PDC钻头落井打捞方法分析与应用
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洛* h $OFFSHORE OIL第40卷第4期2020年12月Vol. 40 No. 4Dec. 2020
文章编号：1008-2336 ( 2020 ) 04-0063-04
PDC钻头落井打捞方法分析与应用
刘成杰1,高薇薇$
(1.中海石油(中国)有限公司天津分公司，天津300450；
2.中海油安全技术服务有限公司，天津300450)
摘 要：随着PDC钻头的广泛应用，同样面临很多复杂的钻井问题，钻头落井问题尤为棘手.如果钻头落井事故处理方法 不正确，将造成工期延误，甚至报废井眼等后果，造成巨大丝经济损失，寻找能够保证PDC钻头打捞成功率的打捞方法刻 不容缓.文章提出适用于井底钻头歪斜、不居中等复杂情况的两趟钻打捞技术，显著提高了打捞成功率，并深入分析了传 统PDC钻头落井打捞方法，明确传统的磨铳、公锥打捞方法对常规落井钻头打捞的可用性.首先引鞋扶正、引导落鱼，通 过旋转将钻头转活并居中，提高捕捉落鱼的成功率；然后利用改进的打捞工具“一把抓”将落鱼捞出.通过应用此技术， 成功将渤海地区某油井落井PDC钻头打捞出井.实践表明，该两趟钻打捞技术，可保证PDC钻头打捞成功率，大幅缩短 作业工期，降低成本，同时为后续钻头打捞作业提供参考与借鉴.关键词：PDC钻头；钻头打捞；公锥；扶正引鞋；改良打捞工具中图分类号：TE28 文献标识码：A D01:10.3969/j.issn.l008-2336.2020.04.063
The Analysis and Application of Salvage Method for the Fallen PDC Bit
LIU Chengjie1, GAO Weiwei2
(1. CNOOC (China) Ltd., Tianjin Branch, Tianjin, 300450;2. CNOOC Safety Technology Services Co. Ltd., Tianjin, 300450 )
Abstract: With the wide application of PDC bit, facing with many complicated drilling problem, the drill bit falling accident is particularly serious, so it is very urgent to find a salvage method that can ensure the success rate of PDC bit salvage. This paper proposes two-drill salvage technology, which is especially suitable for the fallen drill b社 in skew in the wellbore, which significantly improves the success rate of salvage; besides the paper has deeply analyzed the salvage method of the fallen drill bit to clear that the traditional mill and tap salvage method is effective for the conventional fallen drill bit Firstly, the guiding shoe adjusts and guides the crooked drill Mt to the middle of the well bore, mainly by rotating to drive the drill bit and improve the success rate of catching fallen drill bit; secondly, the improved salvage tool takes the fallen drill bit out. By using this technique, the fallen PDC bit of an oil well in Bohai sea area was successfiilly recovered. Practice indicates that the two-drill salvage technology can ensure the success rate of PDC bit salvage, and obviously shorten the operation period and reduce the cost, besides the successful salvage work for the fallen PDC bit will provide reference for the follow-up drilling work.Keywords: PDC bit; drill bit salvage; tap; centering guide shoe; improved salvage tool
近年来油价持续走低，降本增效一直为各大
石油公司秉持的基本原则。如何降低油气生产成
本，已然成为石油行业亟待解决的问题。从原油
开采生产过程分析，原油生产成本包括勘探、开 发和采油三部分，其中开发钻井成本约占三分之
一。降低钻井成本最有效的手段是提高单只钻头
的钻进速度和进尺，提高钻头的破岩性能⑴。
PDC （Polycrystalline Diamond Compact Bit）钻
收稿日期：2020-04-02；改回日期：2020-06-08第_作者简介：刘成杰，男，1989年生，本科，工程师，2012年毕业于中国石油大学（北京）石油工程（海洋方向）专业，现从事钻井工作。 E-mail： Hue罚************.cn
。・64・海幷h站2020年12月
头在软地层和中等硬度地层中的破岩性能非常好，
钻进速度高，使用时间长，大幅度提高钻井工作
效率，提高综合经济效益，因此PDC钻头广泛应 用于钻井作业，市场占有率已达到75%〜80%[2'4]o
但随着PDC钻头的广泛应用，已经出现钻头类型 和地层硬度不匹配、钻头本身质量问题以及其他 复杂的井下问题，为有效降低钻井成本，需根据
实际情况采取最合理有效的处理方式，以最大程
度实现优快钻井。
1 PDC钻头常见故障类型
PDC钻头是聚晶金刚石复合片钻头的简称，
包括胎体式PDC钻头和钢体式PDC钻头两种类 型⑸。在钻井作业中，由于PDC钻头质量、井下 时间、磨损、受扭、承压、震动等多种原因®刃，
PDC钻头常见的故障类型有：齿韧崩裂、刀翼折 断和钻头落井，前两种故障通过起钻更换钻头即
可解决，第三种相对棘手。如果钻头落井事故处
理方式方法不正确，将造成延误工期、甚至报废 井眼等后果，造成巨大的经济损失，因此需根据
钻头落井状态采取最合理的解决方法，以最大限
度地减少经济损失。
2 PDC钻头落井案例
渤海地区某油井钻水泥塞在165 in至187 m 钻速忽快忽慢，至187m无进尺，10m3稠浆清扫
井眼，返出少量水泥碎块，无其他异常。多次调
整钻井参数后，扭矩轻微波动（1〜5kN-m）,马 达无工作压差，仍无进尺。起钻检查，发现钻头
脱扣落井，马达母扣基本被磨平。
钻头为16〃方源FMS34,钻头尺寸参数：公
扣端水眼内径为76 mm,其通径长度为365 mm； 钻头台肩面到刀翼根部打捞段的长度为175 mm,
其打捞外径为293 mm； 731扣的扣长（扣的上端 面到台肩面的距离）为133.4 mmo
3 PDC钻头打捞方法应用分析
在常规钻井过程中，丝扣本身质量问题、人 为丝扣未拧紧以及钻井参数不合理均会导致钻头 意外落井。钻头落井后的状态主要有：居中、侧
翻和倒翻（图1）。
图1落井钻头状态
钻头落井情况不同采取的处理方式也不同。 裸眼钻井过程中钻头落井，一般直接填井放弃;
下套管过程中钻头落井，则钻头打捞更为合理。
针对本次PDC钻头落井情况分析，选择保留井眼 打捞钻头。
3.1传统磨铳落井钻头在钻头落井处理过程中，磨铳落井钻头是常
用的一种传统处理方法，通过下磨铳工具将落井
钻头磨碎并随泥浆返出。但其主要用于6〃和8・1/2〃 小钻头，而PDC钻头硬度大，磨铳过程极其困难
进程缓慢，磨铳工作平均3〜4 d,工作时间长， 打捞成本高问。
3.2公锥打捞PDC钻头落井后，在井下属于满眼情况，居 中状态可以直接使用专用打捞工具和传统打捞方
法，采用钻头顶端水眼公锥打捞，或者采用母锥、
母扣与钻头丝扣造扣、对扣的方法。
根据出井马达母扣端照片（图2 ）,判断钻头 公扣丝扣已被磨损，故选择公锥造扣内打捞，公
锥椎体尺寸结构如图3所示。应用公锥打捞作业时，多次变换角度、旋转第40卷第4期刘成杰，等.PDC钻头落井打捞方法分析与应用• 65 •
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图3公锥椎体尺寸
转速等参数，公锥均很难成功进入钻头水眼。打
捞钻具组合：
（1 ）公锥（打捞径65〜100 mm） +短钻杆
（3m） +变扣+15-3/4"扶正器+8〃钻铤1柱+变扣+
加重钻杆（4柱）+钻杆（2 ）公锥（打捞径65~ 100 mm） +短钻杆
（3m） +变扣+16〃扶正器+8〃钻铤1柱+变扣+加重
钻杆（4柱）+钻杆（3 ）公锥（打磨坡角，打捞径40〜97 mm） +
钻杆单根（9.5 m） +16"扶正器+变扣+加重钻杆
（4柱）+钻杆
⑷ 公锥（打磨坡角，打捞径40〜97nun） +短 钻杆（3m） +变扣+16〃扶正器+8〃钻铤（1根）+ 15・3/4〃扶正器+变扣+加重钻杆（4柱）+钻杆
（5 ）公锥（打磨坡角，打捞径65〜100 mm） +
短钻杆（3m） +变扣+16〃扶正器+8〃钻铤（1根）+ 15・3/4"扶正器+变扣+加重钻杆（4柱）+钻杆分析公锥打捞过程，首先尝试将公锥打磨坡 角，以具有一定引入效果，提高公锥进入钻头水 眼机率，但未能成功。上提公锥显示单侧面有明 显造扣痕迹，据此判断公锥插入钻头与井眼间环 空，致使公锥打捞方法失败。根据多次打捞失败
情况，采取下铅模打铅印（图4）。铅印显示井下 钻头歪斜、不居中，且钻头公扣破损，传统打捞 方法束手无策，打捞钻头难度较大，急需一种更 合理的打捞方法。
图4井下钻头铅印3.3改进钻头流道的一把抓打捞分析多次失败数据和公锥铅印，提出两趟钻
打捞方法。
3.3.1第一趟钻：引鞋扶正、居中钻头
钻具组合：269.9 mm打捞筒（配381 mm加大
引鞋）+变扣+加重钻杆+变扣+393.7 mm扶正器+变 扣+加重钻杆+钻杆。
打捞筒加大引鞋具有很强的扶正、引导井下
钻头的功能（图5 ）,即使本体与套管之间有丝扣 掉块，也可通过旋转将钻头转动活动并居中；且
381mm加大引鞋可恰好套入钻头本体，如图6所
示；同时可开泵冲洗钻头，确保井底清洁，为后
续打捞作业扫清障碍。
图5扶正引鞋
图6引鞋扶正、
钻进模拟
