測(cè)卡、爆炸解卡技術(shù)在卡鉆處理中的應(yīng)用

王海東 歐躍強(qiáng) 陳 奐

中國(guó)石油川慶鉆探工程有限公司 測(cè)井公司 （重慶 400021）

在石油鉆井工程中，由于眾多主客觀因素造成的卡鉆是油氣勘探的一個(gè)難題，使得鉆井過(guò)程中出現(xiàn)復(fù)雜的井下情況，甚至造成嚴(yán)重的井下事故。這不僅會(huì)浪費(fèi)時(shí)間、人力、物力和財(cái)力，嚴(yán)重的會(huì)造成油氣資源浪費(fèi)甚至油氣井報(bào)廢。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國(guó)每年發(fā)生卡鉆事故上千次，其損失占總事故損失70%～80%[1]。運(yùn)用測(cè)卡技術(shù)測(cè)取卡點(diǎn)并實(shí)施爆炸解卡是處理卡鉆事故，減少經(jīng)濟(jì)損失的一項(xiàng)行之有效的解決方法。

1 爆炸解卡原理與特點(diǎn)

1.1 爆炸解卡原理

常見(jiàn)的爆炸解卡工具連接結(jié)構(gòu)圖（圖1）。

解卡前將爆炸桿中點(diǎn)盡量對(duì)準(zhǔn)鉆具中需解卡的接箍，鉆具提至中和點(diǎn)以上，并施加一定反扭矩，通電引爆雷管，使得導(dǎo)爆索在鉆具接頭部位爆炸。爆炸時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊波及震動(dòng)力，促使接頭部位發(fā)生一定的彈性形變，瞬間使鉆具從接箍絲扣處松開(kāi)[2]，從而成功解卡。

1.2 爆炸解卡技術(shù)的特點(diǎn)

（1）實(shí)用性:任何卡鉆類型，只要滿足內(nèi)徑和通過(guò)性的要求，該技術(shù)都能作相應(yīng)的處理。

（2）成功性:準(zhǔn)確測(cè)出鉆具卡點(diǎn)并把握好相關(guān)技術(shù)要點(diǎn)，成功解卡率高。

（3）時(shí)間性:能夠節(jié)約多次起下鉆具和解卡劑處理等方面的時(shí)間，提高了解卡的時(shí)效性。

（4）經(jīng)濟(jì)性:可節(jié)約卡鉆事故處理中的人工成本、鉆具和工具成本、化學(xué)藥劑成本等。

（5）危險(xiǎn)性:施工需要用到電雷管，炸藥（導(dǎo)爆索）等爆炸物品，其危險(xiǎn)性強(qiáng)。

2 測(cè)卡方法

2.1 注磁測(cè)卡法

通過(guò)電纜將注磁器下人鉆具內(nèi)，通過(guò)注磁面板，用電容充電、放電瞬間注磁[3]的方式給鉆具定點(diǎn)注磁，記錄注磁曲線；在鉆具的允許拉力范圍內(nèi)，反復(fù)拉伸活動(dòng)鉆具即消磁，并記錄消磁曲線。把鉆具接箍基線、注磁曲線、消磁曲線進(jìn)行對(duì)比，即可確定鉆具卡點(diǎn)位置。

2.2 扭矩測(cè)卡法

測(cè)卡儀器結(jié)構(gòu)與相關(guān)參數(shù):扭矩測(cè)卡儀是由磁性定位儀、上下驅(qū)動(dòng)部、連接接頭和傳感器等構(gòu)成，每個(gè)驅(qū)動(dòng)部都包含有一個(gè)連接著3條獨(dú)立支撐臂的直流馬達(dá)（圖2）。儀器總長(zhǎng)度:2536mm，耐壓:124 MPa；耐溫:163℃；外徑:39.6mm；測(cè)量最大內(nèi)直徑:286.3mm。

圖2 扭矩測(cè)卡儀外形結(jié)構(gòu)圖

測(cè)卡原理:儀器供電時(shí)，驅(qū)動(dòng)部馬達(dá)開(kāi)始工作，儀器的支撐臂張開(kāi)，下驅(qū)動(dòng)部分首先鎖緊，上驅(qū)動(dòng)部分再鎖緊并有效地使儀器鉗在鉆桿內(nèi)。鉆具運(yùn)動(dòng)時(shí)傳感器可以采集到測(cè)量點(diǎn)鉆桿的運(yùn)動(dòng)變化量，電子部件將這種變化量轉(zhuǎn)化成信號(hào)并傳輸?shù)降孛娴拿姘迳?。通過(guò)面板上表盤指針的信號(hào)幅度變化可判斷所測(cè)點(diǎn)是否被卡。

扭矩法在操作性、時(shí)效性、準(zhǔn)確性以及測(cè)卡效果等方面較注磁法都具有一定的優(yōu)越性。

3 施工技術(shù)要點(diǎn)

3.1 確定扭矩圈數(shù)

扭矩測(cè)卡時(shí)，施加鉆具一定的正扭矩以便測(cè)卡儀采集信號(hào)。施加正扭矩時(shí)，必須保證扭矩輸送能夠到達(dá)卡點(diǎn)位置。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)直井為2圈/km，小斜度井 （小于30°） 為 2.5～3圈/km， 大于 30°的斜井為3.5～4圈/km。

爆炸解卡時(shí)，需施加一定的反扭矩，據(jù)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)直井為 2～2.5 圈/km，小斜度井（小于 30°）為 3～3.5圈/km，大于 30°的斜井為 4～4.5圈/km，具體圈數(shù)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況而定。

3.2 確定上提拉力

消磁過(guò)程中，必須在鉆具允許的拉力范圍內(nèi)多次活動(dòng)鉆具。爆炸解卡時(shí)，上提拉力需稍大于卡點(diǎn)以上鉆具的自然懸重,選擇多附加的噸位為0.5～1t/km,或?yàn)樯咸崂榭c(diǎn)上部鉆具自然懸重的105%～115%。

3.3 確定火工品的性能

所使用的電雷管和導(dǎo)爆索是直接裸露井內(nèi)，所以其耐溫、耐壓條件以及安全阻值和爆炸能量必須滿足井況的施工要求。

3.4 確定炸藥藥量

如果炸藥藥量過(guò)小，解卡不成功；藥量過(guò)大則可能損壞鉆具絲扣或使其嚴(yán)重的變形造成再次卡鉆。依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工經(jīng)驗(yàn)，藥量選擇如表1所示。

表1 井深與炸藥藥量關(guān)系表

3.5 確定爆炸位置

爆炸解卡時(shí)，將爆炸桿中部對(duì)準(zhǔn)解卡接箍，爆炸時(shí)產(chǎn)生的最大沖擊作用于該接箍上，如果爆炸位置誤差較大則可能解卡不成功或者解卡位置偏移。

4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

4.1 注磁測(cè)卡法爆炸解卡應(yīng)用

川西地區(qū)A井，人工井深4370.0m，井內(nèi)泥漿密度1.20g/cm3，最小水眼38mm，88.9mm鉆桿的鉆具組合，預(yù)計(jì)卡點(diǎn)位置4100m左右。

施工步驟:①采用最大外徑32mm的儀器組合通井至4250.3m，測(cè)鉆具接箍基線圖；②避開(kāi)鉆具接箍注磁并測(cè)注磁曲線圖；③多次活動(dòng)鉆具進(jìn)行消磁并測(cè)消磁曲線圖；④將所測(cè)圖進(jìn)行對(duì)比，確定卡點(diǎn)位置為4150.40m；⑤在安全條件下進(jìn)行爆炸桿地面組裝；⑥將裝配好的爆炸桿輸送至解卡接箍位置；⑦施加反扭矩和上提拉力，供電點(diǎn)火爆炸。

解卡相關(guān)數(shù)據(jù)，炸藥藥量:225g；反扭矩:8圈；鉆具懸重:105t；解卡噸位:115t。

4.2 扭矩測(cè)卡法爆炸解卡應(yīng)用

川西北地區(qū)B井，人工井深2436.0m，井內(nèi)泥漿密度1.23g/cm3，最小水眼71mm，127mm鉆桿的鉆具組合，預(yù)計(jì)卡點(diǎn)位置2000m左右。

施工步驟:①采用最大外徑為44mm的儀器組合通井至2407.3m；②下扭矩測(cè)卡儀測(cè)卡，分別測(cè)量位置有2021.0m、1973.0m和1957.0m，前兩測(cè)量點(diǎn)表盤指針無(wú)變化，第三測(cè)量點(diǎn)表盤指針變化明顯(圖3)?？c(diǎn)確定后，施工步驟與上節(jié)相同。解卡相關(guān)數(shù)據(jù)，炸藥藥量:170g；反扭矩:5圈；鉆具懸重:54t；解卡噸位:58t。

4.3 效益分析

解卡成功后，相關(guān)工程人員可制定后續(xù)的處理措施，節(jié)約了處理時(shí)間并減少損失。

A井卡鉆后，在未采用爆炸解卡處理之前，2次泡解卡劑共計(jì)43.2m3，活動(dòng)鉆具260余次，耗時(shí)超過(guò)400h，加之其他材料費(fèi)用和成本，共計(jì)損失約70萬(wàn)元；B井卡鉆以后，經(jīng)相關(guān)技術(shù)專家分析后選擇了爆炸解卡方法，并一次解卡成功。爆炸解卡共計(jì)耗時(shí)12h，相比傳統(tǒng)解卡方法節(jié)約了大量時(shí)間，打撈工具費(fèi)用以及其他費(fèi)用。B井為該地區(qū)的一口重點(diǎn)探井，在后來(lái)鉆遇2600m～2670m時(shí)，鉆井、錄井顯示良好，該井射孔完井以后，試氣日產(chǎn)量上百萬(wàn)方，由此該段儲(chǔ)層也成為了該井，該地區(qū)的天然氣主力產(chǎn)層，這為該地區(qū)后期勘探和開(kāi)發(fā)提供了重要依據(jù)。

5 認(rèn)識(shí)

（1）卡鉆事故常有發(fā)生，而采取爆炸解卡技術(shù)是處理卡鉆事故，減少經(jīng)濟(jì)損失，提高作業(yè)效率的一項(xiàng)行之有效的方法。

（2）測(cè)出鉆具的卡點(diǎn)是解卡工作的關(guān)鍵，測(cè)卡的方法包括注磁測(cè)卡和扭矩測(cè)卡法。

（3）爆炸解卡時(shí)準(zhǔn)確把握技術(shù)要點(diǎn)，包括扭矩圈數(shù)、上提拉力、火工品性能、爆炸藥量和解卡位置，才能成功解卡。

（4）從輸送方式上講，此類解卡方法主要針對(duì)直井和小斜度井卡鉆事故，對(duì)于大斜度井和水平井，可采用其他設(shè)備配合輸送，達(dá)到解卡目的。

[1]黃河福,吳德麟,王少英,等.測(cè)卡松扣系統(tǒng)在處理卡鉆事故中的應(yīng)用[J].石油鉆探技術(shù),1997,25（03）:46-47.

[2]岳發(fā)輝,朱玉江.測(cè)卡、爆炸松扣技術(shù)的應(yīng)用[J].石油鉆采工藝,1992（3）:41-42.

[3]張世虞.爆炸松扣解卡技術(shù)的應(yīng)用[J].天然氣工業(yè),1984,4（01）:77-79.