何的吸附力。在钻杆停止运行时，泥浆液柱静压力和地层压力在孔内呈现出了一定的压差，当孔深度较深时两者的压差会较大，对钻杆所形成的横向力也随之增强，导致钻杆常常与孔壁相贴近，并且还使得钻孔出现偏斜，钻杆在本有重力情况下而形成了水平力逐渐压向孔壁的下侧，这样滤饼和钻杆之间的缝隙就处于正负电荷的彼此吸附范围，进而产生吸附现象，最终带来卡钻事故。

（2）特征

不太严重的吸附卡钻事故特征：提钻时出现较大的阻力，实际提升力高于钻具自身重力的百分之三十，甚至是百分之百，在一番强力提升下可将钻具拉至地面。严重的吸附卡钻事故特征：钻具难以拉动，在不断的强力提拔后，只形成了钻具材料的拉伸量。并且拉伸量随钻具长短的不同而不断变化，如果拉伸量比金属材料的极限值还要高，那么就会拉断钻具。不太严重的吸附卡钻与严重的吸附卡钻有共同之处，即存在粗径钻具或钻铤被吸附现象；泥浆均能顺利的深入到泵中和有序循环，与埋钻事故相反。

（3）解卡因素

在对吸附卡钻的拉力也就是钻杆的摩擦阻力、粘附力进行解除过程中，可通过下列公式予以一番估算，见左图。

将粘附面积、粘附压差、摩擦系数三方相乘得出拉力，其公式为：F==rθL（ρmgh -p）f；其中，F代表的是拉力，r代表的是卡钻处钻杆半径，θ代表的是滤饼粘附钻杆的包角，L代表的是粘附长度，ρm代表的是泥浆密度，g代表的是重力加速度，h代表的是卡钻部位孔深，p代表的是地层压力，f代表的是滤饼与钻杆的摩擦系数。该公式中，必须在减小泥浆密度、减少钻杆与孔壁的接触面积以及避免钻杆与滤饼间较大摩擦系数的产生方可进一步降低解卡时过大的拉力。

首先，要想避免压差卡钻事故，就必须减小压差，压差具体大小直接取决于泥浆密度，通过不断强化固相控制来消除该事故。其次，要想使钻杆和孔壁少量接触，就要保证将孔钻直；滤饼一定程度上具有可压缩性，所以滤饼要时刻保持坚韧且致密。最后，为了防止滤饼过高的摩擦系数，应采用以下措施进行：加强固相控制，防止存在有害固相，泥浆含砂量应在0.5%以下；对泥浆内粘土的水化状态加以调整与改善，从而使滤饼更加的坚韧，当滤饼被压缩时间不断延长会提供滤饼的摩擦系数，厚度稳定不变时，滤饼的摩擦系数处于稳定状态（一般在45min）；保证泥浆较高的润滑性能，将各类润滑剂一定量的掺入泥浆中，并在泥浆中适当的混油，混油应以柴油与机油为主，应按3：1：12：1的比例进行，混油量应保持在百分之三到百分之八范围内。

2地质岩心钻探施工中吸附卡钻事故的处理方法

（1）钻杆解卡法

一旦钻杆出现了被吸附现象，应增加泵量，由上至下窜动钻杆，通过形成的钻杆伸张、收缩及振动作用使孔内泥浆处于横向冲击状态，钻杆受伸缩作用会立即和滤饼产生较小的间隙，泥浆受横向与纵向冲刷作用会慢慢的渗到间隙中并对滤饼造成剥蚀使其结构遭到破坏，以此实现解卡目的。采用该方法需花费一定的时间段，应坚持不懈、耐心充足。

（2）碱水浴解卡法

对吸附卡钻事故解除中，使用碱水浴较为理想。在出现吸附卡钻现象后，应通过百分之二的纯碱水溶液进行水浴。碱水最大的作用是防止泥浆过高的粘附性，有效解卡。

（3）石油浴解卡法

石油浴主要是通过石油具有表面张力小、附着力强的特点，逐步渗入滤饼的较小孔隙内，同时在滤饼颗粒的周围用一层油膜包住，以形成“泡松、分解和润滑”作用，让滤池变得松弛，此外，由于石油内涵盖一定的天然气，当气体进入到孔隙内，会因气体发生膨胀而出现膨胀分解作用，让滤池变得松弛。

3结论

综上所述可知，通过上述的分析，对地质岩心钻探施工中吸附卡钻事故有了相应的认识，同时积累了一定的工作经验，不过实际依旧有许多地方需要加强。具体表现在：不断强化自身的业务知识学习，保证业务技能；深入细致考察，充分运用当前涌现的先进高效技术与手段，积极投入到作业全程中；将理论与实践有机结合，基于生产一线操作人员，开展相关的培训活动，以增强他们的技术水平。

参考文献

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