金剛石復(fù)合片鉆頭泥包的概念

金剛石復(fù)合片鉆頭泥包是指鉆頭表面為泥團(tuán)所包被，在鉆進(jìn)、起下鉆過程中都會(huì)發(fā)生。發(fā)生鉆頭泥包后，PDC鉆頭牙齒受泥包影響“吃入”地層程度減小，導(dǎo)致其攻擊力不能正常發(fā)揮、鉆速變慢，嚴(yán)重時(shí)包死鉆頭、堵死水眼，導(dǎo)致泵壓升高，甚至無進(jìn)尺，如果是在起下鉆時(shí)發(fā)生，還有可能造成環(huán)空阻塞。

PDC鉆頭泥包的常見現(xiàn)象 

1、金剛石復(fù)合片鉆進(jìn)時(shí)進(jìn)尺明顯變慢，或者說鉆時(shí)明顯升高；

2、增大鉆壓或減小鉆壓對(duì)鉆速無明顯影響；

3、地層變化時(shí)對(duì)鉆速影響不大；

4、一般情況下泵壓略有升高或無明顯變化；但有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)高泵壓，甚至堵死鉆頭水眼，阻塞循環(huán)通道；

5、鉆頭牙齒不能有效吃入地層，表現(xiàn)出扭矩變小或扭矩波動(dòng)范圍減?。?/p>

6、起下鉆出現(xiàn)“拔活塞”現(xiàn)象；

7、短起下鉆過后鉆速明顯變慢，繼續(xù)鉆進(jìn)可能會(huì)逐漸恢復(fù)原鉆速而泥包解除,或者繼續(xù)變慢造成嚴(yán)重泥包致無法鉆進(jìn)；

8、鉆井中發(fā)生鉆具刺漏、循環(huán)出現(xiàn)短路，處理完后鉆速明顯變慢。 

造成PDC鉆頭泥包的原因  

1、地質(zhì)因素：所鉆地層為上部不成巖的軟泥，極易粘帖于鉆頭表層，壓實(shí)后造成鉆頭泥包；地層中的泥頁巖雖成巖，但易于水化分散，使井眼內(nèi)泥質(zhì)或固相含量大增，吸附于鉆頭表面造成鉆頭泥包；或者地層中含有分散狀石膏，造成泥漿污染后，泥漿中的有害固相難于清除，使鉆頭被泥包的機(jī)率大增；地層滲透率高，在壓差作用下，吸附井筒內(nèi)有害固相及未及時(shí)攜帶出的巖屑，形成厚泥餅，起下鉆時(shí)在PDC鉆頭下方堆積造成鉆頭泥包。 

2、泥漿性能因素：泥漿抑制性差，無法控制泥頁巖的水化分散；固相含量和粘切過高，鉆出的巖屑難于清除，易吸附在鉆頭表面，如果使用的是無固相鉆井液，鉆頭是絕對(duì)不會(huì)發(fā)生泥包的；泥漿比重偏高，失水大，易形成過厚的粗糙泥餅；潤(rùn)滑性能差、鉆頭表面無法形成有效的保護(hù)膜，鉆井液中的劣質(zhì)固相易吸附在鉆頭上。 

3、工程技術(shù)因素：鉆進(jìn)中排量小，不能有效清洗井底及鉆頭，同時(shí)上返速度不足，巖屑在井內(nèi)滯留時(shí)間長(zhǎng)，粘附于井壁形成厚泥餅，尤其是中上部鉆速高時(shí)更為嚴(yán)重；在軟泥巖地層，鉆壓過大，地層或鉆屑與鉆頭表面形成直接接觸，造成鉆頭泥包；長(zhǎng)裸眼下鉆未進(jìn)行中途循環(huán)，從井壁上

刮下的泥餅或鉆屑則會(huì)泥包鉆頭。 

4、鉆頭選型因素：水眼設(shè)計(jì)無法滿足排屑要求；流道排屑角阻礙了鉆屑順利脫離井底。 

5、操作水平因素：下鉆速度過快，鉆頭不是在順著螺旋型軌道向下滑行，而是在井壁上不斷刮削泥餅或鉆屑，極易造成鉆頭泥包；下鉆時(shí)遇阻不是接方鉆桿循環(huán)劃眼沖洗鉆頭，而是下壓或下沖，從井壁上刮下的泥餅或鉆屑則會(huì)泥包鉆頭；下鉆到底時(shí)操作方法有誤，如果先啟動(dòng)轉(zhuǎn)盤，后啟動(dòng)泵，同樣也會(huì)造成鉆頭泥包；在軟地層中鉆進(jìn)時(shí)，送鉆不均勻。 

金剛石復(fù)合片鉆頭泥包的預(yù)防   

1、泥漿性能的調(diào)整 

1）、混油或增加潤(rùn)滑劑投入量，使鉆屑不易粘附到鉆頭上；

2）、加大鉆井液中聚合物含量，控制失水，提高泥餅質(zhì)量；

3）、提高鉆井液抑制性，減少泥頁巖的水化分散；

4）、降低鉆井液粘度、切力，及時(shí)清除劣質(zhì)固相；

5）、對(duì)高滲砂層，可使用屏蔽暫堵技術(shù)，減少滲透性漏失；

6）、對(duì)含膏巖層，應(yīng)提前加堿，防止其污染泥漿。 

7）、維護(hù)處理好泥漿性能，在PDC鉆頭入井前后對(duì)預(yù)防鉆頭泥包都是有效的；PDC入井后，開泵前，配置一定量的清潔劑（表面活性劑）對(duì)鉆頭加以清洗也有一定效果。   

2、工程技術(shù)措施石油鉆井裝備 

1）、首先做好PDC鉆頭的選型工作，鉆頭水眼、流道設(shè)計(jì)應(yīng)利于排屑；   2）、下入PDC鉆頭之前，應(yīng)充分循環(huán)泥漿，清洗井眼，防止起鉆后滯留在井眼內(nèi)的鉆屑繼續(xù)水化分散；

3）、下入PDC前先短起下鉆，對(duì)井壁泥餅進(jìn)行刮削、擠壓，將厚泥餅拉薄、壓實(shí)，盡量保證井眼暢通、消除阻卡；在鉆頭泥包高發(fā)區(qū)，如果采用了所有方法也無法避免PDC鉆頭泥包，那么先使用牙輪通一趟井就成了必要手段； 

4）、下鉆時(shí)在鉆頭流道表面涂滿黃油，形成一層保護(hù)膜，減少鉆頭與泥漿中的劣質(zhì)固相直接接觸的時(shí)間，或者把鉆頭包起來，這樣做既便在深井中也是有一定作用的； 

5)、下鉆時(shí)鉆頭不斷刮削井壁，井壁上的泥餅或滯留于井內(nèi)的鉆屑會(huì)在鉆頭下堆積，到一定程度便會(huì)壓實(shí)在鉆頭上，那么下鉆中途進(jìn)行循環(huán)，將鉆頭沖洗干凈也是有其必要的； 

6）、下鉆過程中還應(yīng)適當(dāng)控制速度，防止鉆頭突然沖入砂橋，鉆進(jìn)一堆爛泥中；另外如果速度恰當(dāng)，PDC鉆頭會(huì)順著上一只鉆頭所鉆的螺旋形井眼軌道行進(jìn)，而不是在井壁上劃拉下大量泥餅。 

7）、每次下鉆到底時(shí)必須先開泵，盡量提高排量充分沖洗井底和鉆頭，等排量滿足要求后再輕壓旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)0.5-1m，這也是PDC鉆頭造型的要求。

8）、盡量采用大排量鉆進(jìn)，保證PDC鉆頭的充分清洗與冷卻；

9）、在軟泥巖中鉆進(jìn)，應(yīng)盡量采用低鉆壓、高轉(zhuǎn)速、大排量，沒有必要盲目使用高鉆壓去追求那僅高一小點(diǎn)的鉆速，那只是牙輪鉆頭的使用方式； 

10）、操作要精細(xì)，送鉆加壓一定要均勻，不能忽大忽小。 

PDC鉆頭泥包的解決方案  

1、處理鉆頭泥包的第一條原則就是：不要急于打鉆，因?yàn)樵酱虬脑絽柡Γ?/p>

2、無論預(yù)防或處理鉆頭泥包，調(diào)整泥漿性能都是必然的，發(fā)現(xiàn)鉆頭有泥包跡象，應(yīng)立即停鉆并配置清潔劑在第一時(shí)間打入井內(nèi)對(duì)鉆頭進(jìn)行清洗；

3、停止鉆進(jìn)，提高排量加強(qiáng)水力沖洗效果，上提鉆頭脫離井底，提高轉(zhuǎn)速增大離心力使泥塊易于甩出，并上下大幅度活動(dòng)幾次，然后下壓至井底不開轉(zhuǎn)盤循環(huán)5-10分鐘，將上述過程反復(fù)操作；如果在2個(gè)循環(huán)周內(nèi)無效，就應(yīng)當(dāng)考慮起鉆了。

小結(jié)

1、金剛石復(fù)合片鉆頭泥包問題往往主要是由于泥漿中固相含量過高、鉆井液排量小不能有效清洗鉆頭、地層本身膠質(zhì)泥巖含量大易粘附鉆頭所致。一般發(fā)生在泥漿剛轉(zhuǎn)換后2-3小時(shí)、雙石層鉆進(jìn)過程中及更換鉆頭到底1小時(shí)左右，PDC鉆頭在入井前卸去所有鉆頭水眼，導(dǎo)致水眼流速過低而堵水眼，造成泥包刀翼。 

處理的辦法是：在轉(zhuǎn)換和處理泥漿時(shí)控制分散不好的白土和璜化瀝青加量，鉆進(jìn)中及時(shí)開動(dòng)固控設(shè)備清除泥漿中微小有害固相顆粒含量，更換PDC鉆頭下鉆中途要大排量循環(huán)及時(shí)清除下鉆粘附鉆頭的泥巴，到底后盡可能先大排量循環(huán)幾分鐘后再鉆進(jìn)，把握好這幾個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)可有效防止PDC鉆頭泥包。值得注意的是技術(shù)人員要正確認(rèn)識(shí)立管泵壓由循環(huán)壓力和噴嘴壓降組成，只要噴嘴壓降為零，就是再裝多大水眼也不影響立壓。因此通過卸去眼，不但改變不了立壓，還往往容易造成PDC鉆頭泥包。 

2、盡快摸索掌握各區(qū)塊定向井軌跡控制規(guī)律，優(yōu)化鉆具結(jié)構(gòu)，盡可能減少中途調(diào)整方位和井斜而引起PDC使用不到家，如果需要在可鉆性較差的下部井段采用復(fù)合鉆進(jìn)，使用耐磨性好的高端PDC鉆頭，可以提高PDC鉆頭的使用效果，提高鉆井速度。

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