寧仁磊

（中石化勝利石油工程有限公司鉆井工藝研究院，山東 東營257000）

1 引言

克深19 井是中石油塔里木油田部署在塔里木盆地庫車坳陷克深區(qū)帶克深19 構(gòu)造的一口預(yù)探井，位于新疆維吾爾自治區(qū)拜城縣城東北約16.1km，南距拜城－阿克蘇公路約14.4km，鉆探目的是探索克深19 號構(gòu)造含油氣性，擴大克深區(qū)帶油氣勘探成果；獲取鉆井地質(zhì)資料，為該區(qū)地震速度場研究、圈閉精細描述提供參數(shù)和依據(jù)；了解白堊系巴什基奇克組儲層縱橫向變化情況?？松?9 井設(shè)計完鉆井深7620m，實際井身結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大變化，目的層加深，對擴眼作業(yè)施工提出了更高的要求。為保證四開套管能夠順利下到位，固井質(zhì)量能夠得到有效保證，要求對φ215.9mm 的四開井眼進行擴眼作業(yè)。

克深19 井使用YK216-280 型液壓擴眼器在井段7412～7460m、7587～7640m、7797～7855m 共進行2 趟次擴孔作業(yè)，擴孔總進尺334m，平均擴孔速度3.11m/h，四開套管能夠一次性下到位，工具起出后的新度仍然達到85%以上。

2 施工工具

2.1 工具結(jié)構(gòu)和工作原理

克深19 井選用YK216-280 型擴眼器，該工具的結(jié)構(gòu)組成包括上接頭、本體、活塞總成、彈簧、刀翼等。擴眼器工作原理為：當擴眼器下鉆到設(shè)計擴眼井深時，先啟動轉(zhuǎn)盤（或頂驅(qū)），再啟動鉆井泵，鉆井液在通過活塞上的噴嘴時，產(chǎn)生壓力降，活塞上的承壓面在壓差的作用下向下運動；活塞壓縮彈簧，活塞下端推動刀翼，刀翼外張；刀翼上的PDC 齒開始旋轉(zhuǎn)切削地層，當活塞向下運動到最底端時，刀翼向外張開到極限位置，定點旋轉(zhuǎn)循環(huán)，造臺階作業(yè)完成后，鉆壓緩慢增加，開始進行擴眼鉆進作業(yè)；當擴眼作業(yè)完成時，停止鉆井泵，彈簧作用，活塞開始復(fù)位，此時刀翼收縮到本體內(nèi)。

2.2 工具主要特點

①YK216-280 型擴眼器采用的結(jié)構(gòu)是液力活塞式，鉆井液流經(jīng)噴嘴產(chǎn)生的壓力降，推動活塞，活塞下行，推動刀翼張開。

②擴眼器刀翼采用的結(jié)構(gòu)是三角形，在超深井施工中能夠有效切削超硬地層。

③擴眼器刀翼在外張過程中為避免造成不必要的磨損，采用PDC 復(fù)合片切削刃，同時加密了保徑齒[1]。

④對密封元件和水力元件的結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料選擇等都提出了更高的要求，否則容易造成擴眼失敗。

⑤為方便裝配專用的領(lǐng)眼引鞋、鉆頭，下部設(shè)計了連接螺紋，方便有效。

⑥設(shè)計鉆井液流道和殼體保徑，獨特的鉆井液沖管可保證鉆井液全部從鉆頭處循環(huán)，不會發(fā)生從刀翼處泄露。

⑦結(jié)構(gòu)合理，刀翼可以靈活裝配更換，可以擴出較大尺寸的井眼。

3 現(xiàn)場施工

3.1 施工難點及相應(yīng)措施

3.1.1 施工難點

①擴眼井段埋藏深，井下溫度高，使用油基鉆井液密度大、循環(huán)壓力大，對擴眼器密封元件的壽命造成嚴重影響，同時對工具的綜合性能提出了更高的要求。

②擴眼地層是古近系的庫姆格列木群，該井在正常鉆進時發(fā)生過井漏，實際排量達不到工具理論設(shè)計工作排量，擴眼效果可能達不到理想效果，同時擴眼過程中容易出現(xiàn)井漏、井噴等復(fù)雜井下情況，作業(yè)風險大。

③沿程循環(huán)壓力增大，循環(huán)設(shè)備的負荷變大，嚴重限制了擴眼器的流量選擇。

④克深19 井擴眼井段含有較多的泥巖夾層，地層可鉆性非常差，擴眼速度受到嚴重制約。

3.1.2 應(yīng)對技術(shù)措施

結(jié)合克深19 井存在的施工難點，在確保工具工作穩(wěn)定性、鉆柱安全、巖屑的懸浮與有效攜帶的前提下，避免井漏、井涌等復(fù)雜情況的發(fā)生，采取了下列技術(shù)措施：

①現(xiàn)場施工中采用低鉆壓、低轉(zhuǎn)速；

②適當提高鉆井液的初/終切力；

③擴眼作業(yè)扭矩要小于鉆具空轉(zhuǎn)扭矩的200%為宜；

④對于液面變化，全程利用錄井系統(tǒng)進行監(jiān)測；

⑤工具采用抗超高溫的密封元件；

⑥要求司鉆精細操作，能夠及時判斷與處置井下發(fā)生的憋、跳、扭、卡等異常情況；

⑦在井下條件許可的前提下，采用盡可能高的排量，保證工具的正常工作；

⑧施工過程如遇設(shè)備損壞、井漏等復(fù)雜情況不能繼續(xù)施工，應(yīng)立即起鉆，實施維修、堵漏等，待一切正常后，方可下鉆繼續(xù)擴眼作業(yè)[2]。

3.2 作業(yè)過程

克深19 井采用的擴眼鉆具組合為：φ215.9mm 牙輪鉆頭+YK216-280 擴眼器+轉(zhuǎn)換接頭+φ177.8mm 鉆鋌×9 根+上部鉆具。

施工參數(shù)：鉆壓0～30kN，排量17～23L/s，轉(zhuǎn)速40～60r/min。

擴眼器入井前，先在井口對工具進行測試。頂驅(qū)與擴眼器連接后放入井口，緩慢開泵，3 個刀片能夠順利外張到最大位置，此時記錄刀翼打開前后泵壓的變化值，停泵，觀察刀翼能否回收正常，如不能正?；厥眨枰鼡Q工具，重新試驗工具，待工具正常后方可入井。

擴眼作業(yè)時，應(yīng)進行造臺階作業(yè)，工具下鉆至設(shè)計井深7412m，緩慢轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)盤（20r/min），正常旋轉(zhuǎn)鉆柱后（3～5min）轉(zhuǎn)速升至50r/min，開啟鉆井泵；此時，不要下放鉆具，待3 個刀翼張開完全后，開始造臺階作業(yè)，整個過程至少需要60 分鐘，甚至更多；臺階造好后，開始緩慢加壓，如能加上鉆壓，說明造臺階成功，方可進行后續(xù)擴孔作業(yè)；每擴完一個立柱后，需至少對新擴井眼劃眼2 次，然后再接立柱，然后重復(fù)上述操作。擴眼至設(shè)計井深7855m 后，大排量循環(huán)鉆井液，將井底循環(huán)干凈后方可起鉆。在起鉆到大小井眼交界處和套管鞋處，應(yīng)緩慢上提鉆具，防止刀翼未收縮造成卡鉆，沒有過提顯示，工具起出后，刀片磨損正常。

3.3 施工效果

克深19 井擴眼作業(yè)安全、高效、順利，全程無憋、跳、阻、卡等現(xiàn)象，起下鉆順利，擴眼器安全可靠，刀翼收縮、張開正常。擴眼過程中，始終維持在20 kN 左右的鉆壓；加大鉆壓對頂驅(qū)扭矩影響不大；擴眼器工作穩(wěn)定，扭矩低且平穩(wěn)；刀片張開和收縮正常，起下鉆期間未出現(xiàn)卡阻情況，在上部未擴的小井眼段和套管鞋處未出現(xiàn)任何掛卡顯示。第一趟擴眼結(jié)束后，使用雙扶通井，在個別井段遇阻80kN 左右，在第二趟擴眼時，對這些井段進行重點復(fù)擴。后續(xù)下套管作業(yè)一次性成功下到位，固井質(zhì)量合格，創(chuàng)國內(nèi)8-1/2"井眼擴孔最深記錄。

4 結(jié)論

①YK216-280 型液力擴眼器結(jié)構(gòu)合理，現(xiàn)場使用簡單可靠、性能穩(wěn)定，完全能夠滿足超深井作業(yè)要求。

②在超深井擴眼作業(yè)中，現(xiàn)場施工需要充分考慮工具、鉆柱、機泵極限許可使用條件、鉆井液性能、井下安全等多種因素以及它們之間的制約關(guān)系，選出最佳施工方案。

③在容易發(fā)生井漏的區(qū)域進行擴眼作業(yè)時，要密切關(guān)注鉆井液液面變化，如遇異常情況，立即起鉆處理，禁止使用擴眼器進行循環(huán)堵漏，避免造成復(fù)雜井下情況。