井下扩眼技术及工具

井次
二、钻井工艺研究院PDC扩眼器
水力扩张式PDC扩眼器 双心PDC随钻扩眼器 机械式PDC随钻扩眼器
全部采用PDC切削元件 全部采用PDC切削元件
KKQ系列水力扩张式PDC扩眼器 KKQ系列水力扩张式PDC扩眼器 系列水力扩张式PDC
胜利油田钻井院工具所根据新疆塔河 油田深井扩眼的技术要求，设计了KKQ 油田深井扩眼的技术要求，设计了KKQ 系列水力扩张式PDC PDC扩眼器 型系列水力扩张式PDC扩眼器 ：
30小时进尺162m，平均机械钻速5.4m/h。 30小时进尺 小时进尺162m，平均机械钻速5.4m/h。 以上数据均取自井径测井曲线
侧钻井采用扩眼技术，可增大完井管柱和提高固井质量 侧钻井采用扩眼技术，
目前， 目前，51/2”套管侧钻井 套管侧钻井 由于主套管尺寸的影响， 由于主套管尺寸的影响，为 了保证固井质量。 了保证固井质量。
一、钻井研究院系列PDC扩眼器可解决的钻井技术难题 胜利油田钻井院所研制开发的系列PDC 扩眼器 可为用户解决一系列钻井技术难题，并可根据 用户的要求一起设计预案、开发工具； KKQ型PDC 扩眼器已成功应用塔河油田深井、 超深井扩眼作用，截止到目前为止，已销售工 具50多套，经济和社会效益显著。
型号 SK-178 SK-245
领眼直径 Ø120.65 Ø152.4
通过井径 Ø152 Ø216
扩眼井径 Ø178 Ø245
wenku.baidu.com
总长 576mm 750mm
上部扣型 NC38 NC50
下部扣型 27/8REG 31/2REG
JK系列机械扩张式PDC扩眼器 JK系列机械扩张式PDC扩眼器 系列机械扩张式PDC
现场应用
在海洋钻井公司9号平台埕北古5井施工中， 在海洋钻井公司9号平台埕北古5井施工中，专 门设计的该类型工具7“套管下扩眼直径达到 门设计的该类型工具7 套管下扩眼直径达到 Ø220mm，并连续随钻扩眼钻进水泥塞100 ，并连续随钻扩眼钻进水泥塞 余m，开创国内此类施工的先例。 ，开创国内此类施工的先例。
施工步骤示意图
井具体应用情况（ 沙84井具体应用情况（9001队） 井具体应用情况 队
采用钻井院研制的KKQ245型水力扩张式 采用钻井院研制的KKQ245型水力扩张式PDC扩眼器井下单 型水力扩张式PDC扩眼器井下单 独扩眼。 独扩眼。 井段（m） 井段（ 5200~5232 5445~5470 5490~5528 5545~5575 原井眼 8 1/ 2“ 81 / 2 “ 81 / 2 “ 81 / 2 “ 缩后井径 7“-8” 7“6“ 7“-8” 7“6“ 扩眼后井径 >81/2“ 8 1/ 2“ >81/2“ 7“-81/2“ 7“一个单峰为6“ 一个单峰为6“ 一个单峰为6“ 一个单峰为6“ 备注
结构设计特点
采用了水力活塞式结构， 采用了水力活塞式结构，利用喷嘴产生的压降推动 活塞外张扩眼刀翼 扩眼刀翼仍然为三角形结构设计， 扩眼刀翼仍然为三角形结构设计，有利于初始的造 台阶作业；采用PDC复合片作为切削刃， PDC复合片作为切削刃 台阶作业；采用PDC复合片作为切削刃，各扩眼刀翼 增设了保径齿， 增设了保径齿，保证扩眼刀翼外张时不受严重磨损 并重新设计了钻井液流道和壳体保径， 并重新设计了钻井液流道和壳体保径，内部钻井液 冲管使得钻井液全部从钻头处循环， 冲管使得钻井液全部从钻头处循环，不致发生中间 泄露； 泄露；也可增设旁通水眼清洗扩眼刀翼 重新利用了泵压显示装置， 重新利用了泵压显示装置，可增加初始造台阶时的 外张力， 外张力，并有利于地面操作人员判断和操作 下部设计有钻杆丝扣，可以灵活选用领眼钻头， 下部设计有钻杆丝扣，可以灵活选用领眼钻头，具 有套管下随钻扩眼的设计功能
下入3 下入 1/2”完井管柱 完井管柱
如果采用井下扩眼技术， 如果采用井下扩眼技术， 把Ø118mm井眼扩至 井眼扩至 Ø140mm。 。
下入4”完井管柱， 下入 完井管柱，保 完井管柱 证了固井质量， 证了固井质量，又能提 高采收半径。 高采收半径。
可提高深井小井眼的固井质量（塔河油田已经应用） 可提高深井小井眼的固井质量（塔河油田已经应用）
工具外径 （mm) Ø114 Ø142 Ø210 Ø290 扩孔直径 （mm） Ø140 Ø178 Ø245 Ø352 通过井径 （mm） Ø118 Ø152 Ø216 Ø311 排量 （l/s） 8~11 12~15 20~30 30~40 刀翼 数目 4 6 6 6 上部扣 型 NC31 NC38 NC50 6 5/8REG 下部 扣型 2 7/8REG 3 1/2REG 4 1/2REG 6 5/8REG
机械钻速对比图
机械钻速对比图 1#井双心钻头随钻扩眼
3 2.5
机械钻速（m/h） ）
2. 77 2 .44 2
2#井双心钻头随钻扩眼 3#井双心钻头随钻扩眼 4#井双心钻头单独扩眼
2 1.5 1 0.5 0 1
0 .77 0 .26 0 .86
1 .35
T601牙轮钻头机械钻速
0 .44
沙-76井牙轮钻头机械 钻速 T601井PDC扩眼器机械 钻速 沙-76井PDC扩眼器机械 钻速
4口井的扩眼井径的对比和效益分析 口井的扩眼井径的对比和效益分析
井名 沙76井 76井 沙72井 72井 沙74井 74井 T601井 T601井 扩眼前井径（mm） 扩眼后井径（mm） 井径(mm) 扩大率（%） 扩眼前井径（mm） 扩眼后井径（mm） 井径(mm) 扩大率（ Ø160.02 Ø164.21 Ø151.00 Ø166.09 Ø181.80 Ø175.79 Ø164.00 Ø173.97 21.80 11.58 13.00 7.88 13.60 7.10 8.60 4.70
六方套驱动， 六方套驱动，浮动剪断销钉套设计 不必单独钻水泥塞和套管鞋 同心性和居中性良好，工作平稳,井斜控制性能好 同心性和居中性良好，工作平稳 井斜控制性能好 楔形的刀翼/驱动轴配合，燕尾槽固定 楔形的刀翼 驱动轴配合， 驱动轴配合 已完成两种规格设计
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 塔河上亿吨油田的勘探开发规模在不断扩大和深入， 层是古生界奥陶系碳酸岩地层，油层埋深5400m以上 属超深井， 以上， 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 裸眼完井或Ø127.0mm套管射孔完井 套管射孔完井， 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 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 套管封固油气层，然后分层射孔和测试。 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， Ø127.0mm套管间隙小，往往满足不了分层测试的要求，固井 套管间隙小， 质量差，甚至造成油井报废。 质量差，甚至造成油井报废。 需要下套管的情况下，采用钻井院研制的水力扩张式PDC扩眼 需要下套管的情况下，采用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，已累计使用工具24套 器井下单独扩眼，取得了明显的应用效果，已累计使用工具24套、 工具配件30多套。 工具配件30多套。 多套
1 2 3 4 5
以上数据均取自井径测井曲线
T601井四开井段扩眼尺寸 T601井四开井段扩眼尺寸
扩眼后井径 (mm) 182.00 174.10 170.10 167.20 井径扩大 (mm) 14.60 10.00 6.00 8.00
序号
井段（m） 井段（ ） 5515-5525 5525-5585 5585-5625 5625-5655
扩眼后井径 (mm) 190.50 184.15 177.80 171.45 171.45 井径扩大 (mm) 12.70 12.70 12.70 12.70 15.88
序号
井段（m） 井段（ ） 5488-5525 5525-5550 5550-5595 5595-5720 5720-5748
原井径（mm） 原井径（ ） 177.80 171.45 165.10 158.75 155.58
可采用小间隙套管程序(RCCPs)，降低钻井成本 可采用小间隙套管程序(RCCPs)， (RCCPs)
钻井扩眼可以实现减小套管柱之间的间隙， 钻井扩眼可以实现减小套管柱之间的间隙，能够有效降低钻 井成本，这在国外的许多钻井实践中已得到证实。在海上深 井成本，这在国外的许多钻井实践中已得到证实。 井钻井作业中，为维持表层套管和防喷器足够的额定压力， 井钻井作业中，为维持表层套管和防喷器足够的额定压力， 使生产套管直径有较大改变，需要使用小间隙套管程序， 使生产套管直径有较大改变，需要使用小间隙套管程序，国 外称RCCPs即Reduced Clearance Casing Programs。 即 外称 。 实现RSSPs所采用的井下工具主要包括随钻扩眼器和可膨胀 实现 所采用的井下工具主要包括随钻扩眼器和可膨胀 稳定器。 稳定器。 据国外资料报道，对于井深为4878m的井，采用RCCPs 4878m的井 RCCPs比用普 据国外资料报道，对于井深为4878m的井，采用RCCPs比用普 通套管程序节约钻井成本27% 27%。 通套管程序节约钻井成本27%。
小间隙套管程序和常规套管程序两种井设计的费用比较（以百万美元计） 小间隙套管程序和常规套管程序两种井设计的费用比较（以百万美元计）
小间隙套 管程序 套管 泥浆 岩屑处理 水泥 钻井工具和 注水泥工具 钻机费用 总共节省 常规套管 程序 节约
1.02 0.90 0.02 0.60 1.10 6.00
1.75 1.30 0.03 0.80 1.20 7.00
0.73 0.40 0.10 0.20 0.10 1.00 2.53
可增加套管层次，减小导管尺寸，增加生产套管尺寸 可增加套管层次，减小导管尺寸，
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， 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。 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 盐膏层蠕变和挤压可造成下套管困难，固井质量差， 套管。 套管。 常规的方法（ 常规的方法（1）早开泵、晚摘泵、勤划眼、严格控制钻速； 早开泵、晚摘泵、勤划眼、严格控制钻速； 增加钻井液密度，通过压差来防止盐膏层蠕变 盐膏层蠕变。 （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。 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， 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， 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。 护了套管。
SK系列双心PDC随钻扩眼器 SK系列双心PDC随钻扩眼器 系列双心PDC
为平衡扩眼刀翼的侧向力， 为平衡扩眼刀翼的侧向力，设计了光滑保径的 领眼稳定垫块 无活动部件，寿命长，井下风险小， 无活动部件，寿命长，井下风险小，适合长井 段和定向井段扩眼 采用高强度钢整体加工， 采用高强度钢整体加工，强度高 已完成两种规格的设计
效益分析： 效益分析： 井比沙47井相对节约资金 沙76井比沙 井相对节约资金 万元 井比沙 井相对节约资金40万元 井比沙67井相对节约资金 沙76井比沙 井相对节约资金 万元 井比沙 井相对节约资金70万元
（以上数据均由甲方提供） 以上数据均由甲方提供）
沙-76井四开井段扩眼尺寸 76井四开井段扩眼尺寸
原井径（mm） 原井径（ ） 167.40 164.10 164.10 159.25
1 2 3 4
以上数据均取自井径测井曲线
扩眼井径扩眼井径-原井径关系图
扩眼井径-原井径(沙-76井) 195 扩眼井径(mm) 190 185 180 175 170 150 160 170 180 原井径(mm)