壓差卡鑽的原因
井壁上有濾餅的存在是造成壓差卡鑽的內在原因,因為大多數鑽井液是固、液兩相流體,或者是固、液、氣三相流體,其中的固相顆粒吸附在井壁上就形成了濾餅。有人認為濾餅是由於鑽井液的濾失造成的,沒有濾失量就不會有濾餅,基於這種思維,他們總認為鑽井液在砂岩中的濾失量大,才會形成濾餅,壓差卡鑽只能發生在砂岩發育井段。其實不然,在裸眼井段內,不但砂岩有濾餅,泥頁岩也有濾餅,而且要比砂岩井段的濾餅厚得多。這是因為濾餅的形成有三種原因:
第一是吸附,鑽井液中的固相顆粒吸附在岩石表面,無論砂岩、泥岩都有這種特性。
第二是沉積,鑽井液在流動過程中,靠近井壁的流速幾乎等於零,鑽井液中的固相顆粒便沉積在井壁上。泥頁岩井段的井徑要比砂岩井段的井徑大得多,沉積作用更為顯著,所以泥頁岩井段容易形成厚濾餅。
第三是濾失作用,它加速了鑽井液中固相顆粒在滲透性岩層表面的沉積。
同時我們也注意到,泥頁岩也有濾失性,而且是親水物質,可以被水浸潤,只要是水基鑽井液,即使濾失量等於零,這個浸潤過程也無法停止。由於泥頁岩含有大量的微細裂紋,這些微細裂紋有些是地應力造成的,有些是在鑽頭破碎岩石的過程中造成的,一旦泥頁岩表面被水浸潤之後,在這些微細裂縫中形成一層吸附膜,可以發生有效的分裂作用,降低泥頁岩的堅固度而促使它破碎、剝落,所以泥頁岩井段的井徑大多大於鑽頭直徑。但在泥頁岩相對穩定之後,由於水的浸潤,泥頁岩表面的分子、原子或離子表現出極性,具有未平衡的自由的一部分力場,這部分力場的方向指向鑽井液,能夠吸附鑽井液中的大量的帶異性電荷的粒子。在吸附平衡建立之前,吸附物在鑽井液中的濃度逐漸變小,而在泥頁岩表面上的濃度逐漸加大。
如果增大鑽井液中的某些粒子的濃度,也就增大它們在單位時間內吸附到泥頁岩表面的數目,這是一個累積的過程。加之,又在鑽井液液柱壓力和鑽柱鏇轉動力的作用下,吸附層的一部分水份被擠回鑽井液中,井壁上就形成了一層比較厚的成份比較複雜的濾餅,這些濾餅的性能比砂岩井段的濾餅更差。由此我們可以得出結論,只要有濾餅存在,就有壓差卡鑽的可能,砂岩井段可以卡鑽,泥頁岩井段也可以卡鑽,無數的現場事實證明,這個結論是正確的。不過,泥頁岩井段的井逕往往是不規則的,和鑽柱的接觸面積比較少,所以壓差卡鑽的機會比較少一些。
地層孔隙壓力和鑽井液液柱壓力的壓差存在,是形成壓差卡鑽的外在原因。外因是變化的條件,內因是變化的根據,外因通過內因而起作用,在同一裸眼井段中,地層的孔隙壓力梯度不會是同一的,而鑽井液液柱壓力總是要平衡該井段中的最高地層孔隙壓力,對那些壓力梯度相對低的地層必然會形成一個正壓差。當鑽柱被井壁濾餅粘吸之後,緊靠井壁一邊鑽柱的一側(粘吸面上)所受的是通過濾餅傳來的地層孔隙壓力,另一側所受的是鑽井液液柱壓力,如果後者大於前者,即有正壓差存在,可把鑽柱壓向井壁,進一步縮小吸附面之間的間隙,增強了吸附力,並進一步擴大了鑽柱與井壁的接觸面積。它的發展過程如圖所示。
壓差卡鑽圖(a)表示鑽柱接觸井壁濾餅,發生吸附作用,此時有一個較小的接觸面積。
圖(b)表示在壓差作用下,進一步將鑽柱壓向井壁,擴大了與濾餅接觸的面積,吸附力量進一步加強。
圖(c)表示在鑽柱不能活動的情況下,除已接觸的濾餅面積外,在接觸面的兩邊形成了一部份鑽井液不能循環的死區,隨著時間的延長,大量岩屑和鑽井液中的固相顆粒沉澱於此,又形成新的濾餅,進一步擴大了鑽柱與濾餅接觸的面積。
圖(d)表示,由於井徑不規則的原因,從縱向上看,一部份鑽柱與井壁濾餅接觸,一部份鑽柱與井壁濾餅接觸不了,但有一部份鑽柱與井壁之間的間隙很小,小到鑽井液無法循環到此,隨著時間的延長,這部份間隙之間也要被鑽屑和固體顆粒所充填,形成新的濾餅,增加了鑽柱被吸附的長度。
同時由於壓差的作用,又增加了鑽具與濾餅之間的摩阻力,所以,在壓差卡鑽發生的初期階段,尚可用提、壓、轉、震擊等辦法爭取解卡。如果解不了卡,同時發現卡點有上移的情況,就不必再用強力進行活動了,因為此時的卡鑽已由吸附力和摩阻力兩種作用形成,如圖1-3所示,吸附力和摩阻力隨著壓差的增大而增大。摩阻力和鑽柱與濾餅的接觸面積成正比,和壓差成正比,和濾餅的摩阻係數成正比
壓差卡鑽有人根據壓差卡鑽的統計資料繪製了一個預測壓差卡鑽的危險性曲線,如圖所示,它適用於直井和水基鑽井液。曲線說明,當井內壓差超過12.5MPa時,發生壓差卡鑽的可能性迅速增加。如果地層的滲透率較低,這個臨界值將會高一些;如果地層的滲透率較高,這個臨界值還會低一些,以上的結論是在鑽井液性能合適的前提下做出的。如果鑽井液固相含量高、流變性能差,將導致較低的臨界值。在定向井中,曲線形式相同,只是整個曲線向左偏移,壓差的臨界值較低。
但是把壓差卡鑽只簡單地理解為由壓差形成,起碼是不全面的,不能忽視濾餅的粘吸作用。為什麼有些高壓差的井可以不卡鑽,而低壓差的井反而卡鑽呢?於是有人把注意力放在濾餅質量上,認為薄而韌的濾餅不容易卡鑽,厚而松的濾餅容易卡鑽,但現場又發現許多相反的情況,這又如何解釋呢?
縱觀壓差卡鑽這個問題,確有許多矛盾存在,前面提到的一些看法,不能說沒有一定的道理,但都沒有抓著主要矛盾,主要矛盾不是壓差,不是濾餅質量,而是濾餅的性質,是濾餅力場的指向和大小。自古以來,鑽井工程中所用的水基鑽井液,都是將粘土分散在水中形成的負電分散體系。粘土顆粒的分散依靠其本身所帶的負電荷,我們所使用的分散劑和穩定劑,其主要作用原理就是增強粘土顆粒的負電電位,強化這種負電的水化效應。因此,這些處理劑本身大都帶有很強的負電基團,幾乎全都是陰離子型的,這種鑽井液在井壁上所形成的濾餅有很強的負電力場,具有一定的自由表面能儲量,它力圖吸附異性離子以降低這個表面能儲量到最小值,這是矛盾的一個方面。矛盾的另一方面則是鑽柱,在鑽井液中,鑽柱的表面要游離一部分鐵離子,具有很強的正電荷,形成一個正電力場,也具有一定的自由表面能儲量,它也力圖吸附異性離子以降低這個表面能儲量到最小值。兩者之間,不謀而合,於是就產生了相互吸附作用,兩者之間的吸附力與兩者的電荷量成正比,而與兩者距離的平方成反比。同時我們也注意到,每個極性粒子的場力作用範圍都有一定值,在此範圍以外不發生相互吸附現象。因此,鑽柱在運動狀態時,濾餅與鑽柱之間有一層水分子或膠體離子相隔,保持一定的距離,此時,在兩者之間發生的只有摩阻力而無吸附力。但是鑽柱在靜止時,由於任何井都有一定的斜度,鑽柱因其自身重量所產生的水平分力而壓向井壁的下側,驅走了中間的隔離層,使鑽柱與濾餅之間的距離縮小,當縮小到而者之間的極性分子互相起作用的範圍內時,便發生了吸附作用,這就是發生壓差卡鑽的主要原因。
根本的出路在於改變濾餅的性質,把濾餅表面吸附的負離子改變為正離子,把負作用力場改變為正作用力場,這個問題就可以解決了。如果用陽離子體系鑽井液,鑽井液中帶正電荷離子與粘土表面的負離子相吸附,就可以形成帶正電的濾餅。同時我們也知道,陽離子的吸附作用與電荷量成正比,即與正電價數成正比。對於同價的陽離子而言,吸附作用與其原子量的大小成正比。所以高價陽離子聚合物鑽井液將是鑽井液發展的方向,也是解決壓差卡鑽的根本途徑。同時,含有高價陽離子的濾液浸入地層後,能夠中和粘土表面的負電荷,降低粘土顆粒的負電位,甚至可以轉化成正電位,從而削弱它們的水化作用,也有利於穩定井壁和保護產層。只要消除了濾餅粘吸的主因,壓差也就很難起作用了,油基鑽井液為什麼不卡鑽,就是因為主因不同,它是中性的。
壓差卡鑽的表征
1.壓差卡鑽是在鑽柱靜止的狀態下發生的。因此,卡鑽前鑽具上下活動、轉動均不會有阻力(正常摩阻力除外),至於靜止多長時間才會發生粘卡,這和鑽井液體系、性能、鑽具結構、井眼質量有密切關係,少則二、三分鐘,多則幾十分鐘,但必須有一個靜止過程。
2.壓差卡鑽後的卡點位置不會是鑽頭,而是在鑽鋌或鑽桿部位。
3.壓差卡鑽前後,鑽井液循環正常,進出口流量平衡,泵壓沒有變化。
4.壓差卡鑽後,如活動不及時,卡點有可能上移,甚至直移至套管鞋附近。
壓差卡鑽的預防
1.使用中性鑽井液如油基鑽井液、油包水鑽井液,或者陽離子體系鑽井液,最好是高價陽離子(如Fe、Al、Si)聚合物體系的鑽井液,而且陽離子數量必須加足。在水基鑽井液中,陰陽兩種離子都是存在的,只有以陽離子占主導成份的鑽井液才能算是陽離子體系鑽井液,一旦陽離子數量減少,便自動轉化為陰離子體系鑽井液,這一點必須引起足夠的重視。還可以使用聚二醇乳化鑽井液,這種鑽井液是由乙烯基磺酸鹽共聚物(AMPS-AM)、纖維質碳水化合物和膨潤土構成,其中1～5%(體積)的水溶性聚二醇發生乳化。這種鑽井液的潤滑性類似於油漿。
2.現在使用的水基鑽井液,絕大部分是陰離子體系鑽井液,這種鑽井液,隨著井斜的增加或鑽井液密度的提高,壓差卡鑽的可能性越來越大,最好的辦法就是不讓鑽柱靜止,這一點在事實上是做不到的。但壓差卡鑽總有個過程,允許鑽柱靜止時間的長短,隨各個井的井下情況和鑽井液性能而異,一般的要求,鑽柱靜止時間不許超過3～5分鐘。因此,要求鑽井設備必須正常運轉,如果部分設備發生故障,不能轉動的話,要上下活動;不能上下活動的話,要爭取轉動。每次活動都要達到無阻力為止,如上下活動時,要看到指重表指針回擺至正常懸重;用轉盤鏇轉時,要達到無倒車為止。
3.對於陰離子體系的鑽井液來說,要求有較好的潤滑性、較小的濾失量、適當的粘度和切力,必要時要加入潤滑劑、活性劑、塑膠球等以減少濾餅的摩阻係數。
4.無論何種鑽井液,都應該搞好固控工作,把無用的固相儘量清除乾淨。因為無用的固相粒子不僅會形成劣質濾餅,還會造成循環系統的磨損。
5.只要沒有高壓層、坍塌層存在,沒有特殊需要,要使用該井段最低的鑽井液密度,做到近平衡壓力鑽進。根據經驗,鑽井液液柱壓力超過地層壓力3.5MPa以上時,卡鑽的可能性增大。
6.鑽井液加重時,要用優質的加重材料,並要均勻加入,最好的辦法是先在地面儲備罐中加重,經充份攪拌水化後再混入井漿中。
7.設計合理的鑽柱結構,特別是下部鑽柱結構。總的思路是增加支撐點,減少接觸面,如使用螺鏇式鑽鋌、欠尺寸扶正器、加重鑽桿等。定向鑽的倒裝鑽具結構,除了工藝因素外,也不失為一個防止粘卡的好辦法。
8.如果鑽頭在井底,無法上提和轉動,那就只好將鑽柱懸重的二分之一至三分之二壓在鑽頭上,以求把下部鑽柱壓彎,減少鑽柱與井壁濾餅的接觸面積,減少總的粘附力。
9.要測斜的話,在測斜前最好短程起、下鑽一次。在測斜時除必要停止的幾分鐘外,要使鑽具一直處於活動狀態中。
10.在正常鑽進時,如水龍頭、水龍帶發生故障,絕不能將方鑽桿坐在井口進行維修,如果一旦發生卡鑽,將失去下壓和轉動鑽柱的可能。
11.指重表、泵壓表、扭矩表必須靈敏可靠,以防做出錯誤的判斷。
12.要保持良好的井身質量,因為在井斜或方位變化大的井段,鑽柱由於其自重分力的作用緊緊靠向井壁一邊,增加了壓差卡鑽的可能性。
13.在鑽柱中要帶上隨鑽震擊器,因為在粘卡發生的最初階段,震擊解卡是很有效的。
14.無論是鑽進還是起下鑽過程,要詳細記錄與鑽頭或扶正器相對應的高扭矩大摩阻的井段,並分析所在地層的岩性,因為這些地層往往是容易卡鑽的地層。
壓差卡鑽的處理
壓差卡鑽發生之後,可以採取如下辦法處理：
(一)強力活動:
壓差卡鑽隨著時間的延長而益趨嚴重,所以在發現壓差卡鑽的最初階段,就應在設備(特別是井架和懸吊系統)和鑽柱的安全負荷以內盡最大的力量進行活動,上提不超過薄弱環節的安全負荷極限,下壓不受限制,可以把全部鑽柱的重量壓上,也可以進行適當的轉動。用這種辦法解除粘卡事故的事例很多。在這裡很重要的一點就是讓現場工作人員有在安全限度內以最大力量進行活動的權利,如果限制過死,層層上報,待上級人員到達現場時,已經失去了活動解卡的可能。這裡用得著孫子的一句話:“將能而君不制者勝。”如果強力活動若干次(一般不超過10次)無效,就沒有必要再強力活動了。此時應在適當的範圍內活動未卡鑽柱,上提拉力不要超過自由鑽柱懸重100～200kN,下壓力量根據井深及最內一層套管的下深而定,可以把自由鑽柱重量的二分之一甚至全部壓上去,使裸眼內鑽柱彎曲,減少與井壁的接觸點,防止卡點上移。但必須注意,鑽柱只能在受壓的狀態下靜止,不許在受拉的狀態下靜止。
(二)震擊解卡:
1．機械震擊法
如果鑽柱上帶有隨鑽震擊器,應立即啟動上擊器上擊或啟動下擊器下擊,以求解卡,這比單純的上提、下壓的力量要集中,見效也快得多。如果未帶隨鑽震擊器，可先測卡點位置，用爆松倒扣法從卡點以上把鑽具倒開，然後選擇適當的震擊器（如上擊器、下擊器、加速器等）下鑽對扣，鑽具組合應是：對扣接頭+安全接頭+震擊器+70～100m鑽鋌+鑽桿。對扣後循環鑽井液，調整鑽井液性能，然後震擊。如震擊不能解卡，可考慮註解卡液浸泡，邊浸泡邊震擊，其效果會更好。
2．爆炸震擊解卡法
用導爆索製成的炸彈解除壓差卡鑽的方法，當井下炸彈在卡鑽井段爆炸時使管柱產生振動，衝擊波促使鑽桿離開井壁或者脫離泥包。這種方法宜用在卡鑽事故發生之後不太長的時間內，主要是卡鑽的井段不長。或者在浸泡未見效之後，作為一種輔助手段。使用時應注意以下幾個問題：
（1）炸彈爆炸井段的條件是：壓力小於150MPa，溫度低於250℃。
（2）井下炸彈由導爆索組成，炸藥量的選擇，應以保證達到預期效果而又不損壞鑽桿為原則。在溫度很高的井中，應採用耐熱導爆索。
（3）起“振動”作用的炸彈長度必須大於卡鑽井段長度5～10m，但是總長度不超過100m，炸彈用藥量不應超過5kg。如果卡鑽井段超過100m，那么“振動”就應分幾段進行。
（4）炸彈下井之前先用測卡儀找出卡點位置，在裝炸藥和下炸彈過程中，井上其它工作均應停止，並鎖住轉盤和固定好井口滑輪，防止事故發生。
（5）炸彈下到卡鑽井段後，以最大允許的拉力上提鑽柱或施加一定的扭矩後鎖住轉盤，然後，進行爆炸並上、下活動鑽柱。
3．水力脈衝法
向鑽桿內注入比鑽井液密度低得多的液體（水或油），然後用孔板阻斷的方法降低壓力（孔板要按鑽桿的許可壓力專門挑選）。由於突然卸去了施加在鑽桿上的拉應力和鑽柱內液體上的壓應力而產生減載衝擊波。衝擊波對濾餅、岩屑及鑽具本身產生強烈的水力衝擊和振動作用，從而使鑽具解卡。另一方面，向鑽桿內注液體時鑽桿產生拉伸應力，卸壓時鑽桿受到擠壓，且鑽井液以較大的速度從環空流到鑽桿內，對濾餅有沖蝕作用；同時，環空液面下降，使卡鑽井段的壓力降低，於是鑽桿解卡。水力脈衝法解卡作業的步驟如下：
（1）測卡點，確定卡點上界。
（2）調整被卡鑽柱的方余，使鑽桿本體在下壓的情況下高出轉盤面40～50cm.
（3）恢復循環，徹底洗井。
（4）把管頭（包括高壓鏇塞增加頭、高壓閘門、孔板室）接到鑽柱上，管頭裝有按設計選出的孔板，而且各部件均以高於水力脈衝時最高壓力25%的壓力進行試壓。
（5）接好水罐、水泥車和增壓頭之間的管線。
（6）上提鑽柱，使大約1000kN的拉力作用在卡鑽段上。
（7）把水或其它低於鑽井液密度的液體泵入鑽柱，泵入量應按所需設計壓差△P和以後孔板阻流時間進行計算。
（8）孔板阻斷以後，關閉管頭中的高壓閥，然後開始上下活動鑽柱，以便解卡。如果第一次沒有解卡，可進行第二次，但要裝入新的孔板盒。為了加快解卡，需要補充液量0.5～3m，這是反向溢流時從鑽桿內溢出的量，同時還須及時向環形空間灌入原密度的鑽井液。作業時應避免失控現象和複雜情況的發生。
(三)浸泡解卡劑:
浸泡解卡劑是解除壓差卡鑽的最常用最重要的辦法,解卡劑種類很多,廣義上講,包括原油、柴油、煤油、油類復配物、鹽酸、土酸、清水、鹽水、鹼水等,他們的密度是自然密度,難以調整。狹義上講,是指用專門物料配成的用於解除壓差卡鑽的特殊溶液,有油基的,也有水基的,他們的密度可以根據需要隨意調整。如何選用解卡劑,要視各個地區的具體情況而定,低壓井可以隨意選用,高壓井只能選用高密度解卡劑。江漢地區使用鹽酸的效果好,柴達木地區使用飽和鹽水的效果好,就大多數地區而言,還是選用油基解卡劑為好。
（四）降壓法解卡
1.U 形管效應降壓法:
基於壓差是造成卡鑽的主要原因的認識,認為降低壓差甚至形成負壓差即可以解卡。本法在施行時要受到以下條件的制約:
(1)必須是下過技術套管的井,而且要有完整的井控設備。
(2)在裸眼井段不能有高壓層、坍塌層。
(3)鑽柱上未接回壓閥,能夠進行反循環。
(4)沒有堵塞鑽頭水眼的可能。因為要進行反循環,還要進行正循環,堵塞鑽頭水眼的潛在危險是很大的。一旦鑽頭水眼堵塞,不但U形管降壓法失去了效用,而且也杜絕了浸泡解卡的道路。為了防止水眼堵塞,除了徹底循環保持鑽井液清潔之外,還應在施工之前,將鑽頭水眼炸掉或將鑽鋌下部炸裂,打開一條比較大的通道。
2. 聚合物膠液降壓法
聚合物膠液解除壓差卡鑽，是以低密度膠液來改變鑽井液液樁壓力和地層壓力之間的壓差值，降低濾餅的粘附力。同時膠液滲透到鑽具與濾餅之間，靠聚合物特有的潤滑能力，使鑽具與濾餅間的摩擦係數大幅度地減小，在外力作用下（上提、下壓或轉動），鑽具可以快速從所粘附的井壁上脫離，達到解卡的目的。膠液配製的數量根據井徑、井深、卡點來計算，並有一定的附加量。
3. 氣舉負壓解卡法
在地層條件許可，井身結構及防噴設備安全可靠的基礎上，可以從套管內倒開鑽具，用高壓空氣將井內部分鑽井液替出，以降低整個井筒的液柱壓力，達到解卡的目的。在斜井和水平井中尤應考慮。
4. 地層測試器解卡法:
用降低液面法解除卡鑽,可能會造成井噴、井塌等複雜情況，為了防止這些複雜情況的發生，多採用定位降壓法，即降低卡點以下井段的液柱壓力，而使卡點以上井段仍然保持原來的液柱壓力，要想實現定位降壓，就要使用地層測試器，具體施工步驟如下：
（1）用測卡儀測出卡點，用爆松倒扣的方法從靠近卡點的上方把鑽具倒開。
（2）下入井徑儀，測出雙軸井徑，在儘量靠近卡點的井徑規則的部位選擇封隔器的坐封位置。
（3）下鑽桿測試工具與魚頂對扣。
（4）確定一個安全的壓差值，並依此值計算水墊的數量，再將清水注入鑽桿內，以便提供所需要的壓差。
（5）坐好封隔器，打開地層測試器，這時封隔器下面被卡鑽柱的壓力降低，可能解卡，解卡的標誌是鑽柱重量增加，封隔器下沉。
使用此法，一定要注意以下幾點：
（1）封隔器的坐封位置最好選在技術套管內，以實現可靠的坐封。
（2）為了防止打開地層測試器時擠毀技術套管，施工前應對技術套管的抗擠強度進行校核，並計算出最大掏空深度。打開地層測試器時，要密切觀察環形空間的液面情況，當液面下降到允許掏空深度以下時，要立即向井內灌鑽井液。對於裸眼坐封的井段更要注意，不要因封隔器密封不好，使鑽井液液面下降，造成井壁坍塌。
（3）由於與地層測試器一起下入的鑽柱未灌鑽井液，因此，要精心設計鑽柱內的掏空長度，防止由於鑽桿螺紋密封不嚴，鑽井液從管外竄入鑽柱內時把套管擠變形。
（4）為保證安全，防止再發生事故，鑽具組合應是：對扣接頭+篩管+封隔器總成+安全接頭+地層測試器+震擊器+反循環閥+鑽鋌+鑽桿。
（五）電滲透解卡法
電滲透解卡法的原理是：電源陰極與鑽桿連線，陽極與地層連線 ，當通直流電時，陽離子與吸附於其上的水分子開始在直流電場內向陰極方向（被卡鑽具）移動，並在其周圍形成水化膜，水化膜滲透到鑽桿與泥餅接觸區，並使鑽具周圍的流體壓力平衡。此外，在被卡鑽具周圍會產生電化學過程，破壞泥餅的約束力，使之解卡。
通過試驗證明，電滲透解卡法與下列因素有關：
（1）電流強度越大，越容易解卡。
（2）鑽具被卡部位溫度越高，越容易解卡。
（3）電流作用時間越長，越容易解卡。
（4）壓差△P越大，越不容易解卡。
（六）衝擊波法解卡：
衝擊波法解卡的基礎是把彈性衝擊波從井口沿鑽桿傳送到卡鑽段。為此，在轉盤上安裝了一台脈衝發生器。脈衝發生器由錨頭和反應器組成。錨頭通過大小頭剛性連線在鑽柱上，而反應器則懸掛在滑車系統上。
能量由能源經整流器和儲能器到達錨頭和脈衝式直流發電機反應器的繞線上，其衝擊流產生機械力沿鑽柱軸線可達2100kN，衝擊波以聲速向下衝到卡鑽點消除卡鑽。卡鑽層段越長，鑽柱解卡所需的衝擊力越大。
（七）井口憋壓解卡法
減小壓差，除了採用降低井內鑽井液液柱壓力的方法以外，還可以通過提高卡鑽井段地層孔隙壓力的方法來實現。為此，最近研究了用井口憋壓的方法來解除壓差卡鑽的可能性。研究者認為，井口憋壓時，鑽井液滲入地層的速度加快，造成井壁岩石孔隙壓力升高。憋壓一段時間後，放掉井口壓力，此時井壁岩石內的液體壓力大於井內鑽井液液柱壓力，會有一個負壓作用在濾餅上，有將被卡鑽具推離井壁的趨勢，有利於解卡。
處理壓差卡鑽應注意的問題
壓差卡鑽是各類卡鑽事故中最好處理的事故,但處理不當,往往會引發別的事故,使事故複雜化。所以在處理的每個步驟,都必須謹慎從事。
1.使用什麼樣的解卡劑,要根據各個地區的具體情況而定,最好是使用可以調整密度的油基解卡劑。但有些地方不具備這種條件,不得不因地制宜,如柴達木盆地,冬季氣溫很低,運輸路程又長,使用油基解卡劑很不方便,但它有一個獨特的條件,到處是鹽水湖,飽和鹽水的密度又比原油高得多,而且井壁不易垮塌,我們曾用鹽湖的鹽水作解卡劑,無論深井(如梁三井、牛參一井)、淺井(如鄂三井)都取得了滿意的效果,一般注入到卡點位置後,15-30分鐘即可解卡。但在別的地方就不一定能使用,因為井壁垮塌這一關就過不了。在江漢地區,有些井浸泡原油不起作用,但用鹽酸或土酸浸泡卻很起作用。在別的地區也有用清水循環或鹼水循環解卡的例子。
2.注入解卡劑前,最好做一次鑽井液循環周試驗,確證鑽具沒有剌漏現象,方可注入。鑽鋌剌漏的現象也是常有的,做鑽井液循環周很難分辨,要根據正常循環時泵壓變化的情況來判斷。如鑽具剌漏,註解卡劑後,能使漏點以上鑽具解卡,而漏點以下的鑽具仍然無法解卡,其結果是只能使卡點下移。
3.註解卡劑前,特別是注低密度解卡劑前,必須在鑽柱上或方鑽桿上接回壓閥或鏇塞。在施工過程中,如地面管線.閥門發生問題,可以防止液體倒流。而急速的回流,往往會導致井塌,使事故進一步複雜化。
4.要保持鑽頭水眼和環空不被堵塞:這種堵塞往往是液體倒流造成的。所以,在卡鑽之後,特別是注入解卡劑之後,如鑽柱上沒有回壓閥或回壓閥失靈,就不能隨意放回水。萬一鑽井泵發生故障需要進行修理時,也必須首先關好高壓閥門。環空堵塞往往是井塌或砂橋造成,注入解卡劑經過一定時間的浸泡之後,井壁泥餅剝落,井內積砂下沉,如果開泵過猛,把濾餅和砂子聚集在一起,很容易將環空堵塞,失去循環。所以在浸泡期間,一定要定期開泵頂鑽井液,一方面是為了讓解卡劑向上移動,另一方面也是為了檢查鑽頭水眼和環空是否暢通。浸泡解卡後,一定要小排量開泵頂通,然後，逐步提高排量循環,在解卡劑未全部替出井口之前,絕不能停泵。
5.如果一次浸泡,解卡劑用量過大,有引起井涌.井噴的危險時,可以分段浸泡,先浸泡被卡鑽柱的下部若干小時,然後一次性的將解卡劑頂到卡點位置,浸泡被卡鑽柱的上部。這種辦法曾多次成功的解除了長井段壓差卡鑽事故,而且又節約了解卡劑用量。
6.解卡劑在井內浸泡的時間,隨地層特性和鑽井液性能而異,少則十幾分鐘,多則幾十小時。浸泡一次不行,可以浸泡二次、三次。浸泡這種解卡劑不行,可以選擇其它種類的解卡劑。同時,浸泡和震擊聯合作用,效果會更好。只要確信是壓差卡鑽,不到山窮水盡的地步,不要輕易爆炸或倒扣。
7.浸泡解卡,接著又發生壓差卡鑽的事是常有的,所以在浸泡解卡後,不能掉以輕心,要不斷的活動鑽柱,最好是轉動,這樣也有利於排除解卡劑。
壓差卡鑽8.有時可能是複合卡鑽,解卡劑浸泡的結果,只能使卡點降低,而不能徹底解卡。此時就不得不走別的路子,如震擊、套銑等。在倒開原鑽柱之前,最好先下一隻爆炸筒把鑽頭炸掉或把鑽鋌炸裂,這樣在任何情況下,都有可能恢復循環,多一條路比少一條路要好。
9.鑽具斷落後,很容易形成粘卡。所以打撈時所下的工具應能密封魚頭部位。下公、母錐打撈時不能用帶退屑槽的公、母錐,下撈矛時應帶封堵器,下撈筒時應裝有密封件,以便撈著後能循環鑽井液,能注入解卡劑。
壓差卡鑽發生後,要根據現場的具體情況採取相應的措施,具體問題要具體分析具體對待,不能一概而論。如鑽頭在井底,就不能採取下壓的或下砸的辦法,只能上提或上擊。如能循環鑽井液,就要爭取浸泡解卡劑,此時,最重要的一條就是不能堵塞鑽頭水眼。如果失去循環,就應立即採取井下爆炸的方法打開一條通路。如果爆炸筒也下不去,就套用油管或撓性管通開鑽柱或鑽頭水眼。如果環形空間堵塞,那就只好採取其它辦法了。根據現場具體情況,壓差卡鑽的處理程式如右圖。
