[摘要]：“PDC鉆頭+…”的鉆具組合在鉆井施工中得到廣泛應(yīng)用，對增加鉆井效益起著重大作用，已是不爭的事實，但在實際應(yīng)用中，由于種種原因，時有達(dá)不到預(yù)期目的的情況發(fā)生，往往出現(xiàn)造斜率，鉆進速度的不理想。本文綜合實鉆中遇到的一些問題，結(jié)合幾口井的現(xiàn)場施工情況，解析了PDC鉆頭的結(jié)構(gòu)對造斜率因素的影響，PDC鉆頭對不同的地層適應(yīng)性不同，以及在使用PDC鉆頭在鉆井施工中，由于人為的操作因素不同，而對鉆頭使用效果產(chǎn)生了不同影響。提出對選用的鉆頭的優(yōu)選，人們認(rèn)識觀念的革新是提高鉆井速度，增加鉆井效益的關(guān)鍵。
引言
“PDC鉆頭+…”的鉆具組合在現(xiàn)代鉆井中得到國內(nèi)外鉆井界的認(rèn)可，在定向井鉆井中有著廣泛的應(yīng)用，為提高現(xiàn)代鉆井技術(shù)，縮短鉆井周期，增加鉆井效益起著重大作用，但在實際應(yīng)用中，無論在淺井、中深井及深井中還是在泥漿處理不好的定向井中、滑動鉆進中井段比較長的定向井中以及淺、中、深水平井中，由于種種原因卻達(dá)不到預(yù)期目的，造成不必要的損失。當(dāng)施工中急需增井斜的時候，原計劃有一定造斜能力的動力鉆具關(guān)鍵時候造斜能力失常，無法滿足要求，增斜就是不理想，這樣有可能重新起鉆換動力鉆具，耽誤工期；也有可能因為這趟鉆不成功造成填井，施工人員難以解脫；容易憋泵，動力鉆具壽命降低，易于損壞；損壞鉆頭，鉆頭容易斷齒、掉齒，有的甚至連根拔起掉成禿頭，造成井下落物；工具面變化厲害，大繩打扭，造成事故，在有些應(yīng)用有線隨鉆施工的井中，工作中稍有粗心，電纜往往因為鉆具擺動而打扭造成斷路或短路；側(cè)鉆井中掌握不好參數(shù)，側(cè)鉆不容易成功，因此有必要對“PDC鉆頭+…”的鉆具組合進行研究。
1施工實例與因素分析
（1）新疆YM7-H1井。在新疆YM7-H1井上，當(dāng)井深達(dá)到4600.82m時，送鉆壓就很困難，最好時一個工作日能鉆進20m/d左右。反之，鉆進速度就會降低達(dá)8m/d左右，在鉆進到4650.00m時，雖然能擺好工具面，但是鉆進過程中鉆壓卻很難控制，分析當(dāng)時的原因在于隨著井深的增加，地溫也隨之升高，泥漿不適應(yīng)井下條件，鉆具粘卡的厲害，鉆壓難以控制，造成PDC鉆頭加壓忽大忽小，常常造成憋泵，鉆具扭矩變化大，鉆具轉(zhuǎn)動幅度大，工具面控制困難，反映出PDC鉆頭對該地層及工作條件的不適應(yīng)性。當(dāng)然也說明動力鉆具工作能力很強。（2）坨143-2井。坨143-2井設(shè)計造斜點2400.00m，最大井斜15°，在該井施工中，用掉了三根動力鉆具才完成定向施工。因為動力鉆具大多為舊的或修復(fù)產(chǎn)品，別說是施工人員技術(shù)不好就是施工人員技術(shù)再好，由于使用舊動力鉆具也難以靈活操作，但如果使用新的動力鉆具，再加上合理的鉆井參數(shù)，可能會取得很好的效果，但對于這類井來說，PDC鉆頭的使用嚴(yán)重減少了動力鉆具的使用壽命，對鉆井整體來說效益不佳。（3）川孝472-2井。川孝472-2井上的使用情況。工作開始，工具面不穩(wěn)定，進尺慢，2～3個小時僅鉆進0.50m，分析地層為蓬萊鎮(zhèn)組，地層方面稍硬些，PDC鉆頭對地層的適應(yīng)性差，鉆時較慢，泥漿密度高，易于粘卡，造成送壓不均，工具面不穩(wěn)，造成井斜增加很慢。
2PDC鉆頭的結(jié)構(gòu)與造斜率因素的分析
2.1從PDC鉆頭的本身特點來分析
由于PDC鉆頭不存在活動部件，無軸承之類的運行件，使用時間長，鉆進效率高，并且在實際應(yīng)用中，因適合不同的地層巖性，溫度，造斜等不同需要，其鉆頭冠部又可做成不同的形狀，種類繁多。PDC鉆頭主要靠剪切、切削破巖、輔以壓碎破巖，適用小鉆壓、高轉(zhuǎn)速、大排量，有利于提高鉆井機械鉆速并具有糾斜、防斜效果，可在高密度鉆井液條件下使用，切削刃耐高溫，能在軟、中硬、硬或具有一定研磨性的地層中有效鉆進，因而在鉆井領(lǐng)域中得到大力推廣和應(yīng)用，但它不能有效地鉆過含燧石、黃鐵礦和硅質(zhì)的不均質(zhì)堅硬地層。由PDC鉆頭對巖層破碎特點，決定了其對鉆壓的反應(yīng)特別靈敏，鉆壓稍有變化，其扭矩變化就非常明顯，在定向造斜中應(yīng)當(dāng)注意。
鉆頭體長度對造斜率的影響。由于直螺桿動力鉆具的長度和單彎彎點的位置在出廠時就已經(jīng)確定，而在實鉆施工中鉆頭的選擇是不確定的，實鉆中應(yīng)注意選擇。鉆頭冠部形狀對造斜率的影響。側(cè)向力一定時，鉆頭與地層接觸面積越小，作用在單位面積上的側(cè)向力越大，鉆頭的造斜率越高。故需要較高造斜率時，應(yīng)選用冠部平坦、與地層側(cè)向接觸面小的PDC鉆頭。鉆頭保徑類型對造斜率的影響。在定向鉆進過程中，鉆頭保徑切削齒側(cè)傾角對造斜率的影響。為了便于定向施工時通過鉆壓控制工具面，應(yīng)選用保徑齒后傾角較大、扭矩平穩(wěn)的PDC鉆頭。鉆頭翼片對造斜率的影響。并不是所有的PDC鉆頭都可用來進行定向，因此，定向施工應(yīng)選用翼片多且短的PDC鉆頭。
2.2操作使用效果的影響
由上述PDC鉆頭特點不難理解，操作不當(dāng)，送壓過快，或地層發(fā)生變化，巖性軟硬交錯往往很容易憋泵，舊動力鉆具被憋幾次甚至一次就失去工作能力，即使是新動力鉆具經(jīng)常憋泵使用壽命也會縮短；有時鉆頭提前損壞，壽命縮短。鉆頭受扭矩大，造成工具面變化大，甚至大繩打扭，有時隨鉆電纜線會扭進去，使用中都應(yīng)加倍小心。PDC鉆頭對鉆壓要求苛刻，司鉆技術(shù)過硬，如果是新手，則很難用好；PDC鉆頭正在普及當(dāng)中，有的井隊以前很少使用，一時很難適應(yīng)。為解決這個問題，必須大力推廣無線隨鉆，可以鎖住鉆盤，大繩不會發(fā)生打扭，看來使用無線是一個必然。應(yīng)根據(jù)地層和泥漿具體情況合理采用送壓措施。工具面不穩(wěn)往往造成“造斜能力”失常。當(dāng)鉆遇館陶組等含燧石、黃鐵礦和硅質(zhì)的不均質(zhì)地層時，更容易損壞牙齒，甚至造成冠部全部脫掉，盡管現(xiàn)代鉆井技術(shù)可以制造直接鉆穿含燧石巖層的PDC鉆頭，成本也很高。由于PDC鉆頭對鉆壓的敏感性，往往不容易側(cè)鉆。原因是由于開始側(cè)鉆時要求鉆壓特別小，鉆具長時間不動，對于一定深度、泥漿性能不好的井，容易粘卡一部分鉆壓，往往造成鉆壓突然釋放，引起工具面劇烈變化，影響側(cè)鉆效果。為此，常常要求先使用牙輪鉆頭側(cè)鉆出去，之后再根據(jù)條件使用PDC鉆頭。PDC鉆頭在扭方位時一般表現(xiàn)的很困難，扭方位時一般井都比較深，泥漿性能不好，容易粘卡，鉆頭的選擇使用應(yīng)斟酌。
3認(rèn)識和建議
1）在大力宣傳推廣的同時，應(yīng)將如何使用PDC鉆頭，如何選擇適合于不同地層和泥漿性能的PDC鉆頭，使之能充分發(fā)揮其效能，制定必要的使用PDC鉆頭的鉆井參數(shù)，提高送壓質(zhì)量。2）提高鉆頭的制造質(zhì)量，使之適應(yīng)性更強，范圍更廣。3）優(yōu)質(zhì)高效的PDC鉆頭，要求人們對PDC鉆頭的適用性有較好的認(rèn)識。4）在使用舊的動力鉆具時，最好優(yōu)先使用牙輪鉆頭，比PDC鉆頭效果好。5）井隊主要決策人員觀念的改變和對PDC鉆頭的認(rèn)識是提高鉆井速度，增加鉆井效益的關(guān)鍵，應(yīng)加強學(xué)習(xí)。
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