川渝區域鉆井施工中鉆頭泥包的探討

陶衛東 杜小松

摘要? 川渝區域上部沙溪廟、飛仙關中部韓家店層位組含有大段棕紅色泥巖、紫紅色泥巖、深灰色泥巖、泥質灰巖等，在鉆井施工中在鉆遇這些層位，極易發生鉆頭泥包現象，嚴重時可包死鉆頭甚至造成環空阻塞。通過調整鉆井液性能，調整鉆井工程措施與工藝解決鉆遇大段泥巖鉆頭泥包問題，達到快速鉆進。

關鍵詞：川渝區塊;鉆井液性能? 工程措施? 快速鉆進

1前言

川渝區域構造，從地表至井底，地層層序依次為侏羅系自流井組、三疊系須家河組、雷口坡組、嘉陵江組、飛仙關組，二疊系上統長興組、龍潭組，二疊系下統茅口組、棲霞組、梁山組，志留系下統龍馬溪組，奧陶系上統五峰組、臨湘組、寶塔組。

2 泥包的現象以及原因

2.1泥包的現象

1、鉆進時進尺明顯變慢，地層變化時對鉆速影響不大;

2、增大鉆壓或減小鉆壓對鉆速無明顯影響，鉆頭牙齒不能有效吃入地層，表現出扭矩變小或扭矩波動范圍減小;

3、一般情況下泵壓略有升高或無明顯變化;但有時也會出現高泵壓，甚至堵死鉆頭水眼，阻塞循環通道;

4、短起下鉆過后鉆速明顯變慢，繼續鉆進可能會逐漸恢復原鉆速而泥包解除，或者繼續變慢造成嚴重泥包致無法鉆進;

5、起下鉆出現“拔活塞”現象;

6、鉆井中接完單根后，鉆時較接單根前明顯變慢。

2.2鉆頭泥包的原因

1、地質因素：所鉆地層為上部不成巖的軟泥，極易粘粘于鉆頭表層，壓實后造成鉆頭泥包;地層中的泥頁巖雖成巖，但易于水化分散，使井眼內泥質或固相含量大增，吸附于鉆頭表面造成鉆頭泥包;或者地層中含有分散狀石膏，造成鉆井液污染后，鉆井液中的有害固相難于清除，使鉆頭被泥包的機率大增;地層滲透率高，在壓差作用下，吸附井筒內有害固相及未及時攜帶出的巖屑，形成厚泥餅，起下鉆時在PDC鉆頭下方堆積造成鉆頭泥包。

2、工程技術因素：鉆進中排量小，不能有效清洗井底及鉆頭，同時上返速度不足，巖屑在井內滯留時間長，粘附于井壁形成厚泥餅，尤其是中上部鉆速高時更為嚴重;在軟泥巖地層，鉆壓過大，地層或鉆屑與鉆頭表面形成直接接觸，造成鉆頭泥包;長裸眼下鉆未進行中途循環，從井壁上刮下的泥餅或鉆屑則會泥包鉆頭。

3、鉆井液性能因素：鉆井液抑制性差，無法控制泥頁巖的水化分散;固相含量和粘切過高，鉆出的巖屑難于清除，易吸附在鉆頭表面，如果使用的是無固相鉆井液，鉆頭是絕對不會發生泥包的;泥漿密度偏高，失水大，易形成過厚的粗糙泥餅;潤滑性能差、鉆頭表面無法形成有效的保護膜，鉆井液中的劣質固相易吸附在鉆頭上。

4、鉆頭選型因素：水眼設計無法滿足排屑要求;流道排屑角阻礙了鉆屑順利脫離井底。

3 泥包的預防與處理

3.1鉆井液性能的調整

1）、提高鉆井液抑制性，減少泥頁巖的水化分散;

2）、降低鉆井液粘度、切力，及時清除劣質固相;

3）、混油或增加潤滑劑投入量，使鉆屑不易粘附到鉆頭上;

4）、加大鉆井液中聚合物含量，控制失水，提高泥餅質量;

5）、必要時調整鉆井液體系為Kcl強抑制體系;

7）、開啟四級固控，盡可能的清除鉆井液中的低密度有害固相，振動篩最好能夠使用280目篩布。

3.2工程技術措施與工藝

1）、首先做好PDC鉆頭的選型工作，優先選擇刀翼較少的PDC鉆頭;

2）、下入PDC鉆頭之前，應充分循環泥漿，清洗井眼，防止起鉆后滯留在井眼內的鉆屑繼續水化分散;

3）、下鉆時鉆頭不斷刮削井壁，井壁上的泥餅或滯留于井內的鉆屑會在鉆頭下堆積，到一定程度便會壓實在鉆頭上，那么下鉆中途進行循環，將鉆頭沖洗干凈也是有效的;

4）、下鉆時在鉆頭流道表面涂滿鉛油或者黃油，形成一層保護膜，減少鉆頭與鉆井液中的劣質固相直接接觸的時間，或者把鉆頭包起來，這樣做既便在深井中也是有一定作用的;

5）、下鉆過程中還應適當控制速度，防止鉆頭突然沖入砂橋，鉆進一堆爛泥中;另外如果速度恰當，PDC鉆頭會順著上一只鉆頭所鉆的螺旋形井眼軌道行進，而不是在井壁上劃拉下大量泥餅。

6）、每次下鉆到底時必須先開泵，盡量提高排量充分沖洗井底和鉆頭，等排量滿足要求后再輕壓旋轉鉆進0.5-1m，這也是PDC鉆頭造型的要求。

7）、盡量采用大排量鉆進，保證PDC鉆頭的充分清洗與冷卻;

8）、在軟泥巖中鉆進，應盡量采用低鉆壓、高轉速、大排量，沒有必要盲目使用高鉆壓去追求那僅高一小點的鉆速，那只是牙輪鉆頭的使用方式;

9）、操作要精細，送鉆加壓一定要均勻，不能忽大忽小。

3.3鉆頭泥包的處理

1、發現鉆頭泥包后及時調整鉆井液性能，立即停鉆并配置二十方左右低粘切等密度的鉆井液替入井內對鉆頭進行清洗;同時提高排量加強水力沖洗效果，上提鉆頭脫離井底，提高轉速增大離心力使泥塊易于甩出，并上下大幅度活動幾次，然后下壓至井底不開轉盤循環5-10分鐘，將上述過程反復操作;如果在2個循環周內無效，就應該果斷起鉆。

4 結論與認識

鉆頭泥包問題往往主要是由于鉆井液中有害固相過高、鉆井液排量小不能有效清洗鉆頭、地層本身膠質泥巖含量大易粘附鉆頭所致。一般發生在鉆井液剛轉換后2-3小時、雙石層鉆進過程中及更換鉆頭到底1小時左右，PDC鉆頭在入井前卸去所有鉆頭水眼，導致水眼流速過低而堵水眼，造成泥包刀翼。

處理的辦法是：在調整處理鉆井液時加入足量的抑制包被劑，有必要時刻轉換為KCL體系鉆井液。鉆進中及時開動固控設備清除鉆井液中低密度有害固相含量，更換PDC鉆頭下鉆中途要大排量循環及時清除下鉆粘附鉆頭的泥巴，到底后盡可能先大排量循環幾分鐘后再鉆進，把握好這幾個關鍵環節可有效防止PDC鉆頭泥包。值得注意的是技術人員要正確認識立管泵壓由循環壓力和噴嘴壓降組成，只要噴嘴壓降為零，就是再裝多大水眼也不影響立壓。因此通過卸去眼，不但改變不了立壓，還往往容易造成PDC鉆頭泥包。 另外盡快摸索掌握各區塊定向井軌跡控制規律，優化鉆具結構，盡可能減少中途調整方位和井斜而引起PDC使用不到家，如果需要在可鉆性較差的下部井段采用復合鉆進，使用耐磨性好的高端PDC鉆頭，可以提高PDC鉆頭的使用效果，提高鉆井速度。