徐靖華 李全

【摘 要】扭矩參數(shù)值的錄取和監(jiān)測在鉆井中起著十分重要的作用，他不同于如井漏、井涌、卡鉆等比較直觀，容易判斷，鉆進中井下情況十分復雜，如何利用扭矩值的變化特征來分析判斷井下情況，并作出準確及時的預報，指導科學打井，有著非常重要的意義。但是在實際工作中，往往由于對扭矩的變化特征認識不足，造成預報與實際結(jié)果不符，或者沒有及時預報的現(xiàn)象時常會發(fā)生，所以，我們有必要對扭矩在鉆井中的表現(xiàn)進行再認識，再分析。首先，從扭矩的安裝和原理說起。

【關鍵詞】綜合錄井；扭拒參數(shù)；應用

1.扭矩的安裝（機械扭矩）

扭矩儀是由液壓缸壓力傳感器和支撐鏈條的膠輪構(gòu)成。它的安裝步驟是：首先，在工程人員的配合下，卸下轉(zhuǎn)盤驅(qū)動鏈條，將扭矩儀安裝在轉(zhuǎn)盤驅(qū)動鏈條正下方，方向與轉(zhuǎn)盤驅(qū)動鏈條轉(zhuǎn)動方向一致，緊固底座，再接上鏈條。第二步，將高壓軟管，三通及傳感器接到液壓扭矩上。第三步，注入液壓油，排盡空氣，使膠輪與轉(zhuǎn)盤鏈條接觸，適度即可。

2.測量原理

簡單地說就是在鉆進過程中，利用井下鉆具受到的阻力，傳給轉(zhuǎn)盤，使得轉(zhuǎn)盤鏈條張緊，在膠輪上產(chǎn)生一個向下的壓力，將這個壓力通過傳感器分別轉(zhuǎn)化成電信號輸入到記錄儀和計算機上，表現(xiàn)為扭矩的相對變化量。嚴格地講，傳感器是采用惠斯登電橋原理，由應變片形成電橋的一測量腿，該應變片直接與壓力隔膜接觸，當隔膜變形時應變片就改變電橋一支腿的電阻。傳感器的輸出與施加的電壓及電橋變化量成正比。因此，當施加到傳感器一連續(xù)恒定的電壓時，信號輸出則隨著外加在隔膜上的壓力成正比變化。利用該原理在鉆進過程中連續(xù)測量扭矩參數(shù)，反映井下作業(yè)情況，并指導科學鉆進和預防工程事故。本人在長期的工作中總結(jié)了幾種在鉆進施工過程中較常見的扭矩值的變化特征，通過對此特征的分析和判斷，準確預報率大大提高。

下面以三牙輪鉆頭為例，從扭矩值的變化特征說起，結(jié)合其它工程參數(shù)和地層巖性的變化，找出其中的共同點、特征及規(guī)律。

（1）在鉆進參數(shù)不變的情況下，在鉆遇泥巖段，一般機械鉆速較低，鉆時增大，扭矩值相對平穩(wěn)，曲線在基值附近變化，無明顯增大的趨勢；在鉆遇砂巖段，一般機械鉆速較高，鉆時減小，扭矩值相對較大，曲線變化幅度大，但平穩(wěn)；鉆遇砂礫級巖性，一般機械鉆速較高，鉆時減小，扭矩值在基值附近來回變化，幅度較大，曲線形態(tài)較有規(guī)律的變化，無增大的趨勢。

（2）在鉆遇大段泥巖時，尤其是紅褐色泥巖，由于其造漿性強，鉆頭容易泥包，機械鉆速很低，鉆時很大，扭矩的變化量相對變小，曲線變得平滑。泵壓略升。

（3）在鉆進參數(shù)不變的情況下，鉆頭掉齒、鉆頭牙輪松動，都會使機械鉆速降低，鉆時增大，扭矩相對變大，曲線呈鋸齒尖鋒狀，極不規(guī)則，增大的趨勢明顯。會有憋跳的現(xiàn)象。

3.實例分析

3.1地層巖性的變化

表現(xiàn)特征，鉆時明顯增大，扭矩值在一定幅度范圍內(nèi)變化，曲線整體形態(tài)，無增大的趨勢。

例如1：鉆至井深1371.79m，扭矩出現(xiàn)異常，在1500N.m附近變化，變化幅度較均勻。鉆時由井深1370m的28min/m上升至井深1371-1373m的83-144min/m，此時鉆頭用時53.34小時，撈取的巖屑由褐色泥巖變化為褐色含礫砂質(zhì)泥巖、粉砂巖，根據(jù)返出巖屑的變化情況，在對各項參數(shù)綜合分析后，認為是由于地層巖性的變化引起，判斷鉆頭已不適應該地層，建議提鉆更換鉆頭，井隊采納，于井深1373.34m提鉆，提出鉆頭基本完好。后下另一型號的三牙輪鉆頭，扭矩恢復正常變化，鉆時為22min/m。

例如2：為一典型巖性的變化，而使得扭矩的變化。鉆至井深1463.46m， 扭矩出現(xiàn)異常，扭矩正常值為980-1200N.m ，異常變化范圍值為480-2000N.m。井深1463.68m后扭矩又恢復正常變化，此段各項工程參數(shù)穩(wěn)定，根據(jù)返出巖屑的變化，1462-1463m巖屑為褐色泥巖，1464m為褐色含礫砂質(zhì)泥巖，證實扭矩的大幅度變化是由于地層巖性的變化引起。

通過以上分析，我們就可以發(fā)現(xiàn)扭值的變化特征，結(jié)合地層巖性的變化及厚薄程度，作出正確的分析和判斷，從而給工程提出及時準確的預報，以適應地層的鉆頭進行施工，節(jié)約成本，實現(xiàn)安全優(yōu)質(zhì)快速鉆進，取得較大的經(jīng)濟效益。

3.2鉆頭泥包

此類事故易發(fā)生在造漿性好的大段泥巖層，鉆頭牙輪泥包后，鉆頭在井底受到阻力減弱，扭矩值相應減小，其表現(xiàn)特征為：扭矩變化幅度明顯減小，曲線呈基線形態(tài)，較平滑，懸重、轉(zhuǎn)速基本不變，泵壓一般穩(wěn)定或微升，鉆時成倍增大。

3.3鉆頭掉齒

一般表現(xiàn)為扭矩曲線呈鋸齒狀，變化幅度較大，扭矩增大趨勢明顯。轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定。

3.4鉆頭牙輪框動

一般表現(xiàn)特征為扭矩值增大，變化幅度增大，曲線形態(tài)呈鋸齒尖鋒狀，增大趨勢明顯。轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定。嚴重的有憋跳現(xiàn)象。

4.結(jié)論與認識

通過以上分析，發(fā)現(xiàn)他們之間既有共同點，又有區(qū)別：共同點是：地層巖性變化，可鉆性變差，鉆頭泥包、鉆頭掉齒、鉆頭牙輪框動，都會使機械鉆速降低，鉆井成本增大，不同的是各有各的表現(xiàn)特征：地層巖性突變，扭矩在一定幅度范圍內(nèi)來回變化，無增大的趨勢；鉆頭泥包，扭矩呈基線狀態(tài)，曲線較平滑；鉆頭掉齒，一般表現(xiàn)為扭矩呈鋸齒狀，伴有憋跳現(xiàn)象，增大趨勢明顯；牙輪松動，扭矩增大，曲線呈鋸齒尖峰狀，伴有憋跳現(xiàn)象。

在錄井過程中，發(fā)現(xiàn)扭矩異常，還應綜合各方面的信息加以分析判斷，前提是作為錄井工作者，應該有高度的責任心，首先要保證錄取的各項參數(shù)齊全準確，才能夠提高預報準確率，反之預報不及時不準確，將會貽誤戰(zhàn)機，給井隊帶來重大的損失，因此，嚴密監(jiān)測，保證錄井質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)異常，作出及時準確的預報，應是每一位錄井工作者的責任。

【參考文獻】

[1]孫中昌編著.鉆井異常預測技術(shù).北京：石油工業(yè)出版社，2006.

[2]王清華等.塔里木油田錄井技術(shù).北京：石油工業(yè)出版社，2009，7.