机械卡钻
机械卡钻发生在下列情况之一或更多:
1、井眼不干净;
2、地层不稳定;
3、键槽(不经常出问题,偶尔会发生问题);
4、井眼缩径;
5、岩屑堆积;
6、钻入塑性地层;
7、大块卵石落入井里;
8、下入大直径的井下工具;
1、井眼不干净
岩屑没有充分循环清除,导致岩屑聚集在井眼环空的下方,可能导致井眼包住钻具,造成钻具卡住。
由于岩屑趋于自然沉降,落入井眼环空下方,大斜度井比直井更难净化井眼,另外,为了有效地清洁井眼,泥浆的循环速度必须大于岩屑的下降速度,大斜度井比直井更难做到这一点。
井眼不干净的主要表现有:
l 钻井过程中泥浆密度不合适,出现压力不平衡;
l 泵压增大,钻杆接头移动受阻;
l 上提钻具时,平滑抽吸突然增大;
2、地层不稳定
A、地层松软或疏松
一些地层特别松软或疏松,容易膨胀,如页岩;有些地层容易垮塌或脱落,如煤层或页岩层;在钻井作业期间,膨胀和垮塌会粘住或吸住钻具,造成卡钻;一般来说,页岩是最容易引起事故的地层,造成钻具卡钻。
B、页岩地层使井眼稳定性发生变化
沿地层层理平面的页岩层比横跨地层层理平面的页岩层更脆弱,由于这个原因,在钻过这样的地层时,井眼的稳定性可能会大大改变,但沿不同斜面和方向的钻进,井眼的稳定性不会有严重的变化。
C、易碎或易垮塌的页岩层
这些页岩层垮塌后成碎片状脱落到井里,页岩垮塌的征兆有:
l 从井底循环到地面的岩屑,有大量的页岩出现在振动筛的筛幕上;
l 起钻期间出现过度的抽吸;
l 井眼出现高位填充;
D、膨胀性页岩
有些页岩遇水产生化学反应,通常称作水化作用,这种反应会引起地层膨胀,无论它们是高反应的碱性粘土,还是水化作用非常快的页岩,所有膨胀的页岩都可能导致钻具卡钻。
即使在钻井期间加大泥浆流速,使井眼变的更干井,在地层膨胀持续期间,下入立柱后也可能需要重新划眼钻进。
膨胀现象表现在:
l 钻进期间扭矩增大;
l 当钻具需要定位时,控制井下钻具组合上提下放困难;
l 钻杆接头移动受阻;
l 上提钻具时出现过度的抽吸;
l 部分井段需要重新划眼;
l 水基泥浆中的粘土含量增加;
3、键槽
当井眼方向变化较大时最有可能产生键槽,上提钻具容易导致钻杆键槽卡钻,钻杆的直径小于钻铤,擦刮井眼侧壁,磨出一个狭槽;
当出现键槽时,仍然可以钻进,然而,当上提钻具时,大直径的钻铤可能会被键槽卡住,钻铤可能会在键槽处卡死。
狗腿严重度越大,侧向负荷也越大,键槽发展的越快,键槽也有可能在狭长的井段和套管鞋的位置变得严重,在这些地方,磨出的沟槽代替地层包住钻具,严重的键槽直接影响着钻具的转速。
4、井眼缩径,钻具组合改变
由于井眼的磨蚀,钻头和扶正器的尺寸会减小,为此,增大钻头尺寸钻研磨性地层会损失成本,这是由于增加了不可避免的划眼作业带来的结果,划眼作业可能造成钻头磨损很快,再次导致井眼缩径。
如果一个全尺寸井底钻具组合下入一个缩径的井眼,可能会出现钻具卡钻,多加小心,保持全尺寸井眼会防止这一问题的发生。
当钻头被卡而正常的循环仍可以进行时,可能出现了井眼缩径,应该事先采取预防性措施,保持井眼全尺寸钻进,这样会减少井眼缩径的发生。
对于一套不易弯曲的井下钻具组合,狗腿的出现会是一个障碍,对于一套柔韧的、弯曲良好的井下钻具组合,狗腿的出现可能不会造成多大问题,柔韧的钻具组合能绕开狗腿蛇形前进,采用柔韧钻具组合打完的井段,起钻时可能不会有什么问题,但当下入一套新的不易弯曲的井下钻具组合或套管柱时,如果之前钻进的钻头是缩径钻头,钻的井眼将会是缩径井眼,这将导致钻具卡钻的风险,下套管前检查下井的钻具组合,这一点十分重要,应该仔细选择下井的钻具组合。
缩径井眼的表现有:
l 井下钻具抽吸阻力增大;
l 扭矩增大或扭矩不规则;
l 钻头失速或停转;
l 机械钻速下降;
5、岩屑堆积
通常在环空流速降低的情况下出现岩屑堆积,岩屑堆积的表现有:
l 振动筛上岩屑减少;
l 超载提升增加;
l 循环损失或丧失;
6、钻入塑性地层
一些自然带有塑性的地层容易引起钻具卡钻,包括盐层,但不仅限于盐层,这种地层能减缓钻压,使地层突进或挤入井眼,虽然井眼中的鼓出部分仅有一英寸的几分之一、很小一点,这将足以导致钻头或扶正器在井眼中卡住。
井下的任何位置都可能遇到塑性地层和异常压力,这些地层不均匀地减缓钻压,但经验告诉我们,最常见的是遇到一个地层的顶部,或者是一个盐层弯丘的侧翼,或者是黏土挤入构造,增加泥浆比重可以降低塑性地层的鼓起。
塑性地层的表现有:
l 扭矩增大或扭矩不规则;
l 起下钻期间,会延长作业时间和更多的过载提升;
7、大块卵石落入井里
这种情况通常发生在打上部疏松地层时遇到了大块卵石,导致卵石落入井里,或卡住钻具。
卵石脱落的表现有:
l 扭矩不规则;
l 钻杆接头不规则的抽吸;
l 起钻时容易出现卡钻;
8、下入大直径的井下工具
这种情形类似于井眼缩径和钻具组合的改变,下入大直径的井下工具将最有可能导致钻具卡钻,通常与错误地选择井下工具有关,钻井监督负责所有井下工具的下井,下井之前,所有井下工具的尺寸必须经过卡钳或卡尺测量。
下入大直径井下工具的表现有:
l 当向井里下入时,钻具站立不动;
l 下入井眼后,钻具立即被卡住;