水平井事故预防与处理

梁成亮　薄和秋

摘 要：水平井因特殊的井身轨迹可以贯穿油气储层，增加储层泄油面积，具有"少井高产"的特点，在当前油田勘探开发中应用逐步增多。但是，在钻井中因特殊井身轨迹易造成卡钻等事故，本文就是针对水平井卡钻等事故原因及预防措施的分析，对出现事故后的处理措施进行了简要研究。

关键词：水平井；卡钻事故；井下事故

在油田勘探开发中，水平井应用逐步增多，特别是在部分易漏失、岩层稳定性差的岩层，在水平段和大斜度井段钻进过程中易出现漏失、井壁失稳、井壁坍塌等引发卡钻或井下复杂事故，影响钻井施工正常进行。因此，有必要针对水平井卡钻等主要事故发生原因分析，对预防措施进行研究，并对出现事故后的处理措施进行一定的探究。

1 水平井事故的原因

水平井钻井中，明化镇组和东营组不利于水平井钻进，前者造浆性能较强，钻井中易吸水产生膨胀，岩层中砂岩、含砾砂岩泥质胶结较为疏松，稳定性较差，易出现井壁坍塌和缩径等问题；后者极易吸水膨胀，钻井后井壁稳定性较差。在水平井施工过程中，容易在这两个层位出现卡钻事故。

卡钻的原因主要是井下形成岩屑床或砂桥造成卡钻、或者粘附卡钻。具体原因主要有以下几点：

一是井壁失稳造成岩块掉落形成砂桥。在钻井中，随着钻井深度增加，各岩层在钻井中受到钻井液浸泡的时间逐步延长，在油页岩及该岩层以下地层岩性不稳定，浸泡5d左右就会发生周期性井壁坍塌。特别是在使用LWD仪器的钻井中，定向后因为仪器信号稳定性较差，需要进行大频率测斜作业，测斜中需要扭方位，造成钻进速度较慢，且反复测斜易对井壁造成扰动，影响井壁稳定性。部分水平井钻井液密度偏低，影响了对井壁的保护。

二是体积较大的岩层掉落块和岩屑床返排不及时。在大井眼水平井钻井中，存在大块岩层掉落的可能，特别是在油页岩等地层钻井中井径扩大率较大，钻进中排量较大，泥浆返速较低，影响了岩屑和岩块返排。在周期性测斜作业中，需要间歇性停泵，影响了岩屑运移的稳定性。

三是个别因为粘卡造成事故。在实际钻进中，个别油井因为钻井液固相含量较高，影响了泥饼质量，摩阻和高温高压滤失问题埋下了事故隐患。

2水平井事故的预防措施

鉴于水平井大位移、大井斜角的特点，岩屑和岩块受重力影响在无外力影响下也会向下在井底或大斜度部位沉积，最终形成砂桥或岩屑床，加剧井下事故复杂性，可采取以下方法预防。

一是确保泥浆泵排量满足使用要求。要加大泥浆泵排量，确保鉆井液环空上返速度可以返排岩屑和岩块，实现清洁井筒、井壁的目的。要加强除砂器、振动筛、离心机等钻井固控仪器使用，防止岩屑再次入井。可以根据区块地层性质，合理调节钻井液配比，通过钻井液粘度提高增强对岩屑的粘附力，使岩屑更易被钻井液携带；通过配比调整改善钻井液层流和屈服值，减小钻井液静切力，改善井筒环空净化效果。具体可针对井斜角采取针对性措施，井斜角在55度以上时，可采用紊流清楚的方式；井斜角在45度以内时，层流具有较好的清洁效果；井斜角大于70度时，屈服值基本不会发挥井眼净化作用，要根据具体井斜角调整钻井液配比。

二是及时清除岩屑。在钻进至井斜角较大井段或水平段后，要合理安排作业计划，及时进行短起下作业，破坏岩屑床沉积和形成。在滑动钻进中要及时进行钻柱旋转，实现对岩屑的有效搅动，便于形成紊流或增强紊流效果，达到更好地净化效果。在高钻速井段钻进中要控制钻速，减少岩屑床沉积可能。

三是注重泥饼质量改善。水平井粘卡是井下事故的重要原因，要及时向钻井液中补充润滑剂，形成质地较薄但弹性较足的泥饼，发挥滤失控制和润滑作用，降低钻进摩阻，提升泥饼润滑性，防止虚泥饼形成及粘卡。在具体钻进中，单根钻井都采取滑动加复合钻进方式，防止钻柱长期滑动形成岩屑床或在钻柱周边形成岩屑聚集，便于岩屑返排。要注重钻井液失水量控制，减小井壁吸水膨胀可能。

四是严格遵循钻井作业规范。在造斜和水平段钻进中，钻柱弯曲应力较大，长期作业会造成钻具疲劳损害，特别是曲率较大井段钻具承受较多交变应力，严重情况下发生钻具断裂。因此，作业中要严格遵循规范标准，经常性进行钻柱活动，将钻具井下静止时间控制在2min以内；在多次正划眼和倒划眼确保钻具提放正常后再进行测斜作业。要加强随钻监测控制，确保井眼轨迹与设计轨迹一致、井眼曲率变化平稳，防止局部曲率或全角变化率较大造成该部位钻具承受较多交变应力，降低钻具断裂概率。

五是优选适用钻头、加强施工组织。在钻井中要选择有利于造斜的PDC钻头钻进，注重发挥高效螺杆钻具优势，加强钻具维护保养和定期检查，预防钻头、螺杆等钻具事故。要加强组织协调，减少钻具静止时间，尽量缩短钻井周期，减少井壁在钻井液中的浸泡时间，降低井壁剥落掉块概率。

3 水平井钻井事故的处理措施

水平井卡钻是常见钻井事故，事故发生后要准确分析原因，进行钻井液性能优化、清除环空岩屑，并采取解卡措施进行处理：

一是浸泡解卡作业。无论水平井井下事故原因是什么，首先要尝试浸泡解卡，可以有效解除泥包钻头、压差卡钻、沉砂卡钻等事故。作业时可向井内添加适量浸泡盐水、清水、油等混合液，通过循环浸泡实现疏松泥饼、减小压差粘附系数的目的，降低钻柱与井壁接触的可能，为钻柱活动创造条件。

二是上提和转动等活动解卡作业。通过钻具旋转或上下活动，建立钻井液井内有效循环，特别是缓慢进行倒划眼上提作业，在钻柱达到原悬重后下放钻柱。下钻遇阻时要大力上提解卡。压差卡钻可采用连续性上提和下放解除事故。要注意砂卡和坍塌卡钻避免应用该技术，防止事故复杂化。

三是震击解卡。在稳定性较差、易吸水膨胀岩层，可以在钻具适当位置设置随钻震击器，发生事故后利用液压或机械式震击进行解卡。起钻遇卡时可在卡点处设置倒开钻具和震击器，对扣后向下震击实现解卡。下钻遇阻可利用震击器向上震击。震击后可利用钻井液建立循环、划开新的井眼。

四是倒扣套铣解卡作业。严重卡钻时可通过倒扣、套铣等方式进行钻具起出，清理井筒内各类岩屑、杂物，再倒出下部钻具。但该方法较为复杂、周期较长。五是爆炸倒扣、套铣作业。随着随钻监测技术进步，可以在准确把握卡点位置基础上采用该技术进行处理，利用电缆将爆炸导线送入卡点上部第一接头处，上提卡点以上部位钻柱并施加力矩，随后点燃爆炸导线，爆炸后可对卡点下部钻具产生较强冲击，使卡点钻具弹性变形，便于倒扣解除事故；爆炸产生热能有利于钻具接头部位热融塑性变形，便于卸扣作业。

4 结论

综上所述，水平井作业具有较多应用优势，但在具体应用中因特殊井身轨迹加大了井下事故发生概率，特别是卡钻事故较为常见，针对事故发生原因采取有针对性措施预防，事故发生后采取相应措施予以处理，有利于更好地保障水平井钻井技术的应用。

参考文献：

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