LF13-1-10a井钻具落井及打捞的事故处理

张春杰李超本王学全张峙

（1.中海油田服务股份有限公司，深圳 518067；2.中海石油（湛江）有限公司湛江分公司，湛江 524057）

LF13-1-10a井钻具落井及打捞的事故处理

张春杰1李超本1王学全1张峙2

（1.中海油田服务股份有限公司，深圳 518067；2.中海石油（湛江）有限公司湛江分公司，湛江 524057）

南海东部油田陆丰13-1-10a井发生两次钻具在同一深度位置发生断裂的事故，现场采用不同打捞方法进行数次打捞。介绍此次现场操作情况，并对钻杆的断裂深度进行分析。

钻具；落井；打捞；打捞筒；落鱼

2010年10月7日，在陆丰13-1-10a井领眼作业过程中，曾在正常钻进过程和取心作业过程中发生了两次钻具断裂落井事故，两次钻具断裂的位置都是在339.7mm的套管鞋位置，断裂的深度相同，打捞的难度大。文中将详细介绍此次打捞的过程，以期对钻具管理提供参考。

1 事故井概况

LF13-1-10a井是为落实油田深部2880层、2900层及2980层等深层系储量规模而钻的一口开发评价井。定向井轨迹如表1所示。

表1 LF13-1-10a井定向井轨迹

2 落井及其处理过程

2.1 第一次钻具落井及处理过程

事故发生段：定向钻进311.1mm领眼自3 059m至3 060m。 先是顶驱突然蹩扭矩至45.4kN·m，顶驱憋停（顶驱钻进扭矩限位：42 kN·m）上提活动钻具，顶驱恢复转动，发现泵压自22.08MPa下降至21.46MPa，循环观察，大钩悬重突然自118.75t下降至 54.67t，泵压自21.46MPa降低至 15.39MPa，判断落鱼位置 700m，井斜 25.17°，方位：86.62°，狗腿度：4.83°。上提钻具 0.5m，垫 10m3稠浆，起钻至井口，发现第79柱下单根距公扣端0.5m处钻杆本体断裂；钻杆断口形状较为平整，判断鱼顶深度为704.8m，落井钻具累计长度2 455m。第一次钻具落井时钻井曲线如图1所示。

图1 第一次钻具落井时钻井曲线

（1）第一趟打捞。钻具组合：206.3mm引鞋+篮式卡瓦打捞筒 （打捞筒外径：206.3mm，打捞尺寸：127mm）+127mm钻杆。下钻至704m，冲洗鱼顶，缓慢旋转钻具（10～20r/min）间断旋转下钻探鱼顶，最多下探至735m，无法探到落鱼，起钻。失败原因是339.7mm管鞋外井眼扩径严重，引鞋尺寸太小，无法找到落鱼。

（2）第二趟打捞。钻具组合：304.8mm引鞋+206.3mm篮式卡瓦打捞筒（打捞尺寸：127mm）+127mm钻杆。下钻至704m，开泵小排量冲洗鱼顶，开顶驱10r/min，开泵（50 冲/min，0.7MPa）缓慢下放钻具，探鱼顶，确认鱼顶位置为 709.6m（50 冲/min，4.83MPa）。停泵，停顶驱，在2~18t范围内下压钻具，判断落鱼完全进入打捞筒，上提钻具，大钩悬重无明显变化，多次尝试打捞，无法抓住落鱼，起钻。失败原因：5"钻杆本体可打捞长度仅0.3m,长度太短而无法正常抓住落鱼，决定起钻更换卡瓦。

（3）第三趟打捞。钻具组合：304.8mm引鞋+206.3mm螺旋卡瓦打捞筒（螺旋卡瓦内径：165.1mm）+127mm钻杆 （更换打捞筒篮式卡瓦为螺旋卡瓦）。下钻至709m，小排量边冲边下钻具至鱼顶709.6m，逐渐加压至 18t，引鞋深度在710.87m，泵压上升约1.38MPa，确认落鱼进入打捞筒，缓慢上提钻具，悬重增加至144t，确认抓住落鱼，在悬重90~157t范围内活动钻具，最终上提钻具至悬重171t，提活钻具（钻具悬重 140t）。

2.2 第二次钻具落井及处理过程

取心钻进至3 172.49m。 取心参数：钻压0~3t，转速 40~50r/min，排量 950~1 100L/min，泵压5.86~6.5MPa，TQ:34~38kN·m。发现泵压下降0.25MPa（当时循环池补充胶液），钻具悬重突然自126t下降至52.2t，泵压由6.14MPa降至0.76MPa。扭矩下降至0，判断井下钻具断裂，上提钻具0.5m，循环冲洗鱼顶，起钻检查钻具，落鱼位置705m，井斜25.17°，方位86.62°，狗腿度 4.83°，落井钻具累计长度 2 469.99m。第二次钻具落井时钻井曲线如图2所示。

图2 第二次钻具落井时钻井曲线

（1）第一趟打捞。钻具组合：304.8mm引鞋+206.3mm篮式卡瓦打捞筒（篮式卡瓦尺寸：122mm）+127mm钻杆。开顶驱转速为10r/min，开泵缓慢下放钻具，下钻探鱼顶位置707.52m（下压4.5t，泵压由0.82MPa升高至4.14MPa）。确认落鱼进入引鞋，继续下压钻具4.5~18t，多次下压，上提钻具，无法捞起落鱼。失败原因：卡瓦尺寸过小，钻杆本体无法进入卡瓦内。

（2）第二趟打捞。钻具组合：304.8mm引鞋+206.3mm篮式卡瓦打捞筒（卡瓦尺寸：123mm）+127mm钻杆。重新下钻至707m，冲洗鱼顶。在707.5~711m范围内探鱼顶，反复尝试多次，无法找到落鱼，现场判断落鱼贴近井壁低边。

（3）第三趟打捞。钻具组合：298.4mm壁钩+206.3mm篮式卡瓦打捞筒 （卡瓦尺寸：125mm）+127mm钻杆。在707~710.5m范围内反复探鱼顶，最终探鱼顶深度为707.72m，但无法抓住落鱼。失败原因是壁钩尺寸大，长度较长，本体刚性较强，不适合打捞井径扩大段落鱼。

（4）第四趟打捞。钻具组合：304.8mm引鞋（倒角处外径：311.1mm）+206.3mm篮式卡瓦打捞筒（卡瓦尺寸：125mm）+127mm钻杆。下钻至707m，开泵，缓慢下放钻具探鱼顶，在706~708.3m井段不断探落鱼，不能探到鱼顶。

（5）第五趟打捞。钻具组合：298.4mm壁钩（倒角处外径：311.1mm）+206.3mm篮式卡瓦打捞筒（卡瓦尺寸：125mm）+127mm钻杆。下钻至707m，缓慢下放钻具，在各方向，每次旋转20~45°，下放探鱼顶，在706~708.3m范围内，始终无法探到落鱼。

（6）第六趟打捞。钻具组合：304.8mm加大引鞋（倒角处外径：311.1mm）+206.3mm篮式卡瓦打捞筒（卡瓦尺寸：125mm）+127mm钻杆。在706~708.3m井段探鱼顶，反复尝试多次，无法找到落鱼。

（7）第七趟打捞。钻具组合：301.6mm加长壁钩+298.4mm篮式卡瓦打捞筒（打捞尺寸：125mm）+安全接头+变扣接头（631*410）+127mm钻杆。在706~715井段探鱼顶，最终三次探到鱼顶深度在707.7m~707.8m左右，尝试打捞落鱼，鱼顶无法进入打捞筒。失败原因钻具贴井壁，井径较大，无法正常捞起。

（8）第八趟打捞。钻具组合：298.4mm壁钩（倒角尺寸：311.1mm）+变扣+206.3mm篮式卡瓦打捞筒（卡瓦尺寸：125mm）+127mm弯钻杆×1根+127mm钻杆。下钻至706m，冲洗鱼顶，在705~711m井段探鱼顶，多次在同一方位，确定鱼顶深度在707.7m左右，多次尝试打捞落鱼，鱼顶无法进入打捞筒。失败原因：298.4mm壁钩较短，尺寸较大，在短距离内，刚性偏强，无法在底边拨起落鱼。改造加长壁钩，计划在311.1mm井段钻杆接箍位置711m，拨动钻杆至壁钩内进行打捞。

（9）第九趟打捞。钻具组合：301.6mm壁钩（7m）+变扣+206.3mm篮式卡瓦打捞筒 （卡瓦尺寸：125mm）+127mm弯钻杆（弯度 6度）×1根+127mm钻杆。下钻至706m，在706~718.8m范围内反复探鱼顶，没有找到鱼顶，在钻杆接箍位置711m，多次拨动钻杆，扭矩在6 780~33 900kN·m拨动，无法将钻杆导引至壁钩内。失败原因加长壁钩过长，刚性大，弯钻杆无法发挥作用，同时由于大段刚性钻具在扩径段无法依靠自身的倒角引钻具入壁钩。

（10）第十趟打捞。钻具组合，304.8mm加大引鞋+206.3mm篮式卡瓦打捞筒 （卡瓦尺寸：125mm）+127mm弯钻杆（弯度6度）×1根+127mm钻杆。下钻时每次转动钻具30°，706~708m范围内探鱼头，最终探到鱼顶，下压4.5t，缓慢正转并下放钻具，泵压升高1.38MPa，确认落鱼进入打捞筒，继续下压10t，上提钻具，确认抓住落鱼，上提至钻具正常悬重144t，提活钻具，打捞成功。

3 钻具断裂落井原因分析

钻井过程中，钻进扭矩高（井底空转扭矩：30~34kN·m，钻进扭矩：32.5~39kN·m，127mm 钻杆上扣扭矩：34kN·m），且憋扭矩频繁 （顶驱上限设为42KN·m），加速钻具疲劳损坏。

两次均在339.7mm套管鞋附近断裂，管鞋处狗腿较大（4.8°），钻进进尺较慢时，钻具同一部位在套管鞋附近长期存在异常应力。钻杆本体位置断裂时效机理为早期多源疲劳断裂失效，造成早期疲劳断裂失效的主要原因是断裂位置附近狗腿度比较大，导致钻杆在此位置承受较大平均应力和交变应力。

钻进及取心过程中憋钻频繁。多次起下钻也加速了钻杆发生疲劳破坏的可能。严重狗腿度导致钻杆外表面与井壁摩擦，局部瞬时相变形成脆性马氏体组织，加速了疲劳裂纹萌生的进程。现场恶劣的钻杆使用工况加剧了钻杆的疲劳进程。钻具在大狗腿段，侧应力较高时定点承受交变应力导致钻杆很快疲劳失效。疲劳破坏微观断面见图3和图4。

4 结论

图3 疲劳破坏微观断面

图4 疲劳破坏微观断面

打捞作业前必须对井下状况有清晰认识，不可轻易尝试激烈、错误的操作，以免恶化井下情况。探鱼顶时，如果在预判深度无法探到落鱼，不可盲目继续下放钻具，以免把落鱼挤向井壁而增加下一步打捞难度。如用打捞筒打捞，探到落鱼后，要根据泵压变化保证鱼顶进入打捞筒后，方可加压。即使泵压上升，显示落鱼进入打捞筒，也不能随意增加下压压力，而应根据钻压变化情况判断鱼顶是已进入卡瓦还是卡在止推环位置，以免压弯钻具，使鱼顶于井壁间蹩力或贴紧井壁，加大打捞难度。使用壁钩时，要注意旋转角度，以免落鱼进入壁钩后又滑脱出来。且壁钩下入位置在鱼顶以下不可过深，否则会影响其拨动落鱼的效果。弯钻杆+加大引鞋在扩径段打捞中起到关键作用，弯角度数的确定很重要，本次作业钻杆弯度现场计算约6°左右，打捞半径约30min。

在严格操作规范的情况下，应加强钻具管理。制定合理的钻具管理制度，钻具 （钻杆）分类组合，成套使用，按级按档使用，使用过程中建立定期上下倒换制度，抽上加下等，改变钻具受力状态。同时，应执行钻具错扣制度，定期探伤，或者根据使用工况加密探伤，并对钻具的使用情况做详细跟踪记录。

[1]刘景伊.钻井工具使用手册[M].北京:科学出版社，1996.

[2]高德利，刘希圣，徐秉业.井眼轨迹控制[M].东营:石油大学出版社，1994.

Abstract：The accident that drilling tools broke at the same depth twice happened in LF13-1-10a well of the nanhai East Oilfield.At the site different methods to fish are tried.This paper introduces the operation situation at the site and analyzes the broken depth of the drilling pole.

Key words：fishing;overshot;fish

Accident Management Practice of Drilling Tool′s Falling and Fishing in LF13-1-10a Well

ZHANG Chunjie1LI Chaoben1WANG Xuequan1ZHANG Zhi2
(1.CNOOC Oilfield Service Co.,Ltd.,Shenzhen 518067;2.CNOOC Ltd.Zhanjiang,Zhanjiang 524057)

TE921

A

1673-1980（2012）02-0072-03

2011-10-19

张春杰（1972-），男，四川三台人，主要从事海洋钻完井技术和管理工作。