孤掌难鸣-------特殊粘卡

序言:

     已经很久了,不敢提笔。最近感触良多,发现自己在生命的某个时间段,某种角色,某些努力如昙花一显。若过去,是否会后悔自己在这段时光里做的不够,岁月只有一次,不会重来,人却已老。

     我们在面对一些重要决定的时候,往往控制不了自己豪赌的恶习。好比在赌博桌上,我们越是不理智,把钻工的利益拿来凭感觉的豪赌是否有悖职业道德。毕竟打井不是靠运气和感觉的,买福利彩票中不中无所谓,图个奇迹的念想,当你拿着员工的钱去买,还是那么随便吗?

    本篇主旨是在介绍特殊粘卡处理案例,旨在交流经验。

正文:

一、 中途测试简单介绍

说来很巧,本次接通知进行中途测试。中途测试主要是借助MFE组成的仪器串进行地层资料的收取。整套测试工具是利用钻杆的上、下运动来操作和控制井下工具的各种阀,这样可以任意次开井流动和关井测压期。

   MFE中所装的双控制阀通常是借助钻杆的上、下运动来打开或关闭的。下井时阀处于关闭状态,到达井底后,通过钻柱施加重力,经过一段延时,测试阀打开。在打开的一瞬间,钻柱突然下坠25.4mm,这种在地面可以直接观察到的显示表明阀已打开。如果要关闭测试阀时,只需将钻柱上提并略超过自由点,然后再下放钻柱加重力即可关井。如此反复上提和下放钻柱,可将测试阀重开或重关,获得多次流动和关井期。

          图1中途测试管串草图

在终流动结束时,取得流动状态下的地层流体样品,127mm的MFE可取2500ml。

对裸眼井, 通常采用的测试管柱自下而上为:

 保护接头+ 调节加重钻杆+ 重型筛管+ 裸眼封隔器+ 裸眼封隔器+安全密封+ 安全接头+ 振击器+ 压力计托筒+ 裸眼旁通+ MFE+ 加重钻杆+ 反循环接头+ 钻杆+ 井口控制头。

对套管井通常采用的测试管柱自下而上为:

 死堵+机械压力计+ 机械压力计+ 筛管+ P - T 封器+ 电子压力计托筒(电子压力计在内) + 锁紧接头+ M FE+ 油管+反循环接头+ 油管。

测试过程中的操作

1. 下完测试管柱, 装钻台及地面设备。

2. 探井底两次, 每次加压不超过5 吨。

3.量好方余、坐封封隔器。

4. 观察环空, 一旦环空液面下降很快, 要立即操作,上提管柱关井解封, 及时补充压井液。

5. 根据测试设计结合现场实际, 把握井底开关井。

6. 测试完毕后解封, 起钻。

7. 回放电子压力计数据, 求取各项参数。

     本井施工的中途测试管串主要分成两部分。测试管串1由:

变扣接头+重型筛管+裸眼分隔器+安全密封封隔器+安全接头+TR振击器+变扣接头(由下至上)。

                                     图2 测试管串1

重型筛管是地层流体进入测试阀到钻杆或油管内来的通道,筛管一般是用钻铤做成的,并钻有孔,孔和槽的尺寸较小,足以阻止流体中携带的泥饼或岩屑颗粒进入工具,以免堵塞测试阀、工具心轴孔道及井底油嘴等。

                     图3   重型筛管

筛管结构很简单,它不仅提供流体流动的通道,还起支承作用。裸眼封隔器只起密封作用,而不能象套管封隔器那样支承于井壁,因此,就需要配足够的筛管和尾管(一般用钻铤),使封隔器定位于待隔离的位置上。

裸眼封隔器由滑动接箍、滑动头、坐封心轴、胶筒、金属杯、支承座及下接头组成。

                                            图4 裸眼封隔器

    安全密封必须与裸眼封隔器配套使用,组成一套安全密封封隔器,它相当于一个液压锁紧机构,其用途是当操作多流测试器进行开井时,给封隔器一个锁紧力,使封隔器继续坐封。

                图5   安全密封封隔器

配备安全接头是测试中的一项安全措施,一旦封隔器或筛管遇卡,用震击器也无法解卡时,就可以使用安全接头,把安全接头以上的工具和钻杆取出,这样仍可获得地层测试所取的资料和数据。

                    图6 封隔器

它由一个上公扣短节、一个下母扣短节和两个O形圈所组成。上公扣短节上部是钻杆接头丝扣,下部是特殊粗牙公扣。下母扣短节上部是特殊粗牙母扣,下部是钻杆接头丝扣。

    安全接头是一种专用接头。可以接在钻柱的任何部位,它既能承受钻柱的所有正常作业,也能按照操作者的愿望传递正反向扭矩,而且容易解脱和重新对接。

    当把安全接头接在测试管柱中时,一般接在封隔器的上方和震击器的下方,因为封隔器及下部筛管是最容易卡住的。安全接头不受钻杆、钻铤、旋转起钻的震动或惯性的影响。如果不采用专门的解脱方法,接头的两体既不会活动,也不会脱开。安全接头能承压68.95MPa。

在井眼中解脱安全接头的步骤是:

(1)左旋管柱1~3圈(浅井转1圈,深井或斜井转2~3圈)。

(2)在保持左旋扭矩的同时,下放钻杆柱,对安全接头施加负荷。(3)紧接着上提钻杆柱,使安全接头上至少有4450N负荷,但不要超过8900N。如果负荷小于4450N,则由于井眼条件,安全接头的配合粗牙螺纹有承受负荷的可能,从而导致卡住螺纹,难以脱开。如果负荷大于8900N,则有可能在脱开时损坏其配合台肩。

(4)再左旋钻杆柱,由于安全接头粗牙螺纹螺距大,比卸钻杆接头扣快6~8倍,故只从安全接头处脱开。

(5)在脱开时,钻杆柱重量将减小,表明解脱成功。

在井眼中重接安全接头的步骤:

(1)钻杆下部带有安全接头的公扣短节,下钻杆至公扣短节与母扣短节接触。

(2)小心地加一点负荷,并缓慢右旋钻柱,扭矩增加表明安全接头已重新啮合。

用于MFE系统的震击器是TR调时震击器,属油压上击器,震击器由上接头、调时螺母、花键接头、折式锁键、分级阀、阀外筒、补偿活塞、上心轴和下心轴等零件组成,分级阀上下油室充满液压油UCON LB-1200X。

            图7 TR振击器

  当测试管柱下部的筛管和封隔器遇卡时,上提管柱并施加一定拉力,油压系统延时,液压阀向上运动到阀外筒的较大内径处,液压油突然降压,释放能量,上心轴快速向上运动,使心轴上的台肩与阀外筒上部台肩相撞,如同锤子与铁砧撞击一样,产生一个强烈的震击力,使遇卡处解卡。如果一次不能解卡,再下放管柱,使阀口到下方位置,阀向下运动是不延时的,然后再上搬管柱施加拉力,等候一段时间又产生一强烈震击力,多次震击,直至解卡为止。

    调时系统是靠调节液压阀的行程来调整震击时间的,但不管怎样调节,阀的自由冲程始终等于101.6mm,这样,震击力总是最佳的。使用TR震击器时,只要知道井底的近似温度和液柱压力等基本情况,以及所需要的震击负荷的范围,操作人员便能简单地在地面调节好选定的震击时间。这种调节只需要一把螺丝刀或一根钉子即可完成。这种震击器在任何压力下都可以工作,因为它们是和井底压力平衡的。

     测试管串结构2:

变扣接头+电子压力计托筒+裸眼旁通+MFE+监测压力计托筒+变扣接头。(由下至上)

             图8   测试管串2

压力计是活塞一弹簧式机械记录仪,具有以下特点:(1)仪器性能稳定,精度较高;(2)防震性能好(3)耐高温;(4)压力计的量程范围大;(5)维修保养工作量小。

                        图9 现场安装电子压力计

压力作用在与精密螺旋形拉力弹簧连接的活塞上,活塞位移与压力的大小成正比,在活塞的端头固定一个记录笔,从而使记录笔上下移动。机械时钟带动装有金属记录卡片的记录筒转动,这样就可以记录下活塞的移动距离。压力记录仪底部有一只最高温度计,可以测量地层的最高温度。

   记录仪由三部分组成,第一部分是压力装置,包括隔膜、波纹管、油、弹簧、活塞和记录笔等。波纹管连同顶部的橡胶隔膜一起,使记录仪的传压部分在清洁的液压油与地层流体或钻井液之间形成两道隔膜,万一橡胶隔膜破裂,波纹管也能防止压力记录仪内部被污染,从而保持仪器的精度。同时,通过上述两道隔膜,较好地保护了压力元件,减少日常的现场保养,压力装置除隔膜外,其他元件的拆装和维修只能在工厂或有专用修理工具的工房中进行。第二部分是压力记录仪中部的记录装置,包括记录筒、时钟及外壳等。时钟有24、48和96小时三种,这些运转时间代表钟表的额定工作时间,任何钟表的总运转时间都要超过额定的工作时间。记录筒随时钟旋转,筒内装有152mm×178mm的金属记录卡片,卡片有黑色和白色两种,都能经受记录仪所能承受的最高温度。第三部分是温度计,它在记录仪的下部,是一种留点式最高温度计。为了防震,温度计装在护壳内。温度计的测量范围有三种:60~220 (15.6~104.4℃),100~300℉(37.8~148.9℃),200~400℉(93.3~204.4℃)。

压力记录仪在下井时,一般是装在托筒中的是托筒的一种,压力记录仪装在托筒的外壳内,记录仪上部与压力计接头连接,接头上有两个传压孔“B”,上接头上有两个传压孔“A”,如果是作外记录仪,则用带O形圈的塞子堵死两个“B”’孔,压力从“A”孔传入;如果是作内记录仪,则用塞子堵死两个“A”孔,压力从“B”孔传入。托筒既可以传递扭矩,又可以承受拉压负荷。

裸眼旁通阀是装在多流测试器下方的一个部件,其主要作用是:(1)测试管柱在井眼中起下遇到缩径井段时,钻井液可从封隔器心轴内孔经旁通阀的孔流过,使测试管柱顺利起下;(2)在测试结束时,旁通阀打开,使封隔器上下方压力平衡,便于使封隔器解封。

 

 

                                    图10 为托筒与MFE组合

裸眼旁通阀也是靠上提下放管柱来控制的。它的延时阀正好与多流测试器的方向相反,即上提拉伸延时,而下放加压不延时。一般在操作时施加89000N的拉力延时1~4分钟就可打开旁通阀。在地面作延时性能检验时,拉133500N负荷延时1~4分钟为合格。

旁通阀的结构由副旁通阀、延时机构和主旁通阀组成。副旁通阀由上接头、花键心轴、平衡密封套、平衡阀套和螺旋销组成,是剪销式旁通阀。要关闭副旁通阀时,必须是多流测试器的取样心轴下压平衡阀套,针螺旋销剪断,使平衡阀套将花键心轴和平衡密封套上的旁通孔关闭,副旁通阀关闭后就不能再打开了。延时机构由阀、阀外筒、阀心轴、上密封活塞和补偿活塞组成,阀腔内充满了液压油UCON BL-1200X。此阀是上提拉伸延时,受压缩负荷作用不延时,主旁通阀由密封短节和一组装在阀心轴上的V形密封件组成,下压阀心轴就关闭密封短节上的旁通孔,上提拉伸此延时后又可打开主旁通阀。

 配备副旁通阀的目的是:当测试管柱下钻遇阻时,由于旁通阀的延时机构在受压缩负荷时不延时,所以主旁通阀会立即关闭,但副旁通阀还是打开的,仍能使钻井液通过副旁通阀流动。副旁通阀只在多流测试器打开前的一瞬间关闭,以后就再不能打开了。

    泵反循环接头断反循环接头都是反循环阀。

 

      图11   泵反与断反循环接头

断销式反循环阀它是最简单最常用的一种反循环阀,实际上就是一个特殊的接头,在接头上装有带密封圈的断销塞,需要进行反循环时,从井口的钻杆内投入一冲杆,由于冲杆的冲力,将两个断销塞砸断,构成了两个通道供反循环。为了收集冲杆,在反循环阀下部接有接杆接头,它可以将冲杆和断销收集在里面,又不影响液流通过。

断销式反循环阀一般接在多流测试器上方的1~2个钻杆立柱处,这是为了防止地层回收液中含砂太多,引起沉淀把断销埋死而打不开反循环阀。如果断销式反循环阀与多流测试器配合使用,可以不用接杆接头。

 

                      图12 泵反与断反循环接头

泵压式反循环阀是通过向管柱内加泵压才能打开的一种反循环阀,在下井及测试过程中,套阀靠环形空间钻井液柱的压力和剪销保持关闭状态。测试完毕后,必须向管柱内加泵压,使阀内总压力超过阀外部总压力约6.89MPa,由于套阀下部液压面积大于上部液压面积,产生一个向上的作用力,将剪销剪断,套阀上移,将反循环阀打开。在进行反循环时,靠弹簧的力量使阀保持在打开位置。

     打开反循环阀所需的内压是由剪销控制的,有直径为3.2和1.6mm的剪销,每只直径为3.2mm的剪销的剪断压力为1.52MPa,每只直径为16mm的剪销的剪断压力为0.414MPa。因此,如果剪断压力高于泥浆静压6.895MPa,则可装4只3.2mm的销和2只1.6mm的销,它更简单,使用方便可靠。

中途测试仪器到井底后的操作

1)下测试管柱至最后一个单根时,将投杆器、控制头、活动管汇接在单根上,再与测试管柱连接。下至预定井深或井底后,上提1-2m,将活动管汇与钻台管汇连接好,钻台管汇与显示头、防喷线连接好。并检查所有管汇、分离器、计量装置上的每一个阀口,保证良好。

 

                      图13 井口控制接头与管汇

2)座封、加压,打开测试阀

a.对裸眼井测试,可直接对钻柱加压,打开测试阀。实际加压时要根据井的深浅、钻柱尺寸、井眼尺寸、井斜等各因素来确定。

 b.在井口观察显示头气量大小,用以判断地层流通情况。同时,根据泡泡头的气泡显示也可辅助判断测试阀是否开启。

 c.根据气泡显示,确定初开时间。一般为5一10分钟。现场根据情况而定,也可听从试油监督的指令。

 

                                        图14 井口观察气泡

3)初关井:

    a.当初流动结束后,上提管柱,根据已计算出的自由点数值,认真观察指重表的变化,当指重表上出现自由点(指重表上悬重不增加的那一刻)后,一般再上提重力10一15K后迅速下放至初座封时压缩负荷,此时测试阀关闭。

    b.初关井时间根据初井开时间确定。一般为初开井的10一15倍。

    4)当第二次开井流动时,重新上提管柱至自由点,并多提重力10一15KN,然后下放加压,经13分钟延时,钻柱自由下落25.4mm测试阀又一次打开。

    重复上述上提下放,测试阀再次关闭,一般二关时间为二开时间的2-3倍(根据现场情况判定)。

    5)重复上提下放操作,即可根据需要,获得任意次开关井。在整个测试期间,可根据需要在井口取得油气样品;如果为自喷井,则需计量油气水产量。

    3、解封、起钻、循环

 当测试结束后,可上提管柱至正常测试悬重以上,停留3一5分钟,让旁通阀打开,平衡封隔器上下压力,胶筒充分收缩后、继续上提至悬重不变化,即为解封。如果为自喷井,可在解封前打开反循环阀,充分反循环,并计量取样;如果井非自喷,则起钻见液面后取样、反循环、计量。当测试工具起至井口后,在MFE处取出投棒,并取样;然后依次在井口按规定将测试工具松扣,并小心放置在井场。

二、粘卡发生与处理

    由于模拟通井钻具较为简单,只完成钻具的压缩量的量取。在打入防卡润滑剂后,起钻准备下入测试管串。通井钻具有60多吨悬重,为了量取压缩距下放至悬重只有16吨,这对通井钻头是个考验。

 

                          图15 上图为通井牙轮钻头

 做完模拟通井后,下入测试管串:11根加重钻杆+5根普通钻杆+测试管串1+6根158mm钻铤+测试管串2+5根158mm钻铤+4A11*410接头+1根加重钻杆+断反循环接头+3根普通钻杆+泵反循环接头+62柱普通钻杆。

     上述管串的安排对应要坐封测试的井段。井口将测试管串用B型钳三道猫头绳带紧过。

 

                                    图16    为整个中途测试管串示意图

     这里要说下,如果在做特殊作业时,有一定的风险,要绘制好草图,方便大领导按草图指导施工措施了解施工进度,这点非常重要。

      在下钻的过程中,在泵反接头下完后开始计算下到11柱,向钻杆内打入清水,要保证打满无气泡返出再下钻。之所以要打满11柱清水是后期“诱喷”做准备的。钻具全部下到底后探底,校核井深然后利用短钻杆调节井口高度,这里主要是方便人为控制井口。

      待井口准备就绪后,进行封隔器坐封,下放悬重15吨后,再次下放管柱下压24吨顺利坐封,观察环空液面稳定。随后一开井,钻具自由下落明显,环空液面稳定,泡泡头强烈(插入桶里30cm),半小时后气泡消失。

钻具静止2小时后准备进行二开作业(此时钻具为下压状态)。4次上提60吨,下放至16吨发现管汇内无气泡和液体返出,判断为管柱并未打开,钻柱粘卡。再次上提至80吨未解卡,逐渐上提至140吨仍未解卡,由此判断钻具卡死。多次量取伸缩距计算卡点都是在上部5根钻铤前面的钻柱,很多人估计为钻杆粘死(后期回过头看,结合地质岩屑描述为砂泥岩互层,其中上面5根钻铤位置是23米的巨型砂岩段)。

 

                        图17 后期被捞起的泵反接头,循环孔被憋开

     虽然建立了循环,可多次上提仍无法解卡。整个钻具在测试过程中是压入井底的。大多数人认为是砂岩的渗透性造成粘卡,造成了粘卡。有些文献中也有另外的阐释:“井壁上有滤饼的存在是造成粘吸卡钻的内在原因,因为大多数钻井液是固、液两相流体,或者是固、液、气三相流体,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,粘吸卡钻只能发生在砂岩发育井段。其实不然,在裸眼井段内,不但砂岩有滤饼,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。泥页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,所以泥页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。由于泥页岩含有大量的微细裂纹,这些微细裂纹有些是地应力造成的,有些是在钻头破碎岩石的过程中造成的,一旦泥页岩表面被水浸润之后,在这些微细裂缝中形成一层吸附膜,可以发生有效的分裂作用,降低泥页岩的坚固度而促使其破碎、剥落,所以泥页岩井段的井径大多大于钻头直径。但在泥页岩相对稳定之后,由于水的浸润,泥页岩表面的分子、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,而在泥页岩表面上的浓度逐渐加大。如果增大钻井液中的某些粒子的浓度,也就增大它们在单位时间内吸附到泥页岩表面的数目,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,无数的现场事实证明,这个结论是正确的。不过,泥页岩井段的井径往往是不规则的,和钻柱的接触面积比较少,所以粘吸卡钻的机会比较少一些。

     但问题并不这么简单,各个井段的地层孔隙压力不一样,接触面积更是未知数,井下的滤饼摩阻系数并不等于地面做的滤饼摩阻系数,有人根据粘吸卡钻的统计资料绘制了一个预测压差卡钻的危险性曲线,它适用于直井和水基钻井液。但是把粘吸卡钻只简单地理解为由压差形成的,起码是不全面的,不能忽视滤饼的粘吸作用。为什么有些高压差的井可以不卡钻,而低压差的井反而卡钻呢?于是有人把注意力放在滤饼质量上,认为薄而韧的滤饼不容易卡钻,厚而松的滤饼容易卡钻,但现场又发现许多相反的情况,这又如何解释呢?毛主席同志在《矛盾论》中有一段论述:“任何过程如果有多数矛盾存在的话,其中必定有一种是主要的,起着领导的决定的作用,其他则处于次要和服从的地位。因此,研究任何过程,如果是存在着两个以上矛盾的复杂过程的话,就要用全力找出它的主要矛盾。抓住了这个主要矛盾,一切问题就迎刃而解了。”纵观粘吸卡钻这个问题,确有许多矛盾存在,前面提到的一些看法,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。长期以来,钻井工程中所用的水基钻井液,都是将黏土分散在水中形成的负电分散体系。黏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黏土颗粒的负电电位,强化这种负电的水化效应。因此,这些处理剂本身大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。矛盾的另一方面则是钻柱,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储量,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,不谋而合,于是就产生了相互吸附作用,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阻力而无吸附力。但是钻柱在静止时,由于任何井都有一定的斜度,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,便发生了吸附作用,这就是发生粘吸卡钻的主要原因。根本的出路在于改变滤饼的性质,把滤饼表面吸附的负离子改变为正离子,把负作用力场改变为正作用力场,这个问题就可以解决了。如果用阳离子体系钻井液,钻井液中带正电荷离子与黏土表面的负离子相吸附,就可以形成带正电的滤饼。同时我们也知道,阳离子的吸附作用与电荷量成正比,即与正电价数成正比。对于同价的阳离子而言,吸附作用与其原子量的大小成正比。所以高价阳离子聚合物钻井液将是钻井液发展的方向,也是解决粘吸卡钻的根本途径。同时,含有高价阳离子的滤液浸入地层后,能够中和黏土表面的负电荷,降低黏土颗粒的负电位,甚至可以转化成正电位,从而削弱它们的水化作用,也有利于稳定井壁和保护产层。只要消除了滤饼粘吸的主因,压差也就很难起作用了,油基钻井液为什么不卡钻,就是因为主因不同,它是中性的。

    在尝试上提解卡钻具的时候,扶刹把的老队长及井队大班,都有一种冲动,提个160吨看看。其实上提的最高悬重,不仅仅要考虑是否提断井底钻具(提断钻具使打捞处理更复杂化),还要考虑井架的承受能力。由于本队使用的是大庆130的老架子,它的井架最高载荷是196,鉴于此套架子并非崭新的架子,在上提悬重的选取上要慎重。对应查找工具手册,G105级的127mm钻杆的扭转系数是0.00771圈/米。但是考虑到正转钻盘使测试仪器配合接头扭断,造成打捞处理的恶化,所以不采取旋转钻具来解粘卡。

 

                                    1  常用钻杆的允许扭转系数

     表中所列数据为一级钻杆的限制扭转圈数,如使用的是二级钻杆、三级钻杆,情况就比较复杂,一般二级钻杆强度是一级钻杆强度的70%-80%,三级钻杆的强度是一级钻杆强度60%,扭转圈数应按比例降低。

     如果是不断的上拉下压钻具,127mmG级钻杆抗扭屈服强度是78000N.M,而最小抗拉强度是2465.8KN。这仅仅是新钻杆的数据,何况此时是二级钻杆。

     在开泵上提无效的情况下,接入地面震击器。地面震击器是解除卡钻事故的有效工具,它连接在钻柱的地面部分,调整吨位的机构是露出转盘面作业,地面震击作用时能清楚地看到给被卡落鱼强烈的下击力。该工具震击力的强弱只用简单的方法就可以调节,是一种操作方便,设计巧妙能进行连续下击的工具,不但能承受载荷和强扭矩,而且密封性能良好,能抵抗高泵压泥浆循环。

 

                                     图18    地面振击器特写

地面震击器接在方钻杆下,震击器下使用方保。震击器露出转盘面,便于在工作中调节震击吨位。若要循环泥浆,可直接开泵,震击前将方钻杆的吊环、吊卡插销捆绑好,以防震击过程中脱开伤人。震击作业开始时应由低吨位逐渐调节到高吨位。

 

                      表2   地面震击器详细参数

 地面震击器的工作原理简述:地面震击器是在转盘面以上连接的震击工具。上提钻柱,摩擦卡瓦和摩擦心轴之间的摩阻阻止心轴向上运动,钻柱受拉伸长。达到预调吨位后,摩擦心轴脱离、卡瓦,外筒与其下的钻柱一起突然收缩,伴随者整个自由钻柱的重量冲击卡点。

      地面震击器作业开始应由低吨位逐渐调节到高吨位,若在震击作业中发现摩擦付有发高热冒烟情况,可由锁孔注入清洁机油,待工作完卸开检查处理。

此次本井使用地面震击器从40吨调至50吨(要求调节吨为钻具悬重的2/3)共震击27次。

在震击没有效果的情况下,开1号泵循环,同时倒2号泵配解卡剂A方(柴油A方+水B方+加重石灰石C吨+KTD吨+司盘F吨+有机土G吨),解卡剂保持在密度1.17左右。准备好后使用2号泵打入B方解卡剂,隔离3、4号罐用来计量顶替泥浆量,再用1号泵顶入C方泥浆,预计钻具中留D方。打入解卡剂2小时后尝试上提钻具并未解卡。

在测试二开中发现因粘卡上提不出钻具时,多次量取了伸缩距和上提悬重差值来推测卡点,而卡点公式是一个经验公式,往往都有二、三百米的差值,即使是这样,也给我们提供了判断的依据。依据胡克定律,自由钻柱的伸长和拉力成正比,和自由钻柱的长度成正比,和钻柱的横截面积成反比,和钢材的弹性系数成反比,于是有下列公式。

 

                       图18   卡点的计算公式

      上式中对应的K值可以在下表中查询:

 

                      表3    K值的取值

      大家可以根据上述公式与K值取值表来计量卡点。至于打入的解卡剂需要注意它是由预计要浸泡的环空容量和钻柱内容量两部分组成。其中环空容量为钻头至卡点位置的环空容量,同时有一定的附加量。因为现场没有井径的数据,而井径往往比钻头直径大10%-20%。解卡剂与钻井液之间往往发生窜混现象,窜混的解卡剂很难起到解卡的作用,我们希望把这一部分替到卡点以上,窜混程度的大小,取决于解卡剂在环空的流态、流速和流程长短以及和井浆密度的差别,所以计算的浸泡液面应高于卡点。同时我们希望解卡剂能把卡钻井段的钻井液全部顶替干净,但事实上不可能,井径越大,井段越长,滞留的井浆越多,它占据了一定的环空容积,从这方面来看,可以减少解卡剂的用量。所以解卡剂的附加值究竟以多大合适,要视具体情况而定,一般以20%为宜。

钻柱内容量的计算要考虑以下三个问题:1.若解卡剂密度小于钻井液密度,为了保证钻柱内外压力平衡,钻柱内的解卡剂液面不能低于环空的解卡剂液面,否则,管内解卡剂自动外流。2.为了防止钻头水眼或环空砂堵,必须定期(一般为0.5-1.0h)活动管内外液体,每次要顶入钻井液0.3-0.5方,按浸泡6-8小时计,管内须多留解卡剂3.6-4.8方。如果解卡剂与井浆密度相近,则不考虑压差问题,管内六组顶替时所需要的解卡剂即可。

 

                           图19   解卡剂的计算公式

 打入解卡剂后两小时,尝试震击,同时挂泵至5mpa立即摘泵,泥浆工量取替入量。以后几乎是每浸泡2小时后挂合泵至5mpa立即停泵,震击钻具尝试解卡。

经过一天的浸泡,间断震击无效。使用钻杆卡瓦卡柱钻柱,正转6圈后上提尝试解卡无效,同时发现环空有柴油返出,决定开泵顶出所有解卡剂,循环井里处理泥浆来巩固井壁。因浸泡解卡无效采取下步处理措施----倒扣。将钻机安装倒车链条。

“有些卡钻事故,虽然用各种解卡剂浸泡,用上下震击器震击,均无济于事,只好走分段解卡的道路,那就是套铣倒扣,或者套铣切割。有些卡钻事故一开始就预示着飞走分段解卡的道路不可,如坍塌卡钻、砂桥卡钻、干钻卡钻、水泥卡钻,它们既不可能浸泡解卡剂,震击器也发挥不了作用,只有一条路可走,那就是老老实实地套铣倒扣、或套铣切割,否则只能侧钻,或者弃井了。”

大概估计卡点后,计算大于此段钻具悬重10吨左右开始倒扣。从起出的钻具来看,倒出了55柱整钻杆,下面还有9柱钻杆和5根钻铤未倒出。初步可以判断并非是钻杆粘死,而是钻铤。

此时调来了同井深的反扣钻杆,准备下入反扣钻具对扣倒扣。钻具组合:411*410反扣+安全接头+127mm反扣钻杆串+方钻杆倒扣器

 

                               图20   倒扣接头,图中为410反*4A11的倒扣接头

  倒扣接头,它在倒扣作业中可以代替公锥,它容易上扣也容易退出,而且上提拉力越大,传递的倒扣力矩也越大,这就避免了公锥容易滑扣的毛病。

 

                             图21  倒扣接头结构简图

倒扣接头它是由上接头、胀心套和胀心轴组成,上接头为左旋螺纹,与倒扣钻柱相连接,胀心套上段为开口六方柱与上接头下端的内六方孔相配合,用以传递扭矩,下部是三条开有通槽的正旋钻具公螺纹可与被卡钻柱连接。胀心轴的中部为一圆锥体,轴的上部与上接头连接,下部是引子,起引导和扶正作用。

倒扣接头与落鱼对扣后,上提钻柱带动胀心轴上行,把胀心套胀大,把螺纹撑紧,撑紧螺纹的程度和上提拉力成正比,一直对扣螺纹能承受下部钻具的倒扣力矩时,才可实施倒扣。

 

                                  表4    倒扣接头规格

 倒扣接头接在反螺纹打捞钻柱上,与落鱼对扣时要正转,因此在下钻时要把各连接螺纹上得很紧。对扣后,要上提钻柱超过原悬重一定拉力,使胀心套胀紧,其附加拉力一般为20-30KN,也可以更大一些,要反复提拉几次,然后倒扣。如倒扣困难,需要退出倒扣接头时,可用钻具下压或用下击器下击,使胀心轴下行,胀心套失去了撑持力,就可以反转倒开。倒扣接头没有密封装置,为了保护鱼头,不宜对扣后长时间循环钻井液。

 

                          图22 为倒扣接头上面的安全接头

      H型安全接头由芯轴、筒体、两个销钉和O型密封圈组成。(注:左旋螺纹安全接头C面突台开口处,方向相反)芯轴上端和简体下端车有钻具连接螺纹,以便连接打捞工具和钻具:芯轴下部柱体部分有滑槽,筒体内孔中有滑块,装好后,筒体的滑块正好处在芯轴的滑槽里。可以传递扭矩,然后用两个销钉固定成一体。密封件耐压20MPa。

 

                                         表5    安全接头技术规范

如果下部钻具被卡,上提拉力150KN左右,即可剪断销钉。芯轴就可以上下运动。但由于C面的结构,芯轴脱离不了筒体。当上提拉力稍大于安全接头以上钻具悬重时,反转90(由于摩阻力的关系,每千米钻具需反转0.5-1),下放,稍有阻力,然后上提,即可脱开。对扣时,当芯轴进入筒体后,正转90度,即可对好,使用起来,十分方便。

 

                           图23 安全接头简图

反扣钻具下钻完,井口安装方钻杆倒扣器,采取对开式方瓦代替滚子方补心。固定好方瓦后,开泵(170mm缸套12mpa,)。校正悬重54吨探鱼顶后准备对扣。正转盘6圈,看钻盘回转来判断是否对上,为了将倒扣接头紧扣,多次上提钻具到110吨后,将悬重调整至70吨,坐钻杆卡瓦,开始反转倒扣。稍后倒扣成功,悬重变成62吨,此趟钻具增加8吨。卸方钻杆和倒扣器后起钻。倒出上部5根钻铤上所有落鱼。

下面谈谈倒扣的感觉。

1. 用正螺纹钻杆倒正螺纹钻具

这是没有反扣钻杆且不具备爆松倒扣和切割落鱼的条件时不得不得采用的一种古老的倒扣方法。它的效率最低,而且往往做赔本生意。用正螺纹钻杆倒扣必须注意以下几点:

不能用带细螺纹的钻杆。如果迫不得已非用带细螺纹的钻杆不可,那只好把所有的细螺纹用电焊焊死。

打捞钻柱的所有螺纹必须上得很紧很紧,必要时要在螺纹上涂抹粘结剂。在涂粘结剂前,必须先用水或油品(汽油、柴油、煤油)把钻杆连接螺纹清洗干净,再用丙酮清洗一遍,然后才能涂抹粘结剂。

只有在井下落鱼不多、连接螺纹上得不紧、而且是在未卡或者是经过套铣的井段才可以用正螺纹钻杆倒扣,否则用这种方法将是得不偿失。当然,最常见的是卡钻之后的第一次倒扣,都是用原有的正螺纹钻具倒扣,我们希望能一次倒出尽可能多的钻具。如坍塌、砂桥、干钻、水泥卡钻之后,倒扣的时机越早越好,因为迟了有可能发生粘卡,所以要尽快测求卡点,算准自由钻柱的重量,争取及早倒扣。在倒扣之前,要把自由钻柱分段紧扣。用悬重控制,每200-300m为一段由上而下逐段上紧,但距卡点附件的一段不可紧扣。如倒扣后悬重和计算值相差不多,可以循环一周钻井液,同时探测鱼顶的确切位置,然后起钻。如果倒扣不理想,还可以重新对扣,再倒,此时仍要做自上而下的紧扣工作。如果连接几次倒扣都不理想,那也只好起钻,但起钻时不许用转盘卸扣,因为钻柱可能多处松扣,如用转盘卸扣的话,很容易把钻具甩入井中。

2.用反螺纹钻杆倒正螺纹钻具

      这是常规的倒扣方法,经常用的反螺纹钻杆有139.7mm、127mm、114.3mm、88.9mm、73mm几种,其钢级一般比正螺纹钻杆高一级,常用的倒扣工具是反螺纹公锥和反螺纹母锥。用反螺纹工具倒扣时应注意以下几点:

(1)检查反扣钻杆:反螺纹钻杆的规范应大于或等于被倒的正螺纹钻具,钢级应高于或等于被倒的正螺纹钻具,另外还要着重检查:母螺纹是否有胀大或裂口;公螺纹是否拉细拉长;钻杆本体是否有弯曲、扭曲、拉细或其他变形。并且丈量三次,计算准确,和井内正螺纹钻具的误差不能超过万分之一。以后每次下钻要记着这个误差常数。

(2)检查倒扣工具:如果使用公、母锥,应检查连接螺纹和造扣螺纹,如果使用倒扣接头、倒扣捞矛应检查其各部零件灵活好用,其打捞尺寸与鱼顶打捞部位配合一致。

(3)用公、母锥倒扣的方法与步骤

①下钻距鱼顶0.5-1m,循环一周钻井液,冲洗鱼顶积砂,同时也是为了巩固上部井壁。

②造扣。工具进入鱼顶后,加压10-40KN,由小到大,慢转造扣,实际造扣应不少于四扣。当井内落鱼有循环可能时,应循环钻井液,至少把落鱼环空的钻井液顶到鱼头以上的井筒中,这样有助于巩固井壁并能清除环空杂物,如果无循环可能,应立即倒扣。倒扣时有三种状态:上提拉力使工具处于中和点位置;上提拉力使悬重等于或少于卡点以上钻具在钻井液中重量之和;使工具处于压缩状态,即给工具加压40-60KN。大部分人认为第二种状态是最理想的状态,但实践的结果是第三种状态的效益最高,因为在第二种状态下工具容易滑扣,想多倒反而连一根钻杆也捞不着,而在第三种状态下工具不容易滑扣,很少有空手而返的现象。

③倒扣。必须横下一条心,启动转盘硬倒,不是鱼死,就是网破,别无选择。当听到“咔、咔”的响声时,这是松扣的象征,这时可以适当的上提一些拉力,即比原来打捞悬重多提30-50KN,在继续倒扣,可能还会听到“咔、咔”的声音,因为倒开的往往不是一个连接点,可能是两个以上的连接点。直至转盘无回车现象时,可以慢慢上提,如果发现没有完全倒开,则上提一点,倒转几圈,再上提一点,再倒转几圈,直至悬重稳定无变化为止。

④循环。如果能开泵循环的话,一定要开泵循环,因为这样可以使新鱼顶以上的井眼保持正常,无论下次打捞工具还是下套铣筒都不至于失去老井眼,这一点非常重要,却往往被人们所忽视,如果在造扣后已经循环过钻井液,这一步就没有必要了。如果倒扣后也无法进行循环,那只有立即起钻。但在这种情况下,不能下套铣筒进行套铣,而应下钻杆带公锥通井循环后才能进行套铣或者倒扣。

⑤起钻。每次倒扣都有可能倒开好几个连接螺纹,所以起钻时绝对不许用转盘卸扣,各种操作都要尽可能的平稳无声,要小心翼翼地把落鱼提上来。

 

                                        图24 方钻杆倒扣器

     方钻杆倒扣器在井口安装的正确步骤:

 

         图25 方钻杆倒扣器简易图示

1. 先将倒扣器放入小鼠洞,用安全卡瓦打到本体1上。

2. 方钻杆插入倒扣器中,悬绳正扣上紧方钻杆,外钳咬住本体1.

3. 提起方钻杆入井口钻具扣中,正扣旋转备帽2,内钳打备帽2,外钳打本体1。

4. 再次将倒扣器推入鼠洞,内钳方钻杆,外钳部件1的方式,拉紧方钻杆。

5. 在鼠洞内稍提高倒扣器,外钳打3,内钳咬住方钻杆,正旋上紧方钻杆。将方钻杆与倒扣器上紧。

6. 将倒扣器提入井口钻具内,外钳打2,内钳打3,将备帽2卸扣。正常旋动本体1,为插入斜铁做准备。

7. 外钳打备帽2,内钳打上本体1,拉松部件1,检查备帽2是否自由活动。

8. 拉倒扣器于鼠洞,利用方钻杆的压力,正确插入4块斜铁。斜铁装好后,将倒扣器提入井口钻具内,外钳打本体1,内钳打备帽2,带紧备帽2后,接入井口钻具内,用铁丝固定好4块斜铁。最后将备帽2顶死部件1,是防止倒扣时方钻杆倒扣,插入固定死斜铁是防止方钻杆相对部件1向上移动。

方钻杆倒扣器拆卸:

1.外钳打备帽2,内钳打3,旋松备帽2,使方钻杆与备帽脱离。将备帽旋下8-10圈,彻底与本体1脱离。

2.外钳打1,内钳打3.拉松备帽2与部件3.将四块斜铁顶起。完全顶出后,拔出方钻杆。

3.卸开倒扣器与进口钻具,起钻。

 

                             图26 方钻杆插入倒扣器中

起出所有反扣钻杆,卸去安全接头和倒扣接头,打捞起9柱钻杆、井下测试的泵反与断反接头、158mm钻铤上的加重钻杆1根、4A11*410配合接头。此次倒扣非常成功,达到预期效果,也证明为钻铤粘死。征得上级领导同意,下入:锯齿铣鞋+5根7 5/8套铣筒+大小头+正扣钻杆来套铣余下的5根钻铤。

 

                                     图27  套铣筒6

套铣钻具下钻到底。开2号泵(160mm缸套)循环冲鱼顶5mpa,校正悬重为50吨,接好正扣配合接头固定好对开式瓦后,用1-2吨转钻盘下探鱼顶。由于方瓦摩擦力大,时常对方钻杆涂抹铅油来降低磨阻。钻铤进入套铣筒后,倒1号泵(170mm缸套)7mpa。调整钻压2-4吨,若钻压突增,提起将钻进井段重新划眼。接单根时,尽量不动钻盘,方便鱼头的进出。

 

                                            图28 锯齿铣鞋

     套铣作业必须耐心,开始套铣时就以较小的钻压较慢的转速试套鱼顶,待证明鱼顶确已套入后,再根据井下情况适当地增加钻压,整个套铣过程都应采用低转速,并随时注意转盘扭矩的变化,如有别劲应立即减少钻压。在套铣过程中应足够的排量,以冷却铣鞋,并清除环空钻屑。还要随时注意泵压变化情况,若泵压突然上升,说明环空积砂甚多或者井壁坍塌现象,应及时提离危险区,直到泵压恢复正常为止。

     此次套铣目的是一次套铣5根钻铤。如果落鱼较少,可以一次套铣解卡。如果落鱼较多,只能是分段套铣、分段倒扣或分段切割了。套铣工具主要是铣鞋、铣管、还有一些辅助工具。

 

                        图29   铣鞋结构型式

      套铣岩屑堵塞物的有A、E、K、L型;修理鱼顶外径的有C、F、H、G型;在硬地层中套铣或铣切稳定器的有D、I、J、F、G、M、N型。

      在套铣岩屑堵塞物或软地层时,一般选用带铣齿的铣鞋,在铣齿上堆焊或镶焊硬质合金,地层越软,铣齿越高,齿数越少。随着地层硬度的增加,则降低齿高,增加齿数,套铣效果会更好一些。修理鱼顶外径时,应选用研磨型铣鞋,铣鞋的底部和内径应镶焊硬质合金。套铣硬地层或铣切稳定器时,应选用底部堆焊内外两侧均镶有保径齿的铣鞋。

      套铣作业必须耐心,开始套铣时就以较小的钻压较慢的转速试套鱼顶。待证明鱼顶确已套入后,再根据井下情况适当的增加钻压,整个套铣过程都应采取低转速,并随时注意转盘扭矩的变化,如有别劲应立即减少钻压。在套铣过程中应有足够的排量,以冷却铣鞋,并清除环空钻屑。但应随时注意泵压变化情况,若泵压突然上升,说明环空积砂甚多或者井壁坍塌现象,应及时提离危险区,直到泵压恢复正常为止。

        为了避免铣鞋切削落鱼本体,可以采用喇叭口式的铣鞋,即把铣鞋下部内径制成坡口形,当它与钻杆接头相遇时,因接头上部也是坡形,就迫使铣鞋外移,就切削不到钻杆本体。

      套铣筒一般采用高强度合金钢制成。

(1)有接箍铣管。将管材的两端车成母螺纹(方扣或梯扣),用双公螺纹接箍连接起来。这种套铣筒叫内接箍铣筒。

(2)无接箍铣管。将管材车成双级同步螺纹,一端为公螺纹,一端为母螺纹,铣管与铣管直接连接,中间不用接箍,这种铣管叫无接箍铣管。它具有强度高螺纹上卸快等特点,因为没有内外台肩,可以有效的利用有限的环形空间,所以它的套铣尺寸比有接箍的铣管大一级。

 

                                   图30   套铣筒

在现场施工中,常用套管做铣管,但套管大多是圆锥形细牙螺纹连接,在套铣过程中容易进扣,也容易滑扣,所以在接箍两端的套管本体上应焊上止推环。但是这里又有一个问题,P-110以上的钢材不能电焊,因电焊时的高温容易引起钢材变质,所以只能用N80以下的套管做铣管。

本井使用的是新型的专用套铣筒,采用双级短梯形螺纹连接,不仅强度高,而且容易对扣,密封可靠。

 

                     表6   套铣筒规格

套铣筒的选用:

   根据上表选择套铣管,井眼与铣管的最小间隙为12.7-35mm,铣管与落鱼的间隙最小为3.2mm。铣管的长度要根据井身质量、铣鞋质量、地层可钻性来定。地层松软,铣管可以适当的加长,最多一次可以下入300 多米,如地层硬,或井下情况不正常,套铣速度慢,一次可以下入一根套铣管,套铣完后再继续延长。一般情况下,以50-100米为宜。如果鱼顶正处于弯曲井眼井段,长铣管无法套入的话,可以采用短铣管试套。

套铣筒的使用方法:

(1)下铣管时,必须保证井下畅通无阻,不能用铣管划眼。因此在下铣管前应下钻头通井到鱼顶,并充分循环钻井液。如果在倒扣过程中,倒出的钻具深度超过了套铣深度,也应先下钻头通井,否则,很容易套出一个新井眼,失去了继续打捞的可能。

(2)铣管与井眼的配合间隙很小时,初次下铣管应用一根试下,证明无问题时,再逐渐加长,深井、复杂井、定向井更应注意。

(3)套铣参数选择。整个套铣过程均以低转速为宜。排量要根据两个环形间隙来确定, 如果铣管与落鱼间隙小而与井壁间隙大,则在泵压许可的范围内,尽量开大泵量,但不可超过正常钻进时的泵

量。如果铣管与落鱼间隙大而与井壁间隙小,则要控制泵量,不能憋漏地层。如两个间隙都较大时,可维持正常钻进时的泵量。钻压的选择应根据铣鞋的类型和尺寸来定,最大钻压不应超过同尺寸钻头所能承受的钻压的40%,还要根据套铣时的井下情况随时调整,绝不能

使铣鞋和铣管连续不断的承受很大的扭矩。调整的唯一的办法就是减小钻压。

(4)在套铣过程中,发生不正常情况时应及时分析原因,不能盲目施工。如泵压突然升高或憋泵,就立即上提钻具,一直提到泵压恢复正常为止。这是井壁坍塌或环空钻屑太多的现象,应停止套进,循环钻井液,清除岩屑,待井下情况正常后再继续套进。如井下别钻严

重,无进尺,就应考虑环空是否有落物?铣鞋是否脱落?铣管是否断落?是否在磨铣鱼身?应立即起钻检查,再决定下一步的措施。如果泵压突然下降,就应考虑铣管是否脱落?钻具是否刺穿?如在地面查不出原因,应立即起钻。

(5)如果落鱼鱼头正好在键槽内,而铣管外径较大,是进不了键槽的,因此无法实现套铣。为了克服这个困难,可以用一种带引导杆的铣管,铣管要用无内台肩的铣管,引导杆和井内钻杆规范相同。

由于套铣至12米左右时,1号泵泵压由7mpa增至13mpa,而且通过固定段时泵压如此变化。钻压加至10吨,钻速没有明显变化。判断为套铣筒失效,钻查看套铣筒是否断落。此时共套铣12.31米。

起出5根套铣筒,观察铣鞋有轻微磨损现象。经请示后,下入:

410(反)*4A11倒扣接头+127mm反扣钻杆+方钻杆倒扣器+方钻杆

下反扣钻具完,井口接方钻倒扣器。开1号泵(170mm缸套双凡尔)泵压6mpa。探到鱼顶开始对扣,先正转钻盘5-6圈,看钻柱是否倒转,轻压下放,待钻柱倒转后,多次上提下放,最高达130吨。上提无法解卡,决定倒扣。倒扣后,悬重略增加2-3吨,不明显。转盘很轻松的反转7圈半。

    起钻发现此次对扣、倒扣并未打捞起落鱼。

 综合考虑,决定重新套铣。钻具为: 锯齿状铣鞋+3根套铣筒+大小头+正扣钻杆+411*4A10+520*411+方钻杆

下套铣筒到底,开2号泵(160mm缸套)泵压6mpa。落鱼进入套铣筒后,检修好1号泵后(170mm缸套)开泵泵压7mpa。在原有套铣的12.31米的基础上,进尺3米泵压从7mpa递增至13mpa.随着钻压的加高,泵压也随之升高,最高至18.5mpa。考虑到泵压异常,决定整根单根反复划眼。在套铣筒托压的基础上加2-4吨的钻压,如果钻压不回再加4吨。钻进一般是16吨,进尺缓慢。停钻盘,停泵,加大钻压下压,钻压达30吨左右,钻具匀速下降,立管产生泵4mpa的泵压。多次上提,开泵,动转盘观察泵压。根据现场的情况来看,基本判断为套铣部位地层缩径,造成泵压的异常。此时已经套铣了22米。若接着下压一根,易造成风险,决定起钻倒扣。(共套铣28.67米)

 

              图31 提升短节、安全接头,套铣筒转换接头

     起出套铣筒后,在次下入反扣钻具:410(反扣)*4A11+安全接头+反扣钻具+方钻杆倒扣器+方钻杆

     反扣钻具下钻到底,接好方钻杆倒扣器,钻具悬重60吨。开泵1号泵泵压6mpa。探到鱼头后停泵,少许下放,轻拨正转钻盘,观察钻盘倒转情况来判断是否对上扣,多次上提钻具,悬重最高达130吨。上提不能解卡,悬重70吨时,倒转钻盘倒扣。倒扣后,悬重65吨左右。卸方钻杆倒扣器后起钻。

随后起出5根钻铤和井下测试的变扣接头和检测压力计托筒。管子站送来4A11*410反接头,下入反扣钻具为:321*4A10变扣接头+4A11*410反+反扣钻杆+方钻杆倒扣器+方钻杆

      反扣钻具下钻到底,开始对扣。开2号泵(160缸套)8mpa。反复上下探鱼头,利用悬重与泵压的变化来判断是否入扣。泵压突升18mpa,停泵稍微上提转动转盘,通过转盘的倒转情况判断是否上扣。正转5圈左右,有明显倒车现象。对扣成功,上提达130吨未解卡,考虑到测试管串的特殊性,等井下测试技术人员到井协商。制定措施后,决定倒扣,由于此段仪器轻在悬重上不好判断,反复对扣倒扣三次后,悬重无变化起钻。

        起出反扣钻具,未能打捞起落鱼。由于井筒处理事故时间过长,且再上次下入套铣筒出现缩径托压现象,决定将鱼头上部井段通井处理泥浆和重新维护井壁。

通完井后再次下入套铣工具:锯齿铣鞋+6根套铣筒+大小头+正扣钻杆+411*410+411*520+方钻杆

下套铣工具到底后,套铣第1根很顺利,1号泵(170缸套)开泵7mpa。接第2根时无法放进鱼头且方钻杆滚子方补心也未进钻盘。甩第2根将第1根反复划眼,将鱼头居中后,再次套入落鱼在第2根套铣筒。套铣第3根时,泵压涨至12mpa。且加压才能钻进,泵压渐涨至18mpa。反复划眼,情况并未减轻。在此情况下,划完第4、5、6根后,打入润滑剂起钻。(共套铣58.15米)

套铣成功后,下入对扣钻具组合为:321*410+411*410安全接头+158mm超级震击器+正扣钻杆+411*410+411*520+方钻杆

 

                                   图32 加速器与超级震击器

超级震击器是通过锥体活塞在液缸内的运动压缩液体和钻具被提拉贮能来实现上击动作。安装在超级震击器上方的钻具被提拉时,超级震击器的锥体活塞压缩液体,由于锥体活塞与密封体之间的阻尼作用,为钻具贮能提供了时间。当锥体活塞运动到释放腔时,随着高压液压油瞬时卸荷,钻具突然收缩,产生向上的动载荷。为被卡的钻具提供巨大的打击力。

当用于打捞操作时,超级震击器应直接地安装在接近卡点的钻铤柱的下方。为了获得更大的动载荷,在超级震击器的下井作业时,可与加速器配套使用。

注意:加速器安装在超级震击器上方第四根钻铤的范围之内。

井下使用时钻具结构建议如下:

打捞工具+安全接头+超级震击器+钻铤+加速器+钻柱

超级震击器的使用方法

 

(1) 当确认井下卡钻事故的性质需要向上震击时,才能使用震击器。这时应从卡点倒开并提起钻具。然后按上述的钻具组合,连接好打捞钻具,进行打捞作业。当打捞工具抓紧井下落鱼之后,就可以进行震击作业。

(2) 下放钻柱使压在超级震击器心轴上的力约3~4吨,使超级震击器关闭。

(3) 提钻震击,操作者以一定的速度和拉力上提钻具,使钻具产生足够的弹性伸长,然后刹住刹把,等待震击。由于井下情况各异,产生震击的时间也从几秒至几分钟不等。产生震击之后,若需进行第二次震击,应下放钻具关闭震击器,再向上提拉进行第二次震击并可以进行反复多次的震击。

超级震击器操作中注意事项

(1) 井下震击应从较低吨位开始,逐渐加大,直到解卡,但不允许规定的井下最大提拉力。

(2) 若第二次震击不成,应继续下放钻柱,使超级震击器完全关闭,再进行上提,等待震击。   

(3) 提高震击力的方法

震击力不仅仅与上提拉力有关,而且与上提钻具的速度、井下钻具的重量、井身质量等因素有关,因此上提速度越快,井下钻具重量足够,井身质量越好,所产生的震击力也就越大。

(4) 超级震击器提出井眼时通常是处于打开位置,完成钻台维修之后,应当关闭震击器。一但关闭就应当从吊卡上取下,不能再在它下方悬挂重物,因此时超级震击器可以被拉开而酿成损坏钻台设备,甚至砸伤工作人员事故。

下正扣对扣钻具完,接方钻杆后,钻具悬重58吨。开1号泵7mpa。冲洗鱼顶后,摘泵轻压下探,开泵泵压突增18mpa后摘泵,正转5圈后,观察钻盘反转,对扣成功。逐渐上提钻具至110吨,震击器共震击4次后解卡,上提1根单根,测试管串带的TR震击器工作。悬重82吨。判断所有落鱼捞起,起钻。

加速器又叫震击加速器,它与超级震击器配合使用,接在震击器上,中间加3-6根钻铤。它工作时能对其下方的钻铤和上击器心轴起加速作用,使之对卡点产生强大的震击力,同时它又能吸收部分弹性能,减少上部钻具的反弹震动。

由于本井考虑下入钻铤的位置会是上次起出的5根钻铤的位置,所以不下钻铤也不下加速器,减小再次卡钻的风险。

 

                   图33 井下测试人员对打捞起仪器进行拆卸

经过漫长的努力,将井下测试所有仪器,及所有钻具落鱼起出。

      此次粘卡是没有充分预见到11根钻铤在加压静止的状态下的粘卡程度,对特殊作业的危险环节没有严格把关.

参考资料:

1.石兴春《钻井监督手册》,中国石化出版社。

2.蒋希文《钻井事故与复杂问题》,石油工业出版社

3.《钻井事故表现形式与反事故措施及事故处理手册》

posted on 2013-07-24 01:18  一盘散沙  阅读(2738)  评论(0编辑  收藏  举报

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