刮削洗井一體化工具研制及應用

劉 練

（中石化西北油田分公司，新疆輪臺 841600）

試油作業(yè)時，為保證封隔器坐封、水力錨錨定、射孔清潔，必須采用套管刮削器對套管進行刮削，清除套管內(nèi)壁水泥塊、射孔毛刺后，再進行替漿、洗井作業(yè)清洗井筒［1］。塔河油田主要采用彈簧式套管刮削器，刮削器入井后刮片即緊貼套管壁進行刮削作業(yè)［2］。若刮削后直接采用刮削管柱進行洗井、替漿作業(yè)，因刮削器刮片無法回縮，刮削器在套管中與套管壁緊貼，過流面積較小，雜質(zhì)或固相成分可能在刮片處堆積從而造成管柱卡阻。為避免出現(xiàn)管柱遇阻卡現(xiàn)象，常規(guī)的試油工序是在套管刮削完畢后，起出刮削管柱，單獨下入一趟洗井替漿管柱進行洗井替漿作業(yè)［3］。但是，由于塔里木盆地深井刮削深度大，起下鉆時間長，且試油采用原鉆機作業(yè)，日費高，為了提高試油時效，降低成本，研發(fā)了以刮洗一體化工具為核心的刮削洗井一體化工藝。

1 刮洗一體化工具結(jié)構(gòu)及技術(shù)參數(shù)

1.1 結(jié)構(gòu)

刮削洗井一體化工具由上下接頭、中心管、上下活塞、活塞套、彈簧、上下刮片、球座構(gòu)成，結(jié)構(gòu)見圖1，實物圖見圖2。

（1）中心管。中心管為厚壁圓筒，表面開有上下各3個方形凹槽，凹槽呈360°圓周分布，上下錯開分布。這些凹槽用于安裝上下刮片。該凹槽位置設計使刮片可刮削到360°圓周范圍內(nèi)的套管內(nèi)壁。

圖1 刮削洗井一體化工具結(jié)構(gòu)

圖2 刮削洗井一體化工具實物

（2）刮片。刮片為刮削部件，與套管壁緊貼，要求具有堅韌而不脆裂、耐磨而不變形的性能［4］。裝配在主芯軸的凹槽中，由上下兩組刮片排列組成，每組裝有3只刮片，上組和下組刮片彼此錯開60°，可刮削套管內(nèi)部整圓；刮片依靠內(nèi)部幾組彈簧撐開，依靠上下活塞總成擠壓回縮；刮片呈左旋螺形，保證刮片順利通過套管接箍。

（3）活塞總成及止回結(jié)構(gòu)。活塞總成包括活塞和滑動活塞套。根據(jù)兩組刮片設計有兩組活塞和滑動活塞套，上活塞總成擠壓上刮片回縮，下活塞總成擠壓下刮片回縮，滑動活塞套20°斜坡面與刮片坡面構(gòu)成回縮受力面，保證刮片順利回縮；活塞在作用過程中為移動部件，采用雙O型密封結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)移動過程可靠密封［5］。

（4）球座總成。球座總成包括球座和擋板機構(gòu)。球座為單層滑套式結(jié)構(gòu)，滑套通過銷釘與球座本體連接，投球入座后，鋼球與滑套形成金屬密封、滑套與本體O型密封圈形成密封；擋板機構(gòu)位于球座下部，通過螺紋與下接頭本體連接，擋板上多孔設計保證循環(huán)通道，同時擊落鋼球和滑套掉于其上部，防止井下落物。

1.2 技術(shù)參數(shù)

主要技術(shù)參數(shù)見表1。

2 工作原理及工藝流程

2.1 工作原理

入井時刮片依靠彈簧彈力處于伸開狀態(tài)，對套管進行刮削作業(yè)，刮削完畢后，投球入座后打壓，剪斷活塞銷釘，液壓推動雙向活塞縱向擠壓刮片回縮至芯軸本體刮片槽內(nèi)，完成刮片回縮后，繼續(xù)打壓擊落球座，下鉆至井底（刮削器處于套管內(nèi)），進行通井、洗井、替漿作業(yè)。

表1 刮削洗井一體化工具參數(shù)

2.2 工藝流程

（1）將刮削洗井一體化工具連接在鉆具上；

（2）工具入井時，刮片處于完全伸開狀態(tài)，緊貼套管壁進行刮削，對設計井段反復刮削3～5次；

（3）刮削作業(yè)完成后，投球入座后打壓，回縮刮片，繼續(xù)打壓，擊落球座；

（4）下鉆至井底后上提2 m，洗井替漿作業(yè)；

（5）起鉆。

3 現(xiàn)場應用

刮削洗井一體化工具經(jīng)過室內(nèi)實驗，各項指標均達到設計要求，已具備現(xiàn)場試驗條件。為此，在TP264、S72-12、TH12531X、TP172、YJ2-8 等 12 口井開展了現(xiàn)場試驗，在12井次施工作業(yè)中，刮削洗井一體化工具均順利入井，成功完成刮削作業(yè)，投球打壓下鉆至井底后完成替漿和洗井作業(yè)后上提至井口，刮削洗井一體化工具出井刮片均正常回縮，工藝一次成功率100%，實現(xiàn)了刮削洗井一體化作業(yè)。應用結(jié)果表明，12口井刮削洗井作業(yè)共用時594 h，平均單井用時49.5 h，而常規(guī)刮削、替漿、洗井平均用時為77.5 h，用刮削洗井一體化工具平均單井用時28.0 h左右。通過對12口井鉆進時水力參數(shù)與刮削洗井一體化水力參數(shù)對比，洗井、替液等作業(yè)排量及泵壓相差很小，而且12口井在后期酸壓過程中刮削井段對應的完井工具均正常工作，酸壓均一次成功，表明刮削洗井一體化工藝應用效果良好。

以YJ2-8井刮削洗井作業(yè)為例，該井為躍參區(qū)塊一口開發(fā)井，完井方式為酸壓完井，施工工序主要為刮削、通洗井、替漿、拆井口、組下酸壓完井管柱、坐油管掛、裝采油樹并試壓、坐驗封封隔器、酸壓施工及排液試采，完井井段為7 179.50～7 268.00 m。

YJ2-8井鉆井液密度1.23 g/m3，未帶刮削一體化工具下鉆至井底用鉆頭循環(huán)鉆井液，泵壓21 MPa，排量18 L/s。下底帶刮削一體化工具的管柱進行刮削作業(yè)結(jié)束后，投球打壓，刮片回縮后下鉆至井底循環(huán)鉆井液，泵壓20 MPa，排量18 L/s，再用密度1.23 g/m3的完井液正替鉆井液，泵壓20 MPa，排量18 L/s，用完井液正循環(huán)洗井，泵壓、排量不變。對比YJ2-8井刮削一體化工具使用前后洗井作業(yè)水力參數(shù)，排量及泵壓相差很小。刮削洗井一體化作業(yè)結(jié)束后，下入底帶PHP封隔器和水力錨的完井管柱進行酸壓施工作業(yè)，最高泵壓91.6 MPa，最高套壓33.7 MPa，最大排量7.5 L/s，酸壓成功。

YJ2-8井刮削、替漿、洗井累計用時51 h，比常規(guī)刮削、替漿、洗井節(jié)約用時26.5 h。

4 結(jié)論

（1）刮削一體化工具將刮削、洗井作業(yè)由傳統(tǒng)的兩次起下鉆變?yōu)橐淮纹鹣裸@，單井平均節(jié)約時間28.0 h，按照7 000 m鉆機日費進行計算，單井直接節(jié)約成本14萬元。

（2）通過礦場試驗，刮削一體化工具性能可靠，關(guān)閉刮片通過投球后泥漿泵憋壓實現(xiàn)，快捷方便，無須額外增加成本。

［1］ 萬仁溥.現(xiàn)代完井工程［M］. 1版.北京：石油工業(yè)出版社.

［2］ SY/T 5981—2000，常規(guī)石油試采技術(shù)規(guī)范［S］.

［3］ 羅英俊，萬仁溥.采油技術(shù)手冊［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2005.

［4］ 羅躍綱.材料力學［M］.北京：科學出版社，2004.

［5］ 成大先.機械設計手冊［M］. 5版.北京：化學工業(yè)出版社，2009.