地质岩心钻探施工中吸附卡钻事故处理分析

李 江

（江西地质矿产勘查开发局赣西北大队，江西 九江 332000）

某地质岩心钻探施工项目ZK2562号孔钻孔设计深度为823.56m，钻孔设备为XY-6钻机、BW250型泥浆泵。一开采用φ120mm合金钻头开孔，下钻进60m后下入φ118mm套管。二开采用HQ绳索取芯钻具，钻进140m后下入φ99mm钻杆。随后利用NQ绳索钻芯钻至终孔。泥浆主要采用聚乙烯醇无固相聚合物泥浆。在该地质岩心ZK2562号孔钻探施工过程中出现了一起吸附卡钻事故，本文对该起事故进行了分析，具体如下。

1 地质岩心钻探施工中的吸附卡钻事故

为平衡压力，某地质岩心钻探施工项目ZK2562号孔主要采用泥浆护壁法，在钻进至725.65m时开始上提内管去除钻芯，内管在提升至孔口3.8m位置无法顺利提拉。通过多次向纵方向窜动才可以提出内管。且在提出内管后，发现其报警橡胶圈周边分布着密实的泥皮。随后清理内管泥皮，并关闭钻移车。再次投入内管后，发现泥浆循环及泥浆泵泵压恢复正常，孔内回转阻力增加，但孔内钻杆上升量维持在0.14m左右，由此确定该钻具被吸附卡死。

2 地质岩心钻探施工中吸附卡钻事故处理方案

2.1 上提下放活动钻具

从外在层面进行分析，造成该钻孔粘附的主要原因是地层孔隙压力、泥浆液柱压力压差过大。这主要是由于同一钻探孔内地层孔隙压力梯度不统一导致泥浆液柱压力增加，甚至超出钻杆柱另一侧地层空隙压力，最终致使钻杆柱、钻孔壁接触面积不断增加，出现吸附卡钻事故。基于这一原因，在该事故出现以后，首先，施工人员可以选择大于钻具自重的升降机拉力，进行钻具的上提下放作业，避免钻具卡死[1]。若前期钻具上提下放操作无法发挥良好效果，施工人员还可以适当增加拉力、扭矩，对吸附卡固的钻具进行剧烈拉放，并适当左右转动。同时向钻孔内强制输送循环泥浆。结合钻具拉动力的适当增加，可以解除钻具卡钻状态。上述方法主要是利用钻杆在上提、下放、转动过程中产生的伸张、收缩、振动效果，促使泥浆在钻孔内进行横方向剧烈冲击，进而致使钻具、滤饼瞬间形成小缝隙，破坏两者接触面。需要注意的是，若升降机提升能力不足，则可以借助吊车、千斤顶，增加升降机拉力。

此外，若上述方法无法有效处理卡钻事故，施工人员应经钻杆向孔底部施加压力。以促使钻杆在孔内处于弯曲形变状态，最大限度缩小两者接触面积，避免摩擦力扩大导致吸附卡钻程度加剧。

2.2 注解卡剂油泡解卡

从内在层面进行分析，造成该孔钻粘附的主要原因是泥浆固相颗粒吸附、泥浆静止沉积等导致孔壁上存在较厚的滤饼。再加上泥岩为亲水物质，在被水浸润之后会泥浆中固相颗粒表面沉积速度会不断增加，导致地质岩心钻探中出现的内管泥皮问题无法彻底解决。基于这一原因，为了破坏滤饼与钻具的粘附力，可以利用原油浴解卡钻处理法，将天然原油、柴油依据2/1的比例，混合均匀。随后在泥浆泵的高速压迫下进入卡钻孔位（一般高于卡钻位置50m～100m左右）。由于原油表面张力较小且附着力较强，可以在泥浆泵高压力驱动下进入泥皮（/滤饼）粘附颗粒周边，破坏泥皮（/滤饼）、钻具粘附力，达到解除钻具卡钻状态的目的。需要注意的是，在解卡剂量确定时，可以根据固定公式，结合所需油量、钻孔直径、钻杆内外径及外环空原油上升高度、钻杆内原油高度确定。即：所需原油量=0.785＊（钻杆直径2-钻杆外径2）＊外环空原油上升高度+0.785＊钻杆内径2＊钻杆内原油高度。需要注意的是，在注射完毕原油解卡剂之后，可以每间隔60min向钻孔内泵入21.0L的泥浆，以促使钻杆内的原油解卡剂涌出，为环空原油解卡剂的补充提供充足空间。在浸泡15h～20h之后，若孔底压力表指针出现明显下降，且指针指向与孔内钻杆柱自重大体一致，钻杆标记位置明显上升，可以确定被吸附卡钻杆已解除卡钻状态。此时，可以将孔内原油解卡剂全部排出，并泵入正常钻进用泥浆[2]。

此外，若注解卡剂油泡解卡方法无法发挥有效效果，施工人员还可以利用碱水的重要效能。在出现吸附卡钻问题后，向卡钻点注射2.0%左右的纯碱水，对卡钻点进行水浴处理。一般用纯碱水对卡钻点水浴处理10h左右可以有效降低泥浆粘附性，解除钻具卡钻状态。且由于2.0%左右的纯碱水并不会破坏孔内泥浆，在钻具提出后泥浆还可以继续使用，整体经济效益较高。

2.3 倒扣及套铣处理

在上提下放活动钻具、注解卡剂均无法发挥良好作用时，施工人员可以选择倒扣、套铣的处理方法。即采用大于卡点钻具重量的提拉力，将钻具倒扣至卡钻吸附位置（钻杆与孔壁中和点接近卡点位置）。随后将卡钻物完全清除之后，进行套铣作业。需要注意的是，在倒扣处理阶段，为了保证钻杆稳定完整性，可以利用钻杆所允许扭转圈数计算公式，对倒扣时钻杆扭转圈数进行适当限制。其中钻杆扭转圈数=扭转力/钻杆卡固深度。

此外，若倒扣及套铣处理仍然无法解决该地质岩心勘探孔中出现的钻具吸附卡固情况，可以从节能增效视角入手，选择卡钻偏斜处理方式。即在倒扣反钻具达到一定深度后，采用偏斜的方式，选择制作长度超出4.0m且偏斜角度超出2.50°的偏斜器。随后在保证卡钻孔内无多余杂质的情况下，进行偏斜器下放作业。同时为了避免偏斜器偏移，在偏斜器下放阶段可以向孔洞内加入足量的碎石，以达到固定偏斜器的目的。

3 结论

综上所述，在我国地质岩心勘探作业发展进程中，不同类型钻探技术得到了一定的优化提升，在钻探阶段吸附卡钻施工出现概率也不断提高。为了最大限度降低吸附卡钻事故对整体勘探作业的影响，施工人员应结合实际情况，合理选择上提下放、油泡解卡、倒扣及套铣处理等措施，最大限度活动卡钻，避免吸附卡钻事故持续恶化导致的泵压提升、憋泵情况。