井下扩眼技术及工具.pptx

C套管下扩眼技术套管下扩眼技术钻后扩眼技术钻后扩眼技术随钻扩眼技术随钻扩眼技术 在钻完井眼后，单在钻完井眼后，单独下入扩眼工具进行扩独下入扩眼工具进行扩眼作业。眼作业。随钻扩眼工具匹配随钻扩眼工具匹配全面钻进钻头，边钻边全面钻进钻头，边钻边扩，全面钻进和扩眼同扩，全面钻进和扩眼同时进行时进行C随钻扩眼技术随钻扩眼技术国外技术专家认为国外技术专家认为,随钻扩眼技术的应用随钻扩眼技术的应用成功，是继随钻测量、随钻测井之后的又成功，是继随钻测量、随钻测井之后的又一大技术突破。一大技术突破。节约了起下钻次数，效率高，避免了钻后节约了起下钻次数，效率高，避免了钻后扩眼所可能带来的一系列的施工问题。扩眼所可能带来的一系列的施工问题。一、井下扩眼技术的工程意义一、井下扩眼技术的工程意义可通过井下扩眼技术采用小间隙套管程序，降低成本可通过井下扩眼技术采用小间隙套管程序，降低成本小间隙套管程序对于降低油井的成本是非常有效的。小间隙套管程序对于降低油井的成本是非常有效的。在海上，由于要求在深井中油层套管尺寸尽可能地大，在海上，由于要求在深井中油层套管尺寸尽可能地大，而同时保持表层套管和防喷器有着足够的压力额定值，而同时保持表层套管和防喷器有着足够的压力额定值，可采用小间隙套管程序可采用小间隙套管程序RCCPs(reduced clearance RCCPs(reduced clearance casing programme)casing programme)。在当今石油天然气价格的挑战下，许多其他的油井在当今石油天然气价格的挑战下，许多其他的油井也必须考虑由小间隙套管程序来降低钻井成本。也必须考虑由小间隙套管程序来降低钻井成本。小间隙套管程序小间隙套管程序常规套管程序常规套管程序节约节约套管套管1.021.750.73泥浆泥浆0.901.300.40岩屑处理岩屑处理0.020.030.10水泥水泥0.600.800.20钻井工具和注水泥工具钻井工具和注水泥工具1.101.200.10钻机费用钻机费用6.007.001.00总共节省总共节省2.53小间隙套管程序和常规套管程序两种井设计的费用比较（以百万美元计）小间隙套管程序和常规套管程序两种井设计的费用比较（以百万美元计）采用随钻扩眼技术采用随钻扩眼技术改变井身结构改变井身结构F国内深井小间隙套管程序和常规套管程序两种井身结构对比图国内深井小间隙套管程序和常规套管程序两种井身结构对比图减小了导管尺寸减小了导管尺寸增加了生产套管尺寸增加了生产套管尺寸可增加套管层次可增加套管层次由此可以看出，如果该项技术完善之后进行大范围推广，由此可以看出，如果该项技术完善之后进行大范围推广，可以说是对油田现行井身结构的一次意义非凡的技术可以说是对油田现行井身结构的一次意义非凡的技术变革，同时也会引发钻井方式、工程设计以及完井设变革，同时也会引发钻井方式、工程设计以及完井设计理念的更新，其潜在的经济效益、社会效益是巨大计理念的更新，其潜在的经济效益、社会效益是巨大的。的。特别是深井和超深井多的西部地区，解决现有的深井技特别是深井和超深井多的西部地区，解决现有的深井技术难题，更是具有切实的现实意义，具有巨大的市场术难题，更是具有切实的现实意义，具有巨大的市场潜力和需求。潜力和需求。C市场和需求，技术经济分析及预测市场和需求，技术经济分析及预测 可解决盐膏层蠕变和挤压所带来的勘探和钻井问题可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，引发严重的众所周知，盐膏层蠕变和挤压可造成缩径和卡钻，引发严重的众所周知，盐膏层蠕变和挤压可造成缩径和卡钻，引发严重的众所周知，盐膏层蠕变和挤压可造成缩径和卡钻，引发严重的钻井事故。钻井事故。钻井事故。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。套管。套管。套管。常规的方法常规的方法常规的方法常规的方法（1 1）早开泵、晚摘泵、勤划眼、严格控制钻速；）早开泵、晚摘泵、勤划眼、严格控制钻速；）早开泵、晚摘泵、勤划眼、严格控制钻速；）早开泵、晚摘泵、勤划眼、严格控制钻速；（2 2）增加钻井液密度，通过压差来防止）增加钻井液密度，通过压差来防止）增加钻井液密度，通过压差来防止）增加钻井液密度，通过压差来防止盐膏层蠕变。但都没有盐膏层蠕变。但都没有盐膏层蠕变。但都没有盐膏层蠕变。但都没有从根本上解决此类问题。从根本上解决此类问题。从根本上解决此类问题。从根本上解决此类问题。采用井下扩眼技术，扩大盐膏层井段的井眼，来抵消盐膏层蠕采用井下扩眼技术，扩大盐膏层井段的井眼，来抵消盐膏层蠕采用井下扩眼技术，扩大盐膏层井段的井眼，来抵消盐膏层蠕采用井下扩眼技术，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。护了套管。护了套管。护了套管。施工步骤示意图施工步骤示意图沙沙8484井具体应用情况（井具体应用情况（90019001队）队）vv采用钻井院研制的采用钻井院研制的采用钻井院研制的采用钻井院研制的YK245YK245型水力扩张式型水力扩张式型水力扩张式型水力扩张式PDCPDC扩眼器井下单独扩眼器井下单独扩眼器井下单独扩眼器井下单独扩眼。扩眼。扩眼。扩眼。井段（井段（井段（井段（mm）原井眼原井眼原井眼原井眼缩后井径缩后井径缩后井径缩后井径扩眼后井径扩眼后井径扩眼后井径扩眼后井径备注备注备注备注52005232520052328 81 1/2 2“7“-8”7“-8”881 1/2 2“54455470544554708 81 1/2 2“6“6“8 81 1/2 2“一个单峰为一个单峰为一个单峰为一个单峰为6“6“54905528549055288 81 1/2 2“7“-8”7“-8”881 1/2 2“55455575554555758 81 1/2 2“6“6“7“-87“-81 1/2 2“一个单峰为一个单峰为一个单峰为一个单峰为6“6“3030小时进尺小时进尺小时进尺小时进尺162m162m，平均机械钻速，平均机械钻速，平均机械钻速，平均机械钻速5.4m/h5.4m/h。以上数据均取自井径测井曲线以上数据均取自井径测井曲线以上数据均取自井径测井曲线以上数据均取自井径测井曲线 侧钻井采用扩眼技术，可增大完井管柱和提高固井质量侧钻井采用扩眼技术，可增大完井管柱和提高固井质量 目前，目前，51/2”套管侧钻井套管侧钻井由于主套管尺寸的影响，为由于主套管尺寸的影响，为了保证固井质量。了保证固井质量。下入下入31/2”完井管柱完井管柱 如果采用井下扩眼技术，如果采用井下扩眼技术，把把118mm井眼扩至井眼扩至140mm。下入下入4”完井管柱，保完井管柱，保证了固井质量，又能提证了固井质量，又能提高采收半径。高采收半径。是进一步提高是进一步提高是进一步提高是进一步提高侧钻井开发效侧钻井开发效侧钻井开发效侧钻井开发效果的潜在手段果的潜在手段果的潜在手段果的潜在手段F套管侧钻井扩眼技术的施工实例套管侧钻井扩眼技术的施工实例井号井号:中原油田胡中原油田胡12-侧侧5井（井（51/2“主套管主套管)工具型号工具型号:YK-115:YK-115液压伸臂式扩眼器（胜利油田钻井院）液压伸臂式扩眼器（胜利油田钻井院）井身参数：最大井斜井身参数：最大井斜420，最大造斜率，最大造斜率67.82O/100m。扩眼地层：沙扩眼地层：沙3中段，砂岩、泥岩、页岩、泥质砂岩、中段，砂岩、泥岩、页岩、泥质砂岩、砂质泥岩砂质泥岩扩眼井段：扩眼井段：1940-2420m，进尺，进尺480m，机械钻速，机械钻速13m/h。扩眼前井径：实钻井眼扩眼前井径：实钻井眼118mm，最小，最小100mm。扩眼后井径：平均井径扩眼后井径：平均井径140mm。可提高深井小井眼的固井质量（塔河油田）可提高深井小井眼的固井质量（塔河油田）塔河上亿吨油田的勘探开发规模在不断扩大和深入，其主力塔河上亿吨油田的勘探开发规模在不断扩大和深入，其主力塔河上亿吨油田的勘探开发规模在不断扩大和深入，其主力塔河上亿吨油田的勘探开发规模在不断扩大和深入，其主力油层是古生界奥陶系碳酸岩地层，油层埋深油层是古生界奥陶系碳酸岩地层，油层埋深油层是古生界奥陶系碳酸岩地层，油层埋深油层是古生界奥陶系碳酸岩地层，油层埋深5400m5400m以上，属以上，属以上，属以上，属超深井，完井方式采用超深井，完井方式采用超深井，完井方式采用超深井，完井方式采用149.2mm149.2mm裸眼完井或裸眼完井或裸眼完井或裸眼完井或127.0mm127.0mm套套套套管射孔完井，为了满足分层测试和采油、修井的要求，必须下管射孔完井，为了满足分层测试和采油、修井的要求，必须下管射孔完井，为了满足分层测试和采油、修井的要求，必须下管射孔完井，为了满足分层测试和采油、修井的要求，必须下入入入入127.0mm127.0mm套管封固油气层，然后分层射孔和测试。但套管封固油气层，然后分层射孔和测试。但套管封固油气层，然后分层射孔和测试。但套管封固油气层，然后分层射孔和测试。但149.2mm149.2mm井眼和井眼和井眼和井眼和127.0mm127.0mm套管间隙小，往往满足不了分套管间隙小，往往满足不了分套管间隙小，往往满足不了分套管间隙小，往往满足不了分层测试的要求，固井质量差，甚至造成油井报废。层测试的要求，固井质量差，甚至造成油井报废。层测试的要求，固井质量差，甚至造成油井报废。层测试的要求，固井质量差，甚至造成油井报废。需要下套管的情况下，采用钻井院研制的水力扩张式需要下套管的情况下，采用钻井院研制的水力扩张式需要下套管的情况下，采用钻井院研制的水力扩张式需要下套管的情况下，采用钻井院研制的水力扩张式PDCPDC扩扩扩扩眼器井下单独扩眼，取得了明显的应用效果，已累计使用工具眼器井下单独扩眼，取得了明显的应用效果，已累计使用工具眼器井下单独扩眼，取得了明显的应用效果，已累计使用工具眼器井下单独扩眼，取得了明显的应用效果，已累计使用工具5858套、工具配件套、工具配件套、工具配件套、工具配件3030多套。多套。多套。多套。4 4口井的扩眼井径的对比和效益分析口井的扩眼井径的对比和效益分析井名井名井名井名扩眼前井径扩眼前井径扩眼前井径扩眼前井径（mmmm）扩眼前井径扩眼前井径扩眼前井径扩眼前井径（mmmm）井径井径井径井径(mm)(mm)扩大率扩大率扩大率扩大率（%）沙沙沙沙7676井井井井160.02160.02181.80181.8021.8021.8013.6013.60沙沙沙沙7272井井井井164.21164.21175.79175.7911.5811.587.107.10沙沙沙沙7474井井井井151.00151.00164.00164.0013.0013.008.608.60T601T601井井井井166.09166.09173.97173.977.887.884.704.70机械钻速对比图机械钻速对比图可以通过井下扩眼技术，扩大油层段井眼，可以通过井下扩眼技术，扩大油层段井眼，不仅提高了油层段的固井质量，给后续的完井不仅提高了油层段的固井质量，给后续的完井和采油作业提供有利条件。和采油作业提供有利条件。井下扩眼配套技术是今后开展膨胀管技术、井下扩眼配套技术是今后开展膨胀管技术、套管钻井技术的基础和准备，具有较好的技套管钻井技术的基础和准备，具有较好的技术延续性。术延续性。井下扩眼技术可以使套管更容易通过定向井下扩眼技术可以使套管更容易通过定向井、水平井的造斜井段。特别是复杂三维定井、水平井的造斜井段。特别是复杂三维定向井、大位移井等复杂工艺井。向井、大位移井等复杂工艺井。通过随钻扩眼技术钻出大井眼，通过随钻扩眼技术钻出大井眼，减小起减小起下钻的井眼压力激动。下钻的井眼压力激动。二、钻井工艺研究院的系列PDC扩眼器工具外径（mm)扩孔直径（mm）通过井径（mm）排量（l/s）刀翼数目 上部扣型 下部扣型 1141401188114NC312 7/8REG142 1781521215 6NC38 3 1/2REG 21024521620306NC504 1/2REG290352311304066 5/8REG6 5/8REG规格型号规格型号YK系列液压伸臂式扩眼器结构设计特点结构设计特点采用了水力活塞式结构，利用喷嘴产生的压降推动活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塞外张扩眼刀翼扩眼刀翼仍然为三角形结构设计，有利于初始的造台扩眼刀翼仍然为三角形结构设计，有利于初始的造台阶作业；采用阶作业；采用PDCPDC复合片作为切削刃，各扩眼刀翼增复合片作为切削刃，各扩眼刀翼增设了保径齿，保证扩眼刀翼外张时不受严重磨损设了保径齿，保证扩眼刀翼外张时不受严重磨损 并设计了钻井液流道和壳体保径，内部钻井液冲管使并设计了钻井液流道和壳体保径，内部钻井液冲管使得钻井液全部从钻头处循环，不致发生中间泄露；也得钻井液全部从钻头处循环，不致发生中间泄露；也可增设旁通水眼清洗扩眼刀翼可增设旁通水眼清洗扩眼刀翼利用了泵压显示装置，可增加初始造台阶时的外张力，利用了泵压显示装置，可增加初始造台阶时的外张力，并有利于地面操作人员判断和操作并有利于地面操作人员判断和操作 下部设计有钻杆丝扣，可以灵活选用领眼钻头。下部设计有钻杆丝扣，可以灵活选用领眼钻头。YK系列液压伸臂式扩眼器现场应用现场应用YK系列液压伸臂式扩眼器YK系列液压伸臂式扩眼器现场应用现场应用YK系列液压伸臂式扩眼器现场应用现场应用YK系列液压伸臂式扩眼器现场应用现场应用型号型号领眼直径领眼直径通过井径通过井径扩眼井径扩眼井径总长总长上部扣型上部扣型下部扣型下部扣型PK-178120.65152178576mmNC3827/8REGPK-245152.4216245750mmNC5031/2REG根据双心钻头的思路进行了设计根据双心钻头的思路进行了设计为平衡扩眼刀翼的侧向力，设计了光滑保径的领眼为平衡扩眼刀翼的侧向力，设计了光滑保径的领眼稳定垫块稳定垫块无活动部件，寿命长，井下风险小，适合长井段和无活动部件，寿命长，井下风险小，适合长井段和定向井段扩眼定向井段扩眼采用高强度钢整体加工，强度高采用高强度钢整体加工，强度高已完成两种规格的设计已完成两种规格的设计PK系列偏心式钻头扩眼器实钻井底模型对比图实钻井底模型对比图常规的双心钻头常规的双心钻头PKPK系列偏心式钻头扩眼器系列偏心式钻头扩眼器工作原理工作原理 利用锥体使刀片伸出，靠锥体上的燕尾槽使刀片利用锥体使刀片伸出，靠锥体上的燕尾槽使刀片收回；当需要刀片伸出时，加压煎断销订使锥体下行，收回；当需要刀片伸出时，加压煎断销订使锥体下行，迫使刀片伸出，需要刀片收回时，工具上提锥体上行，迫使刀片伸出，需要刀片收回时，工具上提锥体上行，使刀片收回。使刀片收回。技术特点：技术特点：六方驱动，机械剪断销钉设计六方驱动，机械剪断销钉设计不必单独钻水泥塞和套管鞋不必单独钻水泥塞和套管鞋同心性和居中性良好，工作平稳同心性和居中性良好，工作平稳,井斜控制性能好井斜控制性能好楔形的刀翼楔形的刀翼/驱动轴配合，燕尾槽固定驱动轴配合，燕尾槽固定已完成两种规格设计已完成两种规格设计JK系列机械伸臂式扩眼器技术规范技术规范型号型号通过井径通过井径领眼直径领眼直径扩眼井径扩眼井径总长总长上部扣型上部扣型下部扣型下部扣型JK-178152.4152.4178780mmNC3831/2REGJK-245 215.9215.9245780mmNC5041/2REGJK系列机械伸臂式扩眼器刀翼正面刀翼正面刀翼侧面刀翼侧面加压下行加压下行刀翼张开刀翼张开JK系列机械伸臂式扩眼器