技术
作者：嘉洋天成国际教育科技（北京）有限公司-国际培训事业部-研发部
国际钻井监督课程前瞻
——卡钻的原理及预防
压差卡钻是最常见的一种卡钻形式。
它产生的原因是泥浆的密度大于地层液体。压差卡钻发生时，钻铤靠在井壁上，并浸入泥饼，浸入泥饼的部分的压力等于地层对它的压力；未浸入泥饼的部分的压力为钻井液的静水压力。当静水压力大于地层压力时，就有一个朝向井壁的净力，从而产生压差（见图1）。
通常，地层压力是未知的，不能像计算静水压力那样，用直接的方法来计算地层压力。一般通过所钻地层的压力差来估计地层压力。
滤饼的厚度是压差卡钻中重要的因素。滤饼越厚，则钻铤上地层压力作用的面积越大。所以当泥饼越厚，则压差越大。当井眼压力大于地层压力时，如果地层有空隙且可渗透的，一部分泥浆中的液体会渗入地层，井眼处会形成一个泥饼，泥饼的厚度取决于泥浆和地层的属性。在某一特定的点，泥饼会厚到阻止液体进入地层，同时泥饼不会进一步增厚。如果泥浆中含有大量颗粒，则泥饼会变得有空隙且可渗透，导致泥饼增厚。理想的状况是，只有一个由固体物组成的较薄且坚实的泥饼。压差卡钻在砂岩中最为危险。砂岩地层中孔隙度和渗透性较高，泥饼的厚度也较大。
如果钻杆在一段时间内没有移动，则泥饼将会在其周围增大，之后作用于钻杆上的压差会增加，并在井眼内钻铤和泥饼中形成一道“桥”（见图2）。
当钻杆在井壁上摩擦的时候，会发生泥饼的侵蚀。这只会影响小部分的井眼的圆周。当扶正器和钻头在移动时碰到泥饼，则会发生通井的侵蚀，泥饼的一部分会剥落。扩眼时，绝大部分的泥饼会被清除。
①长钻具遇卡的次数增多
②当钻杆静止一段时间后，遇卡次数和扭矩增加
③扩眼后，遇卡次数减少
①钻杆在卡住前静止
②全井循环是可能的
③钻具组合临近厚砂
④静水压力不平衡
①监控砂岩地层中的压力差
②不要停留过长时间
③将泥浆重量调整至可控范围内
④用较短的钻具组合
⑤增加通井的频率
钻井碎屑如果没有恰当地去除，会附着于钻具周围，导致钻铤卡住。在超径井眼段，环隙流速较小，这个问题更为严重。碎屑会聚集并最终掉落。当钻具组合移动时，扶正器和钻头会粘带钻井碎屑，碎屑会逐渐积累，起钻遇卡增多，最终将钻具卡住。井眼的清洁根据井的倾斜度的不同有所差异。倾斜度越大，需要清洁时的环隙流速越大。
①振动筛上没有足够的碎屑
②在钻杆连接处有过多的遇卡
③开泵后遇卡次数减少
④当暂时封堵时，泵压上升或压力峰值增加
水力冲洗时泵压比预期高很多
①停泵后不久卡住
②循环漏失
①停机前将碎屑循环导出
②如果用马达，在起下钻时，马达需循环
③维持泵的运转
④钻透率可以适当减慢，减少碎屑量
⑤检查页岩振动筛上碎屑是否被清除
不同的地层有不同的吸水能力，某些高黏土含量的岩石（如页岩）遇水会膨胀。所以现场工程师需要了解所钻地层的属性。
当钻井液为水基时，这些地层会吸水膨胀并强度变弱，因此，大块的页岩会掉落入井眼，附着在钻铤上。当钻具上附着的数量过多时，环形空间会被堵，形成卡钻。
①大块的吸水页岩或黏土出现
②由于钻头上的重量增大，钻井速率减慢
③钻具组合在附着大量吸水黏土
④泵压的上升
⑤由于吸水井口缩小，扭矩增大
①泥浆不循环
②裸眼井中任何活动都可能发生卡钻
①裸眼井操作时间尽可能短
②维持泥浆抑制剂在一个足够的等级
③尽量减少钻具组合的长度及裸眼段
④避免多余的裸眼井操作，比如电缆测井等
欲了解更多……
卡钻的预防及处理的先进经验？
IADC推荐通用的操作流程？
欢迎参加9月份国际钻井监督经验分享
12月IADC国际钻井监督取证课程
