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水井钻机卡钻特征及处理方法

导读:

凿井是一门古老的技术。伴随人类文明的发展,孕育了许许多多富有智慧的凿井取水方法,目前钻凿水井最常用的机械是水井钻机,水井钻机具有动力单一、使用方便、结构简单、辅助时间短和重量轻等特点,最适用于运输设备无法到达、地形复杂的工作现场。随着水井钻机的普遍使用,水井钻机卡钻是常见的孔内事故之一,正确的分析水井钻机卡钻的原因和有效的预防和处理水井钻机卡钻是一个值得研究的课题,小编总结出水井钻机卡钻特征及处理方法分享给大家,希望能对朋友们有所帮助。

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一、泥包卡钻的原因、特征、预防及处理

原因:钻遇水化能力极强的泥岩;泥饼质量差,起钻时被钻头或扶正器刮削、堆积;钻井液循环排量太小,不足以把岩屑携离井底;钻具刺漏。

特征:机械钻速逐渐降低,转盘扭矩逐渐增大;起钻时,阻力随着井陉不同变化;泵压有所上升;上提钻头有阻力;起钻时,井口环形空间的液面下降,或下降很慢,或随钻具的上起而外溢。

预防:要有足够的钻井液排量;在软底层中钻进,一定要维持低粘度、低切力的钻井液性能,最好使用刮刀钻头,控制机械钻速或增加循环钻井液的时间。钻进时,要经常观察泵压和钻井液出口流量有无变化;如发现有泥包现象,应停止钻进,提起钻头,高速旋转,快速下放,利用钻头的离心力和液流的高速冲刷力将泥包物清除。

处理:在井底发生泥包卡钻时,开大泵量,降低钻井液的粘度和切力,同时在不超过钻杆安全负荷的前提下,用最大的拉力上提(用上击器上击);在条件允许时,大排量循环钻井液,大幅度降低粘度和切力并加入清洗剂,争取把泥包物冲洗掉;注入解卡剂;倒扣或爆炸倒扣套铣解卡。

二、粘吸卡钻的原因、特征、预防及处理

原因:粘吸卡钻的主要原因是井壁上存在粘滞系数大的泥饼,且井内液柱压力与地层压力之间存在正压差,一旦停止循环,不活动钻具,则一部分钻具贴到井壁上与泥饼接触,静止一段时间后就会造成卡钻。

特征:钻柱静止状态下发生;卡点在钻铤或钻杆部位;钻井液循环正常;粘吸卡钻后,如活动不及时,卡点有可能上移,甚至移至套管鞋附近。

预防:使用防粘卡钻井液体系;搞好固控工作;只要没有高压层、坍塌层存在,应该近平衡压力钻进;加重材料经充分搅拌后再混入井内钻井液中;设计合理的钻柱结构,特别是下部钻柱结构,带随钻震击器;保持良好的井身结构;在正常钻进时,如水龙头、水龙带发生故障,绝不能讲方钻杆坐在井口进行维修,如果一旦发生卡钻,将失去下压和转动钻柱的可能。

处理:在不超过钻杆安全负荷的前提下,可适当猛提猛放,强行转动钻具;上击下砸钻具无效时,应采用浸泡解卡剂(原油、柴油、煤油、盐酸、土酸、清水、盐水、碱水等)。

三、砂桥卡钻的原因、特征、预防及处理

原因:表层套管下得太少,松软地层暴露太多;在钻井液中絮凝剂加入过量;机械钻速快,钻井液排量跟不上,钻井液中岩屑浓度太高;钻井周期长,或井内钻井液静止时间长。

特征:下钻时,井口不返钻井液或者钻杆内反喷钻井液;起钻时,环空液面下降,钻具内液面下降很快。钻具进入砂桥,开泵前上下活动与转动自如,开泵前泵压升高,悬重下降,井口不返钻井液或者返出很少;钻进时,如排量小或携砂能力不好,循环过程钻具上下活动、转动均为阻力,一旦停泵则钻具提不起来,特别是对无固相钻井液这种情况发生的特别多。

预防:优化钻井液设计;钻进时,根据地层特性选泵排量;在胶结不好的地层不要划眼;下钻时,发现井口不返钻井液或者钻杆水眼内反喷,应停止下钻;起钻时,发现环空液面不降应停止起钻;控制井陉扩大率;在地层松软、机械钻速较快时,适当循环时间;在裸眼井段,钻井液静止的时间不能过长。

处理:如果能小排量循环钻井液的话,就维持小排量循环,逐渐提高钻井液的粘度和切力,以提高钻井液的携砂能力,然后再逐渐提高钻井液的排量,力争把循环通路打开;如果失去钻井液的循环,只有利用倒扣套铣解卡,不能硬拔钻具。

四、缩径卡钻的原因、特征、预防及处理

原因:砂砾岩、泥页岩、盐岩和深部石膏层的缩径;原已存在的小井眼和弯曲井眼;地层错动造成井眼横向位移;将大一级的钻头下入小一级的井中;钻井液性能发生了较大变化。

特征:单向遇阻,遇阻卡点固定在井深某一点;多数发生在上提、下放时,而不是静止时,只有少数发生在钻进中(钻遇盐岩、含水软泥岩、沥青层),这时泵压会逐渐升高,甚至会失去循环;离开遇阻点上下活动、转动正常,起出的钻杆接头上不经常有疏松的泥饼;卡点是钻头或大直径工具,不可能是钻杆和钻铤。

预防:下入钻头、扶正器或其他直径较大的工具时,应仔细丈量其外径;改变下部钻具结构,增加刚性;下钻遇阻绝不可强压,应向下划眼,消除阻力;起钻时遇阻不能硬提,应循环钻井液,采取倒划眼的办法起出;控制钻井液虑失量及固相含量。

处理:遇卡初期,应大力活动钻具,争取解卡;用震击器震击解卡;如果是缩径与粘吸的复合卡钻,应先浸泡解卡剂,然后再进行震击器解卡;如果缩径是盐层造成的,而且能够维持钻井液循环,可以泵入淡水至盐层缩径井段溶化盐层,同时用震击器震击解卡;如果缩径是泥页岩造成的,可以泵入油类(清洗剂、润滑剂),同时用震击器震击解卡;如果以上方法无效,只有利用钻具倒扣或爆炸倒扣套铣解卡。

五、沉砂卡钻的原因、特征、预防及处理

原因:用清水钻进时悬浮岩屑能力差。岩屑未能及时上返,清水中岩屑浓度大;在接单根或起钻停泵后,岩屑下沉。

特征:接单根或起钻卸开立柱后,钻井液倒返、反喷;接上单根开泵时,泵压很高或憋泵;上提钻遇下放遇阻且不能活动或转动时憋劲很大。

预防:调整钻井液性能,适当增大泵排量;缩短接单根量时间;发现泵压升高及岩屑返出较少时应控制钻速,或停钻活动钻具,加大排量循环;遇卡不要硬拔钻具,应尽快循环钻井液和活动钻具;若循环失灵,要立即停泵放回水,使堆积压紧的层砂松一下,立即上体钻具,拔出后再划眼通井。

处理:处理方法与砂桥卡钻相同。

六、落物卡钻的原因、特征、预防及处理

原因:责任心不强,违背操作规程;工程地质方面的因素。

特征:水井钻机在钻进中有落伍憋钻现象,上体钻具有阻力,小落物有可能提脱,大落物则越提越死;起钻过程有落物则会突然遇阻,只要上提力不大,下放比较容易;卡点位置一般在钻头或扶正器位置,较大落物也可能卡在钻杆接头处;循环正常,泵压、排量、钻井液性能均无变化。

预防:定时检查井口工具,防止井口落物;尽量减少套管鞋以下的口袋长度(1~1.5m较好),同时要保证套管鞋处有高质量的水泥,防止水泥块破落;在悬重不正常或泵压不正常的情况下,不能向钻杆内投入测斜仪、钢球等物件。

处理:钻头在井底发生落物卡钻要争取转动解卡,在不超过钻杆安全负荷的前提下,用最大的拉力上提;起钻时发生落物卡钻,在不超过钻杆安全负荷的前提下,用全部钻具的重量猛力下压;用震击器下击解卡;如果是水泥块造成的卡钻,可以用抑制性盐酸来处理;如果下压、震击均无效,只有利用钻具倒扣套铣解卡。

七、键槽卡钻的原因、特征、预防及处理

原因:井眼有较大的井斜全角变化率井段;起下钻次数多,钻井周期较长;多发生在硬地层(个别软地层)。

特征:只有在发生起钻时;如果钻铤外径大于钻杆接头,则钻铤顶部接触键槽下口时即遇阻遇卡;在岩性均匀的地层中,键槽是向上下两端发展的,如果井陉规则,则每次起钻的遇阻点是向下移动的,而且移动距离不多;键槽中遇阻遇卡,开泵循环钻井液时,泵压无变化,进出口流量平衡;在键槽中遇阻,拉力稍大,启动转盘很困难,但只要下放钻柱脱离键槽(悬重必须恢复)则旋转自如。

预防:保证井眼质量,使井斜全角变化率合乎要求,避免钻出狗腿角井段;钻定向井时,在地质条件允许的情况下,尽量简化井深轨迹,多增斜、少减斜;使用高效能钻头,提高钻进速度,减少起下钻次数;发现键槽后,再次下钻时应在键槽井段反复划眼,主动、及时破除键槽。

处理:利用钻具的重量大力下压,一次将压力加上去,直至解卡为止;在钻柱上带随钻震击器,一旦遇卡可启动下击解卡;如果震击无效,只有利用钻具倒扣或爆炸倒扣套铣解卡;如果在石灰岩、白云岩地层形成键槽卡钻,可以利用抑制性盐酸来处理。

八、干钻卡钻的原因、特征、预防及处理

原因:钻具刺漏;管线之间的闸门刺漏或未关死;钻井泵上水不好,钻井液粘度太高,含气量太多,均可减少钻井液的排量;泵房与钻台工作配合不好,造成钻井液循环中断。

特征:钻具刺漏,在正常排量下,泵会逐步下降;钻井泵上水不好,井口返出量减少;机械钻速明显下降;转盘扭矩增大;干钻的第一阶段是泥包,可以活动钻具,但上提时有阻力;随着干钻程度的加剧,阻力越来越大,直至无法活动,造成卡钻;干钻的结果,一般是钻头水眼堵死,除钻具刺漏外,是无法开泵循环的。

预防:注意泵压和井口钻井液返出流量,如泵压下降,返出流量减少,应停钻检查;如果发现机械钻速下降,钻盘扭矩增大,甚至有憋钻、打倒车现象时,应结合泵压、井口钻井液返出量、正钻地层特性进行综合分析;泵房与钻台工作要配合协调,因故停泵时,必须先通知司钻;若停止循环时间较长,应将钻具提离井底,上下活动或转动,决不允许将钻头压在井底用转盘转动的方法活动钻具;对气侵钻井液加强除气工作,提高钻井泵上水效率。

处理:在干钻不太严重、钻头尚未变形时,用震击器上击解卡;爆炸切割;用原钻具直接倒扣或爆炸倒扣解卡;如果井比较浅,用扩眼、套铣解卡;填井、侧钻。


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