海洋鉆井卡鉆問題分析與預防處理措施

唐燈文

摘 要：海上石油鉆井是我國進行海洋石油資源勘探開采的重要手段，隨著我國經濟的快速發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當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。在海洋石油的開采中鉆井技術是其中最重要也是最核心的技術之一，在鉆井中容易出現溢流、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中卡鉆事故所產生原因的基礎上對如何做好海洋石油鉆井作業中卡鉆事故的處理進行分析闡述。

關鍵詞：海洋石油；卡鉆；鉆井；防治措施

中圖分類號：TE242 文獻標志碼：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雜而系統的工程，在這一過程中將會受到外部環境的巨大影響從而使得海洋石油的鉆井無法達到所預期達到的效果。海洋石油鉆井技術是進行海洋石油鉆探的重要技術之一，在海洋石油鉆井技術應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，為提高海洋石油鉆井效率需要對海洋石油鉆井技術應用過程中所出現的卡鉆問題進行詳細的分析并采取相應的措施予以解決，保障海洋石油鉆井的順利進行。

1 海洋石油鉆井技術應用中卡鉆問題產生的原因

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等多方面的原因會造成鉆柱無法進行自由的上下提放和轉動，而當這一現象產生時將會對海洋石油鉆井的正常作業產生較大的影響，這一現象也被稱之為卡鉆。海洋石油鉆井作業中產生卡鉆問題時將使得與海洋石油鉆井作業的相關進程被打斷終止，不但要耗費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中應當采取積極的措施來做好卡鉆的發現和預防，以免造成更加嚴重的次生危害。當海洋石油鉆井作業中產生卡鉆問題時將會造成海洋石油鉆井作業的周期、成本進一步提高，不利于海洋石油鉆井作業的效率和質量。

在海洋石油鉆井作業中所產生的卡鉆問題根據所產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，在鉆井作業中部分鉆柱停靠在較低的井眼旁時，鉆柱旋轉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，在進行鉆井作業時井眼的鉆進方向將會根據地層、石油層分布的不同而調整進而造成井眼的方向并不是完全垂直的，將鉆井內的鉆具靜止時將會使得鉆柱轉動時所產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動，從而造成卡鉆的產生?？傮w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生了較大的壓力差進而造成鉆柱和井壁之間的摩擦力增大而影響鉆井作業的正常進行。（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生坍塌造成鉆具在落石或是其他雜志的作用下而產生卡死的現象。造成坍塌卡鉆的原因眾多總體來說主要分為地質和物理化學影響兩大方面的原因。在鉆井作業的過程中將會對井壁周邊的地層造成破壞進而引起井壁周邊的應力場產生了較為明顯的變化，使得鉆井井壁周邊的應力集中聚集起來而應力的幾種也使得井壁所形成的平衡十分脆弱，一旦在外界應力或是其他因素的影響下將會產生坍塌。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，在鉆進作業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力場產生了重新的分布，尤其是在井眼進行斜向鉆進的過程中還會在井壁上附加一些剪切應力，在這些應力的作用下一旦井壁因應鉆井液液柱無法維持平衡時將會產生井壁的坍塌。除了受力不均外地層中巖石的性質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原因主要是由于泥頁巖的毛細管作用和流體靜壓力等的原因。在應用水機鉆井液時，泥頁巖在遇水時將會產生膨脹，泥頁巖的膨脹將會使得鉆井井壁的穩定性產生了較大幅度的下降進而不穩定，從而造成了鉆井井壁的坍塌。（3）縮徑卡鉆，縮徑卡鉆現象所產生的主要原因是由于地層吸水進而產生膨脹所造成的鉆井井眼井徑的縮小，進而使得鉆柱產生卡鉆。在井下會遭遇到極為復雜的地質狀況，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生蠕漲進而造成井徑的縮小。在地層傾角較大的地層中， 因為其構造受地質應用的影響， 在地層側壓力的影響下， 容易發生層間的蠕動或者是位移， 從而導致了塑性變形， 井眼會產生不規則的變形， 從而產生了小井眼井段。

2 海洋石油鉆井作業中預防卡鉆的措施

在海洋石油鉆井作業中應當采取積極的措施來預防卡鉆問題的產生，用以確保海洋石油鉆井作業的效率和質量。在海洋石油鉆井作業中為預防卡鉆現象的產生需要結合不同的卡鉆現象采取針對性的預防措施：（1）針對吸附卡鉆現

象，由于吸附卡鉆主要是由于壓差所造成的，在對吸附卡鉆進行預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能夠與鉆井需求相匹配，通過使用優質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而產生更大的阻力。同時與之相對應的是，采用優質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間范圍內。（2）針對坍塌卡鉆的問題。在進行海洋石油鉆井作業之前需要對井眼周邊的地層進行詳細的勘測與測量并在鉆井過程中做好嚴格的地質監測，用以最大程度的確保井眼周邊的地質條件符合鉆井作業要求，保障鉆井作業能夠獲得良好的作業效果。此外，在鉆井作業中還需要針對鉆井中可能遭遇到的問題制定詳細的解決備用方案用以最大限度的保障鉆井作業的順利進行。（3）縮徑卡鉆問題的預防。縮徑卡鉆多發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，這樣不利于鉆井設備的順利進行。為預防這一問題的產生在鉆井作業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的過程中減少泥漿的沉積從而預防縮徑卡鉆問題的產生。

3海洋鉆井作業中卡鉆問題的產生

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

（1）當產生吸附卡鉆時，可以通過加大泵動力用以使得鉆軸帶動鉆具上下攢動，通過鉆具的運動所帶來的伸張、收縮和震動效果用以使得井眼內的鉆井液產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小間隙以致破壞泥壁結構，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，當發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泡油、酸或是注入清水等物質來沖洗鉆井，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該合理科學的制定卡鉆解除設計方案，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節組成：首先準確的判斷卡鉆的類型，然后合理選擇卡鉆的解除方案，最后是科學有效的實施解除卡鉆的施工方案。（3）對于縮徑卡鉆進行處理時，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備的活動率得到較大的提升，在選用方法時需要結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行改進，通過加大高壓空氣的進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定或是其他方面的原因導致了井眼坍塌，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行解卡，如若是在起鉆進程中遭遇卡站，可以采取倒開鉆具來沖擊坍塌卡點用以恢復鉆具的正常作業。不同的鉆進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行解卡。

4 結束語

經濟的快速發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海洋油氣資源的開發。海洋石油鉆井作業過程中將會遭遇到一系列復雜的問題，尤其是以卡站為代表的問題將貫穿于整個鉆井作業的過程中。在鉆井作業中應當結合井眼的特性以及各類卡站問題所發生的特點采取針對性的措施來對卡鉆問題進行預防，減少卡鉆問題發生的幾率。在實際的海上鉆井作業中，針對卡鉆問題制定詳細的應對策略尤其是對鉆井過程中所使用的鉆井液需要結合實際情況對鉆井液的密度、流量以及含水率等的參數進行詳細的控制，在減少卡站問題發生率的同時可以更好的將卡鉆問題的發生限定在一個有利的區間范圍內，為解決卡鉆問題打下良好的基礎。

參考文獻：

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