地热井施工中钻具脱落事故的处理

王 英

(山东省煤田地质局第三勘探队，山东 泰安 271000)

2017年1月，我单位在施工一口探采结合地热井时，出现钻具脱落事故。该井设计深度2 500m，当钻探工程施工完成后，按甲方要求，在用钻杆探测钻井实际施工深度时，出现钻具脱落事故，多路钻具卡在孔内，加之处理过程中对事故预判与实际情况有偏差，处理过程中又发生次生事故。事故发生后，经过多次分析、试探以及打捞，62d后，将孔内遗留钻具全部取出，进入下一工序的施工。

1 地热井基本情况

0～30m为第四系松散层，主要由黄色黏土、砂质黏土、亚黏土组成。

30～500m为侏罗系，主要由岩浆岩等组成。

500～1 000m为三叠系，主要由灰岩，夹石英闪长斑岩、花岗斑岩等组成。其中青龙组为热储层：577～705m为灰黄色薄层泥岩夹泥灰岩，灰色薄层状粉晶灰岩夹泥质泥晶灰岩及泥岩，局部夹砾屑微晶灰岩；705～1000m为灰色薄-中层状粉晶灰岩与紫灰黄色泥晶瘤状灰岩互层；粉晶灰岩夹蠕虫状灰岩，局部夹白云质灰岩。

1 000～2 000m为二叠系，主要由页岩，粉砂质泥岩，粉砂岩，长石石英砂岩夹煤、石英闪长斑岩、花岗斑岩等组成。

2 000～2 500m为二叠-石炭系，主要由灰岩，夹石英闪长斑岩、花岗斑岩等所组成。

井身结构见表1。

表1 井身结构设计

2 事故经过及原因分析

2.1 事故主要经过

2017年1月，该井钻探工程施工完毕后，按甲方要求用钻具丈量实际井深，考虑到本井钻探部分已结束，将部分Φ89mm钻具调往其他工地，不足部分用Φ73mm钻具补齐。钻具全部下至孔底时，钻具组合为：Φ89mm钻杆(1 450m)+Φ73mm钻杆(1 048m)。

井深丈量完毕后提钻过程中遇卡，上下窜动无效后，当班作业人员强力提拔，导致钻具脱扣，井下钻具甩脱，发生钻具脱落事故。事故发生时，孔内Φ89 mm钻具约1 450m，Φ73钻具30根约292m。共遗留钻具1 742m。

2.2 事故原因分析

事故发生后，经过现场作业人员、机班长以及现场技术人员综合分析后，可能有以下几种原因所致：

①井内部分层段地层破碎，在提钻过程中对井壁造成扰动，发生井壁掉块，造成卡钻事故。

②钻井长期施工过程中形成沟槽，在提钻过程中，钻具卡在沟槽内，造成钻具提拔困难。

③落物卡钻，在提钻过程中，由于作业人员的粗心，将钻机上一些常用工具掉入孔内，卡在井壁与钻具之间，导致卡钻。

④钻具老化，丝扣磨损，在强力提拔的情况下造成脱扣。

2.3 事故判断

事故发生后，经过相关人员讨论，下钻试探“事故头”，在758m左右并未找到事故钻具，继续下放钻具，在深度为909.2m，探到“事故头”，其深度大于井内钻具总长，初步判断，钻具脱落后，钻具下落时较强的冲击力及与孔壁的碰撞导致钻具甩脱，形成孔内有二路以上甚至多路钻具的多头事故。

3 事故处理

3.1 第一阶段

①首先下Φ89mm反丝钻杆接Φ73～127mm公锥(带导向罩)，下钻后“吃住事故头”后，上提钻具，由于多路钻具在套管内发生挤夹，钻具提拉不动，钻机反转将钻具倒开后提钻，本次拔出钻具10根约97m。

②第二次依然下Φ73～127mm公锥，“吃入”事故钻具后未能提动钻具，钻机反转后钻机未能在丝扣连接处倒开，将钻杆反断后提钻。本次提钻返上一根完整钻杆，一根断钻杆，钻杆断头扭曲变形。

③第三次下入机械式外割刀，将变形事故头变形部分割平，提钻。

④第四次下公锥，公锥未能“吃”进事故钻具，提钻后下入母锥，事故钻具吃入母锥后，钻具依然提拉不动，只能反转钻机倒开，结果钻机反转30圈后，钻具依然未能倒开，受Φ89mm钻杆所能承受的扭矩限制，不再断续反转倒扣，只能正转钻机，将钻具从母锥以上部分倒开，公锥及以上3根Φ89mm反丝钻具遗留孔内，之后又有过几次失败的处理过程，不但未能将孔底遗留钻具取出，反倒使孔内钻具越摞越多，事故越来越复杂。此时，孔底遗留一只母锥和三只公锥，以及锥子之间所夹正、反丝钻杆，用现有钻具已无法继续处理，只能停钻。

3.2 第二阶段

随后，单位主管领导与技术人员一道，研究制定下一步的事故处理方案：调Φ127 mm反丝钻具及正丝钻具进场，先将母锥以上钻具处理干净，再进行后续处理。

2017年2月18日，反丝钻具进场后，事故处理比较顺利，至2月27日，已将所有公、母锥处理上来，井底仅遗留最初事故钻具。

现场技术人员及作业人员分析认为，事故钻具目前依然位于套管内，且多路钻具形成挤夹，若再下钻具打捞事故钻具，不采取其他措施，可能不会提上钻具，反而可能使几路钻具越夹越紧，处理更加困难。接下来，通过下钻对井下事钻具进行试探判断，最后判定井下存在三路事故钻具。随后，下入公锥与距井口最近的“事故头”连接，用打吊锤向下震击钻具，使挤夹钻具松动，然后将钻具提起。此后，按照正常程序用公锥打捞钻具，事故处理比较顺利，至2017年3月5日，孔底遗留钻具提出井外，事故处理完毕。

4 教训

①就本次事故来讲，若下钻时严格检查丝扣，钻具提钻时可能不会脱扣。若下钻时对钻杆壁进行探伤和壁厚的检查，在用“反丝”处理事故时，孔底钻杆不会从中间断开。

②用反丝钻具反钻具时，应用比原钻具大一级的钻具，以保证钻具有足够的扭矩和提拉力。本次事故中，由于对事故的难度及复杂程度估计不足，选用了Φ89mm反丝钻杆事故处理，至使用母锥打捞井内钻具时所扭矩达不到，只能从母锥上部倒开，是造成次生事故的直接原因。若事故处理之初就选用Φ127mm反丝钻具反取Φ89mm事故钻具，应不会出现后期的次生事故。本次事故处理次生事故的时间以及停钻等待Φ127mm反丝钻具入场的时间有将近一个月，由于时间的延长，增加了人工、材料等费用的支出，同时，钻具长期停在井内，也有造成埋钻、卡钻等事故风险。

③当提钻遇卡时，不应强力提拔钻具，应分析孔内情况以后，采取进一步应对措施。

④作业现场应配备必要的事故处理工具，如公锥、母锥、套铣工具、切割工具等，并制订好预案，确保事故发生时能得到及时的处理。事故处理应留有余量，慎用母锥，因为母锥一旦处理不当被遗留孔内，下一步处理的选择余地更小，给后续事故处理造成困难。

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