LF13-1-10a井鉆具落井及打撈的事故處理

張春杰李超本王學(xué)全張峙

（1.中海油田服務(wù)股份有限公司，深圳 518067；2.中海石油（湛江）有限公司湛江分公司，湛江 524057）

LF13-1-10a井鉆具落井及打撈的事故處理

張春杰1李超本1王學(xué)全1張峙2

（1.中海油田服務(wù)股份有限公司，深圳 518067；2.中海石油（湛江）有限公司湛江分公司，湛江 524057）

南海東部油田陸豐13-1-10a井發(fā)生兩次鉆具在同一深度位置發(fā)生斷裂的事故，現(xiàn)場(chǎng)采用不同打撈方法進(jìn)行數(shù)次打撈。介紹此次現(xiàn)場(chǎng)操作情況，并對(duì)鉆桿的斷裂深度進(jìn)行分析。

鉆具；落井；打撈；打撈筒；落魚

2010年10月7日，在陸豐13-1-10a井領(lǐng)眼作業(yè)過(guò)程中，曾在正常鉆進(jìn)過(guò)程和取心作業(yè)過(guò)程中發(fā)生了兩次鉆具斷裂落井事故，兩次鉆具斷裂的位置都是在339.7mm的套管鞋位置，斷裂的深度相同，打撈的難度大。文中將詳細(xì)介紹此次打撈的過(guò)程，以期對(duì)鉆具管理提供參考。

1 事故井概況

LF13-1-10a井是為落實(shí)油田深部2880層、2900層及2980層等深層系儲(chǔ)量規(guī)模而鉆的一口開發(fā)評(píng)價(jià)井。定向井軌跡如表1所示。

表1 LF13-1-10a井定向井軌跡

2 落井及其處理過(guò)程

2.1 第一次鉆具落井及處理過(guò)程

事故發(fā)生段：定向鉆進(jìn)311.1mm領(lǐng)眼自3 059m至3 060m。 先是頂驅(qū)突然蹩扭矩至45.4kN·m，頂驅(qū)憋停（頂驅(qū)鉆進(jìn)扭矩限位：42 kN·m）上提活動(dòng)鉆具，頂驅(qū)恢復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)現(xiàn)泵壓自22.08MPa下降至21.46MPa，循環(huán)觀察，大鉤懸重突然自118.75t下降至 54.67t，泵壓自21.46MPa降低至 15.39MPa，判斷落魚位置 700m，井斜 25.17°，方位：86.62°，狗腿度：4.83°。上提鉆具 0.5m，墊 10m3稠漿，起鉆至井口，發(fā)現(xiàn)第79柱下單根距公扣端0.5m處鉆桿本體斷裂；鉆桿斷口形狀較為平整，判斷魚頂深度為704.8m，落井鉆具累計(jì)長(zhǎng)度2 455m。第一次鉆具落井時(shí)鉆井曲線如圖1所示。

圖1 第一次鉆具落井時(shí)鉆井曲線

（1）第一趟打撈。鉆具組合：206.3mm引鞋+籃式卡瓦打撈筒 （打撈筒外徑：206.3mm，打撈尺寸：127mm）+127mm鉆桿。下鉆至704m，沖洗魚頂，緩慢旋轉(zhuǎn)鉆具（10～20r/min）間斷旋轉(zhuǎn)下鉆探魚頂，最多下探至735m，無(wú)法探到落魚，起鉆。失敗原因是339.7mm管鞋外井眼擴(kuò)徑嚴(yán)重，引鞋尺寸太小，無(wú)法找到落魚。

（2）第二趟打撈。鉆具組合：304.8mm引鞋+206.3mm籃式卡瓦打撈筒（打撈尺寸：127mm）+127mm鉆桿。下鉆至704m，開泵小排量沖洗魚頂，開頂驅(qū)10r/min，開泵（50 沖/min，0.7MPa）緩慢下放鉆具，探魚頂，確認(rèn)魚頂位置為 709.6m（50 沖/min，4.83MPa）。停泵，停頂驅(qū)，在2~18t范圍內(nèi)下壓鉆具，判斷落魚完全進(jìn)入打撈筒，上提鉆具，大鉤懸重?zé)o明顯變化，多次嘗試打撈，無(wú)法抓住落魚，起鉆。失敗原因：5"鉆桿本體可打撈長(zhǎng)度僅0.3m,長(zhǎng)度太短而無(wú)法正常抓住落魚，決定起鉆更換卡瓦。

（3）第三趟打撈。鉆具組合：304.8mm引鞋+206.3mm螺旋卡瓦打撈筒（螺旋卡瓦內(nèi)徑：165.1mm）+127mm鉆桿 （更換打撈筒籃式卡瓦為螺旋卡瓦）。下鉆至709m，小排量邊沖邊下鉆具至魚頂709.6m，逐漸加壓至 18t，引鞋深度在710.87m，泵壓上升約1.38MPa，確認(rèn)落魚進(jìn)入打撈筒，緩慢上提鉆具，懸重增加至144t，確認(rèn)抓住落魚，在懸重90~157t范圍內(nèi)活動(dòng)鉆具，最終上提鉆具至懸重171t，提活鉆具（鉆具懸重 140t）。

2.2 第二次鉆具落井及處理過(guò)程

取心鉆進(jìn)至3 172.49m。 取心參數(shù)：鉆壓0~3t，轉(zhuǎn)速 40~50r/min，排量 950~1 100L/min，泵壓5.86~6.5MPa，TQ:34~38kN·m。發(fā)現(xiàn)泵壓下降0.25MPa（當(dāng)時(shí)循環(huán)池補(bǔ)充膠液），鉆具懸重突然自126t下降至52.2t，泵壓由6.14MPa降至0.76MPa。扭矩下降至0，判斷井下鉆具斷裂，上提鉆具0.5m，循環(huán)沖洗魚頂，起鉆檢查鉆具，落魚位置705m，井斜25.17°，方位86.62°，狗腿度 4.83°，落井鉆具累計(jì)長(zhǎng)度 2 469.99m。第二次鉆具落井時(shí)鉆井曲線如圖2所示。

圖2 第二次鉆具落井時(shí)鉆井曲線

（1）第一趟打撈。鉆具組合：304.8mm引鞋+206.3mm籃式卡瓦打撈筒（籃式卡瓦尺寸：122mm）+127mm鉆桿。開頂驅(qū)轉(zhuǎn)速為10r/min，開泵緩慢下放鉆具，下鉆探魚頂位置707.52m（下壓4.5t，泵壓由0.82MPa升高至4.14MPa）。確認(rèn)落魚進(jìn)入引鞋，繼續(xù)下壓鉆具4.5~18t，多次下壓，上提鉆具，無(wú)法撈起落魚。失敗原因：卡瓦尺寸過(guò)小，鉆桿本體無(wú)法進(jìn)入卡瓦內(nèi)。

（2）第二趟打撈。鉆具組合：304.8mm引鞋+206.3mm籃式卡瓦打撈筒（卡瓦尺寸：123mm）+127mm鉆桿。重新下鉆至707m，沖洗魚頂。在707.5~711m范圍內(nèi)探魚頂，反復(fù)嘗試多次，無(wú)法找到落魚，現(xiàn)場(chǎng)判斷落魚貼近井壁低邊。

（3）第三趟打撈。鉆具組合：298.4mm壁鉤+206.3mm籃式卡瓦打撈筒 （卡瓦尺寸：125mm）+127mm鉆桿。在707~710.5m范圍內(nèi)反復(fù)探魚頂，最終探魚頂深度為707.72m，但無(wú)法抓住落魚。失敗原因是壁鉤尺寸大，長(zhǎng)度較長(zhǎng)，本體剛性較強(qiáng)，不適合打撈井徑擴(kuò)大段落魚。

（4）第四趟打撈。鉆具組合：304.8mm引鞋（倒角處外徑：311.1mm）+206.3mm籃式卡瓦打撈筒（卡瓦尺寸：125mm）+127mm鉆桿。下鉆至707m，開泵，緩慢下放鉆具探魚頂，在706~708.3m井段不斷探落魚，不能探到魚頂。

（5）第五趟打撈。鉆具組合：298.4mm壁鉤（倒角處外徑：311.1mm）+206.3mm籃式卡瓦打撈筒（卡瓦尺寸：125mm）+127mm鉆桿。下鉆至707m，緩慢下放鉆具，在各方向，每次旋轉(zhuǎn)20~45°，下放探魚頂，在706~708.3m范圍內(nèi)，始終無(wú)法探到落魚。

（6）第六趟打撈。鉆具組合：304.8mm加大引鞋（倒角處外徑：311.1mm）+206.3mm籃式卡瓦打撈筒（卡瓦尺寸：125mm）+127mm鉆桿。在706~708.3m井段探魚頂，反復(fù)嘗試多次，無(wú)法找到落魚。

（7）第七趟打撈。鉆具組合：301.6mm加長(zhǎng)壁鉤+298.4mm籃式卡瓦打撈筒（打撈尺寸：125mm）+安全接頭+變扣接頭（631*410）+127mm鉆桿。在706~715井段探魚頂，最終三次探到魚頂深度在707.7m~707.8m左右，嘗試打撈落魚，魚頂無(wú)法進(jìn)入打撈筒。失敗原因鉆具貼井壁，井徑較大，無(wú)法正常撈起。

（8）第八趟打撈。鉆具組合：298.4mm壁鉤（倒角尺寸：311.1mm）+變扣+206.3mm籃式卡瓦打撈筒（卡瓦尺寸：125mm）+127mm彎鉆桿×1根+127mm鉆桿。下鉆至706m，沖洗魚頂，在705~711m井段探魚頂，多次在同一方位，確定魚頂深度在707.7m左右，多次嘗試打撈落魚，魚頂無(wú)法進(jìn)入打撈筒。失敗原因：298.4mm壁鉤較短，尺寸較大，在短距離內(nèi)，剛性偏強(qiáng)，無(wú)法在底邊撥起落魚。改造加長(zhǎng)壁鉤，計(jì)劃在311.1mm井段鉆桿接箍位置711m，撥動(dòng)鉆桿至壁鉤內(nèi)進(jìn)行打撈。

（9）第九趟打撈。鉆具組合：301.6mm壁鉤（7m）+變扣+206.3mm籃式卡瓦打撈筒 （卡瓦尺寸：125mm）+127mm彎鉆桿（彎度 6度）×1根+127mm鉆桿。下鉆至706m，在706~718.8m范圍內(nèi)反復(fù)探魚頂，沒(méi)有找到魚頂，在鉆桿接箍位置711m，多次撥動(dòng)鉆桿，扭矩在6 780~33 900kN·m撥動(dòng)，無(wú)法將鉆桿導(dǎo)引至壁鉤內(nèi)。失敗原因加長(zhǎng)壁鉤過(guò)長(zhǎng)，剛性大，彎鉆桿無(wú)法發(fā)揮作用，同時(shí)由于大段剛性鉆具在擴(kuò)徑段無(wú)法依靠自身的倒角引鉆具入壁鉤。

（10）第十趟打撈。鉆具組合，304.8mm加大引鞋+206.3mm籃式卡瓦打撈筒 （卡瓦尺寸：125mm）+127mm彎鉆桿（彎度6度）×1根+127mm鉆桿。下鉆時(shí)每次轉(zhuǎn)動(dòng)鉆具30°，706~708m范圍內(nèi)探魚頭，最終探到魚頂，下壓4.5t，緩慢正轉(zhuǎn)并下放鉆具，泵壓升高1.38MPa，確認(rèn)落魚進(jìn)入打撈筒，繼續(xù)下壓10t，上提鉆具，確認(rèn)抓住落魚，上提至鉆具正常懸重144t，提活鉆具，打撈成功。

3 鉆具斷裂落井原因分析

鉆井過(guò)程中，鉆進(jìn)扭矩高（井底空轉(zhuǎn)扭矩：30~34kN·m，鉆進(jìn)扭矩：32.5~39kN·m，127mm 鉆桿上扣扭矩：34kN·m），且憋扭矩頻繁 （頂驅(qū)上限設(shè)為42KN·m），加速鉆具疲勞損壞。

兩次均在339.7mm套管鞋附近斷裂，管鞋處狗腿較大（4.8°），鉆進(jìn)進(jìn)尺較慢時(shí)，鉆具同一部位在套管鞋附近長(zhǎng)期存在異常應(yīng)力。鉆桿本體位置斷裂時(shí)效機(jī)理為早期多源疲勞斷裂失效，造成早期疲勞斷裂失效的主要原因是斷裂位置附近狗腿度比較大，導(dǎo)致鉆桿在此位置承受較大平均應(yīng)力和交變應(yīng)力。

鉆進(jìn)及取心過(guò)程中憋鉆頻繁。多次起下鉆也加速了鉆桿發(fā)生疲勞破壞的可能。嚴(yán)重狗腿度導(dǎo)致鉆桿外表面與井壁摩擦，局部瞬時(shí)相變形成脆性馬氏體組織，加速了疲勞裂紋萌生的進(jìn)程?，F(xiàn)場(chǎng)惡劣的鉆桿使用工況加劇了鉆桿的疲勞進(jìn)程。鉆具在大狗腿段，側(cè)應(yīng)力較高時(shí)定點(diǎn)承受交變應(yīng)力導(dǎo)致鉆桿很快疲勞失效。疲勞破壞微觀斷面見圖3和圖4。

4 結(jié)論

圖3 疲勞破壞微觀斷面

圖4 疲勞破壞微觀斷面

打撈作業(yè)前必須對(duì)井下狀況有清晰認(rèn)識(shí)，不可輕易嘗試激烈、錯(cuò)誤的操作，以免惡化井下情況。探魚頂時(shí)，如果在預(yù)判深度無(wú)法探到落魚，不可盲目繼續(xù)下放鉆具，以免把落魚擠向井壁而增加下一步打撈難度。如用打撈筒打撈，探到落魚后，要根據(jù)泵壓變化保證魚頂進(jìn)入打撈筒后，方可加壓。即使泵壓上升，顯示落魚進(jìn)入打撈筒，也不能隨意增加下壓壓力，而應(yīng)根據(jù)鉆壓變化情況判斷魚頂是已進(jìn)入卡瓦還是卡在止推環(huán)位置，以免壓彎鉆具，使魚頂于井壁間蹩力或貼緊井壁，加大打撈難度。使用壁鉤時(shí)，要注意旋轉(zhuǎn)角度，以免落魚進(jìn)入壁鉤后又滑脫出來(lái)。且壁鉤下入位置在魚頂以下不可過(guò)深，否則會(huì)影響其撥動(dòng)落魚的效果。彎鉆桿+加大引鞋在擴(kuò)徑段打撈中起到關(guān)鍵作用，彎角度數(shù)的確定很重要，本次作業(yè)鉆桿彎度現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算約6°左右，打撈半徑約30min。

在嚴(yán)格操作規(guī)范的情況下，應(yīng)加強(qiáng)鉆具管理。制定合理的鉆具管理制度，鉆具 （鉆桿）分類組合，成套使用，按級(jí)按檔使用，使用過(guò)程中建立定期上下倒換制度，抽上加下等，改變鉆具受力狀態(tài)。同時(shí)，應(yīng)執(zhí)行鉆具錯(cuò)扣制度，定期探傷，或者根據(jù)使用工況加密探傷，并對(duì)鉆具的使用情況做詳細(xì)跟蹤記錄。

[1]劉景伊.鉆井工具使用手冊(cè)[M].北京:科學(xué)出版社，1996.

[2]高德利，劉希圣，徐秉業(yè).井眼軌跡控制[M].東營(yíng):石油大學(xué)出版社，1994.

Abstract：The accident that drilling tools broke at the same depth twice happened in LF13-1-10a well of the nanhai East Oilfield.At the site different methods to fish are tried.This paper introduces the operation situation at the site and analyzes the broken depth of the drilling pole.

Key words：fishing;overshot;fish

Accident Management Practice of Drilling Tool′s Falling and Fishing in LF13-1-10a Well

ZHANG Chunjie1LI Chaoben1WANG Xuequan1ZHANG Zhi2
(1.CNOOC Oilfield Service Co.,Ltd.,Shenzhen 518067;2.CNOOC Ltd.Zhanjiang,Zhanjiang 524057)

TE921

A

1673-1980（2012）02-0072-03

2011-10-19

張春杰（1972-），男，四川三臺(tái)人，主要從事海洋鉆完井技術(shù)和管理工作。