液压刮壁器研制与应用.pdf

2 0 1 5年 第 4 4卷 第 1 1 期 第 7 O页 石油 矿 OI L FI ELD 场机 械 E QUI P ME NT 2 0 1 5 ， 4 4 1 1 7 0 7 2 文 章 编 号 1 O 0 1 3 4 8 2 2 0 1 5 1 1 - 0 0 7 0 0 3 液压刮壁器研制 与应用 李 元斌 ， 段永 贤。 ， 单 锋 ， 黄世财 ， 蔡 伟 1 ． 塔里木油 田公 司 塔北勘探开发项 目经理部 ， 新疆 库尔勒 8 4 1 0 0 0 ； 2 ． 塔里木油 田公 司 塔 中勘探开发项 目经理部 ， 新疆 库尔勒 8 4 1 0 0 0 ； 3 ． 库尔勒 中油能源技术服务有限公司 ， 新疆 库 尔勒 8 4 1 0 0 0 摘要 常规弹簧式套管刮壁器由于其在入井时刮刀体就 已经张开， 无法与钻、 铣 、 磨、 通井等工具同 时入 井作 业 ， 导致 套 管的刮壁 作业 必须在 钻 、 铣 、 磨 、 通 井等作 业 完成 并起 出管柱后 才能进 行 。介 绍 了液压 刮壁 器的 工作原 理 ， 简述 了其在现 场应 用过 程 中的施 工要 求。通过 5口井的现场 应 用 ， 认 为 该工具的研制丰富了一体化管柱作业的内容 ， 实现 了一趟管柱可完成钻磨、 刮壁、 通井等作业， 有效 地减 少 了作 业 时 间、 降低 了作业成 本 ， 为钻 完井及修 井作 业提 供 了一种 新的 思路 。 关键 词 液压刮 壁 器 ； 一体化 管柱 ； 钻 塞 ； 刮壁 中图分类 号 TE 9 3 5 ． 0 7 文 献标识 码 B d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 ] 1 - 3 4 8 2 ． 2 0 1 5 ． 1 1 ． O 1 7 De v e l o pme n t a n d Ap p l i c a t i o n o f Hy d r a u l i c W a l l S c r a t c h e r LI Yu a nb i n ， DU AN Yo ng xi a n ， SH AN Fe n g ， HUA NG S hi c a i ， CAI W e 1 ． De p a r t me n t o f Ta b e i Ex p l o r a t i o n a n d De v e l o p me n t ， T a r i m Oi l Fi e l d Co mp a n y， Ko r l a 8 4 1 0 0 0， Ch i n a 2 ． De pa r t me n t o f T a z h o n g Ex pl o r a t i o n a n d De v e l o p me n t ， T a r i m Oi l Fi e l d Co mp a n y， Ko r l a 8 4 1 0 0 0， Ch i n a； 3 ．Si no - En e r gy Te c hno l ogy Se r vi c e Co．， Lt d．， Kor l a 8 41 00 0， Ch i na Abs t r a c t Be c a u s e of i t s a l r e a d y o p e n a t t he we l l ， t he c on v e nt i o na l s p r i ng t yp e c a s i ng s c r a p e r bl a de b o dy c a n’ t s i mul t a ne ou s l y wi t h t he a pp a r a t u s o f d r i l l i n g， mi l l i ng， gr i n di n g， e t c ． c a s i n g s c r a p e r op e r a t i o n m u s t b e c a r r i e d o ut a f t e r t he c o mpl e t i o n of o t he r pr o c e s s e s ．W o r ki n g pr i nc i p l e o f t he hy d r a ul i e wa l l s c r a t c he r i s d i s c us s e d，who s e r e q ui r e m e nt s i n c o m p l e t i on we l l t e s t i s i l l u s t r a t e d ．5 we l l s a r e t a ke n a s e x a mpl e t o i nt r o duc e i t s a pp l i c a t i o n e f f e c t ． I t i s t h ou gh t t ha t a p pl i c a t i o n o f t he hy d r a ul i c wa l l s c r a t c h e r e n r i c he s t h e c on t e n t o f i nt e g r a t e d s t r i ng， whi c h ma ke s t h e s t r i n g e f f e c t i v e l y r e du c e t h e o pe r a t i on t i me a nd op e r a t i ng c o s t s t hr ou gh dr i l l i n g a n d mi l l i n g， e a s i ng dr i f t i ng a n d s c r a pi ng a t t h e s a m e t i m e， but a l s o p r o vi de s a ki n d o f ne w i de a a nd s e l e c t i o n f o r d r i l l i ng， we l l c ompl e t i on a n d wo r ko v e r op e r a t i o n． Ke y wo r d s hy dr a u l i c wa l l s c r a t c h e r； i nt e gr a t e d s t r i ng； pl u g； dr i l l i ng s c r a p i ng 由于弹簧 力 的作 用 ， 常 规 的 弹簧 式 套 管刮 壁 器 的刮刀体外径始终大于套管内径 ， 因此不能与通井、 钻磨等其他工具同时入井作业 。 ] ， 导致刮壁作业必 须在钻、 铣 、 磨、 通井等作业完成并起 出管柱后才 能 进 行 。随着 完井工 具 装 备 水平 的提 高 、 勘 探 开 发一 体 化 的持续 推进 ， 对 钻 完井 及 修 井 作业 提 出 了更 高 的要求 ， 采用一趟管柱实现多项作业功能 的作业方 式 越来 越成 为 一 种趋 势 。 ] 。随钻 液 压 刮 壁 器 的研 收稿 日期 2 0 1 5 0 5 0 5 基金项 目 中石油股份公 司科技重大专项” 碳酸盐岩安全 、 快速 、 高效钻完井技术” 2 0 1 0 E 一 2 1 0 9 作者简介 李元斌 1 9 6 5 一 ， 男 ， 天津人 ， 高级工程师 ， 硕士 ， 2 0 1 2年毕业于 中国石油大学 北京 ， 从 事试油 完井及井 下作业 管理工作 。 第 4 4卷第 1 1 期 李元斌 ， 等 液 压刮壁器研制 与应 用 制解决了一次起下管柱可以完成多种不同作业的问 题， 实现了一趟管柱可完成钻磨 、 刮壁 、 通井等作业 ， 有效 地减少 了作 业 时间 、 降低 了作业成 本 ， 为钻完 井 及修井作业提供 了一种新的思路和选择。 1 结构 随钻液 压刮 壁器 川 的结 构 如 图 1所 示 。在 本 体上有供安装刮刀体 的凹槽 ， 刮刀体两侧靠与压块 相连的压紧螺钉固定在本体凹槽 的底部 ， 在刮刀体 和本体相对应 的孔内安装有弹簧， 其 特征是刮刀体 与压块接触的部位装有剪切销钉 、 刮刀体与本体凹 槽底 部 之间装 有 承压塞 。 1 一 本 体 ； 2 ～ 剪 切 销 钉 ； 3 一 弹 簧 ； 4 一 承 压 塞 ； 5 一刮刀体 ； 6 一压块 ； 7 一 压紧螺钉。 图 1 随钻 液压刮壁器结构 2 工 作 原 理 与常规弹簧式刮壁器 的结构相 比， 该工具采用 的是销钉锁定、 液压打断销钉、 弹簧打开刮刀体的结 构 ， 即 下井时 ， 刮刀体在销钉 的限制下被锁定在本 体槽内的底部 ， 同时装在刮刀体和本体之 间的弹簧 被压缩 、 刮刀体上 的承压塞密封在本体孔内； 当钻、 铣 、 磨 、 通井等作业完成后 ， 不必起出管柱 ， 只需向管 柱 内投 人密 封钢球 ， 待 密封 钢 球 下 落 到刮 壁 器 下 方 的加压 滑套 上时 ， 通 过 向管 柱 内加 压 到一 个 特 定 的 压力值 ， 承压塞上承受 的力和弹簧的合力大于剪销 的剪切力 ， 剪切销钉锁定 的刮刀体在弹簧力的作用 下从 本体 槽 中弹 出紧 贴 在 套管 内壁 ， 此 时 就 可 上 提 下放或旋转管柱进行刮壁作业 。 3 工具特点 1 该工具可单独使用， 也可与钻磨 、 完井 、 试 油、 测试等作业工具配合使用。 2 单独使用该工具 时， 组装时不需安装承压 塞 和 剪销 ， 下井 作业 程 序 和 常规 刮 壁 器 的操 作 方 式 相 同 。 3 当与其他修井 工具配合进行多合 一作业 时， 此工具须与开关滑套工具配合使用 ， 以便投球憋 压剪断剪销 。 4 由于多合一作业下井时的组装状态仍然是 刮刀体外径略大于刮壁器本体的最大外径 ， 因而 ， 为 防止在工具下井后进行 钻、 铣作业时刮壁器的刮刀 体刮坏套管 ， 还需在刮壁器上方连接上相同套管规 格 的扶 正器 。 4 技术 参数 技 术参 数如 表 1 ～3所示 。 表 1 随钻液压刮壁器基本参数 公称尺寸／ 本体外 r a m 英 寸 径 ／ mm 通 径 ／ mm 连接 螺 纹 公称尺寸／ 外径／通径／o 2 5 mm循滑套 打开 连接 ram 英寸 mm i l T t 环孔数 压 力／ MP a 螺纹 5 随钻液压刮壁器 的操作 要求 5 ． 1 入 井前 工具 准备 与管柱 配 置 由于该 工具是 与钻 头 、 通 井规 、 磨 鞋等其 他修 井 工具一同下井作业 ， 因此， 其下部应连接开关滑套工 具 。对于 1 7 7 ． 8 ram 7英 寸 和 2 0 0 ． 9 tar a 7 英 寸 两种规格的套管井 ， 所配开关滑套规格均为 1 2 7 mm 5英 寸 。 此外 ， 为 防止 在其 他 工 具 工作 时 刮壁 器 的 刮 刀 切削套管壁， 刮壁器上部还要连接与套管规格相适 应的扶正器， 其管串结构从上到下依次为 扶正器 液压 刮壁 器 滑 套开 关 。 5 ． 2 操作 要 求 1 送 井 的液 压 刮 壁 器 必 须 进 行 室 内 性 能 试 验 ， 并且达到要求的性能指标及设计要求。 2 下井前将 刮壁器 、 滑套开关按照各 自组装 要求组装好 ， 钻头 磨鞋或铣鞋 在最下部 ， 其上为滑 套开关 ， 滑套开关上部为 刮壁 器， 刮壁器 上部为扶 正 器 。 3 下井 前检 查 钻 杆 接 头 螺 纹是 否 完 好 ， 水 眼 石 油矿 场 机械 2 0 1 5年 1 1 月 是否畅通。组装好 的工具串在下井时应匀速下放， 下钻速 度不 宜太 快 ， 下 至 鱼顶 上 部 2 ～3 m， 开 泵 冲 洗鱼顶 ， 待 井 口返 出洗井 液 流平稳 之后 ， 启 动转 盘慢 慢下放钻具， 使其接触落鱼进行磨削 ， 应注意作业中 不得 停泵 。 4 待落鱼或水泥塞钻磨完后 ， 先将工具上提 4 0 ～5 0 m， 开泵反循环冲洗刮壁器大约 5 mi n ， 然后 向管柱内投入 0 3 4 mm 钢球 ， 从管柱 内正 向加压至 2 2 ～2 4 MP a时刮壁 器剪 销 剪 断 ， 刮 刀打 开 ， 继 续 加 压 使泵 压 3 0 ～ 3 2 MP a时开 关 滑 套剪 销 剪 断 ， 循 环 孔 打 开 ， 此 时 即 可 进 行 正 向循 环 ， 亦 可 反 向循 环 洗 井 。 5 下放、 上提管柱操作进行刮壁作业时 ， 由于 循 环孔 已经打 开 ， 在操 作 管柱上 提刮壁 过程 中， 管 柱 内的液体不会返出钻 台， 从而保证 了安全生产 的需 要 。刮壁结束 后再 次 进行 正 或反 循 环洗 井 ， 以返 出清 除 的杂 质 。 6 应用情况 为 了进 一 步检 验 随钻 液 压 刮壁 器 的性 能 ， 在 塔 里木 盆地 区块 5口直 井 上 进 行 了现 场 试 验 及 应 用 如表 4 所示 。滑套开关在施工井段能按照设计要 求 正常 打开 ， 起 出井 口后 发现 6块 刮 刀 均 已完 全 打 开 、 下压后均能正常弹出， 刮刀片无明显损坏现象 ， 综合判断液压刮壁器入井后工作正常， 刮壁效果很 好 ， 施 工成功 率 1 0 0 oA 。 表 4随钻液压刮壁器现场应用情况统计 7 结论 1 现场应用效果证 明， 随钻液压刮壁器性能 稳定可靠 ， 且多合一作业配合使用的安全性高 ， 施工 质量满足后期完井作业需求。 2 随钻液 压 刮壁器 可 与钻 井过 程 中的钻 、 磨 、 铣等工具配合工作 ， 实现了一趟管柱可完成钻磨、 刮 壁、 通井等作业 ， 完全满足钻塞、 刮壁清理等作业的要 求， 减少了钻试修作业过程中起下钻次数 ， 大幅提高 作业效率 ， 有效地减少了作业时间、 降低了作业成本， 为钻完井及修井作业提供了一种新的思路。 参考文献 E 1 3 袁勇 ， 唐波 ， 江健 ． 套 管式刮削器 自由旋转 接头 的应用 [ J ] ． 钻采工艺 ， 2 O O l 3 5 1 5 3 ． [ 2 ] 曲 占庆 ， 路辉 ， 程宇辉 ， 等． 新型防卡套管刮削器的研制 与应用E J 5 ． 石油机械 ， 2 0 1 1 1 2 6 5 6 8 ． E 3 ] 李秀竹 ， 王丰君 ， 阎惠兰． 旋转式刮 削器 的研制 与应用 [ J ] ． 石油矿场机械 ， 2 0 0 5 ， 3 4 5 9 2 - 9 3 ． [ 4 ] 吴建忠， 套管防磨技术 在西南 深井 中的应用 研究 [ J ] ． 石油矿场机械 ， 2 o 1 4 ， 4 3 1 8 4 - 8 7 ． E 5 ] 韩飞 ， 王力 ， 阳文发 ， 于海洋 ， 等． 旋 转引鞋 管柱 下放 工 具研 制[ J ] ． 石油 矿场机械 ， 2 0 1 4 ， 4 3 6 2 5 2 7 ． [ 6 ] 杜智 朋 ， 李泉 ， 仲继东 ， 等． 新型套管处理器的研究与 应 用[ J ] ． 内蒙古石油化工 ， 2 0 1 2 5 1 4 ． [ 7 ] 窦益华 ， 许爱荣 ， 张福祥 ， 等． 高温高压深井试油 完井 问 题综述口] ． 石油机械 ， 2 0 0 8 ， 3 6 9 1 4 0 1 4 2 ． [ 8 ] 季晓红． 多功 能完井管柱在哈 6 C井的成功应用 [ J ] ． 油 气井测试 ， 2 0 0 9 ， 1 8 4 6 6 - 6 7 ． E 9 ] 朱进府 ， 季晓红． 高温高压井测试 工艺技术 与装 备[ J ] ． 油气井测试 ， 2 0 0 5 ， 1 4 5 4 4 4 7 ． [ 1 o 5 季晓红 ， 朱进 府 ， 单锋 ， 等． 二次封 堵 阀在完井 测试 中 的应用[ J ] ． 油气井测试 ， 2 o 1 3 3 4 5 - 4 6 ． [ ] 1 ] 练以峰 ， 李元斌 ， 史小 平 ， 等． 新 型多合 一作业 液压 刮 壁器 中国 ， E 2 1 B 3 7 ／ O 4 [ P ] ． 2 o 1 2 0 8 0 8 ．