周莊區塊PDC鉆頭泥包的原因分析及對策研究

卜志丹，徐旭東 （中石化江蘇油田分公司石油工程技術研究院，江蘇 揚州225009）

目前高效的PDC鉆頭被廣泛應用，有效地提高了機械鉆速。但PDC鉆頭的泥包問題使得PDC的復合片不能有效的切削巖石，導致鉆井速度變慢，被迫起鉆，制約了PDC鉆頭效益的發揮。在周莊區塊連續鉆的3口井都出現了PDC鉆頭泥包現象，拖長了建井周期，因此有必要對該區塊的PDC鉆頭泥包現象加以分析，指導接下來的鉆井生產。

1 周莊區塊PDC鉆頭泥包的特征

表1為周莊區塊部分井鉆頭泥包情況統計。周莊區塊PDC鉆頭泥包的特征主要有：在鉆進過程中，鉆時增大幅度比較大時，鉆壓增大或減小對鉆速無明顯影響；其他參數不變的情況下，泵壓上漲或無明顯變化，扭矩變小或扭矩變化范圍變小；起下鉆過程中有“拔活塞”現象，短起下后鉆時較快，鉆進幾米后，鉆時明顯變慢；PDC被起出鉆頭后，發現鉆頭的流道槽、切削齒等部分存在泥餅。

表1 周莊區塊部分井PDC鉆頭泥包情況統計

2 周莊區塊PDC鉆頭泥包原因分析

2.1 地質條件

從表1統計情況看，在周莊區塊的鹽城組 （Ny）、三垛組 （Es）和戴南組 （Ed）都有PDC鉆頭泥包現象，筆者認為主要是由于：鹽城組的不成巖的軟泥易粘附于鉆頭表面，鉆進過程中被壓實后易導致泥包；三垛組泥巖水化分散，使固相含量增加，吸附于鉆頭表面造成泥包；戴南組滲透率比較高，在壓差作用下，有害固相及未攜帶出的巖屑形成虛厚泥餅，起下鉆過程中在PDC鉆頭下方堆積造成泥包。

2.2 泥漿性能

泥漿的性能直接影響著PDC鉆頭效益的發揮。周莊區塊使用的泥漿抑制性差，無法控制泥頁巖的水化分散，固相含量吸附在鉆頭表面；比重大，失水多，形成過厚的粗糙泥餅；潤滑性差，有害固相極易吸附在鉆頭上。

2.3 鉆井施工技術

司鉆的操作水平也是周莊區塊PDC鉆頭泥包的重要原因之一。在下鉆過程中，下鉆速度、下鉆遇阻的處理方式、下鉆到底的操作及中途循環與否都影響著PDC鉆頭泥包。

周莊泥包現象的發生可能與排量和鉆壓有關。鉆進中排量小，返速度低，不能有效清洗井眼及鉆頭，有害固相粘附于井壁形成厚泥餅，尤其是中上部鉆速高時更為嚴重；鉆進中鉆壓不均勻，使切削齒瞬間切入地層的深度不一致，特別是鉆時變慢后，盲目加大鉆壓，會迅速包死PDC鉆頭［1］。

3 PDC鉆頭泥包的預防措施

針對周莊區塊PDC鉆頭泥包的原因，由于地層條件是客觀存在的，無法改變，因此在泥漿、鉆井參數及操作水平方面提出如下預防措施。

3.1 泥漿性能方面

泥漿性能是預防PDC鉆頭泥包的重要因素，影響周莊區塊PDC鉆頭泥包的泥漿因素主要是泥漿的抑制性、失水性、潤滑性及固相含量，為此制定如下措施：

1）確保泥漿的抑制性 泥巖、泥砂巖井段加足抑制劑，抑制地層分散、造漿，降低泥漿的粘度和固相含量。

2）降低泥漿的失水性 加大泥漿中聚合物含量，控制失水；在滲透性地層，利用屏蔽暫堵技術，減少滲透性漏失，提高泥餅質量。

3）保證泥漿的潤滑性 加入適量的潤滑劑，提高鉆井液的潤滑程度，使粘性泥巖在PDC鉆頭上粘不上，泥巖井段鉆進時加入適量防泥包劑RH4，防鉆頭泥包。

4）加強固相含量的控制 保證排量和一定的上返速度，大小分子合理搭配，是泥漿有一定的剪切稀釋能力，巖屑被成功返出井里，同時使用好四級固控設備，尤其要充分使用好離心機，振動篩篩布目數應不小于80目，同時配合人工清砂，及時清除泥漿中的無用固相。

3.2 鉆井施工方面

1）司鉆操作 在鉆頭入井前認真涂抹潤滑油；下入PDC鉆頭前做好循環、短起下工作［2］；下鉆過程中還應適當控制速度［3］，保證中途循環；下鉆到底時必須先開泵。

2）鉆井施工參數 在鉆井過程中盡量采取大排量鉆進，保證PDC鉆頭的充分清洗，提高泥漿的清洗返砂能力；在軟泥巖中鉆進，應盡量采用低鉆壓、高轉速、大排量，不要使用高鉆壓去追求略高一點的鉆速；加鉆加壓一定要均勻，嚴防溜鉆。

經過分析周莊地區使用PDC鉆頭出現泥包的特征及原因，應用以上預防措施，在接下來鉆進的周60－2B和周X63施工過程中均未發生PDC鉆頭泥包現象，而且相同井段的機械鉆速高于該區塊前面施工的鄰井。

4 結論及建議

現在鉆井施工中PDC鉆頭的使用大大提高了機械鉆速，降低了鉆井周期，但由于PDC鉆頭易泥包的缺點，所以對泥漿的性能、司鉆的操作及鉆井參數的優化提出了更高的要求。在分析過程中得到如下結論及建議：①維護好泥漿性能是預防PDC鉆頭泥包的關鍵技術之一，特別是鉆井液的抑制性、失水性、潤滑性及固相含量的控制。②下鉆工程是易發PDC鉆頭泥包的重要環節，因此，在鉆頭入井前認真涂抹潤滑油，下鉆前做好循環短起下工作，下鉆過程中要控制好下鉆速度，中途要循環，到底前必須提前開泵。③鉆井參數的優化，特別是大排量及時清除巖屑和均勻施加鉆壓也是預防PDC鉆頭泥包的重要措施。

［1］鄧傳光，朱明玉，黃焰，等.PDC鉆頭泥包原因分析及對策 ［J］.鉆采工藝，2006，29（6）：127－128.

［2］高明亮 .鄂北工區PDC鉆頭泥包特征分析及預防措施 ［J］.探礦工程，2009，36（9）：21－27.

［3］白龍 .塔河油田PDC鉆頭泥包原因分析及對策 ［J］.西部探礦工程，2001 （5）：75－76.