塔河油田PDC钻头泥包原因分析及对策

保 持适 当浓度 的搬 土含量 ， 避免岩 屑进 力大 ； 固控设备 使用不足 ， 细 颗粒含量 比例大 ， 钻井 液性能差 ， 润 分子聚 合物的包被 作用 ，
步分散和重复包被 ， 强化固控设备的使用和大排量， 将环空固 滑性差 ， 粘滞 系数和摩擦 系数大 ， 易产生泥包。 保证快速钻井顺利 进行 。 ４ ． 钻速 快钻 井液 携 带能 力差 ， 排量 不足 ， 返速 低 ， 也会 产生 相浓度降到最低 ， 下部侏 罗系 、 三叠系和石炭 系泥岩 虽成 岩性 很好 ， 但塑性较 泥包 。
新疆塔 河油 日 Ｐ Ｄ Ｃ钻 头防泥包技术研 究
薛春 来 ’
塔里木油田第六勘探公司 新疆库尔勒 ８ ４ １ ０ ０ ０
摘要 ： 在塔河 油田随着钻井新工 艺、 新技 术的不断推广应 用，
给 钻 井 液 工 作 提 出 了更 高 的 要 求 ， 长裸 眼井、 Ｐ ＤＣ钻 头 的 应 用 不 仅极 大的节约 了钻 井成本 ， 提 高 了机 械钻 速 。但 是在使 用 Ｐ ＤＣ
五、 钻井液的维护和处理
上部地层成岩差 ， 以散砂 、 泥岩及含砾砂岩为主 ， 处于快速钻 ３ ． Ｐ Ｄ Ｃ泥包 ， 下钻 易造成 漏失 ； 开 泵 困难 ， 易蹩 泵 ； 起钻拔 活 塞， 抽汲 压力大 ， 易 造成井塌 ； 还会 诱使地 层流体侵入 井眼 ， 造成 进阶段 ， 井浅 、 排量大 、 环空返速 高 ， 主要采用聚合物钻井液体系 ， 使用低密度 、 低粘 切钻井液 并适 当的放大 钻井液 的失水 量进 行钻 井涌或井喷 。 井施工 ， 在维护 处理上以大分 子聚合物胶液 维护为主 ， 保 留生产 二， Ｐ ＤＣ钻头 泥包的原 因分析
一
易吸水膨胀 ， 造 成剥蚀掉块和垮 塌 。以大分 子聚合物和 醇类 ５ ． 钻头 本身原 因 。Ｐ Ｄ Ｃ自清洁 能力差 ， 流道深 ， 钻 屑或 软泥 强 ，

浅析PDC钻头泥包原因及对策摘要为了能够实现快速钻井，公司越来越多地使用PDC钻头。

但是因为一系列因素的影响，经常会出现PDC钻头泥包的现象，从而直接导致了起钻次数逐渐增多，甚至被迫使用牙轮钻头。

因此，PDC钻头泥包不仅影响了公司钻井速度，同时也影响了公司综合效益以及钻井市场的形象。

分析PDC 钻头泥包原因，并且制定出相应的对策已经迫在眉睫。

关键词：PDC钻头；钻井速度；原因分析1.分析造成PDC钻头泥包原因造成PDC钻头泥包的原因主要有以下几方面的因素：1.1操作水平下钻的速度太快，从而发生PDC钻头泥包现象。

因为PDC钻头不是在顺着螺旋形轨道向下滑行，而是在钻井井壁上不断刮削泥或钻屑。

并且在下钻时遇阻不是接顶驱划眼冲洗钻头，而是下冲或者下压，这样从钻井井壁上挂下的泥饼或钻屑形成钻头泥包。

如果在下钻到底时操作方式方法不恰当，同样也会直接发生钻头泥包现象。

另外，在软地层中钻井时，送钻不均匀也同样会造成钻头泥包。

1.2泥浆性能泥浆比较偏重或失水大，很容易形成过厚的粗糙泥饼；固相含量过高，钻出的岩屑就非常难清除，这样就会附在钻头表面，再加上使用的是无固相钻井液，因此钻头非常容易发生泥包现象；泥浆抑制性比较差，不能控制泥页岩的水化分散程度，这也会直接影响到PDC钻头泥包；润滑性比较差，钻头表面很难形成有效的保护膜，从而使钻井液中比较劣质的固相吸附在钻头上。

1.3地质原因因为所钻地层上部是不成岩软泥，因此非常容易黏贴在钻头的表面，经过多次压实之后就造成了钻头泥包；地层中含有比较分散的石膏，在造成泥浆污染之后，泥浆中有害固相难以清除，这样就会增加钻头泥包的机率；或者地层中泥岩层虽是岩石，但是容易水化分散，使钻井井眼内的固相含量或者泥质大增，吸附在钻头的表面之后就会造成钻头泥包。

并且因为地层的渗透率比较高，再加上压差的作用，吸附在钻井井筒有害固相没有及时清除，从而会形成厚泥饼，起下钻时就会在PDC钻头下方堆积形成钻头泥包。

PDC钻头钻进条件下常见地质录井问题的对策分析一．问题的提出PDC钻头因其良好的耐用性和高的钻井效率，近年来在钻井中广泛使用，因钻出的岩屑细小，使我们现有的录井分析方法对油气层的准确判断带来一定的困难，与此同时原始的录井条件也制约了钻井技术的发展，如在探井目的层段，在设计中是不允许使用PDC钻头的，这样就影响了钻井进度，加大了勘探成本。

解决PDC钻头下得录井问题是我们地质工作者的当务之急。

在PDC钻头钻进条件下录井面临的困难是：PDC钻头钻进时砂泥岩钻时差别不大，造成现场录井划分储集层困难;由于PDC钻头钻进时产生的岩屑细小，现场岩性识别有一定的困难;由于PDC钻头条件下岩屑细小，岩屑捞取时量少，再加上砂岩岩屑颗粒与泥浆接触充分和岩屑清洗时油气逸失严重，造成普通地质录井油气发现率降低;砂岩储集层厚度划分困难给油气显示归位造成一定困难。

二、录井技术的现状从现有的录井方法来看，地化录井过分依赖于岩屑，分析前处理环节多，气体成份损失多，对气显示层不太敏感，且对岩屑的准确捞取及挑样技术都有有较高的要求；而气测录井只能分析泥浆中的气体成份，它们仅是油气层中烃类组份的很少一部份，如遇到原油性质较重的油层这种录井方法有一定的局限性。

定量荧光录井对岩屑中的轻质成份非常灵敏，油气层发现率非常高，但和地化录井一样过分依赖岩屑，且对岩屑样品的数量有较为严格的要求。

所以这些录井方法在使用PDC钻头钻进情况下存在一定困难。

各种录井方法综合利用是解决这些问题的途径之一，但是应该看到对于重点探井而言，由于设计要求上综合录井仪以及辅助录井手段，单纯从发现油气层而言是没有问题的，只是剖面符合率却明显降低，而对于生产井等普通地质录井来说，单纯岩屑录井根本无法解决这些问题。

三、利用新录井技术解决PDC钻头录井问题近年来，录井技术发展迅速，由过去的人工劳动力型向仪器型、智能型转变，新的录井方法不断推出，对录井数据处理和分析能力不断加强。

PDC钻头钻井泥包原因及控制对策摘要：为了解决PDC钻肉钻井过程中产生泥包的问题，保障钻井作业的顺利进行，本文首先对PDC钻头钻井泥包产生的原因进行了分析，从作业流程到钻头材料，逐一进行了探讨，并提出了相应的控制措施。

关键词：PDC钻头；钻井泥包；控制措施引言：近年来，我国对能源的需求越来越高，页岩油气等非常规油气资源的开发陆续被提上日程，PDC钻头经过长时间的发展，现在已经成为钻井行业提速增效的重要工具，而因为开采环境的原因，经常会出现钻头泥包，大大降低了开采效率，所以对PDC钻头钻井泥包的产生原因及控制处理显得十分重要。

一、PDC钻头钻井泥包原因分析（一）钻井液性能原因在开展钻井作业过程中，钻头是其中的重要组成部分，还有一种物质也是十分重要的，那就是钻井液，它可以在岩层和钻头之间起到润滑的作用，还可以将多余的废屑带出地面，因为钻井液的类型不同，其中含有的成分也不同，润滑性及密度差异较大，密度较大的钻井液失水性很严重，各种杂质会很容易粘附在钻井壁上，形成泥包，随着钻井作业进行，就会依附到钻头上形成钻头泥包，润滑性过低也会导致大量泥岩颗粒吸附到钻头上，这是引发钻头钻井泥包的主要原因。

（二）钻井工程技术问题钻井作业过程的技术问题也不容小觑，为了提高工作效率，钻头的转速会越来越快，过快的钻头转速虽然加快了作业进程，但是大量碎屑无法及时排出，排出量跟不上作业量，钻头压力是影响钻头速度的重要因素，最佳条件下，钻速和钻压是成正比的，但是由于地质因素，有的岩层过软，而钻压过大、没有匀速送钻等操作会造成钻速过快或过慢，都会使钻头与地层接触过多而产生钻头泥包。

操作不当也会导致钻井液吸附废料能力下降，大量的碎屑会滞留在井壁处，形成泥堆，久而久之就会形成泥包，当钻头触及比较松软的土层时，泥包受到挤压，就会沾到井壁上去。

还有在下钻作业时，没有下入套管，钻头刮蹭到井壁上的泥包，也会形成钻头泥包。

（三）钻头类型及尺寸不合理在开展钻井作业时，也需要慎重选择钻头类型及尺寸，不同钻头的种类其结构是不同的，首先PDC钻头的结构会影响水力对其清洗的效果，比如散步式布齿和浅锥轮廓的钻头，水力冲洗的效果不明显，切削齿侧倾角较小的钻头，不易于碎屑的排出，钻头水眼的位置如果与喷射角度对不上，会在井底处形成钻井液涡流，使得钻头的刀片和切削齿得不到清洗，碎屑堆积就会产生泥包现象，钻头喷嘴太小，排量不够，废屑没有及时排出也会造成堆积。

预防PDC钻头泥包的钻井液工艺技术在石油钻探过程中，PDC钻头常常出现泥包的情况，影响钻探效率和钻头使用寿命。

本文从钻井液工艺技术的角度出发，分析PDC钻头泥包的原因，提出预防措施，并探讨其实践应用效果。

一、PDC钻头泥包原因PDC钻头泥包主要由以下原因引起：1. 钻井液过于稠黏，不能很好地滑过钻头表面，造成泥浆积聚于PDC钻头上；2. 钻井液中固相颗粒过多，和PDC钻头摩擦后在钻头表面聚集；3. 钻井液中化学添加剂含量不足，不能很好地抑制粘土骨架的塌陷和PDC钻头表面的泥浆堆积。

二、预防措施为了防止PDC钻头泥包现象的出现，应采取以下预防措施：1. 钻井液配方合理性：合理选择添加剂配比，调整其比例，确保钻井液的黏度和浓度适宜，防止钻井液太稠黏而无法将钻头表面的泥浆及时清除。

2. 合理的钻井液流动速度：选择适当的泵头，调整泵压和流量，使得钻井液在钻头表面的冲刷能力增大，从而清洗泥浆，避免泥浆在钻头上积聚。

3. 选择合适的钻井液处理设备：采用一些现代化的设备，例如离心机、旋流器、泥浆加药器等，以分离钻井液中的固相颗粒和非离子聚合物，保持钻井液的清洁度，降低PDC钻头的泥浆积聚现象。

三、实践应用效果针对以上预防措施，我们在一个石油钻探现场进行了实验调研。

在钻井液配方合理性上，我们通过查询相关资料，选择了含润滑剂和泡沫剂的钻井液体系。

我们运用计算机模拟和现场实测的方法，对泵头进行了优化，保障了钻井液流速适宜，也成功减少了固相颗粒的浓度。

此外，钻井液处理设备使用了较先进的离心机和旋流器，进一步提高了处理效率。

实践中的实验表明，采用合适的钻井液工艺技术可以确实有效地预防PDC钻头泥包的发生。

合理的钻井液组成和处理设备选择能够较大程度地减少固相颗粒在钻井液中的含量。

而合理的泵头调整，避免了过度黏稠的泥浆在钻头表面堆积。

实践表明，技术的应用不但可以快速定位和解决问题，更可以实现事半功倍的效果，提高生产效率和生产效益。

PDC钻头泥包的处理及预防作者：李松年来源：《中国化工贸易·中旬刊》2018年第04期摘要：PDC钻头因为钻时快，使用时间长，穿越井段长而广泛推广，但是，PDC钻头的合理使用和发挥其最大经济效益却是我们探讨的。

PDC钻头泥包就是资源浪费的一种形式，也是目前没有解决的技术难题，所以，我们只能尽可能的防范。

关键词：PDC钻头；防泥包；预防近年来，随着海上的勘探开发，越来越多的成熟工艺被推广，也有越来越多的技术被应用，使得钻井速度大幅度提高。

其中PDC钻头加动力钻具复合钻井技术不仅提高了机械钻速，而且因为PDC钻头的耐用减少了起下钻次数而广受青睐。

但是，PDC钻头泥包的问题一直困扰着我们，目前还没有成功的经验或技术来解决这个难题，多数情况下只有起钻，因此严重制约了钻井时效。

1 造成PDC钻头泥包的原因1.1 地质因素上部地层塑性较大的泥岩，容易粘附在钻头表面，压实后造成钻头泥包；泥页岩虽成岩易水化分散，使井眼内泥质或固相含量过高，吸附在钻头表面造成钻头泥包；地层中含有分散状石膏，造成泥浆污染后，泥浆中的有害固相难于清除，钻头泥包的几率增加；地层渗透率高，在压差作用下，岩屑吸附在井壁上形成厚泥饼，起下钻时在PDC钻头下方堆积造成钻头泥包。

1.2 措施不当或技术错误钻进时排量小，井底清洗不干净，不但造成重复破碎，而且容易压实泥包钻头。

上返速度小，岩屑在井内滞留时间长，粘附于井壁形成厚泥饼，尤其是中上部高钻时地层更为严重；软泥岩地层，钻压过大，地层与钻头切削齿直接接触，造成钻头泥包；长裸眼井段下钻一次到底，钻头刮削井壁上的泥饼或钻屑在急于打钻时造成钻头泥包。

1.3 钻头选型不当钻头喷嘴布局不合理，水流不能及时排除导流槽内的岩屑，压实后泥包钻头；钻头选型不当，较高的机械钻速但水流不能及时排除岩屑；钻头尺寸的差异也会造成钻头泥包；钻头喷嘴脱落，导致水流改变而造成钻头泥包。

1.4 操作不规范下钻速度过快，钻头不断刮削泥饼或钻屑，容易造成钻头泥包；下钻遇阻不是接顶驱循环划眼，而是大力下压或大幅度冲击，造成钻头泥包；下钻到底或接立柱之后，排量没有达到要求之前就转动钻具而造成了钻头泥包；在软地层中钻进时，送钻不均匀，造成瞬时钻压过大，不但容易损坏动力钻具，而且造成泥包钻头；地层软硬交结，盲目跟压，造成钻头泥包。

PDC钻头泥包现象的研究与分析随着钻井提速的需求，钻井现场更多地使用PDC钻头，显著提高钻井效率，减少起下钻，避免掉钻头等事故，降低成本。

但在应用中经常有PDC钻头泥包的现象，泥包是制约PDC钻头使用和提高机械钻速的主要问题。

本文在分析泥包原因的基础上，从泥浆性能、钻井参数、现场操作等方面结合施工井钻头泥包现象，对PDC钻头泥包进行了分析，提出预防PDC钻头泥包的技术措施，有助于解决PDC钻头泥包的问题。

标签：PDC钻头;泥包;粘度;切力;劣质固相1PDC钻头结构及布齿方式1.1 PDC钻头结构PDC钻头是以聚晶金刚石复合片（PDC）作为切削刃的钻头，主要由钻头体、聚晶金刚石复合片切削齿、水力结构等部分组成。

其中钻头冠部是其工作面，其工作面的几何形状影响钻头的稳定性、井底清洗、钻头磨损及钻头各部位载荷分布。

钻头工作面形状一般包括内锥、顶部、侧面、肩部及保径五个基本要素。

1.2 布齿方式PDC钻头布齿方式有三种：刮刀式布齿，单齿式布齿，组合式切削齿。

刮刀式布齿方式的特点是将切削齿沿着从钻头中心附近到保径部位的直线（或接近于直线的曲线）布置在胎体刮刀上，在适当的位置布置喷嘴（或水眼），每个喷嘴或水眼起到冷却或清洗一个或两个刮刀片上的切削齿的作用。

采用这种方式布齿的PDC钻头具有整体强度高、抗冲击能力强、易于清洗和冷却、排屑好、抗泥包能力强的特点，在黏性或软地层中应使用这种布齿方式的PDC钻头。

单齿式布齿方式是将切削齿一个一个地单独布置在钻头工作面上，在适当的地方布置喷嘴或水眼，钻井液从喷嘴流出后，切削齿收到清洗及冷却，当同时也起到阻流与分配液流的作用。

这种结构的布齿区域大、布齿密度高，可以提供钻头的使用寿命，但水力控制能力低，容易在黏性地层泥包。

组合式切削齒的布置采用直线刮刀和单齿式相结合的方式，在适当的地方布置水眼或喷嘴，这种布齿方式具有较好的清洗、冷却和排屑能力，布齿密度较高。

这种布齿方式的钻头多用于中等硬度地层。

PDC钻头泥页岩地层钻进泥包机理及对策研究进展摘要：在钻井工业中，PDC钻头泥页岩地层钻进泥包的现象经常出现。

本文分析其泥包机理，总结形成钻头泥包的影响因素，进而提出三个方面的防止PDC钻头泥页岩地层钻进泥包的对策。

关键词：PDC钻头；PDC钻头泥页岩地层钻进泥包机理；影响因素；对策1.PDC钻头泥页岩地层钻进泥包机理PDC钻头泥包是指在下钻过程或者钻进过程中在钻头的切削齿和钻头体上粘附大量的泥页岩切屑，形成泥包。

PDC钻头泥页岩地层钻进泥包是一个复杂的过程，泥包的形成对于PDC钻头的使用效率具有重大的影响，一方面使钻机的下钻的速度减慢，钻头切入地层的功能不能得到有效的发挥，严重还会产生活塞现象，下钻时造成压力变化，从而在起钻时诱发非常危险的井喷。

另一方面钻头泥包的形成也会导致钻头的切削齿寿命下降。

钻头工作中切削齿会产生大量的热损耗，但是由于泥包的形成对于钻头起到包裹的作用，因此钻井液不能很快渗进去对切削齿进行有效得冷却，从而缩短切削齿的使用寿命。

造成钻头泥包的原因有很多，主要跟下钻的操作方法和软地层送钻不均匀有关。

2.PDC钻头泥页岩地层钻进泥包影响因素通过对PDC钻头泥页岩地层钻进泥包的机理进行分析，影响PDC钻头泥页岩地层钻进泥包的因素主要有5个方面：①地层性质。

地层性质在影响PDC钻头泥页岩地层钻进泥包过程中属于不可控因素，地层结构组成如矿物的组成、黏土的含量、水含量以及颗粒大小对岩层的黏附性能产生重要的影响，其次泥岩层的水化也会形成钻头泥包。

②有效围压。

有效围压也属于不可控因素，它是指下钻过程中岩石层给予钻头的有效压力，一般来说，有效围压越大，越容易使PDC 钻头泥页岩地层钻进泥包。

③钻头结构。

钻头泥包的形成跟切削齿和钻头体的黏附有关，PDC钻头的结构中，钻头的类型和冠部形状与泥包的形成有关，一般来说，脊柱式PDC钻头更容易形成泥包。

其次钻头结构中的水力结构和切削齿结构参数也会影响泥包的形成。

PDC钻头泥包原因分析及对策摘要:为满足快速钻进的需要,钻井工程现场越来越多地使用PDC 钻头,提高钻井速度,减少起下钻次数,避免掉牙轮等复杂事故,但在应用中经常有PDC钻头泥包的现象。

在分析泥包原因的基础上,从改善钻井液性能、改变钻井参数、精心操作等方面,提出了预防PDC钻头泥包的技术措施,有助于解决PDC钻头泥包的问题。

关键词:PDC钻头钻井速度钻井液1 PDC钻头泥包的现象钻进过程中,PDC钻头使用没到期且所钻地层岩性没发生变化,如果出现以下情况,就说明钻头被泥包了。

(1)钻进中,钻时明显增加,从每米几分钟上涨至几十分钟。

(2)下钻或短起下后,钻时较快,钻进几米后,钻时明显变慢。

(3)钻进中,其它参数不变的情况下,泵压上涨,扭矩变小;起出钻头后,切削齿、流道槽、保径部分有滤饼,说明在钻进过程中发生了泥包。

2 造成PDC钻头泥包的原因造成PDC钻头泥包的原因主要有以下几个方面因素。

(1)钻井液性能方面:钻井液性能差,如失水大、滤饼厚、抑制性差、润滑性能差等。

(2)钻进地层特性方面:软泥岩地层、易吸水膨胀的地层或软硬交错的地层,易形成泥包。

(3)钻进参数方面:钻进中排量较小,未能将钻屑及时带离井底,造成重复切削。

钻进中钻压不均匀,使切削齿瞬间切入地层的深度不一致,特别是钻时变慢后,盲目加大钻压,会迅速包死PDC钻头。

(4)PDC钻头选型方面:选用中心孔流道较小的PDC钻头,容易导致钻屑堵在底部,造成泥包。

3 预防PDC钻头泥包的技术对策使用PDC钻头对钻井液和工程措施都提出了比牙轮钻头更高的要求,不能将适合牙轮钻头的参数用到PDC钻头使用上。

根据对PDC 钻头泥包原因的分析,除地层原因是无法进行人为调整控制的外,其它几方面的因素都是人为可控的,主要采取以下措施来预防PDC钻头泥包。

3.1 下入PDC钻头前维护处理好钻井液性能钻井液性能是否良好是防PDC钻头泥包的重要因素。

可以想象两种极端情况,一是PDC钻头放入泥浆罐中,一是PDC钻头放入淤泥罐中,前者肯定不会泥包,而后者肯定会泥包。

浅谈PDC锚杆钻头失效原因及改进对策一、引言1.1 研究背景和意义1.2 目的和意义二、PDC锚杆钻头的失效原因2.1 磨损失效2.2 断裂失效2.3 焊接失效2.4 热失效2.5 化学腐蚀失效三、改进对策3.1 材料改进3.2 结构优化3.3 涂层技术3.4 检测技术四、案例分析4.1 合金刀具失效的典型案例4.2 锚杆钻头失效的案例分析五、结论5.1 成果总结5.2 展望未来研究方向和意义。

一、引言在采矿和岩土工程施工过程中，锚杆钻头被广泛应用于地下支护和锚固，具有安全可靠、效率高的优点。

随着地下工程越来越复杂，对锚杆钻头的要求也越来越高，因此不断有钻头生产厂商开发出新的钻头类型和结构，以适应各种不同的地质条件和工程要求。

其中，多晶金刚石（PDC）钻头因其高效、耐磨、高强、易于钻进等特点，逐渐成为现代岩土工程钻进的主要切削工具之一。

然而，在实际工程应用中，PDC锚杆钻头的失效问题常常成为研究和解决的难点。

失效不仅会影响钻进作业的效率和安全，还会导致生产成本的上升和人力的浪费，严重影响企业的经济效益和社会效益。

因此，研究PDC锚杆钻头失效的原因及改进对策，对行业的发展具有十分重要的意义。

本文将结合相关文献和实例，从失效原因和改进对策两个方面对PDC锚杆钻头失效进行深入探讨，并对相关技术发展做出推测，以期为相关行业的研究工作提供一定的借鉴和参考。

二、PDC锚杆钻头的失效原因2.1 磨损失效磨损失效是PDC锚杆钻头最为常见的失效形式之一，主要表现为刃部磨损、失去切削能力。

磨损的主要原因是钻头在长时间钻进过程中与地层中的砂石、矿物等硬质物质相互摩擦和碰撞，导致刀片表面形成磨损痕迹，后期磨损程度逐渐加重，最终导致磨损失效。

钻头的材料、涂层、结构等因素均可影响磨损失效，因此提高钻头的耐磨能力是防止磨损失效的一种有效手段。

2.2 断裂失效断裂失效是PDC锚杆钻头重要的失效形式之一。

PDC锚杆钻头刀片与钢体之间的粘结强度是影响钻头断裂的主要因素。

ＰＤＣ钻头不良状态分析与改进措施王红波孙起昱中国石化中原石油勘探局钻井工程技术研究院　河南濮阳　４５７００１摘要：在我国ＰＤＣ钻头在很多领域都得到了广泛应用，在钻软～中硬岩层时，创造了很高的效率，得到了大家的一致认可，但采用ＰＤＣ钻头钻进在遇到复杂地层及硬岩地层时，产生了很多不良状态，极大的限制了ＰＤＣ钻头的使用范围，进一步提高ＰＤＣ钻头的钻进能力，一向是专家们奋斗的目标。

以ＰＤＣ钻头不良状态发生的部位对其表现形式进行了分类，并从内因与外因两方面探讨了不良状态发生的原因，对近年来国内从提高ＰＤＣ钻头材料品质及优化制造工艺、优化钻头结构、优化钻井工艺参数及钻具组合、使用辅助破岩技术对改进钻头的不良状态进行了综述，提出了一些提高ＰＤＣ钻头寿命、加大机械钻速有利的措施。

改进ＰＤＣ钻头的不良状态是一个系统的工程，必须充分考虑各种因素的作用，才能取得较好的效果。

关键词：ＰＤＣ钻头；不良状态；改进措施；钻头寿命；机械钻速ＴＤＢＨａｒｍｆｕｌ　ｓｔａｔｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　ｉｍｐｒｏｖｅｄ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ　ｏｆ　ＰＤＣ　ｂｉｔｓＷａｎｇ　ｈｏｎｇｂｏＴｈｅ　Ｄｒｉｌｌｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｚｈｏｎｇｙｕａｎ　Ｏｉｌ　Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　Ｂｕｒｅａｕ，　Ｐｕｙａｎｇ　４５７００１，ＣｈｉｎａＡｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｏｕｒ　ｃｏｕｎｔｒｙ，　ＰＤＣ　ｂｉｔｓ　ｗｅｒｅ　ｕｓｅｄ　ｗｉｄｅｌｙ　ｉｎ　ｍａｎｙ　ｆｉｅｌｄｓ．Ｔｈｅｙ　ｂｒｏｕｇｈｔ　ａｂｏｕｔ　ｈｉｇｈ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　ｗｈｅｎ　ｄｒｉｌｌｉｎｇ　ｉｎ　ｓｏｆｔ　ｔｏ　ｍｉｄｄｌｅ－ｈａｒｄ　ｌａｙｅｒ　ｗｈｉｃｈ　ｇａｉｎｅｄ　ａｃｃｅｐｔａｎｃｅ．　Ｂｕｔ　ｗｈｅｎ　ｄｒｉｌｌｉｎｇ　ｉｎ　ｃｏｍｐｌｅｘ　ａｎｄ　ｈａｒｄ　ｌａｙｅｒ　ｗｉｔｈ　ＰＤＣ　ｂｉｔ，　ｍａｎｙ　ｈａｒｍｆｕｌ　ｓｔａｔｅｓ　ｇｅｎｅｒａｔｅｄ　ｗｈｉｃｈ　ｌｉｍｉｔｅｄ　ｕｓｅ　ｏｆ　ＰＤＣ　ｂｉｔｓ　ｇｒｅａｔｌｙ．Ｔｏ　ｆｕｒｔｈｅｒ　ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ　ｄｉｌｌｉｎｇ　ａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ＰＤＣ　ｂｉｔ　ｈａｓ　ａｌｗａｙｓ　ｂｅｅｎ　ａｉｍ　ｏｆ　ｍａｎｙ　ｅｘｐｅｒｔｓ．　Ｈａｒｍｆｕｌ　ｓｔａｔｅｓ　ｏｆ　ＰＤＣ　ｂｉｔｓ　ｗｅｒｅ　ｓｏｒｔｅｄ　ｂｙ　ｐａｒｔｓ　ｗｈｅｒｅ　ｈａｒｍｆｕｌ　ｓｔａｔｅｓ　ｆｏｒｍｅｄ，　ａｎｄ　ｒｅａｓｏｎｓ　ｏｆ　ｆｒｏｍ　ｉｎｔｅｒｎａｌ　ａｎｄ　ｅｘｔｅｒｎａｌ　ｆａｃｔｏｒｓ　ｗｅｒｅ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．　Ｆｒｏｍ　ａｓｐｅｃｔｓ　ｏｆ　ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｏｆ　ＰＤＣ　ｂｉｔ，　ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｂｉｔ，ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｏｆ　ｄｒｉｌｌｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　ｄｒｉｌｌｉｎｇ　ａｓｓｅｍｂｌｙ，　ｕｓｉｎｇ　ａｕｘｉｌｉａｒｙ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ　ｏｆ　ｆｒａｍｅｎｔｉｎｇ　ｒｏｃｋ　ｔｏ　ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ　ｈａｒｍｆｕｌ　ｓｔａｔｅ　ｏｆ　ＰＤＣ　ｂｉｔｓ　ｗｅｒｅ　ｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ｓｏｍｅ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ　ｏｆ　ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ　ｌｉｆｅ　ｏｆ　ＰＤＣ　ｂｉｔｓ　ａｎｄ　ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ　ｄｒｉｌｌｉｎｇ　ｓｐｅｅｄ　ｗｅｒｅ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　．Ｓｉｎｃｅ　ｉｔ＇ｓ　ａ　ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｔｏ　ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ　ｈａｒｍｆｕｌ　ｓｔａｔｅ　ｏｆ　ＰＤＣ　ｂｉｔｓ，ｍａｎｙ　ｆａｃｔｏｒｓ　ａｒｅ　ｎｅｅｄｅｄ　ｔｏ　ｂｅ　ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ　ｔｏ　ｏｂｔａｉｎ　ｂｅｔｔｅｒ　ｅｆｆｅｃｔｓ．。

PDC 钻头具有提高钻井速度、减少起下钻次数、避免掉牙轮等复杂事故的优点，目前在得到了普遍应用。

然而，在实际运用中，仍然存在很多问题，在一定程度上制约了机械钻速的提高。

一、PDC 钻头应用存在的问题1.牙齿磨损。

PDC钻头在使用过程中，由于牙齿高度减小而不能正常工作称为牙齿磨损。

造成牙齿磨损的原因很多，若钻头使用时间不长，而出井钻头磨损严重，往往是由于钻头选型、钻进转速不当，相对所用钻头地层太硬、研磨性太高、转速过大所致；若钻头使用的有效时间长，符合正常牙齿磨损的情况，但是如果钻进过程中，排量不足，钻进岩屑未及时排离井底，岩屑反复在井底徘徊也会加速钻头牙齿磨损。

2.掉齿—断齿与钻头环磨。

钻头环磨一般发生在钻头的鼻部以及鼻部以下内侧，是由于钻头上某一圈的切削齿磨损、断裂或脱落后刀翼被地层明显磨损。

钻头环磨的直接原因是断齿，如井底有落物、钻头不适合高研磨地层、钻压过大以及用PDC 钻头直接钻套管附件等，都容易造成断齿，断齿后继续长时间钻进就容易引起钻头环磨。

3.钻头泥包。

钻头泥包指岩屑附着在刀翼和钻头体上或者附着在切削齿表面导致机械钻速降低。

钻头本体可能有损伤也可能没有损伤。

切削齿泥包后不能有效地吃入地层，通常扭矩减小而泵压增大。

PDC钻头泥包在钻井施工现场遇到的几率很高，而且在发生钻头泥包后，往往也发生水眼堵塞。

二、PDC钻头应用性能的影响因素1.钻头设计及制造。

从PDC结构的设计以及制造质量就能直接决定钻头最终的使用性能以及实际的使用寿命，一旦在设计环节出现了严重的缺陷就会导致其在实际的应用过程中不能很好的适应使用环境，也很难达到实际的使用效果，由此可见，PDC钻头的设计制造质量对钻头的实际使用性能是非常重要的一项影响因素。

首先，要保障钻头设计的合理性，这样才能实现钻进效率的最大化，而且还需要针对能够影响钻头运行稳定性的相关因素进行深入分析，以此来进一步提升钻头钻进性能，针对PDC 钻头的结构进行深入分析，采用最先进最合理的结构设计形式让钻头的耐磨性能以及抗冲击能力得到进一步提升；其次，要针对下属的设计基本原则进行，尤其是要注重钻头力平衡、能量平衡、夹层钻进模型等进行深入研究。

长庆钻井工程总公司

3、起下钻发生泥包的现象也很普遍。特别是在下钻过 程中，由于起下钻过程中泥浆静止时间较长，静止泥浆 受井内温度影响，泥浆中的自由水大量失去之后从而出 现增稠现象，特别是井底段泥浆粘切变高，固相含量升 高，当下钻到底时，恶化的泥浆吸附到钻头表面，开泵 后一时难以清除造成泥包。
4、起钻时没有将井内砂子完全带干净，下钻过程中， 泥浆有倒返现象。细小的砂子进入钻头水眼，堵塞钻头 水眼使钻头处泥浆对钻头的冲刷作用变小，吸附到钻头 表面的泥饼难以被清除掉，从而引起钻头的泥包。
长庆钻井工程总公司


1、泥浆性能，在钻进泥岩地层时，泥岩分散到泥浆中， 当泥浆抑制能力不好时，泥岩中的劣质固相分散到泥浆 中，岩屑难以及时清除，造成泥浆固相含量变高。岩屑 吸附到钻头表面形成泥包。另外固相含量高，失水偏大， 形成泥饼质量差就容易引起泥包。这就是为什么无固相 聚合物体系下不会发生泥包的原因所在。 2、 从统计看，在泥浆体系转换过程中有发生泥包的现 象较多。在转化体系过程中，由于泥浆材料的一次性大 量加入，化工材料充分水化分散需要一定的时间。当化 工材料没有完全水化时，泥浆体系容易出现高失水，高 固相，低切力等特征，由于切力低，钻进过程中井底段 的砂子不能及时带出，钻头处砂子越积越多，固相含量 升高，泥饼变差，造成软泥饼吸附到钻头表面，从而形 成泥包。Biblioteka 长庆钻井工程总公司
8、对于定向井，在转换体系时，补充一定量的润滑 剂，减小摩阻，使岩屑不易粘附到钻头上。 9、下钻时在钻头流道表面涂满黄油或铅油，形成一 层保护膜，减少钻头与泥浆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。


10、在转换体系前，加大钻井液中聚合物中絮凝剂的 含量，或者在转换体系时补充一定量的聚合物材料， 提高钻井液抑制性，减少泥页岩的水化分散。

表面 活性 剂 ， 对井底进 行清洗 ， 确保钻头 表面清 洁 ， 从而 解除 泥 高 转速 旋转 钻具 ； 在 悬重 不高 时尝 试猛 提 、 猛放 ， 重复 这些 操
钻 操作精细 ， 送钻 均匀 ， 熟悉各种 工况的操 作要领 ， 紧急情 况下 能 正确操作 。
４ Ｐ Ｄ Ｃ 钻 头泥 包 的处理
当钻头发生 泥包时有以下处理 方式 ： （ ｉ ） 处理 钻头 泥 包的第 一 条原 则就 是 ： 立 即停 止 打钻 ， 尽 量循环等 待下一步措施 ； （ ２ ） 及 时调整泥浆性 能 ， 配置润滑剂 和
３ ． ２工程技术方面的预防措施
（ １ ） 在Ｐ ＤＣ钻 头的 选 型时 ， 要 求水 眼 、 流 道排 屑 角有 利于 排屑， 减 少岩 屑在钻 头处停 留 的时间 ； （ ２ ） 在钻 进过 程 中， 优 化
钻井参 数 ， 做 好钻井指 令 ， 按 指令作业 ， 特殊 情况能及 时调整指 令 ； 在 起下 钻过程 中 ， 及时调 整泥浆性 能 ， 充分循 环 ， 控制好 排 量 和钻 压 ， 保证 钻头 得到 充分 清洗 。 （ ３ ） 在 刹把 操作时 ， 要求 司
壁使泥饼 下沉 ， 形 成环空 阻塞 等现 象 。 在平时的钻井过程中 ， 有些现象能预判钻头是否泥包 。 如 ： （ １ ） 当地 层变化 时 ， 钻速 无 明显变化 ， 这 可能 是钻 头泥包 ，
素， 所以 我们 只能控 制泥 浆性能 和工程 施 工方面 的 因素 ， 下面
简单的谈谈 这两个 因素的预防措施 ：
３ ． １泥 浆性能 方面 的调 整
（ １ ） 控制 泥浆 比重和失 水 ， 使 外部液体 少量进入井 内 ， 减 小
泥浆 污染 ， 从而提 高泥浆性 能。 （ ２ ） 控 制泥浆 中的 固相 含量和粘 切力， 及时 清 除劣 质 固相 ； 同时 提 高钻 井液 抑制性 ， 控制 泥 页 岩 的水 化分 散程 度 ； 例 如在 钻 进石 膏地 层时 ， 提 前加 碱 ， 抑 制 其 分散 ， 有效 的保 护钻头 。 （ ３ ） 在 泥浆中加入 润滑剂或 者表 面活

泥包卡钻的预防及处理1．泥包产生的原因泥包是因钻井液滤饼、钻屑，而最多的是软泥岩，粘附在钻头、稳定器上造成的，严重时将牙轮钻头牙轮包死不能转动，PDC钻头刀翼全部包死，或者将稳定器包成一圆柱，钻进时使机械钻速降低，甚至无进尺，有时能将钻头水眼堵死造成憋泵，起钻时发生泥包阻卡，由于抽汲压力过大，有可能造成井壁坍塌，也可能诱发溢流、井喷。

泥包在钻进、起下钻中均可能发生。

（1）钻井液性能差是产生泥包的一个重要原因。

如钻井液粘切高，流变性差，固相含量高，滤失量大，滤饼质量差等。

（2）起下钻中，钻头、稳定器在井壁上蹭刮造成的泥包。

塔里木油田台盆区的开发井，由于仅有两层套管（即表层套管和油层套管），二开钻井井段裸眼长（4000～5000m），因此在起下钻中极易发生泥包。

（3）由于钻井液循环排量太小或泵压太低，不能有效的把岩屑携离井底，如这些岩屑为水化力强的泥岩，就会在重复破碎中水化成泥团，将钻头泥包。

（4）钻具刺漏形成短路循环，钻头处钻井液量很少。

刺漏严重时，钻井液完全不从钻头上返，造成钻头泥包。

此类泥包危害最大。

（5）钻头泥包的另一个原因是泥页岩水化后，使钻头表面与岩屑间粘附力大于钻井液举升岩屑的携浮力而造成泥包。

2．钻头泥包的特征（1）新钻头刚下钻到底，与上只钻头相比，岩性无大的变化，但钻速极低，甚至无进尺。

（2）泵压升高，甚至开泵不通。

（3）岩性无大的变化，钻进中机械钻速逐渐降低，转盘扭矩逐步增大，并且时有蹩钻现象。

（4）起下钻中有阻力，泥包不严重时阻力不大，基本能正常起下钻；但在起钻中随钻具上行增多，阻力增大，遇有小井眼时阻卡严重。

（5）如泥包严重，起钻中造成“拔活塞”，环空液面不仅不降，反而随钻具上行时，从井口返钻井液，而钻具水眼内不见钻井液。

如下钻中由于泥包造成水眼堵塞，钻具悬重下降，环空返出钻井液大于钻柱排出体积。

3．泥包卡钻的预防（1）优选钻井液体系。

钻井液性能优良是防止泥包的重要保证。

塔里木油田在上中部井段普遍采用聚合物或正电胶钻井液体系，具有强包被、抑制泥页岩分散的作用，取得了较好的效果。

塔河油田PDC钻头泥包原因分析及对策
杜清松;何昊
【期刊名称】《西部探矿工程》
【年(卷),期】2009(21)3
【摘要】塔河油田区块不同,钻头泥包程度不同,钻井中经常遇到钻头被泥包现象,尤其在塔河油田12区、AD区块,上部地层不成岩的软泥易粘附于钻头表面,下部地层中的泥页岩于水化分散,吸附于钻头表面造成钻头泥包;针对这种现象认真分析了原因和提出了相应对策,对塔河油田为避免这种情况,提出了相应的工程、泥浆措施,对于提高机械钻速和缩短钻井周期具有非常重要的意义.
【总页数】2页(P107-108)
【作者】杜清松;何昊
【作者单位】中石化西北油田分公司监督中心生产办,新疆,轮台,481600;中石化石油工程西南公司重庆钻井分公司70820XNC井队,新疆,轮台,481600
【正文语种】中文
【中图分类】TE242
【相关文献】
1.沙市地区PDC钻头泥包原因分析及对策
2.塔里木轮南地区PDC钻头泥包原因分析及对策
3.塔河油田PDC钻头泥包原因分析及对策
4.周庄区块PDC钻头泥包的原因分析及对策研究
5.塔河油田PDC钻头泥包原因分析与对策
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。