页岩气井粘附卡钻事故处理实例

刘志军 李亚刚 刘伟 王新生 井伟峰

摘 要：在此次页岩气钻井施工中，因静止时间过长，在井底压差作用下，与井壁发生粘附卡钻事故。首先采用在钻具可活动范围内上提下放、开泵循环等措施进行处理，然后经过配置合适的较低密度解卡剂浸泡，并配合震击器震击作用成功解卡。对同类地层发生粘附卡钻事故有示范作用。

关键词：页岩气井；粘附卡钻；事故；震击器

1、引言

页岩气钻井工程是一项极其复杂的工程，在钻进不断加深井眼的过程中，由于地质构造的复杂和不可预见的因素，钻井液性能与井内情况的不吻合及其滞后性[1]，措施不当，检查不严，操作不慎等原因都有可能造成卡钻事故的发生。

由于页岩气井施工难度大、风险高，井内事故给施工单位造成了较大的经济损失[2]，针对页岩气井施工常见的卡钻事故，不断总结经验教训、提高钻探施工水平、完善钻井工艺等迫在眉睫，避免或减少井内事故成为创造经济效益的重要环节[3]。

2、工程概况

2014年6月8日开工的河南省某页岩气井，设计井深3300m，目的层为二叠系下统山西组、太原组。

设备及钻具组合：ZJ40LDB型钻机，1300hp泥浆泵；Φ214.4mmPDC取心钻头+Φ172mm GQX172-101（下筒）+Φ172mm GQX172-101（上筒）+Φ165mm 变扣接头（411*4A10）+Φ165mm钻铤10根+Φ165mm震击器+Φ165mm钻铤2根+Φ165mm 变扣接头（4A11*410）+15根Φ127mm加重钻杆+Φ127mm钻杆。

钻孔结构：0～416m，？311mm，417～3015m，？216mm。

3、事故发生过程

本井2014年8月2日凌晨取芯钻进至井深2897.24m时，井队发现正在使用的1#泵冷却水管线堵塞，无法喷淋冷却，决定倒换至2#泵钻进。由于在倒换2号泵的过程中耗时过长，造成循环正常，泵压稳定无变化，井口流量正常，振动筛返砂正常无掉块；钻具上提遇卡，下放遇阻；转盘难以转动，扭矩增大，判断钻具被卡。

4、事故原因分析

2014年8月2日01：58發现1#泵冷却水堵塞后换泵过程中，前后停泵时间7min，停转盘时间15min。因钻具静止时间过长，导致粘糊卡钻。解卡起钻后，发现钻铤并无明显划伤痕迹，而取芯筒有轻微划痕，Φ214mm扶正器和Φ215mm钻头的泥包严重，并夹有岩屑。因此，此次卡钻位置应是取芯筒至钻头间，井段在2877.29m-2897.24m。取芯筒至钻头间钻具部分，因静止时间过长（高达7min），在井底压差作用下，与井壁发生粘吸卡钻。

5、事故处理

5.1事故处理思路

根据上述分析，此次事故是由于钻具长时间静置于井内引起的黏吸卡钻，因此在事故发生后立即采取震动钻具、反复提拉钻具方法进行处理[4]，随后采用解卡剂并配合震击器解卡，完成事故处理。

5.2事故处理过程

5.2.1保持循环畅通，活动钻具

5.2.1.1 2014年8月2日2：13到4：30反复多次上下活动、转动钻具：转动4.5圈，回4.5圈，转盘扭矩最大14KN·m；上提悬重至180T，震击器上击无效；下放钻具悬重至90T，震击器下击无效。期间，排量从1711L/min（02：30）提高到1852L/min（03：05），再提高至1892L/min（04：30）。

5.2.1.2到8：00反复多次上下活动、转动钻具：转动4.5圈，回4.5圈，转盘扭矩最大14KN· m；上下活动悬重范围90-180T，震击器作用，震击器上下击数次无效。期间，06：10泵入80s稠浆7.3m3，并加入200kg清洁剂，100kg润滑剂，25kg综合堵漏剂；循环一周返砂正常。

5.2.1.3 07：30提拉钻具测卡点：138T悬重0刻度，上提至180T悬重3次，钻具上提距离分别为120cm、125cm、127cm，计算卡点为2109.86m。但是震击器井深在2780.62m，显然卡点在震击器以下。测卡结果没有参考价值。

5.2.2泡柴油，同时震击器震击

5.2.2.1 2014年8月2日准备柴油。13：00-13：30往井眼泵入4m3，然后顶替23.97m3泥浆（泵冲68spm，排量1387.2L/min，泵压7.9MPa）。顶替后，井底向上120m井眼环空充满柴油。泡柴油等待起作用的同时，每隔半小时开泵泵入0.1～0.5m3泥浆，逐步把钻具内柴油顶入环空，且每隔15min上提下放钻具（悬重90-180T，钻具活动范围2.59m），仍然没解卡。泵入4m3柴油（0.87g/cm3）至井底后，当量泥浆密度从1.20g/cm3降至1.168g/cm3。

5.2.2.2 2014年8月2日22：30，开泵循环，排量 1832L/min，泵压 11MPa。反复上下活动，转动钻具，扭矩最大14KN·m。上下活动，范围90-180T，钻具上下活动范围2.59m。震击器工作，震击器上下击无效，准备解卡剂解卡。

5.2.3泡解卡剂，同时震击器震击解卡

5.2.3.1配解卡剂13.9m3。 2014年8月3日12：45-13：30，泵入解卡剂（密度 1.17g/cm3，漏斗粘度 75s）8.56m3后，顶替23.97m3泥浆（排量 1409L/min，泵压 8.5MPa）。泡解卡剂同时，每隔30min开泵顶通一次（0.1～0.2m3）；每隔15min上体下放，转动转矩一次，尝试钻具解卡。上提最大悬重分别为175T，180T，190T，200T；下放悬重分别为70T，90T，100T ；尝试旋转转盘 6-7圈，扭矩15KN·m-27KN·m，无效。

5.2.3.2 21：09下放钻具过程中，悬重从120T上升到原悬重137T，发现钻具有活动解卡的现象。同时加快上提下放钻具频率，上提至180T，下放至80T。21：30上提振击器上击，钻具解卡，悬重恢复钻具原悬重 137T；开启转盘，扭矩正常（4.0- 4.5KN·m），钻具解卡。解卡剂浸泡时间为8小时。

5.2.3.3 21：30-23：00 鉆具解卡后，开泵大排量循环，调整维护泥浆性能，同时保持钻具上下活动（泵冲90spm，排量 1832L/min，泵压 11MPa，转盘转速28-45rpm）。

5.2.3.4 2014年8月3日23：00-2014年8月4日09：00 起钻出心。第十次取心钻进从2892.84m至2897.24m，进尺4.4m，心长4.4m，岩心收获率100%。

6、结语

6.1、在钻井过程中，严格执行操作规程，确保井下安全，在裸眼井段，钻具静停在井内时间不应超过3 - 5min；检修设备等有停待时，必须保持上下和旋转活动钻具或起至安全井段，以防止由于静止时间过长而发生卡钻[5]。

6.2、卡钻发生后，须维持钻井液循环，保持井筒畅通。一旦水眼或环空被堵，循环丧失，就失去了浸泡、爆炸松扣的可能，并诱发井塌和砂桥的形成，加重卡钻事故处理的难度。

6.3、井队要加强管理，维护使用好设备，将设备保持在随时可用的良好状态。

6.4、现场或就近储备一定数量的解卡剂可以最大限度的减少损失的时间[6]。

6.5、卡钻后，在提拉、扭转钻柱时，不能超过钻杆的允许拉伸负荷和允许扭转圈数。一旦钻杆被拉断和扭断，断口不齐，会造成打捞工具套入困难，同时下部钻柱断口会被钻屑和井壁落物堵塞，给打捞作业造成极大困难。

参考文献：

[1]、李粤南.深部孔段卡、埋钻事故防治对策的探讨[J].探矿工程（岩土钻掘工程），2011，38（9）.

[2]、赵金洲，张桂林.《钻井工程技术手册》[M].北京.中国石化出版社，2004.

[3]、张绍槐，张洁. 关于21世纪中国钻井技术发展对策的研究[J].石油钻探技术，2000，（01）.

[4]、雷万能，朱忠喜. 粘吸卡钻的成因及处理[J].内蒙古石油化工，2007，（11）.

[5]、徐玉山. 粘吸卡钻处理方法[J].石油钻采工艺，1992，（04）.

[6]、丁群洋.钻井粘吸卡钻事故的预防及处理[J].中国科技博览，2009（30）.

Instance of accident for the wallstick in shale gas well

Liu Zhi-jun ， Li Ya-gang ， Liu Wei ， Wang Xin-sheng ， Jing Wei-feng

（No.4 Institute of Geological & Mineral Resources Survey of Henan，Shangqiu，476000）

Abstract：After the happening of wallstick in the process of drilling the shale gas well， we solve the accident by pulling strongly firstly. With partial drill pipes still be remained in the hole， we choose milling and take out the drill pipes successfully.

In the shale gas drilling， because the rest time is too long， the drilling tool and borehole occurred wallstick with the pressure differential at the bottom. We solve the accident by pulling strongly， circulating pump firstly. and then use the appropriate lower density stuck agent to soak wells， at last used the shock appliances successful shock effect. The accident occurred have a model for the happening of wallstick in similar formations.

Keyword： shale gas well ； wallstick ；accident ； shock appliances