淺談PDC鉆頭泥包原因及處理措施

張起嘉

(中石化中原石油工程有限公司塔里木分公司， 河南 濮陽 457001)

淺談PDC鉆頭泥包原因及處理措施

張起嘉

(中石化中原石油工程有限公司塔里木分公司， 河南 濮陽 457001)

近年來，隨著PDC鉆頭的運用越來越廣泛，PDC鉆頭泥包現象也成為鉆井作業中的一種常見現象。當PDC鉆頭發生泥包時，鉆頭無法有效破巖、鉆速變慢，堵塞水眼，形成高泵壓，甚至蹩泵，在處理無效的情況下只有起鉆手動清除，造成不必要的起下鉆，從而增加鉆井成本；同時，鉆井時效利用率低，使鉆井周期加長，為此對PDC鉆頭泥包現象做系統的分析，找出PDC鉆頭泥包的影響因素，同時制訂相應對策，對指導現場生產有非常重要的作用。

1 PDC鉆頭泥包的常見現象

當鉆頭表面被泥團包裹，使鉆頭不能正常破巖的現象就叫鉆頭泥包。一旦鉆頭發生泥包，會出現破巖能力下降、鉆速變慢、鉆時變長、無進尺等現象，當鉆頭泥包嚴重時，泥包死鉆頭導致水眼堵塞，使泵壓升高甚至蹩泵，導致被迫起鉆現象，如果是在起下鉆時發生泥包鉆頭，還有可能造成拔活塞，鉆具刮井壁使泥餅下沉，形成環空阻塞等現象。

在平時的鉆井過程中，有些現象能預判鉆頭是否泥包。如：

(1)當地層變化時，鉆速無明顯變化，這可能是鉆頭泥包，因為正常地層變化會導致鉆速變化，泥包后鉆頭無法有效的鉆入下一地層，以致鉆頭在原地空轉；(2)在鉆進過程中，由于泥包鉆頭無法有效地“吃入”地層，出現扭矩變小或扭矩波動范圍減小；改變鉆壓對鉆速無明顯影響，從而出現進尺變慢等現象；(3)在起下鉆時，出現“拔活塞”現象；短起下鉆時，經常遇阻；短起下鉆后，鉆速不能恢復到以前鉆速，甚至無法轉動等現象；(4)如果鉆井過程中出現長時間停泵、鉆具刺漏，而無法正常循環，等處理事故后，鉆速不能維持正常，也可能是鉆頭泥包；(5)當鉆頭泥包嚴重時，會出現高泵壓，甚至堵死水眼，蹩泵，從而導致鉆具無法轉動等現象。

2 造成PDC鉆頭泥包的原因

PDC鉆頭泥包的原因是多方面的，其中最主要的有地質原因，泥漿性能和工程施工等方面的原因：

(1)地質因素：若所鉆地層含泥頁巖或者石膏，這些巖屑易水化分散并吸附于鉆頭表面，同時這些巖屑處理不及時，會污染泥漿，使泥漿性能下降，在鉆進過程中，由于壓差作用和不同滲透率，慢慢形成較差質量的泥餅，這些泥餅極易造成鉆頭泥包。(2)泥漿性能因素：當泥漿性能不好，泥漿的固相含量、粘度、剪切力和抑制性不能達到要求，這時井底巖屑難以得到及時清除，易滯留于井眼，堵塞環空，在壓差作用下，慢慢形成低質量的粗糙泥餅；同時如果泥漿的潤滑性能差不能有效的保護鉆頭表面，這些都會導致鉆頭泥包。(3)工程施工因素：在鉆頭選型方面，水眼和流道排屑角設計不合理，巖屑不能盡快脫離鉆頭，造成鉆頭泥包；在鉆進或者起下鉆時，鉆井指令不合理，如排量過小、鉆壓過大等，使巖屑長期滯留井底，形成厚泥餅，在起下鉆過程中，鉆具不停地刮落這些泥餅，后期施工時，井眼中的泥餅會越積越厚、越壓越實，這時鉆頭泥包就很容易發生；在剎把操作時，操作不精細，送鉆不均勻，導致鉆壓時高時低，如果這時正好在軟地層中打鉆，送壓過大，鉆頭將直接接觸地層，直接造成鉆頭泥包。

3 PDC鉆頭泥包的預防

在實際工作中，有些因素是我們無法控制的，如地質因素，所以我們只能控制泥漿性能和工程施工方面的因素，下面簡單的談談這兩個因素的預防措施：

3.1 泥漿性能方面的調整

(1)控制泥漿比重和失水，使外部液體少量進入井內，減小泥漿污染，從而提高泥漿性能。(2)控制泥漿中的固相含量和粘切力，及時清除劣質固相；同時提高鉆井液抑制性，控制泥頁巖的水化分散程度；例如在鉆進石膏地層時，提前加堿，抑制其分散，有效的保護鉆頭。(3)在泥漿中加入潤滑劑或者表面活性劑，如在泥漿中混油，這些措施都能有效地保護鉆頭表面；在一些復雜地層，可以提前加入屏蔽暫堵劑，封堵地層，從而避免井下復雜情況引起的鉆頭泥包。

3.2 工程技術方面的預防措施

(1)在PDC鉆頭的選型時，要求水眼、流道排屑角有利于排屑，減少巖屑在鉆頭處停留的時間；(2)在鉆進過程中，優化鉆井參數，做好鉆井指令，按指令作業，特殊情況能及時調整指令；在起下鉆過程中，及時調整泥漿性能，充分循環，控制好排量和鉆壓，保證鉆頭得到充分清洗。(3)在剎把操作時，要求司鉆操作精細，送鉆均勻，熟悉各種工況的操作要領，緊急情況下能正確操作。

4 PDC鉆頭泥包的處理

當鉆頭發生泥包時有以下處理方式：

(1)處理鉆頭泥包的第一條原則就是：立即停止打鉆，盡量循環等待下一步措施；(2)及時調整泥漿性能，配置潤滑劑和表面活性劑，對井底進行清洗，確保鉆頭表面清潔，從而解除泥包；(3)根據經驗，加大排量，上提或者下放鉆具循環，同時嘗試高轉速旋轉鉆具；在懸重不高時嘗試猛提、猛放，重復這些操作反復二個循環周后，若任然無法解除鉆頭泥包，就只能起鉆手動清除泥包。

5 結論

(1)配制并維持優質的泥漿性能，使鉆頭泥包的可能降低。(2)優選PDC鉆頭，優化鉆井參數和鉆井指令，并嚴格按照指令施工，同時剎把操作應該準確、精細。(3)做好應急預案，當緊急情況發生時，能安全有效處理情況。