永2井深部事故復雜原因分析及對策

摘 要:永2井是中石化部署在準噶爾盆地中部3區塊車莫隆起構造南翼的一口深探井，該井三開深部施工過程中，多次出現了事故復雜，在對事故復雜原因分析的基礎上，制訂了相應的技術措施，通過嚴格執行，保證了三開深部施工順利。該井的成功施工，為該區塊下一步鉆井提供了經驗。

關鍵詞:事故復雜;原因分析;技術措施

中圖分類號:TU 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3198(2010)06-0313-01

1 概述

永2井是中石化部署在準噶爾盆地中部3區塊車莫隆起構造南翼的一口深探井，井型為直井，設計井深6400.00m，鉆探目的為侏羅系西山窯組，兼探三工河組及白堊系底部含油情況。該井采用Φ444.5mm鉆頭一開，用Φ311.15mm鉆頭二開，順利下入Φ244.5mm套管4396.13m。在三開鉆進過程中，出現了多次事故復雜，在對事故復雜原因分析的基礎上，制訂了對應的技術措施，通過嚴格執行，三開深部施工順利。該井所鉆地層及主要巖性見表1。

表1 永2井地質分層及主要巖性

地質系統設計地層界系統組底深

(m)厚度

(m)巖性描述故障提示新生界上第

三系

下第

三系上統沙灣組

紫泥泉

子組

東溝組2260350012404120620上部為棕紅色泥巖、粉砂巖，下部為棕紅色棕灰色泥巖、含礫細砂巖，底部見一層淺灰色含礫粗砂巖。防井斜、防坍塌、防蹩跳跳鉆棕紅色泥巖、粉砂質泥巖、下部見雜色礫狀砂巖防坍塌、防蹩、防井漏中生界白堊

系下統吐谷

魯群59401820上部褐紅、灰色、棕紅色、褐色泥巖，中部泥巖以深褐色為主，下部淺灰色細砂巖深灰色泥巖，底部為一套塊狀細砂巖。防井漏、防油氣浸侏羅系系中統頭屯

河組西山

窯組6130190上部主要為一套灰色含礫砂巖、細砂巖與褐紅色、褐色泥質巖互層;下部為灰色泥質巖與灰色細砂巖、淺灰色粉砂巖互層，夾多層灰黑色煤層。防高壓井噴、井漏、防油氣浸、防煤層卡鉆下統三工

河組6400270

未穿上部為一套灰色泥巖夾灰色泥質粉砂巖、粉砂質泥巖;中部主要發育灰色細砂巖及砂礫巖;下部主要為灰色泥巖夾灰色泥質粉砂巖、粉砂質泥巖及粉砂巖防高壓井噴、井漏、防油氣浸2 三開施工難點

(1)白堊系底部吐谷魯群組砂礫巖較發育，易蹩跳鉆、卡鉆和井斜。

(2)侏羅系地層可能存在異常高壓，易井噴、井漏。

(3)侏羅系西山窯組發育一定量的煤層或炭質泥巖，易縮徑和井壁垮塌造成卡鉆。

3 三開施工中的事故復雜情況

三開用鋼齒鉆頭鉆穿水泥塞后下入型號為MS1952SSφ215.9mm PDC鉆頭，采用復合鉆具組合: Φ215.9mm鉆頭+Φ172mm螺桿+Φ214mm螺穩+Φ158.75mm鉆鋌×15根+Φ127mm加重鉆桿×6根+Φ127mm鉆桿+139.7mm鉆桿。鉆井參數:鉆壓30KN~50KN，轉盤轉速70rpm，排量27L/s，泵壓17MPa，平均機械鉆速達4.33m/h。

鉆至4909.00m井下出現復雜，鉆進時有蹩鉆、接單根上提有遇卡現象，每次接單根都要反復劃眼多次才能正常。下鉆進入裸眼段后下放上提遇阻卡較嚴重，下鉆到4665.00m時遇阻劃眼到底，正常鉆進至5012.20m時，由于泵活塞刺壞，上提鉆具倒泵。上提鉆具至井深5008.00m，上提懸重2050KN，當時鉆具懸重1930KN，緊接著開另一臺泵后下放鉆具遇阻，上提鉆具遇卡，轉盤轉動困難。綜合下鉆遇阻情況分析為井眼縮徑、垮塌，隨即循環加重處理泥漿。循環期間一直上下活動鉆具，活動范圍越來越小。最后鉆具卡死，鉆頭位置為5008.32m。當時泥漿性能為:密度1.40g/cm3;粘度52S，失水3.8ml。

卡鉆后經多次活動無法解卡，配解卡劑16m3，密度為1.48g/cm3，注入井內14m3，環空內7m3，鉆具內7m3，泡卡期間每3h頂通一次泥漿;每1—2h活動鉆具一次，上提最大到2600KN，下壓最小到1400KN。泡卡100.5h未開。下儀器測卡點，測出卡點位置在鉆頭處:5008.32m。爆炸松扣后落魚長10.00m。下入Φ177.8mm超級震擊器和Φ177.8mm開式下擊器，下鉆到底后對扣成功，震擊解卡。

該段地層大段的砂泥巖互層，膠結性和穩定性較差，易掉塊、縮徑、垮塌。結合鉆進時的蹩鉆和接單根上提困難等現象，當時分析為井眼縮徑和井壁坍塌，產生大的掉塊造成了這次卡鉆。為此采取以下處理措施:

(1)簡化鉆具結構，甩掉螺桿。

(2)密度由1.28g/cm3逐步提升至1.40g/cm3。

(3)加大抗溫劑SHC-2、防塌劑BFT-1、有機硅護壁劑MFG-2、有機硅防塌潤滑劑NFH等泥漿處理劑的用量。

恢復鉆進后井下情況未有好轉，每次接單根時上提都有遇卡現象，特別是方鉆桿接頭出轉盤面時遇卡現象尤為突出，每次都必須倒劃眼提出，反復劃眼后才能恢復正常。鉆至5080.88m時準備接單根，開泵上提至井深5075.00m，懸重由1970KN升高到2100KN，隨即下砸至1300KN，懸重未恢復，多次活動無效后卡死。當時鉆井液性能為:密度1.43g/cm3;粘度58S，失水3.0ml。配解卡劑20m3，注解卡劑18.5m3，環空內10.5m3，鉆具內8m3，泡48小時后卡鉆未開。下儀器測卡點，測出卡點位置在5057.10m。爆炸松扣，落魚長29.59m。下入158.75mm超級上擊器和158.75mm開式下擊器，震擊解卡。

4 事故復雜原因分析

以上兩次卡鉆事故的發生，通過測卡點結果顯示，卡點均在鉆頭處，結合鉆進時的復雜情況綜合分析，逐步排除了落物卡鉆、沉砂卡鉆、粘附卡鉆的可能性。從電測井徑數據來看，4900.00m以下井段為明顯的橢圓形井眼，經過多次起鉆和反復劃眼的井段短軸大于9英寸，長軸為13-14英寸，在老井眼起下鉆正常;未經過反復劃眼的剛鉆開井段短軸小于8英寸。剛鉆開井段井壁不穩定，由于地層應力釋放，造成井眼塑性變形縮徑，是導致復雜和卡鉆事故發生的主要原因。

5 技術措施

針對上述復雜情況，制定了以下技術措施:

(1)上提鉆具劃眼主要采取兩種方案，若鉆時快每鉆進1-2m上提劃眼一次，若鉆時慢每鉆進2h上下活動鉆具一次，上提時必須把方鉆桿下單根全部提出。為避免縮徑卡鉆，上提噸位不超過原懸重10噸，若遇卡嚴重就倒劃眼，通過反復劃眼消除因地層應力釋放所引起的縮徑，直至正常后再恢復鉆進。

(2)為防止縮徑，提高鉆井液密度以平衡地層壓力。

(3)鉆完一個單根后開泵停轉盤，上提、下放無阻卡時方可接單根，否則劃眼正常后再接單根。

(4)加足抗溫、潤滑、防塌處理劑，保持良好的鉆井液性能。

(5)每鉆進24h或50m進行一次短起下鉆，確保上部井眼暢通。

(6)在裸眼段堅持用1檔車起鉆，遇卡上提不超過原懸重100KN，堅持少提多放的原則，若遇卡嚴重就接方鉆桿倒劃眼;下鉆時在裸眼段控制下鉆速度，遇阻不許硬壓，及時接方鉆桿劃眼。

(7)優選PDC鉆頭，使用了美國瑞德公司生產的型號為DSX168PDC鉆頭，該型號鉆頭胎體較短，水槽較深，能有效的減少井下復雜情況。

(8)所有設備保持良好的狀態，動力分配合理，保證連續施工。

由于嚴格執行了以上技術措施，井下復雜情況大為減少，順利的鉆至目的層，進入西山窯組的主要開發井段。

6 結論與建議

(1)地層應力釋放造成井眼塑性變形縮徑，是導致復雜和卡鉆事故發生的主要原因。

(2)有針對性的制訂技術措施，并嚴格執行，可以大大減少事故復雜的發生。

(3)對井壁穩定性有必要進行深入研究。論人機工程學與機械工程