使用油基解卡剂处理吸附卡钻案例分析

席杰

（河北省煤田地质局水文地质队，河北 邯郸 056201）

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使用油基解卡剂处理吸附卡钻案例分析

席杰

（河北省煤田地质局水文地质队，河北 邯郸 056201）

在峰峰集团磁西一号回灌试验孔施工中，发生粘附卡钻事故。在采用强力活动钻具后没有解卡的情况下，决定采用油基解卡液浸泡卡点，最后成功解卡。低成本高效率地解决了卡钻，避免了事故扩大化，取得了理想的效果。

油基解卡液；粘附卡钻；解卡

1 概述

背景资料：磁西一号矿高矿化度井水丰富，其相对独立的深水循环水文地质单元具备回灌、存贮高矿化度水的基本地质构造条件。通过井下一级澄清系统地面二级澄清回灌系统，将高矿化度矿井水科学处理，回灌到地下奥灰层段，解决矿井水地面排放的环境污染问题。而回灌孔就是矿井水回灌的通道。

磁西一号回灌试验孔由河北省煤田地质局水文地质队302钻机负责施工。施工设备选用GZ-2600型钻机，27m人字形钻塔，TBW1200/7B型泥浆泵，JSN-1型除砂器一台等。因为是在接单根过程中发生卡钻，卡钻后虽接上方钻杆却无法旋转钻具，只能开着泵循环钻井液，大幅度强力活动。

2 卡钻原因及卡点情况分析

2.1 事故发生时的钻孔结构及钻具组合

钻孔结构：0～160m，φ444.5mm口径，下φ377mm螺旋管160m，水泥固管；160m～999m，φ215.9mm口径，为裸孔。

钻具组合：φ215.9mm钻头+φ165mm钻铤60m+φ127mm钻杆930m。

2.2 卡钻原因

（1）在720～760m孔段，孔身轨迹距离矿井井底巷道最近处仅40m，地层裂隙发育。孔内多次发生孔漏，曾先后5次共使用了30t水泥进行堵漏。这直接导致孔内钻井液钙侵严重，钻井液内流体不均匀，钻井液性能差。钻井液性能为密度1.16g/ cm3、粘度41s、失水26ml、泥饼厚度4mm、含砂量0.5%，且钻井液内悬浮大量锯末。

生长速度：从第2次刈割时起，每次刈割前随机测定20株植株的高度，对其平均后除以上次刈割到本次刈割的时间，即为这段时间的生长速度；

（2）本孔地层钻井液漏失量大，泥饼厚度较大，增大了钻头与孔壁的摩擦力，摩擦力和钻头自重超过了设备的提升力是此次卡钻的主要原因。

（3）在钻井液中，粘土颗粒的分散依靠本身所带的负电荷。这种钻井液在井壁上所形成的滤饼有很强的负电力场，而钻柱的表面要游离一部分铁离子，具有很强的正电荷。滤饼上的负电荷与钻柱上的正电荷异性相吸，是导致粘附卡钻发生的又一原因。

（4）接单根时间共计13分钟，远超过钻探作业安全规范中建议的3～5分钟，且在接单根过程未采取转动转盘等防粘附卡钻措施。

2.3 情况分析

钻杆活动过程中，自由活动量较大，泵压及钻井液返出量正常，判断应确实为粘附卡钻，且卡点位置应位于钻铤处。

处理粘附卡钻宜快不宜慢，在强力活动无效的情况下，决定马上从濮阳购买油基解卡液。经计算，所需解卡液用量为1.22m3。

3 所购油基解卡液配方、性能及解卡原理

（1）配方：25%～30%（解卡粉/柴油）+柴油+水（10%～30%水/柴油）+有机土+重晶石+快T。

（2）性能：密度1.01g/cm3、粘度25s。

（3）解卡原理：油基解卡液为中性钻井液，区别于水基钻井液的带电性，切断粘附卡钻的发生及继续卡点上移的途径。在油基解卡液内各组分的共同作用下，迅速改变浸泡段的泥饼性能，降低井壁摩擦阻力、瓦解虚泥饼、使泥饼出现网状裂纹，平衡钻井液在钻具被粘附面与未被粘附面的之间的压差，所以油基解卡液具有解卡的作用。

4 处理过程

在等待解卡液到施工现场期间把自由钻柱重量的1/2甚至全部压上去，防止卡点上移。

（1）计算替钻井液量。

表1

根据计算公式π（内径÷2）2×长度＝替浆量，在计算替浆量的时候，准确的替浆量能使钻杆内外的流体(水及水泥浆)在静压平衡状态时，达到同一高度(h_4=h_2,h_3=h_1)，在提升钻杆的过程中，钻杆内外的水泥浆互相混合，解卡液要顶替到预计卡点位置。

钻井液的重量计算和一般的物体重量计算是一样的。重量等于该物质的质量乘以当地的重力加速度，质量等于体积乘以密度。所以钻井液的重量计算就简单了：首先了解钻井液密度和方量，他们的乘积再乘以当地的重力加速度就等于该钻井液重量了。一般在钻井作业现场，都是用比重计测量出钻井液的比重，也就是密度。例如在某井1200米，测量出来的密度是1.10g/cm3，那么总体包括井眼里和循环池里的泥浆总量是200方，那么总体的钻井液重量就是1.10×200=220吨。

（2）2012年1月9日1时将购置的1.6m3解卡液经钻具泵入孔内，然后泵入钻井液8.74m3，以将解卡液送至预判卡点位置，钻具内剩余解卡液0.38m3。之后每隔两小时强力活动钻具10次，无解卡迹象则继续浸泡，并泵入少量钻井液，防止沉砂堵塞钻头水眼。在浸泡期间把自由钻柱重量的二分之一甚至全部压上去，防止卡点上移。

（3）2012年1月11日15点30分，在活动钻具期间，在拉力达到800kN时，钻具突然上跳——钻具能自由活动了，经油基解卡液浸泡卡点62小时30分钟后成功解卡了。

5 卡钻处理过程中出现的问题及隐患

（1）因为是从外单位购买的已配置好的油基解卡液，解卡液的密度较孔内原有钻井液密度低，导致油基上窜严重，在解卡后又用了3天时间进行钻井液体系重建。

（2）在注油基解卡液前未注入隔离钻井液，加速了油基的上窜。

（3）从卡钻到注入解卡液，共用36小时。外购解卡液，花费时间较长，极有可能造成卡点上移或出现其他复杂情况。

6 结语

选用油基解卡液对处理孔内粘附卡钻提供了一种极佳的实用方法，此次解卡取得了理想的效果，有效的缩短了事故处理的时间，简化了事故处理程序，防止了事故扩大化。

油基解卡液在处理粘附卡钻事故时，方法简单、有效，即使处理无效时，也不会给下一步处理事故带来隐患，此次粘附卡钻的处理，积累了宝贵的实战经验，提供了有效的处理方法，有较好的推广价值。

7 后记

通过对本次事故原因调查后的分析，建议有条件的钻井队或项目部，在施工类似钻孔时，在容易发生粘附卡钻的井段，最好使用高价阳离子（如Fe3+、Al3+、Si4+）聚合物体系的钻井液，选用螺旋钻挺，钻井液内加入润滑剂、活性剂等减少滤饼的摩阻系数，缩短钻柱在井内静止时间，静止时间不许超过5分钟等合理措施，减少卡钻风险。并提前准备好事故处理原材料（如：解卡粉、有机土、快T，在发生粘附卡钻时，可以在现场马上与柴油配置油基解卡液进行处理），缩短事故处理的时间，简化处理的过程，避免事故扩大化。

[1]刘广志.特种钻探工艺学.[M]上海：上海科学技术出版社，2005.

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1671-0711（2016）11（上）-0130-02