[19.04]钻头泥包处理技术 缩短停钻时间
时间:2019-03-21 17:15
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南襄盆地南阳凹陷东庄地区核桃园组为主要勘探目的层,核二、核三段为主要生、储油层段。核一段有灰白色泥岩呈不等厚互层, 泥质胶结,较疏松。核二段也有暗色泥岩呈不等厚互层,泥质胶结,较疏松。核三段也有含砾砂岩与泥岩呈不等厚互层。这就存在了泥包钻头故障的风险,实际钻探过程大多也会发生泥包钻头故障。如何解决好这个问题,是定向钻进的前题,对减少金刚石钻头的损伤,减少螺杆动力钻具的损伤,减少起下钻时效, 从而提高经济效益,有着重要意义。
五种因素造成金刚石钻头泥包钻进过程中,金刚石钻头使用没到期且所钻地层岩性没发生变化,如果出现以下情况,就说明钻头被泥包了:钻进中,钻时明显增加,从每米几分钟上涨至几十分钟;下钻或短起下后,钻时较快,钻进几米后,钻时明显变慢;钻进中,其它参数不变的情况下,泵压上涨,扭矩变小;起出钻头后,切削齿、流道槽、保径部分有滤饼,说明在钻进过程中发生了泥包。造成金刚石钻头泥包的原因主要有几个方面因素。钻井液性能方面,钻井液性能差,如失水大、滤饼厚、抑制性差、润滑性能差等。
泥浆抑制性差,无法控制泥页岩的水化分散;固相含量和粘切过高,钻出的岩屑难于清除,易吸附在钻头表面,如果使用的是无固相钻井液,钻头是绝对不会发生泥包的;泥浆比重偏高,失水大,易形成过厚的粗糙泥饼;润滑性能差、钻头表面无法形成有效的保护膜,钻井液中的劣质固相易吸附在钻头上。
钻进地层特性方面,软泥岩地层、易吸水膨胀的地层或软硬交错的地层,易形成泥包。所钻地层为上部不成岩的软泥,极易粘帖于钻头表层,压实后造成钻头 泥 包; 地 层 中 的 泥 页 岩 虽 成岩,但易于水化分散,使井眼内泥质或固相含量大增,吸附于钻头表面造成钻头泥包;或者地层中含有分散状石膏,造成泥浆污染后,泥浆中的有害固相难于清除,使钻头被泥包的机率大增;地层渗透率高,在压差作用下,吸附井筒内有害固相及未及时携带出的岩屑,形成厚泥饼,起下钻时在金刚石钻头下方堆积造成钻头泥包。钻进参数方面,钻进中排量较小, 未能将钻屑及时带离井底,造成重复切削。钻进中钻压不均匀,使切削齿瞬间切人地层的深度不一致,特别是钻时变慢后,盲目加大钻压,会迅速包死金刚石 钻头。
钻进中排量小,不能有效清洗井底及钻头,同时上返速度不足, 岩屑在井内滞留时间长,粘附于井壁形成厚泥饼,尤其是中上部钻速高时更为严重;在软泥岩地层,钻压过大,地层或钻屑与钻头表面形成直接接触,造成钻头泥包;长裸眼下钻未进行中途循环,从井壁上刮下的泥饼或钻屑则会泥包钻头。金刚石钻头选型方面,选用中心在孔流道较小的金刚石钻头,容易导致钻屑堵在底部,造成泥包。
近 年 使 用 中 DBS 的 金 刚 石钻头泥包很少,而其它金刚石 钻头或试验用钻头较易泥包。操作水平方面,下钻速度过快,钻头不是在顺着螺旋型轨道向下滑行,而是在井壁上不断刮削泥饼或钻屑,极易造成钻头泥包;下钻时遇阻不是接方钻杆循环划眼冲洗钻头,而是下压或下冲,从井壁上刮下的泥饼或钻屑则会泥包钻头;下钻到底时操作方法有误,如先启动转盘。如何预防金刚石钻头泥包使用金刚石钻头对钻井液和工程措施都提出了比牙轮钻头更高的要求,不能将适合牙轮钻头的参数用到金刚石钻头使用上。根据对金刚石 钻头泥包原因的分析,除地层原因是无法进行人为调整控制的外,其它几方面的因素都是人为可控的,主要采取以下措施来预防金刚石钻头泥包。钻井液方面,下入金刚石钻头前维护处理好钻井液性能钻井液性能是否良好是防金刚石钻头泥包的重要因素。
可以想象两种极端情况,一是金刚石钻头放人泥浆罐中,一是金刚石钻头放人淤泥罐中,前者肯定不会泥包,而后者肯定会泥包。要达到不泥包的状态, 应调整好钻井液性能。调整钻井液性能又主要是控制钻井液的失水,提高钻井液的抑制性、润滑性。钻进中,应降低钻井液失水,避免地层吸水后形成厚滤饼阻卡等。抑制性,加人大分子包被剂、聚合醇等,抑制泥岩地层造浆、分散。润滑性,做到粘性泥岩的钻屑在金刚石钻头上粘不起,必须加足润滑剂、清洁剂,加量与当时钻井液密度等有关系。
清洁剂加足是以钻井液不起泡为准,润滑剂加量一般为1~3%。 钻进中, 应加强固相控制,只有尽量清除劣质固相,才能实现优良的钻井液性能。工程措施也是防金刚石 钻头泥包的重要因素。金刚石钻头钻速快、钻屑多,必须要有足够的排量,迅速带出钻屑;否则重复切削会形成淤泥而泥包钻头。同时,对其它措施也有较高要求。南 156 井眼中应尽量提高了排量,应保持在 30~32L/s 之间,而现场实际排量一般在 25~28L/s 之间,低排量只适于牙轮钻头,而不适应钻井速度较快的金刚石钻头。客观上,现在好多钻井队因为设备老化,保守使用泥浆泵,使用较小缸套,造成钻井液排量偏小,泵压偏小。在不井斜的情况下, 加大钻压有利于提高钻速,但在软泥岩地层加大钻压易形成泥包,送钻均匀,避免送钻不均匀造成金刚石钻头泥包。
下金刚石前进行短起下,消除厚滤饼、阻卡,有利于防泥包。适 当 地 层 下 金 刚 石, 防 止 因 地层原因造成的泥包。加强金刚石钻头选型,以适应新钻地层。钻进中,钻时变慢,怀疑金刚石钻头泥包,应将金刚石钻头上提,离 井 底 1~2m , 增 大 排 量, 提高转速,争取将部分泥包的钻屑甩掉,便于继续钻进。下金刚石钻头前应测量起出的牙轮钻头外径,防止金刚石钻头下人小井眼遇卡,同时预防金刚石钻头下人井径变小的井眼段,减少钻头泥包。下入金刚石钻头,由于有保径部位接触井周,相当于一个小扶正器,改变了钻具的结构,导致刚性增强。
因此,在厚滤饼段、井斜率变化大的井段要用牙轮钻头通井,应有耐心坚持划眼,待井眼畅通后再下金刚石钻头。优选金刚石钻头,在易泥包地层选用排水槽大的金刚石钻头,使钻屑能容易及时地排出,减少发生泥包。快速清洗减少停钻时间处理钻头泥包的第一条原则就是不要急于打钻,因为越打包的越厉害;停止钻进,提高排量加强水力冲洗效果,上提钻头脱离井底,提高转速增大离心力使泥块易于甩出,并上下大幅度活动几次,然后下压至井底不开转盘循环 5~10 分钟,将上述过程反复操作;如果在 2 个循环周内无效,就应当考虑起钻了。
无论预防或处理钻头泥包,调整泥浆性能都是必然的,发现钻头有泥包迹象,应立即停钻并配置清洁剂在第一时间打入井内对钻头进行清洗。维护处理好钻井液性能是预防金刚石 钻头泥包的主要技术措施之一。优化钻井参数,特别是采用大排量及时清除钻屑和下人金刚石 钻头前使井眼畅通,也是有效预防金刚石 钻头泥包的主要措施。使用金刚石 钻头有利于快速钻进,但是必须考虑到使用金刚石 钻头特殊性,克服按使用牙轮钻头操作金刚石 钻头的惯性思维,认真解决各种不利的影响因素,才能真正将这一先进工具转化为生产力。