液壓刮壁器研制與應(yīng)用

李元斌，段永賢，單　鋒，黃世財(cái)，蔡　偉

（1.塔里木油田公司塔北勘探開(kāi)發(fā)項(xiàng)目經(jīng)理部，新疆庫(kù)爾勒841000；2.塔里木油田公司塔中勘探開(kāi)發(fā)項(xiàng)目經(jīng)理部，新疆庫(kù)爾勒841000；3.庫(kù)爾勒中油能源技術(shù)服務(wù)有限公司，新疆庫(kù)爾勒841000）

液壓刮壁器研制與應(yīng)用

李元斌1，段永賢2，單鋒2，黃世財(cái)1，蔡偉3

（1.塔里木油田公司塔北勘探開(kāi)發(fā)項(xiàng)目經(jīng)理部，新疆庫(kù)爾勒841000；2.塔里木油田公司塔中勘探開(kāi)發(fā)項(xiàng)目經(jīng)理部，新疆庫(kù)爾勒841000；3.庫(kù)爾勒中油能源技術(shù)服務(wù)有限公司，新疆庫(kù)爾勒841000）

常規(guī)彈簧式套管刮壁器由于其在入井時(shí)刮刀體就已經(jīng)張開(kāi)，無(wú)法與鉆、銑、磨、通井等工具同時(shí)入井作業(yè)，導(dǎo)致套管的刮壁作業(yè)必須在鉆、銑、磨、通井等作業(yè)完成并起出管柱后才能進(jìn)行。介紹了液壓刮壁器的工作原理，簡(jiǎn)述了其在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用過(guò)程中的施工要求。通過(guò)5口井的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，認(rèn)為該工具的研制豐富了一體化管柱作業(yè)的內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)了一趟管柱可完成鉆磨、刮壁、通井等作業(yè)，有效地減少了作業(yè)時(shí)間、降低了作業(yè)成本，為鉆完井及修井作業(yè)提供了一種新的思路。

液壓刮壁器；一體化管柱；鉆塞；刮壁

由于彈簧力的作用，常規(guī)的彈簧式套管刮壁器的刮刀體外徑始終大于套管內(nèi)徑，因此不能與通井、鉆磨等其他工具同時(shí)入井作業(yè)［1-3］，導(dǎo)致刮壁作業(yè)必須在鉆、銑、磨、通井等作業(yè)完成并起出管柱后才能進(jìn)行。隨著完井工具裝備水平的提高、勘探開(kāi)發(fā)一體化的持續(xù)推進(jìn)，對(duì)鉆完井及修井作業(yè)提出了更高的要求，采用一趟管柱實(shí)現(xiàn)多項(xiàng)作業(yè)功能的作業(yè)方式越來(lái)越成為一種趨勢(shì)［4-7］。隨鉆液壓刮壁器的研制解決了一次起下管柱可以完成多種不同作業(yè)的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了一趟管柱可完成鉆磨、刮壁、通井等作業(yè)，有效地減少了作業(yè)時(shí)間、降低了作業(yè)成本，為鉆完井及修井作業(yè)提供了一種新的思路和選擇。

1　結(jié)構(gòu)

隨鉆液壓刮壁器［8-11］的結(jié)構(gòu)如圖1所示。在本體上有供安裝刮刀體的凹槽，刮刀體兩側(cè)靠與壓塊相連的壓緊螺釘固定在本體凹槽的底部，在刮刀體和本體相對(duì)應(yīng)的孔內(nèi)安裝有彈簧，其特征是刮刀體與壓塊接觸的部位裝有剪切銷(xiāo)釘、刮刀體與本體凹槽底部之間裝有承壓塞。

圖1　隨鉆液壓刮壁器結(jié)構(gòu)

2　工作原理

與常規(guī)彈簧式刮壁器的結(jié)構(gòu)相比，該工具采用的是銷(xiāo)釘鎖定、液壓打斷銷(xiāo)釘、彈簧打開(kāi)刮刀體的結(jié)構(gòu)，即：下井時(shí)，刮刀體在銷(xiāo)釘?shù)南拗葡卤绘i定在本體槽內(nèi)的底部，同時(shí)裝在刮刀體和本體之間的彈簧被壓縮、刮刀體上的承壓塞密封在本體孔內(nèi)；當(dāng)鉆、銑、磨、通井等作業(yè)完成后，不必起出管柱，只需向管柱內(nèi)投入密封鋼球，待密封鋼球下落到刮壁器下方的加壓滑套上時(shí)，通過(guò)向管柱內(nèi)加壓到一個(gè)特定的壓力值，承壓塞上承受的力和彈簧的合力大于剪銷(xiāo)的剪切力，剪切銷(xiāo)釘鎖定的刮刀體在彈簧力的作用下從本體槽中彈出緊貼在套管內(nèi)壁，此時(shí)就可上提下放或旋轉(zhuǎn)管柱進(jìn)行刮壁作業(yè)。

3　工具特點(diǎn)

1） 該工具可單獨(dú)使用，也可與鉆磨、完井、試油、測(cè)試等作業(yè)工具配合使用。

2） 單獨(dú)使用該工具時(shí)，組裝時(shí)不需安裝承壓塞和剪銷(xiāo)，下井作業(yè)程序和常規(guī)刮壁器的操作方式相同。

3） 當(dāng)與其他修井工具配合進(jìn)行多合一作業(yè)時(shí)，此工具須與開(kāi)關(guān)滑套工具配合使用，以便投球憋壓剪斷剪銷(xiāo)。

4） 由于多合一作業(yè)下井時(shí)的組裝狀態(tài)仍然是刮刀體外徑略大于刮壁器本體的最大外徑，因而，為防止在工具下井后進(jìn)行鉆、銑作業(yè)時(shí)刮壁器的刮刀體刮壞套管，還需在刮壁器上方連接上相同套管規(guī)格的扶正器。

4　技術(shù)參數(shù)

技術(shù)參數(shù)如表1～3所示。

表1　隨鉆液壓刮壁器基本參數(shù)

表2　扶正器基本參數(shù)

表3　滑套開(kāi)關(guān)基本參數(shù)

5　隨鉆液壓刮壁器的操作要求

5.1入井前工具準(zhǔn)備與管柱配置

由于該工具是與鉆頭、通井規(guī)、磨鞋等其他修井工具一同下井作業(yè)，因此，其下部應(yīng)連接開(kāi)關(guān)滑套工具。對(duì)于177.8 mm（7英寸）和200.0 mm（7英寸）兩種規(guī)格的套管井，所配開(kāi)關(guān)滑套規(guī)格均為127 mm（5英寸）。

此外，為防止在其他工具工作時(shí)刮壁器的刮刀切削套管壁，刮壁器上部還要連接與套管規(guī)格相適應(yīng)的扶正器，其管串結(jié)構(gòu)從上到下依次為：扶正器+液壓刮壁器+滑套開(kāi)關(guān)。

5.2操作要求

1） 送井的液壓刮壁器必須進(jìn)行室內(nèi)性能試驗(yàn)，并且達(dá)到要求的性能指標(biāo)及設(shè)計(jì)要求。

2） 下井前將刮壁器、滑套開(kāi)關(guān)按照各自組裝要求組裝好，鉆頭（磨鞋或銑鞋）在最下部，其上為滑套開(kāi)關(guān)，滑套開(kāi)關(guān)上部為刮壁器，刮壁器上部為扶正器。

3） 下井前檢查鉆桿接頭螺紋是否完好，水眼是否暢通。組裝好的工具串在下井時(shí)應(yīng)勻速下放，下鉆速度不宜太快，下至魚(yú)頂上部2～3 m，開(kāi)泵沖洗魚(yú)頂，待井口返出洗井液流平穩(wěn)之后，啟動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)慢慢下放鉆具，使其接觸落魚(yú)進(jìn)行磨削，應(yīng)注意作業(yè)中不得停泵。

4） 待落魚(yú)或水泥塞鉆磨完后，先將工具上提40～50 m，開(kāi)泵反循環(huán)沖洗刮壁器大約5 min，然后向管柱內(nèi)投入34 mm鋼球，從管柱內(nèi)正向加壓至22～24 MPa時(shí)刮壁器剪銷(xiāo)剪斷，刮刀打開(kāi)，繼續(xù)加壓使泵壓30～32 MPa時(shí)開(kāi)關(guān)滑套剪銷(xiāo)剪斷，循環(huán)孔打開(kāi)，此時(shí)即可進(jìn)行正向循環(huán)，亦可反向循環(huán)洗井。

5） 下放、上提管柱操作進(jìn)行刮壁作業(yè)時(shí)，由于循環(huán)孔已經(jīng)打開(kāi)，在操作管柱上提刮壁過(guò)程中，管柱內(nèi)的液體不會(huì)返出鉆臺(tái)，從而保證了安全生產(chǎn)的需要。刮壁結(jié)束后再次進(jìn)行正（或反）循環(huán)洗井，以返出清除的雜質(zhì)。

6　應(yīng)用情況

為了進(jìn)一步檢驗(yàn)隨鉆液壓刮壁器的性能，在塔里木盆地區(qū)塊5口直井上進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及應(yīng)用（如表4所示）?；组_(kāi)關(guān)在施工井段能按照設(shè)計(jì)要求正常打開(kāi)，起出井口后發(fā)現(xiàn)6塊刮刀均已完全打開(kāi)、下壓后均能正常彈出，刮刀片無(wú)明顯損壞現(xiàn)象，綜合判斷液壓刮壁器入井后工作正常，刮壁效果很好，施工成功率100%。

表4　隨鉆液壓刮壁器現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況統(tǒng)計(jì)

7　結(jié)論

1） 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果證明，隨鉆液壓刮壁器性能穩(wěn)定可靠，且多合一作業(yè)配合使用的安全性高，施工質(zhì)量滿足后期完井作業(yè)需求。

2） 隨鉆液壓刮壁器可與鉆井過(guò)程中的鉆、磨、銑等工具配合工作，實(shí)現(xiàn)了一趟管柱可完成鉆磨、刮壁、通井等作業(yè)，完全滿足鉆塞、刮壁清理等作業(yè)的要求，減少了鉆試修作業(yè)過(guò)程中起下鉆次數(shù)，大幅提高作業(yè)效率，有效地減少了作業(yè)時(shí)間、降低了作業(yè)成本，為鉆完井及修井作業(yè)提供了一種新的思路。

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Development and Application of Hydraulic Wall Scratcher

LI Yuanbin1，DUAN Yongxian2，SHAN Feng2，HUANG Shicai1，CAI Wei3
（1．Department of Tabei Exploration and Development，Tarim Oil Field Company，Korla 841000，China；2．Department of Tazhong Exploration and Development，Tarim Oil Field Company，Korla 841000，China；3．Sino-Energy Technology Service Co．，Ltd．，Korla 841000，China）

Because of its already open at the well，the conventional spring-type casing scraper blade body can’t simultaneously with the apparatus of drilling，milling，grinding，etc.casing scraper op-eration must be carried out after the completion of other processes.Working principle of the hy-draulic wall scratcher is discussed，whose requirements in completion well test is illustrated.5 wells are taken as example to introduce its application effect.It is thought that application of the hydraulic wall scratcher enriches the content of integrated string，which makes the string effec-tively reduce the operation time and operating costs through drilling and milling，casing drifting and scraping at the same time，but also provides a kind of new idea and selection for drilling，well completion and workover operation.

hydraulic wall scratcher；integrated string；plug；drilling scraping

TE935.07

B

10.3969／j.issn.1001-3482.2015.11.017

1001-3482（2015）11-0070-03

2015-05-05

中石油股份公司科技重大專(zhuān)項(xiàng)”碳酸鹽巖安全、快速、高效鉆完井技術(shù)”（2010E-2109）

李元斌（1965），男，天津人，高級(jí)工程師，碩士，2012年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)（北京），從事試油完井及井下作業(yè)管理工作。