粘卡事故、落物事故的原因、预防和处理

粘卡事故、落物事故的原因、预防和处理编写人：王守厚工程技术分公司二00四年十一月第一章粘吸卡钻的原因、预防和处理粘吸卡钻，有人也叫压差卡钻，是钻井过程中最常见的卡钻事故，最容易卡住的是钻铤，由于钻具失去了活动的自由，卡点可以逐渐上移，直到套管鞋附近。

一、粘吸卡钻的原因1.井壁上有滤饼存在是造成粘吸卡钻的内在原因。

固相颗粒附着在井壁上就形成了滤饼。

滤饼形成的原因第一是吸附，第二是沉积，第三是滤失作用。

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。

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，泥页岩虽然滤失性小，但它是亲水物质，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。

因此、不管是泥页岩、还是砂岩表面都有滤饼存在。

结论：只要有滤饼存在，就有粘吸卡钻的可能，砂岩井段可以卡钻、泥页岩井段也可以卡钻。

2.地层孔隙压力和钻井液柱压力的压差存在，是形成粘吸卡钻的外在原因。

外因是变化的条件，内因是变化的根据，外因通过内因而起作用，把粘吸卡钻称之谓压差卡钻是本末倒置的说法，在同一裸眼井段中，地层的孔隙压力梯度不会是一致的，而钻井液液柱压力总是要平衡该井段中最高地层孔隙压力，对那些压力梯度相对低的地层必然会形成一个正压差。

因此、压差是不可避免的，压差卡钻也是不可避免的。

但是某些类型的钻井液如油基泥浆在同样大的压差下却不卡钻，这是因为它的内因不同罢了。

压差可使粘吸卡钻卡得更结实，它起到了雪上加霜的作用：F=0.1K(P液－ P地)A式中 F---为摩阻力,kNA---为钻柱与滤饼的接触面积,cm2P1---为钻井液液柱压力, MP aP2---为地层孔隙压力, MP aK---为滤饼摩擦系数, 一般取值在0.05—0.25之间0.1---为单位换算系数综观粘吸卡钻这个问题,的确有许多矛盾存在,人们一般存在的看法,不能说没有一定的道理,但都没有抓住主要矛盾。

主要矛盾不是压差，不是滤饼质量，而是滤饼的性质，是滤饼力场的指向和大小。

以往，钻井工程中所用的水基钻井液，都是将粘土分散在水中形成的负电分散体系。

粘土颗粒的分散依靠其本身所带的负电荷，我们所使用的分散剂和稳定剂，其主要作用原理就是增强粘土颗粒的负电电位，强化这种负电的水化效应。

因此，这些处理剂本身都带有很强的负电基团，几乎全都是阴离子型的。

这种钻井液在井壁上所形成的滤饼有很强的负电力场，具有一定的自由表面能储量，它力图吸附异性离子以降低这个表面能储量到最小值，这是矛盾的一个方面。

矛盾的另一个方面是钻柱，在钻井液中，钻柱的表面要游离一部分铁离子，具有很强的正电荷，形成一个正电力场，也具有一定的自由表面能畜量，它也力图吸附异性离子以降低这个表面能储量到最小值。

两者之间，不某而合，于是就产生了相互吸附作用。

但它们两者之间的吸附力与两者的电荷量成正比，而与两者距离的平方成反比。

同时我们也注意到，每个极性粒子的场力作用范围都有一定值，在此范围以外不发生相互吸附现象。

因此、钻柱在运动状态时，滤饼与钻柱之间有一层水分子或胶体离子相隔，保持一定的距离，此时，在两者之间发生的只有摩擦力而无吸附力。

但是，钻柱在静止时，由于任何井都有一定的斜度，使钻柱与滤饼之间的距离缩小，当缩小到两者之间的极性分子相互起作用的范围内时，便发生了吸附作用，这就是发生粘吸卡钻的主要原因。

压差在这里所起的作用，只是使钻柱与井壁之间距离更容易缩小到极性粒子的作用范围以内。

二、粘吸卡钻的特性1.粘吸卡钻是在钻柱静止的状态下才能发生，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，但必须有一个静止过程。

2.粘吸卡钻后的卡点位置不会是钻头而是在钻铤或钻杆部位。

3.粘吸卡钻前后，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，甚至一直上移至套管鞋附近。

三、粘吸卡钻的预防1.使用中性钻井液，如油基钻井液，油包水钻井液，或者阳离子体系钻井液，而且阳离子数量必须加足。

2.要求钻井设备必须运转正常，如果部分设备发生故障不能转动的话，要上下活动，不能上下活动的争取转动，每次活动都要达到无阻力为止。

如即不能上下活动又不能转动，应把钻具重量的2/3 压到井底，使下部钻具与井壁形成点接触。

3.对于阴离子体系的钻井液来说，要有较好润滑性，较小的滤失量，适当的粘度和切力，对于定向井要加入润滑剂，以减少泥饼的摩阻系数。

4.只要没有高压层，坍塌层存在，要使用该井段较低的钻井液密度，做到近平衡压力钻井。

5.钻井液加重时，要用优质的加重材料，并要均匀加入。

6.设计合理的钻柱结构，特别是下部钻具结构以达到增加支撑点，减少接触面，如使用螺旋钻铤，加重钻杆等。

7.在正常钻进时，如水龙头、水龙带，发生故障，绝不能将方钻杆坐在井口进行维修，如果一旦发生卡钻，将失去上下活动钻具的可能。

8.指重表、泵压表、扭矩表必须灵敏可靠，以防出现问题时能做出正确的判断。

9.要保持良好的井身质量，因为在井斜和方位变化大的井段，增加了粘吸卡钻的可能性。

10.在钻柱中要带上随钻震击器，因为在粘卡发生的最初阶段，震击解卡是很有效的。

四、粘吸卡钻的处理1.强力活动粘吸卡钻随着时间的延长而越来越严重。

所以在发生粘吸卡钻的最初阶段，就应在设备和钻柱的安全负荷内进行活动。

上提不能超过薄弱环节的安全负荷，下压可以把全部钻柱的重量压上，也可以进行适当的转动，如果活动十几次无效，就应采取下步措施。

2.震击解卡如果钻柱上带有随钻震击器，应立即启动，上击器上击或下击器下击，以求解卡，这比单纯的上提、下压的力量要集中。

3.泡解卡剂浸泡解卡剂是解除粘吸卡钻的最常用最重要的方法，常用的解卡剂有快替（JFC），原油、清水，SR301。

（1）求准卡点位置L=Esl/F 设K=ES∴L=Kl/F L---自由钻柱的长度， m；l---自由钻柱在F力作用下的伸长，cm；F---自由钻柱所受超过其自身悬重的拉力，KN；K值都是新钻杆和钻铤的数据，也没有考虑接头及加厚部分的影响。

如钻杆接头占钻杆总长的4.5％--5.6％，加厚部分占钻杆总长的0.8％--1.0％，计算结果肯定会有误差，常用的钻杆每千米相差49cm。

即我们平常计算的卡点位置比实际卡点位置要深许多。

现场常用∮127mm钻杆的K值是715。

（2）求解卡剂用量解卡剂总用量等于预计要浸泡的环空容量和钻柱内容量两部分，浸泡液面应高于计算卡点50—100m，管内要高于管外100m左右，再附加20％左右。

3.应注意的问题粘吸卡钻是各类卡钻事故中最好处理的事故，但处理不当，往往会引发别的事故，使事故复杂化，所以在处理的每个步骤，都必须谨慎从事。

（1）选择适合本地区地特点的解卡剂。

（2）注入解卡剂前，最好做一次钻井液循环周试验，确认钻具没有刺漏现象。

（3）注解卡剂前，特别是和泡油低密度解卡剂必须在方钻杆上接回压凡尔。

（4）要保持钻头水眼和环空不被堵塞。

（5）浸泡油类解卡剂一定要注意防火。

五、粘卡事故案例：1.安56-19X井断钻具后造成粘卡(50518队):该井设计为三开、五段制定向井，井队用23天时间顺利打完3345 m的全井进尺，完钻钻井液性能1.57/58″,4月1日，电测测标准时在2396 m遇阻。

井队下钻通井到底后，循环处理好钻井液，往井内打塑料小球的过程中，突然发现泵压、悬重均下降，起钻完发现钻杆本体距公扣1.02 m处断开。

钻杆为日本产，钢级s135，累计进尺2万米。

鱼顶位于1884米处，井下落鱼1461 m。

先后三次下入打捞筒、母锥进行打捞，第三次下母锥造扣后钻具被卡死，测卡点在1937 m。

后采取了爆炸松扣、注解卡剂、下震级器震级、倒扣等措施均未能解除事故。

经报上级主管部门同意在1750m处打水泥塞侧钻。

返工进尺1580m，埋井钻具1364m。

损失时间40d（从4月2日断钻具至5月12日再次完井电测）。

事故原因：(1)钻杆质量问题造成本体断,其次是长时间定点旋转钻具造成疲劳破坏。

(2)使用的钻井液密度高，而且落鱼又在斜井段，在压差的作用下钻具粘附在井壁上，造成大段粘卡。

(3)工程设计人员责任心不强，造成多打进尺90m；二是使用的重晶石质量差，提密度时粘度也上升，使泥浆性能差。

2.京22-32X井粘卡事故（40542队）：京22--32x井是一口三段制双靶定向井,设计垂深2650 m，斜深2711.21 m。

二开钻进至井深2166 m，起钻定向，起钻前投入多点，最大井斜在1954m处，井斜7.55度，方位200度。

2153m水平位移达47m，闭合方位190.25度，与设计方位（113.82度）相差76.43度。

二开钻进至井深2166米其间井队用单点测斜三次：井深885 m ,井斜0.1度,方位200度；井深1313 m，井斜0度，方位0度；井深1720m吊测未成，继续钻进至定向井深再未进行测斜，由于上直段没有打直，定向时边造斜边扭方位，至2387m时井斜达到40度，方位110度，钻至井深2460m期间，因井眼曲率变化大发生断钻铤事故三起，均顺利捞获没有粘卡迹象，当钻进至井深2480m时发生井涌（二开前我们要求邻井京22-29井停止注水，但甲方说京22--29井与京22--32x井不是同一断块，因此没有停注），泥浆密度由1.28 g/cm3降为1.10 g/cm3，槽面上见大量油花和气泡。

加40吨重晶石粉密度才恢复至1.28 g/cm3。

后来经过两天的处理，将密度调整至1.49 g/cm3恢复钻进，考虑到京22—29井停注后压力由24Mpa降为15.5Mpa，停钻开离心机清除有害固相，密度降至1.44 g/cm3恢复钻进，4月23日23：26在钻至井深2578.82米，接257号单根时由于活动钻具不及时发生卡钻事故，多次上提、下放和转动钻具均无效,卡点井深2431 m,钻头位置2565.76 m。

事故处理经过：由于判断为粘卡，4月24日到30日打入四次解卡剂（柴油+快T），在第三、四次注柴油+快T时，有意识的将钻井液密度降为1.35—1.36 g/cm3后注入,用降低液柱压力的办法处理也无效。

第五次配SR301（1.48 g/cm3）浸泡三天无效后，测卡点在2398 m。

5月1日爆炸松扣。

然后下入∮178mm开式下击器、上击器和加速器，震击70余次无效。

最后用爆炸松扣起出卡点以上钻具，鱼顶：2396.82m，落鱼长168.94 m。

经研究决定后光钻杆下至1800 m钻。

返工进尺886m，埋井钻具169m。

损失时间27d（从4月23日23：26卡钻至5月20日21：50侧钻至原井深）。