钻井技术员成长之路精典全本4.docx
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钻井技术员成长之路精典全本4
实习技术员的基本功（四）
序言
经过前三集的介绍，我们对技术员的工作生活内容有了个入门级别的了解。
总体来说，技术员要负责井队中的方方面面，领导问你的问题总是全局的，所以我们也要对井队各个方面有所了解，方能面对领导时很从容。
在《实习技术员的基本功》系列中，我们对技术员的关键技能没有叙述，技术员的最基本，最关键的就是会喝白的，常抽好的，关键时会说会表现。
正文
在一口井从开钻到完，离不开泥浆，虽然我们不是泥浆技术员，或者没有实习过泥浆工的岗位，也许我们对化学一窍不通。
但是我们还是要记住一些关键的地方。
如每天的泥浆密度，粘度，失水，固相含量，泥饼厚度和PH值。
曾经有位老技术员对我说过，一个技术员的早上起来和晚上睡觉前的巡回路线应该是这样的。
先到跑道上看当前挂起的单根号，接着去远程控制房看储能器的压力是否正常，再上罐看看振动筛振出的岩屑，是否有棱角或者很小（钻头重复破岩），上部地层是否有掉落（广华寺掉黄色的泥巴），表套或者技术套是否有掉水泥块。
紧接着看看各个罐的液面是否正常，如果出现了憋漏，液面下降的非常快，除此之外也要注意下除泥器是否正常，离心机是否在使用。
下罐看看使用泵的泵压和皂化水箱是否有水，再去机房询问柴油机转数（当然你也可以自己看）。
最后上钻台，看看司控房的钻压，悬重及立管压力，鼠洞内是否有单根。
一切都心理有数了，就可以去做自己的事了。
一.钻井液的基本特点
钻井液的基本功用是通过其本身的循环，将井底被破碎的岩屑携至地面，保持井眼清洁，并保证钻头在井底始终接触和破碎新地层，不造成重复切削，保持安全快速钻进。
在接单根，起下钻或因故停止循环时，钻井液又将井内的钻屑悬浮在钻井液中，使钻屑不会很快下沉，防止沉沙卡钻等情况的发生。
上图为常用的6个罐，循环顺序按升序标示出来了。
一开钻井液体是由膨润土（钠土和钙土均可）及清水配成，或利用清水在易造浆地层钻进而成自然钻井液。
一般都是正电胶钠土浆。
密度粘度都很低。
具体可以从施工设计中可以看出来，这里不在详细说明。
在三开后期，也就是聚合物饱和盐水钻井液，在这里强调个概念（在与甲方技术交底时别人经常问起的参数）。
当氯化钠达到饱和，氯根离子浓度为189000mg/L，这就是饱和盐水钻井液。
甲方要听取氯根浓度的汇报，18W表示为饱和盐水。
在6000~189000mg/L之间，为盐水钻井液，低于6000mg/L为咸水或海水钻井液。
饱和盐水有4个特点：
抑制泥，页岩造浆和有一定的防塌能力；可抗较高的盐类污染；可减缓岩盐溶解速度；腐蚀性强。
下面就一口井个人实习泥浆工的一些体会，这些内容只代表个人观点。
首先配一开浆先加入钠土，待循环好后再加入正电胶。
在实际打钻的过程中，粘土水化分散，越打泥浆越稠。
用一开马达抽取后，再加入清水。
这是由于地层粘土水化分散引起的。
二开泥浆的配方就不做介绍了。
实际情况是：
打水泥塞时，预先加入纯碱，而后生成碳酸钙沉淀。
这样做相当于除钙。
盐转换前的泥浆与一开泥浆相似。
二开时，要掏罐重新配药品，也有防止罐中未清理出的小砾石堵水眼。
如果振动筛上出现跑浆现象，可以直接把它从钻屑坑里抽回。
视粘度的不同加如不同配方的药品。
三开要求：
保证钻井液的悬浮携带，抑制，防塌，润滑等性能，把钻井液转化为聚合物饱和盐水钻井液。
盐转换是用一定量的工业用盐（氯化钠）形成饱和盐水泥浆。
加盐前期，如果粘度不够，干加抗盐增粘剂。
如果没有抗盐增粘剂，就直接干加高粘和大钾。
提多高的粘度就加多少。
同样钻井液密度也会升高。
再测盐含量。
如果要配高效复合离子，则直接用高粘。
特殊工况下的处理：
起下钻之前不补胶液。
定向时，慢补，不干加。
每次配胶液加片碱时，使泥浆成碱性PH在8~9。
这样对泥浆的性能有好处。
干加加快了容易跑浆，让场地工盯好筛子。
密度高就开离心机，低密度就不用。
大量加盐，则停离心机。
因为盐未充分溶解，等化开后再开离心机。
二．给指重表和泵压表打压
泵压表和指重表也会出现不准的时候，比如悬重偏低，泵压不回零或者泵压表偏低（主要和立管压力不相等）。
所以实习技术员就得去给这两个仪器加45号液压油。
上图为指重表的工作示意图。
死绳固定器是将钻机的死绳拉力转化为液体压力的机构。
上图是手压泵的管线接入处，如红圈所示。
传感器将死绳的拉力通过膜片挤压液体而转换为压力信号，传递给重量指示仪和记录仪。
这是给指重表打压的地方。
检查传感器内液体是否足够（观察传感器的法兰与扶圈的间隙予以判断），及时用手压泵进行补充。
手压泵是指重表的附件，其作用是在必要时对仪器进行液体补充。
使用前先连接油路管线,查看泵内油箱有无液体并及时补充,然后关紧回油阀,上下施力与加力杆即可注油。
注油时应观察二次表的显示或传感器的间隙，使用重量指示仪上的排气阀，排净空气，当二次表指针偏离“0”位或传感器的间隙的达到正常值并超过少许后停止注油。
使用重量指示仪上的排气阀或手压泵回油阀可放掉仪器内多余液体，使二次表指针或传感器的间隙的达到正常值。
针对上面的操作，我谈谈个人体会。
曾经有一次我没有把手压泵的回油阀打开，结果在拆下接头时，把打入的油又喷射出来了，所以同学，朋友在操作的时候，特别是在断开连接的时候一定要把回油阀打开在开始拆。
如上图所示，就是司控房的气路管线。
A点为泵的排气阀，B为指重表的排气阀（用开口扳手轻拧，边拧边观察两只表）。
一般不是非要放的两只表都回零，比如指重表，当手压泵打入油压使表指针到100KN左右，那么排气排油使它降到10KN左右，泵压表略高于零，留有余地吧。
同时，我要强调一点，所有打油操作必须是在指针为零时操作，换句话说，给泵打压，就必须停泵，给指重表打压，指重表悬重就要为零。
如果指重表有悬重，你打油，上提钻具时，悬重偏高容易爆管线，正确的操作是在补充液体时，应将游车系统放置在钻台面上（或者指针无悬重，悬重非常小），使指重表处于无载荷的情况下补充液体，并将重量指示仪上的排气阀打开，排尽空气。
在这里另外说下记录仪，它由传感器产生的液体压力通过连接管线作用于记录仪弹簧管，管端产生的位移通过连动机构带动记录笔偏转，同时记录时钟带动记录纸旋转，从而记录钻井过程的工作曲线。
钻进时灵敏指针（钻压指针）逆时针偏转，其指示值即为钻压值。
在接入单根，提升游车并至井下井上钻具全部悬起，则指重表示值为最大悬重。
此时，将调零旋钮将灵敏表盘”0”点与灵敏表针对准。
在排气时，扭送排气阀要使排出的液压油流顺畅了，没有喷了就算空气排尽了。
三.本油田打井套路的基础介绍
如果你运气不好，在实习技术员岗位没多久就把你师傅调走了，让你单独顶岗，又是一口新井，你怎么办？
当我们拿到一口井的设计时，不难发现，施工设计和钻井设计（甲方要求）都已经把施工步骤写的很详细了，我们只需要照着做就行了。
先从牙轮钻头开始。
是用合金经过模锻而制成的锥体，牙轮锥面或铣出牙齿（铣齿钻头），或者镶装硬质合金（镶齿钻头）。
铣齿牙轮的钻头的牙齿是由牙轮毛坯经铣削加工而成的，主要是契形齿。
一般软地层牙轮钻头的齿高，齿宽，齿距都较大，而硬地层则相反。
上图是HJ517牙轮钻头，每只钻头都是有钢号的。
上图是复锥牙轮的几个锥的分布。
牙轮上的牙齿在破碎地层的同时受到地层的反作用力，造成牙轮沿轴线方向产生高频振动，造成轴承腔内外的压差，使轴承腔内产生抽吸和排液作用。
钻头工作时，牙轮滚动，牙齿与井底的接触是单齿，双齿交错进行的。
单齿接触井底时，牙轮的中心处于最高位置；双齿接触井底时则牙齿的中心下降。
牙轮在滚动的过程中，牙轮的中心位置不断上下交换，使钻头沿轴向作上下往复运动，这就是钻头的纵向振动。
在实际情况下，井底振动除有单双齿交错接触井底所引起的较高频率的振动外，在纵向上还有低频率，振幅较大的振动，这是由于井底不平和有凸台引起的。
钻头在井底的纵向振动，使钻柱不断压缩与伸张，下部钻柱把这种周期性的弹性变形能通过钻头牙齿转化为对地层的冲击作用力用以破碎岩石，与静载压入力一起形成了钻头对地层岩石的冲击，压碎作用，这种作用是牙轮钻头破碎岩石的主要方式。
除了压碎，冲击作用外，还有对地层岩石产生剪切作用。
上图由于钻头进尺慢，起出发现1号轮旷动，有点脱轴，这可以让厂家赔偿。
顺便说下如何区分钻头的压轮，口诀：
一尖二凸三凹陷。
这是某钻头厂的马达钻头，通过上图，不难认清123号牙轮。
下井前，牙轮都是表面光滑的平整的。
上图为2800m左右出井后的某一牙轮的照片，请同学和朋友们仔细看，会发现牙轮上有很多凹陷，不象刚入井时那么平整。
什么原因？
是水力冲蚀。
这是官方说法。
在牙轮钻进时射出去的水也会反射回来（硬地层）加上牙轮吃入地层，牙掌和地层留有缝隙，钻井液体高速刺出，久而久之就行成了这种情况，同学及朋友可以参考相关的资料做更深入的了解。
上图的红圈内是PDC的二级齿，当主齿磨完，二级齿就开始起作用。
所以PDC是经搞，特别是在上部地层钻进时。
与螺杆相配效果极佳，但是PDC不能用于定向钻进，这是因为PDC不好调整工具面。
PDC几个刀翼是固定的，可是别人压轮的三个轮是可以在井内狭窄空间里转动的。
好了，钻头我们谈完了。
我们该来谈谈喷嘴了。
在钻井设计中给出的喷嘴参数，是多少就是多少毫米，比如上图如果把尺子放入到喷嘴中，正好是16，则表示喷嘴的大小为16毫米，如果你不信可以拿直尺量。
引一段话，射流撞击井底后，射流的动能转换成对井底的压能，形成井底冲击压力波，且射流流体在井底限制下沿井底方向流动，形成一层沿井底的高速流动的漫流。
射流撞击井底后形成的井底的冲击压力波和井底漫流是射流对井底清洗的两个主要形式。
射流的冲击压力，就整个井底而言，射流作用的面积内压力较高，而射流作用面积以外的压力较低。
极不均匀的冲击压力使岩屑产生一个翻转力矩，从而离开井底。
这就是射流对井底岩屑的冲击翻转作用。
漫流的横推作用。
喷嘴出口距井底越近，井底漫流速度越高。
正是这层具有很高速度的井底漫流，对井底岩屑产生一个横向推力，使其离开原来的位置，而处于被钻井液携带并随钻井液一起运动的状态。
因而，井底漫流对井底清洗有非常重要的作用。
通过上面的几段文字，我们对喷嘴射出的流体在井底的作用有了更形象的了解，结合实际，这也是为什么我们在上部地层使用牙轮钻头时只装2只不一样大的喷嘴，而另一个水眼将它堵住的原因。
无非是加强水力破岩，再就是改变井底流道，使岩屑翻滚带出，避免重复破岩。
此方法已经证实，有很强的疗效。
请翻到参考资料的146页，我们看看钻头水力参数这节。
在钻头压力降和钻头水功率的公式中出现了一个C。
书上说这个C是喷嘴流量系数，无因次，与喷嘴的阻力系数有关，C的值总小于1。
那么在实际的运算中如何计算出钻头的压力降呢？
是啊，这个C是挺复杂的。
先来说几个概念：
钻头喷嘴压力降，作用是加大对井底的冲击以利于将牙轮破碎形式的岩石碎块冲离井底。
对PDC来说就是保证各流道按设计合理分配各流道的流量。
其本质是钻井液体通过钻头喷嘴后产生的压力。
钻井循环泵压：
它等于钻井液通过地面高压管汇，水龙带，方钻杆，井下钻柱，钻头喷嘴，经环空返到地面系统及其他所有经过的物体，因磨擦而引起的压力损失，而这个损失大部分发生在钻井液通过钻头喷嘴的时候。
（能力提高）结合上面两个概念及一位老技术员的经验，我们可以试想一下，当使用牙轮在打上部地层时，比如PY组，GHS组和JHZ组时，我们应该如何设计钻头的压力降呢？
一般我们采用2个不同大小的喷嘴，当钻柱在这几个层位时，不带钻头泵压也就9MPa了不起了，而我们的地面设备可以承受18个MPa左右的压力，那么这时应该把钻头压降设计的大点，比如6~7个MPa，一起加起来不过17个MPa，设备是可以承受住的，这样做有什么好处呢？
一是上部地层软，水力破岩起到了作用（就象冲大，小鼠洞一样，不需要钻进，直接冲出个鼠洞）。
二是长期的经验告诉我们，利用水利破岩更容易打直。
请同学们，朋友们参看参考资料3的91页，公式中的喷嘴截面积就是三个喷嘴的表面积之和。
通过这个公式可以在实际工作中指导我们配喷嘴。
截面积越小，钻头喷嘴压力降就越大，所以也印证在打上部地层时一般选用两个大小不一样的喷嘴（一般是11~14之间选配）。
那么在打深井或者是硬地层时，就要尽量使钻头喷嘴压力降在1~3个MPa,因为此时的水力破岩对我们没有多大作用，我们利用漫流将岩屑带出，同时如果我们把压力降搞大了，综合压耗过大，地面设备会受不了的。
所以在深井一般是三个大尺寸的喷嘴来将底压耗。
特别强调下资料3中的公式最具实际工作中的指导意义。
通过上面的介绍，我们大概了解了工程上的”潜规则”。
接着进入正题吧。
一口井的基本套路
1.一开
不管是打水平井还是定向井都有直井段。
那么自然要注意本井的自然方位和设计方位之间的关系。
同向就可以适当放开钻压打，因为就算斜了也是向靶点漂移，而反向就麻烦了，要控制，不然反向纠斜。
钻具组合为：
SKG124+730*410+7寸DC*6根+5寸钻杆+方钻杆。
基本上每口井在打表层时，是这样的钻具组合。
其参考钻进参数为：
喷嘴18*3，钻压30~50KN，转盘速67r/min,排量60L/S（双泵保排量），泵压一般是5MPa左右。
所要注意的是，如果钻遇砾石发育带，砾石层采用低钻压，低转速钻进。
控制转数，目的是为了充分带出破碎砾石，防止卡钻。
2．二开
一般是采用塔式钻具组合，主要是保直。
如果是水平井，则会出现8英寸的钻铤。
钻具组合为：
SKG124钻头+7寸DC*6根+411*4A10+6.2寸DC*6根+4A10*410+5寸DP+方钻杆（视管子站送的钻铤多少决定6寸2的钻铤下入多少，一般6-9根）。
也有的井队在GHS组用塔式钻具使用3根7寸DC+6.2寸DC12根再加9根HWDP。
其实并没有固定的什么模式只要保证塔式钻具在上部地层打直就行，那么是全下7寸的也行。
钻进参数：
喷嘴12*13*0或者11*13*0或者12*14*0，钻压50~80KN，转盘转数170r/min,排量30L/S，泵压11~12MPa.这里需要考虑的是本地层是否易斜，所以托盘应放在离钻头最进的位置，这样测斜才会准，换句话说就是钻头与7寸无磁钻铤的配合接头里。
上图为托盘，这是为了承载测斜杆所用，一定要放对位置。
二开完，或者固表套或者技套，都会钻塞，唯一不同的是技术套管有附件。
所以要知道几个参数，水泥塞的塞面，与塞厚。
坐了防喷器也要用清水进行试压12MPa，并稳压10min压降要为0。
钻塞的钻进参数为：
钻压20~30KN，转盘转67r/min，排量30L/S钻穿水泥塞后待7寸钻铤全部出表套后，再用60KN-80KN，转盘转调到170r/min进行快速钻进，推荐喷嘴：
12*14*0或者12*13*0。
钻附件时要注意：
钻进时必须反复划眼，直至无阻卡现象方可继续钻进，套管附件未全部钻穿前不允许停泵上提钻具，防止硬卡。
之所以在未出套管前用低转速是为了避免破坏水泥环和损坏套管。
表套技套固完水泥后井口必须找正。
切记！
3．三开
215.9的小井眼进行三开。
是穿过GHS组后起钻，换螺杆复合钻进，抢进尺。
钻具组合为：
PDC+172（1度）单弯螺杆+431*4A10+STB214+6.2寸钻铤*9根+127HWDP*9根+钻杆+方钻杆。
钻进参数：
钻压20~40KN，转盘转数170r/min,排量30L/S，泵压13~16MPa,推荐喷嘴:
10.32*2+11.1*2。
注意加强测斜，PDC的原则就是轻钻压高转数，吊打防斜，如果是地层自然方向和设计方向一至则可放开钻压60KN加压打，后面在定向纠斜。
上图为二开铣齿钻头（注意牙齿的特点）。
当打到了造斜点，就要起钻更换钻具，并放入定向仪器。
定向的简单介绍会在其后的文章中介绍。
这里就不累赘了。
复合快速钻进是普遍都是用的214mm的扶正器，而定向钻进时却是210mm扶正器，这两者的不同，在实钻中打出的效果也不同，前面有对欠扶正器的介绍，所以这里也不做解释。
简单的说：
大钟摆是扶正器下有两根钻铤，小钟摆是扶正器下有一根钻铤，钻压对它影响不大。
如果读者想深究可以参考一些关于扶正器的文献。
问题：
1.PDC钻压最高能加多少？
我曾经见过我们队加过60KN再打？
答：
首先施加的钻压不能光看钻铤。
要优化钻井参数，对应当前的地层用什么样的钻压最合适。
如果低钻压可以打快为什么非要加高呢。
PDC加到80KN有可能是当时方位正处于正向，加压打防止钻头掉头变成反向。
一般很少加到80KN（上部地层）。
即使这样钻速也提高不了多少，对螺杆的损坏也比较大，泵压同时也升高了，地面设备也会有损耗。
再就是80KN不一定能加到钻头上。
2．常规钻具的牙轮跑合与动力钻具的跑合有什么不同？
答：
新旧牙轮都需要跑合，可以用低速跑，PDC也要在井底”造型”。
常规钻具跑合同20KN,40KN一层层上加钻压每隔十几分钟。
最高160KN~180KN，因为常规钻具是低转盘转数，所以要高钻压。
而动力钻具是高钻速，所以钻压稍低，一般跑合1小时，用20KN~40KN的钻压。
等跑合好后，再加到120KN打一段时间，就可以加到140KN。
跑合钻头的好处是使钻头的寿命增加，不易发生井下复杂事故。
水平井跑合牙轮，时间一定要大于1个小时，由于最后水平段是平躺的，沉沙特别多，一般下钻划眼到最后未必已经到井底，轻钻压慢慢循环，待井底沉沙循环出才能真正跑合牙轮钻头。
总结：
在此声明下，文章所有图片归本人所有，请勿乱用，造成后果自己承担。
在本集中，我们只是简单的介绍了下一口井三开的钻具特点，文中并没有涉及到固井和计算套管长度及联入。
这些将在以后介绍。
其实实习技术员的基本功远不止这四集，还有关于软件上的钻具长度如何排，每一次变更钻具组合如何精确计算入井钻具长度，这就需要有规范的EXCEL文件来记载每根钻具长度。
还有常用的工程软件的使用，最重要的是《特殊工艺井轨道设计》，它是于定向设计相辅相承的。
文档方面如上交的周报和月报如何规范制作等，别小看这些，如果后勤的人员夸你日报，周报，月报做的好，上面的领导就会认识你，提拔你。
好了，本文旨在提高同学们和朋友对技术员岗位生活的认识。
文中某些观点只是个人见解，读者要有自己认识与判断，如果有不对的地方请可以交流指正。
为本油田的新一代技术力量的提高奉献点微薄之力。
在这里感谢一下我的周师傅和定向的岳师傅。
也感谢下亲爱的读者。
参考资料：
1．《指重表介绍》
2．陈庭根，管志川《钻井工程理论与技术》
3．赵金洲，张桂林《钻井工程技术手册》
4．《石油钻井循环系统培训》
THANKS
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