钻头泥包
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。
钻头泥包原因及对策分析
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钻 井 过 程 中越 来 越 多 地 使 用 P C 钻 头 , D 而 P DC钻头 泥 包 在 现 场 应 用 中是 一 种 常 见 现 象 。钻 头 泥包使 钻头 P C复 合 片无法 有 效攻 击地 层 岩石 、 D
钻 头 泥 包 原 因及 对 策 分 析
张 金 龙 , 占国 , 志怀 , 俞 祥 , 永 华 于 吴 尹 郝
( 国石 化河 南石 油勘 探局 钻 井 工 程 公 司 , 南 南 阳 4 3 3 ) 中 河 7 1 2
摘 要 : 满 足 快 速 钻进 的 需要 , 井 工 程 现 场 越 来 越 多地使 用 P C 钻 头 , 在 实际 应 用 中 P C 钻 头 时有 泥 包现 象 。 为 钻 D 但 D 在 分 析 P C 钻 头 泥 包原 因的 基 础 上 , 合 现 场 实 际对 P C 钻 头 泥 包的 现 象 、 防 及 处 理进 行 了 总 结 。 D 结 D 预 关 键 词 : D 钻 头 ; 包 ; 因 ; 理 措 施 PC 泥 原 处
有 害 固相难 于清 除 , 使钻 头被 泥包 的机 率大 增 ; 地层
清除, 因此造成 起 下 钻 次数 增 多 。钻 头 泥 包 降低 了 钻井 时效 利用 率 , 重制 约着 钻井 速 度 的提高 , 严 拖长 了钻 井周 期 , 以有 必要 对 P 所 DC钻 头 泥包 的影 响 因 素进 行 分析 , 以制订 相应 对策 指 导现 场生 产 。
岩 屑难 于清 除 , 易吸 附在 钻头 表面 , 如果 使 用 的是无
1 P DC钻 头 泥包 的 常见 现 象
钻 头泥包 是指 钻头 表面 为泥 团 所包被 , 钻进 、 在
PDC钻头钻井泥包原因及控制对策
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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
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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。
非开挖铺管中钻头泥包问题的分析与对策
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来考虑和改进 。 维护和处理好泥浆体系是预防钻头
泥包 十分 重要 的因素 。
3 泥浆体 系的室 内实验
3 1 粘 附力测 定 ( 力 ) . 推 实验原 理
2 表面活性 剂
21 表 面 活 性 剂 介 绍 .
在钻进过程中 , 为模拟钻进过程 的钻头被泥土
包起来的情况 , 我们课题组 自行设计并制作了一套 简单的模拟钻头泥包的工具。该工具结构图如下 :
配制好 的表面活性剂溶 液中 ,5 i 后 取出用推杆 1mn 推, 加上合适 的砝码至恰好压 出为止 , 出砝码 的 读
数值 。
不 同 的表 面 活性 剂 所 产 生 的 润 滑 效 果 和 解 泥
包效果均不 同, 通过实验我们得 出了表面活性剂 的 效果情况 , 将配方应用于现场进行试验。
表2 各表面 剂粘附 表 活性 力
表 面活 性 剂 清 水 皂 化 油
十 二 烷基 苯磺 酸钠
O 一1 P 0 S 8 一O NP 6 一
4 现场应 用
该 工程 位 于武 汉 市 江夏 区 , 为武 钢集 团 的一 个
溶 液 配 方 岩 心 长 度 / 附 力 ( g mm 粘 K) 2 % 2 %
的P E管直径为 60 m, 3m 其级配为 1 3 .。 4
在非开挖扩孔过程 中, 遇到的最大问题就是钻 头容易被粘土所抱住 ,即所谓的钻头泥包 问题 , 这
样 就会 导致 钻 进 效 率 低 , 置 卡 钻 的事 故 , 产 生 设 将
二 乙二 醇 丁醚
二 乙二 醇 乙醚
2 %
2 %
员 的重视 。采用非开挖定 向钻进进行城 市管道铺
设, 一般分为三个过程 : 向钻进完成导孔 、 定 一级或
小井眼钻井PDC钻头泥包情况的预防及解决办法

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 P C 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 %- 3 3. .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 , P C 头入井前 后对预 防钻头泥 包 1 生 在 D 钻 都是 有效 的 ;D P C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 P C钻 头泥包 的重要 因素 。 D D P C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 P C钻头 的选 型工 作 , 2 D 钻头 水 眼 、 流道 设计 应利 于 排 屑。 、 3 2排量 : _ 2 尽量采用 大排 量钻进 , 证 P C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 P C钻 头。 而不 D 3 3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
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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 2 4 1 . 3 m mP D C钻 头钻至 井深 4 0 4 5 m 时 ,出现钻 时 明显增 加 ( 南9 ~
2 0 m i n / m增到 3 5 ~ 5 0 m i n / m) 和 憋 钻 的 情 况 , 循 环
2 h 4 O mi n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 3 5 4 5 m 时 遇卡 ,下放 至 3 5 5 3 m 未放 活 :再 次上 提 至 3 5 4 7 m
难度 , 对牙 轮钻 头易造 成牙 齿崩断 或牙 轮轴 的损坏 ; 对P D C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 P D C钻头 复合 片 的 崩、 脱 性损 毁 , 从 而 给 后 续入 井 的 P D C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
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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
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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。
川东平桥区块钻头泥包分析及对策
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226在南川页岩气田开发过程中,由于二开井段上部地层含有大量的泥岩和粉砂质泥岩互层。
时常出现钻头泥包现象,降低了钻井速度。
针对地层特点,经过分析得出,钻头泥包现象的产生可以通过泥浆性能的调整和工程措施的改良,能够避免钻头泥包的形成。
1 PDC钻头泥包的产生条件(1)存在水敏性地层和黏土层。
(2)钻屑被钻头和压差强行挤压造成塑性变形。
(3)钻头水马力不足,井眼不清洁。
(4)通过电化学吸附的黏土粘到金属表面。
2 PDC钻头泥包的现象的表现(1)钻进时进尺明显变慢,改变钻压对钻时无明显变化。
(2)地层发生改变对钻时无影响。
(3)一般泵压略有升高,有时会出现堵水眼现象泵压会明显升高。
(4)钻头不能直接接触地层破碎岩石,会出现扭矩变小或变化范围不大。
(5)起钻困难有“拔活塞”现象。
(6)短起下可能消除泥包现象,但严重时无法钻进甚至无法转动钻具。
3 造成钻头泥包的原因(1)地质因素:川东平桥区块地层层位中茅口组、栖霞组、梁山组、韩家店和小河坝都存在大量的灰色、灰绿色、绿灰色泥岩粉砂质泥岩。
这些泥岩黏土成分高很容易水化分散,造成钻井液性能恶化。
固相含量会急剧升高,流动性润滑性变差,促使钻头泥包的形成。
另外,地层渗透性高,在正压差作用下,吸附井筒内的有害固相和岩屑。
在井壁形成虚厚泥饼,起下钻过程中泥饼在钻头下方堆积造成泥包钻头。
(2)钻井液性能方面:具体表现在抑制能力差,有害固相高,失水大,泥饼发虚厚。
流动性不好易吸附钻头表面。
润滑性差,钻头表面无法形成保护膜,劣质固相较容易黏附钻头表面。
(3)工程操作因素:排量小,环空返速低不能及时有效清洁井底和钻头。
在软泥岩钻进过程中,钻压过大或钻压忽大忽小,钻头和地层接触面大造成钻头泥包。
大段泥岩起下钻过程中,井壁的虚厚泥饼刮削下来,钻头压实后造成泥包钻头。
下钻到底后先转钻具后开泵同样也容易造成钻头泥包。
(4)钻头选型:水眼流道设计不合理,无法满足岩屑顺利脱离井底,重复切削堆积形成泥包钻头。
周庄区块PDC钻头泥包的原因分析及对策研究
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[ 关 键 词] P D C钻 头 ;泥 包 ;泥 浆 性 能 ;钻 井施 工 [ 中 图分 类 号 ]TE 9 2 1 [ 文 献 标 志码 ] A [ 文章编号]1 6 7 3—1 4 0 9( 2 0 1 3 )2 O一 0 1 5 1 — 0 2
显 变 化 ,扭 矩 变 小 或 扭 矩 变 化 范 围变 小 ;起 下 钻 过 程 中 有 “ 拔 活 塞 ” 现 象 ,短 起 下 后 钻 时 较 快 ,钻 进 几
米后 ,钻 时 明显 变慢 ;P DC被 起 出钻头 后 ,发现 钻头 的流 道槽 、切 削齿 等部分 存在 泥饼 。
表 1 周 庄 区块 部分 井 P D C 钻 头 泥 包 情 况 统 计
周庄 泥包 现象 的发生可 能 与排 量 和 钻 压有 关 。钻 进 中排 量 小 ,返 速度 低 ,不 能 有效 清 洗 井 眼及 钻 头 ,有 害固相 粘附 于井壁形 成厚 泥饼 ,尤其 是 中上部钻 速高时 更为严 重 ;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 P D C钻 头n j 。
石 油 中旬 刊 *油 气 田 开 发 工 程
2 0 1 3 年 7 月
2 . 3 钻 井施工技 术
司钻 的操作 水平也 是周 庄 区块 P D C钻 头泥 包 的重 要 原 因之 一 。在下 钻 过程 中 ,下钻 速 度 、下 钻 遇 阻 的处理 方式 、下钻 到底 的操作 及 中途 循环 与否都 影 响着 P D C钻 头泥包 。
周 庄 区块 P D C钻 头 泥 包 的原 因分 析 及 对 策 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。
钻头泥包的清洗方法

钻头泥包的清洗方法钻头泥包之后,靠“提离井底,高转速甩”是没有效果的,因为钻头旋转半径较小,产生的离心力小,不可能甩掉泥包的。
最好的办法就是利用稀胶液冲洗,如果条件允许,用海水冲洗,效果更好。
泥包后冲洗得讲究方法,不是只要打进稀胶液过一遍就行了,那效果会差很多。
下面简单叙述一下钻头泥包后的稀胶液冲洗方法。
1、PDC钻头泥包后的冲稀胶液方法:A、首先,停钻,把钻头提离井底,至少3m;B、开最大排量循环(根据现场能使用的最高泵压确定),低转速(30rpm即可),校正指重表,下放钻具,探井底;C、记录刚起钻压时的方余(记录为H),此时钻头刚好接触井底;D、上提钻具,泵入稀胶液(一般冲洗4~5方),顶替稀胶液;E、在稀胶液出钻头之前,下放钻具至方余为H+0.5m的位置(方余最大不要超过H+1m),刹住刹把。
注意,顶替时参数:转速30rpm,排量稳定为最大排量;F、在稀胶液出钻头1方左右开始缓慢下放钻具,在稀胶液全部出钻头之前,把方余放到H+0.1m的位置;G、等稀胶液全部出钻头之后,上提钻具,调整为正常钻井参数,下放钻具,继续钻进即可。
强调几点:(1)、一定要卡准钻头刚接触井底的方余;(2)、顶替稀胶液冲洗时的排量要与前面卡方余的排量相同(至少相近);(3)、钻具转速不益太高,但必须要转动;(4)、仔细观察泵压,在稀塞进入底部钻具组合时,泵压有缓慢下降。
2、牙轮钻头泥包后的冲稀胶液方法:牙轮钻头在起下钻过程中也会发生泥包,然后下钻至井底钻进时无进尺,扭矩小。
这冲稀胶液办法与PDC不同。
A、首先,停钻,把钻头提离井底,至少3m;B、开最大排量循环(根据现场能使用的最高泵压确定),低转速(30rpm即可),校正指重表,下放钻具,探井底;C、记录钻压为1T时的方余(记录为H);D、上提钻具,泵入稀胶液(一般冲洗4~5方),顶替稀胶液;E、在稀胶液出钻头之前,下放钻具至方余为H的位置,然后缓慢加压,保持钻压1~2T。
PDC钻头泥包处理措施及新型防泥包钻头
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的负离子 , 带有这些负离子的钻屑很容易粘附在铁基的
O n Me a s u r e s f o r T r e a t i n g P D C B i t B a l l i I l g a n d N e w T y p e o f B i t s a g a i n s t B a i l i n g -U p
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 ) P D C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
YU J i a n -f e n g ( J i a n g h a n P e t r o l e u m Dr i l l C o .L t d ,S I NOP E C,W u h a n ,Hu b e i ,4 3 0 2 2 3 ,C h i n a )
Ab s t ac r t : Th e f a c t o r s t h a t c a u s e P I X2 b i t b a i l i n g i n c l u d e b i t s p e r f o r ma n c e a n d u s a g e ,g e o l o g y c o n d i t i o n a n d s l u r r y q u a l i t  ̄ Al l k i n d s o f me a s u r e s f o r t r e a t i n g P I X2 b i t b a i l i n g o n s i t e a r e a b l e t o r e d u c e b a i l i g -u n p t O s o me d e g r e e s i n t h e c o u r s e o f r u n n i g n i n t h e h o l e o r d r i l l i n g .Th e s e me a s u r e s s h o u l d b e we l l t rg a e t d e i n u s e .Ne w t y p e o f b i t s a g a i n s t
石油工程技术 钻头泥包问题及处理

钻头泥包问题及处理1钻头泥包的概念钻头泥包是指钻头表面为泥团所包被,在钻进、起下钻过程中都会发生。
发生钻头泥包后,PDC钻头牙齿受泥包影响“吃入”地层程度减小,导致其攻击力不能正常发挥、钻速变慢,严重时包死钻头、堵死水眼,导致泵压升高,甚至无进尺,如果是在起下钻时发生,还有可能造成环空阻塞。
2PDC钻头泥包的常见现象2.1钻进时进尺明显变慢,或者说钻时明显升高;2.2增大钻压或减小钻压对钻速无明显影响;2.3地层变化时对钻速影响不大;2.4一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;2.5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;2.6起下钻出现“拔活塞”现象;2.7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;2.8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。
3造成PDC钻头泥包的原因3.1地质因素:3.1.1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;3.1.2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;3.1.3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;3.1.4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。
3.2泥浆性能因素:3.2.1泥浆抑制性差,无法控制泥页岩的水化分散;3.2.2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;3.2.3泥浆比重偏高,失水大,易形成过厚的粗糙泥饼;3.2.4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。
3.3工程技术因素:3.3.1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;3.3.2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;3.3.3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。
塔里木轮南地区PDC钻头泥包原因分析及对策
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里木轮 南地 区容 易发 生泥 包地层 的概 况 , 分析 了该地 区 P C钻 头使 用 中泥 包的原 因及 相应对策 。 D
关 键词 : 南地 区 ; D 轮 P C钻 头 ; 包; 因 ; 泥 原 措施 中图分 类号 : 2 文献标 识码 : 文章编 号 :0 4 5 1 ( 0 1 1 —O 5 ~0 TE B 10 - 762 1 )O O9 3
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 P C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 3 13 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 、 3 14 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 3 2 工 程 因素 . 炭 系 为灰色 、 色 、 褐 色 泥 岩 , 褐色 、 色 粉 砂 岩及 32 1 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 3 P C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 3 1 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 3 1 1 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 , 3 12 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 3 22 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。
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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;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、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。
造成牙轮钻头泥包的原因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。
1、地质因素:所钻地层为上部不成岩的软泥,极易粘帖于牙轮钻头表层,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。
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,牙轮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。
一、造成牙轮钻头泥包的原因
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。
二、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。
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、工程技术措施石油钻井装备
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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