PDC钻头防泥包技术浅析

第六工程部

PDC钻头防泥包技术浅析

PDC钻头防泥包技术浅析PDC钻头的使用大大的提高了钻进的机械钻速，降低了钻井本钱，能够最大限度的创造经济效益。但是使用PDC钻头过程中，经常出现钻头泥包现象，很大程度上限制了钻头的使用时间，影响PDC钻头优良性能的发挥。因此在PDC钻头使用过程中预防泥包和处理泥包就显得尤为重要。钻进过程中,要及时掌握钻头的状况，根据扭矩，泵压以及相应的地层及钻时情况，准确判断钻头好坏。对于PDC钻头的使用要预防泥包的发生，发生泥包时能够尽早的准确判断，给处理泥包提供便利。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:(1)钻进中,钻时明显增加,从每米几分钟上涨至几十分钟;并且通过强化参数，比方增大钻压后对钻时没有影响(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,扭矩值变小或者扭矩变化值变小。出现上面的情况就应该考虑钻头可能出现泥包。一、PDC钻头泥包时的现象二、PDC钻头泥包原因分析钻头泥包情况统计表：井号钻头泥包情况简述泥包时泥浆性能苏48-17-67井处理井下复杂,螺杆钻进至3178米钻时变慢,起钻钻头两刀翼泥包.地层石千峰.比重1.09，粘度70秒，失水8.0毫升PH值9,切力10-15.桃2-15-6井井深3133米转化泥浆，后钻时变慢，钻进30米后起钻，钻头4个排水槽堵死，换钻头后钻进一根后钻时变慢，起钻，一个水眼堵死，三个排水槽堵死。比重1.04，粘度43秒，失水8.0毫升PH值9。桃2-13-6井转化三黄体系时钻头泥包，石千峰组，泥浆性能1.04，45，8，0.5。靖32-16井转化体系钻头泥包一次转化时泥浆性能：1.04，110，8，0.5，15/30，9苏14-21-23井钻头泥包,处理完事故钻头到底后第一根钻石变慢,起钻钻头五刀翼包死.泥浆性能：1.10，85，5，0.5，7/15，9靖33-19正常钻进过程中，钻时变慢，起钻后2只水眼堵塞，2个刀翼泥包泥浆性能：1.07，45，6，0.5，9从收集到的几口井的泥包情况来看，泥包主要发生在石千峰和石盒子这2个地层，有起下钻发生泥包也有钻进过程中出现的泥包。泥包时的泥浆性能不稳定，有高粘切时的泥包也有低粘切时的泥包，失水较大。PDC钻头泥包是个复杂的过程，引起钻头泥包的原因也是多种多样，但是究其根本都是泥岩岩屑粘附到钻头外表无法去除所致。主要有2个方面，一是泥浆性能不好，岩屑能够粘附到钻头外表；二是当岩屑粘附到钻头外表之后泥浆的冲击力难以去除将岩屑去除掉，造成钻头外表的岩屑越积越多，从而引起泥包。能够引起钻头泥包主要有以下几个方面。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，岩屑难以及时去除，造成泥浆固相含量变高。岩屑吸附到钻头外表形成泥包。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参加，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外表，从而形成泥包。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外表，开泵后一时难以去除造成泥包。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，吸附到钻头外表的泥饼难以被去除掉，从而引起钻头的泥包。5、下钻到底后，开泵循环时间过短，直接加压打钻，井底的恶性泥浆没有被充分带出，由于受泥浆失水，泥浆中的自由水进入地层之后，井底泥页岩长时间浸泡变软，如果急着打钻，泥皮容易吸附到旋转的钻头外表，难以去除从而引起钻头泥包。6、在转换泥浆体系之后，由于泥浆粘切、比重都升高，井内流动阻力变大，泵压上升，如果柴油机转速不变的情况下，就会引起泵排量变小，对钻头外表的冲刷作用急剧下降，从而容易引起泥包。7、当泥浆起泡后，容易出现泥包现象。泥浆中大量出现泡沫，在循环过程中，钻头处受泡沫的影响，使得泥浆对钻头的冲刷作用变小，从而容易引起泥包。三、泥包后的处理措施1.处理钻头泥包的第一条原那么就是：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40～50l/s加强水力冲洗效果，上提钻头脱离井底，提高转速70～100rpm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20～30t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。四、预防PDC钻头泥包的技术措施1、在PDC钻头入井前，首先要保证井眼的净化，在每次PDC钻头入井前起钻时，尽可能的大排量循环，必要时配制稠浆打入井内举砂，保证井眼的清洁。2、钻头在下钻过程中，如果出现泥浆倒反，应该及时接方钻杆循环，防止砂子倒反堵塞水眼，保证水眼的畅通。3、下钻过程中，建议最后2-3个单根，接方钻杆开泵，缓慢下放至井底。开泵循环及时的将井底沉沙带出，同时将井底段受井温影响性能恶化的泥浆循环出来，进可能开大排量，保证钻头外表的冲刷力，使钻头外表粘附物被及时清理干净。4、下钻到底后，不要急于打钻，应当大排量清扫井眼后，逐步加压打钻。5、在转换泥浆体系时，坂土含量一定要控制好，建议一次性加量不超过3.5%，同时尽可能的使用预水化的坂土浆，防止直接将坂土参加泥浆中。加化工时注意调整加化工的速度，尽量将转换时间延长，确保泥浆材料尽量的水化分散，转化时间不要小于4个循环周。6、转换完后，使用好固控设备，最大限度的去除有害固相，保持低固相含量。泥浆转换完全后，体系应该呈现“高切力、低粘度、低失水”的特征。较高的切力可以保证泥浆的携砂作用，低的粘度能够为钻头的清洗提供便利。7、在转换体系时，三磺材料的加量要适当，失水控制在7ml以下，三磺材料的加量在1.5%—2%，一般配方：0.4%—0.6%SF+0.4%—0.7%FT-1+0.3%—0.5%OSAM-K。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、下钻时在钻头流道外表涂满黄油或铅油，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。11、当发现泥浆起泡后，要引起高度重视，尽快消除气泡，同时查找气泡产生的原因，如果是材料起泡，就要考虑更换化工材料的品种，使用替代品。尽量消除能够使泥浆发泡的因素。12、尽量采用大排量钻进，保证PDC钻头的充分清洗与冷却。五、总结对于PDC钻头的使用，预防钻头泥包要从多方面入