PDC钻头泥包原因分析及处理

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浅析PDC钻头泥包原因及对策

浅析PDC钻头泥包原因及对策摘要为了能够实现快速钻井，公司越来越多地使用PDC钻头。

但是因为一系列因素的影响，经常会出现PDC钻头泥包的现象，从而直接导致了起钻次数逐渐增多，甚至被迫使用牙轮钻头。

因此，PDC钻头泥包不仅影响了公司钻井速度，同时也影响了公司综合效益以及钻井市场的形象。

分析PDC 钻头泥包原因，并且制定出相应的对策已经迫在眉睫。

关键词：PDC钻头；钻井速度；原因分析1.分析造成PDC钻头泥包原因造成PDC钻头泥包的原因主要有以下几方面的因素：1.1操作水平下钻的速度太快，从而发生PDC钻头泥包现象。

因为PDC钻头不是在顺着螺旋形轨道向下滑行，而是在钻井井壁上不断刮削泥或钻屑。

并且在下钻时遇阻不是接顶驱划眼冲洗钻头，而是下冲或者下压，这样从钻井井壁上挂下的泥饼或钻屑形成钻头泥包。

如果在下钻到底时操作方式方法不恰当，同样也会直接发生钻头泥包现象。

另外，在软地层中钻井时，送钻不均匀也同样会造成钻头泥包。

1.2泥浆性能泥浆比较偏重或失水大，很容易形成过厚的粗糙泥饼；固相含量过高，钻出的岩屑就非常难清除，这样就会附在钻头表面，再加上使用的是无固相钻井液，因此钻头非常容易发生泥包现象；泥浆抑制性比较差，不能控制泥页岩的水化分散程度，这也会直接影响到PDC钻头泥包；润滑性比较差，钻头表面很难形成有效的保护膜，从而使钻井液中比较劣质的固相吸附在钻头上。

1.3地质原因因为所钻地层上部是不成岩软泥，因此非常容易黏贴在钻头的表面，经过多次压实之后就造成了钻头泥包；地层中含有比较分散的石膏，在造成泥浆污染之后，泥浆中有害固相难以清除，这样就会增加钻头泥包的机率；或者地层中泥岩层虽是岩石，但是容易水化分散，使钻井井眼内的固相含量或者泥质大增，吸附在钻头的表面之后就会造成钻头泥包。

并且因为地层的渗透率比较高，再加上压差的作用，吸附在钻井井筒有害固相没有及时清除，从而会形成厚泥饼，起下钻时就会在PDC钻头下方堆积形成钻头泥包。

PDC钻头钻井泥包原因及控制对策

PDC钻头钻井泥包原因及控制对策摘要：为了解决PDC钻肉钻井过程中产生泥包的问题，保障钻井作业的顺利进行，本文首先对PDC钻头钻井泥包产生的原因进行了分析，从作业流程到钻头材料，逐一进行了探讨，并提出了相应的控制措施。

关键词：PDC钻头；钻井泥包；控制措施引言：近年来，我国对能源的需求越来越高，页岩油气等非常规油气资源的开发陆续被提上日程，PDC钻头经过长时间的发展，现在已经成为钻井行业提速增效的重要工具，而因为开采环境的原因，经常会出现钻头泥包，大大降低了开采效率，所以对PDC钻头钻井泥包的产生原因及控制处理显得十分重要。

一、PDC钻头钻井泥包原因分析（一）钻井液性能原因在开展钻井作业过程中，钻头是其中的重要组成部分，还有一种物质也是十分重要的，那就是钻井液，它可以在岩层和钻头之间起到润滑的作用，还可以将多余的废屑带出地面，因为钻井液的类型不同，其中含有的成分也不同，润滑性及密度差异较大，密度较大的钻井液失水性很严重，各种杂质会很容易粘附在钻井壁上，形成泥包，随着钻井作业进行，就会依附到钻头上形成钻头泥包，润滑性过低也会导致大量泥岩颗粒吸附到钻头上，这是引发钻头钻井泥包的主要原因。

（二）钻井工程技术问题钻井作业过程的技术问题也不容小觑，为了提高工作效率，钻头的转速会越来越快，过快的钻头转速虽然加快了作业进程，但是大量碎屑无法及时排出，排出量跟不上作业量，钻头压力是影响钻头速度的重要因素，最佳条件下，钻速和钻压是成正比的，但是由于地质因素，有的岩层过软，而钻压过大、没有匀速送钻等操作会造成钻速过快或过慢，都会使钻头与地层接触过多而产生钻头泥包。

操作不当也会导致钻井液吸附废料能力下降，大量的碎屑会滞留在井壁处，形成泥堆，久而久之就会形成泥包，当钻头触及比较松软的土层时，泥包受到挤压，就会沾到井壁上去。

还有在下钻作业时，没有下入套管，钻头刮蹭到井壁上的泥包，也会形成钻头泥包。

（三）钻头类型及尺寸不合理在开展钻井作业时，也需要慎重选择钻头类型及尺寸，不同钻头的种类其结构是不同的，首先PDC钻头的结构会影响水力对其清洗的效果，比如散步式布齿和浅锥轮廓的钻头，水力冲洗的效果不明显，切削齿侧倾角较小的钻头，不易于碎屑的排出，钻头水眼的位置如果与喷射角度对不上，会在井底处形成钻井液涡流，使得钻头的刀片和切削齿得不到清洗，碎屑堆积就会产生泥包现象，钻头喷嘴太小，排量不够，废屑没有及时排出也会造成堆积。

预防PDC钻头泥包的钻井液工艺技术

预防PDC钻头泥包的钻井液工艺技术在石油钻探过程中，PDC钻头常常出现泥包的情况，影响钻探效率和钻头使用寿命。

本文从钻井液工艺技术的角度出发，分析PDC钻头泥包的原因，提出预防措施，并探讨其实践应用效果。

一、PDC钻头泥包原因PDC钻头泥包主要由以下原因引起：1. 钻井液过于稠黏，不能很好地滑过钻头表面，造成泥浆积聚于PDC钻头上；2. 钻井液中固相颗粒过多，和PDC钻头摩擦后在钻头表面聚集；3. 钻井液中化学添加剂含量不足，不能很好地抑制粘土骨架的塌陷和PDC钻头表面的泥浆堆积。

二、预防措施为了防止PDC钻头泥包现象的出现，应采取以下预防措施：1. 钻井液配方合理性：合理选择添加剂配比，调整其比例，确保钻井液的黏度和浓度适宜，防止钻井液太稠黏而无法将钻头表面的泥浆及时清除。

2. 合理的钻井液流动速度：选择适当的泵头，调整泵压和流量，使得钻井液在钻头表面的冲刷能力增大，从而清洗泥浆，避免泥浆在钻头上积聚。

3. 选择合适的钻井液处理设备：采用一些现代化的设备，例如离心机、旋流器、泥浆加药器等，以分离钻井液中的固相颗粒和非离子聚合物，保持钻井液的清洁度，降低PDC钻头的泥浆积聚现象。

三、实践应用效果针对以上预防措施，我们在一个石油钻探现场进行了实验调研。

在钻井液配方合理性上，我们通过查询相关资料，选择了含润滑剂和泡沫剂的钻井液体系。

我们运用计算机模拟和现场实测的方法，对泵头进行了优化，保障了钻井液流速适宜，也成功减少了固相颗粒的浓度。

此外，钻井液处理设备使用了较先进的离心机和旋流器，进一步提高了处理效率。

实践中的实验表明，采用合适的钻井液工艺技术可以确实有效地预防PDC钻头泥包的发生。

合理的钻井液组成和处理设备选择能够较大程度地减少固相颗粒在钻井液中的含量。

而合理的泵头调整，避免了过度黏稠的泥浆在钻头表面堆积。

实践表明，技术的应用不但可以快速定位和解决问题，更可以实现事半功倍的效果，提高生产效率和生产效益。

PDC钻头泥包的处理及预防

PDC钻头泥包的处理及预防作者：李松年来源：《中国化工贸易·中旬刊》2018年第04期摘要：PDC钻头因为钻时快，使用时间长，穿越井段长而广泛推广，但是，PDC钻头的合理使用和发挥其最大经济效益却是我们探讨的。

PDC钻头泥包就是资源浪费的一种形式，也是目前没有解决的技术难题，所以，我们只能尽可能的防范。

关键词：PDC钻头；防泥包；预防近年来，随着海上的勘探开发，越来越多的成熟工艺被推广，也有越来越多的技术被应用，使得钻井速度大幅度提高。

其中PDC钻头加动力钻具复合钻井技术不仅提高了机械钻速，而且因为PDC钻头的耐用减少了起下钻次数而广受青睐。

但是，PDC钻头泥包的问题一直困扰着我们，目前还没有成功的经验或技术来解决这个难题，多数情况下只有起钻，因此严重制约了钻井时效。

1 造成PDC钻头泥包的原因1.1 地质因素上部地层塑性较大的泥岩，容易粘附在钻头表面，压实后造成钻头泥包；泥页岩虽成岩易水化分散，使井眼内泥质或固相含量过高，吸附在钻头表面造成钻头泥包；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，钻头泥包的几率增加；地层渗透率高，在压差作用下，岩屑吸附在井壁上形成厚泥饼，起下钻时在PDC钻头下方堆积造成钻头泥包。

1.2 措施不当或技术错误钻进时排量小，井底清洗不干净，不但造成重复破碎，而且容易压实泥包钻头。

上返速度小，岩屑在井内滞留时间长，粘附于井壁形成厚泥饼，尤其是中上部高钻时地层更为严重；软泥岩地层，钻压过大，地层与钻头切削齿直接接触，造成钻头泥包；长裸眼井段下钻一次到底，钻头刮削井壁上的泥饼或钻屑在急于打钻时造成钻头泥包。

1.3 钻头选型不当钻头喷嘴布局不合理，水流不能及时排除导流槽内的岩屑，压实后泥包钻头；钻头选型不当，较高的机械钻速但水流不能及时排除岩屑；钻头尺寸的差异也会造成钻头泥包；钻头喷嘴脱落，导致水流改变而造成钻头泥包。

1.4 操作不规范下钻速度过快，钻头不断刮削泥饼或钻屑，容易造成钻头泥包；下钻遇阻不是接顶驱循环划眼，而是大力下压或大幅度冲击，造成钻头泥包；下钻到底或接立柱之后，排量没有达到要求之前就转动钻具而造成了钻头泥包；在软地层中钻进时，送钻不均匀，造成瞬时钻压过大，不但容易损坏动力钻具，而且造成泥包钻头；地层软硬交结，盲目跟压，造成钻头泥包。

小井眼钻井PDC钻头泥包情况的预防及解决办法

堆积造成钻头泥包。
进中，地层吸水后形成厚滤饼阻卡等。避免３．．２抑制性：１提高钻井液抑制性，减少泥页岩的水化分散。３．滑ｌ做到粘『．３润’ 生：１生泥岩的钻屑在ＰＣ钻头上粘不起，Ｄ必需加足润滑剂、清洁剂，加量与当时钻井液密度等有关系。清洁剂加足是以钻井液不起泡为准，剂加量一般为１－％。润滑％－３３．．４钻进中，加强固相控制，１应只有尽量清除劣质固相，能实现才优良的钻井液机能。３－高渗砂层，．５对１可使用屏蔽暂堵技术，渗透ｌ漏失。减少生３１．６对含膏岩层，前加碱，．应提防止其污染泥浆。３．．７维护处理好泥浆Ｉ能，ＰＣ头入井前后对预防钻头泥包１生在Ｄ钻都是有效的；ＤＰＣ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。３．程措施２工工程措施也是防ＰＣ钻头泥包的重要因素。ＤＤＰＣ钻头钻速陕、钻屑多，必需要有足够的排量，速带出钻屑；重复切削会形成淤泥迅否则而泥包钻头。同时，对其它措施也有较高要求。３．．１首先做好ＰＣ钻头的选型工作，２Ｄ钻头水眼、流道设计应利于排屑。、３２排量：＿２尽量采用大排量钻进，证ＰＣ钻头的充分清洗与冷保Ｄ却，低排量只适于牙轮钻头，适应钻井速度较快的ＰＣ钻头。而不Ｄ３３钻压：井斜的情况下，钻压有利于进步钻速，软泥＿２在不加大在岩中钻进，量采用低钻压、速、量，有必要盲目用高钻应尽高转大排没使

PDC钻头泥包现象的研究与分析

PDC钻头泥包现象的研究与分析随着钻井提速的需求，钻井现场更多地使用PDC钻头，显著提高钻井效率，减少起下钻，避免掉钻头等事故，降低成本。

但在应用中经常有PDC钻头泥包的现象，泥包是制约PDC钻头使用和提高机械钻速的主要问题。

本文在分析泥包原因的基础上，从泥浆性能、钻井参数、现场操作等方面结合施工井钻头泥包现象，对PDC钻头泥包进行了分析，提出预防PDC钻头泥包的技术措施，有助于解决PDC钻头泥包的问题。

标签：PDC钻头;泥包;粘度;切力;劣质固相1PDC钻头结构及布齿方式1.1 PDC钻头结构PDC钻头是以聚晶金刚石复合片（PDC）作为切削刃的钻头，主要由钻头体、聚晶金刚石复合片切削齿、水力结构等部分组成。

其中钻头冠部是其工作面，其工作面的几何形状影响钻头的稳定性、井底清洗、钻头磨损及钻头各部位载荷分布。

钻头工作面形状一般包括内锥、顶部、侧面、肩部及保径五个基本要素。

1.2 布齿方式PDC钻头布齿方式有三种：刮刀式布齿，单齿式布齿，组合式切削齿。

刮刀式布齿方式的特点是将切削齿沿着从钻头中心附近到保径部位的直线（或接近于直线的曲线）布置在胎体刮刀上，在适当的位置布置喷嘴（或水眼），每个喷嘴或水眼起到冷却或清洗一个或两个刮刀片上的切削齿的作用。

采用这种方式布齿的PDC钻头具有整体强度高、抗冲击能力强、易于清洗和冷却、排屑好、抗泥包能力强的特点，在黏性或软地层中应使用这种布齿方式的PDC钻头。

单齿式布齿方式是将切削齿一个一个地单独布置在钻头工作面上，在适当的地方布置喷嘴或水眼，钻井液从喷嘴流出后，切削齿收到清洗及冷却，当同时也起到阻流与分配液流的作用。

这种结构的布齿区域大、布齿密度高，可以提供钻头的使用寿命，但水力控制能力低，容易在黏性地层泥包。

组合式切削齒的布置采用直线刮刀和单齿式相结合的方式，在适当的地方布置水眼或喷嘴，这种布齿方式具有较好的清洗、冷却和排屑能力，布齿密度较高。

这种布齿方式的钻头多用于中等硬度地层。

钻头泥包卡钻探析与对策

１卡钻案例引发的思考
案例１：某Ｘ１井在泥岩中用２４１．３ｍｍＰＤＣ钻头钻至井深４０４５ｍ时，出现钻时明显增加（南９～
２０ｍｉｎ／ｍ增到３５～５０ｍｉｎ／ｍ）和憋钻的情况，循环
２ｈ４Ｏｍｉｎ后起钻，起立柱前。开泵带出２个单根，不
开泵带出１个单根，均无遇阻．正常起至３５４５ｍ时遇卡，下放至３５５３ｍ未放活：再次上提至３５４７ｍ
难度，对牙轮钻头易造成牙齿崩断或牙轮轴的损坏；对ＰＤＣ钻头会打破其抗回旋平衡．容易造成其切削复合片的先期损坏，甚至可导致ＰＤＣ钻头复合片的崩、脱性损毁，从而给后续入井的ＰＤＣ钻头构成一定的潜在危害。钻头泥包不仅可以发生在钻进过程
钻头泥包是指钻屑、软泥、滤饼粘附在钻头周围的部分或全部区域。使得粘附物塞满牙轮钻头的牙轮间隙或嵌在牙齿间隙，或有的堵塞喷嘴水眼或排
屑返流槽，如进一步发展甚至会全面包裹钻头。在钻进过程中发生钻头泥包后，会造成钻头工作条件恶化，泥包后易发生憋跳现象，增加司钻施压
卡钻需要树立从预防钻头泥包、识别和监测钻头泥包到钻头泥包及时处置、钻头泥包复杂排除的整体解决策略的存在是导致钻头泥包发生“ 缩径卡钻 ” 的主要诱因，对此提出应用憋压浸泡法解除钻头泥包卡钻的可行性

PDC钻头泥页岩地层钻进泥包机理及对策研究进展

PDC钻头泥页岩地层钻进泥包机理及对策研究进展摘要：在钻井工业中，PDC钻头泥页岩地层钻进泥包的现象经常出现。

本文分析其泥包机理，总结形成钻头泥包的影响因素，进而提出三个方面的防止PDC钻头泥页岩地层钻进泥包的对策。

关键词：PDC钻头；PDC钻头泥页岩地层钻进泥包机理；影响因素；对策1.PDC钻头泥页岩地层钻进泥包机理PDC钻头泥包是指在下钻过程或者钻进过程中在钻头的切削齿和钻头体上粘附大量的泥页岩切屑，形成泥包。

PDC钻头泥页岩地层钻进泥包是一个复杂的过程，泥包的形成对于PDC钻头的使用效率具有重大的影响，一方面使钻机的下钻的速度减慢，钻头切入地层的功能不能得到有效的发挥，严重还会产生活塞现象，下钻时造成压力变化，从而在起钻时诱发非常危险的井喷。

另一方面钻头泥包的形成也会导致钻头的切削齿寿命下降。

钻头工作中切削齿会产生大量的热损耗，但是由于泥包的形成对于钻头起到包裹的作用，因此钻井液不能很快渗进去对切削齿进行有效得冷却，从而缩短切削齿的使用寿命。

造成钻头泥包的原因有很多，主要跟下钻的操作方法和软地层送钻不均匀有关。

2.PDC钻头泥页岩地层钻进泥包影响因素通过对PDC钻头泥页岩地层钻进泥包的机理进行分析，影响PDC钻头泥页岩地层钻进泥包的因素主要有5个方面：①地层性质。

地层性质在影响PDC钻头泥页岩地层钻进泥包过程中属于不可控因素，地层结构组成如矿物的组成、黏土的含量、水含量以及颗粒大小对岩层的黏附性能产生重要的影响，其次泥岩层的水化也会形成钻头泥包。

②有效围压。

有效围压也属于不可控因素，它是指下钻过程中岩石层给予钻头的有效压力，一般来说，有效围压越大，越容易使PDC 钻头泥页岩地层钻进泥包。

③钻头结构。

钻头泥包的形成跟切削齿和钻头体的黏附有关，PDC钻头的结构中，钻头的类型和冠部形状与泥包的形成有关，一般来说，脊柱式PDC钻头更容易形成泥包。

其次钻头结构中的水力结构和切削齿结构参数也会影响泥包的形成。

PDC钻头泥包原因分析及对策

PDC钻头泥包原因分析及对策摘要:为满足快速钻进的需要,钻井工程现场越来越多地使用PDC 钻头,提高钻井速度,减少起下钻次数,避免掉牙轮等复杂事故,但在应用中经常有PDC钻头泥包的现象。

在分析泥包原因的基础上,从改善钻井液性能、改变钻井参数、精心操作等方面,提出了预防PDC钻头泥包的技术措施,有助于解决PDC钻头泥包的问题。

关键词:PDC钻头钻井速度钻井液1 PDC钻头泥包的现象钻进过程中,PDC钻头使用没到期且所钻地层岩性没发生变化,如果出现以下情况,就说明钻头被泥包了。

(1)钻进中,钻时明显增加,从每米几分钟上涨至几十分钟。

(2)下钻或短起下后,钻时较快,钻进几米后,钻时明显变慢。

(3)钻进中,其它参数不变的情况下,泵压上涨,扭矩变小;起出钻头后,切削齿、流道槽、保径部分有滤饼,说明在钻进过程中发生了泥包。

2 造成PDC钻头泥包的原因造成PDC钻头泥包的原因主要有以下几个方面因素。

(1)钻井液性能方面:钻井液性能差,如失水大、滤饼厚、抑制性差、润滑性能差等。

(2)钻进地层特性方面:软泥岩地层、易吸水膨胀的地层或软硬交错的地层,易形成泥包。

(3)钻进参数方面:钻进中排量较小,未能将钻屑及时带离井底,造成重复切削。

钻进中钻压不均匀,使切削齿瞬间切入地层的深度不一致,特别是钻时变慢后,盲目加大钻压,会迅速包死PDC钻头。

(4)PDC钻头选型方面:选用中心孔流道较小的PDC钻头,容易导致钻屑堵在底部,造成泥包。

3 预防PDC钻头泥包的技术对策使用PDC钻头对钻井液和工程措施都提出了比牙轮钻头更高的要求,不能将适合牙轮钻头的参数用到PDC钻头使用上。

根据对PDC 钻头泥包原因的分析,除地层原因是无法进行人为调整控制的外,其它几方面的因素都是人为可控的,主要采取以下措施来预防PDC钻头泥包。

3.1 下入PDC钻头前维护处理好钻井液性能钻井液性能是否良好是防PDC钻头泥包的重要因素。

可以想象两种极端情况,一是PDC钻头放入泥浆罐中,一是PDC钻头放入淤泥罐中,前者肯定不会泥包,而后者肯定会泥包。

PDC钻头应用性能的影响因素分析

PDC 钻头具有提高钻井速度、减少起下钻次数、避免掉牙轮等复杂事故的优点，目前在得到了普遍应用。

然而，在实际运用中，仍然存在很多问题，在一定程度上制约了机械钻速的提高。

一、PDC 钻头应用存在的问题1.牙齿磨损。

PDC钻头在使用过程中，由于牙齿高度减小而不能正常工作称为牙齿磨损。

造成牙齿磨损的原因很多，若钻头使用时间不长，而出井钻头磨损严重，往往是由于钻头选型、钻进转速不当，相对所用钻头地层太硬、研磨性太高、转速过大所致；若钻头使用的有效时间长，符合正常牙齿磨损的情况，但是如果钻进过程中，排量不足，钻进岩屑未及时排离井底，岩屑反复在井底徘徊也会加速钻头牙齿磨损。

2.掉齿—断齿与钻头环磨。

钻头环磨一般发生在钻头的鼻部以及鼻部以下内侧，是由于钻头上某一圈的切削齿磨损、断裂或脱落后刀翼被地层明显磨损。

钻头环磨的直接原因是断齿，如井底有落物、钻头不适合高研磨地层、钻压过大以及用PDC 钻头直接钻套管附件等，都容易造成断齿，断齿后继续长时间钻进就容易引起钻头环磨。

3.钻头泥包。

钻头泥包指岩屑附着在刀翼和钻头体上或者附着在切削齿表面导致机械钻速降低。

钻头本体可能有损伤也可能没有损伤。

切削齿泥包后不能有效地吃入地层，通常扭矩减小而泵压增大。

PDC钻头泥包在钻井施工现场遇到的几率很高，而且在发生钻头泥包后，往往也发生水眼堵塞。

二、PDC钻头应用性能的影响因素1.钻头设计及制造。

从PDC结构的设计以及制造质量就能直接决定钻头最终的使用性能以及实际的使用寿命，一旦在设计环节出现了严重的缺陷就会导致其在实际的应用过程中不能很好的适应使用环境，也很难达到实际的使用效果，由此可见，PDC钻头的设计制造质量对钻头的实际使用性能是非常重要的一项影响因素。

首先，要保障钻头设计的合理性，这样才能实现钻进效率的最大化，而且还需要针对能够影响钻头运行稳定性的相关因素进行深入分析，以此来进一步提升钻头钻进性能，针对PDC 钻头的结构进行深入分析，采用最先进最合理的结构设计形式让钻头的耐磨性能以及抗冲击能力得到进一步提升；其次，要针对下属的设计基本原则进行，尤其是要注重钻头力平衡、能量平衡、夹层钻进模型等进行深入研究。

PDC钻头泥包的常见现象

PDC钻头泥包的常见现象一、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PDC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。

PDC钻头防泥包技术浅析

长庆钻井工程总公司

3、起下钻发生泥包的现象也很普遍。特别是在下钻过程中，由于起下钻过程中泥浆静止时间较长，静止泥浆受井内温度影响，泥浆中的自由水大量失去之后从而出现增稠现象，特别是井底段泥浆粘切变高，固相含量升高，当下钻到底时，恶化的泥浆吸附到钻头表面，开泵后一时难以清除造成泥包。
4、起钻时没有将井内砂子完全带干净，下钻过程中，泥浆有倒返现象。细小的砂子进入钻头水眼，堵塞钻头水眼使钻头处泥浆对钻头的冲刷作用变小，吸附到钻头表面的泥饼难以被清除掉，从而引起钻头的泥包。
长庆钻井工程总公司

1、泥浆性能，在钻进泥岩地层时，泥岩分散到泥浆中，当泥浆抑制能力不好时，泥岩中的劣质固相分散到泥浆中，岩屑难以及时清除，造成泥浆固相含量变高。岩屑吸附到钻头表面形成泥包。另外固相含量高，失水偏大，形成泥饼质量差就容易引起泥包。这就是为什么无固相聚合物体系下不会发生泥包的原因所在。 2、从统计看，在泥浆体系转换过程中有发生泥包的现象较多。在转化体系过程中，由于泥浆材料的一次性大量加入，化工材料充分水化分散需要一定的时间。当化工材料没有完全水化时，泥浆体系容易出现高失水，高固相，低切力等特征，由于切力低，钻进过程中井底段的砂子不能及时带出，钻头处砂子越积越多，固相含量升高，泥饼变差，造成软泥饼吸附到钻头表面，从而形成泥包。Biblioteka 长庆钻井工程总公司
8、对于定向井，在转换体系时，补充一定量的润滑剂，减小摩阻，使岩屑不易粘附到钻头上。 9、下钻时在钻头流道表面涂满黄油或铅油，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。

10、在转换体系前，加大钻井液中聚合物中絮凝剂的含量，或者在转换体系时补充一定量的聚合物材料，提高钻井液抑制性，减少泥页岩的水化分散。

PDC钻头泥包处理措施及新型防泥包钻头

的负离子，带有这些负离子的钻屑很容易粘附在铁基的
ＯｎＭｅａｓｕｒｅｓｆｏｒＴｒｅａｔｉｎｇＰＤＣＢｉｔＢａｌｌｉＩｌｇａｎｄＮｅｗＴｙｐｅｏｆＢｉｔｓａｇａｉｎｓｔＢａｉｌｉｎｇ－Ｕｐ
４．３合理攻击线型及布齿设计综合考虑地层及钻井设计、工艺等因素，合理设计钻头攻击线型，优化布齿密度，并根据钻头机速、转速及
５结论
１）ＰＤＣ钻头产生泥包现象的影响因素较多，除钻头
每转吃深，合理设计钻头露齿高及齿间距，便于岩屑从
ＹＵＪｉａｎ－ｆｅｎｇ（ＪｉａｎｇｈａｎＰｅｔｒｏｌｅｕｍＤｒｉｌｌＣｏ．Ｌｔｄ，ＳＩＮＯＰＥＣ，Ｗｕｈａｎ，Ｈｕｂｅｉ，４３０２２３，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔａｃｒｔ：ＴｈｅｆａｃｔｏｒｓｔｈａｔｃａｕｓｅＰＩＸ２ｂｉｔｂａｉｌｉｎｇｉｎｃｌｕｄｅｂｉｔｓｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄｕｓａｇｅ，ｇｅｏｌｏｇｙｃｏｎｄｉｔｉｏｎａｎｄｓｌｕｒｒｙｑｕａｌｉｔ￣ＡｌｌｋｉｎｄｓｏｆｍｅａｓｕｒｅｓｆｏｒｔｒｅａｔｉｎｇＰＩＸ２ｂｉｔｂａｉｌｉｎｇｏｎｓｉｔｅａｒｅａｂｌｅｔｏｒｅｄｕｃｅｂａｉｌｉｇ－ｕｎｐｔＯｓｏｍｅｄｅｇｒｅｅｓｉｎｔｈｅｃｏｕｒｓｅｏｆｒｕｎｎｉｇｎｉｎｔｈｅｈｏｌｅｏｒｄｒｉｌｌｉｎｇ．Ｔｈｅｓｅｍｅａｓｕｒｅｓｓｈｏｕｌｄｂｅｗｅｌｌｔｒｇａｅｔｄｅｉｎｕｓｅ．Ｎｅｗｔｙｐｅｏｆｂｉｔｓａｇａｉｎｓｔ

浅谈PDC钻头泥包原因及处理措施

表面活性剂，对井底进行清洗，确保钻头表面清洁，从而解除泥高转速旋转钻具；在悬重不高时尝试猛提、猛放，重复这些操
钻操作精细，送钻均匀，熟悉各种工况的操作要领，紧急情况下能正确操作。
４ＰＤＣ钻头泥包的处理
当钻头发生泥包时有以下处理方式：（ｉ）处理钻头泥包的第一条原则就是：立即停止打钻，尽量循环等待下一步措施；（２）及时调整泥浆性能，配置润滑剂和
３．２工程技术方面的预防措施
（１）在ＰＤＣ钻头的选型时，要求水眼、流道排屑角有利于排屑，减少岩屑在钻头处停留的时间；（２）在钻进过程中，优化
钻井参数，做好钻井指令，按指令作业，特殊情况能及时调整指令；在起下钻过程中，及时调整泥浆性能，充分循环，控制好排量和钻压，保证钻头得到充分清洗。（３）在刹把操作时，要求司
壁使泥饼下沉，形成环空阻塞等现象。在平时的钻井过程中，有些现象能预判钻头是否泥包。如：（１）当地层变化时，钻速无明显变化，这可能是钻头泥包，
素，所以我们只能控制泥浆性能和工程施工方面的因素，下面
简单的谈谈这两个因素的预防措施：
３．１泥浆性能方面的调整
（１）控制泥浆比重和失水，使外部液体少量进入井内，减小
泥浆污染，从而提高泥浆性能。（２）控制泥浆中的固相含量和粘切力，及时清除劣质固相；同时提高钻井液抑制性，控制泥页岩的水化分散程度；例如在钻进石膏地层时，提前加碱，抑制其分散，有效的保护钻头。（３）在泥浆中加入润滑剂或者表面活

塔里木轮南地区PDC钻头泥包原因分析及对策

里木轮南地区容易发生泥包地层的概况，分析了该地区ＰＣ钻头使用中泥包的原因及相应对策。Ｄ
关键词：南地区；Ｄ轮ＰＣ钻头；包；因；泥原措施中图分类号：２文献标识码：文章编号：０４５１（０１１ —Ｏ５～０ＴＥＢ１０－７６２１）ＯＯ９３
１概述
分散很细，此时振动筛上岩屑很少，绝大部分是通过除
塔里木轮南探区在钻进施工过程中，为了提高钻井砂器、除泥器等固控设备清除的，除砂器和除泥器都是速度常使用ＰＣ钻头钻进，Ｄ由于钻进时间长、钻速快、部分清除设备，不能及时地清除全部的岩屑。形成的泥井段长，常可钻穿多套地层，通且所钻地层成岩性和地饼表面粗糙且质量较差，容易形成虚厚的泥饼并粘附钻层压力的不同，若钻井液性能不适合地层、处理维护措屑，造成下钻泥包。施没有针对性、钻井工程措施不当等会造成在起下钻过３１３地层渗透性好，易形成厚泥饼，成小井眼．．容造程中井眼不畅通、钻头或扶正器泥包，影响正常钻井施钻进中新打开的地层由于地层压力的释放，钻井液工，严重时造成泥包卡钻事故。滤液的侵入，特别是苏维依组和白垩系地层泥岩易吸水２塔里木轮南地区地层概况膨胀、径，砂岩、质粉砂岩井段渗透性特别好，缩粉泥在塔里木轮南区块第三系地层以粘土、散砂、粉砂岩、压差的作用下容易形成厚泥饼，成小井眼井段。造泥岩为主，且成岩差，速快，钻地层渗透性强。库车组、３１４三叠系泥岩段塑性较强，易吸水膨胀，附系．．极粘吉迪克组和苏维依组地层含石膏，泥岩易吸水膨胀，岩数大，易造成钻头泥包容屑分散造成严重的固相污染，缩径。白垩系、罗系易侏下部三叠系以深灰色泥岩、含砾粉砂岩为主，石炭上部为泥岩夹粉砂岩、泥质粉砂岩；下部为灰色粉砂岩系以泥岩、粉砂岩及灰岩为主。两套地层虽成岩性好，夹白色含砾砂岩、砂砾岩与灰色泥岩互层。泥岩易吸水但泥岩段塑性较强，有“ 泥岩 ” 具红的特性，易吸水膨极膨胀、剥落、掉块、塌严重。三叠系灰色、灰色泥岩胀，附系数很大，下钻的过程中容易泥包。垮深粘起与白色含砾粉砂岩、砾粗砂岩、含小砾岩不等厚互层，石３２工程因素．炭系为灰色、色、褐色泥岩，褐色、色粉砂岩及３２１排量不足，褐灰灰灰．．井眼净化效率低浅灰褐色灰岩，泥岩段塑性较强，具有 “ 红泥岩” 的特性，由于大分子聚合物的包被作用，使钻屑在上返的过极易吸水膨胀，附系数很大。粘程中包被成颗粒。而由于排量的不足，岩屑的滑落速度３ＰＣ钻头泥包原因分析Ｄ和环空返速接近的时候，岩屑就不能及时有效地携带出３１地质因素．来，粒越来越大，颗当钻井液的切力无法悬浮钻屑颗粒３１１上部软泥岩压实后造成钻头泥包．．的时候，屑下沉速度增加，空内滞留的大颗粒岩屑岩环轮南地区上部地层交接疏松，不成岩的软泥岩极易浓度增加，井液对井眼环空中的岩屑净化能力降低。钻粘附于钻头表层，其是流道的侧后方，实后造成钻大颗粒岩屑在下沉的过程中，尤压将被高速旋转的钻具粘附头泥包。在井壁上，成较厚的泥饼，形而造成井径小于钻头直径，３１２砂岩地层钻速快，．．环空岩屑浓度高，易肜成虚厚导致该井段发生起钻挂卡、拔活塞、下钻泥包钻头现象。泥饼同时排量不足，不能有效地清洁井底和钻头。砂岩地层机械钻速快，空中岩屑浓度升高，屑３２２钻头选型不科学或不适合地层环岩．．

泥包卡钻的预防及处理

泥包卡钻的预防及处理1．泥包产生的原因泥包是因钻井液滤饼、钻屑，而最多的是软泥岩，粘附在钻头、稳定器上造成的，严重时将牙轮钻头牙轮包死不能转动，PDC钻头刀翼全部包死，或者将稳定器包成一圆柱，钻进时使机械钻速降低，甚至无进尺，有时能将钻头水眼堵死造成憋泵，起钻时发生泥包阻卡，由于抽汲压力过大，有可能造成井壁坍塌，也可能诱发溢流、井喷。

泥包在钻进、起下钻中均可能发生。

（1）钻井液性能差是产生泥包的一个重要原因。

如钻井液粘切高，流变性差，固相含量高，滤失量大，滤饼质量差等。

（2）起下钻中，钻头、稳定器在井壁上蹭刮造成的泥包。

塔里木油田台盆区的开发井，由于仅有两层套管（即表层套管和油层套管），二开钻井井段裸眼长（4000～5000m），因此在起下钻中极易发生泥包。

（3）由于钻井液循环排量太小或泵压太低，不能有效的把岩屑携离井底，如这些岩屑为水化力强的泥岩，就会在重复破碎中水化成泥团，将钻头泥包。

（4）钻具刺漏形成短路循环，钻头处钻井液量很少。

刺漏严重时，钻井液完全不从钻头上返，造成钻头泥包。

此类泥包危害最大。

（5）钻头泥包的另一个原因是泥页岩水化后，使钻头表面与岩屑间粘附力大于钻井液举升岩屑的携浮力而造成泥包。

2．钻头泥包的特征（1）新钻头刚下钻到底，与上只钻头相比，岩性无大的变化，但钻速极低，甚至无进尺。

（2）泵压升高，甚至开泵不通。

（3）岩性无大的变化，钻进中机械钻速逐渐降低，转盘扭矩逐步增大，并且时有蹩钻现象。

（4）起下钻中有阻力，泥包不严重时阻力不大，基本能正常起下钻；但在起钻中随钻具上行增多，阻力增大，遇有小井眼时阻卡严重。

（5）如泥包严重，起钻中造成“拔活塞”，环空液面不仅不降，反而随钻具上行时，从井口返钻井液，而钻具水眼内不见钻井液。

如下钻中由于泥包造成水眼堵塞，钻具悬重下降，环空返出钻井液大于钻柱排出体积。

3．泥包卡钻的预防（1）优选钻井液体系。

钻井液性能优良是防止泥包的重要保证。

塔里木油田在上中部井段普遍采用聚合物或正电胶钻井液体系，具有强包被、抑制泥页岩分散的作用，取得了较好的效果。

渤海油田某型号PDC钻头泥包原因分析及预防处理措施

４. ２ＰＤＣ钻头泥包的处理措施
４. ２. １激动冲洗法
钻进过程中若钻头有泥包迹象ꎬ应立即停止钻进ꎬ把钻头
提离井底一段距离ꎬ大排量高转速循环水力冲洗ꎬ快速上下活
动钻柱ꎬ利用离心力甩掉粘附的岩屑ꎬ不断重复上述操作ꎬ直至
减轻或消除泥包ꎮ
４. ２. ２压洗法
压洗法是指发生泥包后ꎬ在不开转盘的情况下ꎬ先将钻头
过螺栓紧固嵌入法兰ꎬ与法兰内密封表面挤压完成密封ꎮ
图１４钢圈装入后效果图
４背压法兰试压原理
背压试验钢圈为特殊双密封形式ꎬ可以将该法兰节点密封
腔与海管内部以及密封腔与海管外部环境进行有效隔离ꎮ 使
密封腔形成完全密封仅保留一处压力测试孔ꎬ所有压力测试均
通过该测试孔进行ꎮ
因背压试验法兰节点紧固完成后密封腔较小ꎬ通常采用手
ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｄｒｉｌｌｉｎｇｅｘａｍｐｌｅｏｆＢｏｈａｉｏｉｌｆｉｅｌｄꎬ ｔｈｉｓｐａｐｅｒａｎａｌｙｚｅｓｔｈｅｍａｉｎｃａｕｓｅｓｏｆｍｕｄｉｎｃｌｕｓｉｏｎｉｎｔｈｅｂｉｔꎬ ａｎｄｐｕｔｓ
ｆｏｒｗａｒｄｔｈｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔꎬ ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎａｎｄｔｒｅａｔｍｅｎｔｍｅａｓｕｒｅｓ.
提离井底ꎬ大排量循环水力冲洗ꎬ再将钻头缓慢放入井底ꎬ施加
一定钻压ꎬ大排量循环几分钟后ꎬ将钻头提离井底ꎬ高速转动钻
具几分钟ꎬ重复上述过程几次ꎬ可与激动冲洗法交替结合使用ꎮ
４. ２. ３稀塞冲洗法
若上述方法效果不佳ꎬ可尝试泵入粘度低的钻井液ꎬ钻井
( 下转第１２４页)
１２４
山东化工
约为０. ０２ｂａｒ密封性满足项目要求ꎮ

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PDC钻头泥包原因分析及处理
PDC钻头的普及使用不仅可以大大减少石油钻井过程中的起下钻次数，还能提高机械钻速，减少建井周期，从而达到了节支降耗的目的。

但PDC钻头在使用过程中出现一些问题是不可避免的，比如泥包现象，下面我们就如何解决PDC钻头泥包现象展开讨论。

标签：PDC；泥包；预防；处理
1 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。

2 造成PDC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，岩屑在井内滞留時间长，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。

3 PDC钻头泥包的预防
3.1 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。

3.2 工程技术措施
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；⑦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；⑧尽量采用大排量钻进，保证PDC钻头的充分清洗与冷却；⑨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点点的钻速，那只是牙轮钻头的使用方式；⑩操作要精细，送钻加压要均匀，不能忽大忽小。

4 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；③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。

参考文献：
[1]陈鹏.PDC钻头应用研究[J].钻采工艺，2016，13（2）：16-18.。