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                三強截齒在抗擊、耐磨性能上

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                金剛石復合片鉆頭使用操作指南

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                點擊次數:  更新時間:2016-11-15 07:50:57  【打印此頁】  【關閉

                鉆頭使用前的準備工作:

                  首先應仔細檢查前一只鉆頭的使用情況,了解鉆頭規徑的磨損狀態,檢查鉆頭體上是否有缺落性的損壞(缺落部分如掉齒等會對即將入井的鉆頭造成傷害)。

                  鉆頭的工作穩定性對于防止井斜并最大程度地發揮鉆頭的性能具有重要作用,因此,使用PDC鉆頭時都推薦鉆頭在穩定的工作狀態下鉆進。然而,由于具體的鉆井過程以及井眼條件的特殊性,有時并不需要刻意追求這種穩定性。所有的穩定器和擴眼器都應該檢測其外徑,以確保外徑尺寸不過大。

                  操作指南

                  新鉆頭首次鉆進:

                  1.在鉆頭接近井底時將泵的排量開到最大,而后啟動,將轉速控制在30~60rpm。緩慢下鉆直至鉆頭接觸井底。

                  2.為了形成新的井底,在鉆進最初的1m左右深度井眼的過程中,應該按照推薦的起始鉆壓值施加鉆壓。表中提供了不同尺寸的各種型號鉆頭的起始鉆壓值。鉆頭的起始工作參數(鉆壓和轉速)至少應維持鉆完一只鉆頭的長度。

                  3.新的井底形成后,就可以平緩、均勻地增加鉆壓直至達到正常鉆進時的鉆壓水平。對于極軟地層,該鉆壓與起始鉆壓非常接近。對于較硬的地層,鉆頭磨合形成新井底將花費較長的時間,最終的正常工作鉆壓也較高。最佳的鉆壓值應該是:當鉆壓達到此值后,鉆頭的機械鉆速ROP不再隨著鉆壓新的增加而增加,或鉆頭扭矩已達到極限扭矩值。

                  4.增加鉆頭轉速直至達到預期水平。鉆頭的最佳轉速應該是:當轉速達到此值后,鉆頭的機械鉆速ROP不再隨著轉速新的增加而增加,或鉆頭扭矩已達到極限扭矩值。通常情況下,鉆頭在較軟的巖石中鉆進時的機械鉆速ROP對轉速的變化更加敏感。對于較硬、研磨性較強的地層,高的鉆頭轉速易導致切削齒提前磨損失效。因此,及時監測鉆頭鉆速ROP隨轉速RPM的變化情況是很重要的,這樣我們可以在最低的轉速下達到預期的機械鉆速,一般而言,推薦的鉆頭轉速范圍為60~240rpm。

                  5.當鉆遇巖性變化的地層時,應連續監測和調整鉆壓和轉速,以達到最優的鉆頭壽命和鉆進速度。

                  接單根:

                  除了沒有磨合形成新井底的過程外,接單根時遵循與新鉆頭首次鉆進相似的規程。

                  1.當鉆達方鉆桿尾端時,降低轉速至30~60rpm。

                  2.制動剎車,不再送鉆,使鉆頭上的部分鉆壓在數分鐘內逐漸得以釋放。

                  3.將鉆頭提離井底,停止鉆頭轉動。

                  4.接單根完畢后,鉆頭重新入井。在鉆頭接近井底時開足鉆井泵排量,使井底泥漿充分循環。開動(或頂驅),轉速30~60rpm。

                  5.鉆頭到達井底后,首先增加鉆壓,然后增加轉速,如前所述。

                  井底馬達和定向鉆進

                  在使用井底馬達時,鉆頭轉速范圍的控制是受到限制的。通常,巖層越硬,鉆頭轉速就應該越低。因此,充分了解巖性情況并據此選擇適宜的井底馬達是很重要的。AR系列鉆頭將PDC鉆頭的應用擴展到了更硬的地層,其推薦使用的是高扭矩、低轉速馬達。根據已有的技術資料,在定向鉆井中,AR系列鉆頭的造斜速度比常規鉆頭略低。所以,預計鉆頭造斜能力時應參照常規鉆頭作細微的調整,也可以根據當地的使用經驗進行適當調整。文獻SPE 24614中論述了抗回旋鉆頭在定向鉆井中的現場試驗情況。

                  1.將鉆井泵排量開至正常鉆井時的一半,下放鉆頭至井底。在鉆頭開始旋轉后同時增加鉆壓和鉆井泵排量。如果鉆頭是在易泥包的極軟地層中開始鉆進的,則推薦開足鉆井泵排量。

                  2.當定向井鉆具在旋轉模式下工作時,應使鉆桿的轉速維持較低的水平(20~40rpm)。

                  鉆頭發生回旋的標志

                  在鉆頭鉆進過程中出現以下現象:

                  1.在高轉速(>120 RPM)下機械鉆速低(<12 ft./hr.);

                  2.當改變鉆頭轉速時機械鉆速呈非線性變化;

                  3.明顯的鉆柱振動。

                  如果懷疑鉆頭發生回旋,應該采取以下措施:

                  1. 降低轉速至30~50RPM;

                  2. 加鉆壓直至鉆頭機械鉆速達到12ft./hr.或更高(注意不要超出推薦的最大鉆壓);

                  3. 按照一定的增量增加轉速并繪制轉速――機械鉆速曲線,當曲線呈線性時說明鉆頭不再回旋。

                  PDC鉆頭使用注意事項

                  地層

                  PDC鉆頭對地層巖性的變化是很敏感的。最優的鉆井參數依賴于地層巖性,并且是隨鉆遇巖層的變化而變化的。

                  PDC鉆頭主要應用于軟至中硬地層的鉆進,鉆頭鉆井過程中會產生大量的巖屑。因此,水力能量對于鉆頭的清洗和冷卻是必不可少的,水力能量的利用效率是影響鉆頭機械鉆速的最重要因素之一。

                  當PDC鉆頭鉆遇硬研磨性夾層時,其切削齒的磨損將隨著轉速和鉆壓的增加而加劇。為延長鉆頭壽命,推薦使用低轉速(約80~120rpm)和盡可能低的鉆壓。

                  鉆頭的準備

                  檢查前一只鉆頭有無斷、掉齒以及本體局部缺落等現象,若有,必要時應進行打撈。井內落魚很容易導致PDC鉆頭的早期破壞,因此推薦在使用PDC鉆頭之前進行打撈操作,清除井底異物。

                  從包裝箱內取出PDC鉆頭,注意取出時應先用木板或其它軟材料作好襯墊,不允許在鋼、水泥或其它硬質材料上滾動鉆頭。

                  入井前檢查鉆頭,確保鉆頭內流道無異物堵塞。

                  入井前檢測噴嘴直徑是否符合要求。

                  在鉆頭聯接螺紋處涂絲扣油脂。

                  按照API推薦的扭矩值上緊鉆頭聯接螺紋,必要時使用鉆頭裝卸器。特別注意:上扣時不得對鉆頭的切削齒和規徑結構造成損傷。

                  起下鉆

                  當鉆頭通過防噴器組、套管鞋以及尾管懸掛器時應特別謹慎、緩慢,以避免對鉆頭造成損傷。

                  在已出現縮徑的井段以及狗腿度嚴重的井段應謹慎、緩慢地通過。

                  盡可能避免用PDC鉆頭劃眼。較短的井段需要劃眼的應采用小鉆壓(約2~4klbs或1~2t)、適中的轉速以及最大的排量。

                  下至最后一個單根或立根時應開足排量,緩慢下鉆。

                  下至鉆頭離井底6"~12"(150mm~300mm)時,循環數分鐘。如果井底有淤積,循環時間可以適當延長,同時活動鉆具。

                  懸浮設備

                  鉆頭與井底的磨合

                  鉆頭接觸井底之前,應將預期的水力計算結果與儀表顯示結果作對比,以檢測是否有噴嘴堵塞、噴嘴脫落現象,以及鉆井泵故障等。

                  軟地層:采用最大的鉆井泵排量,轉速約100rpm,鉆壓約1~2t。鉆進1m左右后開始調整鉆井參數,以達到最優的機械鉆速。

                  較硬地層:磨合井底需要的時間較長。轉速宜控制在80~120rpm,鉆壓以1t的增量逐漸增加。以此方式鉆進0.6~1m后,開始調整鉆井參數以達到最優的機械鉆速。

                  硬研磨性夾層:鉆壓應盡可能低,轉速約80~120rpm。

                  鉆進,接單根,起鉆

                  接單根時不宜直接將鉆頭提離井底,而應先使鉆壓自然釋放。這對于減少PDC切削齒的熱沖擊是很有效的,尤其是在鉆進較硬巖層時。

                  起鉆過程中,在井眼尺寸較小處要放慢速度,以免傷及鉆頭規徑結構。在通過套管鞋、尾管懸掛器以及防噴器組時,更要緩慢、謹慎,否則可能損壞鉆頭。

                  接單根完成后,鉆頭重新入井,鉆井泵恢復全排量,轉速和鉆壓應平緩地逐漸增加至正常值。

                  卸下的鉆頭應放置在木板或其它軟的墊板上,不允許直接將鉆頭工作面向下立置在鋼質的鉆臺上。

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