金剛石復合片鉆頭泥包的概念

金剛石復合片鉆頭泥包是指鉆頭表面為泥團所包被，在鉆進(jìn)、起下鉆過(guò)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，導致其攻擊力不能正常發(fā)揮、鉆速變慢，嚴重時(shí)包死鉆頭、堵死水眼，導致泵壓升高，甚至無(wú)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(jiàn)現象 

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

2、增大鉆壓或減小鉆壓對鉆速無(wú)明顯影響；

3、地層變化時(shí)對鉆速影響不大；

4、一般情況下泵壓略有升高或無(wú)明顯變化；但有時(shí)也會(huì )出現高泵壓，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，表現出扭矩變小或扭矩波動(dòng)范圍減??；

6、起下鉆出現“拔活塞”現象；

7、短起下鉆過(guò)后鉆速明顯變慢，繼續鉆進(jìn)可能會(huì )逐漸恢復原鉆速而泥包解除,或者繼續變慢造成嚴重泥包致無(wú)法鉆進(jìn)；

8、鉆井中發(fā)生鉆具刺漏、循環(huán)出現短路，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(yè)巖雖成巖，但易于水化分散，使井眼內泥質(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，使鉆頭被泥包的機率大增；地層滲透率高，在壓差作用下，吸附井筒內有害固相及未及時(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(wú)法控制泥頁(yè)巖的水化分散；固相含量和粘切過(guò)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(wú)固相鉆井液，鉆頭是絕對不會(huì )發(fā)生泥包的；泥漿比重偏高，失水大，易形成過(guò)厚的粗糙泥餅；潤滑性能差、鉆頭表面無(wú)法形成有效的保護膜，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，巖屑在井內滯留時(shí)間長(cháng)，粘附于井壁形成厚泥餅，尤其是中上部鉆速高時(shí)更為嚴重；在軟泥巖地層，鉆壓過(guò)大，地層或鉆屑與鉆頭表面形成直接接觸，造成鉆頭泥包；長(cháng)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：水眼設計無(wú)法滿(mǎn)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(guò)快，鉆頭不是在順著(zhù)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)轉盤(pán)，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。 

金剛石復合片鉆頭泥包的預防   

1、泥漿性能的調整 

1）、混油或增加潤滑劑投入量，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(yè)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）、對高滲砂層，可使用屏蔽暫堵技術(shù)，減少滲透性漏失；

6）、對含膏巖層，應提前加堿，防止其污染泥漿。 

7）、維護處理好泥漿性能，在PDC鉆頭入井前后對預防鉆頭泥包都是有效的；PDC入井后，開(kāi)泵前，配置一定量的清潔劑（表面活性劑）對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、流道設計應利于排屑；   2）、下入PDC鉆頭之前，應充分循環(huán)泥漿，清洗井眼，防止起鉆后滯留在井眼內的鉆屑繼續水化分散；

3）、下入PDC前先短起下鉆，對井壁泥餅進(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，如果采用了所有方法也無(wú)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(mǎn)黃油，形成一層保護膜，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(lái)，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(guò)程中還應適當控制速度，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，PDC鉆頭會(huì )順著(zhù)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(kāi)泵，盡量提高排量充分沖洗井底和鉆頭，等排量滿(mǎn)足要求后再輕壓旋轉鉆進(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)，應盡量采用低鉆壓、高轉速、大排量，沒(méi)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，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，因為越打包的越厲害；

2、無(wú)論預防或處理鉆頭泥包，調整泥漿性能都是必然的，發(fā)現鉆頭有泥包跡象，應立即停鉆并配置清潔劑在第一時(shí)間打入井內對鉆頭進(jìn)行清洗；

3、停止鉆進(jìn)，提高排量加強水力沖洗效果，上提鉆頭脫離井底，提高轉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(kāi)轉盤(pán)循環(huán)5-10分鐘，將上述過(guò)程反復操作；如果在2個(gè)循環(huán)周內無(wú)效，就應當考慮起鉆了。

小結

1、金剛石復合片鉆頭泥包問(wèn)題往往主要是由于泥漿中固相含量過(guò)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)生在泥漿剛轉換后2-3小時(shí)、雙石層鉆進(jìn)過(guò)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，導致水眼流速過(guò)低而堵水眼，造成泥包刀翼。 

處理的辦法是：在轉換和處理泥漿時(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(kāi)動(dòng)固控設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)人員要正確認識立管泵壓由循環(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(guò)卸去眼，不但改變不了立壓，還往往容易造成PDC鉆頭泥包。 

2、盡快摸索掌握各區塊定向井軌跡控制規律，優(yōu)化鉆具結構，盡可能減少中途調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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