井下套管损坏机理及围压分析-英文翻译.

1、套管钻井和阶段性工具的结合：一种独特的缓和井底条件的方法Combination of Drilling With Casing and Stage Tool Cementing: A Unique Approach to Mitigating Downhole Conditions作者：R. Robinson, SandRidge Energy, and S. R osen berg, SPE, B. L i r ette, SPE, and A. C. Odell, SPE, W eat her ford I ntl. L td . 起止页码：1-12出版日期（期刊号）：2007年2月20日

2、出版单位：SPE/IADC Drilli ng Conference摘要目前科罗拉多州重大挑战是在派深斯盆地西北部的天然气田钻井和套管方案的 设计。这一地区地质情况较为复杂，其与浸渍形成岩床，导致“克鲁克德钻洞“的产 生。因此造成的问题，包括钻井时失去流通，并未能使水泥下到水泥工作台的9 5/8寸套管，可能造成套管达不到总钻探的深度。通过对问题的勘察，管理人员在该地区得出结论认为，一种不同的方法得到授权 是和选定的套管钻井（DWC作为以前勘察的替代。 钻井与套管，加上固井的表面外 壳，预计将产生显著有效的表面和套管钻孔作业，从而减少了非生产性时间（ NPT 和相关的成本。本文回顾了在派深斯盆地

3、中遇到的问题即传统的表面钻井和套管作业。同时也审查了钻井监督关于套管和钻井的实施方案。背景自2003年以来投资方已在派深斯盆地开采天然气。图1显示普通区域的地图。在遇到比较困难的钻井和套管表面制造空穴，钻井监督人员有丰富的经验来判断以 及解除困难。这通常是针对约3100英尺的钻采深度。钻井所造成的问题浸渍形成岩 床，失去了循环间隔，而且岩石的强度不够。常规钻井泥浆马达使用的做法和低重 位（钻压）钻探了十二寸又四分之一深 。表面空穴因为高钻压与常规钻井测试结果 往往有严重的增加倾向，有时超过 7。表I列出了一个典型的常规钻具组合，tLocatione. (60 mfleof Rrfle) CRR

4、Eq B Fa neo CountyRifled Denver 1 BO m itoeK vex1 Oftna-lMd igon4 aCrhnd - 1200 Psi以关闭）是在机械强度极限为9 5/8寸套管下进行的 即36磅/英尺的J-55套 管上运行的。图5内部套管驱动装置ShearAnti-Rotation CementingScrewsScrewsClosingSeatInnerSleeveOpeningSeat图6双重旋启式止回阀浮箍在固井中的应用图8带有输油管装卸臂的钻井装置（六）钻探平台。该钻机选定套管钻井信息计划是一个单打式钻井平台（图 8 ）,配 备了 250吨的动滑轮和定滑

5、轮，提请工程额定 630马力。此外，该台有一个管道处 理臂能够解除和转让管在管架上的立场垂直度，从而最大限度地减少人类于其的接 触。管臂处理的频繁与否被认为是一个重要的安全功能指数。顶部驱动器具有的最好状况是150转/分钟的扭矩容量2.4万英尺/英镑。彻底审查钻井设施的运营商和承包商人员设立钻井套管的内部套管驱动工具， 再加上最高顶部驱动的总长，只允许与一个40英尺长套管联合。这也时在预装配钻具组合中长度最大的。钻井和固井计划程序要求设置14英寸导管大约120英尺的测量深度，然后钻进12 3/4寸 套 管。插入内径大约1500英尺的导管，利用泥浆马达钻具组合。在这一点上，常规钻 具组合是需要拆

6、卸的和套管（12 1/4英寸）钻井作业开始。套管的设置和硬质合金 分两个阶段进行。历史上用于这种情况的是联邦 399-1-5油井，在2006年6月开钻。经过14项工 作完成。导管被定在约120英尺深，内径为12 3/4寸。钻1540英尺的孔，传统的 方式是采用泥浆马达钻具组合。 插入牙轮位和淡水流体系统使用。据观察1470英尺 并发生3.75。倾斜的钻孔（12 3/4寸）是12 3/4寸而不是传统的12 1/4英寸，被 用来最大限度地减少绊铰孔中的12 1/4寸套管倾斜度，套管钻井钻具组合。图9非旋转钻井套管扶正器9 5/8英寸X 12 1/4英寸DS3线程锁定的第一次联合套管接走使用常规套管

7、边 门梯。非旋转式套管钻井扶正器（图9），跨越了两个止动环，被安放在中间的第二级联合套管的双重挡板阀浮动领上。这个扶正器的定位是在DS3钻头以上的86英尺处。总共有6个非旋转式套管扶正器运行。扶正器运行两边有阶段性工具。用钻机的 管装卸臂和下12 1/4寸套管。套管钻井钻具组合的运行是在 12 3/4寸套管。然而 在1057英尺深的钻洞套管是洗涤和扩通过间歇紧点上下的工具。定位机械阶段工具 是在套管柱定为1404英尺深。套管钻井开始，用9 5/8英寸 套管。套管钻井在2068 英尺深市没有任何事故的。联系前面的知识，每个关节都很重要，以及前面的两个高粘度得钻井泵。在2068 英尺深，总流通丢失

8、。该钻机的水泵安放在套管的环形空间，并且抽取120桶的水用 来填补9 5/8寸X 12 1/4寸的油套管环形空间。把空气压缩机放在网上，空气泵水约600转/分钟，并获得了回溃。套管钻井业作业继续钻至2473英尺，空气泵几乎完全停止使用。表面观察到了钻压和扭矩达到到 8至15千磅和6至10千英尺/磅, 旋转速度为60至80转/分钟.套管钻井如果没有发生任何事故就持续钻进到计划的总 深度的3075英尺。被安放在内部套管驱动工具的中心，和 3英寸酚醛转换球（3.45SG）被替代。内 部套管驱动工具的中心重新参与到套管和钻井平台，水泵是用来分DS3球座的渠道。在施加压力至2700PS后,替换DS叨片。

9、通过叶片位移来观察钻机的立场管压力表的 升降情况。内部套管驱动工具中心被显示是下降的，之后筹备固井，安装顶部水泥。第一阶段的水泥浆包括12.0（ 310袋）和“G级水泥混合，随后进行的尾矿浆 由是一类“ &级（190袋）和15.8进行混合。由水泥泥浆流失失去 231桶水。分接 工具打开锥体手动下降套管。循环水是每分钟循环5.5桶水利用钻井泵进行分界。经 过4小时的循环，第二阶段是水泥浆料泵。第二阶段的泥浆包括12.0 （215袋）-和“G级混合，其次是尾水泥浆由15.8（ 80袋）和“G级结合，大约17吨水泥 分发表面。截止插头下降，成功地实现了6.4桶/分钟。一位土地管理局的代表见证固井工作

10、，任何补救井都是需要的.图10是一个示意图序列的钻探 DS3钻头替代，以 及双级固井工艺。IIStageCemeniingToolDoubleVatveFloat CollarDS3Hill1. Drill lo TD2. Drop ball & pcessure to displace DS3 hl日des3. Pump down top wip&r plug4. Drop) opening cone, pressure up.圧 shift stags lool ports5. Pump 4own closing plug6. Drill out shoe & drill OSS with

11、 conventional drill bit图10钻头3工具转换和连接步骤套管钻井结合多个一级固井技术被证明是比较优越的做法。平均时间节约2.72以及减少21 %已经实现硬质合金钻套管钻井阶段使用的工具与技术，表面洞钻井与常手段的间隔是5.75天和7.38天这项技术使运营商，在计划套管深度下大大减少了工作时间。套管钻井技术工具结合固井工具使每三口井的进行表面钻洞工作的非作业性时间减少3天，使非作业性时间减少了 47 %，在两个井，非作业性时间减少了 0和 0.35 天。套管钻井的流体损失显著小于表面常规钻洞，据记载在失水中的损失节省多达4.0万美元常规钻井有两项工作是套管在 300英尺和42

12、7英尺的距离以及深度进行的。每 口井使用套管钻井技术可以使表面套管到达到计划的深度所有阶段的工作的固井工具的是在套管钻井水泥返回地面后完成的套管钻井技术使平均井斜减少44 %所有使用DS3钻头PDC刀片的环没有发生任何事故。全部DS3的钻采用常规牙轮 钻头。结论套管钻井使用一级固井确保主要的水泥工作表面。套管钻井相比以往的常规钻井减少了非作业性时间。套管钻井可以使所有的套管放入油井预定深度DS3钻头是一个成熟的套管钻井工具，钻探完成孔科，钻头与常规钻头被置换成PDC刀具。专业术语BHA=井底管柱结构BLM-土地管理局CBL=水泥胶结测井DS3=钻头3DwC=钻井与套管ICDT=内部套管驱动工具

13、MD=测量深度NPT=非作业性时间ROP=渗透速度RPM=转/分钟SCF=标准立方央尺TD=总深度ucs =无侧限抗压强度WOB =钻头重量表1.套管钻具使用之前钻具的摆动情况井底管柱结构长度（ft）累计长度（英尺）外径（英寸）内径（英寸）钻头（国际钻井 承包商协会系列 415X）1.501.5012.75钻井马达27.0928.598.008寸钻铤29.3957.987.883.00At宀酥 稳定器5.8863.868.002.81减震装置13.7077.568.192.758寸钻铤29.86107.427.883.068寸钻铤r30.27137.697.312.87转换接头3.18140.

14、878.02.626 1/4寸钻铤31.04171.916.252.256 1/4寸钻铤31.00202.916.252.256 1/4寸钻铤31.09234.006.192.256 1/4寸钻铤31.03265.036.252.316 1/4寸钻铤31.05296.086.252.256 1/4寸钻铤31.04327.126.252.25表2在地表井段最大化倾斜的数据比较井名套管钻井测量深度（英尺）最大井斜角度（度）联邦 298-18-1否7342联邦 299-26-1否3.0113联邦 299-23-1否2.1597.25联邦 299-27-1否2.4506联邦 299-27-2否2.99

15、26联邦 299-23-2是3.2524联邦 299-22-1是3.2992.5联邦 299-23-3是3.3502联邦 398-7-3是3.2852联邦 399-2-1是3.0774.2联邦 399-1-5是3.0403.75联邦 399-1-2是3.0001.3表3地表钻井和非作业性时间的比较油井钻井类型表面深 度和测 量深度（英尺）9 5/8-寸 套管测量 深度（英 尺）总深度与 坐封深度 之差（英 尺）开钻到固 井完成时间（天）非作业性 时间伏）联邦29818-1常规170216168612.388.07联邦29926-1常规30112976359.382.79联邦29923-1常规346533828313.693.92联邦29927-1常规3127270042720.7915.00联邦29927-2常规300227023007.381.89联邦29923-2套管钻井32663263311.753.96联邦23-3 -3b套管钻井33243321311.003.04联邦29922-1b套管钻井2992298939.652.29联邦398-7-3c套管钻井2964296136.790.35联邦