套管钻井扩眼器结构设计与启动特性研究

2 0 1 1 年 第 3 9卷 第 3期 石 油 机 械 C HI NA P E TROL EUM MACHI NERY ●设计计算 套 管 钻 井扩 眼器 结构 设计 与 启 动 特 性 研 究 马 汝涛 纪友哲 徐玉超 冯 来 王 辉 ( 1 ．中国石油勘探 开发研 究院 2 ．中国石油集 团钻 井工程技 术研 究院 3 ．胜利石 油管理 局钻井工 艺研究 院) 摘 要 针 对 常规扩 眼器 井 眼扩 大率 较小 ，难 以 满足 套 管钻 井作 业要 求 的 问题 ，设 计 了一种 用 于套 管钻 井技 术 的液压 臂 式扩 眼器 。综 合考 虑 钻 井 液流 量 、主 喷嘴 结 构 、心 轴 与壳体 的摩 擦 力 等 因素对扩眼臂张开程度 的影响 ，建立 了该扩 眼器串联在钻头上方时扩 眼臂 的力学模 型。计算表明， 扩 眼臂 的旋 转角速度 与心 轴上 下运 动线 速度 呈 线性 关 系；扩 眼臂 与 井壁 接 触 后 产 生 的 反推 力 将 阻 碍 其 开启 动作 ，接 触力 的大 小 受 多种 因素控 制 。扩 眼器 由液 压 驱 动 ，扩 眼臂 的开 启 动作 受喷 嘴特 性影响很大。实际应用 中，应优化设计复位弹簧及心轴等部件 ，从而提高扩眼器启动的可靠性。 关键 词 套 管钻 井 扩 眼器 力 学模 型 结构 设 计 启 动特 性 0 引 言 钻井过程中使用常规套管代替钻杆由地面向井 下传 递机 械 能量 和水 力能 量 的技术 称 为套 管钻 井技 术 。早在 1 8 9 0年 ，C h a p m a n M T即提 出 了 随 钻 下 套管 的 技 术 方 案 ，然 而 ，直 到 最 近 的 十 几 年 ， 套管钻井才为业界所认可并获得长足发展。与传统 钻井方式相比，这一技术具有节约钻时 ，简化套管 层次 ，节省成 本，降低 井漏 、井塌 风险 等特殊优 势 。加 拿大 T e s c o公 司 自 1 9 9 7年 开 始 进 行 套 管 钻井 现场试 验 ， 目前 已具备 完备 的地 面 和井 下工 具 ，在 陆地 和 海 洋 钻 井 作 业 过 程 中均 获 得 重 大 成 果 ，在业 界可 谓一 枝独 秀 。套 管钻 井底 部钻 具 组合 主要 由领 眼钻 头 、钻 铤 、稳 定 器 和随钻 扩 眼器 等组成 ，其中随钻扩眼器是关键部件 ， 其性能优劣 直接影 响机 械钻 速 的快慢 和井身 质量 的好 坏 。 我 围 自 2 0世 纪 9 0年 代末 开始 关 注套管 钻 井发 展 状况......