提高螺杆钻钻水泥塞效率的措施与方法

提高螺杆钻钻水泥塞效率的措施与方法

李囝囡

中原油田采油气服务中心濮南作业区DX-601队

中原油田是一个多断块油田，随着油田开发时间的延长，层间矛盾变得越发突出，注水泥塞等措施逐年增多，钻塞施工任务也越来越重。

目前，现场钻塞主要以螺杆钻具为主，因其使用方便、转速高等优点而全面推广，在小修作业现场，一般应用螺杆钻钻水泥塞，螺杆钻钻塞有优点，也有缺点，在施工中如果不按操作规程操作，不合理优化管柱结构，不调正钻塞参数，往往会造成进尺缓慢、堵钻、螺杆钻落井等事故，本文从螺杆钻的工作原理、现场存在的问题等方面进行分析，总结了提高螺杆钻钻水泥塞的效率的措施和方法。

1.钻水泥塞的目的、分类及特点

1.1油井钻塞的目的

为了回采水泥塞下面的油层、必须将因封窜、堵漏、堵层、二次固井等施工留在井内的水泥塞钻掉。

1.2钻水泥塞的分类

根据钻水泥塞使用的工具不同和管柱结构的特点，钻水泥塞可分为三类：螺杆钻具塞、动力水龙头钻塞和钻盘钻塞三种。转盘钻塞：它是用钻杆携带钻头，用转盘旋转带动钻具钻塞；螺杆钻钻塞：它是用油管携带钻具，用水力驱动钻具旋转钻塞。动力水龙头钻塞是用钻杆携带钻铤，用动力水龙头带动钻具钻塞。

1.3转盘钻塞和螺杆钻具钻塞的优缺点

钻盘钻塞：扭矩大、强度高、可靠性强，对于井下微小落物不用打捞亦可施工，对于油井套管的完好程度无特殊要求，只要钻具能够下入井内即可施工，但劳动强度大，对套管磨损的可能性大。螺杆钻钻塞：操作简便、劳动强度低、对套管磨损小，但它的扭矩小、强度低，要求塞面无任何微小落物，对套管要求也高，对于通井有遇阻的井不能使用螺杆钻。

2.螺杆钻的结构及工作原理

2.1螺杆钻的结构

螺杆钻由旁通阀、马达（转子和定子）、万向节、 轴承总成和驱动轴几部分组成，其核心是马达。

在螺杆马达转子、定子传动副中,定子齿数Z1比转子齿数Z2多一个:即Z1= Z2+1。它们的齿数比通常称为传动比,设计时,可任意选择(1:2,2:3,...,9:10)。设计高转速的螺杆钻应采用小齿数比螺杆马达，而设计低速大扭矩的螺杆钻应采用大齿数比螺杆马达。随着转子定子齿数比的增大,其效率逐渐趋于下降；螺杆钻的输出扭矩取决于通过马达的工作压力降，输出转速取决于通过螺杆马达工作介质的流量。

螺杆钻的使用寿命一般为150～200小时，其薄弱环节是定子橡胶耐高温程度低，轴承易损坏。加紧研制与开发用于制造定子的抗磨损耐高温的弹性材料与可靠的轴承系统，从而使螺杆钻的工作寿命得到显著提高。并研制低速大扭矩螺杆以适用于钻深孔和超深孔。

2.2螺杆钻的工作原理

螺杆钻具是一种以钻井液为动力，把液体压力能转为机械能的容积式井下动力钻具。当泥浆泵泵出的泥浆流经旁通阀进入马达，在马达的进、出口形成一定的压力差，推动转子绕定子的轴线旋转，并将转速和扭矩通过万向轴和传动轴传递给钻头，从而实现钻井作业。

3.螺杆钻现场钻水泥塞遇到的问题

螺杆钻具在钻水泥塞过程中虽然有操作简便、劳动强度低等优点，但在现场应用中经常会遇到很多问题，轻则浪费人力、物力，造成成本上的浪费。重则造成螺杆钻报废或转大修。

现场应用螺杆钻主要遇到以下问题：（1）、水泥车泵压较高，但井口不返液。（2）、钻塞无进尺或进尺缓慢。（3）、壳体脱扣。（4）、壳体折断。（5）、传动轴折断。（6）、钻塞过程中卡钻。（7）、水泥车或油管原因造成钻塞无进尺。

4.钻水泥塞失败的原因分析

4.1现场存放螺杆钻有的乱摆放，有的螺杆钻丝扣处有油泥，在现场对螺杆钻保护不好。

4.2在钻塞时进口管线不连接地面过滤器，甚至螺杆钻上面不连接井下缓冲器，连接缓冲器卡钻时起到缓冲作用，不连接卡钻时容易造成传动轴断裂、严重传动轴带钻头落井；

4.3循环灌有的用是不带隔的大灌或用地灌，灌内脏物、泥砂、灰浆较多，特别是水泥车上水管线处不能及时清理，致使泥沙、油泥、杂物等打到管柱中进入螺杆钻，容易造成螺杆钻停泵堵塞，更换钻具。

4.4在钻具配套方面，主要是选择钻头不合理 ，不用缓冲器。

4.5在正常钻进时钻压压的过大，一般钻压2～3吨，有的超过5吨且钻压不稳，排量不够。

4.6钻塞时，在换单根时循环时间不够，象冲砂一样循环时间短，当进尺快时停止循环，在起钻具前不能用清水充分循环，导致钻内有灰浆、泥沙等。

4.7水泥车或油管造成无进尺或进尺缓慢的主要是水泥车泵压和排量达不到，螺杆钻转速达不到要求，油管造成无进尺主要是油管有裂缝、砂眼或丝扣密封不好。

以上的原因造成的结果就是施工效率低，严重影响钻水泥塞的施工效率和质量。

5.提高钻水泥塞效率的措施与方法

在螺杆钻具过程中及现场施工经验中总结出，提高螺杆钻具钻水泥塞效率的措施和方法，只有按照正确的操作方法使用螺杆钻具及其配套设备，从使用螺杆钻的各个环节入手，才能提高钻水泥塞施工效率。

5.1运输、搬运过程中

要用专车运送到井场，不要与作 业搬家混装，以免压坏螺杆钻。在井场搬运时要轻拿轻放，严 禁磕碰、撞击和碾压，要用三点支架架好存放在不易碰、撞的 地方。在井场存放时要用塑料布包好上、下接头，以免螺杆钻 具内进泥沙及损坏丝扣。

5.2下钻前的准备

（1）、在井口对螺杆钻要试验和检查，确保各部件灵活好用。

（2）、钻具组合最佳选择是：牙轮钻头+螺杆钻（在套管直径允许范围内尽可能先择大功率大直径的螺杆钻）+3″油管15-20根+缓冲器1根+油管，以保证稳定的钻压。

（3）、准备一个10m3带隔的过滤罐，一个地面过滤器。连接好钻具，并把地面过滤器接到进口管线上，回水管线口与水泥车上水管线必须分开，上水管线放在大罐清水处，并把上水管线处的泥沙清理干净，上水管线最好是悬吊安放，不要放入罐底。

（4）、尽可能选择大排量的水泥车以保证施工过程中最大排量保证施工效率，并要加强施工前操作人员的培训，达到平稳操作，配合默契。

5.3在起、下钻过程中

下钻前技术员必须算好数据，在下至磨铣位置前2～3m速度要慢，千万不能钝钻，在磨铣施工完后，用一罐清水打入油管内，充分清洗螺杆钻，再起出钻具。

5.4在钻进时

（1）、下钻离磨铣位置1-2米开泵，记录循环正常之后的立管压力，随后逐渐加压钻进。在钻进中要认真掌握钻压和泵压的变化，防止泵压过大而压死工具或压坏螺杆钻，压死后应立即上提钻具，各种型号螺杆钻的推荐钻压如下：

  5LZ90×7.0-5LZ95×7.0的为2吨，

  9LZ100×7.0的为2.5吨，

  5LZ120×7.0 为3吨。

（2）、不得长时间悬空循环，不得压死循环。

（3）、钻头遇卡时不得转动管柱，以防止螺杆钻反转倒扣，钻具落井。

（4）、定向井、水平井钻进中，螺杆钻体稳定器阻卡时不得以反转方式调整工具，以防螺杆钻壳体倒扣。

（5）、钻进中加压与否，泵压变化很小时，表明螺杆钻本体有倒扣可能应起钻检查。

（6）、钻进中泵压下降，排除地面因素之外，可能是钻具剌漏、旁通阀孔刺坏或螺杆钻壳体倒扣应立即起钻。

6.结论

在螺杆钻具过程中及现场施工经验中总结出，提高螺杆钻具钻水泥塞效率的措施和方法，只有按照正确的操作方法使用螺杆钻具及其配套设备，从使用螺杆钻的各个环节入手，才能提高钻水泥塞施工效率。

参考文献：

[1] 孙祖岭等，井下作业，北京：石油工业出版社，2004

[2] 吴奇，井下作业工程师[M]，北京：石油工业出版社，2006

[3] SY/T5547-2000《螺杆钻具使用、维修和管理》，国家石油和化学工业局发布，2000

[4] SY/T5587.14-2004《常规修井作业规程第14部分 注塞、钻塞》，国家发展和改革委员会，2004