提高螺桿鉆鉆磨效率的有效對策與應(yīng)用

胡開疆

摘要：近年來油田作業(yè)公司組織進(jìn)行大型壓裂改造地層措施，為了配合大型壓裂，預(yù)防臨井因壓串而導(dǎo)致井噴，因此對施工井附近的井進(jìn)行了注水泥塞封層作業(yè)。壓裂過后各井為要恢復(fù)生產(chǎn)，就必須鉆磨水泥塞。螺桿鉆，是一種比較理想的鉆磨工具，但在現(xiàn)場應(yīng)用中容易出現(xiàn)進(jìn)尺慢或無進(jìn)尺、卡鉆，影響螺桿鉆鉆磨效率的因素有多種，本文就影響螺桿鉆鉆磨效率的幾個因素進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：螺桿鉆;鉆磨;效率;方法

螺桿鉆鉆磨水泥塞現(xiàn)場施工過程中常見的問題有進(jìn)尺慢或無進(jìn)尺、卡鉆，影響螺桿鉆工作的效率有多種，本文就影響螺桿鉆鉆磨效率的幾個因素進(jìn)行了分析，探索出提高螺桿鉆鉆磨效率的方法，并在現(xiàn)場應(yīng)用中取得了較好的效果。

1.螺桿鉆的結(jié)構(gòu)及工作原理

螺桿鉆具由上接頭、旁通閥、定子、轉(zhuǎn)子、聯(lián)軸節(jié)、過水接頭、軸承總成及下接頭組成。螺桿鉆具通過轉(zhuǎn)子和定子將液壓能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能，當(dāng)高壓液體通過鉆具內(nèi)孔進(jìn)入鉆具后，凡爾球被推動下移，關(guān)閉旁通閥，從而進(jìn)入轉(zhuǎn)子與定子形成的各個密封腔，液體在各腔中的壓力差推動轉(zhuǎn)子沿定子的螺旋通道滾動，轉(zhuǎn)子在沿自身的軸線轉(zhuǎn)動的同時(shí)，還繞與轉(zhuǎn)子軸線平行，并與有一偏心距e的定子中心線公轉(zhuǎn)。這就是所謂的螺桿鉆具的行星傳動原理。由于轉(zhuǎn)子和定子都采用螺旋線，因而轉(zhuǎn)子繞定子軸線作逆時(shí)針轉(zhuǎn)動，并以自身軸線作順時(shí)針轉(zhuǎn)動去帶動鉆具旋轉(zhuǎn)。

2影響螺桿鉆鉆磨效率的因素

影響螺桿鉆鉆磨效率的因素有如下幾個方面：

（1）修井液性能的影響：修井液的清潔與否關(guān)系到螺桿鉆是否能夠正常工

作，現(xiàn)場施工中發(fā)現(xiàn)由于井筒內(nèi)液體太臟，含有一些大顆粒的機(jī)械雜質(zhì)，液體中的雜質(zhì)就會在螺桿中沉淀，造成螺桿鉆堵塞。螺桿鉆在施工的時(shí)候，就會出現(xiàn)水泥車壓力過高，且出口無返出，所以在鉆磨施工前必須對洗井把井筒循環(huán)干凈，對裝修井液的循環(huán)池徹底清潔，及時(shí)清除鉆磨循環(huán)出來的碎屑，嚴(yán)格控制修井液機(jī)械雜質(zhì)含量，機(jī)械雜質(zhì)含量不大于0.5%，固相顆粒直接不大于0.3mm。②修井液良好的攜巖性將大大減少螺桿鉆重復(fù)鉆磨。

（2）施工參數(shù)的影響：①鉆壓：一定程度上大鉆壓可提高鉆磨效率但也可能造成鉆頭合金研磨損壞，會產(chǎn)生較大的連續(xù)鐵屑，引發(fā)循環(huán)攜帶問題，同時(shí)大鉆壓下，被鉆磨的水泥塞不是被磨掉耳飾被撕掉，由此產(chǎn)生大量大塊水泥屑，這些鐵屑由于無法正常循環(huán)出井筒而聚集在磨鞋中心，加劇磨鞋中心的磨損，直接形成深坑或是將磨鞋中心掏空形成穿孔，大量水泥屑參與重復(fù)鉆磨，還使鉆磨工況變得不穩(wěn)定，出現(xiàn)蹩跳鉆現(xiàn)象，造成工況惡劣。②排量：螺桿鉆鉆速和排量成正比，排量較小，鉆塞時(shí)，不僅降低了機(jī)械鉆速，同時(shí)降低了循環(huán)液攜帶碎屑的能力，在接單根時(shí)，由于油套不平衡懸浮的固體顆粒迅速下沉，從定子或旁通閥進(jìn)入鉆具造成螺桿鉆堵;在井斜較大的情況下接單根，存在沙床，無法接單根。③工作壓差：工作壓差反應(yīng)螺桿鉆的工作狀態(tài)，施工過程中應(yīng)根據(jù)工作壓差調(diào)整鉆壓，鉆壓過大，可能造成螺桿鉆失速，造成無進(jìn)尺。

（3）鉆具組合選擇的影響：優(yōu)化鉆具組合，具有防堵，防回流，提高機(jī)械鉆速的作用，建議優(yōu)選組合：鉆頭+螺桿鉆+單流閥+井下過濾器+油管。①鉆頭的耐磨性與切銷機(jī)理類型隊(duì)機(jī)械鉆速影響較大，應(yīng)選擇相對高效的三牙輪鉆頭，其他如平底磨鞋、三棱磨鞋效率低下;②配備單流閥，防止懸浮的固體顆粒進(jìn)入管柱，造成螺桿鉆加速磨損甚至堵塞造成返工，鉆具報(bào)廢;③必須安裝井下和地面過濾器，防止機(jī)械雜質(zhì)進(jìn)入螺桿;④選擇干凈的油管，入井前通刺檢查并過油管規(guī)，防止油管內(nèi)有油垢，下鉆時(shí)，由于震動土脫落造成管柱及螺桿鉆堵。

3.螺桿鉆現(xiàn)場使用情況

A井試油第二層時(shí)，設(shè)計(jì)要求先注水泥塞封堵水層至4586m，再對下溝組（K1g0）4503-4548m、4564-4576m進(jìn)行補(bǔ)充射孔，后對下溝組（K1g0）4503-4548m、4564-4576m后進(jìn)行酸化改造儲層。設(shè)計(jì)塞面位置：4586m，實(shí)際塞面位置：4565.4m，比設(shè)計(jì)塞面高出20.6m，導(dǎo)致4564-4576m層段被誤封堵，經(jīng)試油監(jiān)督與甲方領(lǐng)導(dǎo)研究決定下螺桿鉆鉆塞。鉆塞管柱結(jié)構(gòu)（自下而上）：Ф115mm三牙輪鉆頭+Ф95mm螺桿鉆+單流閥+井下過濾器+Ф73mm油管，地面管線連接地面過濾器。

水泥車2臺并用（1臺備用），鉆壓15-20KN，泵壓4MPa，鉆磨過程中，每鉆塞1根，邊循環(huán)邊旋轉(zhuǎn)下放或上提鉆柱，反復(fù)劃眼，修整井壁，清除附在井壁上的雜物，使井眼暢通無阻。劃眼后，循環(huán)洗井1周，帶出大量水泥屑，洗至進(jìn)出口液性一致，組織人員迅速接單根，開泵循環(huán)鉆塞，累計(jì)循環(huán)鉆塞3小時(shí)，進(jìn)尺20.28m，鉆完水泥塞后用活性水循環(huán)洗井2周，將井內(nèi)碎屑泥沙全部洗出，結(jié)束鉆塞。為了提高鉆磨效率，此次鉆塞做了以下措施：①修井液采用活性水（即清水加入AE1910），AE1910是非離子型的表面活性劑，表面活性劑溶于水易形成泡沫溶液，由于泡面是氣液分散系統(tǒng)，密度低、重量小、壓力非常小，密度0.05g/cm³-0.5g/cm³，比重1.5g/cm³-2.0g/cm³，粘度相對原液提高30%-50%且泡沫有一定的粘滯性，可連續(xù)流動，對砂石及碎屑有較好的攜帶作用，因此循環(huán)鉆塞時(shí)能攜帶出大量水泥碎屑。嚴(yán)格控制修井液固相含量的同時(shí)，還在出口安裝三級隔離池對出口返出修井液進(jìn)行除砂。②現(xiàn)場施工時(shí)，司鉆根據(jù)螺桿鉆基本參數(shù)調(diào)試優(yōu)化施工參數(shù)，本次施工參數(shù)如下：鉆壓15-20KN，泵壓7-10MPa，排量600L/min，實(shí)踐證明這個參數(shù)是比較合理的。③鉆塞管柱采用三牙輪高效鉆頭+螺桿鉆+單流閥+井下過濾器+油管（通刺干凈），地面管線安裝地面過濾器。管柱結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，大大提高了鉆磨效率。

4.總結(jié)

（1）影響螺桿鉆鉆磨效率的三個主要因素為：修井液性能、施工參數(shù)、管柱組合。

（2）嚴(yán)格落實(shí)螺桿鉆使用工況制度：運(yùn)輸及存放時(shí)的保護(hù);現(xiàn)場使用時(shí)建立螺桿鉆使用登記表，詳細(xì)記錄使用次數(shù)及時(shí)間，達(dá)到使用壽命的及時(shí)更換或維護(hù)。優(yōu)化螺桿鉆使用條件，對提高其工作壽命潛力較大。

（3）螺桿鉆在鉆塞過程中有它的優(yōu)點(diǎn)，也有缺點(diǎn)，施工過程中稍微不注意，就會造成鉆磨無進(jìn)尺，只要現(xiàn)場認(rèn)真按照螺桿鉆使用應(yīng)該注意的問題去認(rèn)真扎實(shí)開展工作，就能提高螺桿鉆鉆塞的成功率，能較好地節(jié)約成本，避免工程事故的發(fā)生，減少占井周期，獲得可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

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