▲在套管下入过程中，如果出现井眼缩径或“小台阶”情况，引鞋往往不能很好地引导套管通过阻点。旋转引鞋启动偏心自旋转模块后，划眼扩孔模块开始修正井眼、扩大孔径，使套管顺利通过遇阻点。

    “卡脖子”难题

    油田常用的引鞋是固定式的，遇到井筒缩径、垮塌或轨迹复杂井段时，常常无法有效完成引导套管作业。套管下入受阻后，只能采用强行压入或提套管修复井壁等方法，不仅费时费力，而且存在损坏套管丝扣等多种风险。

    主要成果和创新点

    科研人员攻克了工具结构设计、材质选择两大关键技术难题。新型引鞋集“旋转引导+刮壁扩眼”功能于一体，采用“涡轮动力单元+旋转式引鞋单元”的结构。涡轮动力单元负责为引鞋旋转提供动力，同时有助于钻井液更好地冲洗井壁。引鞋的黄铜材质增强了“刮削”井壁的能力。目前，新型引鞋在塔河油田应用4口井，成功率达到100%。

    攻关故事

    “我们研发的新型引鞋就像把笨拙的大头鞋换成了跑鞋。穿上它，套管在地层下几千米深的地方遇到阻点，也能轻盈地跳过去。”我和同事们经常这样介绍我们的研究成果。

    在油气生产作业中，引鞋是一种固井的附件。它大约半米长，类似葫芦的“脑袋”上刻有导流通孔和导流槽。引鞋通常安装在套管串的下部，跟随套管下到地层6000余米的深处，当套管下入受阻时，它将起到引导通过的作用。

    油田常用的引鞋是固定式的。当遇到井筒缩径、垮塌或轨迹复杂井段时，这种引鞋便显得十分“笨拙”，常常无法有效完成引导作业。

    套管下井受阻后，如果采取强行压入的方法解决，可能会影响下入的预期位置和下一步的衔接工序；如果采取“起套管—下钻具修复井壁—下套管”的方式，不仅费时费力，而且存在损坏套管丝扣等风险。

    近来年，西北油田有数十口油井在下套管过程中发生遇阻问题。通常使用就地固井、提管后重新下入等方法，严重影响了固井质量和效益。

    2019年，我和同事赫英状、路飞飞等人组成攻关小组，决定设计一款新型引鞋提升套管下井效率。

    我们做了大量的现场调研，也请教过很多井场的技术人员、操作人员，了解传统引鞋的优点和不足，发现不能旋转是传统引鞋功能受限的主要原因。

    虽然国内有很多关于可旋转引鞋的技术专利，但现场成功应用的案例很少，在超过6000米的地层下应用，更是近乎空白。

    我们最终将产品功能定位为集“旋转引导+刮壁扩眼”于一体，实现这一目标必须克服工具结构设计、材质选择两大关键技术难题。

    我们分析了很多国内同类工具的结构和性能特点，决定采用“涡轮动力单元+旋转式引鞋单元”的结构。涡轮动力单元负责为引鞋旋转提供动力，同时有助于钻井液更好地冲洗井壁。试验发现，涡轮叶片的形状、分布直接影响着涡轮旋转和钻井液冲洗井壁的能力。我们利用软件分析了三种不同形状叶片的流动场分布，展开水力性能分析，经过多次优化，找到了涡轮叶片的最佳参数。

    选用什么样的材质制作引鞋，也是个问题。材质太硬，引鞋容易被钻头扫掉；材质太软，则容易变形，无法引导套管。同时，材质还要满足引鞋在旋转时可以“刮削”井壁的要求。大家花费了两个多月，从10余种材料中筛选出4种材料，又在实验室对它们进行了多种性能的研磨比对试验，最终选择了黄铜。

    2月3日，新型涡轮旋转式引鞋在西北油田TH12262CH井应用，139.7毫米套管下至6432米处时遇阻，活动管串无法通过。我们启动引鞋的涡轮动力单元，仅用1个小时就成功引导套管顺利通过阻点。

    目前，新型引鞋在塔河油田应用4口井，成功率达到100%。我们也在进一步对它进行优化调整，以便为多种尺寸套管下入提供更好服务。