微扩眼工具在渤海某油田使用效果分析

刘峰，刘汉杰，张彬奇，张博

（1.中海石油(中国)有限公司天津分公司工程技术作业中心，天津 300450 2.中海油能源发展股份有限公司工程技术公司，天津 300452）

钻井定向技术不断发展，开始大范围出现大位移井和水平井。2013年渤海油田共完成钻井273口，其中37%为常规定向井、7%为大斜度井、45%为水平井、11%为直井。钻井靶点前位移不足的水平井普遍存在设计造斜的全角变化率过大、井眼轨迹复杂等问题，钻进过程中容易发生复杂情况，完钻后下套管容易发生遇阻问题。常规处理这些问题的方法是优化井眼轨迹和进行扩眼，但是收效甚微。为此，渤海油田某公司设计了能够随钻使用、简易可靠的微扩眼器，解决了轨迹复杂井的井底岩屑不易携带、钻井复杂情况高发、完钻后套管不易到位等问题，有效降低了钻井成本。

1 微扩眼器简介

1.1 微扩眼器工具简介

微扩孔器主要用于降低定向井中的全角变化率，清除井下局部过大的全角变化率、小台阶，在具有膨胀性的页岩地层和具有蠕变性的软泥岩层(盐膏层)、煤层等井段扩出直径略微大于钻头理论直径的井眼，可减少常规钻井过程中的划眼作业时间，并确保起下钻、电测、下套管等作业安全顺利，有在定向井中清除岩屑床和有效控制水平井、大位移井水平位移延伸的作用。微扩眼器结构图如下图1所示。

图1 微扩眼器结构图

1.2 微扩眼器工具参数

图2

1.3 微扩眼器工作原理

微扩孔器可直接连接于钻具组合中，工具随钻柱旋转传递扭矩，采用偏心结构，并且在螺旋翼上镶嵌切削齿，实现扩孔后比原井眼尺寸稍大，同时采用双切削结构，能实现倒划眼作用。如下图2所示。

2 微扩眼工具在渤海油田某C6H井的应用

2.1 C6H井基本情况

C6H井是一口水平井，设计井深2443m，设计着陆井深2172m，设计井眼轨迹造斜率高，实施难度大。本井一开16”钻进至806m中完，二开12-1/4”井眼上部计划使用常规马达造斜钻具，预计在斜深1560m左右钻穿馆陶组底砾岩，继续钻进至1700m左右，通过旋转导向钻具Xceed盲区，起钻更换钻具，使用转导向钻具配合微扩眼器钻进至着陆井深。

表1

根据设计，本井从1600m之后，需要以3.8°的全角变化率增斜增方位钻进至着陆点2172m处中完，全井段井斜需要先增至64°后降至26°再增至90°，方位需要从260°左右扭至31°左右，是一口“板凳”+“反扣”井。C6H井设计轨迹水平、垂直投影图分别如下图3、图4。

图3 C6H井设计轨迹水平投影图

图4 C6H井设计轨迹垂直投影图

2.2 微扩眼工具使用

2015年8月22日0:00开始二开12-1/4”井眼钻进，本井上部井段使用马达+水力振荡器钻具组合，在马达滑动钻进中微扩眼器切削齿容易托压不利于钻压施加到钻头，因此没有在第一趟钻具组合中加放微扩眼器。8月26日0:00钻进至1715m并起钻更换旋转导向钻具组合，加装微扩眼器，钻具组合 为：12-1/4” PDC-Bit+9”Xceed+8”ARC+8-1/4”Telescope+8”NMDC+8”(F/J+JAR)+X/O+5-1/2”HWDP×13+ X/O+微扩眼器。使用的钻头是新速通公司的PDC钻头(STS935RS)，水眼18×7。使用的钻井液体系是改进型PEC体系。

下钻时微扩眼器通过13-3/8”套管鞋无阻挂现象，在下钻至1300m后频繁遇阻，划眼下钻至井底，开始继续钻进，8月27日13:00钻进至着陆井深。钻进 参 数：WOB：1～8T；FLOW：3600～3800L/min；RPM：80～110。在实钻过程中返砂良好。倒划眼短起至1452m（错扣短起），循环，循环期间返砂较好，下钻至井底，循环，试起钻至1700m（老井眼），试起期间频繁阻卡10吨以上，下钻至井底，循环并加入润滑材料，起钻至井口，起钻期间在井底磨阻较大，微扩眼器出井情况如下图5所示。

图5

2.2.1 应用效果

（1）扩眼效果好。微扩眼器扩眼采用偏心，并且在螺旋翼上镶嵌切削齿，实现扩孔后比原井眼尺寸稍大，同时采用双切削结构，能实现倒划眼作用。实际使用效果良好，狗腿度较大，井段下套管期间无遇阻现象。（2）搅动岩屑床效果较好。钻进期间、循环期间和倒划眼短起期间返砂均较好。（3）钻进效果好。

2.2.2 几点思考

（1）适用井段问题：渤海湾上部井段多使用马达钻进，微扩眼器可能造成托压，不利于马达滑动钻进。（2）起下钻阻卡问题：微扩眼器比较适合与旋转导向。钻具配合，在深层钻进。加装微扩眼器的钻具组合在下钻期间，容易在裸眼段遇阻，需要下划眼扩眼下钻；另外，起钻时微扩眼器的切削齿可能会刮蹭井壁造成阻卡。

参考文献：

[1]和鹏飞.Power Drive Xceed 指向式旋转导向系统在渤海某油田的应用[J].探矿工程，2013，4(11).