摘要：2017年1月，某单位在施工一口探采结合地热井时，出现钻具脱落事故。该井设计深度2500m，当钻探工程施工完成之后，按甲方要求，在用钻杆探测钻井实际施工深度时，出现钻具脱落事故，多路钻具卡在孔内，加之处理过程中对事故预判与实际情况有偏差，处理过程中又发生次生事故。事故发生后，经过多次分析、试探以及打捞，62d后，将孔内遗留钻具全部取出，进入下一工序施工。
关键词：地热井；钻具脱落；事故处理
1钻具的发展概述
钻具主要分为电动钻具、涡轮钻具、螺杆钻具3种。电动钻具是台电机，1937年首先在前苏联研制成功，40年代中叶形成规模化应用。原理是电动钻具电缆装在钻杆内，以钻杆接头的特别接头联通。优点是钻杆不转，功率降低，减少了钻杆事故；缺点是结构复杂、转速高（1200r/min以上）、可靠性差、绝缘与密封要求高。70年代美国对电动钻具进行改进，转速大幅度降低（350r/min），与连续管钻井配合使用，推进了该项技术的应用和发展。涡轮钻具是一种特殊的叶轮式井下动力钻具。1923年世界上第1台涡轮钻具在前苏联巴库油田试验成功，1953年以来形成以前苏联为代表的涡轮钻具钻井技术。原理是由泥浆泵将高压钻井液经钻杆内腔泵入涡轮钻具中，驱动转子主轴带动钻头旋转破岩。与电动钻具相比，涡轮钻具输出性能柔和，转速稍低（800r/min），制造精度容易保证，操作简单。随着密封牙轮钻头和喷射钻井技术发展，涡轮钻具暴露出的缺点是转速高、扭矩低、止推轴承寿命短、工具长等。之后经过不断改进形成了复式涡轮钻具、低速大扭矩涡轮钻具、带减速器的涡轮钻具、金属密封涡轮钻具等，降低了转速（400r/min以内），增大了扭矩，提高了抗高温性能，与PDC钻头配合使用，提高了钻井速度。螺杆钻具是另一种由高压钻井液驱动的容积式井下动力钻具。美国是螺杆钻具技术最具代表性的国家，其从20世纪50年代开始研究单螺杆钻具，60年代投入应用，在80年代螺杆钻具得到快速发展。螺杆钻具原理是带压力的钻井液驱动螺杆转子转动，带动钻头破岩钻进。它克服了早期涡轮钻具的部分缺点，能提供大扭矩、低转速（单头400r/min、多头90~200r/min），结构简单，工作可靠。随着技术的进步，螺杆钻具不断革新、更新换代，形成分流螺杆钻具、空心转子螺杆钻具、多头低速大扭矩螺杆钻具、抗高温螺杆钻具等。
2钻具及其钻井特点
钻具主要有涡轮钻具和螺杆钻具。涡轮钻具已基本淘汰。螺杆的马达包括：橡胶制的螺旋型通道——定子，其中间是实心的钢制转子。橡胶定子和金属转子之间形成连续密封；两部件形状及尺寸上的差异，在整个马达内构成了许多不连同的楔形空腔，泥浆被泵入螺杆内时，将通过这些密封腔找出一条通道，从而迫使转子在定子中转动，产生扭矩，然后将它传递到钻头上。钻具钻井与转盘钻井相比的优点：①旋转动力仅作用在钻头上；②减少钻柱的磨损；③钻井的深度更大；④提高钻井的速度；⑤用于钻精确的定向井和水平井。钻井时，钻柱不旋转也就不存在钻具与井壁的摩擦问题，美国一些专家估计，使用井下动力钻具可使钻杆的寿命延长2~10倍。井越深其优点就越显著。如果把我国石油钻井用的钻杆消耗降低一半，每年可节省近1亿的投资。钻具钻井，扭距大、钻速高，它能显著提高钻井速度，我国在1981年川东矿区的张15井，二开使用井下动力钻具钻井，创造了全矿班进尺、日进尺和千米钻时的记录；与它同期采用转盘和喷射钻井的邻井张17、张18井相比机械钻速高8-15倍，钻井成本下降50%。井下动力钻具加PDC钻头钻井则可大幅度降低钻井成本；用其打定向井，既有较高的钻速还能保证钻井质量；近年来随着有线随钻、MWD、旋转导向技术的发展井下动力钻具的优点更为突出。
3地热井施工中钻具脱落事故概述
新地层中钻具脱落最大的难点是因为地层松散而形成的超径，事故头若藏在超径处不易碰头或碰头后不易对上，造成打捞失败，延长事故处理时间。处理时一般使用原钻具对接，然后提钻检查、调整后即可恢复钻进。如果事故头有断口，则根据断口形状确定采取何种打捞工具和方法。若断口平整或基本平整，可使用公丝锥或母丝锥对头上扣后提钻；若断口不平整、有斜口、内外卷则可酌情使用母丝锥或铣、磨平整后使用公、母丝锥对扣；若断头斜靠孔壁，应使用弯钻杆或带罩子内带丝锥去打捞。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆有时会遇到发生事故而又未及时发现仍然继续钻进的情形，当发现进尺慢提钻检查时，已经形成岔孔，同时钻具留在原地，给处理带来很大困难。这时，可采取钩、捞、套、扫等方法将钻具提出孔外，检查整理后则可恢复正常钻进。例如安徽省煤田地质局第一勘探队114钻机在老庙－展沟勘探区施工39－2孔，钻至854m时发生事故，现场汇报的情况是:地层破碎卡钻，将钻杆拉脱。现场仔细询问了机长和当班班长事故发生时情况，查看提上钻杆后认为是一起人为的烧钻责任事故，钻杆不是被拉脱，而是当时发现钻机负荷增大后关车过快“回车”甩脱的(处理过程中也证实了该判断)。于是将处理方法按烧钻事故来进行，并很快处理完毕。
4地热井施工中钻具脱落事故的处理
4.1事故主要经过
2017年1月，该井钻探工程施工完毕后，按甲方要求用钻具丈量实际井深，考虑到本井钻探部分已结束，将部分Φ89mm钻具调往其他工地，不足部分用Φ73mm钻具补齐。钻具全部下至孔底时，钻具组合为：Φ89mm钻杆(1450m)+Φ73mm钻杆(1048m)。井深丈量完毕后提钻过程中遇卡，上下窜动无效后，当班作业人员强力提拔，导致钻具脱扣，井下钻具甩脱，发生钻具脱落事故。事故发生时，孔内Φ89mm钻具约1450m，Φ73钻具30根约292m。共遗留钻具1742m。
4.2事故判断
事故发生后，经过相关人员讨论，下钻试探“事故头”，在758m左右并未找到事故钻具，继续下放钻具，在深度为909.2m，探到“事故头”，其深度大于井内钻具总长，初步判断，钻具脱落后，钻具下落时较强的冲击力及与孔壁的碰撞导致钻具甩脱，形成孔内有二路以上甚至多路钻具的多头事故。
4.3事故处理
4.3.1第一阶段
①首先下Φ89mm反丝钻杆接Φ73～127mm公锥(带导向罩)，下钻后“吃住事故头”后，上提钻具，由于多路钻具在套管内发生挤夹，钻具提拉不动，钻机反转将钻具倒开后提钻，本次拔出钻具10根约97m。
②第二次依然下Φ73～127mm公锥，“吃入”事故钻具后未能提动钻具，钻机反转后钻机未能在丝扣连接处倒开，将钻杆反断后提钻。
③第三次下入机械式外割刀，将变形事故头变形部分割平，提钻。
④第四次下公锥，公锥未能“吃”进事故钻具，提钻后下入母锥，事故钻具吃入母锥后，钻具依然提拉不动，反倒使孔内钻具越摞越多，事故越来越复杂。
4.3.2第二阶段
反丝钻具进场后，事故处理比较顺利。现场技术人员及作业人员分析认为，事故钻具目前依然位于套管内，且多路钻具形成挤夹，若再下钻具打捞事故钻具，不采取其他措施，可能不会提上钻具，反而可能使几路钻具越夹越紧，处理更加困难。接下来，通过下钻对井下事钻具进行试探判断，最后判定井下存在三路事故钻具。随后，下入公锥与距井口最近的“事故头”连接，用打吊锤向下震击钻具，使挤夹钻具松动，然后将钻具提起。此后，按照正常程序用公锥打捞钻具，事故处理比较顺利。
参考文献
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[3]霍超.超声波探伤技术在钻具失效分析中的应用研究[D].东北石油大学,2017.
论文作者:张鸿宇,李征
论文发表刊物:《基层建设》2018年第11期
论文发表时间:2018/6/12
标签：钻具论文; 钻杆论文; 事故论文; 螺杆论文; 涡轮论文; 地热论文; 井下论文; 《基层建设》2018年第11期论文;