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【摘要】随着我国经济改革的逐渐深入，能源需求量的逐年递增，石油产业得到了空前的发展。油气开采技术的不断发展完善，使得石油钻井扩孔作业成为解决复杂深井阻卡、改良套管程序、提高固井质量以及降低钻井成本的重要手段。本文依据钻井扩孔技术的特点与分类，首先概述了石油钻井扩孔工具的应用目的与意义；其次针对于国内外石油钻井扩孔工具的应用现状，进行简要的对比说明,同时列举了一系列影响扩孔作业成效的具体因素；最后，针对于目前我国在油田开采方面的具体情况，概括了未来我国的扩孔工具研究发展方向。为相关的从业人员提供一定的技术参考。
【关键词】石油；钻孔；扩孔工具；应用研究
前言
扩孔就是指采用钻掘手段将本已存在的孔眼原位扩大为直径更大的孔眼的过程，这一技术最初应用于20世纪初，主要用于解决井眼缩颈及井壁坍塌等难题。随着近年来石油开采向深井、高压油气井、海洋深水钻井等领域的转移，其钻井工程所面对的环境日益复杂化，扩孔作业已成为解决这类难题的有效手段之一。在近几十年研究发展下，钻井扩孔技术取得了显著进步。
1、石油钻井扩孔作业的目的和意义
(1)提高石油钻井的固井质量。一般情况下，固井的水泥环隙要求在12.7—19mm之间。水泥环隙过小，会导致水泥环过薄，容易产生裂缝，造成层间互窜，从而影响油井固井质量。
(2)扩大盐膏层井段井眼直径。盐膏层蠕变缩径可造成卡钻和挤毁套管等,引发严重的钻井事故;盐膏层蠕变和挤压还可造成下套管困难,固井质量差,给后期钻井与采油作业带来麻烦。采用井下扩孔技术,可扩大盐膏层井段井眼直径，从而有效避免此类事故发生。
(3)改变常规井身结构。通过扩孔可以有效减小套管柱之间的空隙，从而改变井身结构，提高钻速，降低钻井成本，提高钻井的经济效益。
2、国内外石油钻井扩孔工具的研究现状
20世纪初，油气钻井工业开始大量采用旋转钻井技术，为了解决由于钻头质量差而产生的井径逐渐缩小的问题，钻井界引入扩孔这一技术。最初采用以液压驱动的伸缩臂式扩孔器，经过几十年的研究发展，到90年代中后期，扩孔工具取得了显著发展。今天，扩孔技术已经逐渐与其他钻井技术相融合，形成了如套管钻井、导向扩孔钻井等一系列新技术。目前，扩孔工具按切削片是否可动分为固定翼扩孔器和可动翼扩孔器两大类。其中，固定翼扩孔器主要指双心钻头，由领眼钻头和扩眼刀翼组成。如Varel公司的一体双心钻头和两体双心钻头；可动翼扩眼器通常由本体、控制机构和扩眼体三部分组成。本体多为筒形,用于容纳控制机构和扩眼体并与钻柱、钻头等钻具相连；控制机构结构复杂,是扩眼器的神经中枢,用于控制扩眼体的张开和缩回;扩眼体通常是安装有切削刃的刀翼或牙轮,用于执行破岩扩眼作业。如Smith公司的臂式扩眼器系列产品和块式扩眼器系列产品。
国内的扩眼技术始于20世纪70年代，在经过了几十年的发展，目前最具有代表性的主要是辽河油田、胜利油田研制的几种扩眼器。其中辽河油田设计研发的主要是液压驱动的臂式扩眼器；胜利油田研制的扩眼器主要是机械式的PDC随钻扩眼器，它是一种块式扩眼器，采用机械力驱动。
3、影响扩孔工具的主要因素
石油钻井扩孔作业的成熟发展为钻井业做出了突出贡献，但作为一项系统工程，其作业的成败也受一系列系统因素影响。其主要表现在：
（1）地质特性。不同的地质特性直接影响到作业的安全、速度和质量。扩孔作业时应根据具体的地层岩性采取相应的措施，从而保证扩孔作业的高效完成。
（2）作业前期施工情况。在进行扩孔作业前，应充分了解钻井前期的施工情况，重点了解钻井钻头的使用情况，是否有井塌、卡钻等一系列问题出现。
（3）井眼的稳定性。有些油井存在井塌落石的情况，这时应当提高泥浆的切力以及相关性能来满足携岩和悬岩的要求，应注意防止卡钻现象出现。
（4）井眼轨迹。井眼轨迹也是影响扩孔作业的重要因素之一，他不仅影响井下工作状态的稳定性，而且直接影响扩孔参数、扩孔组合以及技术措施的设定实施。
（5）钻井液性能。钻井液性能主要由钻井的实际情况决定，其性能的优良直接关系到扩孔作业的成败。
4、未来国内石油钻井扩孔工具的研究方向
由于我国石油产业起步较晚，开采技术落后于西方发达国家，加之早期国内需求不足，钻井扩孔技术得不到有关部门的足够重视，人力物力投入较少，发展缓慢。随着近年来我国油气需求量的逐年递增，国内的大部分油田已进入开采的中后期，開采难度加剧，为扩孔技术的研究开发提供了动力。未来，针对于我国一些老油田以及深层油田开采，相应的扩孔技术将具有良好的研发应用前景，应引起相关的科研人员以及开采的现场工作者的重视。
结论
（1）石油钻井扩孔技术具有十分广阔的应用前景，随着我国石油需求量的逐年递增，石油钻井技术的不断发展，扩孔技术的研制与应用将日益重要。
（2）国内扩孔技术起步晚，技术落后。目前应用的扩孔技术与西方发达国家相比仍有较大差距。
（3）我国扩孔钻井工具要想摆脱国外的技术垄断，形成具有竞争的产品，须借鉴国外的先进技术与经验，加大人力物力的研发投入，同时借助计算机辅助设计，逐渐缩小与西方国家的差距。
参考文献
[1]夏焱.随钻扩眼工具结构及与之相匹配的钻具组合设计方法研究[D].中国石油大学,2007.
[2]剪树旭,文均红,王向东,刘爱卿.国产扩孔器研究应用现状及展望[J].石油钻探技术,2003(06).
[3]吴时国,袁圣强.世界深水油气勘探进展与我国南海深水油气前景[J].天然气地球科学,2005(06).
[4]宋洵成,邹德永,管志川.PDC钻头等切削体积布齿优化设计[J].石油矿场机械,2006(04).
[5]步宏光,唐世忠,饶富培,梁新欣,种东升,吴华.大港油田井身结构优化研究与应用[J].石油钻采工艺,2011(04).
[6]何龙.浅谈节能技术在钻井中的应用[J].科技资讯,2011(19).
[7]吴志均,唐红君,陈刚,李俊波.希望油田钻井技术研究及应用[J].石油钻采工艺,2011(04).
作者简介
付敏清（1964-），女，黑龙江省牡丹江人，工程师，主要从事石油钻井工具研究。
【关键词】石油；钻孔；扩孔工具；应用研究
前言
扩孔就是指采用钻掘手段将本已存在的孔眼原位扩大为直径更大的孔眼的过程，这一技术最初应用于20世纪初，主要用于解决井眼缩颈及井壁坍塌等难题。随着近年来石油开采向深井、高压油气井、海洋深水钻井等领域的转移，其钻井工程所面对的环境日益复杂化，扩孔作业已成为解决这类难题的有效手段之一。在近几十年研究发展下，钻井扩孔技术取得了显著进步。
1、石油钻井扩孔作业的目的和意义
(1)提高石油钻井的固井质量。一般情况下，固井的水泥环隙要求在12.7—19mm之间。水泥环隙过小，会导致水泥环过薄，容易产生裂缝，造成层间互窜，从而影响油井固井质量。
(2)扩大盐膏层井段井眼直径。盐膏层蠕变缩径可造成卡钻和挤毁套管等,引发严重的钻井事故;盐膏层蠕变和挤压还可造成下套管困难,固井质量差,给后期钻井与采油作业带来麻烦。采用井下扩孔技术,可扩大盐膏层井段井眼直径，从而有效避免此类事故发生。
(3)改变常规井身结构。通过扩孔可以有效减小套管柱之间的空隙，从而改变井身结构，提高钻速，降低钻井成本，提高钻井的经济效益。
2、国内外石油钻井扩孔工具的研究现状
20世纪初，油气钻井工业开始大量采用旋转钻井技术，为了解决由于钻头质量差而产生的井径逐渐缩小的问题，钻井界引入扩孔这一技术。最初采用以液压驱动的伸缩臂式扩孔器，经过几十年的研究发展，到90年代中后期，扩孔工具取得了显著发展。今天，扩孔技术已经逐渐与其他钻井技术相融合，形成了如套管钻井、导向扩孔钻井等一系列新技术。目前，扩孔工具按切削片是否可动分为固定翼扩孔器和可动翼扩孔器两大类。其中，固定翼扩孔器主要指双心钻头，由领眼钻头和扩眼刀翼组成。如Varel公司的一体双心钻头和两体双心钻头；可动翼扩眼器通常由本体、控制机构和扩眼体三部分组成。本体多为筒形,用于容纳控制机构和扩眼体并与钻柱、钻头等钻具相连；控制机构结构复杂,是扩眼器的神经中枢,用于控制扩眼体的张开和缩回;扩眼体通常是安装有切削刃的刀翼或牙轮,用于执行破岩扩眼作业。如Smith公司的臂式扩眼器系列产品和块式扩眼器系列产品。
国内的扩眼技术始于20世纪70年代，在经过了几十年的发展，目前最具有代表性的主要是辽河油田、胜利油田研制的几种扩眼器。其中辽河油田设计研发的主要是液压驱动的臂式扩眼器；胜利油田研制的扩眼器主要是机械式的PDC随钻扩眼器，它是一种块式扩眼器，采用机械力驱动。
3、影响扩孔工具的主要因素
石油钻井扩孔作业的成熟发展为钻井业做出了突出贡献，但作为一项系统工程，其作业的成败也受一系列系统因素影响。其主要表现在：
（1）地质特性。不同的地质特性直接影响到作业的安全、速度和质量。扩孔作业时应根据具体的地层岩性采取相应的措施，从而保证扩孔作业的高效完成。
（2）作业前期施工情况。在进行扩孔作业前，应充分了解钻井前期的施工情况，重点了解钻井钻头的使用情况，是否有井塌、卡钻等一系列问题出现。
（3）井眼的稳定性。有些油井存在井塌落石的情况，这时应当提高泥浆的切力以及相关性能来满足携岩和悬岩的要求，应注意防止卡钻现象出现。
（4）井眼轨迹。井眼轨迹也是影响扩孔作业的重要因素之一，他不仅影响井下工作状态的稳定性，而且直接影响扩孔参数、扩孔组合以及技术措施的设定实施。
（5）钻井液性能。钻井液性能主要由钻井的实际情况决定，其性能的优良直接关系到扩孔作业的成败。
4、未来国内石油钻井扩孔工具的研究方向
由于我国石油产业起步较晚，开采技术落后于西方发达国家，加之早期国内需求不足，钻井扩孔技术得不到有关部门的足够重视，人力物力投入较少，发展缓慢。随着近年来我国油气需求量的逐年递增，国内的大部分油田已进入开采的中后期，開采难度加剧，为扩孔技术的研究开发提供了动力。未来，针对于我国一些老油田以及深层油田开采，相应的扩孔技术将具有良好的研发应用前景，应引起相关的科研人员以及开采的现场工作者的重视。
结论
（1）石油钻井扩孔技术具有十分广阔的应用前景，随着我国石油需求量的逐年递增，石油钻井技术的不断发展，扩孔技术的研制与应用将日益重要。
（2）国内扩孔技术起步晚，技术落后。目前应用的扩孔技术与西方发达国家相比仍有较大差距。
（3）我国扩孔钻井工具要想摆脱国外的技术垄断，形成具有竞争的产品，须借鉴国外的先进技术与经验，加大人力物力的研发投入，同时借助计算机辅助设计，逐渐缩小与西方国家的差距。
参考文献
[1]夏焱.随钻扩眼工具结构及与之相匹配的钻具组合设计方法研究[D].中国石油大学,2007.
[2]剪树旭,文均红,王向东,刘爱卿.国产扩孔器研究应用现状及展望[J].石油钻探技术,2003(06).
[3]吴时国,袁圣强.世界深水油气勘探进展与我国南海深水油气前景[J].天然气地球科学,2005(06).
[4]宋洵成,邹德永,管志川.PDC钻头等切削体积布齿优化设计[J].石油矿场机械,2006(04).
[5]步宏光,唐世忠,饶富培,梁新欣,种东升,吴华.大港油田井身结构优化研究与应用[J].石油钻采工艺,2011(04).
[6]何龙.浅谈节能技术在钻井中的应用[J].科技资讯,2011(19).
[7]吴志均,唐红君,陈刚,李俊波.希望油田钻井技术研究及应用[J].石油钻采工艺,2011(04).
作者简介
付敏清（1964-），女，黑龙江省牡丹江人，工程师，主要从事石油钻井工具研究。