鉆探技術(shù)畢業(yè)論文

1、附件一 登 錄 號(hào) 學(xué)位授予單位代碼 學(xué)位號(hào) 吉林大學(xué)畢業(yè)生論文鉆井過程中鉆具吸附卡鉆事故成因及處理技術(shù) 畢業(yè)專業(yè)： 鉆探技術(shù) 導(dǎo) 師： 王 生 畢 業(yè) 生： 答辯日期： 附件二任 務(wù) 書 指導(dǎo)教師： 年 月 日15目 錄1 概述.52 吸附卡鉆成因與特征.6 (一）客觀因素.6 （二）人為主觀因.6 （三）吸附卡鉆的特征.6三傳統(tǒng)處理方法及存在問題.8 （一）套銑法處理原理.8 （二）套銑法的主要問題.8四化學(xué)物理處理方法原理及實(shí)例注意事項(xiàng).9 （一）化學(xué)物理處理方法原理.9 （二）化學(xué)物理處理規(guī)程及注意事項(xiàng).95 結(jié)語(yǔ).11參考 獻(xiàn).12致謝.13鉆井過程中鉆具吸附卡鉆事故成因及處理技術(shù)

2、作者摘 要針對(duì)鉆井過程中常遇的吸附卡鉆事故，就其成因、產(chǎn)生條件及處理技術(shù)方法進(jìn)行了較為詳細(xì)的論述結(jié)合工程實(shí)例對(duì)新研制的 型解卡劑作用機(jī)理進(jìn)行了分析、應(yīng)用并提出了具體的操作規(guī)程和注意事項(xiàng)。關(guān)鍵詞：鉆井 吸附卡鉆 粘土層 套銑法 化學(xué) 物理法 型解 卡劑一概述石油、水文、地?zé)?、鹽礦等所有的鉆井工程鉆遇常見的地層主要有：第四系、第三系松散層、粘土、泥巖、頁(yè)巖等水敏性地層。在這類地層中由于巖層遇水極易出現(xiàn)膨脹、縮徑和剝落等問題，從而嚴(yán)重威脅著鉆具在井內(nèi)的安全。 所以，在鉆進(jìn)過程中泥漿使用稍有不慎或者突遇停電、泥漿不循環(huán)的情況下，很容易導(dǎo)致吸附卡鉆事故（也稱粘鉆）。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，在河南鄭州、新鄉(xiāng)、開封、周口

3、、漯河等地區(qū)每年平均建造 中深地?zé)峋s 眼，其他 井 眼，總投資 萬(wàn)元。 而在這些地區(qū)鉆井時(shí)，常見的問題則是吸附卡鉆事故頻繁，幾乎每眼井都不同程度地遇到此類事故。 輕者，強(qiáng)拉或套銑則可在 天內(nèi)處理完畢；重者， 天處理完畢，甚至造成鉆具和水井報(bào)廢，從而造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。 二吸附卡鉆成因與特征吸附卡鉆事故的形成有地層客觀原因和人為主觀原因兩個(gè)方面，這兩種原因同時(shí)出現(xiàn)時(shí)則容易發(fā)生此類事故。(一）客觀因素主要是鉆遇松散層、粘土層和泥頁(yè)巖等地層，特別是鉆遇較厚粘土地層時(shí)，最容易產(chǎn)生吸附卡鉆事故。 這些地層的共同特點(diǎn)是：1.地層巖性力學(xué)性能和穩(wěn)定性差；2.具有較強(qiáng)的親水性，遇水極易產(chǎn)生膨脹、縮徑和坍塌，

4、為水敏性地層；3.容易形成較厚的泥皮，最大泥皮厚度可達(dá)；4.其主要礦物成分為粘土礦物，原生礦物有石英、長(zhǎng)石和云母；次生礦物主要有高嶺石、水云母、蒙脫石、倍半氧化物（ 、 ）、 、 、腐殖質(zhì)等。（二）人為主觀因 在鉆井過程中當(dāng)遇到上述地層時(shí)，若遇到下述人為情況時(shí)則很可能造成吸附卡鉆事故。1.泥漿失水量過大、井壁泥皮厚度 ；2.不提鉆維修泥漿泵時(shí)間 ；3.突然停電或設(shè)備故障，而沒有及時(shí)提鉆；4.當(dāng)鉆遇較厚水敏性地層時(shí)，沒有經(jīng)常上下提動(dòng)井內(nèi)鉆具進(jìn)行劃眼；5.鉆具最大外徑與鉆井直徑間隙過??； 6.井斜嚴(yán)重或使用彎曲鉆桿。 這些都是造成吸附卡鉆的人為因素，其中任何一項(xiàng)都可能導(dǎo)致該類事故的發(fā)生。（三）吸附

5、卡鉆的特征過鉆具自身重力的 ，經(jīng)過強(qiáng)力提升最終可使鉆具拉至地面。嚴(yán)重的吸附卡鉆特征是：鉆具拉不動(dòng)，反復(fù)強(qiáng)力提拔，僅出現(xiàn)鉆具材料的拉伸量。 其拉伸量根據(jù)鉆具的長(zhǎng)短不同而不同，當(dāng)拉伸量超過金屬材料的極限值時(shí)，則鉆具可能被拉斷。無(wú)論是輕微的吸附卡鉆還是嚴(yán)重的吸附卡鉆，其具有的共同特征是：1.粗徑鉆具或鉆鋌被吸附； .泥漿都可以正常泵入和循環(huán)，這也是與埋鉆事故最根本的區(qū)別。三傳統(tǒng)處理方法及存在問題吸附卡鉆是鉆井工程中常遇到的一種事故，特別是進(jìn)行深層地?zé)徙@井時(shí)，由于井深和鉆遇粘土層較多，更易發(fā)生吸附卡鉆事故。 傳統(tǒng)的處理技術(shù)方法主要有：.采用反絲鉆桿將井內(nèi)事故鉆具一一返出，最后再用大一級(jí)的巖心管將井內(nèi)鉆

6、頭或鉆鋌套出；.采用千斤頂配合強(qiáng)力提拔處理井內(nèi)事故鉆具；.采用套銑法人工轉(zhuǎn)動(dòng)逐步向下鏟取吸附在鉆具上的泥皮和水化后的粘土。 前 種方法由于處理時(shí)間長(zhǎng)、成本高、對(duì)設(shè)備和鉆具的危害性大，逐步被淘汰。 目前常用的是“套銑法”，它是廣大鉆探工被淘汰。 目前常用的是“套銑法”，它是廣大鉆探工處理方法。（一）套銑法處理原理首先將事故鉆具在井口固定好，卸去主動(dòng)鉆桿。根據(jù)被吸附卡鉆鉆具（鉆鋌）直徑和井徑，選擇合適壁厚和長(zhǎng)度的鋼管或地質(zhì)鉆探巖心管（一般選擇 或 ）下端割成鍥狀（俗稱馬蹄口），焊接在鉆桿上并加固。 然后套在事故鉆具上，通過人工來回旋轉(zhuǎn)鉆具逐根向下套銑，套銑過程中阻力較大或工具不下時(shí)，可把沖洗液對(duì)接

7、到處理工具的鉆桿上進(jìn)行泥漿循環(huán)。 最終將吸附卡鉆的鉆具與井壁分離，從而達(dá)到解卡目的。（二）套銑法的主要問題該方法雖然可以解決一些事故，但是，它存在著一定的局限性和問題。 當(dāng)吸附卡鉆位置較淺（ ）或者被吸附卡鉆地層較為松散并且粘土層較?。?）時(shí)，采用該方法可達(dá)到解卡目的，否則很難處理。與此同時(shí)，該方法存在著較大的危險(xiǎn)性和其它問題： .井內(nèi)同時(shí)存在 套鉆具，很容易引發(fā)其他問題，從而使井內(nèi)事故復(fù)雜化，如 套鉆具同時(shí)卡死在井內(nèi)、折斷或套銑工具脫落井內(nèi)等等；.處理時(shí)間長(zhǎng)、成本高和工人勞動(dòng)強(qiáng)度大；.井壁和粗徑鉆具吸附面積大時(shí)或者地層較硬時(shí)，該方法則無(wú)能為力。四化學(xué)物理處理方法原理及實(shí)例注意事項(xiàng)（一）化學(xué)物

8、理處理方法原理針對(duì)傳統(tǒng)的套銑法存在的問題，我們根據(jù)化學(xué)和物理原理，在反復(fù)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上研制出一種型解卡劑，取得了顯著效果。 該解卡劑主要作用原理有 個(gè)：一個(gè)是潤(rùn)滑，減小鉆具和井壁間的摩擦阻力；另一個(gè)是破壞被吸附卡鉆段的粘土結(jié)構(gòu)，從而破壞其強(qiáng)度并使其溶解，最終達(dá)到解卡之目的。圖 為粘土礦物的基本結(jié)構(gòu)圖，它在一定條件下處于一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，并具一定的強(qiáng)度和粘結(jié)力。 型解卡劑中的 將直接與粘土中的、 和 等反應(yīng)形成可溶性產(chǎn)物和大量的氣體。 此時(shí)，井內(nèi)的事故鉆具在鉆機(jī)提升力和井內(nèi)的氣體氣舉作用下輕而易舉地提升出井外。（二）化學(xué)物理處理規(guī)程及注意事項(xiàng)化學(xué)物理處理吸附卡鉆是一種新的技術(shù)方法，并且具有處理迅速、成

9、本低、勞動(dòng)強(qiáng)度低、安全可靠等特點(diǎn)。 所以，在出現(xiàn)類似問題和事故時(shí)，優(yōu)先推薦使用化學(xué)物理方法。 其操作規(guī)程和注意事項(xiàng)如下。.出現(xiàn)吸附卡鉆事故后，首先根據(jù)地質(zhì)資料和地層情況確定吸附卡鉆的準(zhǔn)確位置。.根據(jù)吸附面積或長(zhǎng)度以及井徑、鉆具直徑，計(jì)算出事故段環(huán)狀體積，以便確定處理劑的具體用量。.根據(jù)井內(nèi)事故鉆具長(zhǎng)度、地面管線長(zhǎng)度、泵的直徑計(jì)算井底至地面吸入管之間的體積，以便確定替漿量。.一次性配制好所需 型解卡劑，分裝 塑料桶內(nèi)密封并運(yùn)送至事故現(xiàn)場(chǎng)。.選擇 鐵制或塑料容器 個(gè)，平放地面或埋入地面以下，其中一個(gè)和泥漿泵吸管連接好，盛放配制好的處理劑；另一個(gè)盛放清水或現(xiàn)有的泥漿，以備替漿用。.泵入處理劑前一定進(jìn)

10、行泥漿泵檢修，確保在短時(shí)間內(nèi)迅速將處理劑泵入事故位置。.泵入處理劑和替漿結(jié)束后，將事故鉆具拉至 固定不動(dòng)，并停止泥漿循環(huán)。 然后注意觀察鉆壓儀的數(shù)值變化，當(dāng)數(shù)值逐步降低到井內(nèi)事故鉆具重力倍左右時(shí)，即可提升鉆具。.提鉆時(shí)將會(huì)出現(xiàn)“井涌”或“井噴”現(xiàn)象。所以，注意安全和泥漿的回灌，保證井內(nèi)液柱和地層壓力的平衡。.提鉆后，由于泥漿性能發(fā)生較大變化，故將原泥漿進(jìn)行重新更換。.由于處理劑具有一定的腐蝕性，故在操作中注意人身和設(shè)備的防護(hù)工作。五結(jié)語(yǔ) 采用化學(xué)物理方法處理吸附卡鉆，是一種行之有效的技術(shù)方法。 與傳統(tǒng)的處理方法相比效果顯著，并具有“安全可靠、迅速高效、操作方便、成本低和工人勞動(dòng)強(qiáng)度低”等優(yōu)點(diǎn)。

11、 實(shí)踐證明，這種解卡劑在井內(nèi)反應(yīng)后其產(chǎn)物對(duì)地下水和環(huán)境沒有危害。由于是一種新的技術(shù)方法，故在處理劑配制方面比較保守，今后將進(jìn)一步完善和試驗(yàn)應(yīng)用，以便使該項(xiàng)新技術(shù)得到廣泛的推廣應(yīng)用。 參 考 文 獻(xiàn)1李振杰,徐云鵬.定向井處理粘吸卡鉆事故的技術(shù)方法j.探礦工程(巖土鉆掘工程),2010,37(6):24-27.2魏文忠,王廣書,呂國(guó)儉.新1井嚴(yán)重破碎帶地層鉆井技術(shù)難點(diǎn)及對(duì)策j.石油鉆探技術(shù),2006,34(6):27-29.3趙江印,王芬榮,李建銘.巖屑床的控制技術(shù)及其應(yīng)用j.鉆井液與完井液，1993（3）.4毛建華,曾明昌,鐘策,莫光文,殷悠久.壓差粘附卡鉆的快速解卡工藝技術(shù)j.天然氣工業(yè),2

12、008,28(12):68-70.5王金夢(mèng) 劉桂和.長(zhǎng)2529井卡鉆事故的處理j.石油鉆探技術(shù)，1998，26（4）：13-146孫正義 高興坤.鉆井卡鉆事故預(yù)測(cè)及診斷專家系統(tǒng)模型的建立與實(shí)現(xiàn)j.石油鉆采工藝,1996,18(1):20-23.7萬(wàn)永,顧鳳睿,張祖松.試油套卡處理方案初探j(luò).鉆采工藝，2006，29(5):121-123.8李鳳霞,崔茂榮,王麗華,馬勇.綜合錄井技術(shù)在實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)鉆井事故中的應(yīng)用j.斷塊油氣田,2007,14(3):66-68.9趙憲富,臺(tái)沐禮,孫德學(xué),張?jiān)?呂洪富.預(yù)防油頁(yè)巖地層鉆進(jìn)中壓差卡鉆的措施j.探礦工程(巖土鉆掘工程),2008,35(9):21-23.10任中啟.應(yīng)用鹽酸解卡的實(shí)踐與認(rèn)識(shí)j.石油鉆探技