海洋鉆井卡鉆問題分析與預(yù)防處理措施

唐燈文

摘 要：海上石油鉆井是我國進(jìn)行海洋石油資源勘探開采的重要手段，隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展對于石油資源的需求也在逐漸增加，加之我國海洋石油資源較為豐富有著巨大的開采前景應(yīng)當(dāng)積極做好海上石油勘探開采布局，完成對于海洋石油資源的開發(fā)。在海洋石油的開采中鉆井技術(shù)是其中最重要也是最核心的技術(shù)之一，在鉆井中容易出現(xiàn)溢流、井漏、井噴、鉆頭跌落、卡鉆等的故障從而使得海洋石油鉆井受到了較大的影響。文章將在分析海洋石油鉆井作業(yè)中卡鉆事故所產(chǎn)生原因的基礎(chǔ)上對如何做好海洋石油鉆井作業(yè)中卡鉆事故的處理進(jìn)行分析闡述。

關(guān)鍵詞：海洋石油；卡鉆；鉆井；防治措施

中圖分類號：TE242 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）24-0125-02

Abstract： Offshore oil drilling is an important means of exploration and exploitation of offshore oil resources in China. With the rapid economic development of our country， the demand for oil resources is also gradually increasing. In addition， China's offshore oil resources relatively rich has a huge prospect of exploitation should actively do a good job in offshore oil exploration and exploitation layout， to complete the development of offshore oil resources. Drilling technology is one of the most important and core technologies in the exploitation of offshore oil. It is easy to have breakdowns such as overflow， lost circulation， blowout， bit drop， sticking and so on in drilling， which makes offshore oil drilling greatly affected. Based on the analysis of the causes of sticking accidents in offshore oil drilling， this paper analyzes and expounds how to deal with the sticking accidents in offshore drilling operations.

Keywords： offshore oil； sticking； drilling； prevention measure

前言

海洋石油鉆井是一項復(fù)雜而系統(tǒng)的工程，在這一過程中將會受到外部環(huán)境的巨大影響從而使得海洋石油的鉆井無法達(dá)到所預(yù)期達(dá)到的效果。海洋石油鉆井技術(shù)是進(jìn)行海洋石油鉆探的重要技術(shù)之一，在海洋石油鉆井技術(shù)應(yīng)用的過程中常常會遭遇到卡鉆等一系列問題影響海洋石油鉆井作業(yè)，為提高海洋石油鉆井效率需要對海洋石油鉆井技術(shù)應(yīng)用過程中所出現(xiàn)的卡鉆問題進(jìn)行詳細(xì)的分析并采取相應(yīng)的措施予以解決，保障海洋石油鉆井的順利進(jìn)行。

1 海洋石油鉆井技術(shù)應(yīng)用中卡鉆問題產(chǎn)生的原因

在海洋石油鉆井過程中鉆柱會有一個上下提放的過程，而在這一過程中由于地質(zhì)等多方面的原因會造成鉆柱無法進(jìn)行自由的上下提放和轉(zhuǎn)動，而當(dāng)這一現(xiàn)象產(chǎn)生時將會對海洋石油鉆井的正常作業(yè)產(chǎn)生較大的影響，這一現(xiàn)象也被稱之為卡鉆。海洋石油鉆井作業(yè)中產(chǎn)生卡鉆問題時將使得與海洋石油鉆井作業(yè)的相關(guān)進(jìn)程被打斷終止，不但要耗費(fèi)大量的時間予以解決同時也需要消耗更多的資金。在海洋石油鉆井作業(yè)中應(yīng)當(dāng)采取積極的措施來做好卡鉆的發(fā)現(xiàn)和預(yù)防，以免造成更加嚴(yán)重的次生危害。當(dāng)海洋石油鉆井作業(yè)中產(chǎn)生卡鉆問題時將會造成海洋石油鉆井作業(yè)的周期、成本進(jìn)一步提高，不利于海洋石油鉆井作業(yè)的效率和質(zhì)量。

在海洋石油鉆井作業(yè)中所產(chǎn)生的卡鉆問題根據(jù)所產(chǎn)生原因的不同主要分為吸附卡鉆、坍塌卡鉆和縮徑卡鉆幾種，而不同的卡鉆問題所產(chǎn)生的原因也大不相同：（1）吸附卡鉆，吸附卡鉆也被稱之為壓差卡鉆，在鉆井作業(yè)中部分鉆柱停靠在較低的井眼旁時，鉆柱旋轉(zhuǎn)時將會被鉆井液膜所包圍，且在鉆柱周邊形成壓差相等的壓力層，在進(jìn)行鉆井作業(yè)時井眼的鉆進(jìn)方向?qū)鶕?jù)地層、石油層分布的不同而調(diào)整進(jìn)而造成井眼的方向并不是完全垂直的，將鉆井內(nèi)的鉆具靜止時將會使得鉆柱轉(zhuǎn)動時所產(chǎn)生的周邊平等壓力的壓力層被破壞而使得鉆具在井下壓力差的作用下而被牢牢的吸附在鉆井的井壁上，而鉆具停留的時間過長的化將會使得鉆具在井壁泥土的作用下無法上下移動或是自由轉(zhuǎn)動，從而造成卡鉆的產(chǎn)生。總體來說吸附卡鉆主要是由于作用于鉆柱上的井底壓力與空隙之間產(chǎn)生了較大的壓力差進(jìn)而造成鉆柱和井壁之間的摩擦力增大而影響鉆井作業(yè)的正常進(jìn)行。（2）坍塌卡鉆，坍塌卡鉆主要是由于鉆井井壁在自身或是外力的作用下而產(chǎn)生坍塌造成鉆具在落石或是其他雜志的作用下而產(chǎn)生卡死的現(xiàn)象。造成坍塌卡鉆的原因眾多總體來說主要分為地質(zhì)和物理化學(xué)影響兩大方面的原因。在鉆井作業(yè)的過程中將會對井壁周邊的地層造成破壞進(jìn)而引起井壁周邊的應(yīng)力場產(chǎn)生了較為明顯的變化，使得鉆井井壁周邊的應(yīng)力集中聚集起來而應(yīng)力的幾種也使得井壁所形成的平衡十分脆弱，一旦在外界應(yīng)力或是其他因素的影響下將會產(chǎn)生坍塌。在諸多影響因素中地址原因是造成坍塌卡鉆的重要原因之一，在鉆進(jìn)作業(yè)的過程中鉆井液液柱壓力將取代了一部分的地層壓力，從而造成了井眼井壁周邊的應(yīng)力場產(chǎn)生了重新的分布，尤其是在井眼進(jìn)行斜向鉆進(jìn)的過程中還會在井壁上附加一些剪切應(yīng)力，在這些應(yīng)力的作用下一旦井壁因應(yīng)鉆井液液柱無法維持平衡時將會產(chǎn)生井壁的坍塌。除了受力不均外地層中巖石的性質(zhì)也是造成井壁坍塌的一個重要的原因。造成井壁坍塌的物理化學(xué)原因主要是由于泥頁巖的毛細(xì)管作用和流體靜壓力等的原因。在應(yīng)用水機(jī)鉆井液時，泥頁巖在遇水時將會產(chǎn)生膨脹，泥頁巖的膨脹將會使得鉆井井壁的穩(wěn)定性產(chǎn)生了較大幅度的下降進(jìn)而不穩(wěn)定，從而造成了鉆井井壁的坍塌。（3）縮徑卡鉆，縮徑卡鉆現(xiàn)象所產(chǎn)生的主要原因是由于地層吸水進(jìn)而產(chǎn)生膨脹所造成的鉆井井眼井徑的縮小，進(jìn)而使得鉆柱產(chǎn)生卡鉆。在井下會遭遇到極為復(fù)雜的地質(zhì)狀況，地層中的一些巖層（如泥頁巖）具有較大的蠕變性以及一些具有高滲透性的地層在鉆井液的浸泡下將會產(chǎn)生蠕漲進(jìn)而造成井徑的縮小。在地層傾角較大的地層中， 因為其構(gòu)造受地質(zhì)應(yīng)用的影響， 在地層側(cè)壓力的影響下， 容易發(fā)生層間的蠕動或者是位移， 從而導(dǎo)致了塑性變形， 井眼會產(chǎn)生不規(guī)則的變形， 從而產(chǎn)生了小井眼井段。

2 海洋石油鉆井作業(yè)中預(yù)防卡鉆的措施

在海洋石油鉆井作業(yè)中應(yīng)當(dāng)采取積極的措施來預(yù)防卡鉆問題的產(chǎn)生，用以確保海洋石油鉆井作業(yè)的效率和質(zhì)量。在海洋石油鉆井作業(yè)中為預(yù)防卡鉆現(xiàn)象的產(chǎn)生需要結(jié)合不同的卡鉆現(xiàn)象采取針對性的預(yù)防措施：（1）針對吸附卡鉆現(xiàn)

象，由于吸附卡鉆主要是由于壓差所造成的，在對吸附卡鉆進(jìn)行預(yù)防時需要從鉆井液的密度入手，通過降低鉆井液的密度使得鉆井液的密度與粘度系數(shù)能夠與鉆井需求相匹配，通過使用優(yōu)質(zhì)的鉆井泥漿液并盡量減少鉆井鉆具和泥漿的接觸時間避免因泥漿的固結(jié)而產(chǎn)生更大的阻力。同時與之相對應(yīng)的是，采用優(yōu)質(zhì)的鉆井泥漿液后可以提高鉆井液的流速并減少鉆井泥漿液的循環(huán)時間，使得鉆井過程中所使用的鉆井泥漿液能夠一直處于快速流速的過程中，使得鉆井泥漿液無法附著在泥壁上同時鉆井液的壓差也能夠控制在一個較為合理的區(qū)間范圍內(nèi)。（2）針對坍塌卡鉆的問題。在進(jìn)行海洋石油鉆井作業(yè)之前需要對井眼周邊的地層進(jìn)行詳細(xì)的勘測與測量并在鉆井過程中做好嚴(yán)格的地質(zhì)監(jiān)測，用以最大程度的確保井眼周邊的地質(zhì)條件符合鉆井作業(yè)要求，保障鉆井作業(yè)能夠獲得良好的作業(yè)效果。此外，在鉆井作業(yè)中還需要針對鉆井中可能遭遇到的問題制定詳細(xì)的解決備用方案用以最大限度的保障鉆井作業(yè)的順利進(jìn)行。（3）縮徑卡鉆問題的預(yù)防。縮徑卡鉆多發(fā)生于地層膨脹或滲水性能好的地段，因為鉆井液的液性性能不好，易失水，在井壁上容易形成泥壁，當(dāng)泵動力較小時，鉆井液的流動速度低時，容易在管壁周圍沉積，使井壁孔徑縮小，這樣不利于鉆井設(shè)備的順利進(jìn)行。為預(yù)防這一問題的產(chǎn)生在鉆井作業(yè)的過程中需要改善鉆井液的性能，使得鉆井液能夠在鉆井作業(yè)的過程中減少泥漿的沉積從而預(yù)防縮徑卡鉆問題的產(chǎn)生。

3海洋鉆井作業(yè)中卡鉆問題的產(chǎn)生

在海洋石油鉆井作業(yè)中，盡管可以采取各種針對性的措施降低海洋石油鉆井作業(yè)中卡鉆問題產(chǎn)生的幾率，但是卡鉆問題仍時有發(fā)生，在卡鉆問題產(chǎn)生時需要積極采取措施來進(jìn)行處理：

（1）當(dāng)產(chǎn)生吸附卡鉆時，可以通過加大泵動力用以使得鉆軸帶動鉆具上下攢動，通過鉆具的運(yùn)動所帶來的伸張、收縮和震動效果用以使得井眼內(nèi)的鉆井液產(chǎn)生橫向沖撞從而使得卡鉆的鉆具能夠在上述動作下與井壁表面的泥壁形成細(xì)小的間隙，沖洗液在灌輸過程中通過橫向，縱向的作用下通過滲入那些細(xì)小間隙以致破壞泥壁結(jié)構(gòu)，從而將吸附在泥壁上的鉆槳液剝離。除了加大泵動力這一方法外，當(dāng)發(fā)生吸附卡鉆時還可以采用一種浴井液，浴井液的使用時通過向鉆井內(nèi)泡油、酸或是注入清水等物質(zhì)來沖洗鉆井，用以消除造成吸附卡鉆的壓差，從而解決吸附卡鉆問題。（2）在卡鉆問題的處理上應(yīng)該合理科學(xué)的制定卡鉆解除設(shè)計方案，這樣既可以提高解除卡管柱的效率，減少卡套管的破壞，而且可以縮短施工周期，卡鉆解除施工方案的制定與實施由以下環(huán)節(jié)組成：首先準(zhǔn)確的判斷卡鉆的類型，然后合理選擇卡鉆的解除方案，最后是科學(xué)有效的實施解除卡鉆的施工方案。（3）對于縮徑卡鉆進(jìn)行處理時，通過在井眼孔徑縮小的初期通過采用一定的方式來使得鉆孔設(shè)備的活動率得到較大的提升，在選用方法時需要結(jié)合鉆井所遇到的地層情況選取合理的方法與措施。如若上述方法未能取得良好的效果則可以采用小范圍爆破的方式來解除縮徑卡鉆。此外，在鉆井過程中還可以通過對器具進(jìn)行改進(jìn)，通過加大高壓空氣的進(jìn)氣量用以使得鉆具的清孔清渣能力得到較大的提升，降低縮徑卡鉆的發(fā)生率。（4）在遭遇坍塌卡鉆問題時，可以采用震擊解卡的方式來解決坍塌卡鉆問題。坍塌卡鉆主要是由于地層不穩(wěn)定或是其他方面的原因?qū)е铝司厶?，通過在鉆具合理的位置上安放隨鉆震擊器，利用震擊器度卡站進(jìn)行解卡，如若是在起鉆進(jìn)程中遭遇卡站，可以采取倒開鉆具來沖擊坍塌卡點用以恢復(fù)鉆具的正常作業(yè)。不同的鉆進(jìn)程度需要采用不同的震擊器動作方式，在鉆井中的遭遇到的卡鉆與起鉆時所遭遇卡站不同的是，震擊器將采用向上震擊的方式來進(jìn)行解卡。

4 結(jié)束語

經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展加大了對于油氣資源的需求，通過極大對于海洋石油資源的勘探和開采能夠更好的實現(xiàn)海洋油氣資源的開發(fā)。海洋石油鉆井作業(yè)過程中將會遭遇到一系列復(fù)雜的問題，尤其是以卡站為代表的問題將貫穿于整個鉆井作業(yè)的過程中。在鉆井作業(yè)中應(yīng)當(dāng)結(jié)合井眼的特性以及各類卡站問題所發(fā)生的特點采取針對性的措施來對卡鉆問題進(jìn)行預(yù)防，減少卡鉆問題發(fā)生的幾率。在實際的海上鉆井作業(yè)中，針對卡鉆問題制定詳細(xì)的應(yīng)對策略尤其是對鉆井過程中所使用的鉆井液需要結(jié)合實際情況對鉆井液的密度、流量以及含水率等的參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)的控制，在減少卡站問題發(fā)生率的同時可以更好的將卡鉆問題的發(fā)生限定在一個有利的區(qū)間范圍內(nèi)，為解決卡鉆問題打下良好的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

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