井下擴(kuò)眼工具的研究現(xiàn)狀分析

黃 韜，何世明，湯 明，馬日春，李華軍，姚耕華

(西南石油大學(xué) 油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都 610500)

在現(xiàn)今的深井、超深井的鉆井作業(yè)中，經(jīng)常因井眼直徑小而產(chǎn)生環(huán)空壓耗大、固井質(zhì)量不穩(wěn)定等問(wèn)題。復(fù)雜地層小井眼鉆井中也經(jīng)常出現(xiàn)井眼縮徑、卡鉆等井下復(fù)雜情況[1]。因此，利用井下擴(kuò)眼工具在不改變套管尺寸的情況下擴(kuò)大復(fù)雜地層裸眼段井眼尺寸，在降低鉆井作業(yè)的成本、提高油氣井建井質(zhì)量、優(yōu)化井身結(jié)構(gòu)、提升固井質(zhì)量等方面有重要意義[2-3]。

1 擴(kuò)眼工具的發(fā)展歷程

現(xiàn)今國(guó)內(nèi)學(xué)者在井下擴(kuò)眼工具的研究與優(yōu)化方面尚處于起步階段，有關(guān)擴(kuò)眼工具理論分析和實(shí)際應(yīng)用的研究較少[4-10]。但是，國(guó)外學(xué)者自20世紀(jì)90年代以來(lái)，已經(jīng)在井下擴(kuò)眼工具的研發(fā)、優(yōu)化與應(yīng)用方面開展了大量研究。

1994年，Kalloo發(fā)表文章闡述了雙心鉆頭在深井鉆井中成功應(yīng)用的實(shí)例[11]；在1995年，Sketchler等人介紹了一種新型雙心鉆頭及相關(guān)底部鉆具組合在小井眼水平井鉆井中的應(yīng)用[12]，T.M.Warren等人提出了用固定式刀片優(yōu)化擴(kuò)眼器的相關(guān)研究項(xiàng)目[13]；除普通擴(kuò)眼工具的應(yīng)用及優(yōu)化外， John Cook、L. F. Eaton等學(xué)者于1998年提出了旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向擴(kuò)眼工具(SRWD)的概念，并闡述了旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向擴(kuò)眼技術(shù)的原理及相關(guān)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)情況[14-16]。20世紀(jì)以來(lái)，在利用擴(kuò)眼工具解決井下復(fù)雜難題、優(yōu)化和改善井眼質(zhì)量、提高鉆井工程效率等方面，相關(guān)學(xué)者也做出了相應(yīng)的研究及闡述[17-21]。

2 井下擴(kuò)眼工具基本類型

自20世紀(jì)以來(lái)，擴(kuò)眼工具經(jīng)過(guò)了最初的固定切削刀翼式、早期機(jī)械展開擴(kuò)張式、中期懸臂液壓展開擴(kuò)張式和后期滑移液壓展開擴(kuò)張式等數(shù)代發(fā)展。以工具結(jié)構(gòu)為標(biāo)準(zhǔn)，井下擴(kuò)眼工具可劃分為鉆頭型擴(kuò)眼工具和獨(dú)立結(jié)構(gòu)型擴(kuò)眼工具2大類[22]，分類如圖1所示。

2.1 獨(dú)立結(jié)構(gòu)型擴(kuò)眼工具

2.1.1 偏心擴(kuò)眼器

常用的機(jī)械偏心式井下擴(kuò)眼工具如圖2所示。該類擴(kuò)眼器主要由本體及擴(kuò)眼刀翼組成，且上、下2個(gè)偏心擴(kuò)眼刀翼成鏡像對(duì)稱分布，具有較強(qiáng)的巖石切削能力[23-24]，偏心擴(kuò)眼器擴(kuò)眼前后井徑示意圖如圖3。

圖1 擴(kuò)眼工具分類

圖2 偏心擴(kuò)眼器結(jié)構(gòu)組成示意

機(jī)械式偏心擴(kuò)眼器有以下特點(diǎn)：①兩件式設(shè)計(jì)保證了與領(lǐng)眼鉆頭的分體式安裝，故偏心擴(kuò)眼器對(duì)領(lǐng)眼鉆具組合的選擇沒(méi)有限制；②本體無(wú)活動(dòng)性部件，可有效避免刀翼滑落；③優(yōu)化了切削齒的幾何布置，并用硬質(zhì)合金對(duì)切削齒加以支撐，減少了剪切應(yīng)力集中，并改善了擴(kuò)眼器的排屑能力；④偏心式設(shè)計(jì)易于與鉆具組合連接，增強(qiáng)了鉆柱系統(tǒng)穩(wěn)定性[25-26]。

圖3 偏心擴(kuò)眼器擴(kuò)眼前后井徑示意

2.1.2 同心擴(kuò)眼器

同心擴(kuò)眼器的各擴(kuò)眼刀翼為同軸設(shè)計(jì)，這些刀刃構(gòu)成的圓心線與鉆柱軸線重合。其結(jié)構(gòu)示意圖如圖4。

a 截面 b 側(cè)視

按工作原理可將同心擴(kuò)眼器劃分為2種類型：①通過(guò)液壓動(dòng)力實(shí)現(xiàn)擴(kuò)眼刀刃的伸縮；②依靠機(jī)械作用力實(shí)現(xiàn)擴(kuò)眼刀刃的伸縮。由于具有對(duì)稱的幾何結(jié)構(gòu)，因此同心擴(kuò)眼器在鉆進(jìn)過(guò)程中較為穩(wěn)定。在鉆具組合中，同心擴(kuò)眼器常與旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具等結(jié)合，也偶有采用常規(guī)穩(wěn)定器加上同心擴(kuò)眼器的組合方式[27-31]。

2.2 鉆頭型擴(kuò)眼工具

2.2.1 雙心鉆頭

雙心鉆頭由領(lǐng)眼鉆頭和擴(kuò)眼刀翼2部分組成，具有2個(gè)不同的旋轉(zhuǎn)中心。雙心鉆頭采用鉆頭偏心的方式進(jìn)行工具下放，當(dāng)雙心鉆頭到達(dá)作業(yè)層段后，領(lǐng)眼鉆頭首先在井底切削出一個(gè)領(lǐng)眼孔徑，然后擴(kuò)眼刀翼再以領(lǐng)眼鉆頭的軸心旋轉(zhuǎn)并切削地層，從而在領(lǐng)眼孔徑的基礎(chǔ)上將井眼進(jìn)一步擴(kuò)大[32]。雙心鉆頭擴(kuò)眼孔徑為領(lǐng)眼鉆頭軸心距擴(kuò)眼刀翼最大外輪廓值。雙心鉆頭示意圖如圖5所示。

圖5 雙心鉆頭示意

雙心鉆頭存在水眼射流反作用力過(guò)大、井底巖屑清洗效率低，且易出現(xiàn)擴(kuò)眼井徑小于設(shè)計(jì)井徑的問(wèn)題。Barton、Quintana、Kent等指出，雙心鉆頭實(shí)際井眼擴(kuò)大率與巖石破碎效率等多個(gè)復(fù)雜因素[33-35]緊密相關(guān)。

2.2.2 近鉆頭擴(kuò)眼器

近鉆頭擴(kuò)眼器NBR(Near-Bit Reamer)是一種依靠壓差驅(qū)動(dòng)活塞進(jìn)而推出刀翼來(lái)完成擴(kuò)眼作業(yè)的擴(kuò)眼工具，且在完成擴(kuò)眼作業(yè)后NBR能夠自動(dòng)收回刀翼[36]。哈里伯頓NBR示意圖如圖6。

圖6 哈里伯頓Security DBS近鉆頭擴(kuò)眼器示意

NBR有兩個(gè)顯著的優(yōu)點(diǎn)：①腔體內(nèi)不設(shè)鎖緊機(jī)構(gòu)，避免了刀翼阻卡導(dǎo)致的卡鉆等井下復(fù)雜問(wèn)題；②NBR可被裝配在鉆柱中的任何位置，既能保證鉆具系統(tǒng)的平衡性，也能有效降低鉆具振動(dòng)的影響，確保了鉆井作業(yè)中轉(zhuǎn)矩和鉆壓的平穩(wěn)、安全傳遞[37]。

2.2.3 可變徑鉆頭

可變徑鉆頭的主體上設(shè)計(jì)有標(biāo)準(zhǔn)螺旋片和錐形的凸輪[38]，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖7所示。

圖7 井下可變徑穩(wěn)定器示意

可變徑鉆頭由鉆壓激活，該工具腔體內(nèi)部設(shè)置有碟形彈簧，當(dāng)彈簧預(yù)緊力大于鉆壓時(shí)，擴(kuò)眼器便會(huì)保持工作狀態(tài)。擴(kuò)眼器在被激活后將保持工作狀態(tài)，直至將其從井底提出。

3 國(guó)內(nèi)外井下擴(kuò)眼工具特點(diǎn)

3.1 擴(kuò)眼工具作業(yè)形式的分類

擴(kuò)眼工具的作業(yè)形式可分為隨鉆擴(kuò)眼和鉆后擴(kuò)眼2種：①隨鉆擴(kuò)眼是下入隨鉆擴(kuò)眼工具后邊鉆邊擴(kuò)，在保證正常鉆進(jìn)的同時(shí)同步形成擴(kuò)大井眼；②鉆后擴(kuò)眼則是在鉆完整個(gè)井眼后再下入相關(guān)擴(kuò)眼工具，擴(kuò)大已有井眼的直徑。

在本文所述的擴(kuò)眼工具中，除部分偏心式擴(kuò)眼工具僅能以隨鉆擴(kuò)眼形式工作以外，其余工具均可根據(jù)需求選擇隨鉆擴(kuò)眼或鉆后擴(kuò)眼的形式展開擴(kuò)眼作業(yè)。

3.2 國(guó)外主流擴(kuò)眼工具及其特點(diǎn)分析

通過(guò)對(duì)國(guó)外井下擴(kuò)眼工具的調(diào)研和分析，本節(jié)將它們的特點(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)要總結(jié)，具體分類如表1。

表1 國(guó)外主流擴(kuò)眼工具分類信息及特點(diǎn)

3.2.1 威德福Ripetide擴(kuò)眼器

Ripetide型擴(kuò)眼工具由控制機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)2大部分構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)如圖8所示。其工作原理[40]為：當(dāng)工具到達(dá)作業(yè)層后，向鉆桿內(nèi)投入含“開啟”信號(hào)的芯片，即可令工具內(nèi)的主控機(jī)構(gòu)讀取命令、控制工具開始正常工作。當(dāng)擴(kuò)眼完畢時(shí)，再投入一個(gè)含有“關(guān)閉”信號(hào)的芯片，即可收回刀翼，完成擴(kuò)眼作業(yè)。

1—控制本體；2—彈簧；3—擴(kuò)眼器本體；4—切削塊；5—心軸活塞。

與普通機(jī)械式擴(kuò)眼工具相比，Ripetide型擴(kuò)眼器具有以下優(yōu)勢(shì)：①信息化控制系統(tǒng)控制擴(kuò)眼刀翼的開閉，無(wú)需反復(fù)起下鉆便可高效伸縮刀翼；②在同一鉆具組合上可以同時(shí)安裝數(shù)個(gè)Ripetide型擴(kuò)眼器，從而有效提高控制效率和擴(kuò)眼效率。

3.2.2 貝克休斯GaugeProXPR擴(kuò)眼器

貝克休斯GaugeProXPR型擴(kuò)眼器示意圖如圖9。不同于滑移式擴(kuò)眼工具，GaugeProXPR型擴(kuò)眼器憑借滑套滑行伸出刀翼，有效避免了傳統(tǒng)工具剪斷銷釘伸出刀翼的方式導(dǎo)致的工具內(nèi)卡阻故障[41-42]。

1—保護(hù)接頭；2—本體；3—穩(wěn)定快；4—切削塊。

3.2.3 貝克休斯Ledge X隨鉆擴(kuò)眼工具

Ledge X型隨鉆擴(kuò)眼工具采用偏心刀翼結(jié)構(gòu)，保證擴(kuò)眼尺寸，并減小了摩阻和托壓風(fēng)險(xiǎn)；該工具最大的特點(diǎn)是其刀翼采用超耐磨敷焊材料，且刀翼高度可調(diào)，有效降低了擴(kuò)眼作業(yè)中切削齒的磨損速度。Ledge X型偏心隨鉆擴(kuò)眼工具結(jié)構(gòu)如圖10所示。

圖10 Ledge X型偏心隨鉆擴(kuò)眼工具示意

3.2.4 Tesco套管鉆井?dāng)U眼器

Tesco的Underreamer型擴(kuò)眼器的結(jié)構(gòu)示意如圖11。Underreamer的腔體內(nèi)設(shè)有穩(wěn)定器，并且沒(méi)有安裝軸承。該工具內(nèi)只有1個(gè)活塞以及3個(gè)伸展臂，減小了活動(dòng)部件掉入井眼內(nèi)引發(fā)井下事故的風(fēng)險(xiǎn)[43-44]。

1—上接頭短節(jié)；2—可更換式切削機(jī)構(gòu)；3—本體；4—穩(wěn)定器短節(jié)。

Tesco的Underreamer型擴(kuò)眼器還能被裝配在旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)中進(jìn)行套管導(dǎo)向鉆井，這種技術(shù)已經(jīng)被Tesco公司應(yīng)用于數(shù)十口井現(xiàn)場(chǎng)鉆井作業(yè)之中，施工效果良好[45-46]。

3.2.5 哈里伯頓(Halliburton Security DBS)擴(kuò)眼器

Halliburton Security DBS 公司有NBR、UR、SPHO和XR等4種類型的擴(kuò)眼器[47-48]。其中XR型擴(kuò)眼器為哈里伯頓公司最具代表性的擴(kuò)眼工具[49]，其結(jié)構(gòu)如圖12。

1—本體；2—執(zhí)行機(jī)構(gòu)；3—刀翼。

XR型擴(kuò)眼器能夠保證在擴(kuò)眼結(jié)束后，在原有領(lǐng)眼孔徑的基礎(chǔ)上收回工具，且在起鉆時(shí)允許全排量起鉆。因此，該擴(kuò)眼器作業(yè)時(shí)能夠最大程度地保證不損傷套管和井壁。除此之外，XR擴(kuò)眼器還是目前唯一能夠在領(lǐng)眼基礎(chǔ)上擴(kuò)大井眼50%的工具。

3.2.6 Andergauge公司Anderreamer擴(kuò)眼器

Anderreamer型擴(kuò)眼工具示意圖如圖13所示。該工具憑借其機(jī)械結(jié)構(gòu)外推腔體上的擴(kuò)眼執(zhí)行機(jī)構(gòu)(PDC切削刃)來(lái)完成擴(kuò)眼作業(yè)[50]。

1—切刀；2—控制機(jī)構(gòu)；3—本體。

該井下擴(kuò)眼工具能夠形成高質(zhì)量的同心大直徑井眼，且該工具擴(kuò)眼作業(yè)時(shí)不受鉆井工程參數(shù)、鉆遇地層類型和井底狀況的限制，擴(kuò)眼后井眼直徑約比套管內(nèi)徑大20%[51]。

3.2.7 TRI-MAX Industries公司EWD擴(kuò)眼工具

EWD型機(jī)械式擴(kuò)眼工具與Anderreamer型擴(kuò)眼器結(jié)構(gòu)類似[49]，這2種工具均利用鉆壓外推擴(kuò)眼執(zhí)行結(jié)構(gòu)從而完成擴(kuò)眼作業(yè)，并都能在起鉆前及時(shí)安全收回?cái)U(kuò)眼總成。EWD實(shí)物示意圖如圖14。

迄今為止，EWD型擴(kuò)眼工具已歷經(jīng)了數(shù)代的發(fā)展，其軸心密封易失效、整體壽命短、工作不穩(wěn)定等問(wèn)題已得到改善。但是，受限于機(jī)械式工具的缺點(diǎn)，該工具仍存在體積偏大、井眼擴(kuò)大率較低和整體強(qiáng)度偏弱的問(wèn)題[52-53]。

圖14 EWD型擴(kuò)眼器實(shí)物示意

3.2.8 Smith公司Rhino XS一體化擴(kuò)眼系統(tǒng)

新型Rhino XS型擴(kuò)眼器的井眼擴(kuò)大率可以達(dá)到20%。該擴(kuò)眼器主要由Rhino擴(kuò)眼器本體、Rhino鉆具穩(wěn)定器、IDEAS系統(tǒng)控制模塊(ISB)等幾大獨(dú)立模塊[54]組成，Rhino XS型擴(kuò)眼器示意圖如圖15。

1—本體；2—彈簧；3—切削體；4—活塞。

Rhino XS型擴(kuò)眼器將整體扶正器集中于切削結(jié)構(gòu)上，以防止側(cè)向切削。該工具設(shè)置了高耐磨性切削齒，適用于多種地層的大位移井?dāng)U眼作業(yè)。在力學(xué)性能方面，Rhino XS型擴(kuò)眼器將切削結(jié)構(gòu)和擴(kuò)張機(jī)械結(jié)構(gòu)一體化，并用舌型和槽型結(jié)構(gòu)定位切削塊，這樣的單一本體設(shè)計(jì)增強(qiáng)了工具的抗拉伸和抗扭能力[55]。

3.3 國(guó)內(nèi)主流擴(kuò)眼工具及其特點(diǎn)分析

國(guó)內(nèi)學(xué)者開展擴(kuò)眼技術(shù)研究的時(shí)間較晚，在擴(kuò)眼工具方面開展的研究更是甚少。現(xiàn)今國(guó)內(nèi)常用的擴(kuò)眼工具主要來(lái)自遼河油田和勝利石油管理局[56-61]，具體工具信息如表2。

表2 國(guó)內(nèi)主流擴(kuò)眼工具信息分類及特點(diǎn)

3.3.1 勝利油田自研系列擴(kuò)眼工具

1)JK215-237型擴(kuò)眼工具。

圖16所示即為JK215-237型擴(kuò)眼工具。該工具的錐體與八方桿連接，從而將錐體裝入主體內(nèi)；錐體上的3個(gè)鍵槽和主體上的3槽對(duì)正，在錐體下端將3個(gè)刀片裝入鍵槽內(nèi)并將錐體上移，裝上扶正套，然后將下接頭與主體連接上緊。八方套與八方桿配合并與主體相連。裝上定位套和鎖銷、上接頭與八方桿連接。擴(kuò)眼工具用大鉗擰緊,然后與鉆鋌相連。

1—上接頭；2—八方桿；3—鎖銷；4—定位套；5—八方套；6—主體；7—錐體；8—刀片；9—扶正套；10—密封圈；11—下接頭。

該擴(kuò)眼工具的特點(diǎn)為：

①刀翼由壓差剪斷鎖銷釋放椎體推出，且刀翼的伸縮由鍵槽結(jié)構(gòu)制約，保證了擴(kuò)眼時(shí)刀翼不會(huì)縮回，確保擴(kuò)眼后井徑上下一致。

②鉆具設(shè)計(jì)采用八方結(jié)構(gòu)傳遞轉(zhuǎn)矩，安全可靠。并輔以三點(diǎn)剛性支撐以確保工作平穩(wěn)、有效控制井斜。

③扶正套進(jìn)行了耐磨處理，在起下鉆時(shí)能起到保護(hù)刀翼的作用。鉆進(jìn)作業(yè)時(shí)，耐磨處理后的扶正套又能發(fā)揮支撐刀翼和扶正鉆具的功能。

④刀翼材料使用合金鋼，配合PDC切削齒使用時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)切削齒同軌布齒，以便保證擴(kuò)眼器的擴(kuò)眼效率。

2)SJK系列擴(kuò)眼工具。

SJK系列擴(kuò)眼工具示意圖如圖17。該工具主要由接頭、主腔體、刀翼和扶正器等部件組成；壓差剪斷銷釘后，該工具刀翼劃出開始擴(kuò)眼作業(yè)；當(dāng)擴(kuò)眼作業(yè)完成時(shí)，上提鉆具，錐體上的特殊結(jié)構(gòu)會(huì)作用于刀翼，使刀翼收回。

圖17 SJK型擴(kuò)眼工具示意

3)SPK雙心式擴(kuò)眼工具。

SPK系列擴(kuò)眼工具(如圖18)原理與偏心擴(kuò)眼鉆頭相同。該工具上設(shè)計(jì)了領(lǐng)眼墊塊用以平衡工具在擴(kuò)眼作業(yè)時(shí)產(chǎn)生的側(cè)向平衡力，且由于偏心擴(kuò)眼工具一體化的特點(diǎn)，該工具腔體上無(wú)多余活動(dòng)部件，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、壽命長(zhǎng)、井下風(fēng)險(xiǎn)小，適合長(zhǎng)井段和定向井段擴(kuò)眼。

圖18 SPK型雙心擴(kuò)眼工具示意

4)SYK壓差式擴(kuò)眼工具。

SYK型壓差式擴(kuò)眼工具主要由本體、刀翼、彈簧等組成，如圖19。該工具由壓差驅(qū)動(dòng)活塞推出刀翼開啟。SYK系列工具幾何上采用拋物線型、平行2排交錯(cuò)布齒方式；用于推出刀翼的活塞與腔體本體以及缸套之間分別采用“O”、“Y”型密封圈，以保證刀翼在憋壓外推之后的穩(wěn)定性。SYK系列工具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)緊湊、便于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)維修，壓耗小且具有倒劃眼功能。

圖19 SYK型壓差式擴(kuò)眼工具

5)YK系列擴(kuò)眼工具。

勝利油田YK系列擴(kuò)眼工具主要由上接頭、本體、活塞總成、彈簧、刀片等組成，如圖20。YK系列擴(kuò)眼工具的開啟方式為壓差推動(dòng)活塞伸出刀翼，刀片上焊接的PDC切削齒在張開的過(guò)程中逐漸擴(kuò)大切削半徑，從而完成擴(kuò)眼作業(yè)的造臺(tái)階工作。作業(yè)完成后停泵，壓差消失后活塞復(fù)位，刀翼收回。

圖20 YK型擴(kuò)眼工具示意

3.3.2 遼河油田RWD-152擴(kuò)眼工具

遼河油田在跟蹤國(guó)外擴(kuò)眼設(shè)備研究的基礎(chǔ)上，研發(fā)出了RWD-152型滑移液壓式擴(kuò)眼工具，其具體結(jié)構(gòu)如圖21所示。其開啟方式是通過(guò)開泵時(shí)鉆井液作用在活塞上的壓力推動(dòng)活塞滑行將切削齒推出主腔體外，進(jìn)行擴(kuò)眼造臺(tái)階作業(yè)。在2007-05，該工具在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用5井次，包含了稀油、稠油、高凝析油等油藏，試驗(yàn)井固井質(zhì)量均合格[62]。

1—本體；2—彈簧；3—下腔體；4—切削體。

4 結(jié)語(yǔ)

擴(kuò)大井眼能有效提高油氣井建井質(zhì)量、優(yōu)化井身結(jié)構(gòu)等。擴(kuò)眼技術(shù)在國(guó)外超深井、小井眼井、開窗側(cè)鉆井等復(fù)雜情況井中得到了廣泛應(yīng)用[63]。石油工業(yè)發(fā)展進(jìn)入后期，勘探開發(fā)難度的日益增大，井下擴(kuò)眼工具的研究設(shè)計(jì)也面臨著以下巨大挑戰(zhàn)：

1)擴(kuò)眼執(zhí)行機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)及擴(kuò)眼工具與底部鉆具的優(yōu)選配合。設(shè)計(jì)和優(yōu)選擴(kuò)眼執(zhí)行機(jī)構(gòu)及其材料、合理選擇擴(kuò)眼工具與底部鉆具的搭配，從而最大化擴(kuò)眼工具的切削效率、提高擴(kuò)眼率、延長(zhǎng)工具壽命以及控制井眼軌跡等，是當(dāng)今井下擴(kuò)眼工具研究的一個(gè)重要方向。

2)由于偏心擴(kuò)眼工具的結(jié)構(gòu)限制，該類工具現(xiàn)存的挑戰(zhàn)有：①偏心擴(kuò)眼工具領(lǐng)眼鉆頭和刀翼處的水眼間隔較小，常導(dǎo)致流場(chǎng)的相互影響，進(jìn)而降低井眼凈化效率。該工具的水眼優(yōu)化布置及作業(yè)時(shí)的水力參數(shù)優(yōu)選是偏心擴(kuò)眼睛工具未來(lái)的重大研究方向之一；②由于領(lǐng)眼鉆頭和擴(kuò)眼刀翼異軸心轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)致側(cè)向不平衡力長(zhǎng)期作用于擴(kuò)眼工具和鉆柱。優(yōu)化領(lǐng)眼鉆頭和擴(kuò)眼刀翼的選材、布置，減小側(cè)向不平衡力，有助于提高擴(kuò)眼工具穩(wěn)定性和壽命。

3)機(jī)械擴(kuò)張式的井下擴(kuò)眼工具由于內(nèi)部構(gòu)件多，存在穩(wěn)定性較差的問(wèn)題，反之滑移液壓式井下擴(kuò)眼器具有高可靠性和易操作性，是今后擴(kuò)眼工具的一大發(fā)展方向；其次，由于機(jī)械式擴(kuò)眼工具在開啟時(shí)依賴壓差，在鉆遇硬地層時(shí)合理調(diào)整泵壓，既保證工具的正常開啟，又不影響地層的穩(wěn)定性，是應(yīng)用該類工具時(shí)亟待解決的一大工程難題。

4)當(dāng)今油田信息化趨勢(shì)加速，高效的自動(dòng)化控制系統(tǒng)必將逐步取代目前低效的機(jī)械式控制機(jī)構(gòu)。由于擴(kuò)眼工具不是面對(duì)單一地層作業(yè)，高溫高壓對(duì)含信息化控制系統(tǒng)的擴(kuò)眼工具的選材和設(shè)計(jì)提出了極大考驗(yàn)。優(yōu)化信息化控制機(jī)構(gòu)、優(yōu)選擴(kuò)眼工具材料對(duì)井下擴(kuò)眼工具的發(fā)展具有指導(dǎo)意義。