YK系列扩眼器在中原储气库井的应用

刘 畅

（中石化胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院钻井工具研究所，山东 东营257000）

文23气田是我国东部地区目前投入开发的最大的砂岩干气田，位于中央隆起带北部文留构造的高部位，气田内部被一条次一级断层所切割，分为主、东、南、西4个断块区。气层埋深2 700～3 154 m，经过多年高效开发产量递减后，中国石化中原油田文23气田将向天然气储备转型，文23储气库建成后将成为我国中部地区最大的储气库[1]。目前该储气库项目正进行一期钻井施工，在施工中出现技术套管难以下入的问题，应用胜利油田钻井工艺研究院研制的YK型扩眼器对二开井眼进行扩眼，能够满足技术套管顺利下入。

1 储气库井扩眼难点分析

储气库井对固井质量要求高，钻井设计上预留的技术套管与井眼间环空间隙较小，在实际施工中造成了技术套管下入困难甚至无法下入的问题，因此决定对二开井眼进行扩眼施工，将原先的320 mm直径井眼扩至350 mm，以方便技术套管的下入。

目前，对储气库井进行扩眼工作具有以下困难：

（1）井漏。该地区属于老油区，地层原始压力释放较多，多口邻井在钻井时发生严重井漏。

（2）井壁稳定。裸眼长时间浸泡，应适当关注井眼失稳发生的可能。

（3）盐层蠕变。降密度后可能出现盐层蠕变，进入盐顶后需高度注意。本井文23盐厚达380 m，由于盐层具有易垮塌的特点，容易造成卡钻，所以在沙三下地层要防卡。

2 YK系列扩眼器概况

2.1工作原理

该工具是胜利油田钻井工艺研究院研制的水力液压式扩孔器，截止2017年，已使用约200套，服务150余井次。本次使用的工具型号为YK311-365，适合311.2 mm以上井眼尺寸，工具本体最大外径290 mm，每套工具有3个刀片，每个刀片上有3个切削齿和两个保径齿，理论外张扩孔直径365 mm（本井根据要求改为350 mm（见图1））。

图1 YK320-350液压式同心扩眼工具

YK系列扩眼器工作原理为：工具下到设计井深后，启动转盘，缓缓开泵，此时泥浆流经活塞上的喷嘴产生压力降，形成的压力推动活塞下行，活塞上的圆螺母支撑各刀片外张切削井壁，刀片对井壁的侧压力主要取决于活塞面积、喷嘴直径、排量和钻井液性能等。当刀片达到最大外张位置，泵压将明显下降，这时可加压进行扩孔作业。作业完毕后，停泵，压力降消失，活塞在弹簧力作用下复位，刀片凭自重或外力收回刀槽内[2-3]。

2.2结构特点

工YK系列扩眼器具结构特点如图2所示。

图2 工具结构特点

（1）YK系列液压式扩眼器采用了水力活塞式结构，利用喷嘴产生的压降推动活塞外张扩眼刀翼，达到开泵张开刀翼，停泵刀翼收回的效果。

（2）工具刀片采用双排布齿设计，切削效率高，使用寿命更长。

（3）扩眼刀翼为内置式结构设计，保证了扩眼刀翼在起下钻过程中不外张，便于顺利通过套管及窗口。

（4）工具结构简单，活动配件少，并使用多种防掉工艺，具有较强的可靠性。

（5）YK系列液压式扩眼器工作平稳，加压显示良好，易于判断，扩出的井径比较规则。

（6）可以实现倒划眼作业功能。

3 现场施工情况

（1）文23储8-1井概况

该井位于中央隆起带北部文留构造文23块，设计井深3 085 m，井斜10.58°，一开井深500 m，井眼尺寸17 1/2"，二开井深2 832 m，井眼尺寸12 7/12"，三开井深3 094 m，井眼尺寸9 1/2"（如图3所示）。扩眼井段为上第三系明化镇组、馆陶组；下第三系东营组、沙河街组及中生界地层。

图3 文23储8-1井井身结构

（2）扩眼施工概述

扩眼器下井前需进行井口测试，开泵至设计排量50 L/s刀片张开正常，泵压正常，停泵刀片复位。下钻至扩眼段后缓慢启动转盘，记录转盘空转扭矩值，逐渐将排量提高至设计排量值，开始进行“造台阶”。待扩孔器刀片完全张开并吃入地层后逐渐下放钻具，扩眼井段作业应照扭矩为主，钻压为辅的原则，控制扩眼扭矩在空转扭矩的150%以内，防止扭矩过大对刀翼造成损伤。

由于本井扩眼段较长，且井壁静置时间长，扩眼钻井时常出现划眼上提遇阻的现象，其原因是井壁掉落的碎屑较多，上反不及时导致岩屑堆积，处理办法为扩完一个单根后，划眼2～3遍，彻底循环岩屑。在扩至东营组下部地层时，出现了扩后划眼无法下入的情况，参照井径图该处井眼较小，可能出现上部大块岩屑堆积导致堵塞，在遇阻处分别下压10 t、20 t、30 t，上提无显示，此时钻具向下深入约1 m，说明未钻出新井眼，判断沉砂可能性最大，循环1.5 h后再次向下扩孔，恢复正常。

4 结束语

文23储8-1井共扩眼2 085 m，其中明化镇组馆陶组平均扩速32.61 m/h，东营组平均扩速19.61 m/h，沙河街组平均扩速11.95 m/h.扩后电测结果显示，平均井径已达到350 mm以上，满足了下入套管扶正器的要求。

经上述分析得出以下认识：

（1）YK320-350扩孔器适合该地层的扩孔作业，扩后井径完全满足下二开套管下入要求。

（2）斜井扩孔需严格控制转盘扭矩，防止因扭矩过大造成扩孔器刀片变形甚至断裂引起井下复杂情况。

（3）扩眼钻进时井壁脱落的岩屑较多且多为不规则的大块，应适当提高泥浆切力，增强携岩能力。

（4）该地区井眼静止时间较长（1月以上），扩孔井段较长（基本为整段二开井段），扩孔作业时井壁掉块较多，容易造成沉砂堵塞井眼，建议以后作业时增加划眼次数，使岩屑充分上返，每扩出200 m建议循环一次，观察振动筛岩屑返出情况。

（5）该地区地层易漏，扩孔钻进时需密切观察泵压，防止岩屑堵环空，导致憋漏地层，因此原井径较大时也不易扩速过快，易扩井段必须充分划眼，利于岩屑上返。

参考文献：

[1]刘振兴，靳秀菊，朱述坤，等.中原地区地下储气库库址选择研究[J].天然气工业，2005，25（1）：141-143.

[2]马清明，温林荣，吴仲华，等.YK型水力PDC扩孔器可用于塔河盐膏层随钻扩孔[C]//东营：山东石油学会钻井专业委员会论文集，2005：38-41.

[3]唐世春，崔龙兵.小井眼扩孔技术在塔河油田的应用[J].石油钻探术，2001，29（3）：35-36.