徐云龍， 張居波， 席境陽， 趙洪山

(1.勝利石油工程有限公司鉆井工藝研究院，山東 東營(yíng) 257017；2.勝利石油工程有限公司西南分公司，四川 德陽 618000)

鉆具落井是鉆井過程中經(jīng)常發(fā)生的事故。造成鉆具落井的原因有多種，主要有應(yīng)力疲勞破壞、腐蝕破壞、機(jī)械斷裂及其它原因等，各種因素相互作用，相互關(guān)聯(lián)。具體到某一口井鉆具落井事故來說，可能是一種或多種原因造成的[1-6]。涪陵頁巖氣二期區(qū)塊的邊緣井開發(fā)過程中，鉆井平臺(tái)的第一口井一般使用近鉆頭儀器，目的是及時(shí)發(fā)現(xiàn)地層變化，調(diào)整井眼軌跡，提高儲(chǔ)層段優(yōu)質(zhì)頁巖的鉆遇率[7-11]。本文介紹了近鉆頭儀器落井后的打撈技術(shù)，為該類事故的處理提供一定的借鑒經(jīng)驗(yàn)。

1 事故井概況

1.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

(1)井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)見表1。

(2)井眼軌道設(shè)計(jì)見表2。

1.2 事故發(fā)生過程

焦頁XX-HF井三開井段使用斯倫貝謝的近

表1 焦頁XX-HF井井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

表2 焦頁XX-HF井井眼軌道設(shè)計(jì)

鉆頭儀器鉆進(jìn)，當(dāng)鉆進(jìn)至井深3971.42 m時(shí)，發(fā)現(xiàn)近鉆頭儀器無信號(hào)。然后，加壓80～120 kN開頂驅(qū)鉆進(jìn)無進(jìn)尺，泵壓無明顯變化。上提鉆具，開泵循環(huán)，懸重、泵壓仍無明顯變化，決定起鉆檢查鉆具。起鉆后發(fā)現(xiàn)動(dòng)力鉆具傳動(dòng)軸主軸斷裂，動(dòng)力鉆具轉(zhuǎn)子頂部、斯倫貝謝近鉆頭儀器及鉆頭落井。

此時(shí)井深3971.42 m，井斜92.05°，方位1.22°，垂深3515.77 m，井眼軌跡已經(jīng)進(jìn)入水平段。層位：龍馬溪組下段2號(hào)層；巖性：灰黑色炭質(zhì)頁巖；鉆井液體系：油基鉆井液，油水比79∶21，密度1.50 g/cm3，粘度60 s。

1.3 “落魚”結(jié)構(gòu)

“落魚”結(jié)構(gòu)：?215.9 mm PDC鉆頭×0.33 m+近鉆頭儀器×1.08 m+動(dòng)力鉆具轉(zhuǎn)子頂部×0.47 m(如圖1所示)?！奥漪~”總長(zhǎng)度1.88 m，“魚頂”位置3969.54 m。使用5LZ172×7V型單彎1.5°動(dòng)力鉆具，純鉆時(shí)間86 h，循環(huán)時(shí)間124.25 h。

圖1 “落魚”結(jié)構(gòu)

2 鉆具落井原因分析

(1)動(dòng)力鉆具質(zhì)量問題是此次事故的主要原因。使用的5LZ172×7V型單彎動(dòng)力鉆具(1.5°)，廠家給定動(dòng)力鉆具純鉆時(shí)間為150 h，發(fā)生事故時(shí)純鉆時(shí)間為86 h，動(dòng)力鉆具傳動(dòng)軸存在質(zhì)量問題。

(2)井眼軌跡在水平段著陸前，地質(zhì)人員調(diào)整靶點(diǎn)，要求A靶垂深上提15 m，全力增斜，致使該造斜段“狗腿”度大，摩阻扭矩大，進(jìn)入水平段后，使用“PDC鉆頭+近鉆頭儀器+動(dòng)力鉆具(1.5°)+……”底部鉆具組合復(fù)合鉆進(jìn)，動(dòng)力鉆具傳動(dòng)軸承受的交變應(yīng)力過大、過頻，造成傳動(dòng)軸疲勞破壞是發(fā)生事故的間接原因。

3 “落魚”打撈難點(diǎn)

(1)“落魚”較短而且平躺在炭質(zhì)頁巖水平井段，打撈過程中容易出現(xiàn)碰垮井壁，有摸不到“魚頭”的可能性。

(2)“落魚”質(zhì)量較輕，在地面不容易通過懸重、泵壓變化等地面參數(shù)判斷是否打撈成功。

(3)造斜段“狗腿”度大，起下鉆摩阻大，不易通過遇阻判斷打撈工具是否接觸“魚頂”。

(4)與常規(guī)直井引扣及造扣方式不同，儀器“落魚”只有1.88 m，在造扣時(shí)加壓過小“落魚”易產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)，加壓過大在水平井段打撈工具易偏滑扣。

4 打撈工具選擇

對(duì)于井下“落魚”一般有外撈和內(nèi)撈兩種方法，分析本井的“落魚”結(jié)構(gòu)(見圖1)，適合外撈的方法，一種是下入卡瓦打撈筒打撈動(dòng)力鉆具轉(zhuǎn)子，一種是下入母錐，在傳動(dòng)軸上造扣進(jìn)行打撈[12-15]。

4.1 卡瓦打撈筒外撈

“落魚”動(dòng)力鉆具轉(zhuǎn)子頂部外徑172 mm，從“落魚”尺寸上分析可使用LT-T206型卡瓦打撈筒(見圖2)。

4.2 母錐外撈

另一種方法是下入母錐，造扣打撈外徑104 mm、長(zhǎng)度220 mm的傳動(dòng)軸。對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)母錐為MZ-NC38，外徑135 mm，被打撈外徑尺寸為95～118 mm。

5 “落魚”打撈

5.1 第一趟鉆

打撈鉆具組合：?206 mm打撈筒×1.5 m+411×410安全接頭×0.65m+411×410回壓凡爾×0.65 m+?127 mm加重鉆桿5柱+?127 mm鉆桿+411×520轉(zhuǎn)換接頭+?139.7 mm鉆桿。

圖2 LT-T206型卡瓦打撈筒

下鉆打撈：2017年4月28日1:30開始下入LT-T206型加長(zhǎng)打撈筒，螺旋卡瓦內(nèi)徑?172 mm，12:30下至3579.40 m處遇阻，最大鉆壓200 kN，未通過，開頂驅(qū)，轉(zhuǎn)速30 r/min，保持鉆壓20～30 kN，通過阻點(diǎn)。13:40下至3582.3 m遇阻，鉆壓120 kN，未通過，轉(zhuǎn)動(dòng)頂驅(qū)，轉(zhuǎn)速30～50 r/min，扭矩10～20 kN·m，憋停頂驅(qū)，無法下入，起鉆更換打撈工具。

在3570～3590 m井段，由于地質(zhì)靶點(diǎn)調(diào)整需要，全力增斜，該井段“狗腿”度較大，最高到22.5°/100 m(見表3)。LT-T206型打撈筒外徑尺寸大，長(zhǎng)度較長(zhǎng)，以上兩種原因?qū)е麓驌仆矡o法下入，所以起鉆更換打撈工具。

5.2 第二趟鉆

打撈鉆具組合：?199 mm加工母錐×0.8 m+411×410安全接頭×0.65 m+411×410回壓凡爾×0.65 m+?127 mm加重鉆桿5柱+?127 mm鉆桿+411×520轉(zhuǎn)換接頭+?139.7 mm鉆桿。

下鉆打撈：2017年4月29日1:00開始下入現(xiàn)場(chǎng)改造的母錐，外徑199mm (打撈內(nèi)徑95～115mm)，如圖3所示。12:00下至井深3965.00 m循環(huán)，轉(zhuǎn)動(dòng)頂驅(qū)后的摩阻情況：上提120～160 kN。下放60～80 kN。13:00開始沖洗“魚頂”，13:30探得“魚頂”后，開始用母錐造扣打撈，造扣過程如下：第一次加壓20 kN(顯示鉆壓100 kN)，頂驅(qū)設(shè)置為20 kN·m憋停，正轉(zhuǎn)7圈憋停，停滯1 min，緩慢釋放扭矩，反轉(zhuǎn)1圈。第二次加壓40 kN(顯示鉆壓120 kN)，頂驅(qū)設(shè)置為20 kN·m憋停，正轉(zhuǎn)4圈憋停，停滯1 min，釋放扭矩，反轉(zhuǎn)3.5圈。第三次加壓60 kN(顯示鉆壓140 kN)，頂驅(qū)設(shè)置30 kN·m憋停，正轉(zhuǎn)11圈，扭矩從27 kN·m下降至10 kN·m，隨后轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩在8～20 kN·m波動(dòng)。

表3 井身軌跡計(jì)算

圖3 現(xiàn)場(chǎng)加工的母錐

3次加壓造扣完畢，泵壓由造扣前6.0 MPa上升至6.5 MPa，初步判斷造扣打撈成功。4月30日0:30起鉆完檢查，打撈失敗。檢查母錐，母錐內(nèi)有造扣痕跡，分析原因是由于動(dòng)力鉆具轉(zhuǎn)子墊環(huán)脫落，頂住母錐前端，影響母錐造扣，導(dǎo)致沒有成功撈獲“落魚”。

5.3 第三趟鉆

打撈鉆具組合：?199 mm加工母錐×0.7 m+411×410安全接頭×0.65 m+411×410回壓凡爾×0.65 m+?127 mm加重鉆桿5柱+?127 mm鉆桿+411×520轉(zhuǎn)換接頭+?139.7 mm鉆桿。

對(duì)母錐進(jìn)行再次加工，割去前端10 cm。4月30日5:00開始第三次打撈，4月30日15:00下至井深3965.00 m開始循環(huán)，16:30沖洗“魚頂”，17:00探得“魚頂”開始用母錐造扣打撈，造扣步驟同前，分3次加壓造扣，觀察扭矩變化，判斷造扣成功后起鉆。18:30母錐造扣完畢，5月1日4:30起鉆完，撈出全部“落魚”(如圖4所示)。

圖4 “落魚”成功打撈出井

6 結(jié)語

(1)動(dòng)力鉆具本身質(zhì)量缺陷是造成該事故的主要原因，復(fù)合鉆進(jìn)造成動(dòng)力鉆具承受過大交變應(yīng)力，造成傳動(dòng)軸疲勞破壞，是該事故的間接原因。因此，帶有近鉆頭儀器的動(dòng)力鉆具，傳動(dòng)軸要進(jìn)行特殊強(qiáng)化，造斜完成后起鉆更換小度數(shù)的動(dòng)力鉆具，大度數(shù)動(dòng)力鉆具配合近鉆頭儀器盡量減少復(fù)合鉆。

(2)選擇打撈“落魚”工具時(shí)，不僅要仔細(xì)分析“落魚”結(jié)構(gòu)，而且要分析實(shí)鉆井眼軌跡，防止打撈工具無法通過“狗腿”度大的井段，導(dǎo)致打撈失敗。