提高小套管钻铣工艺技术1.docVIP

提高小套管井钻扫工艺技术 姓名：** 单位：胜利油田临盘采油厂作业一大队 日期：2009.11.3 摘要 随着油田开发时间的不断延长，在不断承受高压注水、腐蚀、出砂及工程技术原因的影响下不少套管出现了套损现象，为了节约开发成本，利用老井眼，进行小套管二次固井技术修复了油水井，恢复了产能，但受内通径的影响，给修井工作带来了不少问题，在回采、封堵、防砂施工后常常留有水泥（树脂）塞，为了生产的顺利进行，要进行钻塞施工，在现场施工中，常常出现钻塞无进尺和钻速慢的现象，严重影响了油水井产能，钻扫技术成为制约小套管井开发的技术瓶颈之一，本文尝试分析其原因，提出解决办法，抛砖引玉开阔技术思路。 一、钻柱受力特征 与常规五寸半套管相比较，在小套管井呈现如下特点 1 钻柱抗弯强度低、刚性小。 2 钻柱起下摩阻大、钻压递减快 3 偏心移轴，钻柱易贴套管壁形成月牙形残留物和岩屑床。 4 钻柱中和点上移，底部钻具出现S型弯曲，出现失稳现象。 5 环空间隙小、循环压降大，顶替效率低。 小套管中钻柱的受力问题更加复杂化，就是使钻柱无法将稳定而有效的钻压传递给钻头来达到破岩的目的。 三、失效分析及要因确认 1、钻头失效分析 1、 三牙轮钻头 牙轮钻头是目前使用最广泛的钻头，其扭矩在钻头里面最小、适用于各类岩层。 结构组成：牙轮钻头由钻头体、牙抓（巴掌） 及牙轮轴、牙轮及牙齿、轴承、储油润滑密封系统、喷嘴等部分组成 2、破岩原理： （1）冲击、压碎作用 纵向振动产生的冲击力和静压力（钻压）一起使牙齿对地层产生冲击、压碎作用，形成体积破碎坑。 （2）滑动剪切作用 牙轮牙齿的径向滑动和切向滑动对井底地层产生剪切作用， 破碎齿间岩石。 （3）射流的冲蚀作用 由喷嘴喷出的高速射流对井底岩石产生冲蚀作用，辅助破碎岩石。 牙轮钻头失效分析： 三牙轮钻头失效主要以钻头止推面失效和轴承部位失效为主，三牙轮钻头止推面的失效形式主要是冲击疲劳，轴承失效形式以塑性变形后压溃剥落为主。 在小套管中三牙轮钻头尺寸更小，各部件的配合间隙相当的小，在钻柱的强烈振动下，特别容易发生这两种失效，这时井底的钻压是相当不稳定的，解决牙轮钻头失效必须解决钻柱振动问题。 2、刮刀钻头 一）刮刀钻头的结构 主要由上钻头体、下钻头体（分水帽）、 刀翼、水眼组成。 破岩原理 刮刀钻头和牙轮钻头破岩的共同点都是靠钻压和扭矩的作用破碎岩石，不同点是破碎方式不同。刮刀钻头属于剪切破碎型井下工具，靠钻压吃人地层，靠扭矩切削岩石。与水泥石成点-线接触，是钻头里扭矩最大的一种，主要是以面积破碎的方式进行破岩，对付松软及塑性较强的岩层有比较强的针对性，特别是水泥石随井深的增加其塑性增强，刮刀钻头相对牙轮钻头有更高的钻速。 失效分析 刮刀钻头由于出刃很大，很容易吃入水泥石，但其剪切力相当大，这就更需要大扭矩来传动它进行破岩，而扭矩传递损失大正是小套管井的主要特定之一，而且刮刀钻头其耐磨性较差，很容易发生磨损产生缩颈现象，刮刀钻头钻进产生的岩屑较其他钻头大，特别是在小套管井环空间隙小，水力参数状况差的情况下更容易产生岩屑床，发生卡钻事故。 3、磨鞋失效分析 磨鞋按形状和功能可分为平底磨鞋、凹底磨鞋、梨形磨鞋、裙边磨鞋等多类。 破岩原理 磨鞋主要靠其底部合金材料在钻压的作用下吃入并磨碎岩石和落物，随形状的不同，并伴有不同程度的剪切、压碎、切削作用破岩。 失效分析 磨鞋主要以研磨水泥石为主，与水泥石的接触方式属于面-面接触，磨鞋单点钻压相当小，而且扭矩突变性相当强，很容易发生钻柱机械连接部位损坏，随井深的增加，水泥石的塑性增强，钻速下降明显。磨鞋产生的岩屑相当细小，安全性较强，在现在钻杆与套管间隙过小排屑困难的条件下，选用磨鞋属于无奈之举。 2、动力钻具-螺杆钻具 在小套管中受井径影响和制造工艺的限制，螺杆钻具结构更加紧凑，部件配合间隙小，技术参数有所变化 主要体现在以下几个方面（以某厂螺杆钻具参数为例，各厂的产品参数都不同，施工时要按照厂家提供产品的说明书选择合理的钻进参数） 1 输出功率小、破岩能量小，73型输出扭矩只有200N.M，而95型输出扭矩为900N.M. 2 转速快 ，73型转速为200-240转，95型转速为110-170转。 3 钻压小 ，73型推荐钻压为0.4T，瞬间钻压为0.7T，95型推荐钻压为1T, 瞬间钻压为1.5T. 4 流量小 ，73型流量为每分钟180-240升，95型流量为每分钟360-480升，超过此流量易造成定子和转子的提前损坏。 钻具型号 4LZ54*3.5 5LZ