山东地源热泵施工-地热井施工

钻井中由于遇到特殊地层、钻井液的类型与性能选择不当、井身质量较差等原因，造成井下的遇阻遇卡、钻进时严重蹩跳、井漏、井涌等不能维持正常的钻井和其他作业的现象，均称为井下复杂情况。由于操作失误、处理井下复杂情况的措施不当等都会造成钻具折断、顿钻、卡钻、井喷、失火等钻井事故。井下复杂情况与钻井事故给钻井工程带来很大困难，降低了钻井效率，增加了钻井成本，严重的还会导致井报废，钻井时如果一种井下复杂情况的产生不能得到及时处理，便可能引起其他复杂情况或事故的发生。

为了确保钻井施工的顺利进行，钻井工作者必须严格执行钻井操作规程及一口井施工设计所规定的各项技术措施，了解事故发生的原因和过程，掌握处理各种井下复杂情况与事故的基本技术和技能，及时采取有效的措施防止情况恶化，有针对性地处理好复杂情况和事故，保证钻井工作的安全、顺利。

钻井过程中钻井液或水泥浆漏入地层中的现象即称为井漏。井漏是钻井中严重而又常见的井下复杂情况之一。井漏往往使井内液柱压力降低，导致井壁坍塌或井喷，因此，一旦发现井漏，要及时采取有效措施处理，避免其进一步恶化

钻井过程中，井内钻井液液柱压力大于地层破裂压力便会发生井漏引起井漏的因素主要有两方面：一是井下地层破裂压力异常低，岩层孔隙度大、渗透性好，或有裂缝、溶洞等；另一方面是由于钻井工艺措施不当，如钻井液密度过大、压力过高，或开泵过猛以及下钻速度过快而造成井下压力激动等。

井漏可能会发生在以下四种地层中：

松散的或高渗透率的地层；

天然裂缝性地层；

诱导的裂缝性地层；

洞穴性地层。

井漏会造成钻井液池面下降，返出的钻井液量减小，严重的井漏则会使钻井液失去循环，只进不出，进而会导致井壁坍塌或井喷。

根据漏层性质、漏速及发生井漏的原因可将井漏分为三大类。

渗透性漏失。这种类型的井漏多发生在浅井段胶结疏松的砂、砾岩层中。由于这些地层的渗透性较好，在井内压差的作用下钻井液将会漏入岩层的空松散的或高渗透率的地层的空隙里，但泥饼的形成又会阻止或减弱其漏失的程度，因而渗透性漏失的漏速不大，一般在10m3/h 以内。

裂缝性漏失。钻井中钻遇的各种类型的岩层均可能存在着自然裂缝，在自然裂缝发育的地层中钻井，都会发生不同程度的钻井液漏失。在破碎带地层中钻进时，常会随着井下蹩跳、钻速加快等现象的出现而发生井漏，其漏速一般为20-100m3/h不等。

溶洞性漏失。在某些石灰岩地层中，经地下水长期溶蚀而形成大溶洞。当钻遇大溶洞时，会出现钻具放空，有时可达随之循环失灵，钻井液只进不出。漏速一般在 以上，井漏后往往会造成井喷或井塌卡钻事故，属最严重的井漏。

渗透性井漏的处理。轻微的漏失主要通过调整钻井液性能，降低井下压差及堵塞岩层空隙通道的办法，达到恢复正常钻井的目的，可降低钻井液密度，采用平衡钻井技术，同时适当提高钻井液的粘度和切力，以增大钻井液流入地层空隙的阻力。常用的提高粘度和切力的处理剂有烤胶、纯碱、水玻璃、芒硝等。若提高粘度后处理效果不明显，则可在钻井液中加入细云母片、坚果壳粉等细颗粒桥堵剂循环，直至堵住为止。

裂缝性漏失的处理。由于裂缝性漏失的具体条件不同，其漏速差别很大，在具体处理时要根据具体情况选择合适的方法，目前国内常用的有以下方法：注谷壳、锯末稠钻井液堵漏。谷壳和锯末要细，加量为10-15% ，粘度要适当高些，因锯末、谷壳易堵钻头水眼，可采用反循环注入。

粘度溶洞性漏失的处理。溶洞性漏失是最严重的漏失，常采取直接从井口投入石子泥球、长纤维物捆（稻草、树枝等）来填堵井下洞穴，或架起“桥”来再用水泥浆等方法封堵。近年来又发展起了使用一种以钻井液和水泥浆携带形状不同、大小不一、数量不等的多边角坚硬果壳及云母、赛璐璐和各种植物纤维等惰性物质配成的复合堵漏液，利用这些物质的边锋与溶洞、裂缝、孔穴的腔壁产生较大的摩擦、阻挂和滞流作用形成网状桥架，进而利用云母等薄而光滑的、曲张变形的特点造成无孔不入，滑而流动的环境，再以植物纤维的密集堆砌达到填缝堵漏，消除漏失而恢复循环钻进之目的，实践中已取得了较好的效果。

钻井过程中，由于各种原因造成的钻具陷在井内不能自由活动的现象，称为卡钻。地层原因、钻井液性能不良、操作不当等都可能造成卡钻，必须针对具体情况进行分析，以便有效地解卡。

沉砂卡钻：用清水钻进或用粘度小、切力低的钻井液钻进时，由于其悬浮岩屑的能力差，稍一停泵岩屑就会下沉，停泵时间越长，沉砂量越多，尤其是在钻速较快时更是如此，严重时就可能造成下沉的岩屑堵死环空、埋住钻头与部分钻具，形成卡钻。此时若开泵过猛还会憋漏地层，或卡得更紧。

沉砂卡钻的表现是：接单根或起钻卸开立柱后，钻井液倒返甚至喷势很大；重新开泵循环，泵压很高或憋泵；上提遇卡、下放遇阻且钻具的上提或下放越来越困难，转动时阻力很大甚至不能转动。为了预防沉砂卡钻，应确保钻井液的性能满足清岩和悬浮岩屑的要求，随时做好设备和循环系统的检查维护，在因故停止钻进时，避免停止井内循环；缩短接单根时间，在发现泵压升高及岩屑返出量较小时要控制钻速，加大排量洗井，停泵前要将钻具提离井底并随时活动钻具。

井塌卡钻：井塌卡钻在吸水膨胀的泥、页岩，胶结不好的砾岩、砂岩等地层，或在钻进或划眼过程中发生得较多。主要原因是由于钻井液的失水量大，浸泡地层的时间长；钻井液密度小，或起钻未及时灌钻井液以及抽汲作用使井壁产生坍塌而造成卡钻。

一般在严重井塌之前，先有大块泥饼和小块地层脱落，换钻头后下钻不能到底；有时在钻井液中携带出大块未切削的上部岩石；在钻进中突然发生蹩钻、上提遇阻、泵压上升、憋泵甚至钻具不能转动等现象，都说明可能是井塌卡钻。

预防井塌卡钻的主要措施有：使用低失水、高矿化度和适当粘度的防塌钻井液，在破碎易塌地层适当增大钻井液密度，随时保证钻井液柱的高度；避免钻头泥包和抽汲作用引起的井壁坍塌。

压差卡钻（泥饼粘附卡钻）：钻井中由于井眼不可能完全垂直，当井下钻具静止不动时，在井下压差作用下，钻柱的一些部位会贴于井壁，与井壁泥饼粘合在一起，静止时间越长则钻具与泥饼的接触面积越大，由此而产生的卡钻称为压差卡钻，也称之为粘附卡钻或泥饼卡钻，产生压差卡钻的原因主要是钻井液性能不好，密度过高造成井内压差太大；失水量大，泥饼厚，粘滞系数大。一旦停止循环，不活动钻具，钻具有一部分就会贴到井壁上与泥饼接触，时间增加则会使接触面积和深度增大，泥饼对钻具的粘滞力增加，导致钻具无法上下活动和转动，但能够开泵循环，且泵压正常稳定。

压差卡钻的预防措施主要是调节好钻井液性能，尽可能降低钻井液的密度，提高钻井液的润滑性能，降低泥饼的粘滞系数；并要加强活动钻具或采用加扶正器的方法使钻具居中。

键槽卡钻：键槽卡钻多发生在硬地层中，井斜和方位变化大，形成了急弯（狗腿）的地方。钻进时，钻柱紧靠狗腿段旋转，起下钻时钻柱在狗腿井段上下拉刮，在井壁上磨出一条细槽（形如键槽），它比钻杆接头稍大但比钻头直径小，起钻时钻头拉入键槽底部被卡住键槽卡钻发生前即可发现钻杆接头偏磨严重，下钻不遇阻，钻进正常，泵压也正常，但起钻到狗腿处常遇卡。随着井深的增加而愈加严重；能下放但不能上提，严重时可卡死。为了防止键槽卡钻的发生，必须首先要保证井眼质量，避免出现狗腿段；起钻时或再次下钻时应在键槽井段反复划眼，及时破坏键槽的形成，并在起钻到键槽井段时要低速慢起，严禁使用高速提升。

缩径卡钻：缩径卡钻常发生在膨胀性地层和渗透性、孔隙度良好的井段。由于钻井液性能不好，失水量大，在井壁易形成胶状疏松的泥饼，当泵排量小，钻井液上返速度低时，易在泥饼上面沉积较多的粘土颗粒、岩屑及加重剂，致使井径缩小。缩径卡钻的主要表现是：遇阻的位置固定，循环时泵压增大，上提困难，下放容易，起出的钻杆接头的上部经常有松软泥饼。采用低密度、低固相、低失水的优质钻井液，或混油其中，并在下钻遇阻井段划眼以扩大缩径处的直径，常活动钻具则可有效地预防缩径卡钻。

落物卡钻：由于操作不小心，将卡瓦牙、吊钳牙或其他小工具掉落井内，卡于井壁与钻具或套管与钻具之间而造成落物卡钻。这种卡钻的原因是显而易见的，只要严格执行操作规程，加强责任心就可避免其发生。

此外，现场上发现的还有泥包卡钻、砂桥卡钻等类型，由此可以看出卡钻的原因很多。因此，除积极预防卡钻发生外，还要在一旦发生卡钻时进行正确的分析判断，找出卡钻的真正原因，正确地采取有效措施及时解卡，避免事故进一步恶化。

卡钻事故发生后，首先要根据上提、下放、转动、开泵循环情况，以及了解到的井眼情况和卡钻前的各种现象进行分析，准确判断出卡钻的原因，再采取相应的措施，但不管哪种性质的卡钻，都要设法调整钻井液的性能，及时清除岩屑，清洗井眼，一般常用下述几种方法进行解卡。上提、下放和转动钻具解卡。在循环钻井液洗井的同时配合活动钻具，若卡得不严重时可以得到解决，但活动钻具要针对不同类型的卡钻来进行，如果是沉砂卡钻或井塌卡钻则不要上提钻具，以免卡得更死，那么可以下放和旋转钻具，并设法憋开循环，用倒划眼的方法慢慢上提解卡。起钻遇卡（键槽、缩径或泥包卡钻）时，可提到原悬重后猛放钻，切不可猛力上提，以免将钻头卡得更死。下钻遇阻、压得过大而卡钻时，则应用较大的力量上提解卡，对于压差卡钻可以采取猛提猛放和转动钻具的方法使较轻的粘附卡钻得以解脱。