淺析鉆井過程中鉆頭泥包原因及預防措施

淺析鉆井過程中鉆頭泥包原因及預防措

施摘要：現(xiàn)階段為了實現(xiàn)快速鉆進，提升鉆井效益，鉆井過程中越來越多地使用PDC鉆頭。由于各種因素的影響，經(jīng)常發(fā)生PDC鉆頭泥包的現(xiàn)象，影響機械鉆速，給鉆井安全造成影響，導致起鉆次數(shù)增多。因此，加強對鉆頭泥包原因分析，采取有效措施預防鉆頭泥包，對于安全高效鉆井具有重要意義。關鍵詞：鉆頭泥包；原因分析；技術(shù)對策1刖言為了實現(xiàn)快速鉆進，鉆井過程中越來越多地使用PDC鉆頭。由于各種因素的影響，經(jīng)常發(fā)生PDC鉆頭泥包的現(xiàn)象，導致起鉆次數(shù)增多，甚至被迫使用牙輪鉆頭。鉆井中經(jīng)常遇到鉆頭被泥包現(xiàn)象，主要表現(xiàn)在井下的軟泥、泥餅、鉆屑粘附在鉆頭或扶正器周圍，有的填塞在鉆頭刀片或牙齒間隙中間，尤其是PDC鉆頭，泥包表現(xiàn)更突出，嚴重影響機械鉆速，在提下鉆時增大阻力，容易發(fā)生井下抽吸等負作用，造成了極大的不安全隱患。有必要對PDC鉆頭泥包的影響因素進行分析，并制訂相應的對策。2鉆頭泥包現(xiàn)象鉆進過程中，PDC鉆頭使用沒到期且所鉆地層巖性沒發(fā)生變化，如果出現(xiàn)以下情況，就說明鉆頭被泥包了。鉆頭泥包是指鉆頭表面被泥團包裹著，發(fā)生鉆頭泥包后，PDC鉆頭鉆進困難，吃入地層難度增加，導致機械鉆速下降，鉆頭泥包嚴重時，會導致鉆頭包死，水眼堵住，使得泵壓升高，鉆進困難甚至無法正常鉆進，起下鉆過程中發(fā)生泥包可能導致環(huán)空堵塞。鉆頭泥包可以從以下幾個方面判斷：（1）鉆進中，鉆時明顯增加，從每米幾分鐘上漲至幾十分鐘；（2）下鉆或短起下后，鉆時較快，鉆進幾米后，鉆時明顯變慢；（3）鉆進中，其它參數(shù)不變的情況下，泵壓上漲，扭矩變小；起出鉆頭后，切削齒、流道槽、保徑部分有濾餅，說明在鉆進過程中發(fā)生了泥包。3鉆頭泥包原因分析造成PDC鉆頭泥包的原因主要有以下幾個方面因素：（1） 地質(zhì)方面原因。上部地層不成巖的軟泥易粘附于鉆頭表面，壓實后易造成鉆頭泥包；地層中的泥頁巖雖成巖，但易于水化分散，吸附于鉆頭表面造成鉆頭泥包；地層滲透率高，在壓差作用下，吸附井筒內(nèi)有害固相及未及時攜帶出的巖屑，形成虛厚泥餅，起下鉆時在PDC鉆頭下方堆積造成鉆頭泥包。（2） 工程技術(shù)因素：鉆進中排量小，不能有效清洗井底及鉆頭，同時上返速度不足，巖屑在井內(nèi)滯留時間長，造成重復切削，尤其是中上部（4000m以上）鉆速高時尤為嚴重；在軟泥巖地層，鉆壓過大，地層或鉆屑與鉆頭表面形成直接接觸，造成鉆頭泥包；長裸眼下鉆未進行中途循環(huán)，從井壁上刮下的泥餅或鉆屑則會泥包鉆頭。鉆進中鉆壓不均勻使切削齒瞬間切入地層的深度不一致，特別是鉆時變慢后，盲目加壓，造成泥包。（3） 泥漿性能因素：泥漿抑制性差，無法控制泥頁巖的水化分散；固含和粘切過高，鉆出的巖屑難于清除，易吸附在鉆頭表面；泥漿比重偏高，失水大，易形成過厚的粗糙泥餅；潤滑性能差、鉆頭表面無法形成有效的保護膜，鉆井液中的劣質(zhì)固相易吸附在鉆頭上；坂含高，形成過厚的粗糙泥餅，起下鉆易造成鉆頭泥包。鉆井液性能方面：鉆井液性能差，如失水大、濾餅厚、抑制性差、潤滑性能差等。（4） 鉆井設備影響。井隊固控設備達不到快速鉆井要求，尤其是除泥器和除砂器，盡管鉆進中開動率達100%，但除砂除泥效果差，由于固控問題導致鉆井液密度上升快，粘度增加，失水上升，不能有效的實現(xiàn)鉆井液的低粘低切，減弱了相同排量下鉆井液對井壁的沖刷；同樣，固相的增加和密度的升高為高滲透性砂巖地層形成厚泥餅創(chuàng)造了條件。從而增加了泥包的可能。（5） 鉆頭選型因素：水眼設計無法滿足排屑要求；流道排屑角阻礙了鉆屑順利脫離井底，防泥包技術(shù)不過關。（6） 操作水平因素。下鉆速度過快，在井壁上不斷刮削泥餅或鉆屑，極易造成鉆頭泥包；下鉆時遇阻不是接方鉆桿循環(huán)劃眼沖洗鉆頭，而是下壓或下沖，從井壁上刮下的泥餅或鉆屑則會泥包鉆頭；下鉆到底時操作方法有誤，如果先啟動轉(zhuǎn)盤，后啟動泵，同樣也會造成鉆頭泥包；在軟地層中鉆進時，送鉆不均勻。（7） 井身質(zhì)量問題，由于井身質(zhì)量控制不好，出現(xiàn)嚴重狗腿情況，造成下鉆中鉆頭在該段貼靠井壁，發(fā)生PDC鉆頭堵水眼，泥包。（8） 其它因素：井內(nèi)鉆具被刺穿等造成循環(huán)短路，而未及時發(fā)現(xiàn)造成鉆頭泥包；干鉆，由于泵上水不好，甚至是不上水，停泵后還在鉆進。鉆頭泥包除地質(zhì)因素不能避免外。其它因素都是可以避免的。4鉆頭泥包對策分析使用PDC鉆頭對鉆井液和工程措施都提出了比牙輪鉆頭更高的要求，不能將適合牙輪鉆頭的參數(shù)用到PDC鉆頭使用上。根據(jù)對PDC鉆頭泥包原因的分析，除地層原因是無法進行人為調(diào)整控制的外，其它幾方面的因素都是人為可控的，主要采取以下措施來預防PDC鉆頭泥包。4.1合理配置鉆井液性能鉆井液性能是否良好是防PDC鉆頭泥包的重要因素?？梢韵胂髢煞N極端情況，一是PDC鉆頭放入泥漿罐中，一是PDC鉆頭放入淤泥罐中，前者肯定不會泥包，而后者肯定會泥包。要達到不泥包的狀態(tài)，應調(diào)整好鉆井液性能。調(diào)整鉆井液性能又主要是控制鉆井液的失水，提高鉆井液的抑制性、潤滑性。（1）鉆進中，應降低鉆井液失水，避免地層吸水后形成厚濾餅阻卡等。（2）抑制性：加入大分子包被劑、聚合醇等，抑制泥巖地層造漿、分散。潤滑性：做到粘性泥巖的鉆屑在PDC鉆頭上粘不起，必須加足潤滑劑、清潔劑，加量與當時鉆井液密度等有關系。清潔劑加足是以鉆井液不起泡為準，潤滑劑加量一般為1%?3%。鉆進中，應加強固相控制，只有盡量清除劣質(zhì)固相，才能實現(xiàn)優(yōu)良的鉆井液性能。4.2工程措施預防工程措施也是防PDC鉆頭泥包的重要因素。PDC鉆頭鉆速快、鉆屑多，必須要有足夠的排量，迅速帶出鉆屑；否則重復切削會形成淤泥而泥包鉆頭。同時，對其它措施也有較高要求。排量：低排量只適于牙輪鉆頭，而不適應鉆井速度較快的PDC鉆頭。對于PDC鉆頭要加大鉆井液排量，降低鉆頭泥包風險。鉆壓：在不井斜的情況下，加大鉆壓有利于提高鉆速，但在軟泥巖地層加大鉆壓易形成泥包，送鉆均勻，避免送鉆不均勻造成PDC鉆頭泥包。下PDC前進行短起下，消除厚濾餅、阻卡，有利于防泥包。適當?shù)貙酉翽DC，防止因地層原因造成的泥包。加強PDC鉆頭選型，以適應新鉆地層。鉆進中，鉆時變慢，懷疑PDC鉆頭泥包，應將PDC鉆頭上提，離井底1?2m，增大排量，提高轉(zhuǎn)速，爭取將部分泥包的鉆屑甩掉，便于繼續(xù)鉆進。下PDC鉆頭前應測量起出的牙輪鉆頭外徑，防止PDC鉆頭下入小井眼遇卡，同時預防PDC鉆頭下入井徑變小的井眼段，減少鉆頭泥包。下入PDC鉆頭，由于有保徑部位接觸井周，相當于一個小扶正器，改變了鉆具的結(jié)構(gòu)，導致剛性增強。因此，在厚濾餅段、井斜率變化大的井段要用牙輪鉆頭通井，應有耐心堅持劃眼，待井眼暢通后再下PDC鉆頭。優(yōu)選PDC鉆頭，在易泥包地層選用排水槽大的PDC，使鉆屑能容易及時地排出，減少發(fā)生泥包。5結(jié)束語因此，預防PDC鉆頭泥包總的來說，使用優(yōu)質(zhì)鉆井液，大排量鉆進，操作精細。使用PDC鉆頭有利于快速鉆進，但是必須考慮到使用PDC鉆頭的特殊性，克服使用牙輪鉆頭操作PDC鉆頭的慣性思維，認真解