低钻速钻井作业中钻具的损伤危害与防护

马锦颖

（中石化中原石油工程有限公司管具公司，河南濮阳 457001）

低钻速钻井作业中钻具的损伤危害与防护

马锦颖

（中石化中原石油工程有限公司管具公司，河南濮阳 457001）

在钻井作业时，很多石油井或者矿井会有一些可钻性较差的岩层，出现低钻情况，此时钻具便会做定点旋转运动。这样的情况会对钻具产生很大的损害，特别是在井径不够规则，且钻具钻速又比较高的时候，钻具会因为定点旋转而遭到极大的损害，致使钻具寿命缩短，钻井生产过程中成本增加。因此，我们必须对于低钻速钻井作业钻具的损伤问题，寻求较好的缓解措施，来降低钻具的损坏，延长钻具寿命。对低钻速钻井作业中钻具的损伤原因进行分析，并提出相对应的防护措施。

低钻速；钻井作业；钻具；危害；防护

近年来，钻井技术随着经济的发展得到很大的提升，为石油井以及矿井的钻井生产作出了很大的贡献。但是由于种种原因，钻具在钻井作业过程中常常会受到不同程度的磨损，导致钻具的寿命非常短，不利于钻井作业生产的发展。笔者将针对钻具磨损问题提出相关的解决措施，以对钻具进行有效防护，保护钻井生产的效益。

1 低钻速钻井作业中钻具的损伤问题

1.1 钻具的自转对钻具本身以及钻具接箍外径的磨损问题

钻具在进行钻井作业时，是公转和自转同时进行。因此，钻具和套管壁以及井壁之间均存在较大的摩擦力。尤其是在井径不够规则的井眼内，钻具常常是紧贴着套管壁以及井壁，甚至会对套管壁和井壁造成一定的侧向挤压力［1］。当钻具处于低钻速时，部分操作人员为追求高钻速，便对钻具进行加压操作，从而导致钻具严重弯曲，并且，所加钻压与钻具的弯曲程度、侧向的挤压程度呈正比的关系。同时，由于钻具在进行钻井时，主要以自转的形式为主，因此钻具与套管壁、井壁之间的摩擦力会更大，导致钻具与钻具接箍外径的磨损更加严重，使管体变薄、管套变形等，为后续的钻井操作带来一定的风险。

1.2 砾石层对于旋转中的钻具造成的切割磨损问题

在很多石油井或者是矿井中，难免会存在一些可钻度较小的砾石层，该砾石层会含有一些硬度较大的岩石或其他矿物质［2］。当钻具处于定点旋转的状态，这些坚硬的石块或者矿物质就会对钻具进行切割，重者会将钻具切断，轻者会使钻具出现槽痕。被切断后的钻具不可再进行钻井作业。没有被切断的钻具，即便暂时还能进行操作，也存在被拉断、扭断以及刺断的风险，因此不提倡继续使用，以避免造成重大事故，对于钻具本身，以及对于整个钻井作业都不利，还可能会对操作人员的安全构成威胁。

1.3 低钻速钻井作业会加快钻具的疲劳损坏

钻具的疲劳损坏与交变应力循环次数之间存在一定的关系，无论是纯疲劳损坏、腐蚀疲劳损坏，还是伤痕疲劳损坏，都被交变应力循环次数直接影响着。当钻具在井径不够规则、井身弯曲的井眼中进行高速转动时，便会产生较大的周期性弯曲应力，管体在这个过程中需要承受一定的交变应力，当超出钻具的承受范围，钻具就会被折断。钻具钻速过慢，便会使钻具过多旋转，便会加快钻具损坏的程度。

2 针对低钻速钻井作业钻具损坏的防护措施

2.1 尽量保持井径规则程度

在进行钻井作业时，应该尽量避免井身过于偏斜，或者井径变化过大，才能保证井眼的畅通。井径的规则能够有效降低钻具对于套管壁以及井壁的侧向挤压力，减小它们之间的摩擦力，从而降低钻具在钻井操作过程中的磨损程度，对于钻具起到一种间接的保护作用，并能延长钻具的使用寿命。同时，还可适当将排量增大，将泥浆的性能进行优化，减少岩屑在钻具内的堆积，降低钻具的磨损。

2.2 为钻具安装钻栏护箍

护箍的安装对于钻具的损坏具有很重要的防护作用，在进行钻井作业过程中，可为钻具适当安装一些安装简便，并且经久耐用的胶皮钻栏护箍，以免钻具受到磨损或者切割损坏。在安装钻栏护箍时，不可随意添加数量或者是随意选择位置。当随意添加护箍时，会增大钻井扭矩，造成护箍托压的局面，钻压不能全部加到钻头上时，就会对钻具的钻速造成一定的影响，对钻具就起不到保护的作用。因此，在安装钻栏护箍时，应对位置和适量进行分析。对于磨损不严重的钻具，只需在距离单根公扣1～1.5m之间添加一到两个护箍；对于磨损较为严重的钻具，则需要多加两个护箍，并且位置应定于上单根和下单根接箍的1～1.5m处为宜。

2.3 优化参数以提高机械钻速

我们可对机械的参数进行优化，为钻具选择合适的钻压，避免钻具因为钻压过大而造成弯曲。当其他参数已经确定时，对于钻具进行钻压需要遵守一定的原则，即尽可能让钻具保持在垂直的状态，并使钻压的力量集中在钻头上。事实证明，当钻具其他参数一定时，让钻具保持低钻压不仅能够将钻具的钻速大大提高，对于钻具本身也起到较大的防护作用。因此，优化钻具的参数对于钻具的防护具有积极的意义。

3 结束语

低钻速钻井作业不但会对钻具本身造成一定的损害，还会增加钻井生产中的成本，同时，还会严重影响钻井工作的进度，对于石油井以及矿井的开发钻井工作尤为不利。因此，对低钻速情况下，钻具损害的原因进行分析，并根据其原因找出相关解决的防护措施，具有十分重大的意义。排除钻井作业过程中的不利因素，才能使钻井工作产生更大的效益。

［1］ 白文军，关元昊，龚晓军，等.低钻速钻井作业中钻具的损伤与防护［J］.甘肃科技，2010，（6）.

［2］ 魏军，宋士军，吴修宾，等.富古1井钻具腐蚀及防护［J］.钻采工艺，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

马锦颖（1985—），女，河南濮阳人，助理工程师，主要从事钻井工作。