YK系列擴眼器在中原儲氣庫井的應用

劉 暢

（中石化勝利石油工程有限公司鉆井工藝研究院鉆井工具研究所，山東 東營257000）

文23氣田是我國東部地區目前投入開發的最大的砂巖干氣田，位于中央隆起帶北部文留構造的高部位，氣田內部被一條次一級斷層所切割，分為主、東、南、西4個斷塊區。氣層埋深2 700～3 154 m，經過多年高效開發產量遞減后，中國石化中原油田文23氣田將向天然氣儲備轉型，文23儲氣庫建成后將成為我國中部地區最大的儲氣庫[1]。目前該儲氣庫項目正進行一期鉆井施工，在施工中出現技術套管難以下入的問題，應用勝利油田鉆井工藝研究院研制的YK型擴眼器對二開井眼進行擴眼，能夠滿足技術套管順利下入。

1 儲氣庫井擴眼難點分析

儲氣庫井對固井質量要求高，鉆井設計上預留的技術套管與井眼間環空間隙較小，在實際施工中造成了技術套管下入困難甚至無法下入的問題，因此決定對二開井眼進行擴眼施工，將原先的320 mm直徑井眼擴至350 mm，以方便技術套管的下入。

目前，對儲氣庫井進行擴眼工作具有以下困難：

（1）井漏。該地區屬于老油區，地層原始壓力釋放較多，多口鄰井在鉆井時發生嚴重井漏。

（2）井壁穩定。裸眼長時間浸泡，應適當關注井眼失穩發生的可能。

（3）鹽層蠕變。降密度后可能出現鹽層蠕變，進入鹽頂后需高度注意。本井文23鹽厚達380 m，由于鹽層具有易垮塌的特點，容易造成卡鉆，所以在沙三下地層要防卡。

2 YK系列擴眼器概況

2.1工作原理

該工具是勝利油田鉆井工藝研究院研制的水力液壓式擴孔器，截止2017年，已使用約200套，服務150余井次。本次使用的工具型號為YK311-365，適合311.2 mm以上井眼尺寸，工具本體最大外徑290 mm，每套工具有3個刀片，每個刀片上有3個切削齒和兩個保徑齒，理論外張擴孔直徑365 mm（本井根據要求改為350 mm（見圖1））。

圖1 YK320-350液壓式同心擴眼工具

YK系列擴眼器工作原理為：工具下到設計井深后，啟動轉盤，緩緩開泵，此時泥漿流經活塞上的噴嘴產生壓力降，形成的壓力推動活塞下行，活塞上的圓螺母支撐各刀片外張切削井壁，刀片對井壁的側壓力主要取決于活塞面積、噴嘴直徑、排量和鉆井液性能等。當刀片達到最大外張位置，泵壓將明顯下降，這時可加壓進行擴孔作業。作業完畢后，停泵，壓力降消失，活塞在彈簧力作用下復位，刀片憑自重或外力收回刀槽內[2-3]。

2.2結構特點

工YK系列擴眼器具結構特點如圖2所示。

圖2 工具結構特點

（1）YK系列液壓式擴眼器采用了水力活塞式結構，利用噴嘴產生的壓降推動活塞外張擴眼刀翼，達到開泵張開刀翼，停泵刀翼收回的效果。

（2）工具刀片采用雙排布齒設計，切削效率高，使用壽命更長。

（3）擴眼刀翼為內置式結構設計，保證了擴眼刀翼在起下鉆過程中不外張，便于順利通過套管及窗口。

（4）工具結構簡單，活動配件少，并使用多種防掉工藝，具有較強的可靠性。

（5）YK系列液壓式擴眼器工作平穩，加壓顯示良好，易于判斷，擴出的井徑比較規則。

（6）可以實現倒劃眼作業功能。

3 現場施工情況

（1）文23儲8-1井概況

該井位于中央隆起帶北部文留構造文23塊，設計井深3 085 m，井斜10.58°，一開井深500 m，井眼尺寸17 1/2"，二開井深2 832 m，井眼尺寸12 7/12"，三開井深3 094 m，井眼尺寸9 1/2"（如圖3所示）。擴眼井段為上第三系明化鎮組、館陶組；下第三系東營組、沙河街組及中生界地層。

圖3 文23儲8-1井井身結構

（2）擴眼施工概述

擴眼器下井前需進行井口測試，開泵至設計排量50 L/s刀片張開正常，泵壓正常，停泵刀片復位。下鉆至擴眼段后緩慢啟動轉盤，記錄轉盤空轉扭矩值，逐漸將排量提高至設計排量值，開始進行“造臺階”。待擴孔器刀片完全張開并吃入地層后逐漸下放鉆具，擴眼井段作業應照扭矩為主，鉆壓為輔的原則，控制擴眼扭矩在空轉扭矩的150%以內，防止扭矩過大對刀翼造成損傷。

由于本井擴眼段較長，且井壁靜置時間長，擴眼鉆井時常出現劃眼上提遇阻的現象，其原因是井壁掉落的碎屑較多，上反不及時導致巖屑堆積，處理辦法為擴完一個單根后，劃眼2～3遍，徹底循環巖屑。在擴至東營組下部地層時，出現了擴后劃眼無法下入的情況，參照井徑圖該處井眼較小，可能出現上部大塊巖屑堆積導致堵塞，在遇阻處分別下壓10 t、20 t、30 t，上提無顯示，此時鉆具向下深入約1 m，說明未鉆出新井眼，判斷沉砂可能性最大，循環1.5 h后再次向下擴孔，恢復正常。

4 結束語

文23儲8-1井共擴眼2 085 m，其中明化鎮組館陶組平均擴速32.61 m/h，東營組平均擴速19.61 m/h，沙河街組平均擴速11.95 m/h.擴后電測結果顯示，平均井徑已達到350 mm以上，滿足了下入套管扶正器的要求。

經上述分析得出以下認識：

（1）YK320-350擴孔器適合該地層的擴孔作業，擴后井徑完全滿足下二開套管下入要求。

（2）斜井擴孔需嚴格控制轉盤扭矩，防止因扭矩過大造成擴孔器刀片變形甚至斷裂引起井下復雜情況。

（3）擴眼鉆進時井壁脫落的巖屑較多且多為不規則的大塊，應適當提高泥漿切力，增強攜巖能力。

（4）該地區井眼靜止時間較長（1月以上），擴孔井段較長（基本為整段二開井段），擴孔作業時井壁掉塊較多，容易造成沉砂堵塞井眼，建議以后作業時增加劃眼次數，使巖屑充分上返，每擴出200 m建議循環一次，觀察振動篩巖屑返出情況。

（5）該地區地層易漏，擴孔鉆進時需密切觀察泵壓，防止巖屑堵環空，導致憋漏地層，因此原井徑較大時也不易擴速過快，易擴井段必須充分劃眼，利于巖屑上返。

參考文獻：

[1]劉振興，靳秀菊，朱述坤，等.中原地區地下儲氣庫庫址選擇研究[J].天然氣工業，2005，25（1）：141-143.

[2]馬清明，溫林榮，吳仲華，等.YK型水力PDC擴孔器可用于塔河鹽膏層隨鉆擴孔[C]//東營：山東石油學會鉆井專業委員會論文集，2005：38-41.

[3]唐世春，崔龍兵.小井眼擴孔技術在塔河油田的應用[J].石油鉆探術，2001，29（3）：35-36.