毕业论文--钻井过程中钻具吸附卡钻事故成因及处理技术

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1、吉林大学毕业生论文钻井过程中钻具吸附卡钻事故成因及处理技术毕业专业：钻探技术导师：杜向波毕业生：孙先彬答辩日期：2011.05.2611钻井过程中钻具吸附卡钻事故成因及处理技术摘要针对钻井过程中常遇的吸附卡钻事故，就其成因、产生条件及处理技术方法进行了较为详细的论述结合工程实例对新研制的ＸＳ－１型解卡剂作用机理进行了分析、应用并提出了具体的操作规程和注意事项。关键词钻井；吸附卡钻；粘土层；套铣法；化学－物理法；ＸＳ－１型解卡剂1　概述石油、水文、地热、盐矿等所有的钻井工程钻遇常见的地层主要有：第四系、第三系松散层、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、

2、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，很容易导致吸附卡钻事故（也称粘钻）。据统计，在河南郑州、新乡、开封、周口、漯河等地区每年平均建造６００～１３００ｍ中深地热井约３０眼，其他１００～３００ｍ井５０～８０眼，总投资８０００～１２００万元。而在这些地区钻井时，常见的问题则是吸附卡钻事故频繁，几乎每眼井都不同程度地遇到此类事故。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，甚至造成钻具和水井报废，从而造成巨大的经济损失。2吸附卡钻成因与特征吸附卡钻事故的形成有地层客观原因和人为主观原

3、因两个方面，这两种原因同时出现时则容易发生此类事故。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）地层岩性力学性能和稳定性差；11（２）具有较强的亲水性，遇水极易产生膨胀、缩径和坍塌，为水敏性地层；（３）容易形成较厚的泥皮，最大泥皮厚度可达６ｍｍ；（４）其主要矿物成分为粘土矿物，原生矿物有石英、长石和云母；次生矿物主要有高岭石、水云母、蒙脱石、倍半氧化物（Ａｌ２Ｏ、Ｆｅ２Ｏ３）、ＣａＣＯ３、ＭｇＣＯ３、腐殖质等。2.2人为主观因（６）井斜严重或使用弯曲钻杆。这些都是造成素在钻井过程中当遇到上述地层

4、时，若遇到下述人为情况时则很可能造成吸附卡钻事故。（１）泥浆失水量过大、井壁泥皮厚度＞２ｍｍ；（２）不提钻维修泥浆泵时间＞５ｍｉｎ；（３）突然停电或设备故障，而没有及时提钻；（４）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；（５）钻具最大外径与钻井直径间隙过小；（６）井斜严重或使用弯曲钻杆。这些都是造成吸附卡钻的人为因素，其中任何一项都可能导致该类事故的发生。2.3吸附卡钻的特征过钻具自身重力的３０％～１００％，经过强力提升最终可使钻具拉至地面。严重的吸附卡钻特征是：钻具拉不动，反复强力提拔，仅出现钻具材料的拉伸量。其拉伸量根据钻具的长短不同而不同，当拉伸量超过金属材

5、料的极限值时，则钻具可能被拉断。无论是轻微的吸附卡钻还是严重的吸附卡钻，其具有的共同特征是：（１）粗径钻具或钻铤被吸附；11（２）泥浆都可以正常泵入和循环，这也是与埋钻事故最根本的区别。3传统处理方法及存在问题吸附卡钻是钻井工程中常遇到的一种事故，特别是进行深层地热钻井时，由于井深和钻遇粘土层较多，更易发生吸附卡钻事故。传统的处理技术方法主要有：（１）采用反丝钻杆将井内事故钻具一一返出，最后再用大一级的岩心管将井内钻头或钻铤套出；（２）采用千斤顶配合强力提拔处理井内事故钻具；（３）采用套铣法人工转动逐步向下铲取吸附在钻具上的泥皮和水化后的粘土。前２种方法由于处理时间长、成本高、对设

6、备和钻具的危害性大，逐步被淘汰。目前常用的是“套铣法”，它是广大钻探工被淘汰。目前常用的是“套铣法”，它是广大钻探工处理方法。3.1套铣法处理原理首先将事故钻具在井口固定好，卸去主动钻杆。根据被吸附卡钻钻具（钻铤）直径和井径，选择合适壁厚和长度的钢管或地质钻探岩心管（一般选择∮２１９ｍｍ或∮２４５ｍｍ）下端割成锲状（俗称马蹄口），焊接在钻杆上并加固。然后套在事故钻具上，通过人工来回旋转钻具逐根向下套铣，套铣过程中阻力较大或工具不下时，可把冲洗液对接到处理工具的钻杆上进行泥浆循环。最终将吸附卡钻的钻具与井壁分离，从而达到解卡目的。3.2套铣法的主要问题该方法虽然可以解决一些事故，但是

7、，它存在着一定的局限性和问题。当吸附卡钻位置较浅（≤４００ｍ）或者被吸附卡钻地层较为松散并且粘土层较薄（≤５ｍ）时，采用该方法可达到解卡目的，否则很难处理。与此同时，该方法存在着较大的危险性和其它问题：（１）井内同时存在２套钻具，很容易引发其他问题，从而使井内事故复杂化，如２套钻具同时卡死在井内、折断或套铣工具脱落井内等等；11（２）处理时间长、成本高和工人劳动强度大；（３）井壁和粗径钻具吸附面积大时或者地层较硬时，该方法则无能为力。4化学－物理处理方法原理及实例注意