background image

石油钻井扩孔工具研究及应用

   【摘要】分析了石油钻井扩孔技术的重要意义,介绍了国外井下扩孔工具及特点,研究了
国内的钻井扩孔工具及其应用,提出了扩孔工具的选取方法,为今后深入的扩孔工具研究
奠定了扎实的基础。

 

  【关键词】石油钻井

 井下扩孔 工具 应用 

  随着石油开采量不断增加,使得石油开采的难度不断的加大,这样就对石油钻井施工
提出了更高的要求。近些年,国外一些石油公司研发了大量的钻井扩孔工具,由最初的双心
扩孔钻头发展至现在的系列扩孔工具,如

BakerHughes Christens 公司的系列随钻扩孔器 、

Bakersfeild Bit&Tool 公司的 Gaugemaster DrillerTM 扩眼工具[1],石油扩孔钻井工具性能的
日益完善,尺寸规格逐渐的全面,对油田提高采收率十分重要。

 

  

1 石油钻井扩孔技术的意义 

  

1.1 增加水泥环隙提高固井质量 

  为保证固井的质量,要求水泥环隙处于

12.7 mm ~19 mm 之间。若水泥环隙太小,即使

有些井在不扩孔的情况下保证了固井的质量,但由于水泥环太薄,后续的射孔或修井作业
也会使水泥环破损或产生裂缝,直接影响油井的开发时间。通过石油钻井扩孔技术,在套管
尺寸不变的条件下,可增加套管环空间隙提高固井质量。

 

  

1.2 解决盐膏层蠕变和挤压所带来的勘探和钻井问题 

  众所周知,盐膏层蠕变和挤压可造成缩径和卡钻,引起严重的钻井事故。盐膏层蠕变和
挤压可造成下套管困难,固井质量差,容易挤毁套管。常规的方法:早开泵、晚摘泵、勤划眼、
严格控制钻速;增加钻井液密度,通过压差来防止盐膏层蠕变。但都没有从根本上解决此类
问题。采用井下扩孔技术,扩大盐膏层井段的井眼,来抵消盐膏层蠕变所造成的位移,从而
增大了水泥环厚度,提高了固井质量和保护了套管。

 

  

1.3 改变常规井身结构 

  减小套管柱之间的间隙,可以用扩孔来实现,改变常规的井身设计,提高机械钻速,
使钻井成本明显的下降,这在国内外的一些钻井过程中得到体现

 。 

  

1.4 钻井新技术的基础 

  目前,井下扩孔工艺技术作为支持技术,为许多的钻井前沿技术如:套管钻井技术、超
短半径钻井、刚体膨胀管技术以及分支井钻井等,在国外成功的发展到商业化水平。井下扩
孔技术的研究,使钻井技术得到延伸。

 

  

2 国外井下扩孔工具及特点 

  

2.1 BakerHughes Christens 公司的 RWD 系统 

  

BakerHughes Christens 公司的 RWD 系统,独特的高低不同扩眼刀翼设计,可达到逐级

扩眼效果。而且采用

BlackIce/CSE 切削片,钻井效率高可换旁通水眼,改善清洗效果切削

刃高度可调整,确保受力和磨损均匀,领眼稳定垫块:平衡扩眼刀翼产生的偏置不平衡力
与常规的双心钻头相比:加长了

PDC 扩眼刀翼和领眼钻头的距离,并在扩眼刀翼下部增设

偏置扶正垫块。优点:无活动部件、寿命长、井下风险小,缺点:需单独下钻钻掉套管鞋。

 

  

2.2 Gaugemaster DrillerTM 扩孔工具 

  

Bakersfeild Bit&Tool 公司的 Gaugemaster DrillerTM 扩眼工具,Gaugemaster DrillerTM

扩眼器也是一种设计独特、性能优良的套管下扩眼工具,它出现的时间较早,它和其他几种
工具不同的是采用牙轮扩眼刀翼

 ,两刀翼设计可以使用更大和重载的扩眼牙轮,工具强度

和可靠性更高在钻完油层以后,取出撞针,两只扩眼刀翼外伸,就可以进行扩眼作业了。不
需额外的起下钻来改变工具,节省了资金和时间。

 

  

2.3 Under reamer 扩孔工具