井下扩孔技术与工具介绍课件

井下扩孔技术与工具介绍新疆塔林石油技术服务有限责任公司2009年12月24日2023/8/130塔林石油井下扩孔技术与工具介绍2023/8/10塔林石油12月17日乌鲁木齐，在中石化西北分公司与甲方技术交流，甲方亟待解决的问题：造斜段长井段扩孔(膨胀管完井)小井眼的井眼延伸堵漏与提速2023/8/131塔林石油12月17日乌鲁木齐，在中石化西北分公司与甲方技术交流，甲方窄间隙套管固井，如何解决固井质量问题？小间隙套管程序对于降低油井的成本是非常有效的。在海上，由于要求在深井中油层套管尺寸尽可能地大，而同时保持表层套管和防喷器有着足够的压力额定值，决定在这些井中采用小间隙套管程序RCCPs(reducedclearancecasingprogramm)。在当今石油天然气价格的挑战下，许多其他的油井也必须考虑由小间隙套管程序来降低钻井成本。增加裸眼与待固套管之间的间隙，以提高固井质量！

扩孔技术应用—窄间隙井眼2023/8/132塔林石油窄间隙套管固井，如何解决固井质量问题？小间隙套管程序对于降低小间隙套管程序常规套管程序节约套管1.021.750.73泥浆0.901.300.40岩屑处理0.020.030.10水泥0.600.800.20钻井工具和注水泥工具1.101.200.10钻机费用6.007.001.00总共节省2.53小间隙套管程序和常规套管程序两种井设计的费用比较（百万美元计）2023/8/133塔林石油小间隙套管程序常规套管程序节约套管1.021.750.73泥可解决盐膏层蠕变和挤压所带来的勘探和钻井问题众所周知，盐膏层蠕变和挤压可造成缩径和卡钻，引发严重的钻井事故。盐膏层蠕变和挤压可造成下套管困难，固井质量差，容易挤毁套管。常规的方法（1）早开泵、晚摘泵、勤划眼、严格控制钻速；（2）增加钻井液密度，通过压差来防止盐膏层蠕变。但都没有从根本上解决此类问题。采用井下扩眼技术，扩大盐膏层井段的井眼，来抵消盐膏层蠕变所造成的位移，从而增大了水泥环厚度，提高了固井质量和保护了套管。扩孔技术应用—缩径井段钻进2023/8/134塔林石油可解决盐膏层蠕变和挤压所带来的勘探和钻井问题众所周知，盐膏层侧钻井采用扩眼技术，可增大完井管柱和提高固井质量目前，51/2”套管侧钻井由于主套管尺寸的影响，为了保证固井质量。下入31/2”完井管柱如果采用井下扩眼技术，把Ø118mm井眼扩至Ø140mm。下入4”完井管柱，保证了固井质量，又能提高采收半径。是进一步提高侧钻井开发效果的潜在手段扩孔技术应用—侧钻井2023/8/135塔林石油侧钻井采用扩眼技术，可增大完井管柱和提高固井质量目可提高深井小井眼的固井质量（塔河油田老井改造中应用）塔河上亿吨油田的勘探开发规模在不断扩大和深入，其主力油层是古生界奥陶系碳酸岩地层，油层埋深5400m以上，属超深井，完井方式采用Ø149.2mm裸眼完井或Ø127.0mm套管射孔完井。为了满足分层测试和采油、修井的要求，必须下入Ø127.0mm套管封固油气层，然后分层射孔和测试。但Ø149.2mm井眼和Ø127.0mm套管间隙小，往往满足不了分层测试的要求。裸眼与套管环空间隙小，环空固井质量差，甚至造成油井报废。需要下套管的情况下，目前已经采用胜利钻井院研制的水力扩张式PDC扩眼器井下单独扩眼，取得了明显的应用效果。2023/8/136塔林石油可提高深井小井眼的固井质量（塔河油田老井改造中应用）塔河上亿TK818井直井数据表开钻次序开钻时间钻头尺寸×深度（mm×m）套管尺寸×下深（mm×m）固井质量打导管660.40508一开444.5*1200339.7*1197.38二开215.9*5595177.8*5591.88三开149.2*5890裸眼段7"套管至井口。2023/8/137塔林石油TK818井直井数据表开钻时间钻头尺寸×深度套管尺寸×下深固BakerHughesChristens公司的RWD系统领眼稳定垫块：平衡扩眼刀翼产生的偏置不平衡力可以灵活选用领眼钻头可换旁通水眼，改善清洗效果采用BlackIce/CSE切削片，钻井效率高独特的高低不同扩眼刀翼设计，可达到逐级扩眼效果切削刃高度可调整，确保受力和磨损均匀与常规的双心钻头相比：加长了PDC扩眼刀翼和领眼钻头的距离，并在扩眼刀翼下部增设偏置扶正垫块。优点：无活动部件、寿命长、井下风险小缺点：需单独下钻钻掉套管鞋国外扩孔工具介绍-RWD2023/8/138塔林石油BakerHughesChristens公司的RWD系统领BakersfeildBit&Tool公司的GaugemasterDrillerTM扩眼工具

GaugemasterDrillerTM扩眼器也是一种设计独特、性能优良的套管下扩眼工具，它出现的时间较早，它和其他几种工具不同的是采用牙轮扩眼刀翼

,两刀翼设计可以使用更大和重载的扩眼牙轮，工具强度和可靠性更高在钻完油层以后，取出撞针，两只扩眼刀翼外伸，就可以进行扩眼作业了。不需额外的起下钻来改变工具，节省了资金和时间。

国外扩孔工具介绍-GaugemasterDrillerTM2023/8/139塔林石油BakersfeildBit&Tool公司的GaugemaAndergauge公司的Underreamer扩眼工具Andergauge公司根据其主导产品Andergauge变径稳定器的原理改型设计了Anderreamer扩眼工具，该工具采用独特的机械和水力结构外推扩眼总成来达到套管下随钻扩眼的作业目的，扩眼总成使用PDC切削刃，并能在起钻前主动收回扩眼总成。

全尺寸的领眼钻头和正排量启动

楔形的刀翼/驱动轴配合确保扩眼总成主动收回

三点刚性支承：更好的井斜控制

可换喷嘴优化排量配置地面的泵压降低显示工具的工作状态

国外扩孔工具介绍–Underreamer2023/8/1310塔林石油Andergauge公司的Underreamer扩眼工具A扩眼直径*97/8”121/4”141/2”通过直径83/8”105/8”121/4”工具直径63/4”8”8”最大工作排量800gpm1,000gpm1,200gpm最高温度150

C150

C150

C最大许用抗拉极限330,000lbf450,000lbf675,000lbf最大抗拉极限550,000lbf759,000lbf1125,000lbf停泵时的销钉剪力2,000lbs2,000lbs2,500lbs有效活塞面积7.17in210.11in213.07in2内部水眼1.50”1.75”2.00”最大许用扭矩35,000ft·lbs35,000ft·lbs35,000ft·lbs工具压降（泥浆比重10ppg）74psi(500gpm)74psi(700gpm)74psi750gpm)2023/8/1311塔林石油97/8”121/4”141/2”通过直径83/8”105/Anderreamer成功完成了地面试验：稍稍低于额定值，启动排量为210gpm水泥塞和套管鞋钻起来比较容易和高效

Anderreamer用36小时钻进了3144ft，最后由于井斜问题需改变钻具组合而起钻

以石灰岩为主的地层的机械钻速达到了87ft/hr，和97/8”PDC钻头的50-120ft/hr相比是非常有利的

Anderreamer起出后没有问题，高强度的扩眼总成位于收回的位置。工具经全面的检查发现：工具完全可以再用，并且状态良好

接下来的钟摆钻具组合使用了常规的97/8”PDC钻头，顺利地下至井底，这表明了Anderreamer所钻井眼尺寸的一致

2023/8/1312塔林石油Anderreamer成功完成了地面试验：稍稍低于额定值，启TRI-MAXIndustries公司的随钻扩眼器改进后的随钻扩眼器寿命长，效率高，工具可靠。国外扩孔工具介绍-TRI-MAX2023/8/1313塔林石油TRI-MAXIndustries公司的随钻扩眼器改进后的胜利钻井院YK

扩孔器工具外径（mm)扩眼直径（mm）

通过井径（mm）排量（l/s）

刀翼数目

上部扣型

下部扣型

Ø114Ø140Ø1188~114NC3127/8REGØ142Ø178Ø15212~156NC3831/2REGØ210Ø245Ø21620~306NC5041/2REG液压式扩孔工具直井眼、井斜不大的井段扩孔2023/8/1314塔林石油胜利钻井院YK扩孔器工具外径扩眼直径（mm）通过井径（如何解决塔河油田小井眼斜井段的有效扩孔问题？扩孔目的：小井眼造斜后为便于膨胀管下入，在造斜井段进行扩孔，以便于膨胀管的下入和膨胀密封，提高固井质量；扩孔井段即造斜井段，地层为巴楚组至恰尔巴克组。钻头尺寸：5-7/8in要求扩孔尺寸：7in-8in2023/8/1315塔林石油如何解决塔河油田小井眼斜井段的有效扩孔问题？2023/8/1难题：1.小井眼工具的工具寿命、安全问题2.斜井眼扩臂受力不均匀，工具的可靠性3.液压式工具刀臂回收可靠性4.合金齿的效率5.复合齿与地层的匹配问题2023/8/1316塔林石油难题：2023/8/116塔林石油RotorUnderreamer/SectionMill/CasingCutter

Multipleblades(sixorthree)forbettercentralization.Changeablebladestoreamformation,sectionmillcasing,orcutcasing.Longerbladelengthsavailableforadditionaldrillingtime.Compactoveralllengthoftool.Smalltolargesizesormadetoorder.2023/8/1317塔林石油RotorUnderreamer/SectionMillCavityJetUnderreamerLongPilotwithleadingconnectionorShortPilotwithnoleadingconnection.Uniquefluidthroughthebladestoassistopeningandcutting.Varioussizecombinations,e.g.6to12in(152to305mm)closeddiameterswithopendiameters

24to72in(610mmto1.82mm)ormadetoorder.2023/8/1318塔林石油CavityJetUnderreamerLongPil准确丈量钻具及扩孔工具；丈量扩眼器时有效长度是母扣端到扩眼臂支点的距离。推荐钻具组合：HCPR喷射扩眼器+螺杆钻具+钻杆扩孔时将钻具下至预定的井深，将扩眼臂支点位置放到需扩地层的顶部或稍微进入地层中。开始小排量循环除砂。扩眼臂同时通过循环和转动张开，但高转速对打开工具更重要。过度循环和高泵压并不必要，实际上还会过早磨损工具的内孔。如果需要增大张开力，可以通过调节扩眼臂底部的螺丝实现。扩孔措施2023/8/1319塔林石油准确丈量钻具及扩孔工具；丈量扩眼器时有效长度是母扣端到扩眼臂司钻保持钻头在最开始的切割点，切割出最初的台肩并等到返出地面的岩屑体积跟切出台肩的岩屑体积大致相等，这需要约，取决于岩石的硬度和钻机能力。最初返出的岩屑会比较细，时间愈长，返出愈多。扩孔时，可以使顶驱高转速转动，但扭矩要小于扩眼器的最大扭矩，也不要超过钻杆的最大上扣扭矩。当在某一深度扩眼/钻进困难或发生扭矩异常时，轻微上提下放钻具，使扩眼器通过此点。当扩眼器开始扩眼并切割最初的地层台肩时有必要使用高转速和/或高排量，一旦台肩形成，扩眼臂张开并先前开始钻进，转速和排量应该降下来。下放钻具时和当扩眼器在洞穴里或接近井底时操作要当心。如果扩眼臂张开其力矩要乘上重量。不需要大的钻具重量，因为旋转可以完成绝大部分切削工作。如果加重太多，扩眼器张开时会导致钻具憋停。当台肩钻出后，司钻要缓慢前推钻具，避免憋停。转速，排量和钻压需要调整到最佳，但不超过推荐工具的推荐值。2023/8/1320塔林石油司钻保持钻头在最开始的切割点，切割出最初的台肩并等到返出地面扩孔时间隙泵入高粘或表面活性剂清扫井眼。扩孔至预定井深后，停泵、停转盘，扩眼臂收回。使用扩眼器第一趟钻时通常使扩眼臂上的孔眼保持原状，以使得泵压更加平稳。当然，如果要造更大的洞穴或造洞程序要求，可以下第二趟钻，将扩眼臂上堵头和孔眼卸下，增大臂上流量。接单根后开泵缓慢下放到位后再继续扩眼。2023/8/1321塔林石油扩孔时间隙泵入高粘或表面活性剂清扫井眼。2023/8/121ReplaceableBladeDrillBit

Bladesreplaceableonlocation.Cuttersreplaceable.Costsavingswithreuseofhead.Smalltolargesizesormadetoorder.2023/8/1322塔林石油ReplaceableBladeDrillBitBlWirelineRetrievableJetDrillBit

Wirelineretrievable.Deeporproblematicdrilling.Uniquefluidthroughthebladestoassistopeningandcutting.2023/8/1323塔林石油WirelineRetrievableJetDrillDrillingApplicationsConductorDrillOutOvercomeRigDiameterRestrictionsCoalBedMethaneShaleZoneIsolation2023/8/1324塔林石油DrillingApplicationsConductorDrillingApplicationsHorizontalWellIntersectionHeel/ToeDrainageHeavyOil2023/8/1325塔林石油DrillingApplicationsHorizontaDrillingApplicationsOilandGasDrillingWaterWellDrillingWellBoreCleanout2023/8/1326塔林石油DrillingApplicationsOilandGDrillingApplicationsReliefWellIntersectionTightRadiusDrilling2023/8/1327塔林石油DrillingApplicationsReliefWeDrillingApplicationsHorizontalDirectionalDrillingHorizontalWellIntersection2023/8/1328塔林石油DrillingApplicat