钻井事故与复杂情况.doc

第十三章 钻井事故与复杂情况 第一节 钻井事故原因及其处理和预防2 一．钻头事故原因、处理及预防2 二．钻具事故原因、处理及预防4 三．卡钻事故原因、处理及预防7 四．尾管事故原因、处理及预防20 五．套管落井原因、处理及预防21 六．顿钻原因、处理及预防22 七．测井仪器、电缆遇卡原因、处理及预防23 第二节 打捞工具介绍27 一．公锥28 二．母锥28 三．卡瓦打捞筒31 四．LM型可退式卡瓦打捞矛38 五．磁力打捞器和反循环磁力打捞器41 六．一把爪和反循环一把爪42 七．反循环打捞篮和反循环强磁打捞篮43 八．磨鞋45 九．铅印46 十．倒扣器47 十一．反扣倒扣捞矛49 十二．反扣倒扣捞筒50 十三．反扣倒扣接头（反扣倒扣矛）52 十四．倒扣套铣矛（铣管脱扣器）53 十五．防掉套铣矛55 十六．波文机械式管子内割刀57 十七．三洲机械式管子外割刀59 十八．铣鞋60 十九．铣管60 二十．套管磨铣工具（见第九章第七节）62 二十一．安全接头62 二十二．液压加速器63 二十三．波文套管胀管器65 二十四．波文铅封套管补接管（套管补丁）66 第三节 复杂地层钻井技术67 一．漏、塌、卡、喷复杂地层钻井技术67 二．盐岩、石膏层复杂地层钻井技术74 参 考 文 献74 本章主要论述钻井作业中的井下事故和复杂情况发生的原因及其处理和预防，其次介绍常用打捞工具的结构、技术规格和使用方法。自升式钻井平台、固定钻井平台、半潜式钻井平台和浮式钻井船在打捞工具选用、打捞方法及打捞操作方面基本上大同小异，但半潜式钻井平台在打捞作业中应注意以下几点 1．当井下事故发生时，应立即记录升沉标高尺上的标尺高度。 2．处理井下事故及打捞起下钻过程中，半潜式钻井平台漂移应控制在规定允许的范围内。 3．打捞起下钻时，打捞工具及落鱼通过隔水管伸缩节、水下防喷器和水下井口头处时要放慢速度，注意阻卡，必要时打开升沉补偿器缓慢起下。 4．当打捞工具下至鱼顶深度前4～6米时，先打开升沉补偿器，然后再进行打捞作业，打捞起钻到正常井段后才能锁上升沉补偿器。 第一节 钻井事故原因及其处理和预防 一．钻头事故原因、处理及预防 海上钻井常用的是三牙轮钻头、PDC钻头和金刚石取心钻头。PDC钻头和金刚石取心钻头较少发生事故。主要是三牙轮钻头掉牙轮或整个钻头落井。 钻头事故主要发生在深部地层和研磨性地层，如钙质砂岩、石英质砂岩、含砾砂岩、钙质泥岩等地层。 1．钻头事故的原因 （1）在研磨性地层钻进时间过长，轴承发生损坏，极易导致牙轮落井。 （2）钻压过大，措施不当，导致牙轮蹩落井内。 （3）钻头选型与地层岩性不相适应，加上使用措施不当导致牙轮落井。 （4）井底有金属落物，未打捞就强行钻进导致牙轮蹩落。 （5）牙轮破碎掉落井内一一钻头制造中，由于牙轮热处理中残存有内应力或受伤，牙轮壳体淬火太老太脆，钻进中遇蹩跳钻导致一个牙轮部分或全部破碎落井（其余两个牙轮尚完好），也有三个巴掌间的焊缝质量不好导致巴掌连同牙轮一起落井的。 （6）溜、顿钻造成牙轮落井。 （7）钻头公扣根部断裂造成整个钻头落井。 （8）蹩钻严重，钻头螺纹倒扣，造成钻头落井。 （9）配合接头螺纹滑扣造成钻头落井一一钻头与钻铤之间的配合接头螺纹由于长期使用、磨尖及台肩磨薄或胀大，一遇蹩钻严重时就可能发生滑扣，把钻头遗留井底。 2．钻头事故的处理 若钻头脱扣落井，可选用对扣接头或公锥截短后去打捞。若掉牙轮，可选用一把爪、磁铁打捞器、反循环打捞篮、反循环磁铁打捞篮、磨鞋带打捞杯等打捞工具去打捞和磨掉。 （1）钻头在井底居中时，可用对扣接头去对扣或把公锥截短，使造扣部位进入钻头公扣水眼内造扣。打捞钻具组合对扣接头（或截短公锥）十安全接头十打捞震击器十钻杆。由于落鱼仅一只钻头，对扣或造扣时落鱼钻头可能会跟着转动，此时可采用转速忽快、忽慢、忽转、忽停的惯性对扣造扣方法上紧造牢后循环半小时起钻。 （2）钻头在井底歪斜横卧时，只能用磨鞋带打捞杯去把钻头磨碎或用电缆下入井底聚能炸药切割器向下定向切割碎，再用一把爪、反循环一把爪、磁铁打捞器、反循环打捞篮、反循环磁铁打捞篮等去打捞。打捞钻具组合打捞工具（磨鞋加打捞杯、一把爪、反循环打捞篮、磁铁打捞器）十安全接头十打捞震台器十钻杆。 （3）牙轮掉井时，根据当时井底落鱼多少及井眼状况来考虑下入何种打捞工具。若钻头掉牙轮，尤其是三个牙轮落井，在井底以上的部分井段可能是锥形小井眼，则先下钻头通井把锥形小井眼井段扩成正常尺寸的井眼后，再下磨鞋打捞杯去磨铣或下一把爪、反循环打捞篮、磁铁打捞器等去打捞。 （4）钻头事故处理时的安全注意事项。 ①下磨鞋至鱼顶以上3～5米时停下，开大排量循环并反复划眼到距鱼顶0.2米时为止，然后改用小排量（通常为钻进时排量的一半）和小钻压低转速进行磨铣。 ②在磨铣过程中，为保持碎铁在磨鞋下面，每磨进0.2～0.3米或磨铣半小时后上提划眼1～2次。划眼到底后应开着泵上提3～5米，停泵l～2分钟后下放至磨鞋接触落鱼，并转动加压后再开小排量磨铣，但不许干磨。 ③磨铣时如蹩跳严重，应立即上提划眼，改变磨铣参数，直到磨铣时平稳为止。 ④磁铁打捞器在井底不允许转动，以防磁铁芯子损坏或落井。停泵打捞，可多捞几个方向并记录打捞方入的变化，帮助判断是否捞获。 ⑤一把爪及反循环一把爪的齿应略向内弯，在井底可少许转动或拨动落鱼进入，但不许旋转，以防落鱼把齿蹩断落井。 ⑥反循环打捞篮在中软地层中可进行打捞取心钻进0.3～0.5米，使井底牙轮或碎铁随岩心一起捞上来，但打捞取心进尺以不超过反循环打捞篮内的蓝爪（卡板式岩心爪）至钢球阀座底部之间的距离为宜。 ⑦打捞工具下井前应进行测绘，画草图标明各部尺寸。 ⑧除磨鞋外，用其它打捞工具打捞牙轮、碎铁，起钻时禁用转盘卸扣，并按规定往井内灌满钻井液。 3．钻头事故的预防 （l）钻头使用时间应掌握适度，钻时慢和扭矩大时应起钻换钻头。 （2）除按钻头厂家推荐的钻压和转速操作外，使用后期应特别注意，当地层岩性未变而钻速变慢且扭矩摆动变化大时，可能轴承有问题或是牙轮卡死，不应再继续钻进，应起钻换钻头。 对于“J”系列钻头，除按厂家推荐的钻压使用外，还应保持钻压转速为常数，即钻压大时，转数应低，反之亦然。为保证密封滑动轴承钻头的轴承安全正常工作，美国休斯公司根据“J”系列钻头轴承的承载能力，综合试验结果，推荐了允许的钻压一一转速值（详见第四章钻头与钻井参数设计）。 （3）钻头型号的选用必须与地层岩性相适应。钻含砾砂岩及砂砾岩时，应选用契形镶齿且保径的钻头，如休斯公司生产的ATJ11、ATJ22钻头，瑞德公司生产的EHP5lA，史密斯公司生产的F2XP钻头等。 （4）井底有金属落物时应坚持打捞干净后方可钻进。 （5）钻头产品要有API质量合格证书或互ISO 9000质量认证方可购买使用，以减少或避免因钻头质量差而发生的钻头事故。 （6）加强设备保养和检查，保证钻机刹车系统在任何时候都灵敏可靠。加强司钻责任心，上岗后精力要绝对集中和按指令及安全操作规程操作，防止溜顿钻造成牙轮落井。 （7）钻头螺纹必须按规定扭矩上紧（三牙轮钻头推荐上扣扭矩见表13一1）。 （8）蹩钻时应及时停钻上提划眼、调整钻井参数，蹩钻厉害时应及时刹死转盘缓慢释放扭矩，防止因猛烈打倒车脱扣而造成钻头落井。 （9）钻头配合接头定期探伤和更换，防止严重蹩钻滑扣造成钻头落井。 二．钻具事故原因、处理及预防 钻具事故常见的有钻铤螺纹和钻杆工具接头螺纹折断、钻杆本体折断、滑扣、脱扣和粘扣等。 1．钻具事故的原因 （l）钻铤螺纹折断原因 钻铤在井下长期处于受压应力状态，在中性点附近还处于拉压应力交替作用状态。如加压和振摆作用产生的弯曲应力集中在钻铤公扣根部和母扣根部，则钻铤折断很容易发生在公、母扣的根部。根据经验，钻铤公扣根部折断机率比母扣多，无论公扣根部折断或母扣根部折断都是属于弯曲应力集中引起的疲劳折断。断口往往有一部分是旧裂纹，即断面比较光滑的那一部分，是长期受弯曲应力集中引起的疲劳裂纹。而断口的新裂纹，其断面粗糙和凹凸不平，是在大扭矩负荷下扭断的。 （2）钻杆本体折断原因 钻杆本体折断多发生在卡卡瓦部位。断口有成螺旋形的，有参差不齐的，也有齐口的。折断的原因有以下几种 ①卡瓦牙痕较深，在井下长期处于拉应力与扭应力（剪切应力）的联合作用下，逐渐加深横向裂纹，一遇严重蹩钻时就被扭断。 ②钻杆本体有横向裂纹，在高压液流作用下逐渐被刺穿，在高拉力负荷下被拉断或在大扭矩作用下被扭断。 ③处理卡钻事故上提拉力超负荷而将本体拉断。 （3）钻具脱扣原因 主要是由于蹩钻厉害、打倒车严重、刹车不及时所引起的，也有由于转盘操作失误而发生的。钻具脱扣在钻进和划眼时有发生，在起下钻中也时有发生。 （4）钻具滑扣原因 钻具滑扣主要是由于螺纹磨尖、钻井液刺毁台肩或接头台肩磨薄并严重蹩钻而引起的。 （5）钻具粘扣原因 钻具粘扣主要是由于螺纹表面加工粗糙、未经磷化处理和润滑脂质量不合格而引起的。 2．钻具事故的处理 （l）钻具事故打捞工具的选择 钻具事故要根据鱼顶形状、落鱼长度、落鱼是否可能被卡、井眼尺寸和井况来决定选用何种打捞工具。如果是钻铤螺纹折断、钻杆加厚部位折断、脱扣和滑扣，则可选用公锥、母锥、可退式打捞矛、卡瓦打捞筒去打捞。如果是钻杆本体折断，则只能选用母锥、卡瓦打捞筒等外捞工具去打捞，决不许可用公锥、可退式打捞矛等内捞工具去打捞，以避免因鱼顶被胀破而增加事故处理的困难。 （2）钻具事故打捞钻具组合 ①钻具脱扣时，鱼顶通常为母扣，若螺纹完好时可用对扣接头接原钻具下井与鱼顶对扣。对扣钻具组合 对扣接头十安全接头十打捞震击器（EQ型随钻进击器或Z型油击器）十钻杆。 对扣接头十安全接头十打捞震击器（EQ型随钻震击器或Z型油击器）十钻铤3～6根十液压加速器十钻杆。 ②钻具滑扣时，鱼顶通常为母扣且向外胀大，可用特制打捞接头（公扣小端切去l～2扣，公扣大端从根部削去台肩车成60度夹角的倒圆锥体）、卡瓦打捞筒或可退式打捞矛去打捞。打捞钻具组合 特制打捞接头（卡瓦打捞筒或可退式打捞矛）十安全接头十打捞震击器十钻杆。 特制打捞接头（卡瓦打捞筒或可退式打捞矛）十安全接头十打捞震击器十钻铤3～6根十液压加速器十钻杆。 注钻具滑扣且母扣向外胀大，若用卡瓦打捞筒去打捞时，则卡瓦打捞筒应带铣齿控制环将鱼顶修整好再打捞。或先下修整工具把鱼顶修整好后，再下卡瓦打捞筒去打捞。 ③钻铤螺纹根部折断、钻杆接头扣刺漏扭断和钻杆加厚部位折断时，可用外捞工具（母锥、卡瓦打捞筒）去打捞，也可用内捞工具（公锥、可退式打捞矛）去打捞。 打捞钻具组合 母锥（卡瓦打捞筒、公锥或可退式打捞矛）十安全接头十打捞震击器十钻杆。 母锥（卡瓦打捞筒、公锥或可退式打捞矛）十安全接头十打捞震击器十铤3～6根十液压加速器十钻杆。 ④钻杆本体折断时，若鱼顶断口参差不齐或破裂，则先下导向领眼磨鞋去修整鱼顶，后用外捞工具去打捞。若鱼顶断口整齐规则，则直接下外捞工具去打捞。打捞钻具组合 母锥（卡瓦打捞筒）十安全接头十打捞震击器十钻杆。 母锥（卡瓦打捞筒）十安全接头十打捞震击器十钻铤3～6根十液压加速器十钻杆。 导向领眼磨鞋十打捞杯1～2个十安全接头十打捞震击器十加重钻杆十钻杆。 ⑤鱼顶情况不清楚或为了解鱼顶偏离井眼中心情况，有时下铅印去打印鱼顶形状。其打印钻具组合 铅印十安全接头十打捞震击器十钻杆。 ⑥鱼顶偏靠井壁或鱼顶在“大肚子”井段时，打捞可能摸不着鱼顶，此时需要把卡瓦打捞筒的引鞋换成壁钩或加大引鞋，公锥母锥亦可安装壁钩或加大引鞋或用笔尖式公锥、偏水眼公锥等工具。此外在打捞钻具中还可以接入活动肘节或弯接头或摇把式弯钻杆，以帮助打捞躲在“大肚子”内的落鱼。鱼顶偏靠井壁或躲在“大肚子”内时的打捞钻具组合 卡瓦打捞筒或公锥或母锥（下部接有壁钩或加大引鞋）十安全接头十活动肘节（或弯接头或摇把式弯钻杆）十打捞震击器十钻杆。 （3）钻具事故打捞安全措施 ①打捞工具入井前要经过无损探伤检查。 ②打捞工具应拆开检查，测量打捞部位尺寸是否与鱼顶尺寸相配套，画出草图标明尺寸； ③打捞工具和打捞钻具的螺纹要按规定扭矩一上紧，计算好打捞方入。 ④打捞工具下到距鱼顶3～5米时用小排量打通后再开大排量循环，用低转速慢慢下放至鱼顶以上0.l～0.2米冲洗清洁鱼头。若在钻开高压油气层后进行打捞时，应循环排气至少一周以上。深井打捞下钻中途应开泵打通一次。 ⑤开小排量慢慢下放摸鱼顶，当悬重降低、泵压上升时立即停泵。加压49～9.8千牛（0.5～1吨）慢转造扣或下放至打捞方入。在造了3～4扣或鱼顶进入卡瓦顶部后停止造扣或停下，试着慢慢上提，如悬重略显增加，则下放继续造3～4扣或继续下放使鱼顶进入卡瓦上部的盘根内。接着用小排量打通后开大排量循环并慢慢上提，如落鱼未被卡，提离井底4～5米，然后下放至离井底1～2米时猛刹车，检查是否抓牢。如抓牢可靠，则循环半小时后起钻，否则重新造扣或继续下放打捞。 ⑥打捞时在计算鱼顶方入摸不着可继续下放，但打捞工具不许超过鱼顶深度一米。在裸眼中摸鱼顶不许转动下放，以免把鱼头挤偏。摸不着时上提几米转盘转动1／4圈再下摸，可多摸几个方向。 ⑦用公母锥打捞不许提拉力造扣，只许加压造扣。加压由小到大最大不许超过39.2千牛（4吨），应边造扣边下放直到把扣造好。 ⑧打捞起下钻时，转盘上不许摆放手工具，以防落井。打捞起钻操作要平稳，禁用转盘卸扣，按规定往井内灌满钻井液。 ⑨落鱼起出井口时，若是捞住光平钻铤应卡安全卡瓦。若是捞住钻杆本体，卡瓦应卡在鱼顶单根下面的一个单根钻杆上。卸鱼顶与打捞工具应在小鼠洞内进行。 ⑩落鱼被卡，经泡油泡酸加震击无效后，应退出打捞工具。卡瓦打捞筒下压放松至原打捞钻具悬重，然后边右转边上提，直到脱离鱼顶。公母锥打捞时则从安全接头处倒开起出打捞钻具，此后按卡钻事故处理。 3．钻具事故的预防 （l）钻铤螺纹折断事故的预防； ①钻铤螺纹定期进行无损探伤检查，有检验合格证书的钻铤方可送井使用。 ②在井下旋转800～1000小时后，一律送回基地重新车扣，新车螺纹应磷化处理，防止粘扣发生。 ③在钻头与钻铤间加入减震器，避免跳钻损伤钻铤螺纹。 （2）钻杆本体折断事故的预防 ①建立定期探伤、测壁厚与试压制度凡基地送井钻杆必须逐根进行探伤、测壁厚与试压检查，并具合格检验证书。凡不合格者不许进井，应作报废处理。在钻完一口深井和三口浅井后应送回基地检查。 ②卡卡瓦时应轻放、操作平稳。钻杆露出转盘面高度不超过0.5～0.6米，以能扣上或打开吊卡为宜。上卸扣时吊钳不许咬在本体上，两把吊钳钳柄夹角应成90～120度，防止夹角太大把钻杆拉弯。同时禁止单钳紧扣和转盘崩扣。 ③钻井周期长时建立健全和坚持钻具“以新换旧”或“以优换优”制度。 ④建立钻具分级管理和报废制度。 ⑤遇卡上下活动时，应限制在钻杆允许的抗拉安全负荷与抗扭安全负荷范围内，不许超负荷提拉与转动。 ⑥应定期检查圆补心的磨损情况。若磨损严重，应及时更换或修理，以免与卡瓦配合不当导致卡伤钻杆本体。 注圆补心和卡瓦的配合要求及检查方法，请参阅1980年2月北京翻译出版的1974年美国钻井手册（第9版）中文本第8991页。 （3）钻具脱扣的预防 ①钻进时精力要集中，防止溜钻导致蹩钻打倒车而引起脱扣。 ②保持井眼通畅，采取措施消除井下复杂情况和缩径井段，防止起下钻和划眼时钻头及稳定器在缩径段蹩劲打倒车而引起脱扣。 ③加强责任心，防止误操作发生转盘反转引起脱扣。 ④一旦转盘猛烈打倒车时，司钻要及时果断刹死转盘，然后缓慢释放反扭矩，防止脱扣事故发生。 （4）钻具滑扣的预防 ①定期更换配合接头。特别是钻头上的配合接头与方保接头，要勤检查螺纹和定期更换。 ②钻杆工具接头螺纹和钻铤螺纹起钻时要轮流错扣检查，深井阶段一定要坚持。发现螺纹磨尖、接头台肩磨薄时坚决甩下不许下并使用。 ③深井、超深井，方钻杆下部保护接头每使用200小时后应更换。 （5）粘扣的预防 ①新车钻铤、配合接头及钻杆工具接头螺纹要进行磷化处理。 ②使用高质量的润滑性能优良和耐高扭矩的钻具螺纹润滑油。 三．卡钻事故原因、处理及预防 卡钻指钻具在井下失去上、下、旋转三种活动能力中的一种或两种或三种。 卡钻是钻井工程井下事故中最常见和发生最多的事故。往往漏、塌、卡或漏、塌、喷、卡互相联系在一起。漏、塌与卡或漏、塌、喷与卡是因果关系。 卡钻分为泥饼粘附卡钻（又称压差卡钻）与机械卡钻两大类。其中机械卡钻包括键槽卡钻、泥包卡钻、砂桥卡钻、井塌沉砂卡钻和落物卡钻等。 1．泥饼粘附卡钻（压差卡钻）原因、处理及预防 （1）压差卡钻原因 ①钻井液性能不好，主要是失水大、含砂量高，在井壁上形成松软而厚的粗糙泥饼，润滑性差，摩擦阻力大。 ②钻具在井内静止不动，哪怕是静止5分钟也有可能发生粘卡。 ③钻井液静液柱压力大于地层孔隙压力而产生横向力把钻具推向井壁，使钻具陷入粗糙的泥饼中。两者压差愈大愈可能发生粘卡。 ④在斜井中，由于重力作用使钻具贴在井壁低边的泥饼中而发生粘卡。 ⑤井眼轨迹不光滑，易产生岩屑床而发生粘卡。 （2）泥饼粘附卡钻处理 粘卡特点钻具不能上提下放和转动，但循环正常泵压稳定，无大量岩屑返出。通常钻铤先被粘卡，随着时间增加钻具伸长量越来越小，卡点上移，直至加重钻杆及钻杆部位。 ①第一步，粘卡发生当初应立即加大排量维持循环，若钻头不在井底，可利用钻具自重缓慢下压，使被卡钻具部位压离泥饼。同时还可用震击器上击下砸，但切忌强行转动（硬转将导致母扣胀大使事故复杂化），这对粘卡刚刚发生时是很有效的措施。 ②第二步，测卡点，有两种测卡点方法，即提拉法和测卡仪测量法。 A．提拉法测卡点 上提钻具比卡前悬重多49～98千牛（ 5～10吨），记录这时的拉力P1，同时齐转盘面在方钻杆或钻杆上作一记号1。 再用比P1大98～196千牛（10～20吨）的拉力上提钻具，记下这时的拉力P2，同时齐转盘面在方钻杆或钻杆上作记号2。 测量记号1与记号2之间的距离11，l1就是自由钻具的伸长，为精确可靠，可多提几次，分别用拉力P3、P4，测量出12、l3，取P2一P1、P3－P1、P4－P1的平均值作为平均拉力P，取11、12、13的平均值作为自由钻具的平均伸长量1。 卡点计算公式 （13－1） 式中L卡点深度（自由钻具长度），米 1钻具多资提拉时的平均伸长，厘米 E钻具钢材弹性系数＝2.1106公斤／厘米2 P钻具多资提拉时的平均拉力，千牛 K计算系数＝（见表13－2） 复合钻具卡点计算 用比卡钻前钻具悬重大49～98千牛（5～10吨）的拉力Pl及拉力Pl十98～196千牛（10～20吨）的拉力P2分别上提钻具，并分别齐转盘面在方钻杆或钻杆上作记号1及记号2。测量记号1与记号2之间的长度1l即复合钻具的总伸长。为精确可靠，可多提拉几次，分别用拉力P3、P4上提钻具，测得总伸长分别为1l、12、13取P2－Pll、P3－Pl、P4－Pl的平均值作为自由复合钻具的平均拉力P，取1l、12、13。作为自由复合钻具的平均总伸长1。假设复合钻具由89毫米（31／2英寸）钻杆与127毫米（5英寸）钻杆组成时，在平均拉力P的提拉下，89毫米（31／2英寸）钻杆伸长为Δ1l，127毫米（5英寸）钻杆伸长为Δ12时则为 分析长度1与89毫米（31／2英寸）钻杆伸长Δ1l 及127毫米（5英寸）钻杆伸长Δ12值之间的关系可以判断卡点在什么位置。 若1≥Δ1l 十Δ12时，说明卡点在钻头上 若1≥Δ1l2，说明卡点在89毫米（31／2）英寸钻杆上 若l≤Δ12，说明卡点在127毫米（5英寸）钻杆上 计算l≥Δ12的卡点位置 先求出89毫米（31／2英寸）钻杆的自由部分长度 卡点深度为89毫米（31／2英寸）钻杆自由部分的长度L1＋127毫米（5英寸）钻杆长度L2。 B．测卡仪测量卡点（见图13－1） 测卡仪（卡点指示仪，缩写为IFP）测卡点原理 测卡仪由接头定位器、振荡器、磁性应变仪等组成。通过它下入钻具内，测量钻具被卡位置上下两部分在转动时扭矩发生变化的情况找出卡点位置。钻具自由部分在转动时可以传递扭矩产生弹性应变，被卡部分在转动时不能传递扭矩，因而不产生弹性应变。 在有无弹性应变发生的过渡部位就是卡点位置，此时的电缆下入深度即卡点深度。 测量方法将测卡仪用电缆下入钻具内，在不同深度，分别通过上提下放或正转给钻具施加扭矩产生弹性应变，由测卡仪的振荡器和应变仪测出，通过电缆将应力变化的信息传到地面并显示在仪表和发声器上，自由钻具部分的应力变化信息在仪表上有显示且发声器有声音信号，而被卡钻具部分在仪表上既无显示，在发声器上也无声音信号。 测量时，上提拉力应限制在钻杆抗拉强度允许的安全范围内。正转圈数应限制在钻杆抗扭强度允许的安全圈数内。 钻杆允许扭矩圈数计算公式 N＝KL（13－5） 式中N钻杆允许扭转圈数，圈 K扭转系数（见表13－3） L卡点深度（自由钻杆长度），米 （13－6） 式中σs钻植钢材最小屈服强度，公斤／厘米2 π圆周率＝3.1416 G钻植钢材剪切弹性系数＝8＊105公斤／厘米2 S安全系数＝1.5 D钻杆外径，厘米 表13－3 钻杆扭转系数K值表 钻杆外径 扭矩系数K值（圈／米） 毫米（英寸） API规范钻杆 国产钻杆 D级 E级 X95 G105 S135 D55 D65 D75 60.3（23／8） 0.00851 0.01160 0.01469 0.01624 0.02087 0.01210 0.01430 0.01650 73（27／8） 0.00703 0.00957 0.01213 0.01340 0.01724 0.00999 0.01180 0.01362 88.9（31／2） 0.00577 0.00787 0.00996 0.01101 0.01416 0.00820 0.00970 0.01119 114.3（41／2） 0.00449 0.00612 0.00775 0.00856 0.01101 0.00638 0.00754 0.0080 127（5） 0.00404 0.00551 0.00697 0.00771 0.00991 0.00574 0.00679 0.00784 ③第三步，进行泡油、泡解卡剂、泡碱水、泡酸处理。 粘附卡钻多发生在钻铤部位，被卡部分的地层为泥岩、砂岩、孔隙率和渗透率较高的石灰岩。白云岩时泡油、泡解卡剂最为有效。而含钙泥岩、钙质砂岩地层卡钻及水泥掉块卡钻泡酸最为有效。若被卡钻具为G105或S135高强度钻杆时最好避免泡酸以免引起钻杆氢脆。盐岩层发生卡钻则泡清水或碱水最为有效。清水钻进造浆段发生粘卡，泡纯碱水（含纯碱2～3％）最为有效，但浸泡时间最多不超过6小时。 A．泡油泡解卡剂的数量确定 环空油量或解卡液数量一般为自钻头到卡点以上100米之间的环空容积再附加30～50％，具体附加多少可由各海区根据经验确定。 钻具内油量或解卡液数量一般比环空油面或解卡液面高出200～400米，以便施工终了保持一定的立管口压及在浸泡期间有备用油量或解卡液间隔一定时间顶入环空。 钻井液替量为钻具内油面或解卡剂液面以上的内容积加地面管线的容积之和。泵效按97～98％计算。 油料选择，一般采用原油煤油（柴油）＝2∶1或5∶2，在海上一般只用柴油或柴油混入废机油，浸泡时间最多不超过 12小时。解卡剂选择，渤海地区选用 SR－301解卡剂是很有效的，它的特点即使浸泡7昼夜甚至更长也不会把井壁泡塌。SR－301解卡剂配方见表13－4。 B．泡酸量确定及添加剂种类的加量 泡酸量、钻井液替量的确定同泡油、泡解卡剂液的确定相同。 隔离液用柴油。 泡酸用的盐酸为工业用盐酸，氯化氢的重量浓度为31％，运到钻井平台后需加清水稀释到所需要的浓度，通常泡酸用的盐酸浓度为12～15％。 工业用盐酸规格表（见表13－5） 用31％浓度工业用盐酸配制泡酸用低浓度盐酸所需清水用量计算公式 泡酸添加剂常用的有表面活性剂、防腐剂、减阻剂。渤海用过的添加剂种类及其加量（为酸液体积百分比） 表面活性剂FRALFLO，加量1％。 防腐剂 HAI75，加量2％。 减阻剂 MUSOLA，加量3％。 盐酸浸泡时间一般为2小时，最多不超过4小时。 C．泡油、泡解卡剂、泡碱水、泡酸施工程序及安全注意事项 a．泡油、泡解卡剂、泡碱水、泡酸前，用大排量循环1～2周，力求把糊在井壁泥饼上的砂子冲洗出来。 b．在井内无高压油气层时及不导致井喷、井塌的前提条件下，尽可能把钻井液密度降低，以减少使钻具靠井壁的推力而有利于解卡。 c．按设计依次泵入先行隔离液、油液（酸液）、末端隔离液及钻井液替入量。要求连续施工，中途不停顿。当先行隔离液进入裸眼环空时，用可能的最大排量高速替入，使油液（酸液）在环空成紊流状态上返，提高顶替效率，使被卡部位泡的油液（酸液）尽可能不混浆，有利于油液渗入钻具与泥饼之间，酸液直接溶解粘卡部位的泥饼而解卡。 d．当油液（酸液）进入环空及施工刚结束时，应大力上下活动钻具或用震击器上击下砸，使油液进入被卡钻具与泥饼之间，通常泡油0.5～12小时、泡酸0.25～4小时、泡碱水0.5～4小时即起作用，通过上提下压或在安全扭矩范围内转动钻具而解卡。也有不活动钻具而自动解卡的。 e．浸泡期间每隔15或30分钟顶替一次，泵入的钻井液量以井口见返出为止。顶替完后接着上下活动钻具或用震击器上击下砸或在安全扭矩范围内转动钻具以求解卡。 f．浸泡期间不活动钻具且钻头在井底时，应下放钻具使裸眼内的钻具弯曲后刹死刹把。若钻具悬空或设备原因万一不能活动时，应上提比卡前原悬重多98～196千牛（10～20吨）的拉力或加压98～196千牛（10～20吨）后刹死刹把。司钻不得离开操作台，以防突然解卡后发生溜钻顿钻事故。 g．解卡后立即开泵循环并不停地转动钻具，边循环边替出油液或酸液。混浆油液或混浆酸液应回收到专门的池内进行处理。若是混浆油液应加入消油剂，若是混浆酸液应加纯碱或烧碱处理到PH＝78时为止。处理好后在不污染海洋的前提条件下放入海里。否则应运回陆地处理。在泡酸解卡后，混浆酸液稠得像“豆腐脑”并浮有大量泡下的大块泥饼，因此当混浆酸液返出井口时要防止从泥浆槽或振动筛溢出污染海洋。 h．浸泡期间要密切注意立管回压变化，随着顶替次数的增加，立管口压应逐渐下降。若立管回压上升，则可能为泡塌前兆。若立管回压上升且环空有钻井液返出，则可能为井喷显示。此时应立即停止浸泡，关防喷器控制回压并开泵循环排出油液或酸液，并边循环边加重钻井液。 i．若在已钻开高压油气层后卡钻进行泡油、泡酸时，则应在先行隔离液之前和末端隔离液之后泵入一定数量的高密度钻井液，以保持泡油、泡酸前后井底静液柱压力不变，以防发生井喷。 j．在钻开高压油气层后且油气异常活跃以及在易塌的页岩、红泥岩等地层卡钻时均不宜泡油处理，此时可泡解卡剂，但解卡剂液的密度要和井内钻井液的一样，以防井喷和井壁坍塌。 k．若钻具有短路现象，则应把刺漏钻具或破损鱼顶单根倒出后，下钻具对好扣后才能进行泡油泡酸处理。 i．若钻头水眼堵塞，则应用电缆下入井底聚能炸药切割器向下定向切割钻头或射孔枪下入靠近钻头位置对钻铤射孔，建立循环后再进行泡油泡酸处理。 m．泡油、泡酸作业要认真做好安全防范措施。泡油施工要注意通风防火，做好灭火准备工作。泡酸要注意人身安全，操作人员要戴好护目镜、口罩和橡皮手套，全身不能有皮肤裸露在外，以防皮肤烧伤。并准备一大桶苏打水，驻船医生要做好急救准备工作。 ④第四步，套洗加倒扣或套铣加切割处理 A．套铣钻具组合和倒扣或切割钻具组合 A．套铣加倒扣两种作业分开进行时的钻具组合 套铣钻具组合铣鞋十铣管1～6根十铣管配合接头十安全接头十打捞震击器十加重钻杆6～9根十钻杆。 倒扣钻具组合 反扣倒扣接头（或反扣倒扣捞矛、反扣公母锥）十把扣安全接头＋反扣钻杆。 反扣倒扣接头（或反扣倒扣捞矛）十倒扣器十安全接头十下击器十正扣钻杆。 反扣倒扣接头（或反扣倒扣捞矛、反扣倒扣捞筒、反扣公母锥）十反扣安全接头十反扣下击器十倒扣器十正扣钻杆。 用爆炸松扣方法配合时的倒扣钻具组合 反扣母锥（反扣倒扣捞筒）＋反扣安全接头＋反扣钻杆。 正扣母锥十打捞震击器十钻杆。 切割钻具组合 管子外割刀十铣管1～6根十铣管配合接头十安全接头十打捞震击器十钻杆。 管子内割刀十小钻杆1～6根十可退式打捞矛十安全接头十开式下击器十钻杆。 b．套铣加倒扣两种作业在一次起下钻中完成时的钻具组合 铣鞋十1号铣管十2号铣管（内部安装防掉套铣矛十短钻杆1根十H型安全接头十对扣接头或打捞工具）十铣管1～4根十铣管配合接头十安全接头十打捞震击器十加重钻杆6～9根十钻杆。 铣鞋十铣管l～6根十带铣管安全接头的倒扣套铣矛（它的下部为偏水眼接头十J型安全接头十倒扣接头或打捞工具，均在最顶部一根铣管内）十打捞震击器十加重钻杆6～9根十钻杆。 B．倒扣安全注意事项 a．用反扣打捞工具、反扣钻杆和反扣方钻杆倒扣时，都必须进行无损探伤。套铣也采用反扣铣管。反扣钻杆与正扣钻杆分开存放，并各自做好记录不得混淆。 b．倒扣钻具下到距鱼顶0.5米，记录悬重，开小排量打通后用大排量冲洗鱼顶30分钟。然后改用小排量循环，同时慢慢下放钻具，待悬重下降泵压上升时，立即停泵。加压9.8～29.4千牛（ l～3吨）慢转造扣5～6扣。扣造好造牢后，上提拉力为倒扣钻具悬重加欲倒出落鱼长度重量再附加29.4～49千牛（3～5吨）拉力，用低速反转直到扭矩减小落鱼倒开。反转圈数应限制在抗扭强度允许的安全圈数内。倒扣时钻工站到安全位置去。 c．扣倒开后，试着慢慢上提，若有挂扣现象应放至倒扣钻具悬重加欲倒出落鱼长度重量位置，缓慢反转l～2圈直到完全倒开，然后起钻。 d．若用倒扣器进行倒扣，倒扣器的下部接发扣打捞工具和反扣钻杆（其用量以使倒扣器位于套管内为原则）。而其上部则接正扣钻杆。下完钻冲洗鱼顶30分钟后，停泵打捞或正转造扣，在造扣过程中倒扣器也同时在套管内锚定住了。待捞住落鱼或造好扣后，上提拉力到倒扣钻具悬重加欲倒出落鱼长度重量的位置，缓慢正转倒扣，当扭矩突然减少，表明已倒开。倒扣时倒扣器上部钻具正转圈数应限制在倒扣器允许的最大输入扭矩范围内。落鱼倒开后起钻前必须将倒扣器解除锚定，方法是反转正扣钻杆1／4～1／2圈，但随井深增加反转圈数应适当增加。倒扣器解除锚定后则可起钻，起钻禁用转盘卸扣，按规定往井内灌满钻井液。 e．倒扣起下钻将转盘锁死，防止误操作将正扣钻杆或反扣钻杆掉入井内。盖好井口防止杂物落井。 C．爆炸松扣方法倒扣安全注意事项。 a．倒扣钻具与鱼顶对好扣或造好扣后上提拉力到比倒扣钻具悬重稍多29.4～49千牛（3～5吨）的位置，给倒扣钻具施加正转扭矩，锁死转盘，然后上下活动钻具，使右旋扭矩传递到每个接头扣上而把扣上紧，最后把剩余扭矩缓慢释放掉。这种紧扣方式可重复几次以保证倒扣钻具的接头扣上得紧紧的。 b．如果倒扣钻具不能用方钻杆滚子补心与转盘紧扣时，则可使用双吊钳（内钳当外钳用）倒换着咬住钻杆紧扣。此时吊钳必须栓好结实的保险尾绳，且操作要格外小心谨慎，转过预定的圈数后，把外钳咬住钻杆松开内钳，上下活动把右旋扭矩传递下去使每个接头扣上紧。这种紧扣方法也要重复几次以保证上紧。上下活动传递扭矩时钻工应站到安全位置，防吊钳崩开伤人。释放剩余扭矩时先用内钳（当外钳用）咬住钻杆并推紧，再松开外钳，内外钳交替咬住与松开，慢慢释放完剩余扭矩。 c．把连接有松扣炸药包的测卡仪通过钻台上的地滑轮与固定在井架九层上的天滑轮下入倒扣钻具内。并用测卡仪找出卡点与松扣位置。 d．上提拉力到欲倒出钻具的悬重，施以左旋扭矩锁死转盘，上下活动把左旋扭矩传到爆炸松扣点去。 e．当左旋扭矩传到了爆炸松扣点后，接通电源引爆。若左旋扭矩消失表明扣已松开，上起测卡仪几十米后可继续反转3～4圈将扣完全卸开。再将测卡仪下到松扣点，用磁性定位器检查倒开的钻杆根数。 f．起出测卡仪后即可起钻，起钻禁用转盘卸扣并按规定往井内灌满钻井液。 g．施正、反扭矩时，钻杆允许旋转圈数见表13－7。 h．连接松扣炸药包的测卡仪在组装和下入倒扣钻具内至引爆时为止；未引爆起出井口妥善处理好之前，禁止无线电通讯及电焊作业。爆炸杆在倒扣钻具内下深超过500米后方可通电检查仪器。 ⑤第五步，注水泥塞封鱼顶侧钻或套管开窗侧钻。 如果套铣加倒扣或套铣加切割处理变得非常困难，或难以处理下去，需要花费很长时间在经济上不合算时，则应注水泥塞封鱼顶，候凝48小时后，从鱼顶以上50～100米处侧钻或在套管内开窗侧钻。 处理事故的天数小于或等于ND时是经济的，应把事故处理完。若估计处理好事故的天数大于FD时，在经济上是不合算的，则应注水泥塞封鱼顶侧钻或开窗侧钻。 A．侧钻钻具组合 钻头十井下马达十弯接头（1～2）十非磁钻铤（NMDC）十随钻测量仪（MWD或SST十随钻震击器十加重钻杆十钻杆。 B．套管开天窗钻具组合 套管开窗工具（Section mill）十打捞杯十钻铤3～6根十加重钻杆十钻杆。 C．套