海上石油卡钻事故处理方法探究

卢 艳中海油田服务股份有限公司油田生产事业部钻修井作业公司 天津 300250

海上石油卡钻事故处理方法探究

卢 艳
中海油田服务股份有限公司油田生产事业部钻修井作业公司 天津 300250

石油开采是目前各个国家非常注重的一项开发技术，而在开采前的钻井技术也已经是有效开采石油的一项重要手段，我们在钻井过程中遇到了许许多多的问题，今天我们主要对在钻井过程中出现的卡钻事故及其对这种事故的处理方法进行研究。

卡钻；处理方法；预防措施

先进技术可以给我们带来许许多多的方便，但是有利便有弊，没有什么技术是十全十美的，先进技术设备由于它自身的重要性，因此在使用过程中也会出现很多的问题。譬如我们在钻井过程中出现任何的故障都是我们无法预知的，因此每一次的开采也是对钻井技术的每一次改进，针对不同的故障我们会有相对应的解决方法。人工挖井是我们最原始的钻井方式，它为人类探索钻井机械奠定了基础，是我们开启钻井机械的第一步，这种钻井方式由于比较原始，所以它的弊处很多，比如速度慢，工期长等等，因此相对应的研究人员也对此进行了巨大改进，但是也依旧会出现故障，现在我们就在石油开采中出现的卡钻问题进行探讨。

一、卡钻的概述

卡钻，顾名思义即是钻头卡住，在钻井过程中，钻柱会被有一个上下提放的过程，在这个过程中会在井中的某一段遇阻，使钻柱不能自由的进行上下提放活动和转动的故障即为卡钻。找到石油资源后，采用钻井的方式获得石油资源是一个非常艰辛的过程，在这个过程中会发生多种多样的事故，比如说井喷、井漏等一系列的事故，但是在石油钻井过程中，最常出现的事故是钻井卡钻事故，该事故一旦发生，和其相关的钻井过程就会被终止。从而增加了钻井消耗的时间，以及石油开采的成本。

钻井过程中，如果发生卡钻不能及时的发现和预防，将会引起严重的次生危害，所以要有效地解决卡钻事故所带来的钻井周期长，成本高的问题，提高钻井的效率，保证钻井的安全，需要采取有针对性的预防措施，对潜在的卡钻风险进行预防，并针对卡钻发生后的事故类型进行识别，从而辅助工程技术人员采取应急措施对其继续预防和处理。但是，预防卡钻是多学科相结合的一项技术，在钻井过程中面临着巨大的挑战，如何正确的预防和处理卡钻问题是一个复杂的过程，需要综合的进行考虑。本文结合卡钻的种类，对卡钻的现象进行预防护措施和处理措施的分析，可提高整体的石油钻井技术水平，预防和减少卡钻事故的发生，缩短了海上石油钻井的周期，具有很高的参考价值。

二、卡钻事故分类及风险因素分析

卡钻是钻井中常见的井下事故，根据事故的原因可分为吸附卡钻、坍塌卡钻和缩径卡钻几种。不同卡钻事故的原因产生的机理不同，因此事故的处理方法也不同。

1.吸附卡钻

吸附卡钻产生的主要原因是：吸附卡钻又被称为压差卡钻，部分钻柱停靠在较低的井眼旁边，当钻柱旋转的时候会被钻井液膜包住，并且钻柱周围的压力相等。在钻井的过程中因为井眼是不会完全垂直的，当井内的钻具静止时在井下的压差作用下，钻柱的一部分会牢牢贴住井壁，与井壁上的泥壁混合在一起，如果井内的钻具静止时间太长的话，钻具与泥壁的接触面积就会越大，它的最明显的现象就是钻井的钻具被卡住不能转动也不能上下移动，但是钻井液循环正常运行，钻井液的循环时间越长，钻具具有的上升阻力就会越大，给钻具造成很大的麻烦。

因此，发生吸附卡钻事故的主要原因为作用在钻柱上面的井底压力和空隙之间的压力之差和井壁之间产生了摩擦力。

2.坍塌卡钻

坍塌卡钻即是井壁发生损坏，其主要原因是：钻井设备在钻孔过程中使井壁周围的应力场发生变化，使得井壁周围的应力集中聚集起来，造成坍塌的原因有多种主要是地质原因，钻井技术和物理场变化等。在同一地区的而不同井来说，产生坍塌卡钻的原因也可能不同，绝大部分的井发生井壁坍塌的主要原因为：

(1)地质原因

地质原因是造成井壁坍塌的重要原因。在钻井的过程中，因为钻井液液柱压力取代了一部分的地层压力，因此，井壁周围的应力场就被重新的划分为轴向、周向和径向的应力。并且在斜井眼的地方还会产生一些附件的剪切应力。在钻井液液柱压力不能维持平衡时，地层就会发生井壁的失衡，从而引起了井壁的坍塌。

其次，地层岩石的性质也是造成坍塌的一个原因。因为不同的地层岩石的矿物组成、埋藏的时间以及沉积的环境不同，造成钻地层的井壁稳定性的不同。

(2)物理化学影响

引起井壁坍塌的物理化学原因主要为泥页岩的毛细管作用和流体静压力等原因。在应用水机钻井液的时候，泥页岩遇到水的时候会发生膨胀现象，使得井壁的稳定性下降，从而产生了井壁坍塌的现象。

3.缩径卡钻

钻井中的缩径卡钻产生的原因是由于地层吸水膨胀导致的井径的变小。导致了已经钻出来的井眼小于原来的井眼的井径。产生缩径卡钻的主要因素有：

(1)地层岩石，容易发生在泥页岩这些蠕变性很大的岩层以及具有高渗透性的地层中。

(2)地质构造，在地层倾角较大的地层中，因为其构造受地质应用的影响，在地层侧压力的影响下，容易发生层间的蠕动或者是位移，从而导致了塑性变形，井眼会产生不规则的变形，从而产生了小井眼井段。

三、卡钻的预防措施

针对不同的卡钻方式，我们都应该有相对应的预防措施。

(1)如果发生吸附卡钻，要想预防，我们需要认真调节好钻井液的性能，尽可能的降低到一定的钻井液密度，减小其的粘性系数，需要采用优质的钻井泥浆液，尽量减少钻井钻具和泥浆的接触时间，防止因为固结而产生更大的阻力，相对应的可以加大钻井液的钻井流速并且减小钻井液的循环时间，使其一直处于快速流速的过程中，避免黏着在泥壁上。

(2)为了防止发生坍塌卡钻，需要在施工前进行严格的地质监测，最大化的确保开采石油周围地质条件符合开采要求，并且制定相对应的解决备用方案。

(3)缩径卡钻意为地层膨胀或渗水性能好的地段，因为钻井液的液性性能不好，易失水，在井壁上容易形成泥壁，当泵动力较小时，钻井液的流动速度低时，容易在管壁周围沉积，使井壁孔径缩小，这样不利于钻井设备的顺利进行。

四、卡钻的处理办法

(1)当发生吸附卡钻时，我们可以迅速加大泵动力，使劲上下攒动钻具，借着钻具在井眼中的伸张，收缩和震动作用，使钻井液在井内产生横向冲撞，当钻具在发生伸缩的作用下和泥壁之间形成了细小间隙，冲洗液在灌输过程中通过横向，纵向的作用下通过渗入那些细小间隙以致破坏泥壁结构，从而将吸附在泥壁上的钻浆液剥离。也可以采用一种浴井液，这种液体的使用方法是向井内泡油，泡酸或者用清水冲洗等等方法。

(2)应该合理科学的制定卡钻解除设计方案，这样既可以提高解除卡管柱的效率，减少卡套管的破坏，而且可以缩短施工周期，卡钻解除施工方案的制定与实施由以下环节组成：首先准确的判断卡钻的类型，然后合理选择卡钻的解除方案，最后是科学有效的实施解除卡钻的施工方案。

(3)解除缩径卡钻的方法是在遇到孔径缩小初期，加大钻孔设备的活动率，并且根据当地地层采取相对应的地面措施，若以上反映无效时，需要小范围的爆破。若倒扣无法进行或不经济时可以考虑侧钻。在器械设备上可以加以改进，提高清孔器具的清渣能力，加大清孔时输入孔内高压空气的气量，增大空气压力，提高清孔效率。

(4)震击解卡。在井壁不稳定容易发生坍塌的地层中，可以在钻具合理的位置安放随钻震击器。在钻井过程中发生卡钻的时候，使用震击器度卡钻进行解卡。对于起钻过程中出现的卡钻现象，可以在钻具卡点的位置处倒开钻具，然后再放震击器对其解卡。如果在钻井过程中遇到卡钻，可使用震击器向上震击解卡。随后进行循环的钻井液清理井眼，上提钻柱解卡，重复上述步骤进行解卡。

(5)保持有效的沟通，确保工作人员充分的了解井内的情况，并互相提醒。即使在处理一些小事物上也要特别的小心，对井下的情况进行详细的记录并且严格管理交接班制度。计划在前，对卡钻的危险要有深刻的认识，做好准备，提前制定好应急预案。遇到问题要冷静，采取正确的处理方案。

(6)对井下的情况进行跟踪，保持对井下参数的跟踪，有助于准确的判断井下的情况变化，以便采取应急措施，避免情况的继续恶化。一旦发生问题，要做到及时发现，并且对问题产生的原因进行分析，确定石油钻井卡钻的原因，采取正确的处理方法，将卡钻问题消灭在萌芽阶段。在卡钻刚发生的时候，处理效果是最好的。

五、总结

对海下情况的潜在危险要做提前探究和了解，并且对于海下的危险情况做提前的应对准备计划，以防止在遇到问题时太过慌张而发生二次问题，在遇到问题时需要我们保持镇静，及时采取正确的处理措施，对于钻浆液的需求要更加精确，对其密度，流量变化，含水率和失水率时常进行监测，对于他们的储存环境也要严格配置，分析钻井液发生变化的原因，并对其进行改进。不论是在井上情况的突发还是井下的问题，一旦出现，要及时处理，不能拖延，并且在解决问题时进行总结，以防止下次这种问题的出现，准确确定卡钻的类型，以便可以采取正确的处理方式，然后将刚出现的卡钻问题及时解决，有时候的卡钻问题在刚刚出现时及时解决会是特别有效的。

[1] 李斌,迟守平,吕照龙等.用于衰竭地层的新型钻井、完井和修井液:避免漏失、地层伤害和卡钻[J].国外油田工程,2004,20(11):6-11.

[2] 赵苏文,邵诗军,段泽辉等.南海西部北部湾盆地大斜度长裸眼定向井钻井技术[J].石油钻采工艺,2011,33(1):27-31.

Offshore oil sticking accident treatment method to explore

Lu Yan，China oilf eld services co., LTD., oil f eld drilling and workover operation company production division，Tianjin，300250

Oil exploitation is a development technology which attracts many countries’ attention at present and also the drilling technology before exploitation already become one effective method of oil exploitation . In the course of well drilling , we have met a lot of problems, hereby, this paper will study on the problem of sticking of tool in the course of well drilling and on the handing methods for this problem.

Sticking of Tool, Handling Method, Preventive Measures

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A

卢艳（1985～），男，汉，中海油田服务股份有限公司油田生产事业部钻修井作业公司，助理工程师，研究方向：海上石油钻井。