川西氣田PZ6-4D井卡鉆事故處理及分析

伍鵬常

（中石化西南石油工程有限公司鉆井工程研究院，四川德陽(yáng)618000）

1 PZ6-4D井基本情況

PZ6-4D井是一口部署在四川盆地川西坳陷龍門(mén)山前斷褶帶鴨子河構(gòu)造的一口以直導(dǎo)眼開(kāi)窗側(cè)鉆的四開(kāi)制開(kāi)發(fā)定向井。該井井身結(jié)構(gòu)如圖1所示，設(shè)計(jì)井深6660m，垂深5746.52m。該井三開(kāi)使用Φ241.3mm鉆頭鉆至井深5481.76m，鉆遇高壓裂縫性氣層，在節(jié)流循環(huán)壓井過(guò)程中，發(fā)生了井漏，經(jīng)過(guò)3次加重壓井堵漏及1次動(dòng)態(tài)堵漏，鉆井液密度由1.95cm3提至2.07g/cm3后，壓穩(wěn)氣層且不漏，恢復(fù)正常鉆進(jìn)。三開(kāi)繼續(xù)鉆進(jìn)至井深5638.05m，鉆遇高壓裂縫性氣層，由于小塘子組安全密度窗口窄，經(jīng)過(guò)6次節(jié)流壓井后，逐級(jí)上提密度至2.20g/cm3。隨后起鉆至套管內(nèi)觀察，無(wú)遺漏，下鉆至井深5400m排后效后，起鉆簡(jiǎn)化鉆具組合下鉆，下鉆至井深5400m時(shí)，循環(huán)排后效過(guò)程中，發(fā)生了井漏，在使用橋漿關(guān)井?dāng)D堵過(guò)程中，發(fā)生了卡鉆復(fù)雜事故。本文認(rèn)真分析了本次卡鉆事故的原因，處理過(guò)程的不足，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，希望為該區(qū)塊該層位施工或溢漏同存的處理提供可借鑒的參考。

表1 PZ6-4D井井身結(jié)構(gòu)表

2 前期施工簡(jiǎn)況

2.1 井深5481.76m鉆遇裂縫性氣層壓井堵漏情況

2020年2月21日三開(kāi)鉆至井深5481.76m發(fā)現(xiàn)液面上漲0.96，總烴由1.277%↑84.52%，鉆井液密度1.95g/cm3；關(guān)井套壓2.2MPa、未求得立壓；節(jié)流循環(huán)除氣、壓井，點(diǎn)火成功：火焰呈橘黃色，高5~8m，節(jié)流壓井過(guò)程中，提密度至2.02g/cm3時(shí)發(fā)生井漏，經(jīng)3次加重壓井堵漏及1次動(dòng)態(tài)堵漏，密度由1.95cm3提至2.07g/cm3后，壓穩(wěn)氣層且不漏，恢復(fù)鉆進(jìn)。本次漏失鉆井液64.81m3。

2.2 1井深5638.05m鉆遇裂縫性氣層壓井堵漏情況

2020年3月4日22:30以密度2.07g/cm3鉆至井深5638.05m，再次鉆遇油氣顯示層，液面上漲0.43m3，同時(shí)有涌勢(shì)，防溢傘內(nèi)泥漿沸騰。立即關(guān)井（未求得立壓、套壓1.0MPa），關(guān)環(huán)形循環(huán)排氣，點(diǎn)火焰高8~10m，監(jiān)測(cè)無(wú)硫化氫顯示，全烴顯示95%，停泵出口不斷流。立即組織按每回次0.03g/cm3逐級(jí)循環(huán)加重，循環(huán)期間發(fā)生漏失，經(jīng)過(guò)6次堵漏后逐級(jí)上提密度至2.20g/cm3，于3月9日起鉆至套管內(nèi)，靜停觀察29.5h（正常起下鉆安全作業(yè)時(shí)間需要25h），期間無(wú)溢漏。

3月11日9:30下鉆至4446m關(guān)井循環(huán)排后效（開(kāi)泵液面上漲，全烴20%↑38.3%，點(diǎn)火未燃；10:00全烴由38.3%↑95.6%，點(diǎn)火成功，橘黃色火焰高度8~10m，伴隨火焰噴出液體，排量14L/s、立壓0MPa、套壓2.8MPa，ρ出2.15g/cm3↘2.13g/cm3，ρ入2.19g/cm3，9:30火焰緩慢熄滅，全烴45%~53%，ρ出由2.13g/cm3↑2.17g/cm3，ρ入2.19g/cm3）。

3月11日10:20開(kāi)井循環(huán)觀察，排量17L/s，液面平穩(wěn)，停泵出口不斷流；至20:00關(guān)井循環(huán)，雙節(jié)流排后效，排量14L/s↑26L/s，ρ出2.16~2.18g/cm3，ρ入2.19~2.20g/cm3，全烴55%~90%，火焰高度5~7m，其后緩慢熄滅；至22:50開(kāi)井觀察，停泵后出口斷流，下鉆至井深5400m。

3月11日22:50~12日11:00關(guān)井循環(huán)排后效，出口返漿時(shí)點(diǎn)火成功，橘黃色火焰高10m，伴隨火焰噴出液體，逐級(jí)提排量至12L/s，全烴68%↓42.6%，火焰降至1.5m后緩慢熄滅，期間累積漏失鉆井液52.62m3；至22:00開(kāi)井循環(huán)排后效，維護(hù)泥漿性能，排量13L/s，ρ出2.19 g/cm3，ρ入2.21 g/cm3，全烴46.3%↘23%，期間漏失鉆井液5.26m3；至13日10:00起鉆，鉆頭出井（注：起鉆實(shí)際比理論多灌漿9.63m3），本次共計(jì)漏失鉆井液501.63m3。

3 事故發(fā)生經(jīng)過(guò)

2020年3月13日10:00簡(jiǎn)化鉆具組合下鉆，20:20下鉆至套管鞋處4210m，期間漏失7.83m3。20:30~14日1:50關(guān)井循環(huán)排后效，排量12L/s、全烴35.3%↑58.0%↓18.3%，漏失鉆井液22.48m3；其后靜止觀察至6:00，9:20下鉆至井深5400m；9:20~13:30關(guān)井循環(huán)排后效，排量14L/s、立壓7.5MPa，火焰高3~4m，漏失鉆井液24.75m3，漏速4~5m3/h；13:30~14:30開(kāi)井循環(huán)觀察，排量14L/s，漏速5m3/h，逐級(jí)提排量至20L/s，即時(shí)漏速10~12m3/h，期間累計(jì)漏失7.32m3；14:30~16:26開(kāi)井注濃度29%的堵漏漿18m3，替漿出鉆頭后，關(guān)環(huán)形以Q：9L/s，立壓：6.3MPa，套壓：2.6MPa擠注堵漏漿，擠注8.7m3前連續(xù)鉆具活動(dòng)正常，摩阻15t，繼續(xù)擠注至9.5m3時(shí)發(fā)現(xiàn)立壓由6.3MPa逐漸上漲至13.5MPa，套壓未變，鉆具活動(dòng)阻力由15t上升到25t，立即開(kāi)井以排量14L/s替出水眼內(nèi)堵漏漿，立壓持續(xù)升高至19.3MPa，鉆具活動(dòng)受阻，出口流量持續(xù)減小，發(fā)生卡鉆事故。

4 原因分析

（1）旁通閥異常打開(kāi)：關(guān)井?dāng)D注時(shí)堵漏漿經(jīng)旁通閥進(jìn)入環(huán)空向下運(yùn)移在鉆頭處不斷堆積，堵塞下部通道，造成鉆具活動(dòng)困難。開(kāi)井后替堵漏漿過(guò)程中，大量堵漏材料向上運(yùn)移，在鉆具無(wú)法活動(dòng)的情況下堆積加劇，最終環(huán)空被堵、導(dǎo)致鉆具被卡，加之鉆井液密度高達(dá)2.19g/cm3，高密度條件下在鉆具無(wú)法活動(dòng)的情況下，進(jìn)一步加劇了鉆具粘卡，從而造成了本次復(fù)合型卡鉆故障。

（2）本次堵漏采用了聚硅纖維、樹(shù)脂薄片、橡膠顆粒等新型堵漏材料，具有抗高溫不易降解、吸水易膨脹等特性，且牙輪鉆頭巴掌與井眼環(huán)空間隙很小，堵漏材料的膨脹加劇了環(huán)空堵塞。

（3）對(duì)本次漏失機(jī)理認(rèn)識(shí)不充分，不能正確判斷本次漏失的類(lèi)型及性質(zhì)，導(dǎo)致盲目制定堵漏技術(shù)措施，盲目施工，從而導(dǎo)致卡鉆復(fù)雜的發(fā)生[2]。

5 現(xiàn)場(chǎng)處理工藝

5.1 開(kāi)井活動(dòng)鉆具

2020年3月14日16:33~16:50以9L/s的排量循環(huán)了17min，共計(jì)9.2m3堵漏漿理論全部出鉆頭，出口流量持續(xù)變小，直至斷流。期間加扭15~35kN，上提240t下放60t活動(dòng)鉆具未開(kāi)。

5.2 活動(dòng)鉆具，間斷正注、環(huán)空反擠

14日20:00~15日4:00活動(dòng)鉆具，活動(dòng)范圍60~240t，間斷加扭20~35kN未開(kāi)。期間以20L/s排量間斷正注、立壓19.7MPa，出口不返漿，地層能持續(xù)吃入；間斷反擠3次，累計(jì)擠入地層15m3，停泵泵壓維持在2.5MPa，開(kāi)井后返吐10m3，期間漏失18.36m3。

5.3 通徑、測(cè)卡點(diǎn)

3月15日4:00~11:30測(cè)井車(chē)通徑、測(cè)卡點(diǎn)，儀器下放至回壓閥5398.57m，其后上提測(cè)卡點(diǎn)，測(cè)得卡點(diǎn)位于4450~4500m。

5.4 活動(dòng)鉆具、間斷正注，環(huán)空反擠

3月15日11:30~17日8:00間斷活動(dòng)鉆具，范圍40~240t，配合間斷加扭25~30kN未開(kāi)；期間正注22次，7L/s，立壓持續(xù)上漲至10MPa后穩(wěn)壓，累計(jì)泵入地層80.76m3，出口未見(jiàn)流量；間斷反擠20次，泵入56.62m3停泵開(kāi)井返吐33.25m3，累計(jì)擠入23.37m3。

5.5 第一次鉆具穿孔

3月17日8:00~12:00做鉆具穿孔準(zhǔn)備、間斷在60~220t范圍內(nèi)活動(dòng)鉆具，期間正注2次，排量4L/s，累積注入地層5.33m3，立壓持續(xù)上漲至7.4MPa，停泵后立壓降至3.1MPa；反擠1次，泵入鉆井液3.0m3，停泵反吐2.67m3，擠入地層0.33m3；至17:00電纜測(cè)卡，測(cè)得卡點(diǎn)為4450~4500m；至21:00組下?51mm射孔槍?zhuān)恢?2:15下射孔槍至預(yù)計(jì)穿孔點(diǎn)井深（5295m）并校核（計(jì)劃于加重鉆桿后第1根127mm鉆桿公接頭以上0.5m位置，避開(kāi)鉆桿加厚位置）；至22:30點(diǎn)火，立壓瞬間由7.6MPa↘5.1MPa；至23:10小排量正注，上提電纜，正注5min后、停泵、起射孔槍?zhuān)恢?:00開(kāi)泵正注，排量10L/s，累計(jì)泵入40.23m3，環(huán)空未見(jiàn)返漿；至8:00間斷活動(dòng)鉆具，期間正注6次，排量4~5L/s，累積注入地層8.29m3；反擠2次擠入地層4m3，泄壓后返吐4m3。

5.6 投球、打開(kāi)旁通閥

3月18日9:50投球，球體自由下落50min以后，于10:40開(kāi)泵分別以Q：1.5L/s、P：7.8MPa；Q：3L/s、P：8.9MPa；Q：8.7L/s、P：14MPa送球，期間立壓均無(wú)明顯變化，且與之前正注參數(shù)相匹配，至13:00開(kāi)泵累計(jì)頂漿45.5m3，仍未見(jiàn)球座憋壓現(xiàn)象。

13:00~17:00間斷活動(dòng)鉆具，范圍60~220t，中途井口加扭40kN一次，鉆具轉(zhuǎn)動(dòng)22圈。17:00~18:00水眼正注：Q：24L/s，P：22.0MPa↗27.3MPa↘23.4MPa穩(wěn)壓，地層能連續(xù)吃入，環(huán)空未見(jiàn)泥漿返出。18:00~18:30環(huán)空反擠2次，以30L/s泵至套壓8.4MPa后穩(wěn)壓，累計(jì)泵入8.36m3，泄壓開(kāi)井后全部返吐。

5.7 測(cè)井車(chē)鉆具內(nèi)通徑

18日18:30~21:30進(jìn)行第三次測(cè)井通徑下入?59mm通徑規(guī)，下行過(guò)程中微分張力無(wú)變化，順利到達(dá)旁通閥球座位置，說(shuō)明鋼球已經(jīng)到達(dá)旁通閥。

起出電纜后，再次正注試驗(yàn)憋壓。以Q：14L/s、持續(xù)開(kāi)泵，立壓P：14MPa始終未見(jiàn)波動(dòng)，參數(shù)與此前一致，累計(jì)泵入6.16m3出口未見(jiàn)返漿。

5.8 第二次鉆具穿孔

12:00~14:00組裝射孔槍?zhuān)?4:00開(kāi)始下槍?zhuān)?6:00順利下至井深4916m，引爆成功；16:01開(kāi)泵以Q：9L/s、P：5MPa正注密度為2.18g/cm3井漿，同時(shí)上提儀器，此時(shí)出口有小股泥漿返出，16:52停泵、繼續(xù)上提儀器，泄壓放回水不斷流，1min內(nèi)回吐0.9m3，立即關(guān)回水，發(fā)現(xiàn)立壓有2MPa，立即以Q：9L/s、P：8MPa正注2.40g/cm3重漿（此時(shí)立壓較之前上漲了3MPa，出口未見(jiàn)返漿）；18:05累計(jì)泵注2.40g/cm3泥漿26m3后，立壓降至4.3MPa，停泵放回水，檢查出口仍不斷流；18:07關(guān)回水，立壓1.9MPa，繼續(xù)正注密度2.40g/cm3重漿，Q：18L/s、P：7.4MPa；18:35再次泵入14m3后（累計(jì)40m3）停泵，立壓0MPa，放回水?dāng)嗔鳎?8:35~19:00起出電纜，驗(yàn)槍18彈全部激發(fā)；隨后接頂驅(qū)于19:08開(kāi)泵，19:20泵注2.19g/cm3井漿5.2m3后未起壓，停泵觀察。

5.9 擠水泥塞

14:00~17:00打水泥塞準(zhǔn)備工作，以15L/s正注試擠2.18g/cm3泥漿10m3，立壓13MPa；至18:50擠堵水泥塞施工（17:00~17:14水泥車(chē)及管線(xiàn)試壓；至17:29注ρ2.17g/cm3前加重隔離液12m3；至17:42注ρ2.19g/cm3水泥漿10m3，排量14L/s，立壓18~20MPa；至17:45注ρ2.17g/cm3后加重隔離液2m3；至17:50倒閥門(mén)；至18:44大泵注ρ2.10g/cm3井漿46.3m3，排量14.17L/s，立壓15~23MPa；關(guān)井憋壓候凝，立壓12MPa、套壓0MPa。

23日12:00為驗(yàn)證水泥塞質(zhì)量：正注密度為2.18g/cm3鉆井液，立壓由9.2MPa上漲至18MPa，停泵觀察10min壓力不降，泄壓返漿0.6m3后斷流；環(huán)空擠注0.48m3，套壓由3.9MPa上升至4.4MPa后下降至4.0MPa穩(wěn)壓，停泵觀察10min壓力不降，泄壓返漿0.16m3后斷流，開(kāi)井觀察無(wú)溢漏。驗(yàn)證水泥塞質(zhì)量合格，封住了下部裂縫氣層。

5.10 爆炸松扣

13:00~15:20第四次鉆具內(nèi)通徑，采用?60mm通徑規(guī)通徑至井深4390m遇阻。15:40~20:00測(cè)卡點(diǎn)，儀器直徑?32mm、儀器下放至4390m遇阻，無(wú)法繼續(xù)下放，4390m處鉆具活動(dòng)正常。

21:00~21:20鉆具緊扣40kN·m，21:30試反扭矩：開(kāi)頂驅(qū)12圈，施加反扭矩25kN·m，之后上下活動(dòng)傳遞扭矩，釋放扭矩時(shí)鉆具倒扣，懸重由1320kN降至1120kN。分析鉆具于411×520接頭處倒開(kāi)。21:40~0:00開(kāi)泵循環(huán)，出口連續(xù)返漿正常。Q：24L/s，P：6.7MPa。24日0:03鉆具對(duì)扣，以3L/s的排量、頂驅(qū)轉(zhuǎn)速24r/min的參數(shù)緩慢下放，扭矩上漲至10kN·m時(shí)停泵，逐漸施加扭矩至20kN·m、30kN·m，分析鉆具對(duì)扣成功。0:07鉆具緊扣，上提至1160kN，開(kāi)頂驅(qū)18圈，施加扭矩30kN·m，下壓至1000kN傳遞扭矩，上提至1200kN，釋放扭矩，回18圈。開(kāi)泵，起壓至3.3MPa，停泵、穩(wěn)壓不降，上提至1600kN，驗(yàn)證鉆具對(duì)扣成功。0:30~2:40下爆炸桿至井深4391m，2:40施加反扭矩25kN·m，開(kāi)頂驅(qū)反轉(zhuǎn)13圈，上下活動(dòng)傳遞扭矩后，提至1400kN。2:50~3:10測(cè)井隊(duì)校核井深、點(diǎn)火、起爆，井口鉆具震動(dòng)明顯。3:10釋放反扭矩，鉆具不回，下放至1320kN，倒扣7圈，上提至1400kN后懸重不再上漲，分析爆炸松扣成功。3:20~5:00起出電纜；至8:00循環(huán)處理鉆井液，起鉆做打水泥塞側(cè)鉆準(zhǔn)備，至此本次卡鉆事故成功解除。

6 結(jié)論與建議

（1）出現(xiàn)井下復(fù)雜情況后，應(yīng)認(rèn)真分析井下復(fù)雜情況，找準(zhǔn)原因，有針對(duì)性地采取技術(shù)措施，避免使井下情況更復(fù)雜[3]。

（2）溢漏同存是鉆井工程界的一個(gè)難題，小塘子組的泥漿安全密度窗口窄不易控制，在井漏未失返的情況下適用于精細(xì)控壓鉆井技術(shù)。易引發(fā)溢漏地層，采用常規(guī)鉆井技術(shù)，即使在合適的泥漿密度范圍內(nèi)，也會(huì)因?yàn)槟酀{與地層氣體發(fā)生置換而易引發(fā)復(fù)雜，鉆進(jìn)時(shí)要特別注意做好防漏、防噴、防卡、防H2S工作[4]。

（3）川西彭州氣田小塘子組易鉆遇高壓裂縫性氣層，極易發(fā)生溢漏同存的井下復(fù)雜，建議在該區(qū)塊該層位施工時(shí)，條件允許情況下建議采用精細(xì)控壓鉆井技術(shù)，以避免出現(xiàn)溢漏同存引發(fā)的井下復(fù)雜[5]。

（4）本井經(jīng)過(guò)一些列工藝技術(shù)，成功解除了卡鉆復(fù)雜，為其它井的施工提供了寶貴的參考。