内容发布更新时间 : 2024/5/20 22:45:25星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

钻井过程中粘附卡钻成因及处理

【摘要】钻井过程中出现复杂问题或发生事故是客观存在，它的发生与发展都是由一系列的主客观原因和客观原因所造成，而且会给经营者带来巨大的损失。本文主要介绍了钻井过程中粘附卡钻的形成原因及处理措施，卡点的计算和解卡剂用量的计算方法，最后总结了处理粘附卡钻是应注意的问题。

【关键词】粘附卡钻 钻井 卡点 解卡剂

1 概述

钻井过程中钻遇松散层、粘土、泥岩、页岩等水敏性地层，在这类地层中由于岩层遇水极易出现膨胀、缩径和剥落等问题，从而严重威胁着钻具在井内的安全。所以，在钻进过程中泥浆使用稍有不慎或者突遇停电、泥浆不循环的情况下，很容易导致粘卡。而在这种地层中钻进时，最常见的问题则是粘附卡钻事故。轻者，强拉或套铣则可在2～5天内处理完毕；重者，10～30天处理完毕，甚至造成钻具和油井报废，从而造成巨大的经济损失。因此如何避免在水敏性地层钻进中出现粘附卡钻事故便成为首要问题。

2 粘附卡钻的成因

2.1 客观因素

主要是钻遇松散层、粘土层和泥页岩等地层，特别是钻遇较厚粘土地层时，最容易产生吸附卡钻事故。这些地层的共同特点是：

（1）地层岩石的稳定性差；

（2）具有较强的亲水性，遇水易产生膨胀、缩径和坍塌，为水敏性地层；

（3）容易形成较虚厚的泥饼；

井壁上有泥饼的存在是造成粘吸卡钻的内在原因，在裸眼井段内，不但砂岩有泥饼，泥页岩也有泥饼，而且要比砂岩井段的泥饼厚得多。这是因为泥饼的形成有三种原因：

第一是吸附。钻井液中的固相颗粒吸附在岩石表面，无论砂岩、泥岩都有这种特性。

第二是沉积。钻井液在流动过程中，靠近井壁的流速几乎等于零，钻井液中的固相颗粒便沉积在井壁上。

第三是滤失作用。它加速了钻井液中固相颗粒在渗透性岩层表面的沉积。同

时我们也注意到，泥页岩也是亲水物质，可以被水浸润，只要是水基钻井液，即使滤失量等于零，这个浸润过程也无法停止。由于水的浸润，泥页岩表面的离子表现出极性，具有未平衡的自由的一部分力场，这部分力场的方向指向钻井液，能够吸附钻井液中的大量的带异性电荷的粒子。在吸附平衡建立之前，吸附物在钻井液中的浓度逐渐变小，而在泥页岩表面上的浓度逐渐加大。如果增大钻井液中的某些粒子的浓度，也就增大它们在单位时间内吸附到泥页岩表面的数目，这是一个累积的过程。加之，又在钻井液液柱压力和钻柱旋转动力的作用下，吸附层的一部分水份被挤回钻井液中，井壁上就形成了一层比较厚的成份比较复杂的泥饼，这些泥饼的性能比砂岩井段的泥饼更差。由此我们可以得出结论，只要有泥饼存在，就有粘附卡钻的可能，砂岩井段可以卡钻，泥页岩井段也可以卡钻，无数的现场事实证明，这个结论是正确的。不过，泥页岩井段的井径往往是不规则的，和钻柱的接触面积比较少，所以粘附卡钻的机会比较少一些。

2.2 人为主观因素

在钻进过程中当遇到上述地层时，若遇到下述人为情况时则很可能导致吸附卡钻事故：

（1）泥浆失水量过大，形成虚厚的泥饼；

（2）静止时间过长，没有及时活动钻具；

（3）当钻遇较厚水敏性地层时，没有经常上下提动井内钻具进行划眼；

（4）未能控制好井筒内压力，与地层产生较大的压力差；

（5）在井斜较大的井段钻具与泥饼接触的面积较多，静止时间过长；

（6）在有粘卡显示的初期未能及时处理，导致随着时间的增加钻杆与泥饼接触面积增加，措施解卡的机会而造成严重井下事故。

3 粘附卡钻的特征

（1）粘附卡钻是在钻柱静止的状态下发生的。因此，卡钻前钻具上下活动、转动均不会有阻力（正常摩阻力除外），至于静止多长时间才会发生粘卡，这和钻井液体系、性能、钻具结构、井眼质量有密切关系，少则二三分钟，多则几十分钟，但肯定有一个静止过程。

（2）粘附卡钻后的卡点位置不会是钻头，而是在钻铤或钻杆部位。最容易遇卡的是钻铤，因为钻铤与井壁的接触面积较大。

（3）粘附卡钻前后，钻井液循环正常，进出口流量平衡，泵压没有变化。

（4）粘吸卡钻后，如活动不及时，卡点有可能上移，甚至可以移至套管鞋

附近。

由于泥饼状况及井眼状况差，轻微的粘附在上提过程中阻力较大，提升力超过钻具自身重量的30%～100%，经过强力提升最终可使钻具拉至地面。而严重的吸附时钻具拉不动，反复强力提拔，仅出现钻具材料的拉伸量。其拉伸量根据井深的不同钻具的长短不同而不同，当拉伸量超过金属材料的极限值时，则钻具可能被拉断。

4 粘卡的处理措施

卡钻事故的发生不是偶然的，当众多不理因素发展到一定成都必然发生卡钻事故，粘附卡钻也不例外，因此井眼状况的好坏，泥浆性能的好坏以及实际操作中的细心观察都成为预防卡钻的重要因素。在发生粘卡的初期应理论结合实际果断决策，把握好解卡的最好时机，坚持“反向运动”法则。因为粘附卡钻随着时间的延长会越来越严重，所以在发现粘附卡钻的最初阶段，应在设备和钻柱的安全负荷以内用最大的力量进行活动，上提不要超过薄弱环节的安全负荷极限，缓慢增加上提力，下压不受限制，可以把全部钻柱的重量压上，也可以进行适当的转动，憋扭矩以最大力量下击。用这种办法解除粘附卡钻事故的成功事例很多。如果强力活动若干次无效，就没有必要再强力活动了，此时应在适当的范围内活动未卡钻柱防止卡点上移。

浸泡解卡剂是解除粘吸卡钻的最常用最重要的办法。解卡剂种类很多，广义上讲，包括原油、柴油、煤油、油类复配物、盐酸、土酸、清水、盐水、碱水等，它们的密度是自然密度，难以调整。狭义上讲，是指用专门物料配成的用于解除粘附卡钻的特殊溶液，有油基的，也有水基的，他们的密度可以根据需要随意调整。如何选用解卡剂，要视各个地区的具体情况而定，低压井可以随意选用，高压井只能选用高密度解卡剂。

高密度解卡剂的特点是：

（1）有良好的流变性能，其粘度、切力、屈服值可以随意调节。

（2）有良好的悬浮性，可以加重到所需要的密度。

（3）由于和钻井液密度相近，注入井内时所需泵压小，而且有利于巩固井壁，有助于长期浸泡，不会发生井涌、井喷等事故。

（4）由于和井内的钻井液密度相近，在替入过程和浸泡过程都很少窜槽，也不会因密度不同而自动上下置换。

5 总结

在钻井这个工作中，难免遇到各种各样的卡钻，卡钻的原理不同，处理的方法必然产生不同。卡钻事故中，粘附卡钻是最简单、最常见的一种。但在一种卡