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摘要：定向井施工中由于井下情况的复杂性以及定向井技术还欠完善，卡钻事故经常发生。处理卡钻事故需要很长时间，钻井周期将被延误，严重时可能使该井报废。预防卡钻首要工作是必须维持钻井液循环畅通；保持钻柱完整；不能把钻具连接螺纹扭得过紧。另外，在现场施工中，应清楚各工艺流程及参数，以预防为主，遵循安全、快速、灵活、经济原则。3）事故发生后处理措施要得当。分解施工段点要清晰；要把握各种时机，包括施工时机，敲震时机等。
关键词：定向井施工；卡钻；典型类型；预防方法；处理措施
定向钻井作为一种新的钻进技术得到了迅速发展。本文总结了定向井钻井中容易发生卡钻典型类型，分别是键槽卡钻、压差卡钻、沉屑卡钻、坍塌卡钻、落物卡钻。并对卡钻原因进行了分析，提出了相应预防方法和处理措施，为定向井施工提供借鉴。
1 键槽卡钻
在定向钻进中，钻具会对接触到的井壁产生剧烈摩擦。特别是在井斜曲率和井斜较大的井段，这种磨蚀作用就更加突出。钻具在这段井眼承受一个垂直于钻杆中心线的弯曲应力，使起下钻受阻，同时钻具转动力矩也增大。经多次起下钻，井眼就会拉出键槽，钻具嵌入键槽就会导致卡钻。定向井造斜曲率越大，钻具与井壁摩擦越剧烈，键槽越容易形成。
1.1 特征：a）通常发生在井身质量差，全角变化率大的井段。b）只发生在起钻过程，且卡点固定。c）钻杆接头偏磨严重。d）开泵循环正常。e）启动转盘困难，但只要下放钻柱脱离键槽则转动自如。
1.2 预防措施 a）定向井钻进时，尽量简化井身轨迹，多增斜，少减斜，保持井眼轨迹平滑。b）用套管封易产生键槽井段。c）起钻遇阻，绝不能强提，应反复上下活动，转动方向；活动无效，应倒划眼。d）接随钻震击器。
1.3 处理措施：a）大力下压，或在全压的情况下，用泵压产生脉动，使钻具产生抖动以解卡。b）用下击器下击或采用套铣解卡。c）如果键槽处地层为石灰岩、白云岩地层，可用抑制性盐酸解卡。
2 压差卡钻
压差卡钻也称为粘附卡钻。在定向钻井中，钻具由于受到压力差的作用，会贴靠井壁一侧并粘附于井壁上，使钻具运动困难而发生压差卡钻。
2.1 发生条件
如果井身增斜率不大（3。/ 100 m 左右），方位角的变化率也不大，则井筒将近似于直井筒。在渗透性地层，此时弯曲段钻具主要受到 3 种作用力，即重力在垂直于钻具方向分力 P1，泥浆液柱压力 P2 和地层压力 P3。当重力分力 P 1 与泥浆液柱压力 P2 之和大于地层压力 P3 时，就有一个在单位面积上的压差
在这个压差作用下，钻具紧紧压向井壁，当钻具上下运动或旋转时，在压差作用下，就会有一个和运动方向相反的摩擦阻力 F。钻具上提时，若摩阻力 F 和钻具重力之和大于钻机提升力Q，则钻具上提遇卡；钻具下放时，若 F 大于钻具自重力G，则钻具下放受阻；若转盘转动时，转盘扭矩M 小于钻具与井壁摩阻力 F，则钻具不能转动，此时钻具完全卡死。
2.2 特点：a）钻具在井内一旦静止，即有可能发生卡钻。b）钻具既不能转动也不能上提下放，活动范围较小或根本不能活动。c）虽然发生卡钻，但泥浆循环通畅，泵压也不升高。
2.3 影响压差卡钻的因素
a）钻具与井壁接触面积 A 越大，则钻具与井壁的摩擦力越大，對钻具的挤压力越大，钻具越易发生卡钻。对于定向井，接触面积的大小与井身形状，井径大小，钻具外径和泥饼厚度有关。泥饼越厚，则钻具嵌入越深，接触面积越大。特别是在修设备、接单根等长时间不活动钻具的过程中，由于钻具与井壁的接触面积增大，此时发生卡钻的可能性也增大。b）泥浆密度越高，泥浆液柱压力越高，压差越大，则卡钻越易发生。在使用高密度泥浆的深井或超深井，压差作用明显，应通过优化加重泥浆的密度来降低压差。c）泥饼摩擦因数越大，则钻具与井壁间的挤压力越大，钻具发生卡钻的可能性越大。故应保证泥浆的清洁净化，泥饼应薄而致密，另外应提高泥浆和泥饼的润滑性能。d）井身的垂向深度越大，井身弯曲段井斜角越大，则越容易发生卡钻。
3 沉屑卡钻
在定向井钻进中一旦钻具静止，孔内大量的岩屑就会沉积于孔底，将钻具嵌埋住而卡钻。通常，钻进速度越快，单位时间内产生的钻屑也越多；若动力钻具排量受限，泥浆粘度较小，悬浮钻屑效果较差，则会导致钻屑返排困难；此时若钻具发生静止，例如进行测斜作业或接单根等，静止时间一长，大量钻屑由于缺乏机械扰动作用而逐渐沉积形成岩屑床，下部钻具即被埋住而发生卡钻。预防方法是使用固相控制工艺来净化泥浆，以减少泥浆中的固相成份；另外钻进中应选择合适的排量，避免岩屑床的形成。常用的解卡方法是：将解卡液注入井内浸泡一段时间，再起拔钻具进行解卡。常用的解卡剂有柴油、快 T 等。
4 坍塌卡钻
定向井井壁失稳发生坍塌掉块，块状物或颗粒物会在造斜点或井底堆积，在造斜点会发生类似于架桥方式卡钻，在井底则会发生类似于沉屑方式卡钻。井壁失稳坍塌原因。a）地质方面的原因。地应力聚集一旦超过岩石本身的破裂强度，井身岩石则会发生破裂掉块；井壁地层是有孔隙的，里面存在着高压的油气水等，若泥浆液柱压力小于地层孔隙压力，孔隙压力则要释放，随之发生井壁坍塌。b）井身岩体物理化学方面的原因。蒙脱石含量高的泥页岩易发生吸水膨胀，绿泥石含量高的泥页岩易吸水裂解剥落。井眼形成后，地应力重新分配，泥页岩吸水后强度下降较快。c）钻井工艺方面的原因。泥浆液柱压力小于地层压力易导致孔壁坍塌；起下钻过快所导致的压力激动也是地层坍塌的一个重要原因。预防方法是选取恰当的泥浆，密度合适，足以平衡地层压力；高粘高切低滤失量，便于保护井壁，携带岩屑。另外起下钻合适，避免压力激动；泥浆循环排量不可过大。若发生坍塌，可加大泥浆排量和返速，将坍塌块带出。
5 落物卡钻
地面物体从井口落入井内，在钻杆与井壁之间的环隙上卡住，则会形成落物卡钻。在造斜段下部，钻具受控而偏向于井壁一侧，在另一侧则形成较大的环空间隙，且越接近于钻头，环空间隙越小。落物下降直至进入环空尺寸与落物本身尺寸大小处即发生卡钻。为避免落物进入井中，钻探施工中孔口处应有相应的防护设施。一旦落物进入井内，可用边震动边强力起拔的方法提钻，另外还有相应的打捞装置对落物进行打捞。
参考文献：
[1]吴翔，杨凯华，蒋国盛. 定向钻进原理与应用[M]. 武汉：中国地质大学出版社，2015.
关键词：定向井施工；卡钻；典型类型；预防方法；处理措施
定向钻井作为一种新的钻进技术得到了迅速发展。本文总结了定向井钻井中容易发生卡钻典型类型，分别是键槽卡钻、压差卡钻、沉屑卡钻、坍塌卡钻、落物卡钻。并对卡钻原因进行了分析，提出了相应预防方法和处理措施，为定向井施工提供借鉴。
1 键槽卡钻
在定向钻进中，钻具会对接触到的井壁产生剧烈摩擦。特别是在井斜曲率和井斜较大的井段，这种磨蚀作用就更加突出。钻具在这段井眼承受一个垂直于钻杆中心线的弯曲应力，使起下钻受阻，同时钻具转动力矩也增大。经多次起下钻，井眼就会拉出键槽，钻具嵌入键槽就会导致卡钻。定向井造斜曲率越大，钻具与井壁摩擦越剧烈，键槽越容易形成。
1.1 特征：a）通常发生在井身质量差，全角变化率大的井段。b）只发生在起钻过程，且卡点固定。c）钻杆接头偏磨严重。d）开泵循环正常。e）启动转盘困难，但只要下放钻柱脱离键槽则转动自如。
1.2 预防措施 a）定向井钻进时，尽量简化井身轨迹，多增斜，少减斜，保持井眼轨迹平滑。b）用套管封易产生键槽井段。c）起钻遇阻，绝不能强提，应反复上下活动，转动方向；活动无效，应倒划眼。d）接随钻震击器。
1.3 处理措施：a）大力下压，或在全压的情况下，用泵压产生脉动，使钻具产生抖动以解卡。b）用下击器下击或采用套铣解卡。c）如果键槽处地层为石灰岩、白云岩地层，可用抑制性盐酸解卡。
2 压差卡钻
压差卡钻也称为粘附卡钻。在定向钻井中，钻具由于受到压力差的作用，会贴靠井壁一侧并粘附于井壁上，使钻具运动困难而发生压差卡钻。
2.1 发生条件
如果井身增斜率不大（3。/ 100 m 左右），方位角的变化率也不大，则井筒将近似于直井筒。在渗透性地层，此时弯曲段钻具主要受到 3 种作用力，即重力在垂直于钻具方向分力 P1，泥浆液柱压力 P2 和地层压力 P3。当重力分力 P 1 与泥浆液柱压力 P2 之和大于地层压力 P3 时，就有一个在单位面积上的压差
在这个压差作用下，钻具紧紧压向井壁，当钻具上下运动或旋转时，在压差作用下，就会有一个和运动方向相反的摩擦阻力 F。钻具上提时，若摩阻力 F 和钻具重力之和大于钻机提升力Q，则钻具上提遇卡；钻具下放时，若 F 大于钻具自重力G，则钻具下放受阻；若转盘转动时，转盘扭矩M 小于钻具与井壁摩阻力 F，则钻具不能转动，此时钻具完全卡死。
2.2 特点：a）钻具在井内一旦静止，即有可能发生卡钻。b）钻具既不能转动也不能上提下放，活动范围较小或根本不能活动。c）虽然发生卡钻，但泥浆循环通畅，泵压也不升高。
2.3 影响压差卡钻的因素
a）钻具与井壁接触面积 A 越大，则钻具与井壁的摩擦力越大，對钻具的挤压力越大，钻具越易发生卡钻。对于定向井，接触面积的大小与井身形状，井径大小，钻具外径和泥饼厚度有关。泥饼越厚，则钻具嵌入越深，接触面积越大。特别是在修设备、接单根等长时间不活动钻具的过程中，由于钻具与井壁的接触面积增大，此时发生卡钻的可能性也增大。b）泥浆密度越高，泥浆液柱压力越高，压差越大，则卡钻越易发生。在使用高密度泥浆的深井或超深井，压差作用明显，应通过优化加重泥浆的密度来降低压差。c）泥饼摩擦因数越大，则钻具与井壁间的挤压力越大，钻具发生卡钻的可能性越大。故应保证泥浆的清洁净化，泥饼应薄而致密，另外应提高泥浆和泥饼的润滑性能。d）井身的垂向深度越大，井身弯曲段井斜角越大，则越容易发生卡钻。
3 沉屑卡钻
在定向井钻进中一旦钻具静止，孔内大量的岩屑就会沉积于孔底，将钻具嵌埋住而卡钻。通常，钻进速度越快，单位时间内产生的钻屑也越多；若动力钻具排量受限，泥浆粘度较小，悬浮钻屑效果较差，则会导致钻屑返排困难；此时若钻具发生静止，例如进行测斜作业或接单根等，静止时间一长，大量钻屑由于缺乏机械扰动作用而逐渐沉积形成岩屑床，下部钻具即被埋住而发生卡钻。预防方法是使用固相控制工艺来净化泥浆，以减少泥浆中的固相成份；另外钻进中应选择合适的排量，避免岩屑床的形成。常用的解卡方法是：将解卡液注入井内浸泡一段时间，再起拔钻具进行解卡。常用的解卡剂有柴油、快 T 等。
4 坍塌卡钻
定向井井壁失稳发生坍塌掉块，块状物或颗粒物会在造斜点或井底堆积，在造斜点会发生类似于架桥方式卡钻，在井底则会发生类似于沉屑方式卡钻。井壁失稳坍塌原因。a）地质方面的原因。地应力聚集一旦超过岩石本身的破裂强度，井身岩石则会发生破裂掉块；井壁地层是有孔隙的，里面存在着高压的油气水等，若泥浆液柱压力小于地层孔隙压力，孔隙压力则要释放，随之发生井壁坍塌。b）井身岩体物理化学方面的原因。蒙脱石含量高的泥页岩易发生吸水膨胀，绿泥石含量高的泥页岩易吸水裂解剥落。井眼形成后，地应力重新分配，泥页岩吸水后强度下降较快。c）钻井工艺方面的原因。泥浆液柱压力小于地层压力易导致孔壁坍塌；起下钻过快所导致的压力激动也是地层坍塌的一个重要原因。预防方法是选取恰当的泥浆，密度合适，足以平衡地层压力；高粘高切低滤失量，便于保护井壁，携带岩屑。另外起下钻合适，避免压力激动；泥浆循环排量不可过大。若发生坍塌，可加大泥浆排量和返速，将坍塌块带出。
5 落物卡钻
地面物体从井口落入井内，在钻杆与井壁之间的环隙上卡住，则会形成落物卡钻。在造斜段下部，钻具受控而偏向于井壁一侧，在另一侧则形成较大的环空间隙，且越接近于钻头，环空间隙越小。落物下降直至进入环空尺寸与落物本身尺寸大小处即发生卡钻。为避免落物进入井中，钻探施工中孔口处应有相应的防护设施。一旦落物进入井内，可用边震动边强力起拔的方法提钻，另外还有相应的打捞装置对落物进行打捞。
参考文献：
[1]吴翔，杨凯华，蒋国盛. 定向钻进原理与应用[M]. 武汉：中国地质大学出版社，2015.