提高使用螺杆钻钻磨水泥塞的施工效率

史清林（青海油田井下作业公司青海茫崖816400）

一、螺杆钻的工作原理：通过转子和定子将高压液体的能量转变成机械能

当高压液体通过钻具内孔进入钻具后，阀球被推动下移，关闭旁通阀，从而进入转子与定子形成的各个密封腔。液体在各腔中的压力差推动转子沿定子的螺旋通道滚动。转子在沿自身的轴线转动的同时，还绕与转子轴线平行，并与之有一偏差心距的定子中心线公转。这就是所谓的螺杆钻具的行星传动原理。由于转子和定子都采用螺旋线，因而转子绕定子轴线作逆时针转动，并以自身轴线作顺时针转动去带动钻具旋转。

二、案例

1、井内简况：油层套管尺寸：外径φ114.3mm，内径φ103.1mm。填砂封堵，灰面895.98m。

下φ96mm通井规探得原灰面898.02m，起出通井管柱，通井过程无遇阻现象，洗井干净。填砂至766.26m，打水泥塞至667.34m。

2、施工目的：从667.34m钻塞冲砂至人工井底。

3、优化方案，制订相关措施：

⑴工具选择：根据套管内径，下小外径螺杆钻具进行钻塞（拟下φ95mm三牙轮钻头及φ90mm螺杆钻）。⑵由于井筒内径小，在钻磨原水泥塞施工中我们要求每次接单根前必须洗井1.5周以上，井口基本没有水泥屑及其它杂物返出后才接单根，力求尽量减少井筒油套空间内碎屑、杂物，确保万一钻通灰塞后地层漏失致使杂质沉淀造成卡钻，每次接单根前必须洗井干净，特别是钻至原灰塞后钻进速度不能过快，保证磨铣出来的磨屑及时返出井口。⑶因为原水泥塞所封堵的油层压力未知，为了防止钻通原水泥塞后有高压油气造成井喷，井口安装封井器，并准备好旋塞阀。⑷由于套管与钻具之间的间隙小，容易发生卡钻，钻进过程中钻压要适当控制，不宜过高，防止产生大块水泥碎屑造成卡钻。⑸必须做好钻柱反转预防措施。

4、现场施工情况：⑴下钻前对螺杆钻进行入井检查：a、检查螺杆钻旁通阀活塞是否灵活；b、开泵。先小排量，然后逐渐增大到正常排量检查旁通阀是否关闭，芯轴转动是否灵活。C、上提钻具检查旁通阀关闭情况，一切正常后，方可下钻。⑵限速下φ95mm三牙轮钻头1个＋φ90mm螺杆钻1根，油管67根。限速下油管2根，加压1.0t探塞面，反复三次，核实遇阻深度为666.5m，接水龙带，钻磨准备。⑶用清水循环钻磨水泥塞。开钻深度：666.5m，泵压3.0-5.0MPa，排量500-550L/min，钻压2KN-8KN，中途接单根11根，停钻深度：767.76m，钻磨进尺：101.26m，井口返出大量水泥碎屑，停钻后用清水大排量洗井至进出口水性一致。(因为没有过滤器，循环钻磨的循环液必须经过沉淀，且水泥车上水管线用过滤网包裹，避免大颗粒杂质进入螺杆钻具。)⑷用清水大排量循环冲砂，泵压3.0MPa，排量500-550L/min，中途接单根14根，冲砂井段：767.76-895.98m，冲砂进尺：128.22m，井口返出大量砂子，冲砂至原水泥塞面后大排量洗井至进出口水性一致。⑸用循环钻磨，开钻深度：895.98m，泵压3.0-5.0MPa，排量500-550L/min，钻压2KN，中途接单根1根，停钻深度：897.23m，钻磨进尺：1.25m，井口返出少量水泥碎屑、十几块碎铜片（最大铜片：20×15×5）、几块碎铁片及少许帆布胶皮和杂草，钻磨基本无进尺，停钻。

5、现场施工中仔细观察分析返出物，及时调整施工方案：⑴由于钻磨895.98-897.23m时，井口返出少量块碎铜片（最大铜片：20×15×5）、碎铁片及少许帆布胶皮和杂草，进尺缓慢甚至基本无进尺且有蹩钻现象发生。经现场分析，确认是由于井筒内存在碎铜碎铁片以及帆布胶皮和杂草等杂质造成隔层，钻头无法接触塞面，造成钻磨无进尺，而井筒内由于有大直径工具，杂质又冲洗不出来，于是决定调整施工方案，起出井内钻柱，下带笔尖的强磁打捞器冲洗井筒内杂质。⑵停钻后用清水大排量洗井至进出口水性一致，限速起井内钻具。⑶加工带笔尖的φ95强磁打捞器1个。限速下带笔尖的φ95强磁打捞器1个，油管95根探至塞面，加压0.5t，反复3次，核实塞面深度：897.23m，冲砂准备。用清水10.0m3大排量循环冲洗塞面，洗井深度：897.23m，泵压3.0MPa，排量500-550L/min，井口返出少量水泥碎屑、少量碎铜片（最大铜片：20×20×5）、少量碎铁片及几块小螺杆垫片，洗井至进出口水性一致。限速起油管95根，带笔尖的φ95强磁打捞器1个，强磁打捞器底部粘有几块小铁块。⑷限速下φ95三牙轮钻头1个，φ90螺杆钻1根，油管94根。27日用清水循环钻磨，开钻深度：897.23m，泵压3.0-5.0MPa，排量500-550L/min，钻压2KN-7KN，中途接单根2根，停钻深度：921.87m，钻磨进尺：24.64m，井口返出大量水泥碎屑，停钻后大排量洗井干净。⑸用清水大排量循环冲砂，泵压3.0MPa，排量500-550L/min，中途接单根9根，冲砂井段：921.87-1018.25m，冲砂进尺：96.38m，井口返出大量砂子，用清水10m3大排量洗井至进出口水性一致。⑹限速起油管106根，φ90螺杆钻1根，φ95三牙轮钻头1个。

三、总结

1、在该井钻磨水泥塞施中，由于在施工前对本井的井史资料及历次作业措施进行了比较详细的调查和了解，为施工方案的制订和施工的顺利进行提供了依据。

2、根据井史资料，尽量优化施工方案，对施工中可能遇到的问题制订了相关措施及解决方案，并在施工前做了必要的准备，为施工中解决相关问题提供了有力的保证。

3、在施工过程中，随时观察分析返出物情况，及时调整施工方案，是加快施工进度、提高施工效率、减少施工时间及施工成本的关键。

[1]文浩.杨存旺.试油作业工艺技术.北京：石油工业出版社，2002.

[2]陈涛平.胡靖邦.石油工程.北京：石油工业出版社，2000.