淺談PDC鉆頭泥包原因及處理措施

張起嘉

(中石化中原石油工程有限公司塔里木分公司， 河南 濮陽(yáng) 457001)

淺談PDC鉆頭泥包原因及處理措施

張起嘉

(中石化中原石油工程有限公司塔里木分公司， 河南 濮陽(yáng) 457001)

近年來(lái)，隨著PDC鉆頭的運(yùn)用越來(lái)越廣泛，PDC鉆頭泥包現(xiàn)象也成為鉆井作業(yè)中的一種常見(jiàn)現(xiàn)象。當(dāng)PDC鉆頭發(fā)生泥包時(shí)，鉆頭無(wú)法有效破巖、鉆速變慢，堵塞水眼，形成高泵壓，甚至蹩泵，在處理無(wú)效的情況下只有起鉆手動(dòng)清除，造成不必要的起下鉆，從而增加鉆井成本；同時(shí)，鉆井時(shí)效利用率低，使鉆井周期加長(zhǎng)，為此對(duì)PDC鉆頭泥包現(xiàn)象做系統(tǒng)的分析，找出PDC鉆頭泥包的影響因素，同時(shí)制訂相應(yīng)對(duì)策，對(duì)指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)有非常重要的作用。

1 PDC鉆頭泥包的常見(jiàn)現(xiàn)象

當(dāng)鉆頭表面被泥團(tuán)包裹，使鉆頭不能正常破巖的現(xiàn)象就叫鉆頭泥包。一旦鉆頭發(fā)生泥包，會(huì)出現(xiàn)破巖能力下降、鉆速變慢、鉆時(shí)變長(zhǎng)、無(wú)進(jìn)尺等現(xiàn)象，當(dāng)鉆頭泥包嚴(yán)重時(shí)，泥包死鉆頭導(dǎo)致水眼堵塞，使泵壓升高甚至蹩泵，導(dǎo)致被迫起鉆現(xiàn)象，如果是在起下鉆時(shí)發(fā)生泥包鉆頭，還有可能造成拔活塞，鉆具刮井壁使泥餅下沉，形成環(huán)空阻塞等現(xiàn)象。

在平時(shí)的鉆井過(guò)程中，有些現(xiàn)象能預(yù)判鉆頭是否泥包。如：

(1)當(dāng)?shù)貙幼兓瘯r(shí)，鉆速無(wú)明顯變化，這可能是鉆頭泥包，因?yàn)檎５貙幼兓瘯?huì)導(dǎo)致鉆速變化，泥包后鉆頭無(wú)法有效的鉆入下一地層，以致鉆頭在原地空轉(zhuǎn)；(2)在鉆進(jìn)過(guò)程中，由于泥包鉆頭無(wú)法有效地“吃入”地層，出現(xiàn)扭矩變小或扭矩波動(dòng)范圍減小；改變鉆壓對(duì)鉆速無(wú)明顯影響，從而出現(xiàn)進(jìn)尺變慢等現(xiàn)象；(3)在起下鉆時(shí)，出現(xiàn)“拔活塞”現(xiàn)象；短起下鉆時(shí)，經(jīng)常遇阻；短起下鉆后，鉆速不能恢復(fù)到以前鉆速，甚至無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng)等現(xiàn)象；(4)如果鉆井過(guò)程中出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間停泵、鉆具刺漏，而無(wú)法正常循環(huán)，等處理事故后，鉆速不能維持正常，也可能是鉆頭泥包；(5)當(dāng)鉆頭泥包嚴(yán)重時(shí)，會(huì)出現(xiàn)高泵壓，甚至堵死水眼，蹩泵，從而導(dǎo)致鉆具無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng)等現(xiàn)象。

2 造成PDC鉆頭泥包的原因

PDC鉆頭泥包的原因是多方面的，其中最主要的有地質(zhì)原因，泥漿性能和工程施工等方面的原因：

(1)地質(zhì)因素：若所鉆地層含泥頁(yè)巖或者石膏，這些巖屑易水化分散并吸附于鉆頭表面，同時(shí)這些巖屑處理不及時(shí)，會(huì)污染泥漿，使泥漿性能下降，在鉆進(jìn)過(guò)程中，由于壓差作用和不同滲透率，慢慢形成較差質(zhì)量的泥餅，這些泥餅極易造成鉆頭泥包。(2)泥漿性能因素：當(dāng)泥漿性能不好，泥漿的固相含量、粘度、剪切力和抑制性不能達(dá)到要求，這時(shí)井底巖屑難以得到及時(shí)清除，易滯留于井眼，堵塞環(huán)空，在壓差作用下，慢慢形成低質(zhì)量的粗糙泥餅；同時(shí)如果泥漿的潤(rùn)滑性能差不能有效的保護(hù)鉆頭表面，這些都會(huì)導(dǎo)致鉆頭泥包。(3)工程施工因素：在鉆頭選型方面，水眼和流道排屑角設(shè)計(jì)不合理，巖屑不能盡快脫離鉆頭，造成鉆頭泥包；在鉆進(jìn)或者起下鉆時(shí)，鉆井指令不合理，如排量過(guò)小、鉆壓過(guò)大等，使巖屑長(zhǎng)期滯留井底，形成厚泥餅，在起下鉆過(guò)程中，鉆具不停地刮落這些泥餅，后期施工時(shí)，井眼中的泥餅會(huì)越積越厚、越壓越實(shí)，這時(shí)鉆頭泥包就很容易發(fā)生；在剎把操作時(shí)，操作不精細(xì)，送鉆不均勻，導(dǎo)致鉆壓時(shí)高時(shí)低，如果這時(shí)正好在軟地層中打鉆，送壓過(guò)大，鉆頭將直接接觸地層，直接造成鉆頭泥包。

3 PDC鉆頭泥包的預(yù)防

在實(shí)際工作中，有些因素是我們無(wú)法控制的，如地質(zhì)因素，所以我們只能控制泥漿性能和工程施工方面的因素，下面簡(jiǎn)單的談?wù)勥@兩個(gè)因素的預(yù)防措施：

3.1 泥漿性能方面的調(diào)整

(1)控制泥漿比重和失水，使外部液體少量進(jìn)入井內(nèi)，減小泥漿污染，從而提高泥漿性能。(2)控制泥漿中的固相含量和粘切力，及時(shí)清除劣質(zhì)固相；同時(shí)提高鉆井液抑制性，控制泥頁(yè)巖的水化分散程度；例如在鉆進(jìn)石膏地層時(shí)，提前加堿，抑制其分散，有效的保護(hù)鉆頭。(3)在泥漿中加入潤(rùn)滑劑或者表面活性劑，如在泥漿中混油，這些措施都能有效地保護(hù)鉆頭表面；在一些復(fù)雜地層，可以提前加入屏蔽暫堵劑，封堵地層，從而避免井下復(fù)雜情況引起的鉆頭泥包。

3.2 工程技術(shù)方面的預(yù)防措施

(1)在PDC鉆頭的選型時(shí)，要求水眼、流道排屑角有利于排屑，減少巖屑在鉆頭處停留的時(shí)間；(2)在鉆進(jìn)過(guò)程中，優(yōu)化鉆井參數(shù)，做好鉆井指令，按指令作業(yè)，特殊情況能及時(shí)調(diào)整指令；在起下鉆過(guò)程中，及時(shí)調(diào)整泥漿性能，充分循環(huán)，控制好排量和鉆壓，保證鉆頭得到充分清洗。(3)在剎把操作時(shí)，要求司鉆操作精細(xì)，送鉆均勻，熟悉各種工況的操作要領(lǐng)，緊急情況下能正確操作。

4 PDC鉆頭泥包的處理

當(dāng)鉆頭發(fā)生泥包時(shí)有以下處理方式：

(1)處理鉆頭泥包的第一條原則就是：立即停止打鉆，盡量循環(huán)等待下一步措施；(2)及時(shí)調(diào)整泥漿性能，配置潤(rùn)滑劑和表面活性劑，對(duì)井底進(jìn)行清洗，確保鉆頭表面清潔，從而解除泥包；(3)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，加大排量，上提或者下放鉆具循環(huán)，同時(shí)嘗試高轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)鉆具；在懸重不高時(shí)嘗試猛提、猛放，重復(fù)這些操作反復(fù)二個(gè)循環(huán)周后，若任然無(wú)法解除鉆頭泥包，就只能起鉆手動(dòng)清除泥包。

5 結(jié)論

(1)配制并維持優(yōu)質(zhì)的泥漿性能，使鉆頭泥包的可能降低。(2)優(yōu)選PDC鉆頭，優(yōu)化鉆井參數(shù)和鉆井指令，并嚴(yán)格按照指令施工，同時(shí)剎把操作應(yīng)該準(zhǔn)確、精細(xì)。(3)做好應(yīng)急預(yù)案，當(dāng)緊急情況發(fā)生時(shí)，能安全有效處理情況。