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金刚石复合片钻头使用操作指南

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点击次数:  更新时间:2016-11-15 07:50:57  【打印此页】  【关闭

钻头使用前的准备工作:

  首先应仔细检查前一只钻头的使用情况,了解钻头规径的磨损状态,检查钻头体上是否有缺落性的损坏(缺落部分如掉齿等会对即将入井的钻头造成伤害)。

  钻头的工作稳定性对于防止井斜并最大程度地发挥钻头的性能具有重要作用,因此,使用PDC钻头时都推荐钻头在稳定的工作状态下钻进。然而,由于具体的钻井过程以及井眼条件的特殊性,有时并不需要刻意追求这种稳定性。所有的稳定器和扩眼器都应该检测其外径,以确保外径尺寸不过大。

  操作指南

  新钻头首次钻进:

  1.在钻头接近井底时将泵的排量开到最大,而后启动,将转速控制在30~60rpm。缓慢下钻直至钻头接触井底。

  2.为了形成新的井底,在钻进最初的1m左右深度井眼的过程中,应该按照推荐的起始钻压值施加钻压。表中提供了不同尺寸的各种型号钻头的起始钻压值。钻头的起始工作参数(钻压和转速)至少应维持钻完一只钻头的长度。

  3.新的井底形成后,就可以平缓、均匀地增加钻压直至达到正常钻进时的钻压水平。对于极软地层,该钻压与起始钻压非常接近。对于较硬的地层,钻头磨合形成新井底将花费较长的时间,最终的正常工作钻压也较高。最佳的钻压值应该是:当钻压达到此值后,钻头的机械钻速ROP不再随着钻压新的增加而增加,或钻头扭矩已达到极限扭矩值。

  4.增加钻头转速直至达到预期水平。钻头的最佳转速应该是:当转速达到此值后,钻头的机械钻速ROP不再随着转速新的增加而增加,或钻头扭矩已达到极限扭矩值。通常情况下,钻头在较软的岩石中钻进时的机械钻速ROP对转速的变化更加敏感。对于较硬、研磨性较强的地层,高的钻头转速易导致切削齿提前磨损失效。因此,及时监测钻头钻速ROP随转速RPM的变化情况是很重要的,这样我们可以在最低的转速下达到预期的机械钻速,一般而言,推荐的钻头转速范围为60~240rpm。

  5.当钻遇岩性变化的地层时,应连续监测和调整钻压和转速,以达到最优的钻头寿命和钻进速度。

  接单根:

  除了没有磨合形成新井底的过程外,接单根时遵循与新钻头首次钻进相似的规程。

  1.当钻达方钻杆尾端时,降低转速至30~60rpm。

  2.制动刹车,不再送钻,使钻头上的部分钻压在数分钟内逐渐得以释放。

  3.将钻头提离井底,停止钻头转动。

  4.接单根完毕后,钻头重新入井。在钻头接近井底时开足钻井泵排量,使井底泥浆充分循环。开动(或顶驱),转速30~60rpm。

  5.钻头到达井底后,首先增加钻压,然后增加转速,如前所述。

  井底马达和定向钻进

  在使用井底马达时,钻头转速范围的控制是受到限制的。通常,岩层越硬,钻头转速就应该越低。因此,充分了解岩性情况并据此选择适宜的井底马达是很重要的。AR系列钻头将PDC钻头的应用扩展到了更硬的地层,其推荐使用的是高扭矩、低转速马达。根据已有的技术资料,在定向钻井中,AR系列钻头的造斜速度比常规钻头略低。所以,预计钻头造斜能力时应参照常规钻头作细微的调整,也可以根据当地的使用经验进行适当调整。文献SPE 24614中论述了抗回旋钻头在定向钻井中的现场试验情况。

  1.将钻井泵排量开至正常钻井时的一半,下放钻头至井底。在钻头开始旋转后同时增加钻压和钻井泵排量。如果钻头是在易泥包的极软地层中开始钻进的,则推荐开足钻井泵排量。

  2.当定向井钻具在旋转模式下工作时,应使钻杆的转速维持较低的水平(20~40rpm)。

  钻头发生回旋的标志

  在钻头钻进过程中出现以下现象:

  1.在高转速(>120 RPM)下机械钻速低(<12 ft./hr.);

  2.当改变钻头转速时机械钻速呈非线性变化;

  3.明显的钻柱振动。

  如果怀疑钻头发生回旋,应该采取以下措施:

  1. 降低转速至30~50RPM;

  2. 加钻压直至钻头机械钻速达到12ft./hr.或更高(注意不要超出推荐的最大钻压);

  3. 按照一定的增量增加转速并绘制转速――机械钻速曲线,当曲线呈线性时说明钻头不再回旋。

  PDC钻头使用注意事项

  地层

  PDC钻头对地层岩性的变化是很敏感的。最优的钻井参数依赖于地层岩性,并且是随钻遇岩层的变化而变化的。

  PDC钻头主要应用于软至中硬地层的钻进,钻头钻井过程中会产生大量的岩屑。因此,水力能量对于钻头的清洗和冷却是必不可少的,水力能量的利用效率是影响钻头机械钻速的最重要因素之一。

  当PDC钻头钻遇硬研磨性夹层时,其切削齿的磨损将随着转速和钻压的增加而加剧。为延长钻头寿命,推荐使用低转速(约80~120rpm)和尽可能低的钻压。

  钻头的准备

  检查前一只钻头有无断、掉齿以及本体局部缺落等现象,若有,必要时应进行打捞。井内落鱼很容易导致PDC钻头的早期破坏,因此推荐在使用PDC钻头之前进行打捞操作,清除井底异物。

  从包装箱内取出PDC钻头,注意取出时应先用木板或其它软材料作好衬垫,不允许在钢、水泥或其它硬质材料上滚动钻头。

  入井前检查钻头,确保钻头内流道无异物堵塞。

  入井前检测喷嘴直径是否符合要求。

  在钻头联接螺纹处涂丝扣油脂。

  按照API推荐的扭矩值上紧钻头联接螺纹,必要时使用钻头装卸器。特别注意:上扣时不得对钻头的切削齿和规径结构造成损伤。

  起下钻

  当钻头通过防喷器组、套管鞋以及尾管悬挂器时应特别谨慎、缓慢,以避免对钻头造成损伤。

  在已出现缩径的井段以及狗腿度严重的井段应谨慎、缓慢地通过。

  尽可能避免用PDC钻头划眼。较短的井段需要划眼的应采用小钻压(约2~4klbs或1~2t)、适中的转速以及最大的排量。

  下至最后一个单根或立根时应开足排量,缓慢下钻。

  下至钻头离井底6"~12"(150mm~300mm)时,循环数分钟。如果井底有淤积,循环时间可以适当延长,同时活动钻具。

  悬浮设备

  钻头与井底的磨合

  钻头接触井底之前,应将预期的水力计算结果与仪表显示结果作对比,以检测是否有喷嘴堵塞、喷嘴脱落现象,以及钻井泵故障等。

  软地层:采用最大的钻井泵排量,转速约100rpm,钻压约1~2t。钻进1m左右后开始调整钻井参数,以达到最优的机械钻速。

  较硬地层:磨合井底需要的时间较长。转速宜控制在80~120rpm,钻压以1t的增量逐渐增加。以此方式钻进0.6~1m后,开始调整钻井参数以达到最优的机械钻速。

  硬研磨性夹层:钻压应尽可能低,转速约80~120rpm。

  钻进,接单根,起钻

  接单根时不宜直接将钻头提离井底,而应先使钻压自然释放。这对于减少PDC切削齿的热冲击是很有效的,尤其是在钻进较硬岩层时。

  起钻过程中,在井眼尺寸较小处要放慢速度,以免伤及钻头规径结构。在通过套管鞋、尾管悬挂器以及防喷器组时,更要缓慢、谨慎,否则可能损坏钻头。

  接单根完成后,钻头重新入井,钻井泵恢复全排量,转速和钻压应平缓地逐渐增加至正常值。

  卸下的钻头应放置在木板或其它软的垫板上,不允许直接将钻头工作面向下立置在钢质的钻台上。

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