海洋钻井卡钻问题分析与预防处理措施

唐灯文

摘 要：海上石油钻井是我国进行海洋石油资源勘探开采的重要手段，随着我国经济的快速发展对于石油资源的需求也在逐渐增加，加之我国海洋石油资源较为丰富有着巨大的开采前景应当积极做好海上石油勘探开采布局，完成对于海洋石油资源的开发。在海洋石油的开采中钻井技术是其中最重要也是最核心的技术之一，在钻井中容易出现溢流、井漏、井喷、钻头跌落、卡钻等的故障从而使得海洋石油钻井受到了较大的影响。文章将在分析海洋石油钻井作业中卡钻事故所产生原因的基础上对如何做好海洋石油钻井作业中卡钻事故的处理进行分析阐述。

关键词：海洋石油；卡钻；钻井；防治措施

中图分类号：TE242 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）24-0125-02

Abstract： Offshore oil drilling is an important means of exploration and exploitation of offshore oil resources in China. With the rapid economic development of our country， the demand for oil resources is also gradually increasing. In addition， China's offshore oil resources relatively rich has a huge prospect of exploitation should actively do a good job in offshore oil exploration and exploitation layout， to complete the development of offshore oil resources. Drilling technology is one of the most important and core technologies in the exploitation of offshore oil. It is easy to have breakdowns such as overflow， lost circulation， blowout， bit drop， sticking and so on in drilling， which makes offshore oil drilling greatly affected. Based on the analysis of the causes of sticking accidents in offshore oil drilling， this paper analyzes and expounds how to deal with the sticking accidents in offshore drilling operations.

Keywords： offshore oil； sticking； drilling； prevention measure

前言

海洋石油鉆井是一项复杂而系统的工程，在这一过程中将会受到外部环境的巨大影响从而使得海洋石油的钻井无法达到所预期达到的效果。海洋石油钻井技术是进行海洋石油钻探的重要技术之一，在海洋石油钻井技术应用的过程中常常会遭遇到卡钻等一系列问题影响海洋石油钻井作业，为提高海洋石油钻井效率需要对海洋石油钻井技术应用过程中所出现的卡钻问题进行详细的分析并采取相应的措施予以解决，保障海洋石油钻井的顺利进行。

1 海洋石油钻井技术应用中卡钻问题产生的原因

在海洋石油钻井过程中钻柱会有一个上下提放的过程，而在这一过程中由于地质等多方面的原因会造成钻柱无法进行自由的上下提放和转动，而当这一现象产生时将会对海洋石油钻井的正常作业产生较大的影响，这一现象也被称之为卡钻。海洋石油钻井作业中产生卡钻问题时将使得与海洋石油钻井作业的相关进程被打断终止，不但要耗费大量的时间予以解决同时也需要消耗更多的资金。在海洋石油钻井作业中应当采取积极的措施来做好卡钻的发现和预防，以免造成更加严重的次生危害。当海洋石油钻井作业中产生卡钻问题时将会造成海洋石油钻井作业的周期、成本进一步提高，不利于海洋石油钻井作业的效率和质量。

在海洋石油钻井作业中所产生的卡钻问题根据所产生原因的不同主要分为吸附卡钻、坍塌卡钻和缩径卡钻几种，而不同的卡钻问题所产生的原因也大不相同：（1）吸附卡钻，吸附卡钻也被称之为压差卡钻，在钻井作业中部分钻柱停靠在较低的井眼旁时，钻柱旋转时将会被钻井液膜所包围，且在钻柱周边形成压差相等的压力层，在进行钻井作业时井眼的钻进方向将会根据地层、石油层分布的不同而调整进而造成井眼的方向并不是完全垂直的，将钻井内的钻具静止时将会使得钻柱转动时所产生的周边平等压力的压力层被破坏而使得钻具在井下压力差的作用下而被牢牢的吸附在钻井的井壁上，而钻具停留的时间过长的化将会使得钻具在井壁泥土的作用下无法上下移动或是自由转动，从而造成卡钻的产生。总体来说吸附卡钻主要是由于作用于钻柱上的井底压力与空隙之间产生了较大的压力差进而造成钻柱和井壁之间的摩擦力增大而影响钻井作业的正常进行。（2）坍塌卡钻，坍塌卡钻主要是由于钻井井壁在自身或是外力的作用下而产生坍塌造成钻具在落石或是其他杂志的作用下而产生卡死的现象。造成坍塌卡钻的原因众多总体来说主要分为地质和物理化学影响两大方面的原因。在钻井作业的过程中将会对井壁周边的地层造成破坏进而引起井壁周边的应力场产生了较为明显的变化，使得钻井井壁周边的应力集中聚集起来而应力的几种也使得井壁所形成的平衡十分脆弱，一旦在外界应力或是其他因素的影响下将会产生坍塌。在诸多影响因素中地址原因是造成坍塌卡钻的重要原因之一，在钻进作业的过程中钻井液液柱压力将取代了一部分的地层压力，从而造成了井眼井壁周边的应力场产生了重新的分布，尤其是在井眼进行斜向钻进的过程中还会在井壁上附加一些剪切应力，在这些应力的作用下一旦井壁因应钻井液液柱无法维持平衡时将会产生井壁的坍塌。除了受力不均外地层中岩石的性质也是造成井壁坍塌的一个重要的原因。造成井壁坍塌的物理化学原因主要是由于泥页岩的毛细管作用和流体静压力等的原因。在应用水机钻井液时，泥页岩在遇水时将会产生膨胀，泥页岩的膨胀将会使得钻井井壁的稳定性产生了较大幅度的下降进而不稳定，从而造成了钻井井壁的坍塌。（3）缩径卡钻，缩径卡钻现象所产生的主要原因是由于地层吸水进而产生膨胀所造成的钻井井眼井径的缩小，进而使得钻柱产生卡钻。在井下会遭遇到极为复杂的地质状况，地层中的一些岩层（如泥页岩）具有较大的蠕变性以及一些具有高渗透性的地层在钻井液的浸泡下将会产生蠕涨进而造成井径的缩小。在地层倾角较大的地层中， 因为其构造受地质应用的影响， 在地层侧压力的影响下， 容易发生层间的蠕动或者是位移， 从而导致了塑性变形， 井眼会产生不规则的变形， 从而产生了小井眼井段。

2 海洋石油钻井作业中预防卡钻的措施

在海洋石油钻井作业中应当采取积极的措施来预防卡钻问题的产生，用以确保海洋石油钻井作业的效率和质量。在海洋石油钻井作业中为预防卡钻现象的产生需要结合不同的卡钻现象采取针对性的预防措施：（1）针对吸附卡钻现

象，由于吸附卡钻主要是由于压差所造成的，在对吸附卡钻进行预防时需要从钻井液的密度入手，通过降低钻井液的密度使得钻井液的密度与粘度系数能够与钻井需求相匹配，通过使用优质的钻井泥浆液并尽量减少钻井钻具和泥浆的接触时间避免因泥浆的固结而产生更大的阻力。同时与之相对应的是，采用优质的钻井泥浆液后可以提高钻井液的流速并减少钻井泥浆液的循环时间，使得钻井过程中所使用的钻井泥浆液能够一直处于快速流速的过程中，使得钻井泥浆液无法附着在泥壁上同时钻井液的压差也能够控制在一个较为合理的区间范围内。（2）针对坍塌卡钻的问题。在进行海洋石油钻井作业之前需要对井眼周边的地层进行详细的勘测与测量并在钻井过程中做好严格的地质监测，用以最大程度的确保井眼周边的地质条件符合钻井作业要求，保障钻井作业能够获得良好的作业效果。此外，在钻井作业中还需要针对钻井中可能遭遇到的问题制定详细的解决备用方案用以最大限度的保障钻井作业的顺利进行。（3）缩径卡钻问题的预防。缩径卡钻多发生于地层膨胀或渗水性能好的地段，因为钻井液的液性性能不好，易失水，在井壁上容易形成泥壁，当泵动力较小时，钻井液的流动速度低时，容易在管壁周围沉积，使井壁孔径缩小，这样不利于钻井设备的顺利进行。为预防这一问题的产生在钻井作业的过程中需要改善钻井液的性能，使得钻井液能够在钻井作业的过程中减少泥浆的沉积从而预防缩径卡钻问题的产生。

3海洋钻井作业中卡钻问题的产生

在海洋石油钻井作业中，尽管可以采取各种针对性的措施降低海洋石油钻井作业中卡钻问题产生的几率，但是卡钻问题仍时有发生，在卡钻问题产生时需要积极采取措施来进行处理：

（1）当产生吸附卡钻时，可以通过加大泵动力用以使得钻轴带动钻具上下攒动，通过钻具的运动所带来的伸张、收缩和震动效果用以使得井眼内的钻井液产生横向冲撞从而使得卡钻的钻具能够在上述动作下与井壁表面的泥壁形成细小的间隙，冲洗液在灌输过程中通过横向，纵向的作用下通过渗入那些细小间隙以致破坏泥壁结构，从而将吸附在泥壁上的钻桨液剥离。除了加大泵动力这一方法外，当发生吸附卡钻时还可以采用一种浴井液，浴井液的使用时通过向钻井内泡油、酸或是注入清水等物质来冲洗钻井，用以消除造成吸附卡钻的压差，从而解决吸附卡钻问题。（2）在卡钻问题的处理上应该合理科学的制定卡钻解除设计方案，这样既可以提高解除卡管柱的效率，减少卡套管的破坏，而且可以缩短施工周期，卡钻解除施工方案的制定与实施由以下环节组成：首先准确的判断卡钻的类型，然后合理选择卡钻的解除方案，最后是科学有效的实施解除卡钻的施工方案。（3）对于缩径卡钻进行处理时，通过在井眼孔径缩小的初期通过采用一定的方式来使得钻孔设备的活动率得到较大的提升，在选用方法时需要结合钻井所遇到的地层情况选取合理的方法与措施。如若上述方法未能取得良好的效果则可以采用小范围爆破的方式来解除缩径卡钻。此外，在钻井过程中还可以通过对器具进行改进，通过加大高压空气的进气量用以使得钻具的清孔清渣能力得到较大的提升，降低缩径卡钻的发生率。（4）在遭遇坍塌卡钻问题时，可以采用震击解卡的方式来解决坍塌卡钻问题。坍塌卡钻主要是由于地层不稳定或是其他方面的原因导致了井眼坍塌，通过在钻具合理的位置上安放随钻震击器，利用震击器度卡站进行解卡，如若是在起钻进程中遭遇卡站，可以采取倒开钻具来冲击坍塌卡点用以恢复钻具的正常作业。不同的钻进程度需要采用不同的震击器动作方式，在钻井中的遭遇到的卡钻与起钻时所遭遇卡站不同的是，震击器将采用向上震击的方式来进行解卡。

4 結束语

经济的快速发展加大了对于油气资源的需求，通过极大对于海洋石油资源的勘探和开采能够更好的实现海洋油气资源的开发。海洋石油钻井作业过程中将会遭遇到一系列复杂的问题，尤其是以卡站为代表的问题将贯穿于整个钻井作业的过程中。在钻井作业中应当结合井眼的特性以及各类卡站问题所发生的特点采取针对性的措施来对卡钻问题进行预防，减少卡钻问题发生的几率。在实际的海上钻井作业中，针对卡钻问题制定详细的应对策略尤其是对钻井过程中所使用的钻井液需要结合实际情况对钻井液的密度、流量以及含水率等的参数进行详细的控制，在减少卡站问题发生率的同时可以更好的将卡钻问题的发生限定在一个有利的区间范围内，为解决卡钻问题打下良好的基础。

参考文献：

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[2]杨生斌，刘振方，宋春旺，等.直流与交流运动控制系统对比研究——基于海洋石油钻井工艺[J].工业技术创新，2017（6）：57-61.