刮削洗井一体化工具研制及应用

刘 练

（中石化西北油田分公司，新疆轮台 841600）

试油作业时，为保证封隔器坐封、水力锚锚定、射孔清洁，必须采用套管刮削器对套管进行刮削，清除套管内壁水泥块、射孔毛刺后，再进行替浆、洗井作业清洗井筒［1］。塔河油田主要采用弹簧式套管刮削器，刮削器入井后刮片即紧贴套管壁进行刮削作业［2］。若刮削后直接采用刮削管柱进行洗井、替浆作业，因刮削器刮片无法回缩，刮削器在套管中与套管壁紧贴，过流面积较小，杂质或固相成分可能在刮片处堆积从而造成管柱卡阻。为避免出现管柱遇阻卡现象，常规的试油工序是在套管刮削完毕后，起出刮削管柱，单独下入一趟洗井替浆管柱进行洗井替浆作业［3］。但是，由于塔里木盆地深井刮削深度大，起下钻时间长，且试油采用原钻机作业，日费高，为了提高试油时效，降低成本，研发了以刮洗一体化工具为核心的刮削洗井一体化工艺。

1 刮洗一体化工具结构及技术参数

1.1 结构

刮削洗井一体化工具由上下接头、中心管、上下活塞、活塞套、弹簧、上下刮片、球座构成，结构见图1，实物图见图2。

（1）中心管。中心管为厚壁圆筒，表面开有上下各3个方形凹槽，凹槽呈360°圆周分布，上下错开分布。这些凹槽用于安装上下刮片。该凹槽位置设计使刮片可刮削到360°圆周范围内的套管内壁。

图1 刮削洗井一体化工具结构

图2 刮削洗井一体化工具实物

（2）刮片。刮片为刮削部件，与套管壁紧贴，要求具有坚韧而不脆裂、耐磨而不变形的性能［4］。装配在主芯轴的凹槽中，由上下两组刮片排列组成，每组装有3只刮片，上组和下组刮片彼此错开60°，可刮削套管内部整圆；刮片依靠内部几组弹簧撑开，依靠上下活塞总成挤压回缩；刮片呈左旋螺形，保证刮片顺利通过套管接箍。

（3）活塞总成及止回结构。活塞总成包括活塞和滑动活塞套。根据两组刮片设计有两组活塞和滑动活塞套，上活塞总成挤压上刮片回缩，下活塞总成挤压下刮片回缩，滑动活塞套20°斜坡面与刮片坡面构成回缩受力面，保证刮片顺利回缩；活塞在作用过程中为移动部件，采用双O型密封结构，实现移动过程可靠密封［5］。

（4）球座总成。球座总成包括球座和挡板机构。球座为单层滑套式结构，滑套通过销钉与球座本体连接，投球入座后，钢球与滑套形成金属密封、滑套与本体O型密封圈形成密封；挡板机构位于球座下部，通过螺纹与下接头本体连接，挡板上多孔设计保证循环通道，同时击落钢球和滑套掉于其上部，防止井下落物。

1.2 技术参数

主要技术参数见表1。

2 工作原理及工艺流程

2.1 工作原理

入井时刮片依靠弹簧弹力处于伸开状态，对套管进行刮削作业，刮削完毕后，投球入座后打压，剪断活塞销钉，液压推动双向活塞纵向挤压刮片回缩至芯轴本体刮片槽内，完成刮片回缩后，继续打压击落球座，下钻至井底（刮削器处于套管内），进行通井、洗井、替浆作业。

表1 刮削洗井一体化工具参数

2.2 工艺流程

（1）将刮削洗井一体化工具连接在钻具上；

（2）工具入井时，刮片处于完全伸开状态，紧贴套管壁进行刮削，对设计井段反复刮削3～5次；

（3）刮削作业完成后，投球入座后打压，回缩刮片，继续打压，击落球座；

（4）下钻至井底后上提2 m，洗井替浆作业；

（5）起钻。

3 现场应用

刮削洗井一体化工具经过室内实验，各项指标均达到设计要求，已具备现场试验条件。为此，在TP264、S72-12、TH12531X、TP172、YJ2-8 等 12 口井开展了现场试验，在12井次施工作业中，刮削洗井一体化工具均顺利入井，成功完成刮削作业，投球打压下钻至井底后完成替浆和洗井作业后上提至井口，刮削洗井一体化工具出井刮片均正常回缩，工艺一次成功率100%，实现了刮削洗井一体化作业。应用结果表明，12口井刮削洗井作业共用时594 h，平均单井用时49.5 h，而常规刮削、替浆、洗井平均用时为77.5 h，用刮削洗井一体化工具平均单井用时28.0 h左右。通过对12口井钻进时水力参数与刮削洗井一体化水力参数对比，洗井、替液等作业排量及泵压相差很小，而且12口井在后期酸压过程中刮削井段对应的完井工具均正常工作，酸压均一次成功，表明刮削洗井一体化工艺应用效果良好。

以YJ2-8井刮削洗井作业为例，该井为跃参区块一口开发井，完井方式为酸压完井，施工工序主要为刮削、通洗井、替浆、拆井口、组下酸压完井管柱、坐油管挂、装采油树并试压、坐验封封隔器、酸压施工及排液试采，完井井段为7 179.50～7 268.00 m。

YJ2-8井钻井液密度1.23 g/m3，未带刮削一体化工具下钻至井底用钻头循环钻井液，泵压21 MPa，排量18 L/s。下底带刮削一体化工具的管柱进行刮削作业结束后，投球打压，刮片回缩后下钻至井底循环钻井液，泵压20 MPa，排量18 L/s，再用密度1.23 g/m3的完井液正替钻井液，泵压20 MPa，排量18 L/s，用完井液正循环洗井，泵压、排量不变。对比YJ2-8井刮削一体化工具使用前后洗井作业水力参数，排量及泵压相差很小。刮削洗井一体化作业结束后，下入底带PHP封隔器和水力锚的完井管柱进行酸压施工作业，最高泵压91.6 MPa，最高套压33.7 MPa，最大排量7.5 L/s，酸压成功。

YJ2-8井刮削、替浆、洗井累计用时51 h，比常规刮削、替浆、洗井节约用时26.5 h。

4 结论

（1）刮削一体化工具将刮削、洗井作业由传统的两次起下钻变为一次起下钻，单井平均节约时间28.0 h，按照7 000 m钻机日费进行计算，单井直接节约成本14万元。

（2）通过矿场试验，刮削一体化工具性能可靠，关闭刮片通过投球后泥浆泵憋压实现，快捷方便，无须额外增加成本。

［1］ 万仁溥.现代完井工程［M］. 1版.北京：石油工业出版社.

［2］ SY/T 5981—2000，常规石油试采技术规范［S］.

［3］ 罗英俊，万仁溥.采油技术手册［M］.北京：石油工业出版社，2005.

［4］ 罗跃纲.材料力学［M］.北京：科学出版社，2004.

［5］ 成大先.机械设计手册［M］. 5版.北京：化学工业出版社，2009.