川渝区域钻井施工中钻头泥包的探讨

陶卫东 杜小松

摘要  川渝区域上部沙溪庙、飞仙关中部韩家店层位组含有大段棕红色泥岩、紫红色泥岩、深灰色泥岩、泥质灰岩等，在钻井施工中在钻遇这些层位，极易发生钻头泥包现象，严重时可包死钻头甚至造成环空阻塞。通过调整钻井液性能，调整钻井工程措施与工艺解决钻遇大段泥岩钻头泥包问题，达到快速钻进。

关键词：川渝区块;钻井液性能  工程措施  快速钻进

1前言

川渝区域构造，从地表至井底，地层层序依次为侏罗系自流井组、三叠系须家河组、雷口坡组、嘉陵江组、飞仙关组，二叠系上统长兴组、龙潭组，二叠系下统茅口组、栖霞组、梁山组，志留系下统龙马溪组，奥陶系上统五峰组、临湘组、宝塔组。

2 泥包的现象以及原因

2.1泥包的现象

1、钻进时进尺明显变慢，地层变化时对钻速影响不大;

2、增大钻压或减小钻压对钻速无明显影响，钻头牙齿不能有效吃入地层，表现出扭矩变小或扭矩波动范围减小;

3、一般情况下泵压略有升高或无明显变化;但有时也会出现高泵压，甚至堵死钻头水眼，阻塞循环通道;

4、短起下钻过后钻速明显变慢，继续钻进可能会逐渐恢复原钻速而泥包解除，或者继续变慢造成严重泥包致无法钻进;

5、起下钻出现“拔活塞”现象;

6、钻井中接完单根后，钻时较接单根前明显变慢。

2.2钻头泥包的原因

1、地质因素：所钻地层为上部不成岩的软泥，极易粘粘于钻头表层，压实后造成钻头泥包;地层中的泥页岩虽成岩，但易于水化分散，使井眼内泥质或固相含量大增，吸附于钻头表面造成钻头泥包;或者地层中含有分散状石膏，造成钻井液污染后，钻井液中的有害固相难于清除，使钻头被泥包的机率大增;地层渗透率高，在压差作用下，吸附井筒内有害固相及未及时携带出的岩屑，形成厚泥饼，起下钻时在PDC钻头下方堆积造成钻头泥包。

2、工程技术因素：钻进中排量小，不能有效清洗井底及钻头，同时上返速度不足，岩屑在井内滞留时间长，粘附于井壁形成厚泥饼，尤其是中上部钻速高时更为严重;在软泥岩地层，钻压过大，地层或钻屑与钻头表面形成直接接触，造成钻头泥包;长裸眼下钻未进行中途循环，从井壁上刮下的泥饼或钻屑则会泥包钻头。

3、钻井液性能因素：钻井液抑制性差，无法控制泥页岩的水化分散;固相含量和粘切过高，钻出的岩屑难于清除，易吸附在钻头表面，如果使用的是无固相钻井液，钻头是绝对不会发生泥包的;泥浆密度偏高，失水大，易形成过厚的粗糙泥饼;润滑性能差、钻头表面无法形成有效的保护膜，钻井液中的劣质固相易吸附在钻头上。

4、钻头选型因素：水眼设计无法满足排屑要求;流道排屑角阻碍了钻屑顺利脱离井底。

3 泥包的预防与处理

3.1钻井液性能的调整

1）、提高钻井液抑制性，减少泥页岩的水化分散;

2）、降低钻井液粘度、切力，及时清除劣质固相;

3）、混油或增加润滑剂投入量，使钻屑不易粘附到钻头上;

4）、加大钻井液中聚合物含量，控制失水，提高泥饼质量;

5）、必要时调整钻井液体系为Kcl强抑制体系;

7）、开启四级固控，尽可能的清除钻井液中的低密度有害固相，振动筛最好能够使用280目筛布。

3.2工程技术措施与工艺

1）、首先做好PDC钻头的选型工作，优先选择刀翼较少的PDC钻头;

2）、下入PDC钻头之前，应充分循环泥浆，清洗井眼，防止起钻后滞留在井眼内的钻屑继续水化分散;

3）、下钻时钻头不断刮削井壁，井壁上的泥饼或滞留于井内的钻屑会在钻头下堆积，到一定程度便会压实在钻头上，那么下钻中途进行循环，将钻头冲洗干净也是有效的;

4）、下钻时在钻头流道表面涂满铅油或者黄油，形成一层保护膜，减少钻头与钻井液中的劣质固相直接接触的时间，或者把钻头包起来，这样做既便在深井中也是有一定作用的;

5）、下钻过程中还应适当控制速度，防止钻头突然冲入砂桥，钻进一堆烂泥中;另外如果速度恰当，PDC钻头会顺着上一只钻头所钻的螺旋形井眼轨道行进，而不是在井壁上划拉下大量泥饼。

6）、每次下钻到底时必须先开泵，尽量提高排量充分冲洗井底和钻头，等排量满足要求后再轻压旋转钻进0.5-1m，這也是PDC钻头造型的要求。

7）、尽量采用大排量钻进，保证PDC钻头的充分清洗与冷却;

8）、在软泥岩中钻进，应尽量采用低钻压、高转速、大排量，没有必要盲目使用高钻压去追求那仅高一小点的钻速，那只是牙轮钻头的使用方式;

9）、操作要精细，送钻加压一定要均匀，不能忽大忽小。

3.3钻头泥包的处理

1、发现钻头泥包后及时调整钻井液性能，立即停钻并配置二十方左右低粘切等密度的钻井液替入井内对钻头进行清洗;同时提高排量加强水力冲洗效果，上提钻头脱离井底，提高转速增大离心力使泥块易于甩出，并上下大幅度活动几次，然后下压至井底不开转盘循环5-10分钟，将上述过程反复操作;如果在2个循环周内无效，就应该果断起钻。

4 结论与认识

钻头泥包问题往往主要是由于钻井液中有害固相过高、钻井液排量小不能有效清洗钻头、地层本身胶质泥岩含量大易粘附钻头所致。一般发生在钻井液刚转换后2-3小时、双石层钻进过程中及更换钻头到底1小时左右，PDC钻头在入井前卸去所有钻头水眼，导致水眼流速过低而堵水眼，造成泥包刀翼。

处理的办法是：在调整处理钻井液时加入足量的抑制包被剂，有必要时刻转换为KCL体系钻井液。钻进中及时开动固控设备清除钻井液中低密度有害固相含量，更换PDC钻头下钻中途要大排量循环及时清除下钻粘附钻头的泥巴，到底后尽可能先大排量循环几分钟后再钻进，把握好这几个关键环节可有效防止PDC钻头泥包。值得注意的是技术人员要正确认识立管泵压由循环压力和喷嘴压降组成，只要喷嘴压降为零，就是再装多大水眼也不影响立压。因此通过卸去眼，不但改变不了立压，还往往容易造成PDC钻头泥包。 另外尽快摸索掌握各区块定向井轨迹控制规律，优化钻具结构，尽可能减少中途调整方位和井斜而引起PDC使用不到家，如果需要在可钻性较差的下部井段采用复合钻进，使用耐磨性好的高端PDC钻头，可以提高PDC钻头的使用效果，提高钻井速度。