大牛地气田DPT-305井卡钻事故处理及分析

常 明

(中石化华北石油工程有限公司五普钻井分公司，河南新乡453700)

大牛地气田DPT-305井卡钻事故处理及分析

常 明*

(中石化华北石油工程有限公司五普钻井分公司，河南新乡453700)

介绍了鄂尔多斯盆地鄂北工区大牛地气田DPT-305井发生卡钻事故过程及处理经过。阐述了事故发生后卡点确定、泡酸、泡解卡剂、注入重力塞加清扫液、正反循环、倒扣等事故处理技术，并分析了事故发生的原因，总结经验，吸取教训，为今后同类型复杂情况和事故处理提供借鉴。

大牛地气田；卡钻；泡酸；解卡剂；倒扣；碰顶

DPT-305井位于陕西省榆阳区小壕兔乡，是一口以石炭系太原组太2段为目的层的三级井身结构水平井，该井为鄂尔多斯盆地伊陕斜坡东北部布置的开发井。一开采用Ø311.2mmPDC钻头钻至井深406m，下入Ø244.5mm表层套管；二开采用Ø222.3mmPDC钻头钻至井深3002m(A靶点)，下入Ø177.8mm技术套管；三开采用Ø152.4mmPDC钻头钻至井深4302m(B靶点)完钻。

1 卡钻事故的经过

在完井作业的单扶通井过程中，套管下深3002m，钻头出套管193.99m卡死，钻头位置3193.99m，扶正器位置3183.47m(扶正块27cm×2，螺旋状)，钻具结构：6″PDC+3-1/2″HWDP×1+Ø148.5mm单扶+3-1/2″HWDP×2+3-1/2″DP串+3-1/2″HWDP×25，地层岩性均为砂岩。下钻至3086m遇阻，原悬重63t(未接方钻杆)，最大上提至120t，下放至32t，持续操作下至3124m后无法通过，接方钻杆排量11.88L/s，划眼4.75m后卸方钻杆继续下钻，期间多次上提下放(上提120t，下放至30t)至井深3193.99m卡钻，井口为一柱加重钻杆，中部单根公扣刚入钻盘面，上提下部单根做吊卡(加重钻杆母接箍长50cm，吊卡高度30cm)后卡死，可以正常循环。

2 处理卡钻事故的过程

2.1 卡点深度计算[1]

(1)相同钻具卡点深度的计算：

式中：FP——卡点深度，m；

L——钻杆连续提升时的平均伸长，cm；

P——钻杆连续提升时的平均拉力，t。

(2)复合钻具卡点深度的计算：

式中：E——钢材的弹性系数，2100000kg/cm2；

F——管体的横截面积，cm2。

通过多项大于钻具原悬重的实际拉力，量出钻具总的平均伸长LT，计算在该拉力下每段钻具的绝对伸长，假设有3种钻具：

分析LT与ΔL1＋ΔL2＋ΔL3值的关系：

若LT≥ΔL1＋ΔL3说明卡点在钻头位置

若LT≥ΔL1＋ΔL2说明卡点在第三段上

若LT＞ΔL1说明卡点在第二段上

若LT≤ΔL1说明卡点在第一段上

计算LT≥ΔL1＋ΔL2的卡点深度：

先求ΔL3：ΔL3＝LT－(ΔL1＋ΔL2)

计算L3F值：

L3F为第三段未卡钻具的长度。则卡点位置：

式中：ΔL1、ΔL2、ΔL3——自上而下3种钻具的伸长，cm；

LT——钻具总伸长，cm；

P——连续上提的平均拉力，t；

F1、F2、F3——自上而下3种钻具的横截面积，cm2；

L1、L2、L3——自上而下3种钻具的长度，m；

E——钢材的弹性系数，2100000kg/cm2；

L3F——第三段未卡钻具的长度，m；

FP——卡点深度，m。

经现场用上述公式理论计算及分析，卡点应在扶正器位置3183m处。

2.2 泡酸、泡解卡剂[2]

现场使用固井车缓慢泵入1m3前置液(此时距卡钻事故发生48h)，然后泵入1.8m3浓度为8%的酸，再泵入1m3后置液，管内留1.1m3酸，每隔3h泥浆泵顶替0.2m3，期间，转盘施加扭矩35圈，上下活动钻具交替进行未能解卡。

注入5%解卡剂(解卡剂配方为：柴油2m3+KT0.1t)约24h，方法同泡酸，未解卡。

2.3 重力塞加清扫液洗井

配比重为1.45g/cm3的重浆20m3，配比重为1.04g/cm3的低比重浆30m3(清扫液)。首先打入15m3清扫液，循环返出后做好收集(泥浆槽专人量比重，低比重泥浆返出时及时回收)，验证井壁稳定性。然后注入清扫液30m3，再泵入重浆4m3，原浆顶替至重浆返出，反复4次。循环期间每隔1h在悬重60～80t施加扭矩30圈，间断下放至悬重20t，未解卡。

2.4 固定方补心、钻具内降比重

悬重63t(未接方钻杆)，接方钻杆后上提至90t方补心便提离转盘。井队用钢丝绳将方补心固定在转盘上，然后将钻具内替满清水，采取钻具内降比重措施(卡点处垂深2820m，原浆比重1.2g/cm3,钻具处于压缩状态，所受压力5.5MPa)，同时转盘施加扭矩35圈，在悬重40～80t之间上下活动钻具，24h未解卡。

2.5 泡酸、关井憋压[3]

泡酸时一般使卡点的下部钻具全部泡酸，并使钻杆内的油面高于环空油面。

所需酸量为：

式中：O——泡酸总量，m3；

VI——钻杆内的酸量，m3；

VO——环空的酸量，m3；考虑井径不规则，一般附加1.5倍。

根据上述公式计算出用酸量，开始泵入井内，现场使用固井车缓慢泵入1m3前置液，然后泵入2.4m3浓度为14%的酸，再泵入1m3后置液，管内留1.8m3酸，每隔3h泥浆泵顶替0.3m3，全部顶替到环空后，关井憋压，使酸更好地与泥饼反应，浸泡24h未解卡。

2.6 倒扣[4]

上提悬重80t的情况下倒转转盘31圈，悬重下降至44t，判断倒扣成功，下钻碰鱼顶，落鱼下行500m，上提0.5m开泵循环0.5h，对扣成功后，循环加重泥浆至比重1.20g/cm3。起钻至钻头出井，卡钻解除。

3 卡钻事故分析

3.1 卡钻事故发生的原因分析[5]

(1)水平段出套管百米内大段煤层及泥岩这种复杂情况重视不够，单扶通井作业前没有进行常规通井。

(2)违章操作是造成本次卡钻事故的直接原因。下钻已多次出现连续遇阻现象却不及时接方钻杆，违章操作强行下压，将上部泥岩段掉块和泥皮全部推到下部，扶正器两扶正块以及间隙全部包死。

(3)泥浆性能不达标是促成本事故的又一原因。事故后调查显示，钻进本井段时泥浆固相含量偏高，泥浆悬浮能力差，失水控制能力差，致使在卡钻井段夹层中泥岩吸水膨胀、形成虚厚泥饼，导致井眼变小，阻卡钻具。

(4)遇阻后，操作人员硬拉硬压，卡钻后又强提钻具做吊卡也是此次事故的主要原因之一。

3.2 卡钻处理过程不足分析

(1)在下钻已经出现了连续遇阻情况下，不能及时接方钻杆循环、划眼。

(2)本井第一次注入1.8m3浓度为8%的酸，同时在酸的前后各有1m3隔离液，形成混浆区，导致酸的浓度降低，同时量不足，未在24h浸泡时间里发挥应有的作用。

(3)在利用重塞加清扫液多次洗井过程中，对于重浆何时返出井口没有预判，没有做好重浆的收集再利用工作，导致重新加重，费时费力。

(4)倒扣解卡后没有及时碰顶，而是起了3柱后才下钻碰顶，发现落鱼下行500m，继续下钻对扣成功后全部起出钻具，卡钻解除。

4 结论与建议

(1)增强责任心、提高执行力、培养风险意识、严守操作规程能够有效地避免井下复杂情况。

(2)下钻遇阻时，禁止硬压通过，应该及时接方钻杆建立循环、划眼，修整井壁，反复提拉无显示后再根据井况进行下步作业。 (3)水平段卡钻，扭矩的传递很难传到卡点位置。

(4)砂岩段泡酸对于泥饼的腐蚀效果非常明显。

(5)比例为8%的酸对于钻具的腐蚀并不严重，气体不多。14%的酸对于钻具的腐蚀特别严重，并产生大量气体包括H2和CO2，需要关井除气。

(6)关井憋压有利于酸浸入地层及缝隙，更好地腐蚀泥饼。

(7)砂岩卡钻泡解卡剂不如泡酸效果好；环空降比重不如钻具水眼内降比重好(增大压差压缩钻具本体)；重力塞加清扫液对砂岩段解卡效果并不明显，仅能起到有效破坏泥饼、携带井内岩屑的作用。

(8)处理事故中，将方补心固定于转盘并锁死转盘后，钻具已经提前施加了扭矩，要避免转盘转动防止其自行解锁，同时控制上提拉力，防止将方补心提出转盘。

(9)现场认真做小型试验，例如酸泡泥饼，根据一定时间内不同比例的酸与泥饼反应的现象，可以为选择泡酸的比例提供依据。

(10)加强卡钻事故预防的培训，提高操作人员的安全意识和处理卡钻的能力。

[1]刘琮洁，周祥易等.管柱卡点计算公式及应用[J].江汉石油学院学报，2001（4）.

[2] 乔东宇，陈若铭，等.高效解卡剂的研究与应用[J].钻井液与完井液，2013(6).

[3] 刘俊海，高飞，宁维友.关井憋压法处理粘附及缩径卡钻[J].石油钻探技术，2004(3).

[4] 冉津津，邱流湘，等.解卡打捞定点倒扣技术研究与应用[J].石油天然气学报，2013(6).

[5]蒋希文.钻井事故与复杂问题[M].石油工业出版社，2006.

TE28

B

1004-5716(2015)02-0069-03

2014-11-10

2014-11-10

常明（1989-），男（汉族），河南新乡人，助理工程师，现从事石油钻井工艺技术工作。