提高螺桿鉆鉆磨效率的有效對策與應用

胡開疆

摘要：近年來油田作業公司組織進行大型壓裂改造地層措施，為了配合大型壓裂，預防臨井因壓串而導致井噴，因此對施工井附近的井進行了注水泥塞封層作業。壓裂過后各井為要恢復生產，就必須鉆磨水泥塞。螺桿鉆，是一種比較理想的鉆磨工具，但在現場應用中容易出現進尺慢或無進尺、卡鉆，影響螺桿鉆鉆磨效率的因素有多種，本文就影響螺桿鉆鉆磨效率的幾個因素進行分析。

關鍵詞：螺桿鉆;鉆磨;效率;方法

螺桿鉆鉆磨水泥塞現場施工過程中常見的問題有進尺慢或無進尺、卡鉆，影響螺桿鉆工作的效率有多種，本文就影響螺桿鉆鉆磨效率的幾個因素進行了分析，探索出提高螺桿鉆鉆磨效率的方法，并在現場應用中取得了較好的效果。

1.螺桿鉆的結構及工作原理

螺桿鉆具由上接頭、旁通閥、定子、轉子、聯軸節、過水接頭、軸承總成及下接頭組成。螺桿鉆具通過轉子和定子將液壓能轉變成機械能，當高壓液體通過鉆具內孔進入鉆具后，凡爾球被推動下移，關閉旁通閥，從而進入轉子與定子形成的各個密封腔，液體在各腔中的壓力差推動轉子沿定子的螺旋通道滾動，轉子在沿自身的軸線轉動的同時，還繞與轉子軸線平行，并與有一偏心距e的定子中心線公轉。這就是所謂的螺桿鉆具的行星傳動原理。由于轉子和定子都采用螺旋線，因而轉子繞定子軸線作逆時針轉動，并以自身軸線作順時針轉動去帶動鉆具旋轉。

2影響螺桿鉆鉆磨效率的因素

影響螺桿鉆鉆磨效率的因素有如下幾個方面：

（1）修井液性能的影響：修井液的清潔與否關系到螺桿鉆是否能夠正常工

作，現場施工中發現由于井筒內液體太臟，含有一些大顆粒的機械雜質，液體中的雜質就會在螺桿中沉淀，造成螺桿鉆堵塞。螺桿鉆在施工的時候，就會出現水泥車壓力過高，且出口無返出，所以在鉆磨施工前必須對洗井把井筒循環干凈，對裝修井液的循環池徹底清潔，及時清除鉆磨循環出來的碎屑，嚴格控制修井液機械雜質含量，機械雜質含量不大于0.5%，固相顆粒直接不大于0.3mm。②修井液良好的攜巖性將大大減少螺桿鉆重復鉆磨。

（2）施工參數的影響：①鉆壓：一定程度上大鉆壓可提高鉆磨效率但也可能造成鉆頭合金研磨損壞，會產生較大的連續鐵屑，引發循環攜帶問題，同時大鉆壓下，被鉆磨的水泥塞不是被磨掉耳飾被撕掉，由此產生大量大塊水泥屑，這些鐵屑由于無法正常循環出井筒而聚集在磨鞋中心，加劇磨鞋中心的磨損，直接形成深坑或是將磨鞋中心掏空形成穿孔，大量水泥屑參與重復鉆磨，還使鉆磨工況變得不穩定，出現蹩跳鉆現象，造成工況惡劣。②排量：螺桿鉆鉆速和排量成正比，排量較小，鉆塞時，不僅降低了機械鉆速，同時降低了循環液攜帶碎屑的能力，在接單根時，由于油套不平衡懸浮的固體顆粒迅速下沉，從定子或旁通閥進入鉆具造成螺桿鉆堵;在井斜較大的情況下接單根，存在沙床，無法接單根。③工作壓差：工作壓差反應螺桿鉆的工作狀態，施工過程中應根據工作壓差調整鉆壓，鉆壓過大，可能造成螺桿鉆失速，造成無進尺。

（3）鉆具組合選擇的影響：優化鉆具組合，具有防堵，防回流，提高機械鉆速的作用，建議優選組合：鉆頭+螺桿鉆+單流閥+井下過濾器+油管。①鉆頭的耐磨性與切銷機理類型隊機械鉆速影響較大，應選擇相對高效的三牙輪鉆頭，其他如平底磨鞋、三棱磨鞋效率低下;②配備單流閥，防止懸浮的固體顆粒進入管柱，造成螺桿鉆加速磨損甚至堵塞造成返工，鉆具報廢;③必須安裝井下和地面過濾器，防止機械雜質進入螺桿;④選擇干凈的油管，入井前通刺檢查并過油管規，防止油管內有油垢，下鉆時，由于震動土脫落造成管柱及螺桿鉆堵。

3.螺桿鉆現場使用情況

A井試油第二層時，設計要求先注水泥塞封堵水層至4586m，再對下溝組（K1g0）4503-4548m、4564-4576m進行補充射孔，后對下溝組（K1g0）4503-4548m、4564-4576m后進行酸化改造儲層。設計塞面位置：4586m，實際塞面位置：4565.4m，比設計塞面高出20.6m，導致4564-4576m層段被誤封堵，經試油監督與甲方領導研究決定下螺桿鉆鉆塞。鉆塞管柱結構（自下而上）：Ф115mm三牙輪鉆頭+Ф95mm螺桿鉆+單流閥+井下過濾器+Ф73mm油管，地面管線連接地面過濾器。

水泥車2臺并用（1臺備用），鉆壓15-20KN，泵壓4MPa，鉆磨過程中，每鉆塞1根，邊循環邊旋轉下放或上提鉆柱，反復劃眼，修整井壁，清除附在井壁上的雜物，使井眼暢通無阻。劃眼后，循環洗井1周，帶出大量水泥屑，洗至進出口液性一致，組織人員迅速接單根，開泵循環鉆塞，累計循環鉆塞3小時，進尺20.28m，鉆完水泥塞后用活性水循環洗井2周，將井內碎屑泥沙全部洗出，結束鉆塞。為了提高鉆磨效率，此次鉆塞做了以下措施：①修井液采用活性水（即清水加入AE1910），AE1910是非離子型的表面活性劑，表面活性劑溶于水易形成泡沫溶液，由于泡面是氣液分散系統，密度低、重量小、壓力非常小，密度0.05g/cm³-0.5g/cm³，比重1.5g/cm³-2.0g/cm³，粘度相對原液提高30%-50%且泡沫有一定的粘滯性，可連續流動，對砂石及碎屑有較好的攜帶作用，因此循環鉆塞時能攜帶出大量水泥碎屑。嚴格控制修井液固相含量的同時，還在出口安裝三級隔離池對出口返出修井液進行除砂。②現場施工時，司鉆根據螺桿鉆基本參數調試優化施工參數，本次施工參數如下：鉆壓15-20KN，泵壓7-10MPa，排量600L/min，實踐證明這個參數是比較合理的。③鉆塞管柱采用三牙輪高效鉆頭+螺桿鉆+單流閥+井下過濾器+油管（通刺干凈），地面管線安裝地面過濾器。管柱結構的優化，大大提高了鉆磨效率。

4.總結

（1）影響螺桿鉆鉆磨效率的三個主要因素為：修井液性能、施工參數、管柱組合。

（2）嚴格落實螺桿鉆使用工況制度：運輸及存放時的保護;現場使用時建立螺桿鉆使用登記表，詳細記錄使用次數及時間，達到使用壽命的及時更換或維護。優化螺桿鉆使用條件，對提高其工作壽命潛力較大。

（3）螺桿鉆在鉆塞過程中有它的優點，也有缺點，施工過程中稍微不注意，就會造成鉆磨無進尺，只要現場認真按照螺桿鉆使用應該注意的問題去認真扎實開展工作，就能提高螺桿鉆鉆塞的成功率，能較好地節約成本，避免工程事故的發生，減少占井周期，獲得可觀的經濟效益。

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