涠洲油田随钻井壁修整工艺的应用

赵宝祥，郑浩鹏，陈江华，王小勇，田宗强

（中海石油（中国）有限公司湛江分公司，广东湛江 524057）

钻井工艺技术日趋成熟，机械钻速得到大幅提升。涠洲油田滚动开发出现了大量大斜度、井身轨迹复杂的三维定向井和大位移井，井眼成井质量问题突出，严重影响了钻井时效及成井质量[1-4]。

1 划眼器结构与工作原理

1.1 划眼器结构

划眼器主要由上下连接螺纹、本体和刮削翼组成。划眼器为整体加工，采用径向均匀分布的三个刮削翼设计，有效保证其稳定性，刮削翼面敷焊有金刚石复合片切削齿，具有较强的攻击性（图 1）。

1.2 划眼器工作原理

划眼器是在钻柱扶正器基础上改进而来。工具本体及刮削翼采用整体式加工，金刚石复合片采用与PDC钻头一致的敷焊工艺，可避免工具部件落井的风险。

划眼器采用均布的三刮削翼设计。刮削翼为弧形，底端采用大弧度设计，以提高划眼器的稳定性，减小切削应力，同时可以避免定向井在软硬交错地层形成台阶。

图1 划眼器结构（左）与外观（右）

划眼器采用金刚石复合片为切削齿，规径采用硬质合金加强保径；金刚石复合片采用低出刃设计，具有良好的抗研磨与抗冲击性能，适用于软-硬地层的随钻井壁修整。

在刮削翼上敷焊的金刚石复合片为切削齿，轴向刮削翼具有较强的切削能力，钻进中随钻柱旋转主动切削井壁，能够有效修整井壁，使井眼更加通畅，解决起下钻等难题[5-6]。

2 工具的选择与加放位置

2.1 划眼器的选择

定向钻进成眼井径一般略大于钻头直径，划眼器刮削翼的规径尺寸越接近井眼尺寸时，对井壁的修整作用越强。一般选择刮削翼直径与钻头直径一致，或比钻头直径小3.00 mm。

划眼器对井壁的切削会产生附加的扭矩值，这与井身轨迹、地层岩性及井眼清洁状况有关[7]。将划眼器模拟为扩眼器，模拟计算其余工况相同情况下的Φ311.15 mm井段，附加的扭矩值为2～4 kN·m。

2.2 划眼器的加放位置

定向井中必须考虑底部钻具组合中钻铤等的摩阻，尤其在大斜度井中，一般减少钻铤的使用，加重钻杆的用量应根据井型的差异而不同。划眼器具有较强的井壁切削能力，钻进中必须避免划眼器以下的钻柱与井壁形成新的切点，应保持划眼器在钻进过程中处于受拉状态。因此，需要确定大斜度井中划眼器的最低加放位置。

在定向井中，钻杆开始弯曲时的临界压缩载荷满足下式：

式中：!max为钻杆开始弯曲时的临界压缩载荷，MPa；"为设计最大钻压，MPa；W为下部钻具组合钻杆以下钻具的浮重，kN；0为井斜角，（°）；1为钻井液浮力校正系数；e为弹性模量，N/m2；3为管材的轴惯性矩， m4；4为管材密度，g/cm3；A为管材横截面积，mm2；6为钻杆与井眼间的间隙值，mm。

通过计算和经验分析，结合涠洲油田通用旋转导向钻具组合，建议在距离钻头100 m以上的位置放置划眼器。划眼器在该位置不仅能避免钻进中受压，还能清刮高渗透砂岩井壁较厚的外泥饼，避免砂岩段“缩径”对起钻效率的影响[8-10]。

3 现场应用

3.1 提高起钻效率

分析涠洲油田某相邻两个平台的三维定向井 A平台与B平台，两平台相距1.8 km，二开Φ311.15 mm井段均采用强封堵抑制型水基钻井液，全井段位于涠洲组、流沙港组地层，均为稳斜井段，其中 A平台的开发井在二开Φ311.15 mm井段应用了划眼器。

A平台常规定向井在该井段采用的钻具组合：Φ311.15 mmPDC钻头+旋转导向+Φ206.40 mm随钻测量工具+Φ203.20 mm无磁钻铤+Φ203.20 mm钻铤+配合接头+Φ149.20 mm加重钻杆（钻杆）+划眼器+随钻液压震击器+Φ149.20 mm加重钻杆+Φ149.20 mm钻杆。B平台在该井段未加入划眼器，在无磁钻铤上加放了螺旋型端部带有划眼齿的扶正器，其他底部钻具组合形式一致。

表1是未使用划眼器的B平台4口三维定向井起钻时效的统计数据，表2为应用了划眼器的A平台4口相似井的起钻时效统计数据。两个平台的开发井在该井段完钻后，起钻过程均采用倒划眼起钻方式，表中起钻用时及平均起钻速度均为井底至上层管鞋处的数据。统计数据对比显示，相似井型在同样地层应用划眼器的井，倒划眼起钻效率有较大提高。

3.2 解决下套管阻卡

涠洲油田的A平台开发井Φ215.90 mm井段钻开流沙港组下层序的高压储层，地层岩性以细砂岩与泥页岩互层为主，可钻性差。采用PDC钻头配合旋转导向工具，可提高钻井效率并控制井眼质量。该井段第一口井A8井裸眼段长443 m，完钻后倒划眼起钻，下钻通井顺利，下入Φ177.80 mm尾管在储层段砂泥岩交界面处遇阻，尝试上下活动、开泵循环等多种方式均无法通过，最终起出尾管进行通井。

表1 B平台井起钻时效分析

表2 A平台起钻时效分析

下钻通井在遇阻井段反复划眼修整后，尾管顺利下入。借鉴Φ311.15 mm井段的经验，在后续定向井Φ215.90 mm井段钻具组合中加放了划眼器，钻井参数对比显示，同样井型加放划眼器后，扭矩附加值为2～5 kN·m。完钻后同样采用倒划眼起钻方式，增强了井壁修整效果，下尾管再未发生遇阻。表3为该平台尾管作业情况，结果表明，划眼器在软硬交错地层能够有效修整井壁，提高下套管作业效率。

表3 A平台井下入尾管统计

4 结论

（1）现场应用表明，划眼器修整井壁效果良好，在同等工况条件下能够大幅提升起钻效率，还能提高窄间隙套管的一次下入成功率。

（2）划眼器依靠钻具旋转带动，具有较强的主动切削能力。理论计算和实际应用表明，该工具产生的扭矩附加值较小，对钻井工艺无时效和安全影响。

（3）刮削翼敷焊金刚石复合片为切削齿，规径采用硬质合金加强保径，具有良好的抗研磨与抗冲击性能，可重复入井使用。