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PDC钻头泥包的现象及处理方法

2018-04-25 16:11      浏览次数:

我公司生产的钻头主要有金刚石地质钻头、取芯钻头、不取芯钻头、金刚石薄壁钻头、PDC钻头、金刚石扩孔器等,其中PDC钻头在矿山、交通、水电等领域都有很好的应用。在使用PDC钻头进行钻进时,经常会造成钻头泥包现象,主要表现为:
  一、PDC钻头泥包的常见现象
 
  1、钻进时进尺明显变慢,或者说钻时明显升高;
 
  2、增大钻压或减小钻压对钻速无明显影响;
 
  3、地层变化时对钻速影响不大;
 
  4、一般情况下泵压略有升高或无明显变化;但有时也会出现高泵压,甚至堵死钻头水眼,阻塞循环通道;
 
  5、钻头牙齿不能有效吃入地层,表现出扭矩变小或扭矩波动范围减小;
 
  6、起下钻出现“拔活塞”现象;
 
  7、短起下钻过后钻速明显变慢,继续钻进可能会逐渐恢复原钻速而泥包解除,或者继续变慢造成严重泥包致无法钻进;
 
  8、钻井中发生钻具刺漏、循环出现短路,处理完后钻速明显变慢。
 
  二、造成钻头泥包的原因
 
  1、地质因素:所钻地层为上部不成岩的软泥,极易粘帖于钻头表层,压实后造成钻头泥包;地层中的泥页岩虽成岩,但易于水化分散,使井眼内泥质或固相含量大增,吸附于钻头表面造成钻头泥包;或者地层中含有分散状石膏,造成泥浆污染后,泥浆中的有害固相难于清除,使钻头被泥包的机率大增;地层渗透率高,在压差作用下,吸附井筒内有害固相及未及时携带出的岩屑,形成厚泥饼,起下钻时在PDC钻头下方堆积造成钻头泥包。
 
  2、泥浆性能因素:泥浆抑制性差,无法控制泥页岩的水化分散;固相含量和粘切过高,钻出的岩屑难于清除,易吸附在钻头表面,如果使用的是无固相钻井液,钻头是绝对不会发生泥包的;泥浆比重偏高,失水大,易形成过厚的粗糙泥饼;润滑性能差、钻头表面无法形成有效的保护膜,钻井液中的劣质固相易吸附在钻头上。
 
  3、工程技术因素:钻进中排量小,不能有效清洗井底及钻头,同时上返速度不足,岩屑在井内滞留时间长,粘附于井壁形成厚泥饼,尤其是中上部钻速高时更为严重;在软泥岩地层,钻压过大,地层或钻屑与钻头表面形成直接接触,造成钻头泥包;长裸眼下钻未进行中途循环,从井壁上刮下的泥饼或钻屑则会泥包钻头。
 
  4、钻头选型因素:水眼设计无法满足排屑要求;流道排屑角阻碍了钻屑顺利脱离井底。
 
  5、操作水平因素:下钻速度过快,钻头不是在顺着螺旋型轨道向下滑行,而是在井壁上不断刮削泥饼或钻屑,极易造成钻头泥包;下钻时遇阻不是接方钻杆循环划眼冲洗钻头,而是下压或下冲,从井壁上刮下的泥饼或钻屑则会泥包钻头;下钻到底时操作方法有误,如果先启动转盘,后启动泵,同样也会造成钻头泥包;在软地层中钻进时,送钻不均匀。
 
  三、PDC钻头泥包的预防
 
  1、泥浆性能的调整
 
  1)、混油或增加润滑剂投入量,使钻屑不易粘附到钻头上;
 
  2)、加大钻井液中聚合物含量,控制失水,提高泥饼质量;
 
  3)、提高钻井液抑制性,减少泥页岩的水化分散;
 
  4)、降低钻井液粘度、切力,及时清除劣质固相;
 
  5)、对高渗砂层,可使用屏蔽暂堵技术,减少渗透性漏失;
 
  6)、对含膏岩层,应提前加碱,防止其污染泥浆。
 
  7)、维护处理好泥浆性能,在PDC钻头入井前后对预防钻头泥包都是有效的;PDC入井后,开泵前,配置一定量的清洁剂(表面活性剂)对钻头加以清洗也有一定效果。
 
  2、工程技术措施钻井装备
 
  1)、首先做好PDC钻头的选型工作,钻头水眼、流道设计应利于排屑;
 
  2)、下入PDC钻头之前,应充分循环泥浆,清洗井眼,防止起钻后滞留在井眼内的钻屑继续水化分散;
 
  3)、下入PDC前先短起下钻,对井壁泥饼进行刮削、挤压,将厚泥饼拉薄、压实,尽量保证井眼畅通、消除阻卡;在钻头泥包高发区,如果采用了所有方法也无法避免PDC钻头泥包,那么先使用牙轮通一趟井就成了必要手段
 
  4)、下钻时在钻头流道表面涂满黄油,形成一层保护膜,减少钻头与泥浆中的劣质固相直接接触的时间,或者把钻头包起来,这样做既便在深井中也是有一定作用的;
 
  5)、下钻时钻头不断刮削井壁,井壁上的泥饼或滞留于井内的钻屑会在钻头下堆积,到一定程度便会压实在钻头上,那么下钻中途进行循环,将钻头冲洗干净也是有其必要的;
 
  6)、下钻过程中还应适当控制速度,防止钻头突然冲入砂桥,钻进一堆烂泥中;另外如果速度恰当,PDC钻头会顺着上一只钻头所钻的螺旋形井眼轨道行进,而不是在井壁上划拉下大量泥饼。
 
  6)、每次下钻到底时必须先开泵,尽量提高排量充分冲洗井底和钻头,等排量满足要求后再轻压旋转钻进0.5-1m,这也是PDC钻头造型的要求。
 
  7)、尽量采用大排量钻进,保证PDC钻头的充分清洗与冷却;
 
  8)、在软泥岩中钻进,应尽量采用低钻压、高转速、大排量,没有必要盲目使用高钻压去追求那仅高一小点的钻速,那只是牙轮钻头的使用方式;
 
  9)、操作要精细,送钻加压一定要均匀,不能忽大忽小。
 
  四、PDC钻头泥包的处理
 
  1、处理钻头泥包的第一条原则就是:不要急于打钻,因为越打包的越厉害;
 
  2、停止钻进,提高排量加强水力冲洗效果,上提钻头脱离井底,提高转速增大离心力使泥块易于甩出,并上下大幅度活动几次,然后下压至井底不开转盘循环5-10分钟,将上述过程反复操作;如果在2个循环周内无效,就应当考虑起钻了。
 
  3、无论预防或处理钻头泥包,调整泥浆性能都是必然的,发现钻头有泥包迹象,应立即停钻并配置清洁剂在第一时间打入井内对钻头进行清洗。

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