φ311.2mm空气潜孔锤倒划眼装置

王林杰，徐堪社，张 晶，常 涛

（中煤科工集团西安研究院有限公司，陕西 西安 710077）

空气钻井适用于非常干燥的，无任何流体侵入的层段，尤其是在白云岩、灰岩、石英砂等坚硬地层，钻速可以大幅度提高。在水敏性泥页岩，孔洞裂缝性易漏地层中钻进，空气钻井是十分理想的钻井手段[1]。虽然空气钻井有机械钻速快、防斜效果明显、钻井综合成本较低、有利于环境保护等优点[2]，但也有其局限性。其中就包括钻遇地层出水，容易造成环空堵卡。如果上提遇阻，因潜孔锤无法进行倒划眼作业，钻具起钻困难，易造成卡钻、埋钻，甚至掉钻具事故。若地层出水量在一定范围内，即少量出水或者出水量较大，可以通过加大注气量，提高注气压力，以提高携岩效果，及时将岩屑排出，辅助解卡。但是，如果出水量超出临界值范围，岩屑紧紧黏在井壁上无法排出，随着井深的增加，钻具台阶处岩屑越堆越多，造成卡钻事故[3-6]。

2015年以来在贵州地区已完成的30余口煤层气井的施工，井身结构普遍采用一开φ311.2 mm井眼下入φ244.5 mm表套，二开φ215.9 mm井眼下入φ139.7 mm产套固井完井。为防止表层漏失，一开普遍采用空气钻井。其中多口井钻遇裂缝出水造成卡钻，当时采用的方法是将钻具向上提死，然后倒扣从卡点倒开，处理岩粉后下钻对扣提出钻具。这样不仅费时费力，还存在一定的风险。为此，设计并制作出一种适用于φ311.2 mm空气潜孔锤倒划眼的装置，在降低空气钻井风险的同时，提高效率，缩短周期，节约成本。

1 倒划眼装置的设计

倒划眼装置设计结构图如图1。

1）本体设计。倒划眼装置本体采用φ165.1 mm钻铤材质，内径为φ71.4 mm[7]，长度 0.9 m，为配合下部钻具，使其可以在钻铤柱中变换位置，扣型设计为 4A11×4A10。

2）刀翼设计。为保证倒划眼效果的同时减小对上返风速的影响，设计采用三刀翼，均匀分布在本体一个圆周上，形成一个外径为φ303 mm倒划眼装置。刀翼材质采用45#钢，规格为长度×宽×厚：30 cm×8 cm×5 cm。刀翼复合片采用1308金刚石复合片，提高切削效率。刀翼保径材质采用硬质合金条，规格为YG8：6 mm×3 mm×34 mm，镶 3 排[8-10]。

图1 倒划眼装置设计图

2 倒划眼操作技术及现场应用

2.1 钻具组合及卡钻预防

1）钻具组合。φ311.2 mm潜孔锤+转换接头+φ165 mm钻铤2根+倒划眼装置+φ165 mm钻铤4根+转换接头+φ127 mm加重钻杆+方入。

2）为防止倒划眼装置在导管中磨损严重，根据导管下深，确保倒划眼装置入井后出导管，调整下入倒划眼装置下井顺序。

3）钻进过程中均匀送钻，并注意立管压力及井下情况，发现立压升高、扭矩变化、蹩跳钻严重、上提遇卡等，立即停钻，活动钻具、循环观察，及时处理。钻进参数如下：①钻头尺寸:φ311.2 mm；②型号:DHD112；③钻压：10~20 kN;④转速:60 r/min；⑤泵压:1.8 MPa；⑥排量：40~60 m3/min。

4）钻完一单根循环3～5 min洗井，缓慢地上下活动钻具，消除可能形成的泥环。

5）起钻发生阻卡，应反复上下活动钻具，直到畅通无阻后方可继续起钻。如果不能做到畅通无阻，则下钻时应在遇阻井段进行划眼。

2.2 事故处理

1）当出现上提钻具遇卡，下放遇阻时，在持续送风的同时强力活动钻具，上下拉提或扭转，以提拉为主，在不超过钻柱安全符合前提下，可大力上提猛放并适当转动以求解卡。

2）第1）步方法未能解卡，应以中速转动转盘，缓慢上提钻具，密切观察指重表变化，当上提至卡点以上后重新下放，将倒划眼装置刮下岩屑清理干净后继续倒划眼作业，直至彻底解卡。

2.3 现场应用

空气潜孔锤倒划眼装置在贵州某区块地面煤层气钻井中应用了4口井，效果较为明显，较大幅度地缩短了钻井周期,应用倒划眼装置前后效果对比见表1。

表1 应用倒划眼装置前后效果对比

3 结语

倒划眼装置可以有效预防和处理空气钻井过程中的卡钻。倒划眼装置保径部分镶3排合金条，钻完4口井后有的地方磨损较为严重，需根据磨损程度，优化材质选择及结构设计。在钻具组合上采用防斜钻具组合，该装置防斜效果有待检验。