粘卡事故、落物事故的原因、预防和处理
编写人：王守厚
工程技术分公司
二00四年十一月
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第一章 粘吸卡钻的原因、预防和处理
粘吸卡钻，有人也叫压差卡钻，是钻井过程中最常见的卡钻事故，最容易卡住的是钻铤，由于钻具失去了活动的自由，卡点可以逐渐上移，直到套管鞋附近。
一、粘吸卡钻的原因
1.井壁上有滤饼存在是造成粘吸卡钻的内在原因。 固相颗粒附着在井壁上就形成了滤饼。
滤饼形成的原因第一是吸附，第二是沉积，第三是滤失作用。
钻井液中的固相颗粒吸附在岩石表面，无论砂岩、泥岩都有这种特性。 钻井液在流动过程中，靠近井壁的流速几乎等于零，钻井液中的固相颗粒便沉积在井壁上。
第三是滤失作用，它加速了钻井液中固相颗粒在渗透性岩层表面的沉积。同时我们也注意到，泥页岩虽然滤失性小，但它是亲水物质，可以被水浸润，只要是水基钻井液，即使滤失量等于零，这个浸润过程也无法停止。因此、不管是泥页岩、还是砂岩表面都有滤饼存在。
结论：只要有滤饼存在，就有粘吸卡钻的可能，砂岩井段可以卡钻、泥页岩井段也可以卡钻。
2.地层孔隙压力和钻井液柱压力的压差存在，是形成粘吸卡钻的外在原因。外因是变化的条件，内因是变化的根据，外因通过内因而起作用，把粘吸卡钻称之谓压差卡钻是本末倒置的说法，在同一裸眼井段中，地层的孔隙压力梯度不会是一致的，而钻井液液柱压力总是要平衡该井段中最高地层孔隙压力，对那些压力梯度相对低的地层必然会形成一个正压差。因此、压差是不可避免的，压差卡钻也是不可避免的。但是某些类型的钻井液如油基泥浆在同样大的压差下却不卡钻，这是因为它的内因不同罢了。
压差可使粘吸卡钻卡得更结实，它起到了雪上加霜的作用： F=0.1K(P液 － P地)A 式中 F---为摩阻力,kN
A---为钻柱与滤饼的接触面积,cm2 P1---为钻井液液柱压力, MPa
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P2---为地层孔隙压力, MPa
K---为滤饼摩擦系数, 一般取值在0.05—0.25之间
0.1---为单位换算系数
综观粘吸卡钻这个问题,的确有许多矛盾存在,人们一般存在的看法,不能说没有一定的道理,但都没有抓住主要矛盾。主要矛盾不是压差，不是滤饼质量，而是滤饼的性质，是滤饼力场的指向和大小。
以往，钻井工程中所用的水基钻井液，都是将粘土分散在水中形成的负电分散体系。粘土颗粒的分散依靠其本身所带的负电荷，我们所使用的分散剂和稳定剂，其主要作用原理就是增强粘土颗粒的负电电位，强化这种负电的水化效应。因此，这些处理剂本身都带有很强的负电基团，几乎全都是阴离子型的。这种钻井液在井壁上所形成的滤饼有很强的负电力场，具有一定的自由表面能储量，它力图吸附异性离子以降低这个表面能储量到最小值，这是矛盾的一个方面。矛盾的另一个方面是钻柱，在钻井液中，钻柱的表面要游离一部分铁离子，具有很强的正电荷，形成一个正电力场，也具有一定的自由表面能畜量，它也力图吸附异性离子以降低这个表面能储量到最小值。两者之间，不某而合，于是就产生了相互吸附作用。但它们两者之间的吸附力与两者的电荷量成正比，而与两者距离的平方成反比。同时我们也注意到，每个极性粒子的场力作用范围都有一定值，在此范围以外不发生相互吸附现象。因此、钻柱在运动状态时，滤饼与钻柱之间有一层水分子或胶体离子相隔，保持一定的距离，此时，在两者之间发生的只有摩擦力而无吸附力。但是，钻柱在静止时，由于任何井都有一定的斜度，使钻柱与滤饼之间的距离缩小，当缩小到两者之间的极性分子相互起作用的范围内时，便发生了吸附作用，这就是发生粘吸卡钻的主要原因。压差在这里所起的作用，只是使钻柱与井壁之间距离更容易缩小到极性粒子的作用范围以内。
二、粘吸卡钻的特性
1.粘吸卡钻是在钻柱静止的状态下才能发生，至于静止多长时间才会发生粘卡，这和钻井液体系、性能、钻具结构、井眼质量有密切关系，但必须有一个静止过程。
2.粘吸卡钻后的卡点位置不会是钻头而是在钻铤或钻杆部位。
3.粘吸卡钻前后，钻井液循环正常，进出口流量平衡，泵压没有变化。 4.粘吸卡钻后，如活动不及时，卡点有可能上移，甚至一直上移至套管鞋附近。
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三、粘吸卡钻的预防
1.使用中性钻井液，如油基钻井液，油包水钻井液，或者阳离子体系钻井液，而且阳离子数量必须加足。
2.要求钻井设备必须运转正常，如果部分设备发生故障不能转动的话，要上下活动，不能上下活动的争取转动，每次活动都要达到无阻力为止。如即不能上下活动又不能转动，应把钻具重量的2/3 压到井底，使下部钻具与井壁形成点接触。
3.对于阴离子体系的钻井液来说，要有较好润滑性，较小的滤失量，适当的粘度和切力，对于定向井要加入润滑剂，以减少泥饼的摩阻系数。
4.只要没有高压层，坍塌层存在，要使用该井段较低的钻井液密度，做到近平衡压力钻井。
5.钻井液加重时，要用优质的加重材料，并要均匀加入。
6.设计合理的钻柱结构，特别是下部钻具结构以达到增加支撑点，减少接触面，如使用螺旋钻铤，加重钻杆等。
7.在正常钻进时，如水龙头、水龙带，发生故障，绝不能将方钻杆坐在井口进行维修，如果一旦发生卡钻，将失去上下活动钻具的可能。
8.指重表、泵压表、扭矩表必须灵敏可靠，以防出现问题时能做出正确的判断。
9.要保持良好的井身质量，因为在井斜和方位变化大的井段，增加了粘吸卡钻的可能性。
10.在钻柱中要带上随钻震击器，因为在粘卡发生的最初阶段，震击解卡是很有效的。
四、粘吸卡钻的处理
1.强力活动
粘吸卡钻随着时间的延长而越来越严重。所以在发生粘吸卡钻的最初阶段，就应在设备和钻柱的安全负荷内进行活动。上提不能超过薄弱环节的安全负荷，下压可以把全部钻柱的重量压上，也可以进行适当的转动，如果活动十几次无效，就应采取下步措施。
2.震击解卡
如果钻柱上带有随钻震击器，应立即启动，上击器上击或下击器下击，以求解卡，这比单纯的上提、下压的力量要集中。
3.泡解卡剂
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浸泡解卡剂是解除粘吸卡钻的最常用最重要的方法，常用的解卡剂有快替（JFC），原油、清水，SR301。 （1）求准卡点位置
L=Esl/F 设K=ES
∴L=Kl/F L---自由钻柱的长度， m；
l---自由钻柱在F力作用下的伸长，cm；
F---自由钻柱所受超过其自身悬重的拉力，KN；
K值都是新钻杆和钻铤的数据，也没有考虑接头及加厚部分的影响。如钻杆接头占钻杆总长的4.5％--5.6％，加厚部分占钻杆总长的0.8％--1.0％，计算结果肯定会有误差，常用的钻杆每千米相差49cm。即我们平常计算的卡点位置比实际卡点位置要深许多。现场常用∮127mm钻杆的K值是715。 （2）求解卡剂用量
解卡剂总用量等于预计要浸泡的环空容量和钻柱内容量两部分，浸泡液面应高于计算卡点50—100m，管内要高于管外100m左右，再附加20％左右。 3.应注意的问题
粘吸卡钻是各类卡钻事故中最好处理的事故，但处理不当，往往会引发别的事故，使事故复杂化，所以在处理的每个步骤，都必须谨慎从事。
（1）选择适合本地区地特点的解卡剂。
（2）注入解卡剂前，最好做一次钻井液循环周试验，确认钻具没有刺漏现象。
（3）注解卡剂前，特别是和泡油低密度解卡剂必须在方钻杆上接回压凡尔。 （4）要保持钻头水眼和环空不被堵塞。 （5）浸泡油类解卡剂一定要注意防火。 五、粘卡事故案例：
1.安56-19X井断钻具后造成粘卡(50518队):该井设计为三开、五段制定向井，井队用23天时间顺利打完3345 m的全井进尺，完钻钻井液性能1.57/58″,4月1日，电测测标准时在2396 m遇阻。井队下钻通井到底后，循环处理好钻井液，往井内打塑料小球的过程中，突然发现泵压、悬重均下降，起钻完发现钻杆本体距公扣1.02 m处断开。钻杆为日本产，钢级s135，累计进尺2万米。鱼顶位于1884米处，井下落鱼1461 m。先后三次下入打捞筒、母锥进行打捞，第三次下母锥造扣后钻具被卡死，测卡点在1937 m。后采取了爆炸松扣、注解卡剂、下震级器震级、倒扣等措施均未能解除事故。经报上级主管部门同意在
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