Problem und Behandlung von Bohrschlammsäcken

Ursachen für das Verklumpen von PDC-Bits

1. Geologische FaktorenDie zu durchbohrende Schicht besteht aus weichem, im oberen Bereich nicht diagenetischem Bohrschlamm, der leicht an der Oberfläche des Bohrers haftet und nach der Verdichtung zu Bohrschlammklumpen führt. Obwohl der Schlammschiefer in der Schicht diagenetisch ist, neigt er zur Hydratation und Dispersion, wodurch der Schlamm- bzw. Feststoffgehalt im Bohrloch stark ansteigt. Dieser Feststoff adsorbiert an der Oberfläche des Bohrers und verursacht ebenfalls Bohrschlammklumpen. Alternativ kann die Formation dispergierten Gips enthalten, was zu Schlammverunreinigungen führt. Die schädlichen Feststoffe im Schlamm lassen sich nur schwer entfernen, wodurch die Wahrscheinlichkeit eines Bohrschlammverschlusses deutlich steigt. Die Formation weist eine hohe Permeabilität auf. Unter dem Einfluss des Druckunterschieds absorbiert sie schädliche Feststoffe im Bohrloch sowie nicht rechtzeitig abgeführtes Bohrklein. Dadurch bildet sich ein dicker Bohrschlammkuchen, der sich beim Herausziehen des Bohrers unter dem Bohrmeißel ansammelt und einen Bohrschlammverschluss verursacht.

3. Ingenieurtechnische Faktoren: Bei geringem Bohrvolumen kann der Bohrlochgrund und der Bohrmeißel nicht effektiv gereinigt werden. Die Rückfördergeschwindigkeit ist unzureichend, wodurch das Bohrgut lange im Bohrloch verbleibt und sich an der Bohrlochwand zu einem dicken Filterkuchen ablagert, insbesondere im mittleren und oberen Bereich. Dies verstärkt sich bei hohen Bohrgeschwindigkeiten. In weichen Tonsteinformationen ist der Bohrdruck zu hoch, wodurch Gesteinsschichten oder Bohrgut direkt mit der Meißeloberfläche in Kontakt kommen und zu einer Verklumpung des Meißels führen. Abgelöstes Bohrgut oder Bohrgut verstopfen den Meißel zusätzlich.

4. Auswahlkriterien für den Bohrmeißel: Die Konstruktion des Bohrlochs erfüllt nicht die Anforderungen an den Späneabtransport; der Späneabtransportwinkel des Strömungskanals verhindert, dass das Bohrgut reibungslos vom Bohrlochboden abtransportiert wird.

5. Betriebsfaktoren: Ist die Bohrgeschwindigkeit zu hoch, gleitet der Bohrmeißel nicht spiralförmig ab, sondern schabt ständig Bohrschlamm oder Bohrklein an der Bohrlochwand ab, was leicht zum Festfressen des Meißels führen kann. Wird der Bohrmeißel nicht kreisförmig mit dem Kellyrohr gespült, sondern durch Drücken oder Schlagen verklebt, setzt sich Bohrschlamm oder Bohrklein an der Bohrlochwand ab. Die Vorgehensweise beim Bohren bis zum Grund ist falsch. Auch nach dem Anlaufen der Pumpe kann sich der Meißel festfressen. Beim Bohren in weichen Formationen erfolgt der Bohrvorgang ungleichmäßig.

Handhabung des PDC-Bit-Schlammbeutels 

1. Der erste Grundsatz beim Umgang mit Bohrern lautet: Nicht überhastet bohren, denn je dichter gepackt, desto besser;

2. Unabhängig von der Prävention oder Behandlung von Schlammballenbildung ist eine Anpassung der Spülungsleistung unumgänglich. Sollten sich Anzeichen von Schlammballen am Bohrmeißel zeigen, ist der Bohrvorgang sofort zu stoppen und ein Reinigungsmittel in das Bohrloch einzuspritzen, um den Bohrmeißel umgehend zu reinigen.

3. Bohrvorgang stoppen, Fördermenge erhöhen, um die hydraulische Spülwirkung zu verstärken, Bohrmeißel anheben, bis er den Bohrlochgrund verlässt, Drehzahl und Zentrifugalkraft erhöhen, um den Bohrschlammblock leichter auszuwerfen, und den Meißel mehrmals auf und ab bewegen. Anschließend den Meißel ohne Drehung des Drehtellers bis zum Bohrlochgrund herunterdrücken. Diesen Vorgang 5-10 Minuten lang wiederholen. Sollte dies innerhalb von zwei Zyklen nicht zum Erfolg führen, ist ein Rückzug des Bohrers ratsam.

Die Lösung istBeim Aufbereiten und der Behandlung des Bohrschlamms ist die Zugabe von schlecht dispergiertem Weißlehm und Wacholderbitumen zu kontrollieren. Die Feststoffabscheider sind rechtzeitig einzuschalten, um während des Bohrens schädliche Feststoffpartikel aus dem Bohrschlamm zu entfernen. Der PDC-Meißel ist während des Bohrvorgangs auszutauschen. Durch Verdrängungsspülung wird der am Meißel haftende Schlamm rechtzeitig entfernt. Nach Erreichen des Bohrlochgrunds ist vor dem eigentlichen Bohren zunächst einige Minuten lang eine Spülung mit hoher Verdrängung durchzuführen. Die Einhaltung dieser wichtigen Schritte verhindert effektiv das Festsetzen des PDC-Meißels. Es ist wichtig zu beachten, dass sich der Pumpendruck im Steigrohr aus dem Spüldruck und dem Druckabfall an der Düse zusammensetzt. Solange der Druckabfall an der Düse null ist, bleibt der Druck im Steigrohr unabhängig von der Anzahl der installierten Wasserbohrungen konstant. Daher kann eine Entlastung der Bohrung nicht nur den vertikalen Druck nicht verändern, sondern auch leicht zum Festsetzen des PDC-Meißels führen.

2. Die Steuerungsregeln für die Richtbohrungsrichtung in jedem Block sollten so schnell wie möglich erfasst und verstanden werden. Dadurch wird die Bohrwerkzeugstruktur optimiert und der durch die Anpassung von Azimut und Bohrlochabweichung bedingte PDC-Einsatz minimiert. Ist im unteren Bohrlochabschnitt mit schlechter Bohrleistung ein Verbundbohrverfahren erforderlich, kann der Einsatz hochwertiger PDC-Meißel mit hoher Verschleißfestigkeit die Effizienz der PDC-Meißel verbessern und die Bohrgeschwindigkeit erhöhen.