低鉆速鉆井作業中鉆具的損傷危害與防護

馬錦穎

（中石化中原石油工程有限公司管具公司，河南濮陽 457001）

低鉆速鉆井作業中鉆具的損傷危害與防護

馬錦穎

（中石化中原石油工程有限公司管具公司，河南濮陽 457001）

在鉆井作業時，很多石油井或者礦井會有一些可鉆性較差的巖層，出現低鉆情況，此時鉆具便會做定點旋轉運動。這樣的情況會對鉆具產生很大的損害，特別是在井徑不夠規則，且鉆具鉆速又比較高的時候，鉆具會因為定點旋轉而遭到極大的損害，致使鉆具壽命縮短，鉆井生產過程中成本增加。因此，我們必須對于低鉆速鉆井作業鉆具的損傷問題，尋求較好的緩解措施，來降低鉆具的損壞，延長鉆具壽命。對低鉆速鉆井作業中鉆具的損傷原因進行分析，并提出相對應的防護措施。

低鉆速；鉆井作業；鉆具；危害；防護

近年來，鉆井技術隨著經濟的發展得到很大的提升，為石油井以及礦井的鉆井生產作出了很大的貢獻。但是由于種種原因，鉆具在鉆井作業過程中常常會受到不同程度的磨損，導致鉆具的壽命非常短，不利于鉆井作業生產的發展。筆者將針對鉆具磨損問題提出相關的解決措施，以對鉆具進行有效防護，保護鉆井生產的效益。

1 低鉆速鉆井作業中鉆具的損傷問題

1.1 鉆具的自轉對鉆具本身以及鉆具接箍外徑的磨損問題

鉆具在進行鉆井作業時，是公轉和自轉同時進行。因此，鉆具和套管壁以及井壁之間均存在較大的摩擦力。尤其是在井徑不夠規則的井眼內，鉆具常常是緊貼著套管壁以及井壁，甚至會對套管壁和井壁造成一定的側向擠壓力［1］。當鉆具處于低鉆速時，部分操作人員為追求高鉆速，便對鉆具進行加壓操作，從而導致鉆具嚴重彎曲，并且，所加鉆壓與鉆具的彎曲程度、側向的擠壓程度呈正比的關系。同時，由于鉆具在進行鉆井時，主要以自轉的形式為主，因此鉆具與套管壁、井壁之間的摩擦力會更大，導致鉆具與鉆具接箍外徑的磨損更加嚴重，使管體變薄、管套變形等，為后續的鉆井操作帶來一定的風險。

1.2 礫石層對于旋轉中的鉆具造成的切割磨損問題

在很多石油井或者是礦井中，難免會存在一些可鉆度較小的礫石層，該礫石層會含有一些硬度較大的巖石或其他礦物質［2］。當鉆具處于定點旋轉的狀態，這些堅硬的石塊或者礦物質就會對鉆具進行切割，重者會將鉆具切斷，輕者會使鉆具出現槽痕。被切斷后的鉆具不可再進行鉆井作業。沒有被切斷的鉆具，即便暫時還能進行操作，也存在被拉斷、扭斷以及刺斷的風險，因此不提倡繼續使用，以避免造成重大事故，對于鉆具本身，以及對于整個鉆井作業都不利，還可能會對操作人員的安全構成威脅。

1.3 低鉆速鉆井作業會加快鉆具的疲勞損壞

鉆具的疲勞損壞與交變應力循環次數之間存在一定的關系，無論是純疲勞損壞、腐蝕疲勞損壞，還是傷痕疲勞損壞，都被交變應力循環次數直接影響著。當鉆具在井徑不夠規則、井身彎曲的井眼中進行高速轉動時，便會產生較大的周期性彎曲應力，管體在這個過程中需要承受一定的交變應力，當超出鉆具的承受范圍，鉆具就會被折斷。鉆具鉆速過慢，便會使鉆具過多旋轉，便會加快鉆具損壞的程度。

2 針對低鉆速鉆井作業鉆具損壞的防護措施

2.1 盡量保持井徑規則程度

在進行鉆井作業時，應該盡量避免井身過于偏斜，或者井徑變化過大，才能保證井眼的暢通。井徑的規則能夠有效降低鉆具對于套管壁以及井壁的側向擠壓力，減小它們之間的摩擦力，從而降低鉆具在鉆井操作過程中的磨損程度，對于鉆具起到一種間接的保護作用，并能延長鉆具的使用壽命。同時，還可適當將排量增大，將泥漿的性能進行優化，減少巖屑在鉆具內的堆積，降低鉆具的磨損。

2.2 為鉆具安裝鉆欄護箍

護箍的安裝對于鉆具的損壞具有很重要的防護作用，在進行鉆井作業過程中，可為鉆具適當安裝一些安裝簡便，并且經久耐用的膠皮鉆欄護箍，以免鉆具受到磨損或者切割損壞。在安裝鉆欄護箍時，不可隨意添加數量或者是隨意選擇位置。當隨意添加護箍時，會增大鉆井扭矩，造成護箍托壓的局面，鉆壓不能全部加到鉆頭上時，就會對鉆具的鉆速造成一定的影響，對鉆具就起不到保護的作用。因此，在安裝鉆欄護箍時，應對位置和適量進行分析。對于磨損不嚴重的鉆具，只需在距離單根公扣1～1.5m之間添加一到兩個護箍；對于磨損較為嚴重的鉆具，則需要多加兩個護箍，并且位置應定于上單根和下單根接箍的1～1.5m處為宜。

2.3 優化參數以提高機械鉆速

我們可對機械的參數進行優化，為鉆具選擇合適的鉆壓，避免鉆具因為鉆壓過大而造成彎曲。當其他參數已經確定時，對于鉆具進行鉆壓需要遵守一定的原則，即盡可能讓鉆具保持在垂直的狀態，并使鉆壓的力量集中在鉆頭上。事實證明，當鉆具其他參數一定時，讓鉆具保持低鉆壓不僅能夠將鉆具的鉆速大大提高，對于鉆具本身也起到較大的防護作用。因此，優化鉆具的參數對于鉆具的防護具有積極的意義。

3 結束語

低鉆速鉆井作業不但會對鉆具本身造成一定的損害，還會增加鉆井生產中的成本，同時，還會嚴重影響鉆井工作的進度，對于石油井以及礦井的開發鉆井工作尤為不利。因此，對低鉆速情況下，鉆具損害的原因進行分析，并根據其原因找出相關解決的防護措施，具有十分重大的意義。排除鉆井作業過程中的不利因素，才能使鉆井工作產生更大的效益。

［1］ 白文軍，關元昊，龔曉軍，等.低鉆速鉆井作業中鉆具的損傷與防護［J］.甘肅科技，2010，（6）.

［2］ 魏軍，宋士軍，吳修賓，等.富古1井鉆具腐蝕及防護［J］.鉆采工藝，2001，（4）.

Damage and Protection of Drilling Tools in Low Drill Rate

Ma Jin-ying

In the drilling operation，many oil wells or mines will have some drillability of poor rock formation，resulting in low drilling when the situation occurs，this time，the drilling tool will do fi xed-point rotary motion.Such a situation will have a lot of damage to the drilling tool，especially in the well diameter is not enough rules，and the drilling rate is relatively high，the drilling tool because of fi xed-point rotation was greatly damaged，resulting in drill life Too low，the cost of drilling production increased.Therefore，we must seek better mitigation measures for the damage of drilling tools with low drilling rate to reduce the damage of drilling tools and prolong the life of drilling tools.This paper analyzes the cause of damage of drilling tools in low drilling rate drilling operation and puts forward the corresponding protective measures.

low penetration rate；drilling operation；drilling tool；hazard；protection

TE921

B

1003-6490（2016）07-0087-02

2016-07-06

馬錦穎（1985—），女，河南濮陽人，助理工程師，主要從事鉆井工作。