浅谈PDC钻头泥包原因及处理措施

张起嘉

(中石化中原石油工程有限公司塔里木分公司， 河南 濮阳 457001)

浅谈PDC钻头泥包原因及处理措施

张起嘉

(中石化中原石油工程有限公司塔里木分公司， 河南 濮阳 457001)

近年来，随着PDC钻头的运用越来越广泛，PDC钻头泥包现象也成为钻井作业中的一种常见现象。当PDC钻头发生泥包时，钻头无法有效破岩、钻速变慢，堵塞水眼，形成高泵压，甚至蹩泵，在处理无效的情况下只有起钻手动清除，造成不必要的起下钻，从而增加钻井成本；同时，钻井时效利用率低，使钻井周期加长，为此对PDC钻头泥包现象做系统的分析，找出PDC钻头泥包的影响因素，同时制订相应对策，对指导现场生产有非常重要的作用。

1 PDC钻头泥包的常见现象

当钻头表面被泥团包裹，使钻头不能正常破岩的现象就叫钻头泥包。一旦钻头发生泥包，会出现破岩能力下降、钻速变慢、钻时变长、无进尺等现象，当钻头泥包严重时，泥包死钻头导致水眼堵塞，使泵压升高甚至蹩泵，导致被迫起钻现象，如果是在起下钻时发生泥包钻头，还有可能造成拔活塞，钻具刮井壁使泥饼下沉，形成环空阻塞等现象。

在平时的钻井过程中，有些现象能预判钻头是否泥包。如：

(1)当地层变化时，钻速无明显变化，这可能是钻头泥包，因为正常地层变化会导致钻速变化，泥包后钻头无法有效的钻入下一地层，以致钻头在原地空转；(2)在钻进过程中，由于泥包钻头无法有效地“吃入”地层，出现扭矩变小或扭矩波动范围减小；改变钻压对钻速无明显影响，从而出现进尺变慢等现象；(3)在起下钻时，出现“拔活塞”现象；短起下钻时，经常遇阻；短起下钻后，钻速不能恢复到以前钻速，甚至无法转动等现象；(4)如果钻井过程中出现长时间停泵、钻具刺漏，而无法正常循环，等处理事故后，钻速不能维持正常，也可能是钻头泥包；(5)当钻头泥包严重时，会出现高泵压，甚至堵死水眼，蹩泵，从而导致钻具无法转动等现象。

2 造成PDC钻头泥包的原因

PDC钻头泥包的原因是多方面的，其中最主要的有地质原因，泥浆性能和工程施工等方面的原因：

(1)地质因素：若所钻地层含泥页岩或者石膏，这些岩屑易水化分散并吸附于钻头表面，同时这些岩屑处理不及时，会污染泥浆，使泥浆性能下降，在钻进过程中，由于压差作用和不同渗透率，慢慢形成较差质量的泥饼，这些泥饼极易造成钻头泥包。(2)泥浆性能因素：当泥浆性能不好，泥浆的固相含量、粘度、剪切力和抑制性不能达到要求，这时井底岩屑难以得到及时清除，易滞留于井眼，堵塞环空，在压差作用下，慢慢形成低质量的粗糙泥饼；同时如果泥浆的润滑性能差不能有效的保护钻头表面，这些都会导致钻头泥包。(3)工程施工因素：在钻头选型方面，水眼和流道排屑角设计不合理，岩屑不能尽快脱离钻头，造成钻头泥包；在钻进或者起下钻时，钻井指令不合理，如排量过小、钻压过大等，使岩屑长期滞留井底，形成厚泥饼，在起下钻过程中，钻具不停地刮落这些泥饼，后期施工时，井眼中的泥饼会越积越厚、越压越实，这时钻头泥包就很容易发生；在刹把操作时，操作不精细，送钻不均匀，导致钻压时高时低，如果这时正好在软地层中打钻，送压过大，钻头将直接接触地层，直接造成钻头泥包。

3 PDC钻头泥包的预防

在实际工作中，有些因素是我们无法控制的，如地质因素，所以我们只能控制泥浆性能和工程施工方面的因素，下面简单的谈谈这两个因素的预防措施：

3.1 泥浆性能方面的调整

(1)控制泥浆比重和失水，使外部液体少量进入井内，减小泥浆污染，从而提高泥浆性能。(2)控制泥浆中的固相含量和粘切力，及时清除劣质固相；同时提高钻井液抑制性，控制泥页岩的水化分散程度；例如在钻进石膏地层时，提前加碱，抑制其分散，有效的保护钻头。(3)在泥浆中加入润滑剂或者表面活性剂，如在泥浆中混油，这些措施都能有效地保护钻头表面；在一些复杂地层，可以提前加入屏蔽暂堵剂，封堵地层，从而避免井下复杂情况引起的钻头泥包。

3.2 工程技术方面的预防措施

(1)在PDC钻头的选型时，要求水眼、流道排屑角有利于排屑，减少岩屑在钻头处停留的时间；(2)在钻进过程中，优化钻井参数，做好钻井指令，按指令作业，特殊情况能及时调整指令；在起下钻过程中，及时调整泥浆性能，充分循环，控制好排量和钻压，保证钻头得到充分清洗。(3)在刹把操作时，要求司钻操作精细，送钻均匀，熟悉各种工况的操作要领，紧急情况下能正确操作。

4 PDC钻头泥包的处理

当钻头发生泥包时有以下处理方式：

(1)处理钻头泥包的第一条原则就是：立即停止打钻，尽量循环等待下一步措施；(2)及时调整泥浆性能，配置润滑剂和表面活性剂，对井底进行清洗，确保钻头表面清洁，从而解除泥包；(3)根据经验，加大排量，上提或者下放钻具循环，同时尝试高转速旋转钻具；在悬重不高时尝试猛提、猛放，重复这些操作反复二个循环周后，若任然无法解除钻头泥包，就只能起钻手动清除泥包。

5 结论

(1)配制并维持优质的泥浆性能，使钻头泥包的可能降低。(2)优选PDC钻头，优化钻井参数和钻井指令，并严格按照指令施工，同时刹把操作应该准确、精细。(3)做好应急预案，当紧急情况发生时，能安全有效处理情况。