淺談三牙輪鉆頭井下判斷與處理

祝克興，武志華

（中國石油青海油田監督監理公司，甘肅敦煌 736200）

淺談三牙輪鉆頭井下判斷與處理

祝克興，武志華

（中國石油青海油田監督監理公司，甘肅敦煌 736200）

牙輪鉆頭在使用過程中主要是根據使用時間來分析判斷鉆頭在井下工作情況，鉆進時稍有疏忽會發生掉大量有鑲齒、牙輪尖端和牙輪整體的事故。淺談三牙輪鉆頭先期損壞的原因、三牙輪鉆頭工作異常的起因及三牙輪鉆頭井下工況判斷，防止牙輪鉆頭事故的發生。

三牙輪鉆頭；元件磨損；使用時間；巖石可鉆性

1 三牙輪鉆頭先期損壞的起因

1）牙輪鉆頭是在高鉆壓和鉆井液的沖洗作用下進行鉆進作業，鉆頭在井筒鉆進時，井內所含的砂巖、粒巖和牙輪自身軸承元件等固體，在固體顆粒及元件的摩擦和切削作用下使軸承元件的表面被損壞。砂巖、粒巖直接劃在軸承元件表面，形成坑或劃成條痕，與巖屑顆粒接觸時間長而導致變形，在地下長時間鉆進時容易發生剝落，從而使牙輪軸承先期損壞。

2）三牙輪鉆頭在縱向動載下，引起牙輪與密封圈、牙輪軸承疲勞破壞磨損，促使牙輪軸承先期損壞。

3）三牙輪鉆頭超頂（復錐）引起的滑動下，引起牙輪與密封圈、牙輪軸承疲勞破壞磨損，促使牙輪軸承先期損壞。

4）三牙輪鉆頭牙輪在上述的情況下，牙輪與牙輪軸承的位移增大，導致牙輪鑲齒與牙輪互相碰撞，引起鉆頭斷齒、掉3號牙輪尖和掉牙輪事故發生。

2 帶三牙輪鉆頭鉆進時井下復雜、事故判斷及處理

鉆頭如果在井筒內發生異常：

1）首先必須要停鉆、停泵，對地層的巖性和軟硬程度進行分析。

2）其次對地面設備進行檢查是否出現問題。

3）再次對于以上問題如果正常，再用鉆壓10～20kN進行鉆進，判斷三牙輪鉆頭在井筒是不是工作正常，如果出現牙輪損壞則有以下5種情況

（1）當軸承損壞時會發現有蹩跳現象，鉆壓的大小出現的憋跳情況也不一樣；鉆速的快慢也會看出鉆壓有所變化；

（2）當牙輪卡死時轉盤負荷增大，轉盤鏈條跳動，停轉盤出現打倒車現象；

（3）當掉牙輪時轉盤負荷增大，蹩鉆厲害；如果出現鉆速下降或沒有進尺的情況，上提鉆具轉轉盤方向下探方入有變化，高差約為一牙輪高度；

（4）當牙齒磨光時轉盤負荷減輕，鉆速明顯下降，甚至沒有進尺；另外指重表平穩無擺動；泵壓也無變化；

（5）當鉆頭泥包時增加轉盤轉速會有跳鉆現象，還會出現鉆速下降現象，上提鉆具時有泵壓上升，甚至憋泵的情況；

4）最后鉆具結構、鉆頭因素引起轉盤負荷增大，導致憋鉆時具體操作方法如下：

（1）上提鉆具使鉆頭離開井底3～5m，再啟動轉盤觀察轉盤是否出現蹩鉆。

（2）控制速度下放鉆具，觀察轉盤是否出現蹩鉆。

（3）當鉆具結構引起蹩鉆時，可先進行短程起下鉆作業，適當調節鉆井液的性能，如密度、黏度、失水量、含砂量。如果是扶正器引起的蹩鉆，應對該地層進行短程起下鉆劃眼作業，保證井壁的平滑。

3 三牙輪鉆頭鉆進井下工況判斷

3.1 鉆具入井前的準備工作

（1）接方鉆桿緩慢開泵增大排量，使旁通孔封閉，馬達啟動，驅動接頭旋轉，并記錄該排量。

（2）用提升短節將鉆具提起，用卡瓦使旁通閥位于轉盤之上，裝上安全卡瓦，卸去提升短節。

（3）停泵后，鉆井液從旁通孔流出，鉆具正常。

3.2 下完鉆鉆進時，記錄鉆井參數

（1）下鉆后開泵使用螺桿鉆具。

（2）開泵后逐步增加排量，記錄泵壓和排量。

（3）循環沖洗井底，然后加壓，鉆進過程逐步加大鉆壓鉆井液循環兩周后，記錄下加鉆壓前后鉆壓、總泵壓、排量和鉆井液性能。

（4）每班交接班時，將記錄的數據交接清楚。

3.3 三牙輪鉆頭、井下動力鉆具異常處理

（1）當三牙輪鉆頭、井下動力鉆具出現異常立即將鉆具提離井底，對循環壓力、鉆井液的性能、立管壓力表和地面設備進行檢查記錄。

（2）當泵壓突然升高后將鉆具提離井底，如果泵壓恢復正常狀態，逐步加鉆壓，壓力表逐步升高，均正常，說明馬達失速，傳動軸卡死，鉆頭噴咀被堵。鉆具提離井底，立管壓力表讀數仍很高，則起出鉆具檢查并查看鉆頭情況。

（3）當泵壓升高后，如果是鉆頭水眼被堵，先將鉆具提離井底再檢查泵壓，如果泵壓仍然高于正常循環壓耗，先改變循環排量，及時上、下活動鉆具，如果沒有效果則立即起鉆檢查。如果出現鉆時較慢甚至無進尺，先繼續觀察鉆時，如果持續慢鉆時，判斷為鉆頭磨損，起出鉆具更換鉆頭，如果是地層原因，把鉆具提離井底，壓力與循環壓力相同，可繼續鉆進。

（4）泵壓下降循環壓力損失變化，則檢查泵排量、鉆井液灌入量，如鉆井液量減少則判斷發生井漏，應先進行堵漏工作。

4 結束語

動力鉆具與三牙輪鉆頭入井前、后基礎數據要詳細記錄。旁通孔封閉排量、壓力，鉆進時，鉆壓、泵壓、排量和鉆井液性能。它是判斷三牙輪鉆頭、井下動力鉆具的重要依據。動力鉆具與三牙輪鉆頭復合鉆進時，鉆進3～5根鉆桿單根，應校核一次泵壓、排量和鉆井液性能。動力鉆具與三牙輪鉆頭滑動鉆井，每一小時應校核一次泵壓、排量和鉆井液性能。及時發現動力鉆具與三牙輪鉆頭工作異常跡象，保證下步鉆井工作順利進行。

[1] 鉆井手冊（甲方）編寫組.鉆井手冊[M].北京：石油工業出版社，1990.12.

[2] 塔里木石油勘探開發指揮部鉆井監督辦公室編.鉆井監督指南[M].北京：石油工業出版社，1999.7.

Discussion on Downhole Judgment and Treatment of Three-cone Drill Bit

Zhu Ke-xing，Wu Zhi-hua

In the course of the use of the cone bit，the drill bit is used to analyze the working condition of the drill bit in the course of the use.The slightest deviation from the drill bit will occur.There will be a lot of accidents including the teeth，the tip of the cone and the whole of the cone.This paper discusses the causes of the early damage of the three cone bit，the cause of the abnormal work of the three cone bit and the judgment of the working condition of the three cone bit to prevent the occurrence of the cone bit.

three cone bit；component wear；use time；rock drillability

TE921.1

B

1003-6490（2017）12-0233-02

2017-10-31

祝克興（1989—），男，青海海東人，助理工程師，主要從事鉆井監督工作。