塔里木油田典型小井眼卡钻事故处理与分析

范忠平

中国石油塔里木油田分公司 工程监督中心 （新疆 库尔勒 841000）

塔里木油田典型小井眼卡钻事故处理与分析

范忠平

中国石油塔里木油田分公司 工程监督中心 （新疆 库尔勒 841000）

塔里木油田小井眼卡钻事故在钻井和井下试油作业过程中时有发生，处理难度很大。介绍了小井眼卡钻处理程序与技术难点，描述YTK5-1井、HD18-1H井事故处理过程，分析小井眼卡钻事故发生原因，并提出相应的建议。

小井眼 卡钻 塔里木油田

塔里木油田在钻井作业中常见到的井身结构是330.2mm、228.6mm、127mm（13″、9″、5″）：采用 444.5 mm（172⅟″）钻头钻表层，下入 339.7mm(138″)套管固井；采用 311.15mm(124⅟″)钻头二开,下入 244.5mm(98″)套管，采用 215.9mm(82⅟″)钻头钻完设计井深，下入139.7mm(52⅟")套管注水泥封固井完井。一些特殊地区，因地质构造复杂，易垮、易漏、易喷还需增加一层技术套管，因此便出现了330.2mm、228.6mm、177.8mm、127mm(13″、9″、7″、5″)的井身结构，三开钻达设计井深后下入177.8mm(7″)技术套管固井，四开钻用149.2mm(58″)钻头钻完设计井深，下入127mm(5″)或 114.3mm(42⅟″)套管。 通常把四开这一段井眼称为小井眼，因为在钻井行业中普遍采用215.9mm（82⅟″）钻头钻完设计井深，而因地质构造复杂和设备载荷能力有限时，选用小于215.9mm(82⅟″)的钻头打出来的进尺均称为小井眼；同时也把下入127mm(5″)或 114.3mm(42⅟″) 套管油井的固井、测井、试油等工作，称为小井眼作业。

小井眼钻井和井下试油作业都是在套管内部进行的，其套管直径一般为177.8mm(7″)、139.7mm(5 2⅟″)、127mm(5″)和 114.3mm(42⅟″)，套管内径的大小随其尺寸和壁厚的变化而变化，而且下入深度并不连续，大小井眼普遍存在。由于大小井眼的存在给钻井和试油作业带来一定的难度，较一种尺寸的套管难度要大。其特点表现在3个方面：一是钻柱和作业管柱复杂，需采用复合型钻柱和作业管柱；二是洗井排量不好控制，大井眼内存在泥浆上返速度低的问题，破碎的钻屑、铁屑和固相颗粒难以返出井筒；三是在停泵状态下钻屑、铁屑和固相颗粒沉淀，造成起钻遇卡、下钻遇阻和堵塞工具水眼的复杂情况发生；严重情况下会发生卡钻，这种卡钻称之为小井眼卡钻。

小井眼和小井眼井身结构是根据地质构造、油层深度和设备载荷能力而设计的。地质构造越复杂、油层埋藏越深、套管层次就会越多；层次越多井眼孔径就会越来越小，钻井和井下试油作业的难度就越大、卡钻几率就越多；一旦忽略某个生产环节便会发生卡钻事故。

1 小井眼卡钻处理程序与技术难点

1.1 小井眼卡钻处理程序

①对卡点井深不明确的井必须测卡；②采用爆炸松扣、镁粉切割，以及原钻具倒扣技术，起出卡点以上钻具；③下工具通井调整洗井液性能；④有条件的井可进行套铣；⑤打捞、震击；⑥倒扣；⑦钻磨；⑧回填侧钻；⑨报废重钻。

1.2 小井眼卡钻处理的技术难点

1.2.1 深井超深井，数量多、井眼深、卡钻几率高

塔里木盆地石油勘探开发的目的层大多为奥陶系和寒武系碳酸盐岩储层。位于奥陶系碳酸盐岩储层的油气井，平均完钻井深6 415m；位于寒武系碳酸盐岩储层的油气探井,完钻井深大多超过7 000m。塔里木盆地油气井普遍都是深井超深井，不管是三开井，四开井，还是五开井，普遍都存在小井眼作业。加上小井眼作业三大特点的影响，井下复杂，严重时便会发生卡钻。小井眼卡钻事故在钻井作业和井下试油作业过程中时有发生，尤其是在完井作业井下试油作业过程中，发生小井眼卡钻事故屡见不鲜，卡钻处理情况见表1。

1.2.2 钻具小，工具小，井下事故处理手段少、难度大

小井眼事故处理起来非常棘手，处理效果大多不太理想，因为没合适的工具，多口井被迫填井侧钻。因为小井眼卡钻后涉及的不利因素很多，如入井管柱尺寸复杂、外径大、内径小，外受井眼环空限制、内受打捞工具尺寸限制，导致打捞工具不匹配只能采用常规的爆炸松扣技术、钻具倒扣技术；而这些技术不能达到彻底解除事故的效果。

表1 典型的小井眼卡钻处理统计

1.2.3 泵压高，增加井下复杂

塔里木山前构造井以及气源井，超深、高密度、多套复合盐层、盐膏层，钻井作业相当困难。山前构造井秋南1井从3 989m钻遇入复合盐层至井深6 900m钻遇多套复合盐层、盐膏层，井眼蠕变缩径现象严重，钻进时扭矩变化大，往往正常钻进时突然增大而蹩停顶驱，上提遇卡吨位高达900～1 000kN，井下情况复杂。主要措施是工程抑制、工艺处理相结合的手段处理盐层缩径问题，工程抑制主要是适当提高泥浆密度至2.25～2.28g/cm3，增大井底压力抑制盐岩缩径，减小盐层蠕变速度，从而出现高温高压高密度小井眼高泵压。

1.2.4 花费时间长，费用高，风险大，成功率低

由于受到井深、井眼内环空间隙、落鱼本身强度以及打捞管柱和工具强度的限制和影响，深井小井眼事故处理难度和风险都很大，稍有不慎，可能造成事故复杂，甚至可能导致该井报废。有一些事故井处理时间和费用比重打一口井的花费时间要长、费用要高，因此就有一些事故井放弃下部处理、采取回填侧钻，也有的直接采取报废重来的处理方法。

1.3 典型小井眼卡钻事故处理

1.3.1 YTK5-1井

YTK5-1井是一口长裸眼穿1/2开发实验井，设计井深5 400m。该井一开444.5mm(172⅟″)钻头钻至井深 55m，339.7mm(138″)套管下深 55.22m。 二开311.15mm(124⅟″)钻头钻至井深 1 607m,244.78mm(98″)套管下深 1 607m。 三开 215.9mm(82⅟″)钻头钻至井深 5 255m，177.8mm(7″)套管下深 5 252m。 用149.2mm(58″)钻头钻 177.8mm(7″)套管内水泥塞及附件至井深5 253 m发生卡钻；历经185d处理，三次套管开窗失败，最终导致报废。

1.3.2 HD18-1H井

HD18-1H井为一口水平开发井，完钻井深5 674m，油层套管下深5 670m，井身结构见图1。该井在钻139mm套管水泥塞时发生卡钻事故。钻塞至5 604m，钻时变慢，钻至5 606 m，钻时变快，承托环钻穿，钻承托环共用时4.5h。在5 604m位置上下来回活动3次，无任何挂卡现象；钻塞至5 657m，钻塞完，循环2.5h，振动筛返砂量明显减少，开始起钻。起钻至5 608m遇卡。从5 608m一直采取倒划眼措施,扭矩一直偏大，倒划眼无效，卡点上移至5 607m。在倒划眼过程中，钻具只能在5 607～5 616m上下活动，上提遇卡和下放遇阻。

该井处理事故共计6个月，其间经过95次起下钻，在后期处理至5 179m时，采取下高效磨鞋、铣锥工具，但均在该位置遇阻，事故处理无进展。该井在处理事故过程中从井下返出大量钢铁残片，其中含有套管螺纹残片。事故处理结果表明，在5 180m附近，钻具遇阻难以通过。铣鞋和磨鞋失效形态特征和井下返出的残片形态特征表明，5 180m处鱼顶为套管螺纹。该井最终打水泥塞（392～605m），工程报废。

1.4 小井眼卡钻事故分析

1.4.1 钻井作业过程中小井眼卡钻原因

①钻井液密度高、黏度高、失水量大和切力大，造成压差卡钻；②钻井液密度偏小，地层应力释放造成缩径卡钻；③井漏、井垮发生沉沙卡钻；④盐层蠕变和盐屑结晶发生盐岩卡钻；⑤上部大井眼内泥浆上返速度低，破碎的钻屑、铁屑和固相颗粒难以返出井筒，在停泵时钻屑、铁屑和固相颗粒沉淀，造成起钻遇卡；⑥井口落物造成卡钻等。

1.4.2 井下试油作业过程中小井眼卡钻原因

①作业管柱及磨铣工具匹配不合理，如钻水泥塞时采用的钻磨工具直径偏小而钻铤直径偏大导致水泥环厚度大、环形间隙小、泥浆流动通道狭窄留下事故隐患；②泵入排量小，泥浆上返速度低，破碎的钻屑、铁屑不能返出井筒，滞留在大小井径处留下事故隐患；③刮壁、通径程序不到位，简化施工步骤，在刮壁通径作业过程中卡钻；④井漏、钻井液失返，钻屑、铁屑沉淀卡钻；⑤测试作业时封隔器不解封卡钻；⑥井口落物造成卡钻等；⑦盐膏层岩性蠕变引起套管变形；⑧套管脱扣导致固井事故。

1.4.3 小井眼卡钻预防

①根据钻井和试油工程设计，合理配备钻具组合并配制足够数量钻井液或洗井液；②起下作业注意防止阻卡，起钻遇卡往下压、下钻遇阻向上拔，开泵循环倒划眼、控制扭矩反复划；③钻井作业若钻遇大段盐层或试油作业钻大段水泥塞，均应执行相关措施，加强划眼预防卡钻；④钻遇漏层时应立即把钻柱提离井底并起到安全井段配制堵漏浆注入堵漏，漏速小时也可采取随钻堵漏措施预防卡钻；⑤测试作业前应作好井眼准备，并严格检查测试工具、搞好摸拟通井工作，防止封隔器不解封造成卡钻。

2 结论与探讨

（1）防止套管内事故，应从2个方面做起：其一，防止井下落物，杜绝落物卡钻；其二，钻水泥塞要严防卡钻。

（2）小井眼、长裸眼、小排量、高泵压井，施工难度很大，钻具、工具在使用上确保钻具和井下安全，施工中尽量简化钻具组合，定期进行钻具倒换和探伤。

（3）钻塞和钻磨时应优选合理的钻具组合、钻磨参数、洗井液性能，保证携砂能力满足井下安全要求。

（4）磨铣产生的铁屑和铁片比较多，绝大部分吸附在钻具和套管上，下钻时它们随泥浆进入钻具内，堵塞水眼；需考虑消除这些铁屑和铁片对处理事故的不利影响。

（5）用小钻杆处理井下事故，钻台上反应不太明显，地面判断比较困难；倒换钻具放入误差比较大，计算放入时应考虑钻具伸长的影响。

（6）超深井打捞对生产组织、装备、工具、钻井液性能等要求极为苛刻，在处理工艺上要严谨和科学，否则极易造成事故进一步复杂。

[1]万仁溥,罗英俊.采油技术手册 第五分册[M].北京:石油化学工业出版社，1977：78.

[2]聂海光,王新河.油气田井下作业修井工程[M].北京:石油工业出版社，2002：227.

[3]郭伟，孙树强，杨伟.井下作业[M].北京:石油工业出版社，2006:36.

The pipe-stuck accidents in slim holes frequently occurred in the drilling and oil-testing process,and it is very difficult to treat the accidents.The treatment program and technical difficulties are proposed.The pipe-stuck treatment process of YTK5-1,HD18-1H wells is presented.The causes leading to the pipe-stuck accidents in slim holes are analyzed,and some prevention measures are proposed.

slim hole;pipe stuck;Tarim Oilfiel

范忠平(1964-),男，钻井工程师，石油工程钻井监督，长期从事钻井现场工作，先后在塔里木油田中原钻井公司技术项目部、塔河油田工程监督中心、塔里木油田工程监督中心工作。

尉立岗

2012-09-10▌