水源深井施工中卡钻事故处理方法

2019-02-15党爱民魏庆镇

山东水利 2019年6期

党爱民，张东，魏庆镇

（1.肥城市打井队，山东肥城 271600；2.肥城市尚庄炉水库管理所，山东肥城 271600）

1 造成卡钻事故的原因

近年来，随着对打井设备的不断更新，现在已能打深度在700 m以上的水井。对于不同岩层的钻进，为了提高钻进效率,目前多采用鱼尾钻头、刺尾钻头、岩芯钻头、牙轮钻头钻进的方法。随着新材料、新工艺的不断改进，成井深度随之增加，但面临着复杂地层和突发情况发生机率也随之增大，井孔坍塌、卡钻状况时常出现。特别对于超深井地下地层构造情况复杂，钻井过程中经常会因以下原因发生卡钻：

1）井内地质情况复杂，在渗透、裂隙性地层中，泥浆循环不良，漏浆造成岩粉冲洗不及时堆积在井底发生卡钻，或因停电原因造成停泵时间较长，岩屑沉积在井底造成卡钻，通常称岩屑卡钻。

2）泥浆性能不良造成泥浆粘附在井壁较厚，钻井中由于井孔不能完全垂直，当井下钻具静止不动时，与井壁上的泥饼粘附在一起，时间较长使接触面积增大，造成卡钻。

3）在岩层不稳定的地层（如砂层和泥灰岩层）钻进，井壁失去支撑不稳定，加上泥浆性能不好，造成井壁坍塌，形成卡钻。

4）在地层条件复杂的裂隙性地层、断裂带地层钻进时，上部地层的岩石破碎块掉入井内卡住钻具，使上提钻具遇卡，下放遇阻，转动钻具遇阻，造成卡钻。

5）在较硬的地层钻进时，由于钻压控制不稳，造成井斜变化大，形成了急弯，钻进时，钻柱紧靠急弯处旋转，在井壁磨出一条细槽，钻柱卡入细槽中，当起钻时，钻头直径由于大于细槽直径，被细槽卡住造成卡钻。

6）由于人为操作不当，对下井钻具检查不严而发生的钻具折断、钻具脱扣后，岩屑沉积井底埋住钻具造成的卡钻。或因其他小工具落入井内，卡在井壁与钻具之间造成卡钻。

2 解决卡钻事故的方法

由于以上原因特别是对超深水井卡钻,卡钻对钻井工作影响很大，危害性最深，若处理不及时,轻则给钻井工作带来困难，重则造成井内整套钻具的报废，严重时会造成水源井报废，导致较大的经济损失。因此，必须采取有效的措施，预防事故的发生。一旦发生井下卡钻事故，就要分析原因，首先根据上提、下放、转动、开泥浆泵循环的情况，准确判断卡钻的原因，再采取相应的解卡措施，避免引起更大的事故。根据多年来的施工经验，对于超深井施工预防处理卡钻事故，分析总结如下行之有效的处理卡钻的方法。

2.1 液压千斤顶结合吊锤震击解卡法

当在钻进过程中遇到卡钻事故，需继续正常循环泥浆，以防碎屑堆积井底加重卡钻。同时上提、下放和转动钻具，严禁硬拔钻具，争取在卡钻初期解卡。若用以上措施不能解卡，可在井口位置加固一根横梁，并加固系上保险绳，防止飞出打人，横梁两端各放置一台大升降力的液压千斤顶，千斤顶应放平垫实，利用千斤顶给钻具一个上顶力，顶升时不超过千斤顶规定行程70%。同时，在钻具上部安装一只吊锤，利用钻井升降机拉动吊锤上升，给钻具施加冲击力，经吊锤多次往复冲击，同时用千斤顶不断上顶钻具，使卡住的钻具逐渐松动，解除卡钻。

2.2 旋转倒扣结合正、反丝公锥解卡法

当卡钻比较严重，使用吊锤震击无法解卡，且泥浆无法循环时，可以采用旋转倒扣法。首先计算好卡点以上钻具的重量，利用升降机通过钢丝绳给钻具施加一定的拉力，拉力的大小等于上部钻具重量，使拉力平衡点正好位于卡点位置，使卡点处不受力，这时，再反向旋转转盘，给钻具一个反转力，由于拉力平衡点正好位于卡点位置，钻杆丝扣处摩擦力最小，钻杆最容易从卡点位置倒开。通常会出现以下两种情况：一种理想情况钻杆是从卡点的位置倒开。另外一种情况是钻具从卡点以上的位置倒开。提出倒开的钻具后，这时，就要根据钻具倒开的位置和井内遗留钻具情况，下入反丝公锥造扣，再将卡点以上的钻具倒出。然后下入反丝公锥进行解卡打捞。

2.3 震击器解卡法

首先，将卡点处以上的钻具全部倒开提出。然后在钻杆底部安装一只震击器，将震击器下入至被卡钻具的位置，紧接着对好丝扣后转动转盘拧紧震击器，使震击器底端和被卡钻头连接好，开动泥浆泵循环。然后，利用升降机不断拉动钻杆，带动井内的震击器上下连续不断震动被卡钻具，使卡住的钻具逐渐松动，解除卡钻。

2.4 套铣钻头钻进解卡法

采用上下活动或震击法无法解卡时，可采用套铣解卡法。首先，将卡点以上的钻具全部提起，使卡点附近钻具不受拉力和压力，然后倒转转盘，将钻具从卡点位置倒开，起出井内钻具。倒开卡点以上钻杆后，在钻杆下部接上套筒钻头（套筒钻头内径稍大于卡住的钻头外径）下入井内，套住井内钻具后，给套筒钻头加压，同时泵入泥浆循环液正常钻进，将钻具外面与井壁之间的环形空间内的岩屑或落物等套铣掉，套铣过卡住的钻具后起钻，再下入反扣钻杆及反扣公锥进行倒扣，如此反复进行，直到将井内钻具全部打捞成功后，再下入钻具进行正常钻进。

2.5 铣鞋解卡法

铣鞋解卡法是一种卡钻情况比较严重时采用的方法，比较耗时。首先利用井下探测仪摸清被卡钻具顶部情况，根据卡钻顶部情况制作一只铣鞋钻头，在铣鞋钻头底部用铜焊条敷焊上一层高硬度合金块或钨钢粉，铣鞋钻头的直径稍小于水井内径，在钻杆底部连接上铣鞋下入井内，然后开泥浆泵循环，开动转盘保持适当转速钻进，利用铣鞋钻头将卡住的钻具磨掉，钻过卡点位置后，再下入公锥打捞剩余钻具，打捞成功后，下入钻具进行正常钻进。

3 解卡法的利用效果

结合以上解卡方法，2011—2014年在茌平信发集团山西交口铝厂大口径超深工业供水群井施工中（井深都在600 m以上，终孔井径Φ300 mm），共打机井10眼，所发生的井壁细槽卡钻。2013年9月在鲁南监狱两眼750 m深的水源井施工中所发生的岩屑卡钻及工具落物卡钻。2013年度肥城市高效节水试点县打井工程、2014年度肥城市山丘区找水打井工程、2016年桃园镇罗汉庄村、石横镇双泉峪村、西铺村打井工程中发生的裂隙性、断裂带地层掉块卡钻。2017年肥城市高新农业开发区等水源井发生的泥饼及沉砂卡钻，由于对卡钻事故处理方法得当，均成功解决了不同种类的卡钻事故，保障了水源井工程施工保质保量的完成任务。