低鉆速鉆井作業(yè)中鉆具的損傷危害與防護(hù)

馬錦穎

（中石化中原石油工程有限公司管具公司，河南濮陽 457001）

低鉆速鉆井作業(yè)中鉆具的損傷危害與防護(hù)

馬錦穎

（中石化中原石油工程有限公司管具公司，河南濮陽 457001）

在鉆井作業(yè)時(shí)，很多石油井或者礦井會有一些可鉆性較差的巖層，出現(xiàn)低鉆情況，此時(shí)鉆具便會做定點(diǎn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。這樣的情況會對鉆具產(chǎn)生很大的損害，特別是在井徑不夠規(guī)則，且鉆具鉆速又比較高的時(shí)候，鉆具會因?yàn)槎c(diǎn)旋轉(zhuǎn)而遭到極大的損害，致使鉆具壽命縮短，鉆井生產(chǎn)過程中成本增加。因此，我們必須對于低鉆速鉆井作業(yè)鉆具的損傷問題，尋求較好的緩解措施，來降低鉆具的損壞，延長鉆具壽命。對低鉆速鉆井作業(yè)中鉆具的損傷原因進(jìn)行分析，并提出相對應(yīng)的防護(hù)措施。

低鉆速；鉆井作業(yè)；鉆具；危害；防護(hù)

近年來，鉆井技術(shù)隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展得到很大的提升，為石油井以及礦井的鉆井生產(chǎn)作出了很大的貢獻(xiàn)。但是由于種種原因，鉆具在鉆井作業(yè)過程中常常會受到不同程度的磨損，導(dǎo)致鉆具的壽命非常短，不利于鉆井作業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展。筆者將針對鉆具磨損問題提出相關(guān)的解決措施，以對鉆具進(jìn)行有效防護(hù)，保護(hù)鉆井生產(chǎn)的效益。

1 低鉆速鉆井作業(yè)中鉆具的損傷問題

1.1 鉆具的自轉(zhuǎn)對鉆具本身以及鉆具接箍外徑的磨損問題

鉆具在進(jìn)行鉆井作業(yè)時(shí)，是公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)同時(shí)進(jìn)行。因此，鉆具和套管壁以及井壁之間均存在較大的摩擦力。尤其是在井徑不夠規(guī)則的井眼內(nèi)，鉆具常常是緊貼著套管壁以及井壁，甚至?xí)μ坠鼙诤途谠斐梢欢ǖ膫?cè)向擠壓力［1］。當(dāng)鉆具處于低鉆速時(shí)，部分操作人員為追求高鉆速，便對鉆具進(jìn)行加壓操作，從而導(dǎo)致鉆具嚴(yán)重彎曲，并且，所加鉆壓與鉆具的彎曲程度、側(cè)向的擠壓程度呈正比的關(guān)系。同時(shí)，由于鉆具在進(jìn)行鉆井時(shí)，主要以自轉(zhuǎn)的形式為主，因此鉆具與套管壁、井壁之間的摩擦力會更大，導(dǎo)致鉆具與鉆具接箍外徑的磨損更加嚴(yán)重，使管體變薄、管套變形等，為后續(xù)的鉆井操作帶來一定的風(fēng)險(xiǎn)。

1.2 礫石層對于旋轉(zhuǎn)中的鉆具造成的切割磨損問題

在很多石油井或者是礦井中，難免會存在一些可鉆度較小的礫石層，該礫石層會含有一些硬度較大的巖石或其他礦物質(zhì)［2］。當(dāng)鉆具處于定點(diǎn)旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)，這些堅(jiān)硬的石塊或者礦物質(zhì)就會對鉆具進(jìn)行切割，重者會將鉆具切斷，輕者會使鉆具出現(xiàn)槽痕。被切斷后的鉆具不可再進(jìn)行鉆井作業(yè)。沒有被切斷的鉆具，即便暫時(shí)還能進(jìn)行操作，也存在被拉斷、扭斷以及刺斷的風(fēng)險(xiǎn)，因此不提倡繼續(xù)使用，以避免造成重大事故，對于鉆具本身，以及對于整個鉆井作業(yè)都不利，還可能會對操作人員的安全構(gòu)成威脅。

1.3 低鉆速鉆井作業(yè)會加快鉆具的疲勞損壞

鉆具的疲勞損壞與交變應(yīng)力循環(huán)次數(shù)之間存在一定的關(guān)系，無論是純疲勞損壞、腐蝕疲勞損壞，還是傷痕疲勞損壞，都被交變應(yīng)力循環(huán)次數(shù)直接影響著。當(dāng)鉆具在井徑不夠規(guī)則、井身彎曲的井眼中進(jìn)行高速轉(zhuǎn)動時(shí)，便會產(chǎn)生較大的周期性彎曲應(yīng)力，管體在這個過程中需要承受一定的交變應(yīng)力，當(dāng)超出鉆具的承受范圍，鉆具就會被折斷。鉆具鉆速過慢，便會使鉆具過多旋轉(zhuǎn)，便會加快鉆具損壞的程度。

2 針對低鉆速鉆井作業(yè)鉆具損壞的防護(hù)措施

2.1 盡量保持井徑規(guī)則程度

在進(jìn)行鉆井作業(yè)時(shí)，應(yīng)該盡量避免井身過于偏斜，或者井徑變化過大，才能保證井眼的暢通。井徑的規(guī)則能夠有效降低鉆具對于套管壁以及井壁的側(cè)向擠壓力，減小它們之間的摩擦力，從而降低鉆具在鉆井操作過程中的磨損程度，對于鉆具起到一種間接的保護(hù)作用，并能延長鉆具的使用壽命。同時(shí)，還可適當(dāng)將排量增大，將泥漿的性能進(jìn)行優(yōu)化，減少巖屑在鉆具內(nèi)的堆積，降低鉆具的磨損。

2.2 為鉆具安裝鉆欄護(hù)箍

護(hù)箍的安裝對于鉆具的損壞具有很重要的防護(hù)作用，在進(jìn)行鉆井作業(yè)過程中，可為鉆具適當(dāng)安裝一些安裝簡便，并且經(jīng)久耐用的膠皮鉆欄護(hù)箍，以免鉆具受到磨損或者切割損壞。在安裝鉆欄護(hù)箍時(shí)，不可隨意添加數(shù)量或者是隨意選擇位置。當(dāng)隨意添加護(hù)箍時(shí)，會增大鉆井扭矩，造成護(hù)箍托壓的局面，鉆壓不能全部加到鉆頭上時(shí)，就會對鉆具的鉆速造成一定的影響，對鉆具就起不到保護(hù)的作用。因此，在安裝鉆欄護(hù)箍時(shí)，應(yīng)對位置和適量進(jìn)行分析。對于磨損不嚴(yán)重的鉆具，只需在距離單根公扣1～1.5m之間添加一到兩個護(hù)箍；對于磨損較為嚴(yán)重的鉆具，則需要多加兩個護(hù)箍，并且位置應(yīng)定于上單根和下單根接箍的1～1.5m處為宜。

2.3 優(yōu)化參數(shù)以提高機(jī)械鉆速

我們可對機(jī)械的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，為鉆具選擇合適的鉆壓，避免鉆具因?yàn)殂@壓過大而造成彎曲。當(dāng)其他參數(shù)已經(jīng)確定時(shí)，對于鉆具進(jìn)行鉆壓需要遵守一定的原則，即盡可能讓鉆具保持在垂直的狀態(tài)，并使鉆壓的力量集中在鉆頭上。事實(shí)證明，當(dāng)鉆具其他參數(shù)一定時(shí)，讓鉆具保持低鉆壓不僅能夠?qū)@具的鉆速大大提高，對于鉆具本身也起到較大的防護(hù)作用。因此，優(yōu)化鉆具的參數(shù)對于鉆具的防護(hù)具有積極的意義。

3 結(jié)束語

低鉆速鉆井作業(yè)不但會對鉆具本身造成一定的損害，還會增加鉆井生產(chǎn)中的成本，同時(shí)，還會嚴(yán)重影響鉆井工作的進(jìn)度，對于石油井以及礦井的開發(fā)鉆井工作尤為不利。因此，對低鉆速情況下，鉆具損害的原因進(jìn)行分析，并根據(jù)其原因找出相關(guān)解決的防護(hù)措施，具有十分重大的意義。排除鉆井作業(yè)過程中的不利因素，才能使鉆井工作產(chǎn)生更大的效益。

［1］ 白文軍，關(guān)元昊，龔曉軍，等.低鉆速鉆井作業(yè)中鉆具的損傷與防護(hù)［J］.甘肅科技，2010，（6）.

［2］ 魏軍，宋士軍，吳修賓，等.富古1井鉆具腐蝕及防護(hù)［J］.鉆采工藝，2001，（4）.

Damage and Protection of Drilling Tools in Low Drill Rate

Ma Jin-ying

In the drilling operation，many oil wells or mines will have some drillability of poor rock formation，resulting in low drilling when the situation occurs，this time，the drilling tool will do fi xed-point rotary motion.Such a situation will have a lot of damage to the drilling tool，especially in the well diameter is not enough rules，and the drilling rate is relatively high，the drilling tool because of fi xed-point rotation was greatly damaged，resulting in drill life Too low，the cost of drilling production increased.Therefore，we must seek better mitigation measures for the damage of drilling tools with low drilling rate to reduce the damage of drilling tools and prolong the life of drilling tools.This paper analyzes the cause of damage of drilling tools in low drilling rate drilling operation and puts forward the corresponding protective measures.

low penetration rate；drilling operation；drilling tool；hazard；protection

TE921

B

1003-6490（2016）07-0087-02

2016-07-06

馬錦穎（1985—），女，河南濮陽人，助理工程師，主要從事鉆井工作。