드릴 머드 백 문제 및 해결 방법

PDC 비트 볼링의 원인

1. 지질학적 요인시추 대상 지층의 상부가 속성변화가 일어나지 않은 연질 점토로 이루어져 있어 드릴 비트 표면에 쉽게 달라붙어 압축 후 비트 볼링을 유발할 수 있습니다. 지층의 점토 셰일은 속성변화가 일어났지만 수화 및 분산이 용이하여 시추공 내 점토 또는 점토 내 고형물 함량이 크게 증가하고, 이는 드릴 비트 표면에 흡착되어 점토 볼링을 유발할 수 있습니다. 또는 지층에 분산된 석고가 포함되어 점토 오염을 유발하고, 점토 내 유해 고형물을 제거하기 어려워 드릴 비트에 점토가 쌓이는 현상이 발생할 확률이 크게 높아집니다. 지층의 투수성이 높아 압력 차이에 의해 시추공 내 유해 고형물과 제때 제거되지 않은 절삭물을 흡수하여 두꺼운 점토 케이크를 형성하고, 이는 PDC 비트를 인양할 때 비트 아래에 쌓여 비트 백을 형성할 수 있습니다.

3. 공학 기술적 요인: 시추 중 변위가 작아 시추공 바닥과 드릴 비트를 효과적으로 청소할 수 없고, 상승 복귀 속도가 부족하여 절삭물이 시추공 내에 오래 남아 시추공 벽에 달라붙어 두꺼운 머드 케이크를 형성하는데, 특히 중상부에서 이러한 현상이 두드러집니다. 시추 속도가 빠를수록 이러한 현상은 더욱 심각해집니다. 연약한 이암 지층에서는 시추 압력이 과도하여 지층이나 절삭물이 드릴 비트 표면에 직접 접촉하여 비트가 뭉치는 현상이 발생할 수 있습니다. 또한, 긁어낸 머드 케이크나 절삭물이 드릴 비트에 쌓여 진흙 덩어리를 형성할 수 있습니다.

4. 드릴 비트 선택 요소: 시추공 설계가 칩 제거 요구 사항을 충족하지 못하거나, 유로의 칩 제거 각도로 인해 절삭물이 시추공 바닥에서 원활하게 배출되지 못하는 경우.

5. 작업 수준 요인: 시추 속도가 너무 빠르면 드릴 비트가 나선형 트랙을 따라 미끄러지듯 내려가지 않고 시추공 벽면의 머드 케이크나 절삭물을 계속 긁어내어 비트 백 현상이 쉽게 발생할 수 있습니다. 켈리를 연결하여 드릴 비트를 원형으로 세척하는 대신 누르거나 펀칭하면 시추공 벽면에서 긁어낸 머드 케이크나 절삭물이 드릴 비트에 끼게 됩니다. 바닥까지 시추할 때 작업 방법이 잘못된 경우, 펌프를 가동한 후에도 드릴 비트 백 현상이 발생할 수 있습니다. 연약 지층을 시추할 때 드릴이 고르지 않게 전달되는 경우에도 비트 백 현상이 발생할 수 있습니다.

PDC 비트 머드백 취급 

1. 드릴 비트를 다룰 때 첫 번째 원칙은 서두르지 않는 것입니다. 드릴 비트가 꽉 찰수록 좋습니다.

2. 머드볼 발생 방지 또는 처리 여부와 관계없이 머드 성능 조정은 불가피합니다. 드릴 비트에 머드볼이 발견되면 즉시 시추를 중단하고 세척제를 주입하여 드릴 비트를 즉시 세척해야 합니다.

3. 시추를 중단하고, 배수량을 증가시켜 유압 세척 효과를 강화합니다. 드릴 비트를 들어 올려 시추공 바닥에서 분리하고, 회전 속도를 높여 원심력을 증가시켜 진흙 덩어리가 쉽게 배출되도록 합니다. 드릴 비트를 위아래로 여러 번 움직인 후, 턴테이블을 회전시키지 않고 시추공 바닥까지 완전히 밀어 넣습니다. 이 과정을 5~10분간 반복하고, 위의 과정을 다시 수행합니다. 2회 반복 후에도 효과가 없으면 시추 장비를 철수하는 것을 고려해야 합니다.

해결책은 다음과 같습니다.이물질 전환 및 처리 시 분산성이 낮은 백토 및 향나무 아스팔트의 첨가를 제어하고, 시추 중 이물질 내 미세 유해 고형 입자를 제거하기 위해 고형물 제어 장비를 적시에 가동하며, 시추 중간에 PDC 비트를 교체해야 합니다. 시추 중 드릴 비트에 달라붙은 이물질을 제거하기 위해 치환 순환을 적시에 실시해야 합니다. 바닥에 도달한 후에는 시추 전에 몇 분 동안 대량의 이물질을 순환시켜야 합니다. 이러한 핵심 사항들을 숙지하면 PDC 비트의 백킹 현상을 효과적으로 방지할 수 있습니다. 기술자는 스탠드파이프의 펌프 압력이 순환 압력과 노즐의 압력 강하로 구성된다는 점을 정확히 이해해야 합니다. 노즐의 압력 강하가 0인 한, 아무리 많은 수공을 설치하더라도 정지 압력에는 영향을 미치지 않습니다. 따라서, 언로딩 아이(unloading eye)를 사용하면 수직 압력이 변하지 않을 뿐만 아니라 PDC 드릴 비트의 백킹 현상이 쉽게 발생할 수 있습니다.

2. 각 블록의 방향성 시추 궤적 제어 규칙을 최대한 빨리 파악하고, 시추공 장비 구조를 최적화하며, 시추 도중 방위각 및 시추편차 조정으로 인한 PDC(파워 드릴링) 사용을 최소화해야 합니다. 시추성이 낮은 하부 구간에서 복합 시추가 불가피한 경우, 내마모성이 우수한 고급 PDC 비트를 사용하면 PDC 비트의 활용도를 높이고 시추 속도를 향상시킬 수 있습니다.