引言
杭锦旗地区构造上位于鄂尔多斯盆地伊盟北部隆起带，研究区内钻井揭露的地层自上而下而下为新生界第四系全新统；中生界白垩系志丹群，侏罗系安定组、直罗组、延安组，三叠系延长组、二马营组、和尚沟组、刘家沟组，二叠系石千峰组、上石盒子组、下石盒子组、山西组，石炭系太原组以及太古界，钻井平均揭露地层厚度2400m。其中，二叠系下石盒子组为气田主要目的层。
其中二马营组、和尚沟组发育棕红色软泥岩；石千峰组、上石盒子组发育灰色泥岩，PDC钻头易泥包。
一、JPH-20井基本情况介绍
JPH-20井位于内蒙古自治区杭锦旗锡尼镇阿斯尔嘎查三社，井口坐标X=4415905.02 Y=19329841.90，完钻井深：3588m，目的层为二叠系下统下石盒子组盒2段，钻井周期75.46天，完井周期81.08天。一开使用2只GA114钢齿钻头，二开直井段使用2只PDC钻头，导眼段使用2只PDC钻头，主井眼造斜段使用1只PDC钻头,水平段使用7只PDC钻头。
三开水平段钻进需优选钻井参数，5刀翼及4刀翼钻头在水平段钻进过程中泥包钻头现象严重，后改用三刀翼钻头钻进，达到较好效果，钻进中排量控制在设计上限，泥浆粘度、失水、动切力需控制在设计范围以内，保证其良好的携岩性，使井内的岩屑能及时返出来，避免出现复杂情况，为后期下尾管作业提供有力保障。
二、PDC钻头泥包现象
JPH-20井水平段长776米，目的层为二叠系下统下石盒子组盒2段，盒2段岩性主要以含砾粗粒、粗粒岩屑砂岩为主，有少量岩屑石英砂岩，有棕褐色泥岩。使用的钻头为格瑞特产的GM1605TX，钻具组合为6"PDC+1°LG+149mm扶正器+无磁+3"1/2普通钻杆*151+3"1/2加重钻杆*32+3"1/2普通钻杆，泥浆性能：粘度36、比重1.15、失水5、含砂0.2、固含6、坂含27、泥饼0.3。
扫完塞刚出套管时，岩性为浅灰色中砂岩，钻时2min/m左右，钻进23米后钻遇泥岩，由于泥岩井段易剥落掉块，不能盲目钻井造成井下复杂，于是起钻至砂岩段循环处理泥浆，调整泥浆性能至：粘度46、比重1.18、失水5、含砂0.3、固含8、坂含38、泥饼0.3，循环均匀后下钻到底继续钻进，钻时很快变成144min/m，钻进过程中无憋跳情况，判断钻头泥包，多次采用钻头提离井底大排量循环，间接性开动转盘高速旋转，均无法将钻头上的泥冲开，于是起钻。起出钻头切削齿、流道槽、保径处泥包，主要是灰褐色泥岩及部分重晶石粉，钻头清理干净后基本无磨损。
三、钻头泥包的原因
（一）地层原因
所钻地层为上部不成岩的软泥，极易粘贴于钻头表层，压实后造成钻头泥包；地层中的泥页岩虽成岩，但易于水化分散，若泥浆性能抑制性差，不能抑制泥页岩的水化分散，使井眼内泥质或固相含量增大，吸附于钻头表面造成钻头泥包；地层渗透率高，在压差作用下，吸附井筒内有害固相未及时携带出的岩屑，形成厚泥饼，起下钻时由于剐蹭井壁在PDC钻头下方堆积造成钻头泥包。
（二）泥浆性能原因
泥浆性能是否良好是防PDC钻头泥包的重要因素。泥浆抑制性差，无法控制泥页岩水化分散；固相含量和粘切过高，钻出的岩屑难于清除，易吸附在钻头表面；泥浆比重偏高，失水大，易形成过厚的粗糙泥饼；润滑性差、钻头表面无法形成有效的保护膜，钻井液中的劣质固相易吸附在钻头上。
（三）工程技术原因
工程措施也是防PDC钻头泥包的重要因素，PDC钻头钻速快、钻屑多，必须要有足够的排量，迅速带出钻屑，否则重复切削会形成淤泥而泥包钻头。同时，对其它措施也有较高要求。钻进中排量小，不能有效清洗井底及钻头，同时上返速度不足，岩屑在井内滞留时间长，粘附于井壁形成厚泥饼；钻进中钻进中钻压不均匀，使切削齿瞬间切入地层的深度不一致，特别是钻时变慢后，盲目加大钻压，会迅速包死钻头。
（四）钻头选型原因
水眼设计无法满足排屑要求，流道排屑角阻碍了钻屑顺利脱离井底。
（五）操作水平因素
下钻速度过快，钻头不是在顺着螺旋型轨道向下滑行，而是在井壁上不断刮削泥饼或钻屑，极易造成钻头泥包；下钻时遇阻不是接方钻杆循环划眼冲洗钻头，而是下压或下冲，从井壁上刮下的泥饼或钻屑则会泥包钻头；下钻到底时操作方法有误，如果先启动转盘，后启动泵，同样也会造成钻头泥包；在软地层中钻进时，送钻不均匀。
四、针对钻头泥包采取的措施
1、使用新的五刀翼钻头GM1605TX，下钻前将钻头涂抹黄油、使用滤网包裹钻头、将钻头在机油中浸泡等措施，下钻出套管后，下钻过程中控制速度，防止钻头突然冲入砂桥，钻进一堆烂泥中下钻到底先开泵，期间没有遇阻的情况。
2、进入泥岩段前，开泵循环调整泥浆性能。首先清除泥浆中的劣质固相，开动全部的固控设备以及不落地方的离心机，比重降至1.15g/ cm3后再加重至1.20g/ cm3，反复几次将固含控制在6左右；接着增加润滑剂投入量，使钻屑不易粘附到钻头上，加大钻井液中聚合物含量，控制失水，提高泥饼质量，提高钻井液抑制性，减少泥页岩的水化分散，降低钻井液粘度、切力。
3、处理好泥浆后，尽量提高排量充分冲洗井底和钻头，将排量提至18-19L/s后，开转盘缓慢接触井底，小钻压开始井底造型，1米后缓慢加钻压至4t，采用低钻压、高转速、大排量的方法，钻时逐渐变慢，进尺15米，钻时变为50-75min/m，判断钻头泥包，起钻。
4、由于调整泥浆性能及采取相应的工程技术措施不能有效解决PDC钻头泥包问题，下牙轮钻头危险性较大，于是使用了流道槽相对大的四刀翼PDC钻头，按照之前的技术措施下至井底，进尺10米，平均钻时80min/m，判断钻头泥包，起钻。
5、四刀翼PDC钻头没有能解决钻头在盒2泥岩段泥包的问题，说明在现有的排量及泥浆性能情况下，四刀翼钻头的流道槽宽度依然无法组织泥岩的堆积，于是起钻更换流道槽更大的三刀翼PDC钻头，到底后正常钻进，复合钻时2-3min/m，定向钻时10min/m左右，可以满足水平段钻进的要求，说明在三刀翼PDC钻头可以有效解决水平段钻遇泥岩，PDC钻头易泥包的问题，但使用三刀翼钻头也有缺点，就是三刀翼PDC钻头研磨性差，本井共使用三个三刀翼PDC钻头，平均每个钻头进尺130米左右，所以建议打穿泥岩后，根据砂岩成分更换更多刀翼的PDC钻头钻进。
五、结论
1、维护处理好泥浆性能依然是防止钻头泥包最主要技术措施之一；
2、在工程技术参数上，使用大排量小钻压钻进，有效的清理携带岩屑，防止岩屑在钻头上滞留也能防止PDC钻头泥包；
3、如果在调整泥浆性能、优化钻井参数的情况下，依然不能解决PDC钻头泥包，通过JPH-20井在盒2水平段泥岩中使用过程中可以发现，三刀翼PDC钻头可以有效的防止钻头泥包，并且能够满足定向钻进的需要，对解决杭锦旗区块水平段盒子组泥岩段泥包钻头问题提供了一种新的方法。
参考文献
[1]黄汉仁，杨坤鹏，罗平亚.泥浆工艺原理[M].北京:石油工业出版社.
[2]塔里木石油勘探开发指挥部.钻井监督指南[M].北京：石油工业出版社.
