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PDC钻头:谈谈泥包控制和技术

人气:196 发表时间:2018-07-02 【

  谈谈PDC钻头泥包控制和技术

  一、泥包的现象及危害

  在钻进过程中,如果PDC钻头复合片未损坏且所钻地层岩性没发生变化,如果发生以下情况就说明PDC钻头泥包了:

  1  钻进中,其它参数不变的情况下,钻时明显增加,扭矩变小,有时泵压上升;

  2  下钻或短起下后,钻时较快,钻进几分米到几米后,钻时明显变慢;

  3  起出PDC钻头后,部分水眼被堵,PDC钻头冠部刀翼之间部分或全部被地层岩饼覆盖。

  泥包会给钻井生产带来严重的损失。其严重束缚机械钻速,大大增加钻井成本,钻压不能全部传递至PDC钻头,现场普遍存在欠压钻进的现象。影响工期,如果泥包PDC钻头起钻,还可能诱发井涌甚至井喷。

  


  二、泥包的形成原因

  PDC钻头在泥页岩钻进时,产生泥包的一般原因是岩屑的粘附和机械镶嵌作用,PDC泥包的形成是多重因素相互作用的复杂现象,影响泥包PDC钻头的因素主要包括地质、泥浆性能、工程技术、PDC钻头选型等。

  1地质因素

  所钻地层为不成岩的软泥,极易粘帖于PDC钻头表层,压实后造成PDC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PDC钻头表面造成PDC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PDC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PDC钻头泥包。

  2工程技术因素

  钻进中排量小,不能有效清洗井底及PDC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PDC钻头表面形成直接接触,造成PDC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PDC钻头。

  3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PDC钻头表面,如果使用的是无固相钻井液,PDC钻头是不会发生泥包的;泥浆比重偏高,失水大,易形成过厚的粗糙泥饼;润滑性能差、PDC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PDC钻头上。

  三、泥包的预防和清除技术

  1泥包的预防泥浆性能的调整

  优良的钻井液性能可以抑制泥岩膨胀,控制地层缩径,清洁PDC钻头,及时清除岩屑,从而降低泥包PDC钻头的概率,一般地,钻井液应注意以下几方面:

  (1)混油或增加润滑剂投入量,使钻屑不易粘附到PDC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,应提前加适量纯碱,防止或减轻其污染泥浆。

  (7)维护处理好泥浆性能,在PDC钻头入井前后对预防PDC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PDC钻头加以清洗也有一定效果。

  2工程技术措施调整

  预防PDC钻头泥包不仅是钻井液的技术范畴,工程措施也同样重要,而且必须配合好。

  (1)首先做好PDC钻头的选型工作,PDC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PDC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PDC钻头流道表面涂满黄油,形成一层保护膜,减少PDC钻头与泥浆中的劣质固相直接接触的时间,或者把PDC钻头包起来,这样做既便在深井中也是有一定作用的;

  泥包的清除技术

  有泥包PDC钻头的情况应及时发现并解决:

  1  处理PDC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PDC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PDC钻头泥包,调整泥浆性能都是必然的,发现PDC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PDC钻头进行清洗。

  4  形成泥包PDC钻头时,其固相含量和切力也会升高,调整好流变参数,加聚合物,降低失水,循环,观察。其中最有效的的是FLC2000,它是由一系列可溶于油和水的改性聚合物混合而成,常规使用给泥浆里加入1%的FLC2000,或者用原油、石蜡等其它润滑剂替代。

  结论

  (一)维护好钻井液性能是预防泥浆的主要技术措施;

  (二)优化钻井参数,特别是采用大排量及时清除岩屑和下入PDC钻头前确保井眼畅通也是预防泥包的主要措施;

  (三)钻进易泥包地层必须控制好钻压;

  (四)使用PDC钻头有利于快速钻进,但必须考match虑到其特殊性;

  (五)对所钻探地区的地层情况必须有透彻的了解;

  (六)使用合适地层PDC钻头,选用合适的工具;

  (七)井深时,泥浆钻台加强坐岗,观察记录好各个参数,出现问题,及时发现,做到早发现,早处理。


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