钻井施工中钻卡分析报告

摘要:卡钻事故主要有两种:一种是由某种岩性本身的膨胀引起的；二是由于某一岩层渗透性好，吸水性强，泥浆性能发生变化，泥皮迅速增厚。正确认识和分析卡钻的两种不同原因，采取相应措施，防止事故发生。

关键词:遇卡膨胀泥浆性能，缩径失水吸水。

0.介绍

无论是在油田勘探、煤炭勘探还是其他勘探工作中，都存在不同程度的卡钻事故。由于对钻井卡钻的理解不同，常将其归结为岩石遇水膨胀导致卡钻。事实上，经过多年的实践并参考国内外相关资料，笔者认为，钻井卡钻事故主要有两种类型:一种是由某一岩性本身膨胀引起的；二是由于某一岩层渗透性好，岩石吸水性强，泥浆性能发生变化，泥皮迅速增厚。就卡钻的两种原因而言，后者居多，前者较少；就其危害性而言，后者更严重，前者更轻微。因此，必须正确认识和分析卡钻的两种不同原因，并采取相应的预防措施，避免卡钻事故的发生。

1，岩石膨胀造成卡钻事故。

所谓卡钻事故，理论上是由于钻进后岩层中出现自由面，岩石本身失去压力平衡，冲洗液(泥浆)渗入岩层使岩石膨胀，岩石向低压方向突出，使钻孔直径减小，从而导致卡钻；按理来说，似乎有这种卡钻的可能，但是在钻遇的各种岩层中，由于岩石膨胀而导致卡钻的情况非常少。煤田地质勘探中常见的岩石有硅藻土、膨润土、泥岩、砂岩、砾岩、石灰岩和火成岩。其中硅藻土、膨润土、泥岩具有吸水膨胀性。相同条件下，膨润土的膨胀率大于10倍，其他岩石的膨胀率为3~5倍。正常钻进时，不允许突然膨胀，使井径缩小，卡钻。可膨胀岩层不会无休止地向孔内膨胀，只能在钻孔周围2~3m范围内轻微膨胀。由于围岩压力的控制，这一范围之外的岩石在一定时间内无法无休止地或突然地突入钻孔，明显缩小了孔径。而且遇水膨胀的岩石比较软，硬度只有二到三，容易受到外力破坏。这种岩石在一定时间内膨胀凸起的部分比钻具摩擦切掉的部分要小。另外，软岩容易被洗涤液(泥浆)破坏，洗涤液只能扩大孔径而不能缩小孔径。在整个钻探工程中，膨胀岩层孔隙截面的孔径大于硬岩层。可见，某些膨胀性岩层膨胀收缩，危及钻孔或造成孔内事故的原因并不充分，将某些挤土事故分析判断为钻孔收缩引起的，并将其归结为自然现象，也是没有根据的。

2、岩石渗透性好，岩石吸水性强，泥皮增厚，造成卡钻事故。

在钻遇的各种岩层中，性质不同，有的是渗水，有的是渗水，有的是涌水。在透水岩层中，渗透性也有差异，有的好，有的差。渗透性好的岩层，加上钻井泥浆柱的压力，很容易使泥浆迅速失水。失去水分的泥浆变成胶状粘土，并被吸附在井壁上，形成逐渐或迅速变厚的泥皮，导致缩颈，直至堵塞一段井眼。这种缩颈卡钻事故，几十个小时就可以堵塞一段钻孔的一部分或全部，十几分钟就可以造成孔内卡钻事故。

在渗流岩石中，这种收缩是不断进行的，吸水岩石无时无刻不在吸收泥浆中的水。正常钻进和泥浆循环时，泥皮随时间按一定比例增厚，同时通过钻具的旋转或上下研磨使其变薄，被切下的泥皮被洗涤液(泥浆)带走，加入洗涤液中，不至于堵塞钻孔。然而，泥浆中的水分子在减少，泥浆的粘度在增加，迫使人们调整泥浆的粘度。所以在正常钻井中，很少会发现泥皮增厚挤压钻具的情况。如果因故停钻，长时间停止泥浆循环，泥浆中的水分子会被透水岩层迅速吸收，使该井段的井径减小或堵塞，使钻具无法下入。这种现象不仅发生在某个地区，在其他地区也有发生。

3.良好的岩石渗透性导致卡钻的例子

3.1长白5号-1孔在孔深350m前正常钻进，350-400m·m深度漏水，增加泥浆粘度堵漏后钻进。没有剩余时，将立轴折断，增加单个钻具。停泵15分钟后，钻具无法上提。当用反丝扣钻具下到350米时，就不能再下了。反螺纹钻具拧了几下，正螺纹钻具还是回不来。后来用大直径钻具盖住一个，另一个反过来。在反上来的钻杆上，固结了失水的圆柱形固体粘土，用手很难清除。这说明透水性好的地层对泥浆中的水有很强的吸收作用。该井段多次卡钻，有时钻具下压至350米，像岩心一样扫至孔底。此时，如果停泵超过十分钟，可能会卡住钻具。主要原因是:泥浆含固量多，失水大。泥浆失水后，钻具很快被卡，导致钻井没有达到设计深度就终止了。3.2长白8-2号孔，孔深700m，孔段300-400m，具有渗透性好、吸水性强、泥浆粘度上升快等特点，发生过两次卡钻事故。参照长白8-2井的处理方法，缓解卡钻事故后，加强泥浆管理，加大泥浆处理剂的投入，使泥浆性能满足钻井地层要求，井眼达到设计要求。

3.31992，某油田一口油井，岩层为泥岩，吸水性强。当油井达到设计深度时，由于一些原因，未能及时测井，等电测井时间过长，泥浆循环不频繁，导致井径缩小，测井仪器无法下到要求的测井段。因此，在泥浆中加入泥浆处理剂来调整泥浆性能，减少泥浆漏失。重新扫孔后，得知油井很多井段已经缩径。这说明这种缩径形式证实了吸水性好的岩层对泥浆的吸水，从而导致卡钻事故。

在对上述事故原因的分析中，一直存在争议。有人认为钻具挤压事故是由于岩层本身的膨胀收缩造成的，并举出以往施工中钻卡的例子。他们认为岩层的膨胀和收缩造成了很多卡钻事故，有些处理不了，所以钻孔就报废了。也有人认为是因为钻孔穿过渗水地层，岩石吸水性强，使用了含固量高、失水大的泥浆。此外，泥浆柱的压力使某些井眼中的泥浆由流体变为固体，从而使钻具得到牢固的固结。提出了相应的依据。最后，* * *认识到，质量差的泥浆受到某种吸水性强的岩石影响，导致泥浆性能发生变化。

4.结论

长期以来，对井眼缩径和孔径堵塞一直有不同的看法。有人认为主要是岩石膨胀造成的，也有人认为是泥皮脱落造成的。经过多年的实践，没有找到准确的依据。但在许多事故中发现，泥浆性能的变化与透水层(或水敏层)密切相关。因此，将钻孔缩径、卡钻具事故分析为岩石膨胀，归结为自然事故，缺乏科学依据。

在分析岩石的物理性质时，我们要承认有些岩石具有一定的膨胀性，更重要的是要认识到它们的柔软性和脆性很容易被钻具的研磨和流体的冲刷破坏，只能扩大孔径，避免因岩层膨胀而发生卡钻事故。

在几十年的钻井工作中，笔者没有发现过因岩石膨胀引起的卡钻事故，不能简单地分析为岩石遇水膨胀引起的卡钻事故。这种对事故性质的误判，会影响正确处理方案的制定或错误结论，误导正确施工方案的实施，其损失也是很大的。

钻孔卡钻的根本原因是钻孔穿过透水性强的岩石，泥浆中的水分被岩石吸收，使泥浆性能发生变化，不利于护壁堵漏。从液体变成胶体的泥浆。它对孔壁的粘附力和对钻具的夹持力越来越大。直到钻具牢固地固结在钻孔内，即发生卡钻事故。

当我们知道了卡钻的根本原因，就能正确判断事故的性质，采取有效的预防措施和处理方法，减少卡钻事故的发生率和不应有的损失。

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