胜利液力扩眼器在超深井克深19的应用与认识

宁仁磊

【摘 要】克深19井是中国石油塔里木油田分公司部署在塔里木盆地的一口超深预探井，设计钻遇盐膏层，需对7412～7855m井段进行扩眼作业。论文介绍了克深19井使用的液压扩眼器的原理、结构和技术特点，同时重点分析了该井高温、高压和软硬交错的地层岩性等施工难点，现场施工使用低钻压、小排量，同时挑选耐高温的密封元件等相关措施，施工风险得到了有效的降低。现场施工表明，该井扩眼施工顺利，效果良好，扩眼后套管一次性成功下到位，为保障该井固井质量创造了有利条件，同时创国内8-1/2"井眼扩孔最深记录。

【Abstract】Well Keshen 19 is an ultra-deep pre-exploration well deployed in Tarim Basin of China national petroleum corporation. The designed drill encountered salt-paste layer and required reaming of the 7412～7855m well. This paper introduces the principle， structure and technical characteristics of the hydraulic reamer used in the well Keshen 19， and analyzes the construction difficulties such as high temperature， high pressure and hard formation lithology of the well. The field construction shows that the well reaming construction is smooth and the effect is good. After reaming， the casing is successfully put in place at one time， which creates favorable conditions for ensuring the cementing quality of the well and sets the record of 8-1/2 " hole reaming in China.

【關键词】超深井;扩眼;液压扩眼器;技术措施;结构;特点

【Keywords】ultra-deep well; reaming; hydraulic reamer; technical measures; structure; characteristics

【中图分类号】TE24                                             【文献标志码】A                                            【文章编号】1673-1069（2019）06-0188-02

1 引言

克深19井是中石油塔里木油田部署在塔里木盆地库车坳陷克深区带克深19构造的一口预探井，位于新疆维吾尔自治区拜城县城东北约16.1km，南距拜城-阿克苏公路约14.4km，钻探目的是探索克深19号构造含油气性，扩大克深区带油气勘探成果;获取钻井地质资料，为该区地震速度场研究、圈闭精细描述提供参数和依据;了解白垩系巴什基奇克组储层纵横向变化情况。克深19井设计完钻井深7620m，实际井身结构发生了很大变化，目的层加深，对扩眼作业施工提出了更高的要求。为保证四开套管能够顺利下到位，固井质量能够得到有效保证，要求对？准215.9mm的四开井眼进行扩眼作业。

克深19井使用YK216-280型液压扩眼器在井段7412～7460m、7587～7640m、7797～7855m共进行2趟次扩孔作业，扩孔总进尺334m，平均扩孔速度3.11m/h，四开套管能够一次性下到位，工具起出后的新度仍然达到85%以上。

2 施工工具

2.1 工具结构和工作原理

克深19井选用YK216-280型扩眼器，该工具的结构组成包括上接头、本体、活塞总成、弹簧、刀翼等。扩眼器工作原理为：当扩眼器下钻到设计扩眼井深时，先启动转盘（或顶驱），再启动钻井泵，钻井液在通过活塞上的喷嘴时，产生压力降，活塞上的承压面在压差的作用下向下运动;活塞压缩弹簧，活塞下端推动刀翼，刀翼外张;刀翼上的PDC齿开始旋转切削地层，当活塞向下运动到最底端时，刀翼向外张开到极限位置，定点旋转循环，造台阶作业完成后，钻压缓慢增加，开始进行扩眼钻进作业;当扩眼作业完成时，停止钻井泵，弹簧作用，活塞开始复位，此时刀翼收缩到本体内。

2.2 工具主要特点

①YK216-280型扩眼器采用的结构是液力活塞式，钻井液流经喷嘴产生的压力降，推动活塞，活塞下行，推动刀翼张开。

②扩眼器刀翼采用的结构是三角形，在超深井施工中能够有效切削超硬地层。

③扩眼器刀翼在外张过程中为避免造成不必要的磨损，采用PDC复合片切削刃，同时加密了保径齿[1]。

④对密封元件和水力元件的结构设计、材料选择等都提出了更高的要求，否则容易造成扩眼失败。

⑤为方便装配专用的领眼引鞋、钻头，下部设计了连接螺纹，方便有效。

⑥设计钻井液流道和壳体保径，独特的钻井液冲管可保证钻井液全部从钻头处循环，不会发生从刀翼处泄露。

⑦结构合理，刀翼可以灵活装配更换，可以扩出较大尺寸的井眼。

3 现场施工

3.1 施工难点及相应措施

3.1.1 施工难点

①扩眼井段埋藏深，井下温度高，使用油基钻井液密度大、循环压力大，对扩眼器密封元件的寿命造成严重影响，同时对工具的综合性能提出了更高的要求。

②扩眼地层是古近系的库姆格列木群，该井在正常钻进时发生过井漏，实际排量达不到工具理论设计工作排量，扩眼效果可能达不到理想效果，同时扩眼过程中容易出现井漏、井喷等复杂井下情况，作业风险大。

③沿程循环压力增大，循环设备的负荷变大，严重限制了扩眼器的流量选择。

④克深19井扩眼井段含有较多的泥岩夹层，地层可钻性非常差，扩眼速度受到严重制约。

3.1.2 应对技术措施

结合克深19井存在的施工难点，在确保工具工作稳定性、钻柱安全、岩屑的悬浮与有效携带的前提下，避免井漏、井涌等复杂情况的发生，采取了下列技术措施：

①现场施工中采用低鉆压、低转速;

②适当提高钻井液的初/终切力;

③扩眼作业扭矩要小于钻具空转扭矩的200%为宜;

④对于液面变化，全程利用录井系统进行监测;

⑤工具采用抗超高温的密封元件;

⑥要求司钻精细操作，能够及时判断与处置井下发生的憋、跳、扭、卡等异常情况;

⑦在井下条件许可的前提下，采用尽可能高的排量，保证工具的正常工作;

⑧施工过程如遇设备损坏、井漏等复杂情况不能继续施工，应立即起钻，实施维修、堵漏等，待一切正常后，方可下钻继续扩眼作业[2]。

3.2 作业过程

克深19井采用的扩眼钻具组合为：？准215.9mm牙轮钻头+YK216-280扩眼器+转换接头+？准177.8mm钻铤×9根+上部钻具。

施工参数：钻压0～30kN，排量17～23L/s，转速40～60r/min。

扩眼器入井前，先在井口对工具进行测试。顶驱与扩眼器连接后放入井口，缓慢开泵，3个刀片能够顺利外张到最大位置，此时记录刀翼打开前后泵压的变化值，停泵，观察刀翼能否回收正常，如不能正常回收，需要更换工具，重新试验工具，待工具正常后方可入井。

扩眼作业时，应进行造台阶作业，工具下钻至设计井深7412m，缓慢转动转盘（20r/min），正常旋转钻柱后（3～5min）转速升至50r/min，开启钻井泵;此时，不要下放钻具，待3个刀翼张开完全后，开始造台阶作业，整个过程至少需要60分钟，甚至更多;台阶造好后，开始缓慢加压，如能加上钻压，说明造台阶成功，方可进行后续扩孔作业;每扩完一个立柱后，需至少对新扩井眼划眼2次，然后再接立柱，然后重复上述操作。扩眼至设计井深7855m后，大排量循环钻井液，将井底循环干净后方可起钻。在起钻到大小井眼交界处和套管鞋处，应缓慢上提钻具，防止刀翼未收缩造成卡钻，没有过提显示，工具起出后，刀片磨损正常。

3.3 施工效果

克深19井扩眼作业安全、高效、顺利，全程无憋、跳、阻、卡等现象，起下钻顺利，扩眼器安全可靠，刀翼收缩、张开正常。扩眼过程中，始终维持在20 kN左右的钻压;加大钻压对顶驱扭矩影响不大;扩眼器工作稳定，扭矩低且平稳;刀片张开和收缩正常，起下钻期间未出现卡阻情况，在上部未扩的小井眼段和套管鞋处未出现任何挂卡显示。第一趟扩眼结束后，使用双扶通井，在个别井段遇阻80kN左右，在第二趟扩眼时，对这些井段进行重点复扩。后续下套管作业一次性成功下到位，固井质量合格，创国内8-1/2"井眼扩孔最深记录。

4 结论

①YK216-280型液力扩眼器结构合理，现场使用简单可靠、性能稳定，完全能够满足超深井作业要求。

②在超深井扩眼作业中，现场施工需要充分考虑工具、钻柱、机泵极限许可使用条件、钻井液性能、井下安全等多种因素以及它们之间的制约关系，选出最佳施工方案。

③在容易发生井漏的区域进行扩眼作业时，要密切关注钻井液液面变化，如遇异常情况，立即起钻处理，禁止使用扩眼器进行循环堵漏，避免造成复杂井下情况。

【参考文献】

【1】王智峰，李作会，马清明，等.随钻扩眼工具的研制与应用[J].石油钻采工艺，2005，27（3）：71-73.

【2】丛海洋，温林荣，等.液压式扩眼器在柴参1侧1井扩眼施工的实践和认识[J].钻采工艺，2002，25（5）：63-65.