内容发布更新时间 : 2024/12/23 12:36:33星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

常见卡钻原因和处理对策

粘吸卡钻

粘吸卡钻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，由于钻柱失去了活动的自由，卡点可能逐渐上移。 一、粘吸卡钻的原因

井壁上有滤饼的存在是造成粘吸卡钻的因在原因，因为大多数钻井液是固、液两相流体，其中的固相颗粒吸附在井壁上就形成了滤饼。有人认为滤饼是由于钻井液的滤失造成的，没有滤失量就不会有滤饼，基于这种思维，他们总认为钻井液在砂岩中的滤失量大，才会形成滤饼。其实不然，在裸眼井段内，泥页岩也有滤饼，而且要比砂岩井段的滤饼厚得多。这是因为滤饼的形成有三种原因：第一是吸附，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。第二是沉积，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。泥岩井段的井径要比砂岩井段的井径大得多，沉积作用更为显著，所以泥岩井段容易形成厚滤饼。第三是滤失作用，它加速了钻井液中因相颗粒在渗透性岩层表面的沉积。同时我们也注意到，泥岩也有滤失性，而且是亲水物质，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。由于泥岩含有大量的微细裂纹，这些微细裂纹有些是地层应力造成的，有些是在钻头破碎岩石时造成的，一旦泥岩表面被水浸润之后，在这些微细裂纹中形成一层吸附膜，可以发生有效的分裂作用，降低泥岩的坚固度而使其破碎脱落，所以泥岩井段井径大多大于钻头直径。但在泥岩相对稳定之后由于水的浸润，泥岩表面的分子、原子或离子表现

出极性，具有未平衡的自由的一部分力场，这部分力场的方向指向钻井液，能够吸附钻井液中的大量带异性电荷的粒子。在吸附平衡建立之前，吸附物在钻井液中的浓度逐渐变小，而在泥岩表面上的浓度逐渐加大。如果增大钻井液中某些粒子的浓度，也就增大它们在单位时间内吸附到泥岩表面的数目，这是一个累积的过程。加之，又在钻井液液柱压力和钻柱旋转动力的作用下，吸附层的一部分水分被挤回钻井液中，井壁上就形成了一层比较厚的成分比较复杂的滤饼，这些滤饼的性能比砂岩井段的滤饼更差。由此我们可以得出结论，只要滤饼存在，就有粘吸卡钻的可能，砂岩井段可以粘钻，泥岩井段也可以粘钻，不过泥岩井段的井径往往是不规则的，和钻柱的接触面积比较少，所以卡钻的机会比较少一些。

地层孔隙压力和钻井液液柱压力的压差存在，是形成粘吸卡钻的外在原因。在同一裸眼井段中，地层孔隙压力梯度不会是统一的，而钻井液液柱压力总是要平衡该井段中的最高地层孔隙压力，对那些地层压力梯度相对低的地层必然会形成一个正压差。当钻柱被井壁滤饼粘吸之后，紧靠井壁一边钻柱的一侧所受的是通过滤饼传来的地层孔隙压力，另一侧所受的是钻井液液柱压力，如果后者大于前者，即有正压差存在，可把钻柱压向井壁，进一步缩小吸附面之间的间隙，增强了吸附力，并进一步扩大了钻柱与井壁的接触面积。

钻柱在静止时，由于任何井都有一定的斜度，钻柱因其自身重量所产生的水平分力而压向井壁的下侧，驱走了中间的隔离层，使钻柱与滤饼之间的距离缩小，当缩小到二者之间的极性分子互相起作用的范围内时，便发生的吸附作用，这就是发生粘吸卡钻的主要原因。 二、粘吸卡钻的预防

1、使用中性钻井液，或阳离子体系钻井液；2、目前使用的水基钻井液，绝大部分是阴离子体系钻井液，这种钻井液随着井斜的增加或钻井液密度的提高，粘吸卡钻的可能性越来越大，最好的办法就是不让钻柱静止；3、对于阴离子体系的钻井液来说，要求有好的润滑性、较小的滤失量、适当的粘度和切力，必要时加入润滑济以减少滤饼的摩阻系数；4、搞好固控工作，把无用的固相尽量清除干净；5、尽可能做到近平衡压力钻进；6、使用合理的钻柱结构，总的思路是增加支撑点，减少接触面；7、直井粘卡后为了防止卡点上移最好将钻柱总重量的三分之二下压，减少钻柱与井壁滤饼的接触面积，斜井则不能压，因为下部钻具靠井壁下限，越压越死；8、指重表必须灵敏可靠，以防做出错误的判断；9、要保持良好的井身质量；10、在钻柱中带上随钻震击器，因为在粘卡发生的最初阶段，震击解卡是很有效的。 三、粘吸卡钻的处理

1、强力活动：粘吸卡钻随着时间的延长会越来越严重，所以在发生粘吸卡钻的初期阶段，就应在设备和钻柱的安全负荷内用最大的力量进行活动。

2、震击解卡：如果钻柱上带有随钻震击器，应立即启动震击器上击或者下击，以求解卡，这比单纯的上提下压的力量要集中，见效也快得多。若没有随钻震击器，应先测卡点位置，用爆破松扣法从卡点以上把钻具倒开，然后选择适当的震击器下钻对扣后震击以求解卡。如果震击不能解卡，可用注解卡剂边浸泡边震击，其效果会更好。

3、降压解卡法：即泥浆液柱压力和地层孔隙压力之差别。

坍塌卡钻

坍塌卡钻是井壁失稳造成的，是卡钻事故中性质最为恶劣的一种事故。因为处理这种事故的工序最复杂，耗费时间最多，处理风险最大，甚至有全井或部分井眼报废的可能，所以在钻井施工过程中应尽量避免这种事故的发生。

地层坍塌的原因：1、地质方面的原因 A、原始地层应力的存在。我们知道，地

壳是在不断运动的，在不同的部位形成不同的构造应力（挤压、拉伸、剪切），当这些构造应力超过岩石本身的强度时，便产生断裂而释放能量。但当这些构造应力的聚集尚未达到足以使岩石破裂的强度时，它是以潜能的方式储存在岩石之中，当遇到适当的条件时，就会表现出来。此时，地层中任何一点的岩石都受到来自各个方向的应力作用。当地层被钻穿之后，钻井液液柱压力代替了被钻掉的岩石所提供的原始应力，当钻井液液柱压力不能平衡地层的侧向压力时，裸露地层就向井眼内剥落或坍塌。B、地层的构造状态。处于水平位置的地层其稳定性较好，但由于构造运动，发生局部的或区域的断裂、褶皱、滑动和崩塌、上升或下降，使得本来水平的沉积岩变得错综复杂起来，大多数地层都保持一定的倾角，随着倾角的增大，地层的稳定性变差，60度左右的倾角稳定性最差。C、岩石本身的性质。沉积岩中最常见的是泥页岩、砂岩、砾岩、石灰岩等。由于沉积环境、矿物组分、埋藏时间、胶结程度、压实程度不同而各具特性。钻井过程中易坍塌的地层有：未胶结或胶结不好的砂岩、砾岩、砂砾岩；破碎的凝灰岩、玄武岩；节理发育的泥页岩；断层形成的破碎带；未成岩的地层，如煤层、流砂层等。2、物理化学方面的原因：钻井多是在沉积岩中进行的，而沉积岩中70%以上是泥页岩。泥页岩都是亲水物质，不同的泥页岩其水化程度及吸水后的表现有很大的不同，泥页岩吸水后，强度直线下降，这是泥页岩井段坍塌的主要原因。3、工艺方面的原因：地层的性质及应力的存在是客观事实，不可改变。所以人们只能从工艺方面采取措施防止地层坍塌，如果对坍塌

层的性质认识不清，工艺方面采取的措施不当，也会导致坍塌的发生。例如：钻井液液柱压力不能平衡地层压力；井斜的影响；钻具组合的影响；泥浆液面下降的影响等。

井壁坍塌的征兆：A、在钻进过程中发生坍塌：如果是轻微的坍塌，则使泥浆性

能不稳定，密度、黏度、切力、特别是含砂量要升高，返出岩屑增多，可以发现许多棱角分明的片状岩屑。如果坍塌层是正钻地层，则钻进困难，泵压上升，转盘扭矩增大，钻头提起后，泵压正常，但钻头放不到井底。如果坍塌层在上边，则泵压升高，钻头提离井底后，泵压不降，且上提下放都的阻力，甚至井口泥浆返出流减少或不返泥浆。B、起钻时发生井塌：正常情况下，起钻时是不会发生井塌的，但在发生井漏后，或在起钻过程中未灌泥浆或少灌泥浆，则随时有发生井塌的可能。井塌发生后，上提遇卡，下放遇阻，而且阻力越来越大，钻具可以转动，但扭矩增加，开泵泵压上升，悬重下降，井口流量减少甚至不返泥浆，停泵后有回压。起钻时钻杆内返喷泥浆。C、下钻发生井塌：井塌发生后，由于泥浆的悬浮作用，塌落的岩屑没有集中，下钻时可能不遇阻，但井口不返钻井液，或者钻杆内返喷泥浆。如果塌落的岩屑集中，则下钻遇阻，当钻头未进入塌层之前，开泵泵压正常，当钻头进入塌层之后，则泵压升高，悬重下降，井口反出量减少或不返泥浆，但钻头一提离塌层，则一切恢复正常。向下划眼时，虽然阻力不大，但泵压忽大忽小，有时会突然升高，悬重也随之下降，井口返量也呈现忽大忽小的状态，有时甚至不返泥浆。从返出的岩屑中可发现带棱角的岩块和经长期研磨而失去棱角的岩屑。D、划眼情况不同：如果是缩径造成的遇阻，经一次划眼即恢复正常，如果是坍塌造成的则划眼时经常蹩泵、别钻，钻头提起后放不到原来的位置，甚至越划越浅。搞得不好，还会划出一个新眼。