螺杆钻钻磨水泥塞现场施工过程中常见的问题有进尺慢或无进尺、卡钻，影响螺杆钻工作的效率有多种，本文就影响螺杆钻钻磨效率的几个因素进行了分析，探索出提高螺杆钻钻磨效率的方法，并在现场应用中取得了较好的效果。
1.螺杆钻的结构及工作原理
螺杆钻具由上接头、旁通阀、定子、转子、联轴节、过水接头、轴承总成及下接头组成。螺杆钻具通过转子和定子将液压能转变成机械能，当高压液体通过钻具内孔进入钻具后，凡尔球被推动下移，关闭旁通阀，从而进入转子与定子形成的各个密封腔，液体在各腔中的压力差推动转子沿定子的螺旋通道滚动，转子在沿自身的轴线转动的同时，还绕与转子轴线平行，并与有一偏心距e的定子中心线公转。这就是所谓的螺杆钻具的行星传动原理。由于转子和定子都采用螺旋线，因而转子绕定子轴线作逆时针转动，并以自身轴线作顺时针转动去带动钻具旋转。
2.影响螺杆钻钻磨效率的因素
（1）修井液性能的影响：修井液的清洁与否关系到螺杆钻是否能够正常工作，现场施工中发现由于井筒内液体太脏，含有一些大颗粒的机械杂质，液体中的杂质就会在螺杆中沉淀，造成螺杆钻堵塞。螺杆钻在施工的时候，就会出现水泥车压力过高，且出口无返出，所以在钻磨施工前必须对洗井把井筒循环干净，对装修井液的循环池彻底清洁，及时清除钻磨循环出来的碎屑，严格控制修井液机械杂质含量，机械杂质含量不大于0.5%，固相颗粒直接不大于0.3mm。②修井液良好的携岩性将大大减少螺杆钻重复钻磨。
（2）施工参数的影响：①钻压：一定程度上大钻压可提高钻磨效率但也可能造成钻头合金研磨损坏，会产生较大的连续铁屑，引发循环携带问题，同时大钻压下，被钻磨的水泥塞不是被磨掉耳饰被撕掉，由此产生大量大块水泥屑，这些铁屑由于无法正常循环出井筒而聚集在磨鞋中心，加剧磨鞋中心的磨损，直接形成深坑或是将磨鞋中心掏空形成穿孔，大量水泥屑参与重复钻磨，还使钻磨工况变得不稳定，出现蹩跳钻现象，造成工况恶劣。②排量：螺杆钻钻速和排量成正比，排量较小，钻塞时，不仅降低了机械钻速，同时降低了循环液携带碎屑的能力，在接单根时，由于油套不平衡悬浮的固体颗粒迅速下沉，从定子或旁通阀进入钻具造成螺杆钻堵；在井斜较大的情况下接单根，存在沙床，无法接单根。③工作压差：工作压差反应螺杆钻的工作状态，施工过程中应根据工作压差调整钻压，钻压过大，可能造成螺杆钻失速，造成无进尺。
（3）钻具组合选择的影响：优化钻具组合，具有防堵，防回流，提高机械钻速的作用，建议优选组合：钻头+螺杆钻+单流阀+井下过滤器+油管。①钻头的耐磨性与切销机理类型队机械钻速影响较大，应选择相对高效的三牙轮钻头，其他如平底磨鞋、三棱磨鞋效率低下；②配备单流阀，防止悬浮的固体颗粒进入管柱，造成螺杆钻加速磨损甚至堵塞造成返工，钻具报废；③必须安装井下和地面过滤器，防止机械杂质进入螺杆；④选择干净的油管，入井前通刺检查并过油管规，防止油管内有油垢，下钻时，由于震动土脱落造成管柱及螺杆钻堵。
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3螺杆钻现场使用情况
某井试油第二层时，设计要求先注水泥塞封堵水层至4586m，再对下沟组（K1g0）4503-4548m、4564-4576m进行补充射孔，后对下沟组（K1g0）4503-4548m、4564-4576m后进行酸化改造储层。设计塞面位置：4586m，实际塞面位置：4565.4m，比设计塞面高出20.6m，导致4564-4576m层段被误封堵，经试油监督与甲方领导研究决定下螺杆钻钻塞。钻塞管柱结构（自下而上）：Ф115mm三牙轮钻头+Ф95mm螺杆钻+单流阀+井下过滤器+Ф73mm油管，地面管线连接地面过滤器。水泥车2台并用（1台备用），钻压15-20KN，泵压4MPa，钻磨过程中，每钻塞1根，边循环边旋转下放或上提钻柱，反复划眼，修整井壁，清除附在井壁上的杂物，使井眼畅通无阻。划眼后，循环洗井1周，带出大量水泥屑，洗至进出口液性一致，组织人员迅速接单根，开泵循环钻塞，累计循环钻塞3小时，进尺20.28m，钻完水泥塞后用活性水循环洗井2周，将井内碎屑泥沙全部洗出，结束钻塞。
为了提高钻磨效率，此次钻塞做了以下措施：①修井液采用活性水（即清水加入AE1910），AE1910是非离子型的表面活性剂，表面活性剂溶于水易形成泡沫溶液，由于泡面是气液分散系统，密度低、重量小、压力非常小，密度0.05g/cm3-0.5g/cm3，比重1.5g/cm3-2.0g/cm3，粘度相对原液提高30%-50%且泡沫有一定的粘滞性，可连续流动，对砂石及碎屑有较好的携带作用，因此循环钻塞时能携带出大量水泥碎屑。严格控制修井液固相含量的同时，还在出口安装三级隔离池对出口返出修井液进行除砂。②现场施工时，司钻根据螺杆钻基本参数调试优化施工参数，本次施工参数如下：钻压15-20KN，泵压7-10MPa，排量600L/min，实践证明这个参数是比较合理的。③钻塞管柱采用三牙轮高效钻头+螺杆钻+单流阀+井下过滤器+油管（通刺干净），地面管线安装地面过滤器。管柱结构的优化，大大提高了钻磨效率。
4.结论与认识
（1）影响螺杆钻钻磨效率的三个主要因素为：修井液性能、施工参数、管柱组合。
（2）严格落实螺杆钻使用工况制度：运输及存放时的保护；现场使用时建立螺杆钻使用登记表，详细记录使用次数及时间，达到使用寿命的及时更换或维护。优化螺杆钻使用条件,对提高其工作寿命潜力较大。
（3）螺杆钻在钻塞过程中有它的优点，也有缺点，施工过程中稍微不注意，就会造成钻磨无进尺，只要现场认真按照螺杆钻使用应该注意的问题去认真扎实开展工作，就能提高螺杆钻钻塞的成功率，能较好地节约成本，避免工程事故的发生，减少占井周期，获得可观的经济效益。
参考文献
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论文作者:孙金朝
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第4期
论文发表时间:2019/4/22
标签：螺杆论文; 定子论文; 管柱论文; 转子论文; 进尺论文; 油管论文; 水泥论文; 《中国西部科技》2019年第4期论文;