鍵槽卡鑽

鍵槽卡鑽是指在鑽井施工中形成鍵槽，鍵槽的直徑稍大於鑽桿接頭，但小於鑽鋌和鑽頭直徑，起鑽時鑽鋌或鑽頭插入槽的底部被卡住的現象。

卡鑽前，下鑽暢通無阻；起鑽進遇卡位置比較固定，鑽具常有偏磨現象；上提遇卡時鑽具能下放、能轉動、但起不出來

基本介紹

• 中文名：鍵槽卡鑽
• 外文名： keyseat sticking
• 特點：下鑽暢通無阻，起鑽卡住
• 學科：鑽井工程
• 預防：井斜不要有忽大忽小
• 處理：大力下壓等

鍵槽的形成

鍵槽形成的主要條件是井身軌跡不是一條直線(斜直或垂直)而產生了局部彎曲,形成了狗腿,如圖所示。由於井眼處於三維空間,不能用一個簡單的視圖表示出來,為了方便起見,我們把狗腿分為兩種:由傾斜角變化產生的狗腿叫傾斜狗腿;由方位角變化產生的狗腿叫方位狗腿。而實際井眼中的狗腿往往是這兩種狗腿的綜合體。

實際井眼由垂直段、增斜段、穩斜段、減斜段、水平段五種類型組成,在井斜變化的井段,都會產生狗腿,在增斜井段產生的狗腿叫增斜狗腿,在減斜井段產生的狗腿叫減斜狗腿,這些情況在井斜垂面圖上可以看得很清楚。另外,井斜雖然沒變化,而井斜方位發生了變化,也會產生狗腿,叫方位狗腿,這在井斜方點陣圖上可以看得很清楚。

還有一種鍵槽叫壁階式鍵槽,是在以下的特定情況下產生的,如圖所示,在大段的易坍塌的泥頁岩中夾有薄層砂岩,當泥頁岩坍塌井徑擴大之後,薄層砂岩仍保持著鑽頭井徑。任何直井都有一定的斜度,即使井斜及方位不發生任何變化,鑽柱由於自身的重量也總是靠向井眼低邊的,只有這部分較硬砂層的壁階支持著鑽柱的側向力,當大部分井徑擴大至鑽頭直徑與鑽桿接頭直徑之和以上時,在此種壁階上也會產生鍵槽。這種情況,好多人都未注意到。

鍵槽卡鑽的表征

1.鍵槽卡鑽只會發生在起鑽過程。因為在下鑽時,鑽頭及較大的工具進不了鍵槽,只有在起鑽時,鑽柱在自重分力的作用下,靠向鍵槽一邊,在鍵槽中運行,當直徑較大的鑽鋌、鑽頭進入鍵槽時，便發生遇阻遇卡情況。

2.如果鑽鋌外徑大於鑽桿接頭,則鑽鋌頂部接觸鍵槽下口時即遇阻遇卡。如鑽鋌外徑不大於鑽桿接頭,只有鑽頭或其它直徑較大工具接觸鍵槽下口時,才發生遇阻遇卡。

3.在岩性均勻井徑規則的地層中鍵槽是向上下兩端發展的,如果井徑規則,每次起鑽的遇阻點是向下移動的,而且移動的距離不多。如果岩性不均勻井徑不規則,如長段泥岩中夾有薄層砂岩,而這個井段又是井斜方位變化較大的井段,在泥岩垮塌之後,只有砂岩承受來自鑽桿接頭的切削,在砂岩上形成鍵槽,這種鍵槽的位置固定,不會向上下發展,因此,遇阻點也是固定不變的。

4.在鍵槽中遇阻,拉力稍大,轉動轉盤很困難,但只要下放鑽柱脫離鍵槽則旋轉自如。

5.在鍵槽中遇阻遇卡,開泵循環鑽井液時,泵壓無變化,鑽井液性能無變化,進出口流量平衡。

鍵槽卡鑽的預防

1.鑽直井時,最好把井鑽直,使井斜不要有忽大忽小的變化。在井斜超過2°後,要控制方位不要有大的變化,減少產生狗腿度的可能。

2.鑽定向井時,在地質條件許可的情況下,儘量簡化井身軌跡,多增斜、少減斜。

3.用套管封掉易產生鍵槽的井段。這對於多目標井、大位移井、水平井尤為重要。

4.縮短套管管鞋以下的口袋長度,長的口袋容易造成套管鞋的磨損，甚至把下部套管偏磨而形成鍵槽。

5.每次起鑽,都要詳細記錄遇阻點井深,阻力大小,以便綜合分析井下情況,辨明引起井下遇卡的原因。

6.起鑽遇阻,無論何種原因引起,都不能強提。應反覆上下活動,轉動方向,以求解卡。如長期活動無效,只有採取倒劃眼的辦法,才是唯一可靠的方法。倒劃眼時,提拉力不可稍多,稍多則轉動困難或轉動不了。此時不應以指重表讀數為計量單位,而應以鑽柱上行1～2cm為限度,每次轉動正常後,再上提1～2cm,如此繼續進行,如發現轉動扭力過大,還可以把鑽柱下放若干,再繼續倒劃,直至無阻卡為止。

7.如鍵槽遇阻井深小於總井深一半時,可在鑽柱上接如圖所示的擴孔器,重新下鑽至預計鍵槽頂部,用擴孔器破除鍵槽。請注意:這裡所說的鍵槽頂部絕不是遇阻點,遇阻點是鍵槽的下口,和上口還相差一段距離。

8.發現鍵槽後,應主動破除鍵槽,即在鑽柱中間接鍵槽破壞器,鍵槽破器下接一段鑽桿,其長度要大於預計的鍵槽長度,其下再接足夠數量的鑽鋌,使其能產生足夠的側向力。同時要注意控制下劃速度,若劃眼順利,其下行速度也不能大於該井段機械鑽速的三分之一,若劃眼不順利,那就耐著性子去劃,因為這正是劃眼器起作用的時候,不可操之過急。

9.如井身質量不好,為防止鍵槽卡鑽,可在鑽鋌頂部接一固定式鍵槽擴大器(如圖所示)的滑套式鍵槽擴大器,如鑽鋌直徑不大於鑽桿接頭,可把擴大器接在近鑽頭的第一根鑽鋌上,這樣在起鑽遇阻時可以倒劃眼破壞鍵槽。事實證明,倒劃眼不可能破除全部鍵槽,只是把鍵槽下口切削成一個斜坡,使鑽鋌或鑽頭從鍵槽中滑脫。

10.在鑽柱上帶隨鑽震擊器,一旦遇卡時可啟動下擊器下擊解卡。但絕不允許上擊,上擊只能越擊越死。

鍵槽卡鑽的處理

1.大力下壓:鍵槽遇阻遇卡時,如上提拉力不大,利用鑽具的重量可以壓開,此時就不要逐漸加壓,而應一次將鑽具重量全加上去,直至解卡為止。如全壓尚不能解卡,就應在全壓的情況下,變動泵壓循環鑽井液,使鑽具產生脈動現象,有助於解卡。

2.用下擊器下擊:下擊是解除鍵槽卡鑽的最好的辦法,如鑽柱上帶有隨鑽震擊器,應立即啟動下擊器下擊。如未帶隨鑽震擊器,可接地面震擊器下擊。必要時,可把鑽柱從下部倒開,把下擊器接在靠近卡點的地方,進行下擊。

3.套銑解卡:如震擊無效,只好用原鑽具直接倒扣,或爆松倒扣,然後套銑解卡。但是要注意,倒扣時要從鍵槽上部的主井眼內倒開,這樣在套銑時好從魚頂套入,如果魚頂在鍵槽內,銑筒是進不了鍵槽的。如盲目套銑,很容易鑽出一個新井眼,失去了打撈的目標。如果發現魚頂在鍵槽內,要有意識的改變魚頂位置,就是在魚頂上再栽上一段鑽桿,把魚頂引入主井筒內,再進行套銑。

 如果能一次套銑到卡點,最好用帶防掉矛的套銑筒,防止銑開後落魚再掉入井底。如果一次套銑不到卡點,最好再加長套銑筒套銑,而不要輕易倒扣。

4.如果是在石灰岩、白雲岩地層形成的鍵槽卡鑽,可以用抑制性鹽酸來浸泡解卡。

鍵槽卡鑽的處理程式如圖。