PDC鉆頭使用方法及注意事項(xiàng)

PDC鉆頭使用方法PDC鉆頭使用前的準(zhǔn)備工作

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

鉆頭的工作穩(wěn)定性對(duì)于防止井斜并最大程度地發(fā)揮鉆頭的性能具有重要作用，因此，使用PDC鉆頭時(shí)都推薦鉆頭在穩(wěn)定的工作狀態(tài)下鉆進(jìn)。然而，由于具體的鉆井過(guò)程以及井眼條件的特殊性，有時(shí)并不需要刻意追求這種穩(wěn)定性。所有的穩(wěn)定器和擴(kuò)眼器都應(yīng)該檢測(cè)其外徑，以確保外徑尺寸不過(guò)大。

操作指南

新鉆頭首次鉆進(jìn)：

1．在鉆頭接近井底時(shí)將泵的排量開(kāi)到最大，而后啟動(dòng)轉(zhuǎn)盤，將轉(zhuǎn)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(jìn)最初的1m左右深度井眼的過(guò)程中，應(yīng)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(hào)鉆頭的起始鉆壓值。鉆頭的起始工作參數(shù)（鉆壓和轉(zhuǎn)速）至少應(yīng)維持鉆完一只鉆頭的長(zhǎng)度。

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

4．增加鉆頭轉(zhuǎn)速直至達(dá)到預(yù)期水平。鉆頭的最佳轉(zhuǎn)速應(yīng)該是：當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到此值后，鉆頭的機(jī)械鉆速ROP不再隨著轉(zhuǎn)速新的增加而增加，或鉆頭扭矩已達(dá)到極限扭矩值。通常情況下，鉆頭在較軟的巖石中鉆進(jìn)時(shí)的機(jī)械鉆速ROP對(duì)轉(zhuǎn)速的變化更加敏感。對(duì)于較硬、研磨性較強(qiáng)的地層，高的鉆頭轉(zhuǎn)速易導(dǎo)致切削齒提前磨損失效。因此，及時(shí)監(jiān)測(cè)鉆頭鉆速ROP隨轉(zhuǎn)速RPM的變化情況是很重要的，這樣我們可以在最低的轉(zhuǎn)速下達(dá)到預(yù)期的機(jī)械鉆速，一般而言，推薦的鉆頭轉(zhuǎn)速范圍為60～240rpm。

5．當(dāng)鉆遇巖性變化的地層時(shí)，應(yīng)連續(xù)監(jiān)測(cè)和調(diào)整鉆壓和轉(zhuǎn)速，以達(dá)到最優(yōu)的鉆頭壽命和鉆進(jìn)速度。

接單根：

除了沒(méi)有磨合形成新井底的過(guò)程外，接單根時(shí)遵循與新鉆頭首次鉆進(jìn)相似的規(guī)程。

1．當(dāng)鉆達(dá)方鉆桿尾端時(shí)，降低轉(zhuǎn)速至30～60rpm。

2．制動(dòng)剎車，不再送鉆，使鉆頭上的部分鉆壓在數(shù)分鐘內(nèi)逐漸得以釋放。

3．將鉆頭提離井底，停止鉆頭轉(zhuǎn)動(dòng)。

4．接單根完畢后，鉆頭重新入井。在鉆頭接近井底時(shí)開(kāi)足鉆井泵排量，使井底泥漿充分循環(huán)。開(kāi)動(dòng)轉(zhuǎn)盤（或頂驅(qū)），轉(zhuǎn)速30～60rpm。

5．鉆頭到達(dá)井底后，首先增加鉆壓，然后增加轉(zhuǎn)速，如前所述。

井底馬達(dá)和定向鉆進(jìn)在使用井底馬達(dá)時(shí)，鉆頭轉(zhuǎn)速范圍的控制是受到限制的。通常，巖層越硬，鉆頭轉(zhuǎn)速就應(yīng)該越低。因此，充分了解巖性情況并據(jù)此選擇適宜的井底馬達(dá)是很重要的。AR系列鉆頭將PDC鉆頭的應(yīng)用擴(kuò)展到了更硬的地層，其推薦使用的是高扭矩、低轉(zhuǎn)速馬達(dá)。根據(jù)已有的技術(shù)資料，在定向鉆井中，AR系列鉆頭的造斜速度比常規(guī)鉆頭略低。所以，預(yù)計(jì)鉆頭造斜能力時(shí)應(yīng)參照常規(guī)鉆頭作細(xì)微的調(diào)整，也可以根據(jù)當(dāng)?shù)氐氖褂媒?jīng)驗(yàn)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。文獻(xiàn)SPE24614中論述了抗回旋鉆頭在定向鉆井中的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)情況。

1．將鉆井泵排量開(kāi)至正常鉆井時(shí)的一半，下放鉆頭至井底。在鉆頭開(kāi)始旋轉(zhuǎn)后同時(shí)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(kāi)始鉆進(jìn)的，則推薦開(kāi)足鉆井泵排量。

2．當(dāng)定向井鉆具在旋轉(zhuǎn)模式下工作時(shí)，應(yīng)使鉆桿的轉(zhuǎn)速維持較低的水平（20～40rpm）。

鉆頭發(fā)生回旋的標(biāo)志

在鉆頭鉆進(jìn)過(guò)程中出現(xiàn)以下現(xiàn)象：

1．在高轉(zhuǎn)速（>120RPM）下機(jī)械鉆速低（<12ft./hr.）；

2．當(dāng)改變鉆頭轉(zhuǎn)速時(shí)機(jī)械鉆速呈非線性變化；

3．明顯的鉆柱振動(dòng)。

如果懷疑鉆頭發(fā)生回旋，應(yīng)該采取以下措施：

1．降低轉(zhuǎn)速至30～50RPM；

2．加鉆壓直至鉆頭機(jī)械鉆速達(dá)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(zhuǎn)速并繪制轉(zhuǎn)速――機(jī)械鉆速曲線，當(dāng)曲線呈線性時(shí)說(shuō)明鉆頭不再回旋。PDC鉆頭使用注意事項(xiàng)地層

PDC鉆頭對(duì)地層巖性的變化是很敏感的。最優(yōu)的鉆井參數(shù)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(yīng)用于軟至中硬地層的鉆進(jìn)，鉆頭鉆井過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的巖屑。因此，水力能量對(duì)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(jī)械鉆速的最重要因素之一。

當(dāng)PDC鉆頭鉆遇硬研磨性?shī)A層時(shí)，其切削齒的磨損將隨著轉(zhuǎn)速和鉆壓的增加而加劇。為延長(zhǎng)鉆頭壽命，推薦使用低轉(zhuǎn)速（約80～120rpm）和盡可能低的鉆壓。鉆頭的準(zhǔn)備檢查前一只鉆頭有無(wú)斷、掉齒以及本體局部缺落等現(xiàn)象，若有，必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行打撈。井內(nèi)落魚(yú)很容易導(dǎo)致PDC鉆頭的早期破壞，因此推薦在使用PDC鉆頭之前進(jìn)行打撈操作，清除井底異物。

從包裝箱內(nèi)取出PDC鉆頭，注意取出時(shí)應(yīng)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(zhì)材料上滾動(dòng)鉆頭。

入井前檢查鉆頭，確保鉆頭內(nèi)流道無(wú)異物堵塞。

入井前檢測(cè)噴嘴直徑是否符合要求。

在鉆頭聯(lián)接螺紋處涂絲扣油脂。

按照API推薦的扭矩值上緊鉆頭聯(lián)接螺紋，必要時(shí)使用鉆頭裝卸器。特別注意：上扣時(shí)不得對(duì)鉆頭的切削齒和規(guī)徑結(jié)構(gòu)造成損傷。起下鉆當(dāng)鉆頭通過(guò)防噴器組、套管鞋以及尾管懸掛器時(shí)應(yīng)特別謹(jǐn)慎、緩慢，以避免對(duì)鉆頭造成損傷。

在已出現(xiàn)縮徑的井段以及狗腿度嚴(yán)重的井段應(yīng)謹(jǐn)慎、緩慢地通過(guò)。

盡可能避免用PDC鉆頭劃眼。較短的井段需要?jiǎng)澭鄣膽?yīng)采用小鉆壓（約2～4klbs或1～2t）、適中的轉(zhuǎn)速以及最大的排量。

下至最后一個(gè)單根或立根時(shí)應(yīng)開(kāi)足排量，緩慢下鉆。

下至鉆頭離井底6"～12"（150mm～300mm）時(shí)，循環(huán)數(shù)分鐘。如果井底有淤積，循環(huán)時(shí)間可以適當(dāng)延長(zhǎng)，同時(shí)活動(dòng)鉆具。懸浮設(shè)備鉆頭與井底的磨合鉆頭接觸井底之前，應(yīng)將預(yù)期的水力計(jì)算結(jié)果與儀表顯示結(jié)果作對(duì)比，以檢測(cè)是否有噴嘴堵塞、噴嘴脫落現(xiàn)象，以及鉆井泵故障等。

軟地層：采用最大的鉆井泵排量，轉(zhuǎn)速約100rpm，鉆壓約1～2t。鉆進(jìn)1m左右后開(kāi)始調(diào)整鉆井參數(shù)，以達(dá)到最優(yōu)的機(jī)械鉆速。

較硬地層：磨合井底需要的時(shí)間較長(zhǎng)。轉(zhuǎn)速宜控制在80～120rpm，鉆壓以1t的增量逐漸增加。以此方式鉆進(jìn)0.6～1m后，開(kāi)始調(diào)整鉆井參數(shù)以達(dá)到最優(yōu)的機(jī)械鉆速。

硬研磨性?shī)A層：鉆壓應(yīng)盡可能低，轉(zhuǎn)速約80～120rpm。鉆進(jìn)，接單根，起鉆接單根時(shí)不宜直接將鉆頭提離井底，而應(yīng)先使鉆壓自然釋放。這對(duì)于減少PDC切削齒的熱沖擊是很有效的，尤其是在鉆進(jìn)較硬巖層時(shí)。

起鉆過(guò)程中，在井眼尺寸較小處