NP3-80井9-5/8"×7"尾管固井事故分析報告

侯躍全(德州大陸架石油工程技術有限公司 山東 德州 253003)

一、基本情況

該井是一口五開五段制定向井，設計井深5856 m，最大井斜為37.5°。其中，四開完鉆井深5679 m，正常鉆進：鉆壓40-60 KN，排量30 L/s。四開采用7"尾管固井，懸掛器下深4027.55，尾管長1649.45m，懸掛位置為降斜段，井斜角18.2°。送入鉆具刮管時稱重160 t，理論計算尾管在直井中浮重58.8 t。

二、詳細施工過程

1.下套管及循環：

2012年6月21日15:00開始下177.8 mm尾管。

22日2:20接入懸掛器，灌滿泥漿稱重，上提82 t，下放70 t（其中頂驅26 t）。

14:00順利下鉆送尾管完，下深5677 m。灌滿泥漿后稱重：上提180 t未提活，下放140 t。

至23日4:00壓力才基本穩定，井口返漿正常，泵沖15沖，壓力穩定4.5M Pa左右。

至24日0:00，緩慢逐漸提高泵沖至50沖（排量0.95m3/mi n），泵壓10 M Pa；但在提排量過程中，泵壓仍然忽高忽低，不穩定。

至 24日 7:00，提排量至 60沖（1.1m3/mi n），泵壓 11-12 M Pa。

循環至9:30，提泵沖至65沖（排量1.2 m3/mi n），泵壓13 M Pa，后慢慢降至12.5M Pa。

2.坐掛丟手：

循環至24日10:57，投球，11:05小排量開泵送球，11:36球到位，憋壓12 M Pa，開始坐掛，緩慢下放鉆具，懸重由170 t下放至100 t，鉆具下放2.7 m，與理論計算回縮距吻合，判斷坐掛成功。

11:54上提鉆具至懸重130 t，開泵19 M Pa憋通球座，重新建立循環，小排量開泵，并逐漸提升至排量1.2 m3/mi n，泵壓12.5M Pa。

12:00停泵，在懸重130 t位置倒扣，累計正轉35圈，累計回轉1.5圈，最大扭矩18 KN.m。上提鉆具1.8 m，其中有0.5m在上提過程中懸重保持156 t不變，下放時懸重降至120 t后保持不變（上提156 t與下放120 t懸重不同是由于摩阻造成），判斷倒扣成功。繼續下放鉆具，下壓20 t，坐卡瓦準備循環。

3.固井前循環：

24日12:30重新開泵，但壓力偏高，30沖/mi n，泵壓達到10-11M Pa。16:00用水泥車反擠一次，再開泵壓力恢復正常，排量逐漸提至1.1m3/mi n。

循環至18:30，注入粘度40 s，密度1.37 g/c m3的先導漿17 m3。

4.固井施工：

24日19:20固井管線試壓25M Pa，無刺漏，開始固井施工作業。

19:24～19:38水泥車注入沖洗液9 m3，排量0.7-0.9 m3/mi n，壓力11M Pa，然后放回水檢查浮箍浮鞋，確認未失靈。

19:43～20:29水泥車注入低密度水泥漿26 m3，平均密度1.48 g/c m3，注入高密度水泥漿 10 m3，平均密度1.86 g/c m3，排量0.8-1.0 m3/mi n，壓力11-0 M Pa。

20:23～21:02用泥漿泵壓膠塞并頂替1.65g/c m3重泥漿29 m3，排量1.15-0.8 m3/mi n，壓力由0升高到5M Pa，又降低至0 M Pa。

21:02～21:06用水泥車注入4m3藥水間隔液（正好在懸掛器位置上下各2 m3，避免拔中心后泥漿和水泥漿直接接觸）。

21:06～21:49泥漿泵頂替，排量0.9～0.6 m3/mi n，壓力逐漸增加至3 M Pa，穩定至總替量45m3。替漿至53 m3，排量0.7 m3/mi n，壓力6.5M Pa，后壓力逐漸增加至12 M Pa，替漿至64.8 m3時（為流量計計量，理論替量71.5m3，少提6.7 m3）泵壓突然升高至18 M Pa，碰壓。

5.拔送入工具過程：

22:05拆完水泥頭起鉆，上提鉆具懸重由100 t升至200 t，懸重異常，立即下放鉆具，接頂驅，在原倒扣位置（懸重130 t）正轉倒扣，扭矩異常偏大，直接為40 KN.m（固井前在此懸重倒扣最大扭矩18 KN.m），轉動5圈左右，開始邊轉動邊上提鉆具，但在上提過程中，扭矩增加，當懸重增加至160 t以上時，扭矩達到50 KN.m，頂驅憋停；下放鉆具，扭矩減小至40 KN.m時又能轉動；再放至懸重130 t時倒扣時，扭矩忽大忽小，26～40 KN.m變化。多次開頂驅和停頂驅上提下放，累計轉動35圈，最大上提至200 t，均無法脫手，送入工具基本未上移。到后來，在原懸重位置（懸重130 t）不能轉動，轉多少圈回多少圈，在懸重240 t～120 t之間反復上提下放，均無法脫手。

22:30準備接單根增加下放距離，采取猛剎車方式脫手，但在開頂驅準備下放鉆具時，扭矩50 KN.m，頂驅接頭與鉆桿連接處蹩脫扣。

23:30用鉆井泵反擠0.7 m3，壓力24M Pa，擠不進。

25日0:31～1:01水泥車環空反擠，第一次以排量300 L/mi n擠入1m3清水，壓力升至25M Pa；繼續擠入150 L，壓力由25M Pa升至28 M Pa；再擠入100 L，壓力由28 M Pa升至30 M Pa；后連續小排量緩慢擠入250 L，壓力逐漸增加至34M Pa，基本沒擠進去，發生了“插旗桿”事故。

三、事故原因分析

造成事故的可能原因主要有四種，逐條分析如下：

1.懸掛器倒扣螺母粘扣或掛扣造成不能脫手分析

（1）懸掛器倒扣原理

懸掛器與送入工具之間是通過倒扣螺母的反扣螺紋連接，螺紋不起密封作用，是靠密封芯子密封。

當尾管懸掛器受拉狀態時，尾管的重量是通過倒扣螺母掛在倒扣接頭下面的臺肩上，此時倒扣螺母受拉力；而當尾管懸掛器處于坐掛或者尾管坐于井底時，只要尾管懸掛器處于中和點或者受壓狀態，不論壓多少噸，倒扣螺母都不受力。正傳倒扣時，隨著鉆具的轉動，倒扣螺母上移，壓縮彈簧，最終與密封殼體的絲扣完全脫開。整個倒扣過程中倒扣螺母只受很小的彈簧推力，倒扣扭矩很小，扣很容易倒開。

（2）懸掛器倒扣螺母粘扣或掛扣可能性分析

倒扣螺母反扣只有18圈，固井前累計有效倒扣33.5圈，遠遠超出絲扣圈數，且倒扣前上提懸重180 t未提活，倒扣后上提過程中懸重最大156 t，且有0.5m上提距離保持156 t不變，與刮管時鉆具稱重160 t吻合，充分證明固井前是倒扣成功的。當鉆具下放過程中，懸重由156 t首先克服摩阻下降到120 t，然后保持不變，當載荷支撐盤重新壓在密封殼體上時，懸重又下降至100 t，懸掛器受壓20 t，符合操作規程。

從倒扣原理看出，無論懸掛器受壓多少噸，倒扣螺母是不受壓力的，倒扣螺母只承受很小的彈簧頂力，因此倒扣螺母不會受壓產生粘扣。因此，可完全排除固井前倒扣不成功以及倒扣螺母粘扣或者掛扣造成不能脫手的可能性。

2.水泥漿閃凝可能性分析

水泥漿稠化時間，固井公司試驗結果領漿為302 mi n，尾漿241mi n；冀東油田固井前復查為領漿為321mi n，尾漿207 mi n。從開始配水泥漿，到上提送入工具歷時3 h，沒有超過水泥漿稠化時間，現場取樣水泥漿第三方檢驗也沒問題，似乎與水泥漿無關。但替漿提前了6.7 m3碰壓，如果計量準確，就不能排除水泥漿閃凝的可能性；固井后提不動、轉動扭矩增大，至后來轉不動，也符合水泥漿閃凝現象。固井前環空可以反擠，但固井后在水泥漿稠化前70 mi n擠不進去，現象也符合水泥漿閃凝。水泥漿閃凝的原因可能與井下異常高溫有關，因為本井井溫沒有實測，依據鄰井估計得出，也可能與水泥漿密度不勻有關，領漿最高密度****，高出***，尾槳最高密度****，高出***（如果密度高出設計0.03之內，刪除該紅色部分。）。如果后期掃塞驗證膠塞在球座位置，就可基本排除水泥漿閃凝。

3.落物硬卡可能性分析

固井前倒扣扭矩最大為18 KN.m，上提下放懸重正常，但固井后在同一位置倒扣，扭矩卻突然增大到40 KN.m，且上提鉆具扭矩增大至蹩死頂驅，下放鉆具又能轉動，上提下放后扭矩發生忽大忽小變化，轉的動、拔不動，這些異常現象符合落物硬卡。但井隊、固井隊在施工過程中都很注意保護井口，落物可能性較小。等卡點以下鉆具或者送入工具打撈出后，檢查外傷情況可最終確定是否為落物硬卡。

4.沉砂埋死鉆具可能性分析

在循環和固井過程中，隨著鉆具的震動，進入回接筒內的沙子被填實，增大了送入工具提出的摩擦力，造成送入工具難拔，但不會將送入工具卡住轉不動。本井固井后鉆具提不動，轉動困難，最后蹩停頂驅，證明不是砂子進入回接筒內單一原因造成。

倒扣后在后期循環和固井中，砂子繼續被帶到懸掛器位置，特別是水泥漿的攜砂能力強，造成懸掛器處堆積了更多砂子，加上返過懸掛器的水泥漿作用，送入工具被砂埋無法脫手。

四、事故處理

事故發生后，各方一致同意采取以套銑打撈方案為主，側鉆為備用的處理方案。截止6月29日，已成功套銑78 m，目前正在繼續套銑中。大陸架公司積極推薦采用威德福套銑工具，并始終保持與現場聯系，隨時提供相關的技術支持。

總結

1.現場的組織管理存在問題，沒有統一協調。在冀東油田事故分析會上，主管生產的常局長認為責任心不到位、主觀原因是最大隱患，對于問題的處理存在僥幸心理，沒有及時向領導匯報，缺乏應急預案。今后必須要好好總結，杜絕安全事故的發生，我們大陸架公司也要認真思考，好好吸取教訓。

2.各項數據表明，坐掛和倒扣是成功的，這也是各方的共識。但導致事故發生的真正原因還待事故處理完后進一步查明。

3.固井施工前后整個過程中，應認真搜集齊全各方面數據，有助于施工的順利完成以及發生事故后的正確判斷和處理。